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Construção mista para pontes ferroviárias

Construções mistas consistem dos materiais aço e concreto arma-do, sendo que o uso do respectivo material é combinado da melhor forma possível na seção transversal em relação às propriedades do material e dos respectivos custos de produção. Isso pode ser re-alizado na direção de carga principal e na direção adicional / trans-versal. Na melhor hipótese, as estruturas de vigas são realizadas de forma mista na principal direção de carga. No caso de supere-struturas como estruturas de treliça, arcos metálicos e estruturas em calha a ligação é prioritariamente realizada na área do tabuleiro na direção da carga transversal. A conclusão da estrutura metálica previamente montada é, via de regra, realizada com resistência ao

cisalhamento chumbadores tipo pino com cabeça em concreto mol-dado in loco. Para melhorar a efi ciência da construção na obra são utilizadas cada vez mais placas pré-moldadas em concreto armado como forma.

Introdução

Ponte sobre o canal Teltow, em Berlim. Pórtico de vão único com aplicação de vigas VFT® para ponte com 2 vias ferroviária. 4 vigas mistas de secção aberta: vigas metálicas S355J2+N com alma cheia, soldadas em toda a sua extensão, altura de secção variável + banzo pré-fabricado em betão C45 / 55, 2,50 m de largura. Com-primento do vão 42,50 m, esbelteza no centro 1:21,8, esbelteza nas extremidades 1:14,4. Espessura da camada betonada no local 0,40 m. Ângulo de cruzamento 79 gon. Fundações de cada encontro por intermédio de 5 estacas ∅ 1,50 m. Peso de montagem das vigas VFT® cerca de 75 ton

Área de aplicação

A construção mista é caracterizada pelo uso dos materiais aço e concreto conforme o material e a carga e pelo alto grau de pré-moldagem com a respectiva efi ciência de construção. Uma grande vantagem da construção mista é uma cobertura econômica de grandes distâncias entre pilares e baixos pesos e conexões de montagem de fácil manuseio em alturas de con-strução adequadas dispensando ao mesmo tempo a instalação de cimbres.

Exemplo de superestrutura com viga em duplo-T, evidenciando as vantagensNo comprimento do vão e esbeltez; no fundo, a antiga, para comparação

Em princípio, a construção mista é excelente para pontes fer-roviárias, uma vez que as pontes mistas podem ser realizadas de forma econômica e apresentam pouca deformação, possuem uma alta vida útil e são de fácil manutenção. A construção mista ainda tem outras vantagens além do uso otimizado das propriedades es-pecífi cas dos dois materiais aço e concreto.

Vantagens- O alto grau de pré-fabricação da construção mista permite uma

construção rápida, curtos períodos de interdição e, com isso, uma boa disponibilidade de operação na área dos canteiros de obra. Menos transtornos devido a curtos tempos de construção mel-horam a aceitação da população que habita o entorno da obra.

- O uso do aço para a seção transversal solicitada permite a produção de grandes peças pré-moldadas na fábrica, uma vez que o peso das unidades das conexões de montagem é bem menor do que durante a construção em concreto.

- A realização dos principais componentes na fábrica em condições sempre conformes e protegidas de intempéries contribui para a alta qualidade das construções mistas.

- Se além da fabricação do tabuleiro, o concreto também for utili-zado na áreas de pressão como apoio de vigas contínuas (ligação dupla), é possível obter módulos de montagem ainda mais leves ou maiores, economizando ao mesmo tempo o material mais caro, o aço. Isso também se aplica à realização de estruturas híbridas (por exemplo combinação de construção mista com construção em concreto protendido) para as áreas de vãos e distâncias entre pilares.

- Complementos de seção transversal em concreto moldado in loco simplifi cam a fabricação de construções de geometria mais com-plicada, uma vez que a adaptação geométrica do componente de concreto à construção de aço que apresenta uma deformação em limites dentro das fases de construção pode ser realizada sem problemas.

- Em comparação com pontes puramente metálicas, as pontes na construção mista apresentam, mediante um consumo igual ou menor de aço, uma rigidez bem maior, de forma que até mesmo as máximas exigências às deformações permitidas - especial-mente em trechos de alta velocidade - podem ser realizadas com as quantidades de material comuns.

- No caso de pontes ferroviárias com grandes distâncias entre pilares com um percentual de carga própria bem maior em comparação com cargas externas devido ao trânsito, as construções mistas tem grandes vantagens em comparação com pontes maciças no caso de solo menos adequado, devido ao baixo peso da superestrutura.

- Construções mistas também podem ser montadas de forma sim-ples e efi ciente no caso de grandes distâncias entre pilares e difí-ceis condições topográfi cas. Não há necessidade de cimbramentos apoiados em terra ou escoramento superior para balanços suces-sivos, pilares auxiliares como apoios temporários para o encaixe de superestruturas podem ser dispensados ou sua quantidade pode ser reduzida. Dispositivos de montagem ou dispositivos temporári-os para deslocamento longitudinal e transversal podem receber um dimensionamento bem menor devido a pesos de deslocamento muito menores.

- No caso de pontes com tabuleiro celular em construção maciça há, dependendo do caso, problemas recorrentes na concretagem de almas (muito) fi nas com armadura densa e o respectivo número de elementos armados. Na concepção de seções mistas em estrutura de tabuleiro celular, esse problema é completamente dispensado.

- O uso de concreto in loco para os tabuleiros da ponte com estrutura de apoio subjacente provoca a redução ou completa dispensa de formação de juntas e conexões sujeitas a danos. A construção me-tálica subjacente é, via de regra, coberta integralmente pelo tab-uleiro de construção mista.

- A área de construção metálica pode ser realizada também durante o inverno na construção mista em comparação com a construção maciça.

- Uma via construída em concreto in loco reduz consideravelmente o nível de ruído durante a passagem do trem em comparação com um tabuleiro metálico ortotrópico.

-- Se nas estruturas superiores o tabuleiro for realizado em con-strução mista, ocorrem, possivelmente, outras vantagens:

Vantagens e desvantagens da construção mista

- Em comparação com uma ponte puramente metálica com um tab-uleiro metálico ortotrópico não haverá necessidade das despesas relativamente altas para a produção (passagens de chapas, trabal-hos de alinhamento) e a proteção contra corrosão de vigas trans-versais e vigas longitudinais secundárias ou reforços longitudinais.

- Se as vigas transversais metálicas das superestruturas forem parte do tabuleiro misto com a estrutura superior em toda a altura, temos uma vista inferior da ponte completamente fechada sem cantos e entrâncias que possam sujar. Isso é aplicado especialmente em pontes em calhas com tabuleiros mistos.

- Cortes transversais mistos de aço destacam-se - analogamente aos cortes transversais de aço maciço - pela facilidade de reparos (sol-

da). Aumentos de carga em geral podem ser realizados mediante o reforço das eclissas.

- Cortes transversais mistos de aço destacam-se - analogamente às seções transversais de aço maciço - mediante indícios prévios no fi nal da vida útil.

Desvantagens- A carga dinâmica de construções mistas de pontes devido à pas-

sagem de trem em comparação com o baixo peso próprio é ten-dencialmente maior do que nas pontes maciças.

- Os custos iniciais de investimento em comparação com as con-struções puramente maciças são em média mais altos.

Exemplo de superestrutura com viga em duplo-T, a primeira passagem fer-roviária com vigas mistas pré-fabricadas (Vigas VFT)

Devido as altas e concentradas cargas ferroviárias, as pontes fer-roviárias precisam ser realizadas com maior rigidez para garantir o contato da roda com o trilho em altas velocidades. Especialmente nas pontes de aço e aço misto, ao lado das considerações estáti-cas, também as considerações dinâmicas são de suma importân-cia para garantir um uso perfeito e de longo prazo. Aqui também faz parte uma formação construtiva cuidadosa dos detalhes con-strutivos que exige uma realização da seção transversal orientada no fl uxo das forças, com boa resiliência e pouca fadiga. Essas questões tão importantes para a durabilidade e a boa apli-cabilidade deverão ser observadas constantemente na realização tanto na produção na fábrica como também na montagem no canteiro de obras.

- O cálculo e o dimensionamento de construções mistas na con-strução ferroviária é bastante difícil e complexa devido à inter-dependência entre os materiais concreto e aço e devido às altas exigências a uma resistência sufi ciente à fadiga e a observação dos critérios de deformação da construção como um todo.

- Seções transversais de aço de construções compostas são ten-dencialmente componentes com paredes de pouca espessura. Por isso, essas estruturas deverão ser sempre analisadas em relação à perda de estabilidade.

- Para a análise de tensões, das deformações e do comportamento o processo de criação da estrutura é a base da comprovação. A fabricação das estruturas metálicas, a realização da seção transversal do composto em partes e a aplicação das cargas de instalação tem grande infl uência sobre as memórias de cálculo da adequabilidade ao uso. As seções da estrutura metálica, o tipo e a sequência de montagem, assim como o comprimento e o número de seções a serem concretadas condicionam os efei-tos pivotais e de tensionamento gerando mudanças do eixo de gravidade no âmbito dos efeitos das seções transversais a serem analisadas.

- Deve-se evitar concentrações de carga locais e picos de tensão em pontos chave, tensões secundárias de determinados com-ponentes e conexões deverão ser analisadas de forma conse-quente com base na deformabilidade da estrutura.

- Na formação construtiva dos pontos de aplicação de carga deve-se atentar especialmente para uma construção com baixa ocor-rência de fadiga.

Notas sobre o planejamento e a execução

- O conhecimento exato das deformações da construção no es-tado fi nal, como também em todas as fases de construção é in-dispensável para alcançar os gradientes planejados. Ele é a base para a criação dos projetos de fabricação, pois aqui é defi nida a forma de fabricação sem tensão com fl exões e torsões prévias de cada chapa.

- Para o dimensionamento de pontes duráveis em estruturas de aço e mistas a deformabilidade real deve ser calculada com ex-atidão, para registrar tensões secundárias.

O material dútil aço permite - analogamente à formação de fi s-suras no concreto armado - a redução de picos de tensão locais das tensões interna e secundárias por meio do escoamento do aço. A avaliação da segurança contra fadiga, todavia, pressupõe o conhecimento de todas as cargas existentes (veja ainda (3)), uma vez que os esforços de fl exão locais e cargas de trabalho podem causar fi ssuras de fadiga na estrutura.

- Para a análise de fadiga conforme a norma alemã RiL 804 a es-trutura deverá ser descrita de forma mais realista possível com as suas rigidezas. As normas ferroviárias exigem, portanto, para as pontes ferroviárias a apresentação de treliças como estrutur-as básicas para essas análises e as composições em interação com a estrutura principal. As análises de fadiga deverão ser re-alizadas mediante o registro de todas as tensões adicionais.

- Uma particularidade na seleção do sistema são as seções trans-versais de tabuleiro celular. Podem ser calculadas como barra única, como grelha com torsão adicional ou como estruturas de placas dobradas.

- Para encontrar o sistema adequado, recomendamos sempre con-siderar o sistema como um todo. Aqui fazem parte a geometria da ponte, a rigidez da seção transversal, o âmbito do cálculo, as análises de estabilidade necessárias, não-linearidades, a compreensibilidade e o âmbito dos resultados tem um papel decisivo. Infl uências da estabilidade de forma das seções trans-versais e contraventamentos deverão ser considerados na ob-servação total.

- Importante também é garantir a clareza do sistema total. Isso se refere especialmente em relação as deformações, considerações de plausibilidade e otimização de prédios ou sistemas. Verifi cações individuais podem possivelmente ser realizadas em sistemas de-talhados separados (por exemplo, pontos de aplicação de força).

- A dependência iterativa entre a imagem das fi ssuras da laje mista e as tensões na seção transversal não pode ser desconsiderada ou negligenciada.

- Hoje em dia, os tabuleiros em concreto moldado in loco geral-mente não são mais protendidos. A durabilidade de lajes em concreto protendido depende fortemente da proteção contra corrosão da armação colocada. É garantida construtivamente me-diante a limitação dos tamanhos de fi ssuras a serem esperadas e uma cobertura sufi ciente de concreto. A normatização vigente disponibiliza para as verifi cações da limitação da largura das fi s-suras processos de cálculo que descrevem as fi ssuras nas placas compostas de forma bastante realista.

- A montagem da estrutura metálica no canteiro de obras infl uencia altamente a rentabilidade da fabricação de uma construção mista. Exigências para a montagem são, portanto, uma realização sim-ples e processos rápidos, assim como a minimização dos custos dos recursos de montagem a serem instalados e desinstalados. O conceito de montagem depende da construção da obra, das pos-sibilidades de acabamento da operação da construção metálica, das vias de transporte e das localidades do canteiro de obras.

- A montagem complementa os componentes individuais pré-fabri-cados na fábrica. Para reduzir os trabalhos no canteiro de obras e os custos totais da construção metálica e simultaneamente mel-horar a qualidade, deve-se procurar montar os componentes no

maior tamanho possível, ou seja, obter um grau de pré-fabricação bastante alto.

- O conceito de montagem defi ne as reações de apoio da estrutu-ra metálica mediante as seções da estrutura estática durante a montagem, assim como o grau de detalhamento dos apoios e das fi xações temporárias. O conhecimento do processo de montagem exato é portanto a base necessária do processamento técnico da superestrutura mista.

- A execução da obra exige sempre uma equipe bem qualifi cada que trabalhe bem em conjunto. Especialmente a cooperação entre as infraestrutura e a superestrutura metálica durante a montagem, como também ao completar a superestrutura com concreto misto exige muito, tanto do pessoal de gestão como também do pessoal de execução. Para uma coordenação profi ssional das interfaces das áreas de construção metálica e construção maciça deverão ser encarregados coordenadores técnicos no local, que também fazem a interface com o proprietário da obra, com o realizador do projeto executivo, o engenheiro responsável e obviamente as áreas de acabamento.

- A equipe ideal para a gestão da obra são equipes de engenhei-ros que se complementam em suas especialidades considerando as particularidades específi cas da construção metálica, da mon-tagem no canteiro de obras, assim como dos trabalhos da con-strução maciça.

Exemplo para uma superestrutura de 2 vias como construção em treliça com um tabuleiro misto apoiado sobrejacente, duas treliças como estrutura inferior e tabuleiro misto sobrejacente, 4 tramos, distâncias entre os pilares entre 57 m e 66 m

Tipos mais comuns de construção mista

Estrutura de suporte de carga sob o tabuleiro da ponte

Perfi s laminados em concreto (WiB) Estrutura mista na direção longitudinal

Laje mista dupla „Prefl ex“ Estrutura mista na direção longitudinal

Pontes com laje vigada Abertas totalmente soldadascomposto na direção longitudinal/(transversal)

Pontes com laje vigada Secções em caixão fechadocomposto na direção longitudinal/(transversal)

Pontes em treliça mista Mista na direção longitudinal/(transversal)

Eestrutura de suporte de carga sobre o tabuleiro da ponte

Composite tied-arch bridges Estrutura mista na direção longitudinal/(transversal)

Pontes de tabuleiro rebaixado Estrutura mista na direção longitudinal e/ou transversal

Pontes em treliça mista Estrutura mista na direção transversal

Construção segundo métodos especiais Estrutura mista na direção transversal

As seções de pontes ferroviárias deverão acomodar trechos de uma ou duas vias ou partes de várias vias na área das estações de trem. Para os trechos de duas vias já são priorizadas superestru-turas em uma peça. Os sistemas portantes usados na construção de pontes mistas consistem geralmente das estruturas básicas vigas, pórticos e arcos. Em poucos casos há uma combinação desses sistemas básicos.

Vista geralPara pontes com baixo comprimento dos tramos são utilizados frequentemente perfi s WiB (vigas com perfi l metálico solidarizado em concreto) ou mais raramente vigas mistas duplas (“prefl ex”). Ambas formas de construção tem a vantagem de serem adequa-das para menores altitudes. As formas de construção são usadas preferencialmente em novas construções para substituição de antigas dentro do perímetro urbano.

Para os trechos (retilíneos) de uma ou duas vias, nos quais a su-perestrutura puder ser alocada de forma centrada sobre a posição dos trilhos, podem ser usadas para distâncias entre pilares de até 50 - 65 m com altura de construção sufi ciente, vigas de seção

transversal tipo T de duas ou quatro almas com viga inteiramente soldada como uma seção econômica. Devido ao grande percen-tual de almas no consumo específi co de aço, no caso de maiores distâncias entre pilares podem ser usadas viga de seção trans-versal tipo T de duas almas com junção de torção e uma laje de concreto armado espessa para distribuir a carga ou tabuleiros celulares. Para distâncias entre pilares de aproximadamente 80 m e para trechos de 2 vias, as superestruturas com com um ou dois tabuleiros celulares apresentaram bons valores de consumo de aço. Para realizar a passagem sobre rodovias com essa ou maior distância entre pilares, são via de regra usadas estruturas sobre-jacentes (arcos metálicos, construções em treliças). Para cruzar rodovias de até 60 m, construções em calha também podem ser uma opção econômica. Raramente, quando se tem grandes dis-tâncias entre pilares, essas estruturas também podem ser combi-nadas para aumentar a rigidez (por exemplo, estrutura em treliças com contraventamento em arco ou pontes estaiadas em tabulei-ros celulares).

Construções mistas Vista representativa de seções transversais mistas na construção de pontes ferroviárias

Exemplo de superestrutura em tabuleiro rebaixado de 2 trilhos ferroviários com seção transversal composta por caixões de aço laterais

15.42 5

4.00

65

basicamente resistente à fl exão. Assim, os perfi s laminados alo-cados próximos um ao outro assumem a tarefa do componente de tração na situação fi nal. Durante a construção, são usados simul-taneamente como formas. Na direção transversal a viga de perfi l metálico solidarizado em concreto tem efeito de laje de concreto armado devido às barras de aço da armação.

Fabricação, transporte e montagemOs perfi s laminados são fabricados já com os furos, convexidades e proteção contra corrosão na fábrica, transportados ao canteiro de obras e instalados com pequenas gruas móveis. Se no caso de sistemas contínuos os perfi s metálicos tiverem que ser cortados devido ao seu comprimento, os cortes deverão ser alocados em pontos, nos quais não há valores de carga extremos (ponto de momento nulo). A laje da ponte é fabricada de acordo com as condições existentes na obra, imediatamente na posição fi nal ou lateralmente ou atrás do encontro e deslocada posteriormente.m Um deslocamento lateral dos perfi s na concretagem é evitado com espaçadores, geralmente barras rosqueadas. Além disso, deve-se atentar para que os perfi s não tombem durante a concretagem. A proteção contra tombamento é realizada com o lançamento do concreto em camadas com espessuras de aprox 15 cm ou com conexões ou vigas transversais. Deve-se comprovar sempre a segurança contra

tombamento da viga sob carga própria. Entre os perfi s laminados são acomodadas lajes de fi bras de cimento como forma sobre os fl anges inferiores e colados com as tiras de borracha entre estas. As vigas em balanço são realizadas de forma convencional em uma armação suspensa entre vigas de perfi l metálico solidarizado em concreto. Deve-se atentar para que as vigas de duplo T não sejam sobrecarregadas.

Dados sobre a área de aplicação:Distâncias entre pilares aprox.12 m ≤ l

St ≤ 26 m (30 m)

(números entre parênteses valem para vigas contínuas)

Índice de esbeltez aprox. 17 ≤ lSt

/hK ≤ 24 (28)

Pode ser usado em:- pequenas distâncias entre pilares de construções de um ou mais

tramos- superestruturas de uma ou mais vias (em regra 1 a 3 trilhos)- altura de construção disponível limitada sobre rodovias- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de

cimbramentos- períodos de construção / intervalos de interdição somente dis-

poníveis limitadamente- novas construções substitutas especialmente no perímetro urbano

Superestruturas de vigas de perfi l metálico solidarizado em concreto de uma via, alocadas em série com diferentes formações das vigas de borda / cornijas

Seção transversal típica de uma superestrutura de viga de perfi l metálico solidarizado em concreto de uma via

Detalhe da solidarização do perfi l laminado na laje maciça

6.145

40

st 00

2

Vigas de perfi l metálico solidarizado em concreto (WiB)

A construção com vigas de perfi l metálico solidarizado em concre-to foi desenvolvida especialmente para aplicação na construção de pontes ferroviárias. Muitas dessas pontes já foram construídas no início do século passado e devido à sua construção simples e robusta, assim como as altas reservas de carga operam até hoje em condições alteradas. Pontes de vigas de perfi l metálico solidarizado no concreto são uma aplicação clássica e de longa durabilidade na construção de pontes ferroviárias, tanto de um tramo como de vários tramos, uma vez que representa um caso de aplicação de longos anos e comprovada para combinação de componentes de aço e concreto armado, mesmo que isso não refl ita a construção mista conhecida atualmente. Devido a construção e execução simples, essa forma construtiva fi cou comprovada especialmente para baixas distâncias entre vãos de 12 e 25 m.

Pontes utilizando vigas de perfi l metálico solidarizado em con-creto são estruturas em T com perfi s em T duplos laminados a quente e concretados. São, portanto, consideradas as “pontes mistas maciças”. Os perfi s laminados solidarizados no concreto tem efeito sem conectores de cisalhamento (tipo pino com ca-beça), somente com a ação conjunta do perfi l com o concreto como seção de carga, elas podem ser consideradas uma armação

Comprimentovão

/ Alturatabuleiro

= Esbeltez

Ls= comprimento

vão / altura H

c =

Altura

tabuleiro

4.45 4.45

2.20

2.20

93 10 2

0

2.20 2.202.20

2.20

1.46 5

5.86 55.86 5

1.46 5

d

1

2

3

1 Disposição das vigas para distâncias variáveis entre trilhos2 Perfi l laminado também adequado para pontes com uma base curva3 Exemplo de ponte com superestrurua WiB (perfi s laminados em concreto)

d

Vantagens- alta rigidez em pouca altura de construção no segmento de

pequenas distâncias entre pilares- simples verifi cação e dimensionamento- baixo peso de elevação dos componentes- modo de construção simples e muito robusto- simples sistema modular, pode ser oferecido por muitas empresas

de construção- alto grau de pré-fabricação com boa qualidade de fabricação - montagem de bom manuseio como componente completo sem

cimbres / construções temporárias- curtos intervalos de interdição para a instalação / montagem- construção monolítica é adequada para a instalação com deslo-

camento- baixas despesas com formas - baixa espessura das lajes da superestrutura de vigas de perfi l me-

tálico solidarizado em concreto facilita a adaptação no estoque- construção de aço protegida, solidarizada no concreto- sem juntas de conexão aço / concreto dentro da zona direta de

intempérie- custos de fabricação e manutenção baixos em comparação com

as pontes puramente metálicas- simples verifi cação da ponte, uma vez que os componentes

principais de suporte podem ser bem inspecionados - pode ser realizada em forma de pórtico

Desvantagens- para vigas contínuas os perfi s laminados deverão ser soldados em

seções de acordo com disposições específi cas- no caso de superestruturas de várias vias com grandes momentos fl etores deverão ser previstos para a armação transversal inferior muitos furos nas almas dos perfi s laminados

- fabricação da laje da superestrutura com muitos componentes in-dividuais e introdução da armação

- alto percentual específi co de aço em comparação com a con-strução maciça e construção mista moderna

- trabalhos de proteção contra corrosão posteriores nas superfícies de contato da armação inferior do concreto armado são difíceis de realizar

Laje mista dupla(„Prefl ex“)

Essa forma de construção, também construção denominada de construção Prefl ex foi desenvolvida nos anos 50 na Bélgica e foi amplamente usada nos anos 60 também na Alemanha em construções de pontes de baixa distância entre pilares e muito esbeltas.

A forma de construção é usada onde a baixa altura limita as soluções maciças usuais ou quando construções de aço não são adequadas somente por motivos, por exemplo, da rentabi-lidade ou do desenvolvimento de ruído. A construção prefl ex é adequada para pequenas e médias distâncias entre pilares com muito altos índices de esbeltez. Na seção transversal a laje mista dupla é semelhante à superestrutura de vigas de perfi l metálico solidarizado em concreto, sendo que ao contrário da forma de construção regular, as vigas de aço são protendidas. A aplicação da força protendida é realizada por meio de uma fl exão prévia.

Ao lado da construção de vigas de perfi l metálico solidarizado em concreto, também as pontes com vigas mistas duplas fazem parte das denominadas “pontes mistas maciças”. As vigas de aço protendidas são inteiramente cobertas de concreto e em relação à proteção acústica, à proteção contra corrosão e à re-sistência contra fogo apresentam valores semelhantes a uma ponte maciça. A viga prefl ex é protendida já na fábrica em con-dições sempre iguais. Para isso, um perfi l duplo T laminado a quente é protendido pressionando o contra um leve curvamento já moldado (superelevação). O tensionamento prévio é realizado na direção da futura fl exão. No estado protendido é moldado um banzo inferior de concreto em tor-no do fl ange inferior. Usando concreto de uma qualidade sufi ciente, via de regra as prensas já podem ser soltas após cinco dias. Após a cura do concreto de alta cura inicial e a remoção dos esforços, a viga retrai levemente, o aço tensionado do tramo inferior procura

Seção transversal aberta de 2 vias com vigas mistas duplas protendidas; lajes de peças pré-moldadas sobrejacentes entre os banzos superiores Prefl ex com com-plemento em concreto moldado in loco; distância entre pilares 33,0 m, Índice de esbeltez h

K/l

St= aproxim. 1/24

1 2

43

1 Viga Prefl ex sobre apoio central durante a obra 2 Acoplamento da viga prefex com conexões rosqueadas / soldadas para a

obra de vários tramos3 Alternativamente seção transversal fechada de 2 vias com vigas mistas

duplas protendidas e complemento com concreto moldado in loco para a laje maciça

4 Corte transversal de uma viga mista protendida

retornar à posição original gerando forças de tensão adequadas no fl ange concretado. Essa fl exão para cima depende do tempo, de forma que o prazo entre a produção na fábrica e a instalação no canteiro de obras é limitado.

Com exceção dos esforços de tração de fl uência e encolhimento, a viga sob carga teoricamente só está sujeita a esforços de tração quando a viga mista for tão fl exionada como na concretagem do fl ange de concreto. Com a protensão, a viga no lado tracionado está basicamente livre de fi ssuras e reforço, portanto, as vigas mistas altamente esbeltas.

As vigas pré-fabricadas são tão leves, que para a limitação do com-primento da viga não o peso, mas o dispositivo de tensão na fábrica e / ou o comprimento de transporte serão decisivos.

Dados sobre a área de aplicação:Distâncias entre pilares aprox. 20 m ≤ l

St ≤ 35 m

Índice de esbeltez aprox. 20 ≤ lSt/hK ≤ 30

Pode ser usado em:- pequenas distâncias entre pilares de construções de um ou mais

tramos (geralmente construções de um tramo)- superestruturas de uma ou mais vias - altura de construção disponível muito limitada (sobre rodovias)- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de

cimbramentos- períodos de construção / intervalos de interdição são bastante

limitados

Vantagens:- alta rigidez em alturas de construção muito baixas para distâncias

pequenas a médias entre pilares- simples verifi cação e dimensionamento- modo de construção simples e robusto- redução do número de vigas por via conforme vigas com perfi l

metálico solidarizado em concreto (para isso também redução das despesas com armação na direção transversal)

- devido à protensão sufi ciente do banzo de tração de concreto não há formação de fi ssuras na parte inferior do concreto sob carga constante

- baixo peso de elevação dos componentes- simples fabricação de superestrutura com alto grau de pré-fabri-

cação com alta qualidade de fabricação - montagem facilmente gerenciável como componente completo

sem cimbramentoss / construções temporárias (poucos intervalos de interdição para a colocação / montagem / deslocamento)

- poucas despesas de formas (placas de fi bras de cimento como cobertura nas juntas nos fl anges de concreto); formas laterais nas áreas de bordas e vigas em balanço são suspensas nos fl anges de concreto inferiores

- construção de aço protegida, acomodada no concreto- sem juntas de conexão aço / concreto problemáticas dentro da

zona direta de intempérie- não há necessidade de trabalhos de proteção contra corrosão pos-

teriores- custos de fabricação e manutenção baixos em comparação com as

pontes puramente metálicas

Desvantagens:- poucos fornecedores, não há mercado grande de empresas de

fabricação- no caso de estruturas de várias vias com grandes momentos fl e-

tores deverão ser previstos muitos furos nas almas dos perfi s metálicos - especialmente na conexão das armações em grandes comprimentos

- Observação de um prazo entre a fabricação na empresa e a in-stalação no canteiro

Passagem dos estribos através de perfuração na alma

Armação longitudinal

Estribo

Conector de cisalhamento

AFI

AG

50-160

5515-4

0

5.85 55.85 5

86 586 5

93

251.

075

2.00 1.02.00

2.202.20

4.45 4.45

2.002.001.00

4.00

5.20

2.282.25–2.32

2.67

50

4.002.32

2.76 2.60

2.28–2.35

2.30–2.59

2.67

38

4.00

11.62

2.70

4.002.32

2.76 2.60

2.28–2.35

2.30–2.59

2.67

2

3

4

5

Vigas de tabuleiro com várias almas com perfi s abertos

Duas vigas longitudinais de perfi s abertos em um trecho de uma via ou quatro vigas longitudinais para um trecho de duas vias permitem com uma laje de concreto moldada de no mínimo 35 cm a 45 cm, via de regra, uma distribuição transversal sufi ciente das cargas e pode ser realizada sem viga transversal adicional. O índice de esbeltez dessas seções transversais incluindo a laje em concreto moldado in loco geralmente é de h

K/l

St = 1/13 – 1/15

para vigas de tramos múltiplos. Em casos i ndividuais também são possíveis maiores índices de esbeltez.

A laje de concreto moldado in loco desses tipos de seção transver-sal pode ser concretada sobre lajes pré-fabricadas como elemento de forma, ou são usadas peças mistas pré-fabricadas (VFT) com fl anges de concreto largos, para dispensar completamente a for-ma da laje. A montagem das almas fabricadas como perfi l plena-mente soldado, via de regra, é realizada com uma grua. O desloca-mento longitudinal através dos pilares com um carril é possível no caso de grandes distâncias entre os pilares e em terreno íngreme.

Dados sobre a área de aplicação:Distâncias entre pilares [m] 30 ≤ l

St ≤ 80

Índices de esbeltez 13 ≤ lSt

/hK ≤ 18 (respectivamente

para estrutura de vão único ou viga contínua)

Pode ser usado em:- estrutura bi-apoiada / viga contínua- distâncias médias entre pilares - para altura de construção sufi ciente- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão

de cimbramentos- períodos de construção menores / construção nos intervalos de

interdição- para superestruturas de várias vias - para pontes de ângulos irregulares

Vantagens:- processo de construção simples no canteiro de obras, pois não

há necessidade de cimbramentos e somente pouca necessidade de formas (por exemplo, lajes pré-fabricadas nos banzos superi-ores; formas das vigas em balanço pré-montadas em vigas sol-dadas), não há necessidade de carris de formas

- uso de peças mistas pré-fabricadas (vigas maciças soldadas com fl ange superior de concreto instalado na fábrica) aumenta a efi ciência no canteiro de obras, simplifi cando os trabalhos de

formas e oferecendo vantagens estruturais (economia de aço devido ao peso próprio da estrutura mista, alta estabilidade con-tra tombamento na montagem, aumento da rigidez inicial)

- alto e muito alto grau de pré-fabricação - modo de construção simples- alta rentabilidade- alta rigidez com altura de construção sufi ciente- peso de elevação bastante baixo dos componentes- baixos custos de manutenção - adequado para a realização como construção integral- estrutura de aço protegida, localizada sob a via, sem juntas de

conexão problemáticas de aço / concreto dentro da zona de in-tempéries direta

Desvantagens:- não adequado para construções de pouca altura- vista inferior com entrâncias que sujam facilmente- desenho simples, especialmente no caso de construções de

pouca altura- há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura

subjacente

1 Exemplo de superestrutura com 4 almas constituídas por vigas em T com elementos pré-fabricados mistos (Vigas VFT)

2 Superestrutura de 2 vias como ponte metálica convencional na construção em tabuleiro celular (distância entre pilares aprox. 45 m), Índice de esbeltez h

K/l

St = quase 1/17 ou alternativamente em construção composta como

3 Viga de seção transversal tipo T de 2 almas, distância entre pilares de aprox. 50 m, Índice de esbeltez h

K/l

St = quase 1/19

4 Viga de seção transversal tipo T de 4 almas com vigas soldadas abertas e lajes pré-fabricadas como formas

5 Viga de seção transversal tipo T de 4 almas com peças pré-fabricadas mistas (viga VFT), menor consumo de aço

1

1

2

No caso de trechos retilíneos de duas vias e distâncias maiores entre pilares e grande alturas de construção a quantidade de aço para as almas tem grande infl uência na rentabilidade da con-strução, de forma que são priorizadas seções transversais de 2 almas. Essas também podem ser realizadas com perfi s abertos, quando se coloca uma conexão no plano dos banzos inferiores. As vigas são sempre fabricadas como perfi s soldados maciços de chapas. Na fabricação de estruturas de múltiplos tramos as almas dos perfi s soldados podem ser projetadas para alturas de con-strução variáveis, de forma a ser criada uma construção com um design agradável e uma estrutura adequada. Na utilização pontes em vigas em T em arco chanfrado para pontes ferroviárias são possíveis com altura de construção sufi ciente através dos pilares índices de esbeltez de l

St/h

K = 1/25 e mais. As respectivas vigas

podem ser fornecidas com distâncias entre pilares de até 60 m nos comprimentos dos vãos e montadas com a grua. Conexões no plano dos banzos inferiores não deverão suportar somente as

Vigas de tabuleiro de almas duplas com perfi s abertos(trecho de 2 vias)

cargas de vento, mas também contribuir para o fl uxo de torção na seção transversal como em um tabuleiro unicelular para mel-horar a distribuição transversal. As cargas móveis participam com um alto percentual nos carregamentos totais, de forma que uma boa distribuição transversal das cargas aumenta a rentabilidade e a vida-útil da construção. Para aumentar a rentabilidade pode-se realizar as conexões no plano do banzo inferior em lajes pré-fabricadas de concreto armado, que não participam da absorção dos eforços longitudinais através das juntas. Na conexão no plano do banzo inferior pode-se alocar uma grelha para visitar e fechar o espaço intermediário. A laje de concreto moldado in loco é mol-dada com um carril de formas ou sobre lajes pré-moldadas como elemento de formas. Para estruturas de vários tramos pode-se criar uma viga transversal de apoio em concreto, para evitar tra-balhos de solda e teste da costura de solda no canteiro de obras.


St ≤ 60

Índices de esbeltez 11 ≤ lSt/h

K ≤ 16 (respectivamente

viga bi-apoiadaou viga contínua‚ seção transversal de 2 ou mais almas)

Pode ser usado em:- estrutura biapoiada / viga contínua- nos casos de distâncias pequenas e médias entre pilares - altura de construção sufi ciente disponível- para superestruturas de várias vias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão


interdição

Vantagens:- ver item 4.2.3

Disadvantages:- não adequado para construções de pouca altura (há necessi-

dade de grandes alturas)- vista inferior com entrâncias que sujam facilmente- geralmente uso de carril de formas para a execução em concreto

moldado in loco- desenho simples, especialmente no caso de construções de

pouca altura- há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura

subjacente

1+2 Exemplos de seções transversais realizadas em vigas em T com duas vi-gas maciças soldadas, superestruturas de 2 vias, distâncias entre pilares: imagem esquerda aprox. 50 m, imagem direita aprox. 40 m; Índice de es-beltez h

K/l

St = aprox. 1/15

3 Seção transversal com altura contínua em viga contínua, distâncias entre pilares de até 50 m, conexão de torção do plano do banzo inferior, índice de esbeltez h

K/l

St = 1/14

4 Exemplo de uma superestrutura de 2 vias como vigas em T de alma du-pla, seção transversal de vigas soldadas abertas de altura de construção variáveis, distâncias entre pilares até 83 m, índice de esbeltez no vão h

K/l

St

= quase 1/25, conexão de torção no plano do banzo inferior

4.60 2.202.20

402.

95

1.06 1.06

4.60

40

6.13 5

12.37

3.07

3

4

1 Seção transversal com dois caixões perdidos de células fechadas soldadas de forma rígida para distâncias pequenas e médias entre pilares (aprox. 20 – 50 m), apresentação da seção transversal com vigas transversais de suporte, Índice de esbeltez h

K/l

St = quase 1/17

2 Seção transversal com caixões perdidos de células fechadas acessíveis para maiores distâncias entre pilares (aprox. 52 m), Índice de esbeltez h

K/l

St = quase

1/17, peças pré-moldadas entre os caixões como forma3 Superestrutura de 2 vias com seção transversal em viga T de alma dupla com

caixões perdidos em forma de U (de difícil acesso), distância média entre pi-lares 34 m, Índice de esbeltez h

K/l

St = aprox. 1/18

4 Exemplo realizado de uma superestrutura de 2 vias com dois caixões de aço e laje mista; distâncias entre pilares de aprox. 57 – 74 m, Índices de esbeltez h

K/l

St = 1/15 – 1/17

3.90

2.25 2.251.10 1.10

4.50 3.90

35

2.80

2

4.23 4.23

5.23

40

1.88

4.80

3

Vigas em T de alma dupla com caixão perdido(trecho de 2 vias)

Vigas em T de duas almas com caixão perdido como almas são uma seção transversal adequada especialmente para pontes de base curvada e distâncias médias entre os pilares devido à sua resistência contra torção (e baixo risco de tombamento durante a construção). Os caixões perdidos podem ser realizados como seções transversais em U abertos em direção ao tabuleiro ou como caixão de células fechadas, soldado de forma rígida, especialmente ad-equado para a introdução longitudinal.As vigas em T de alma dupla com caixões perdidos é uma opção econômica ao caixão unicelular, uma vez que podemos alcançar um alto grau de pré-fabricação e soldagens no canteiro de obra só serão necessárias entre as conexões metálicas. A laje mista da via é geralmente fabricada com carris de formas. Como alternativa, os caixões podem ser complementados com fl anges de concreto formando pré-fabricados mistos alcançando uma composição pre-coce, abrindo mão de uma forma da laje de concreto moldado in loco. Seções de várias almas com tabuleiros em aço são usadas no caso de pequenas distâncias entre pilares com grandes índices de esbeltez, quando o eixo da ponte for curvado ou se os aspectos de design o exigirem. Os caixões de baixa manutenção são uma van-tagem em áreas de difícil acesso como rios e sobre trechos muito movimentados. A montagem dos caixões geralmente é realizada com uma grua, mas há também a possibilidade de processos de deslocamento.


St ≤ 80


K ≤ 18 (respectivamente para estrutu-

ra bi-apoiada ou viga contínua)

Pode ser usado em:- estruturas biapoiadas / viga contínua (exige medidas especiais

para limitar a largura das fi ssuras)- nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares

- altura de construção sufi ciente disponível- para superestruturas de várias vias - para pontes de ângulos irregulares- para pontes de base curva- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de

cimbramentos

Vantagens:- alto grau de pré-fabricação- pesos de instalação comparavelmente baixos- adequados para pontes de base curva- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis- grandes distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- chanfros em estruturas de vários tramos geram construções de

design sofi sticado- baixos custos de fabricação e manutenção- uso de lajes pré-fabricadas como formas é possível- uso de peças pré-fabricadas mistas é possível dentro de limites- estrutura de aço protegida, localizada sob o tabuleiro, sem juntas

de conexão problemáticas de aço / concreto dentro da zona de in-tempéries direta

- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar- separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção

contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da con-strução da estrutura

Desvantagens:- não adequado para construções de pouca altura (há necessidade

de maiores alturas)- geralmente uso de carris de formas para a execução em concreto

moldado in loco- há necessidade de maior altura de rampa devido à estrutura

subjacente

80 80

4041.

14

1.42 5

4.45

1.42 5

1

4

As pontes em calhas podem ser usadas como pontes biapoiadas ou de vários tramos, sendo que a viga principal pode ser reali-zada como viga de aço aberta ou viga de aço mista com banzo comprimido de concreto em altura de construção constante ou adaptada à distribuição do momento. Aqui o índice de esbeltez de uma viga bi-apoiada deve ser de l

St/h

K ≥ 1/12, do vão interno

de vigas contínuas de lSt

/hK ≥ 1/14.

As almas são contraventadas com chapas ou perfi s T e comparti-mentos verticais para garantir a estabilidade do banzo comprim-ido. Os tabuleiros podem ser realizados como laje de concreto armado ou geralmente como grelha de estrutura mista com um índice de esbeltez de l

St/h

K aprox. 1/11 – 1/15. A realização de sis-

temas inclinados é estruturalmente possível e pode ser construí-da facilmente. Nas pontes de calha, assim como em outras es-truturas apoiadas sobrejacentes deve-se atentar especialmente para uma passagem para a estrutura transversal e construção

Pontes de calhas com perfi s abertos(trecho de 2 vias)

equilibrada, de pouca fadiga e protegida contra intempéries. A montagem da grua em pontes de calha é fácil e rápida: Primeira-mente as vigas principais são inseridas e protegidas contra tom-bamento. Depois as vigas transversais são unidas com as vigas principais por meio de uma conexão aparafusada. Ao usar peças pré-fabricadas mistas na direção transversal a laje de concreto moldada in loco pode ser armada e concretada sem formas. As pontes de calha obviamente também podem ser mon-tadas completamente (com ou sem laje de concreto) e depois deslocadas de forma transversal e/ ou longitudinal.


St ≤ 60



para estrutura bi-apoiada ou viga contínua)

2.83

2258

13.55

4.80

24.00

4.00

4525222

70

10.62

5.31 5.31

1.00 1.001

Pode ser usado em:- estruturas bi-apoiadas / viga contínua- distâncias médias entre pilares - altura de construção limitada disponível- para superestruturas de várias vias - para pontes de ângulos irregulares- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de

cimbramentos- períodos de construção menores/construção nos intervalos de

interdição

Vantagens:- alto e muito alto grau de pré-fabricação - baixas alturas de construção- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis- pesos de aplicação comparavelmente baixos

- maiores distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura

sobrejacente

Desvantagens:- estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias)- só pode ser usado para pontes integrais com restrições- as juntas entre concreto e aço estão na área de intempéries. - design em partes problemático- vigas transversais alocadas próximas com uma série de conexões

à viga principal- grandes despesas de armação na área das placas de rodagem- custos de manutenção mais altos do que em estruturas inferioras- não há transferência direta das cargas móveis (através das vigas

transversais / laje mista na estrutura principal)

1 Exemplo de uma superestrutura de 2 vias como seção transversal em calha com laje mista e almas das vigas principais em partes concretadas, distân-cia entre pilares 42 m, viga transversal de perfi s laminados, distância da viga transversal aprox. 0,75 m, Índice de esbeltez h

K/l

St = 1/10,5, Índice de esbeltez

QT hQK/lSt-q

= 1/152 Seção transversal da calha, viga principal completamente concretada, dis-

tância entre pilares 42 m, viga transversal em perfi s laminados, distância da viga transversal aprox. 0,75 m, Índice de esbeltez h

K/l

St = 1/10, Índice de es-

beltez QT hQK

/lSt-q

= 1/17

1 Exemplo de uma superestrutura de 4 vias como seção transversal em calha com caixões de células fechadas como construção de viga longitudinal, tab-uleiro misto em peças pré-fabricadas sobre vigas transversais de aço abertas, distância entre pilares de aprox. 40 m, Índice de esbeltez h

K/l

St = quase 1/17,

Índice de esbeltez QT hQK

/lSt-q

= quase 1/12

2 Exemplos de superestrutura em tabuleiro rebaixado de 2 trilhos ferroviári-os com seção transversal composta por caixões de aço fechados, vista do canteiro de obra

3 Elevação de uma peça de grandes dimensões de um caixão de aço4 Montagem de um caixão de aço como estrutura de suporte de cargas lon-

gitudinais5 Detalhe da união de elementos de concreto armado pré-fabricado na seção

de aço aberta

17.21

11.912.65 2.65

1.12

2.40

Para superestruturas, que apresentam na direção transversal uma grande distância entre pilares devido à colocação de vários trilhos ou para pontes com uma base ligeiramente curva, existe a opção de seções transversais de calha, realizadas como caixões perdidos a prova de torção. As vigas longitudinais podem ser realizadas com uma altura constante e / ou variável.Na direção transversal podem ser usadas, analogamente às pontes de calhas com perfi s abertos, grelhas mistas com vigas transversais de aço abertas ou fechadas. No caso ideal são usadas lajes pré-fabricadas entre as vigas transversais como forma perdida na fabri-cação da laje mista.


St ≤ 65




Pode ser usado em:- estruturas bi-apoiadas / viga contínua- nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - altura de construção limitada disponível- para superestruturas de várias vias - para pontes de ângulos irregulares- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão

de cimbramentos

Pontes de calhas com perfi s fechados(trecho de múltiplas vias)

- períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição

Vantagens:- alto e muito alto grau de pré-fabricação - adequados para pontes de ângulos inclinados e bases curva- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e mon-

táveis- pesos de instalação comparavelmente baixos- maiores distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura

sobrejacente- separação mínima da superfície, despesas mínimas de pro-

teção contra corrosão devido ao baixo percentual de superfí-cies da construção da estrutura

Desvantagens:- não adequado para construções de pouca altura (há necessi-

dade de maiores alturas)- estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias)- não pode ser usado para pontes integrais- as juntas de união entre concreto e aço estão localizadas na

área de intempéries- não há transferência direta das cargas móveis (através das vi-

gas transversais / laje mista na estrutura principal)

1

2 43 5

Caixões são livres de torção em comparação com perfi s abertos e são usados preferencialmente para pontes curvas ou largas. Possuem uma excelente capacidade de carga em cargas não centralizadas devido à sua resistência contra torção. Os caixões são reforçados com superfícies externas lisas dos perfi s abertos por motivos de de-sign ou devido à sua facilidade de manutenção. Assim, as superfícies de proteção contra corrosão são reduzidas e pode ser evitada a con-taminação por pombos e gaivotas. Na prática há caixões metálicos fechados hermeticamente de baixas dimensões, caixões perdidos fechados acessíveis de maior dimensão e seções em U abertas na laje do tabuleiro de concreto. Caixões perdidos fechados de grandes dimensões também podem ser usados para fazer o deslocamento em grandes distâncias entre pilares e o caixão perdido fechado for necessário na introdução. As almas muitas vezes são inclinadas para compensar as distâncias entre pilares do tabuleiro misto, gerando um caixão com perfi l trapezoidal. Isso traz vantagens de design e con-strução, uma vez que a seção transversal parece mais harmoniosa e o banzo inferior tem efeito sobre um percentual maior da largura.

Dados sobre a área de aplicação:Distâncias entre pilares [m] 50 ≤ L

st ≤ 120




Pode ser usado em:- estruturas bi-apoiadas / viga contínua (exige medidas especiais para

limitar a largura das fi ssuras)- grandes distâncias entre pilares - para altura de construção sufi ciente- para superestruturas de várias vias

Vigas em T de uma alma / pontes de cobertura com caixões unicelulares com via sobrejacente (trecho de 2 vias)

Pontes de treliças com via férrea inferior (trecho de 2 vias)

14.304.70

5.00 1.001.00

2.202.20

6.59

40

1.95

5.25

45

3.00

1 2

- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos

Vantagens:- alto grau de pré-fabricação- adequados para pontes de ângulos inclinados e bases curva- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis- pesos de aplicação bastante baixos- grandes distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- chanfros em estruturas de vários tramos geram construções de de-

sign sofi sticado- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar- separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção

contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da con-strução da estrutura


dade de maiores alturas)- em partes grandes despesas de fabricação- há necessidade de maior altura de rampa devido à estrutura

subjacente

Devido à sua grande rigidez as construções de treliças são usadas preferencialmente para grandes distâncias entre pilares e na alo-cação das treliças como estrutura sobreposta para a transposição de vias que se cruzam em baixo com alturas de construção bastante limitadas. As treliças são geralmente alocadas vertical-mente.

Treliças mistas são realizadas especialmente em pontes ferroviári-as, nas quais apesar da grande carga for desejada uma supere-strutura de treliças de aço de baixa deformação e um tabuleiro de concreto de poucos ruídos.

Pontes de treliças metálicas, na prática, são fabricadas em per-fi s soldados com poucas exceções. Essas seções transversais podem ser adequadas de forma ideal às cargas e exigências de construção.

O banzo inferior que simultaneamente tem efeito de viga fl etora para solicitações do efeito de carga transversal, pode ser pro-jetado como seção aberta ou fechada. Para isso, ele deverá ser realizado com rigidez sufi ciente. Os banzos superiores são muitas vezes realizados em caixão fechado devido às altas solicitações de compressão. Diagonais iniciais e fi nais das barras das treliças são realizados em perfi s soldados abertos ou fechados, as barras das diagonais internas geralmente são vigas soldadas maciças.

Lajes de cobertura ortotrópicas para a laje de tabuleiro são co-muns para o conceito da estrutura na direção transversal. A reali-zação prevê vigas transversais alocadas uma ao lado da outra (a = aprox. 700 mm) sem reforços longitudinais ou vigas transversais com maiores escalonamentos QT (a = aprox. 2500 mm) com refor-ços de aço em planos longitudinais na distância de a = aprox. 600 mm. A fabricação da construção da estrutura na direção trans-versal exige muitas chapas recortadas de pequenas dimensões e muitos trabalhos de solda, tanto na fabricação na fábrica como na montagem das peças no canteiro de obras.

Com a seleção de uma construção mista na direção transversal, essa despesa pode ser minimizada. Nas vigas transversais de aço necessárias para a montagem total pode-se concretar dire-tamente uma laje de tabuleiro maciça. Para isso, são necessárias as respectivas formas. Com a alocação de placas pré-fabricadas nas vigas transversais pode-se dispensar estas. Para isso, deve-se atentar para passagens contínuas entre a laje mista e a viga principal.

1 Exemplo de uma estrutura de 2 vias em construção de caixões perdidos mistos de aço como seção acessível em forma de U, como viga contínua de 5 tramos com altura construtiva igual para grandes distâncias entre pilares de até aprox. 100 m, h

K/l

St = quase 1/12 até quase 1/15

2 Exemplo de uma superestrutura de 1 via; construção em caixão perdido com viga contínua de 3 vãos com altura de construção variável (chanfragens dos pilares), distâncias entre pilares de até 56 m, Índice de esbeltez área de pilares h

K/l

St = 1/16, Índice de esbeltez área dos vãos h

K/l

St = = 1/30 (!)

Exemplo de lajes de cobertura ortotrópicas com vigas transversais escalonadas com uma distância de aprox. 2,20 m e reforços de aço no plano longitudinal na dis-tância de a = aprox. 600 mm

O uso de uma laje mista traz grandes vantagens em comparação com uma laje ortotrópica: - custos mais baixos - maior resistência com menor consumo de aço- com isso, menores deformações- menos despesas de manutenção

Desvantagens:- maior peso próprio- somente tem efeito no estado fi nal- despesas de formas

Para a montagem e a introdução de cadeias de vigas bi-apoiadas na posição fi nal, as vigas bi-apoiadas deverão ser acopladas for-mando vigas contínuas e apos a inserção e antes da moldagem da pista, estas deverão ser desacopladas.

Motivo para a seleção de cadeias de vigas bi-apoiadas ou para vigas contínuas com seções unidas por juntas:- Minimização ou dispensa de fi xadores de trilhos de alta ma-

nutenção

1

8.38

10.55

9.1570 70

66

10.2

5

10.85

10.5466

2

1 Ssuperestrutura de 2 vias seção transversal de treliça, construção mista na direção transversal com vigas transversais de aço abertas (a = 2,5 m), lajes de apoio pré-fabricadas em concreto e laje contínua mista de concreto moldado in loco, borda externa, distância entre pilares 78 m, índice de esbeltez h

K/l

St =

quase 1/10, índice de esbeltez viga transversal hQK

/lSt-q

= quase 1/122 Superestrutura de 2 vias seção transversal de treliça, construção mista na

direção transversal com vigas transversais de aço abertas (a = 4,1 m), lajes de apoio pré-fabricadas em concreto e laje contínua mista de concreto mol-dado in loco, borda externa, distância entre pilares aprox. 85 a 90 m como construção de 3 vãos, índice de esbeltez h

K/l

St = 1/9, índice de esbeltez viga

transversal hQK

/lSt-q

= quase 1/9 superestrutura na construção de via sem lastro3 Exemplo de superestrutura de 2 trilhos ferroviários, seção em treliça, vãos

com cerca de 60 m


st ≤ 100




Pode ser usado em:- bi-apoiadas / viga contínua- nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - para altura de construção limitada- trânsito intenso na área do canteiro de obras sem a possibilidade

de colocar cimbramentos- para superestruturas de várias vias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão


interdição

Vantagens:- alto grau de pré-fabricação- adequados para pontes de ângulos inclinados- peças metálicas em dimensões transportáveis e montáveis- pesos de aplicação bastante baixos- grandes distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar- Montagem prévia completa no canteiro de obras e instalação na

posição fi nal no deslocamento / SPMT (Self-Propelled Modular Transporter)

- pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente

Desvantagens:- alto grau de consumo de aço- altas despesas de corrosão devido ao grande percentual de su-

perfície da estrutura - custos de manutenção mais altos do que em estruturas inferiores- estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias)- as juntas de união entre concreto e aço estão localizadas na área

de intempéries- não adequado para construções de pouca altura (há necessi-

dade de grandes alturas)- grandes despesas de fabricação

227

8.932.50 1.96 5

50

2.97 1

3042 7

242

1.96 5 2.50

Analogamente às pontes de treliças com uma laje de tabuleiro in-ferior, as estruturas inferiores são uma vantagem no caso de uma altura de construção sufi ciente, especialmente no caso de grandes distâncias entre pilares.

Na fábrica podem ser produzidos os banzos superiores e inferiores em comprimentos transportáveis. Aqui as chapas de união já são montadas. A montagem para a composição das estruturas de tre-liças completas é realizada no canteiro no local da pré-montagem. Para a montagem, a treliça é completamente pré-montada e encaix-ada ou inserida. No caso de construções mais compridas de vários tramos geralmente procede-se com uma introdução em ciclos, uma vez que geralmente não há área de pré-montagem sufi ciente dis-ponível. Na concepção do tabuleiro sobrejacente como seção trans-versal mista com o banzo superior de aço deve-se atentar para uma disposição cuidadosa dos pontos de aplicação de esforços. Além disso, deve-se atentar no máximo para uma verifi cação exata do escoamento de esforços devido a mudanças do eixo de gravidade durante a montagem da ponte. Na situação ideal o eixo de gravi-dade do banzo superior e do tabuleiro de concreto fi cam no mesmo plano. Na prática, isso geralmente não pode ser realizado dessa for-ma, pois proporcionaria grandes difi culdades durante a construção.


st ≤ 150




Índices de esbeltez da estrutura transversal 10 ≤ l

St-q/h

Kq ≤ 15

Pode ser usado em:- estruturas bi-apoiadas / viga contínua (exige medidas especiais

para limitar a largura das fi ssuras)- nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - para altura de construção sufi ciente- para superestruturas de várias vias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de

cimbramentos

Vantagens:- alto grau de pré-fabricação- adequados para pontes de ângulos inclinados- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis- pesos de aplicação bastante baixos

Pontes de treliças com via férrea superior (trecho de 2 vias)

2.60

14.30

5.66

80

15.6

0

7.60

3

4.00

5.45

2.20 2.20

39

6.45

2

1 - grandes distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que acumulam su-

jeira- Montagem e instalação completa com deslocamento longitudinal

e/ou transversal


dade de maiores alturas)- altas despesas de corrosão devido ao grande percentual de su-

perfície da estrutura - dependendo da altura da construção pode ocorrer um ângulo

de rotação da tangente fi nal não adequado (grandes cursos de deslocamento de pontos de trilho vizinhos) devido a um ponto de rotação baixo do apoio da ponte em relação ao nível do trilho.

- alto grau de consumo de aço- grandes despesas de fabricação- há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura

subjacente

1 Exemplo de uma superestrutura de 2 vias com duas treliças como estrutura inferior e laje de tabuleiro mista contínua superior como viga contínua com distâncias médias entre pilares de aprox. 36 m, h

K/l

St = quase 1/10

2 Opção de seção transversal da treliça como cadeia de viga bi-apoiada com distância média entre os pilares (aprox. 65 m), h

K/l

St = quase 1/11

3 Opção de seção transversal da treliça como viga contínua para distâncias muito grandes entre os pilares com altura de construção variável e junção du-pla sobre o pilar, distância entre pilares de até aprox. 200 m, Índice de esbeltez pilar h

K/l

St = quase 1/14, Índice de esbeltez vão h

K/l

St = quase 1/28

4 Exemplo de superestrutura em treliça com laje superior mista e duas vigas treliçadas, composta por dois trilhos ferroviários. Total de 17 vãos em 600 m de comprimento.

As pontes de arcos metálicos com tabuleiro subjacente ofer-ecem, igualmente às pontes de calhas e treliças, a vantagem de uma baixa altura de construção necessária sob o trilho, mas necessitam a proteção da estrutura sobrejacente que consiste de arco, tirantes e viga de contraventamento contra colisão e impacto. O tabuleiro de concreto age parcialmente como viga de con-traventamento. Pontes em arcos metálicos são adequadas para atravessar grandes vãos sobre rios, canais ou instalações fer-roviárias. As alturas dos arcos centrais estão entre 1/8 e 1/6 da distância entre os pilares. Via de regra são alocados dois arcos nos dois lados dos trilhos (em casos excepcionais pode haver um único arco central por motivos de design) alocados de forma vertical ou com pórticos transversais com uma leve inclinação para dentro.

A alta rigidez necessária para pontes ferroviárias quando se usa tirantes verticais é obtida com a soma das rigidezas individuais de arcos e vigas de contraventamento. Tirantes cruzados de pontes em arcos metálicos (lSt > 80 m) reforçam sistema em uma viga em forma de arco, permitindo economias de material com perfi s de arcos esbeltos e vigas de contraventamento. A montagem, alinhamento e fi xação como também a fabricação

1 2

Pontes de arcos metálicos (trecho de 2 vias)

das conexões soldadas dos tirantes inclinados e cruzados causam regularmente uma despesa extraordinária no canteiro de obras. No caso de pontes em arcos metálicos o curso das forças de tração em cargas de trânsito laterais e nos respec-tivos processos de encaixe deverão ser devidamente analisa-dos. Deve-se atentar especialmente para uma versão a prova de fadiga e de poucas oscilações dos tirantes e conexões [L2].


St ≤ 150, Altura do arco cen-

tral aprox. lSt

/hK < 6 a 8

Índices de esbeltez da estrutura transversal 10 ≤ l

St-q/h

Kq ≤ 16

Pode ser usado em:- estruturas bi-apoiadas - nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - para altura de construção limitada- trânsito intenso na área do canteiro de obras sem a possibili-

dade de colocar cimbramentos- períodos de construção menores / construção nos intervalos

de interdição- para superestruturas de várias vias

16.20

5.78

13.601.30

11.1

0

45 1

0 15

1.303

49.85

4.00

4835

7653

4

Vantagens:- alto grau de pré-fabricação- adequados para pontes de ângulos inclinados- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e

montáveis- pesos de aplicação bastante baixos- grandes distâncias entre pilares possíveis- alta rigidez- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que acumulam

sujeira- construção de design vantajoso com estrutura de visual leve - Montagem prévia completa no canteiro de obras e instalação

na posição fi nal por deslocamento / SPMT (Self-Propelled Mod-ular Transporter)

- há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente

Desvantagens:- custos de fabricação e manutenção mais altos do que em es-

truturas inferioras- altas despesas de proteção contra corrosão devido ao grande

percentual de superfície detalhada da estrutura - grandes despesas de fabricação

1 Exemplo de parte inferior da superestrutura de ponte em arco estaiado2 Detalhe de armadura para cobertura com concreto3 Ponte em arcos metálicos com tabuleiro misto sobre vigas transversais, vi-

gas transversais em caixão perdido (0,45 x 0,25), distância da viga transversal aprox. 1,10m, Índice de esbeltez vão da viga transversal hQK/lSt-q = 1/19, Índice de esbeltez área de conexão da viga transversal hQK/lSt-q = 1/16, pas-sarela operacional interna

4 Seção transversal da ponte de arcos metálicos (distância entre pilares de 62m, altura do arco central 11 m) com tabuleiro misto entre as vigas principais e transversais (distância da viga transversal aprox. 3,40 m), Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = quase 1/12, tabuleiro de concreto apoiado em quatro pontos com chanfros inferiores em toda circunferência, borda externa

Para a realização de novas construções substitutas no perímetro urbano são necessárias construções com alturas esbeltas e ainda soluções para uma superestrutura de alta rentabilidade. No caso de pontes rodoviárias, já se usa há algum tempo pontes com uma ar-mação externa, a denominada construção de vigas de perfi l metálico solidarizado em concreto pré-fabricadas.

Nos demais países europeus essas já são utilizadas para pontes fer-roviárias. A armação externa consiste de perfi s laminados cortados pela metade, unidos com chumbadores mistos com a seção transver-sal maciça (imagem 22). A armação externa no lado sujeito à com-pressão da seção transversal de vigas bi-apoiadas permite uma alto índice de esbeltez da superestrutura. A construção abrange as distân-cias pequenas e médias entre os pilares de 7 a 14 m. A armação ex-terna também pode ser usada na direção transversal como elemento estrutural. Com essa combinação é criada a seção transversal em cal-ha, sendo que aqui as vigas transversais de aço são alocadas, por ex-emplo, em uma grade de 50 cm. O tabuleiro da calha tem uma junção monolítica com a parede da câmara no caso de novos chumbadores (25). O denominado tabuleiro tangencial transfere os esforços longitu-dinais e transversais da superestrutura diretamente nos chumbadores reduzindo o ângulo de rotação das tangentes fi nais para quase zero.

Desenvolvimento de novas seções transversais

Dados sobre a área de aplicação:Distâncias entre pilares [m] vigas 7 ≤ L

st ≤ 14 m

Calha 10 ≤ Lst ≤ 25 m

Índices de esbeltez vigas Ls/H

c ≤ 18

Calha transversal Lst

/hK ≤ 16

Pode ser usado em: Vigas- como estrutura bi-apoiada sobre chumbadores existentes- no caso de pequenas distâncias entre pilares - para altura de construção limitada- trânsito intenso na área do conteiro de obras sem a possibilidade

de instalação de cimbramentos- períodos de construção menores / construção nos intervalos de

interdição- para superestruturas de várias vias

Calha- como estrutura bi-apoiada ou cadeias de vigas bi-apoiadas- altura de construção extremamente limitada- no caso de grandes esforços horizontais inclusão monolítica sim-

ples no chumbador (tabuleiro tangencial)

1.00

1.00

Ponte nova sobre o rio Simmer – exemplo de ponte com seção em tabuleiro rebaixado com armação exterior; superestrutura de via permanente sem lastro.

1 Vigas com proteção anticorrosiva aplicada na fábrica de pré-fabricação 2 Colocação de armação externa e ajuste na altura

3 Instalação de gaiola de armação para concretagem4 Canal de trilhos ferroviários com fi xadores pré-montados

1 32 4

Corte longitudinal „Superestrutura da ponte com armação externa“

Seção transversal da calha com armação externa; superestrutura com via sem lastro ou com lastro

Ponte nova sobre o rio Simmer; Ponte ferroviária VFT® concluída sob circulação de tráfego

Vantagens das vigas- inteiramente pré-fabricada instalada em uma peça ou em duas

peças com moldagem no canteiro de obras- alta qualidade devido ao alto grau de pré-fabricação (fabricação

na fábrica em condições padronizadas e protegidas de intem-péries)

- pesos de aplicação bastante baixos- poucas emissões de ruídos devido à seção transversal maciça- proteção contra descarrilhamento não é necessária- baixa altura de rampa devido à construção otimizada- comportamento de carga vantajoso- pequenas superfícies de corrosão e pouca tendência de sujeira- simples verifi cação visual- aquisição e manutenção econômica

Desvantagens das vigas:- fi xação direta dos trilhos

Vantagens da seção transversal da calha:- no caso de distâncias entre pilares mais curtas integralmente

pré-fabricadas e instaladas em uma peça- no caso de distâncias entre pilares mais longas fabricadas lat-

eralmente e deslocamento transversal- alta qualidade devido ao alto grau de pré-fabricação- via integralmente em lastro ou via sem lastro- altura de construção mínima devido à armação externa na di-

reção transversal- pequenas superfícies de proteção contra corrosão- aquisição e manutenção muito econômica- ângulo de rotação da tangente fi nal minimizado devido ao tab-

uleiro tangencial- simples verifi cação visual

Desvantagens calha:- grandes pesos de instalação

construção mista para pontes ferroviárias - ssf-ing.de · exemplo de superestrutura com viga em...

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