ESTRUTURAS DE PONTES

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ESTRUTURAS DE PONTES Ações em Pontes Prof. MSc. Letícia Reis Batista Rosas

2 Ações: Ações Permanentes: Peso próprio dos elementos estruturais; Peso de elementos não estruturais; Empuxo de terra e de água; Força de protensão; Deformações impostas.

3 Ações: Ações Permanentes Ações Variáveis Ações Excepcionais

4 Ações: Ações Variáveis: Carga móvel; Força centrífuga; Choque lateral (impacto lateral) Efeito da frenagem e da aceleração; Variação de temperatura; Ação do vento; Pressão da água em movimento; Empuxo de terra provocado por cargas móveis; Cargas de construção Ações Excepcionais

5 Ações Permanentes Peso próprio dos elementos estruturais No caso de pontes metálicas ou de madeira, o maior número de peças torna conveniente a avaliação prévia do peso próprio da estrutura que pode ser por meio de fórmulas empíricas que variam de acordo com as características de cada obra. Em pontes de concreto armado ou protendido, esboça-se um anteprojeto da ponte, fixando as dimensões (Prédimensionamento NBR 7187) com base na observação de estruturas anteriormente projetadas; a seguir, calcula-se o peso próprio a partir do volume de concreto de cada peça.

6 Ações Permanentes Quando a discrepância entre os valores do peso próprio estimado e o resultante do dimensionamento definitivo for maior que 5%, recomenda-se refazer o cálculo das solicitações devidas a essa ação. Devem ser tomados, no mínimo, os seguintes valores para peso específico dos materiais: Concreto simples: 24 kn/m³ Concreto armado ou protendido: 25 kn/m³

7 Ações Permanentes Peso dos elementos não estruturais: Pavimentação: adotar = 24 kn/m³ Para o recapeamento, deve-se adotar uma carga adicional de 2 kn/m². Camada de regularização concreto: adotar uma carga de 24 kn/m³. Guarda-rodas, guarda-corpo e defensa: Adotar = 25 kn/m³.

8 Ações Permanentes Empuxo de terra: Peso específico do solo úmido deve ser considerado no mínimo igual a 18 kn/m³ Ângulo de atrito interno de no máximo igual a 30 Calculado baseado nos princípios da mecânica dos solos Empuxo de água: Estudo dos níveis máximo e mínimo dos cursos d água e do lençol freático.

9 Ações Permanentes Forças de protensão, fluência e retração do concreto: NBR 6118 Fluência: acarreta em acréscimo de deformação na estrutura e perdas de protensão. Seus efeitos devem ser objeto de atenção na verificação dos estados limites. Retração: também causa perdas de protensão e deformações que devem ser levadas em conta no projeto dos aparelhos de apoio. Deslocamento de fundações: Escolha entre uma estrutura isostática ou hiperestática.

10 Ações Variáveis Carga móvel: Pontes rodoviárias e passarelas: NBR 7188 Pontes Classe 45: na qual a base do sistema é um veículo-tipo de 450 kn de peso total Classe 30: na qual a base do sistema é um veículo-tipo de 300 kn de peso total Classe 12: na qual a base do sistema é um veículo-tipo de 120 kn de peso total Obs.: classes diferentes ficam a critério dos órgãos com jurisdição sobre as pontes.

11 Ações Variáveis Carga móvel: Pontes rodoviárias e passarelas: NBR 7188 : 2003 Passarelas Classe única, na qual a carga móvel é uma carga uniformemente distribuída de intensidade p = 5 kn/m² (500 kgf/m²), não majorada pelo coeficiente de impacto. Obs.: classes diferentes ficam a critério dos órgãos com jurisdição sobre as pontes.

12 Ações Variáveis Trens-tipo: trata-se de veículos de cargas uniformemente distribuídas

13 Ações Variáveis Trens-tipo: trata-se de veículos de cargas uniformemente distribuídas

14 Ações Variáveis

15 Ações Variáveis

16 Ações Variáveis Carga móvel: Pontes ferroviárias: NBR 7189 : 1985 TB-360: para ferrovias sujeitas ao transporte de minério de ferro ou outros carregamentos equivalentes; TB-270: para ferrovias sujeitas ao transporte de carga geral; TB-240: para ser adotado somente na verificação de estabilidade e projeto de reforço de obras existentes; TB-170: para vias sujeitas exclusivamente ao transporte de passageiros em regiões metropolitanas ou suburbanas.

17 Ações Variáveis

18 Ações Variáveis Efeito dinâmico das cargas móveis COEFICIENTE DE IMPACTO: Este coeficiente aplicado às cargas estáticas (trem-tipo), substitui os efeitos das cargas dinâmicas (NBR 7187). Considerando l o comprimento, em metros, do elemento carregado

19 Ações Variáveis Efeito dinâmico das cargas móveis COEFICIENTE DE IMPACTO: No caso de vãos desiguais, em que o menor vão seja igual ou superior a 70% do maior, permite-se considerar um vão ideal equivalente à média aritmética dos vãos teóricos. No caso de vigas em balanço, l é tomado igual a duas vezes o seu comprimento Quando maior o vão, menor o coeficiente de impacto.

20 Ações Variáveis Força centrífuga: se manifesta nas pontes em curva, devido ao atrito das rodas em pontes rodoviárias, ou friso das rodas ao trilho em pontes ferroviárias. NBR 7187: a força centrífuga é considerada em função do tipo do tráfego, do raio de curvatura e, para pontes ferroviárias, em função da largura da bitola. Pontes rodoviárias com R 300 m: C = 0,25 Pontes rodoviárias com R < 300 m: C = 75/R Os fatores acima já incluem o efeito dinâmico das cargas móveis.

21 Ações Variáveis Pontes ferroviárias destinadas a linha de bitola larga: C = 0,15 se R 1200 m C = 180/R se R > 1200 m Pontes ferroviárias destinadas a linha de bitola estreita: C = 0,10 se R 750 m C = 75/R se R > 750 m Infraestrutura e elementos de apoio

22 Ações Variáveis Choque lateral: considerado apenas em pontes ferroviárias, é equiparado a uma força horizontal móvel, aplicada na altura do topo do trilho, normal ao eixo da linha, com um valor característico igual a 20% da carga do eixo mais pesado. Em pontes curvassem planta, não se deve somar o efeito do choque lateral ao da força centrífuga, considerando-se entre os dois apenas o que produzir maiores solicitações. Em pontes com mais de uma linha, esta ação só é considerada em uma delas.

23 Ações Variáveis Frenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo da ponte.

24 Ações Variáveis Frenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo da ponte. A NBR 7187 determina que as forças horizontais de frenagem e aceleração sejam calculadas como uma fração das cargas móveis verticais, da seguinte forma: Pontes rodoviárias - adotar o maior dos seguintes valores: - 5% do valor do carregamento na pista de rolamento com as cargas distribuídas, excluídos os passeios - 30% do peso do veículo tipo Pontes ferroviárias - adotar o maior dos seguintes valores: - 15% da carga móvel para a frenagem - 25% do peso dos eixos motores para a aceleração Pontes com mais de uma linha: situação desfavorável

25 Ações Variáveis Cargas de construção: peso de equipamentos e estruturas auxiliares de montagem e de lançamento de elementos estruturais e seu efeitos em cada etapa executiva da obra. Carga de vento: deve ser calculada de acordo com a NBR 6123 *(NB-2/61) Variação de temperatura: NBR 6118 (Lei de Hooke) Efeito dinâmicos do movimento das águas: métodos baseados na hidrodinâmica.

26 Ações Variáveis Pressão da água em movimento:

27 Ações Variáveis Empuxo de terra provocado por cargas móveis: transforma-se o peso do veículo-tipo em carga uniformemente distribuída, compondo-a com a carga distribuída q que considera o efeito de outros veículos.

28 Ações Variáveis O carregamento obtido pode ser considerado como um aterro adicional, de altura ha, dividindo-se o seu valor pelo peso específico do solo

29 Ações Variáveis Cargas de construção: a NBR 7187 estabelece que no projeto e cálculo devem ser consideradas as ações das cargas que podem ocorrer durante o período da construção. Considera-se aquelas devidas ao peso de equipamentos e estruturas auxiliares de montagem e de lançamento de elementos estruturais, e seus efeitos em cada etapa executiva da obra.

30 Ações Excepcionais São aquelas que têm duração curta e baixa probabilidade de ocorrência durante a vida útil da construção, mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas estruturas: Choque de objetos móveis (veículos ou embarcações). Podem ser incluídos no projeto dispositivos capazes de proteger a estrutura contra este tipo de acidente. Explosões Fenômenos naturais (enchentes, sismos, etc)

31 Ações Excepcionais DIN 1072: elementos estruturais passíveis a choque de veículos Força horizontal = 1000 kn no sentido longitudinal Força horizontal = 500 kn no sentido transversal Tais forças devem ser consideradas atuando sobre o elemento a 1,20 m da superfície de rolamento.

32 Método dos Estados Limites Ações para pontes: recomendadas pela NBR 8681:2003 Ações e segurança nas estruturas, para os Estados Limites Últimos e Estados Limites de Serviço. O objetivo principal do MEL é disciplinar as especificações das ações e promover a análise da segurança, atendendo aos critérios de ruína e às condições de utilização Os estados limites de uma estrutura são estados ou circunstâncias a partir dos quais a estrutura passa a apresentar desempenho incompatível com as finalidades de projeto e construção Estados limites últimos e estados limites de utilização

33 Estados Limites Últimos Estados que, quando ocorrem, determinam a paralização, total ou em partes, do uso da edificação. Caracterizados por: Perda do equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como corpo rígido Ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais Transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático Instabilidade por deformação Instabilidade dinâmica.

34 Estados Limites de Utilização (serviço) Estados que, por sua ocorrência, repetição ou duração, causam efeitos estruturais que não respeitam as condições especificadas para uso normal da construção, ou que indicam o comprometimento da durabilidade da edificação. Caracterizados por: Deformações excessivas que afetam a utilização, a estética, prejudicam o funcionamento de equipamentos ou instalações, ou causam danos materiais de acabamento ou às partes não estruturais da construção. Vibrações excessivas que causam desconforto aos usuários.

35 Combinações de ações Combinações últimas normais

36 Combinações de ações Combinações últimas especiais ou de construção

37 Combinações de ações Combinações excepcionais

38 Combinações de ações Coeficientes de ponderação das ações permanentes

39 Combinações de ações Coeficientes de ponderação das ações permanentes

40 Combinações de ações Coeficientes de ponderação das ações variáveis

41 Combinações de ações Coeficientes de ponderação das ações variáveis

42 Combinações de ações Fatores de combinação e redução para ações variáveis

43 Combinações de ações Valores dos fatores de redução para combinação frequente aplicável a verificação da fadiga No caso da verificação da fadiga ser feita para um único nível de carga, aplica-se o coeficiente fornecido:

44 Combinações de ações Combinações de serviço Combinações quase-permanentes de serviço: Combinações frequentes de serviço: Combinações raras de serviço: