O uso do Aço na Arquitetura 1 Aluízio Fontana Margarido

Pontes

Objetivo 14ConceituaçãoPontes são estruturas que se caracterizam por terem cargas que se deslocam ao longo do eixo longitudinal, fazendo com que haja variação das solicitações, como o momento fletor, a força cortante e o momento torsor, en-quanto estas se deslocam.

É importante considerar que dependendo a posição do ‘veículo tipo’ temos valores de solicitações que crescem ou decrescem. O máximo de uma solicitação, como por exemplo, de momento fletor e força cortante, não ocorre simultaneamente. Assim, devemos pesquisar esses máxi-mos.

Nos casos que nos interessam, temos pontes rodoviárias, ferroviárias, rodoferroviárias e passarelas.

São chamadas de pontes quando atravessam um obstá-culo, que pode ser um rio, mar ou lago.

No caso de obras que passam por cima de depressões ou sistemas viários, são chamadas de viadutos.

Quanto à seção longitudinal, as pontes podem ser:

1. vigas retas, contínuas ou não;

2. vigas de seção variável contínuas;3. pontes em arco, com tabuleiro inferior, superior ou à meia altura;

4. pontes em treliça com tabuleiro superior ou inferior;

5. pontes pênseis;

6. pontes estaiadas;

7. pontes levadiças.

Quanto ao material, as pontes podem ser de aço comum ou especial, concreto armado ou protendido, madeira e, mais recentemente, mas ainda em fase de desenvolvim-ento, materiais compósitos (resinas com fibras de carbono ou vidro, entre os mais comuns).

Entretanto, o aço é o material que permite os maiores vãos.

Principais Tipos de Pontes

Quadro Comparativo:

Ponte D. Maria Pia - Cidade do Porto - Portugal

Fornecer os elementos estruturais constituintes das pontespara permitir melhor entendimento de sua concepção.

O uso do Aço na Arquitetura 2 Aluízio Fontana Margarido

Viga ContínuaViga Isostática

Viga de Seção Variável Arco Tabuleiro Superior

Arco Tabuleiro Inferior Arco Tabuleiro Intermediário

Viga ‘Langer’ – Predomínio da Ação da Viga

Obs.: Este tipo de viga facilita a montagem da estrutura, princi-palmente quando empurrada.

Predomínio da Ação de Arco

O uso do Aço na Arquitetura 3 Aluízio Fontana Margarido

Ponte JK - Brasilia

fonte: http://www.highsteel.com Ponte em Jacaraípe - ES

Passarela do Rodoanel - São Paulofoto: Gerdau Açominas

Detalhe de ligação

O uso do Aço na Arquitetura 4 Aluízio Fontana Margarido

Ponte em TreliçaPonte em TreliçaUtilizada como alternativa para diminuir o vão do tabuleiro inferior

Ponte EstaiadaPonte Pênsil

Ponte da Normandia - Françafonte: http://bridgepros.com/

ponte pensil em São Vicentewww.transportes.gov.br

O uso do Aço na Arquitetura 5 Aluízio Fontana Margarido

A Seção TransversalEm relação a seção transversal, as pontes podem ser classificadas em:

Seção em Viga ou Grelha

O usual é termos 3 transversinas ou, no máximo 5.

Seção Celular Mono-célula Seção Celular Multi-células

Seção Celular Isolada Seção Típica Em Estrutura Metálica

As chapas que constituem a seção transversal são bas-tante finas, o que confere leveza e facilita a montagem.

O uso do Aço na Arquitetura 6 Aluízio Fontana Margarido

Funcionamento Estrutural das Seções Celulares

A ‘carga típica’ normalizada é de um veículo de 45 tonela-das, com seis rodas.

Para grandes vãos, ela se comporta como uma carga úni-ca concentrada.

Ao redor do ‘veículo típico’ há uma carga distribuída.

As cargas devem ser colocadas de maneira tal que condi-cionem as maiores solicitações, mesmo que seja necessário considerar somente partes carregadas da estrutura.

Seção Longitudinal

O Carregamento para se obter o maior momento fletor situa-se no meio do vão, onde está a carga concentrada.

Seção Transversal

Temos nessa configuração de carga o maior momento torsor. As seções transversais celulares, além de serem esteticamente mais favoráveis, apresentam excepcional resistência ao momento torsor.

Pontes e viadutos curvos devem ser feitos em seção ce-lular porque curvas também geram torção.

Pela sua resistência tanto ao momento fletor quanto ao torsor, as seções celulares são as mais usadas hoje em dia.

O uso do Aço na Arquitetura 7 Aluízio Fontana Margarido

Na estrutura normal de um edifício, a altura de uma viga de aço varia entre L/15 e L/25, e na viga de concreto, entre L/10 e L/20 , sendo L o vão da viga.

Recomenda-se adotar as alturas menores quando a viga é pouco carregada, ou seja, a carga útil ou móvel é pequena em relação ao peso próprio da viga.

Nas pontes, devido ao seu grande vão, o peso próprio é muitas vezes maior que a carga útil – carga móvel. Essa variação é tanto maior quanto maior é o vão a ser ven-cido.

Assim, para as pontes, podemos trabalhar com as alturas menores, ou seja, L/25, para o aço e L/20 para o concreto. Às vezes, podemos ter dimensões até menores.

Nas vigas de seção variável, utilizamos alturas grandes nos apoios e pequenas no meio do vão. Aumentando-se a dimensão dos apoios, a solicitação do vão é menor.

Estimativa de Dimensões das Pontes

A curva de concordância entre a altura no apoio e a altura no vão é muito importante no aspecto estético. Es-tudos mostram que curvas do terceiro grau são as mais favoráveis.

Para treliças a altura é em torno de L/12 para vigas isos-táticas e de L/15 para vigas contínuas.

Para arcos podemos observar a altura do arco entre:

h = L/40 a L/60

As alturas maiores são para concreto e menores para as estruturas em aço.Para a altura das vigas das pontes pênseis e estaiadas, podemos utilizar:

h = L / 80

Viga Contínua

, no mínimo, 30º

Outra Condição

Para imaginar a altura da torre de uma ponte estaiada, podemos considerar:

a

1,1 a 1,2 L1 h

O uso do Aço na Arquitetura 8 Aluízio Fontana Margarido

PilaresOs pilares podem ter as mais variadas formas. Vejamos alguns exemplos:

Pilar em Delta Pilares Inclinados

Há uma outra diferença entre pontes e viadutos: as pontes, normalmente, podem drenar as águas através de buzi-notes.

A situação dos viadutos é mais crítica porque normalmente não podem jogar as águas livremente. As águas precisam ser canalizadas. A tubulação aparente pode ser um prob-lema para a estética das pontes e viadutos quando ela não é concebida junto com a estrutura.

Devemos lembrar que não há ponte que não tenha de-clividade longitudinal e transversal, pois isto é feito para facilitar a drenagem. Águas empossadas nas pistas rep-resentam um grande perigo ao tráfego. De uma maneira geral, não devemos colocar tubulações de drenagem in-ternamente aos caixões.

Caso seja imperioso colocar a drenagem dentro do caixão, é obrigatório que o mesmo seja visitado uma vez por ano para fazer a manutenção. Neste caso, devemos deixar ra-los para a drenagem.

Em pilares, é totalmente desaconselhado o embutimento de tubulações. A tubulação sempre deve ter fácil acesso para manutenção.

Drenagem

Exemplo de situação adequada:

Referências Bibliográficas

Edifícios industriais em Aço – Ildony H. BelleiSão Paulo: Pini Editora, 1998 - 5ª edição – 2004. Edifícios de Múltiplos Andares em Aço - Ildony H. Bellei, Fernando O. Pinho e Mauro O. PinhoSão Paulo: Pini Editora, 1ª edição - 2004 Edifícios de aço no Brasil - Luís Andrade de Mattos DiasSão Paulo: Zigurate – 2ª Ed. 1999. Estruturas de Aço, conceitos, técnicas e linguagem - Luís Andrade de Mattos DiasSão Paulo: Zigurate, 4ª edição – 2002. Aço e Arquitetura - estudo de edificações no Brasil - Luís Andrade de Mattos DiasSão Paulo: Zigurate, 2001. Fundamentos de estruturas - Aluízio Fontana MargaridoSão Paulo: Zigurate, 2001. A Concepção Estrutural e a Arquitetura – Yopanan C.P. RebelloSão Paulo: Zigurate, 2003. Bases para Projeto Estrutural – Yopanan C.P. RebelloSão Paulo: 2007. Estruturas de Aço, Concreto e Madeira – Yopanan C.P. RebelloSão Paulo: 2007. Série “Manual de Construção em Aço”, uma publicação do CBCA, dedicada a tecnologiade construção com estruturas de aço.

Para uma bibliografia mais ampla sobre construção em aço, ver: www.cbca-ibs.org.br/

Realização:

Gestor:

Av. Rio Branco, 181 - 28º andarRio de Janeiro - RJTel: (21) 2141-0001

e-mail:cbca@ibs.org.brwww.cbca-ibs.org.br