TC 071 PONTES E ESTRUTURAS ESPECIAIS II 16ª AULA (19/10/2.010) MEZOESTRUTURA DE PONTES A mezoestrutura de ponte é a parte da estrutura (pilares) responsável por transmitir as cargas da superestrutura à infraestrutura. As cargas que solicitam a mezoestrutura são: a) Cargas verticais a.1) Permanentes devidas ao peso próprio da superestrutura (vigas e lajes), peso das barreira laterais do tabuleiro, do revestimento do piso e peso de outros elementos que eventualmente esteja instalados na superestrutura, além do peso próprio do pilar. a.1) Acidentais Cargas móveis devidas ao tráfego sobre a superestrutura. b) Horizontais Longitudinais b.1) Frenagem / aceleração - NBR 7187:2003 item 7.2.1.5 - O valor característico da força longitudinal provocada pela frenagem ou pela aceleração de veículos sobre as pontes deve ser tomado como uma fração das cargas móveis, consideradas sem impacto. - Nas pontes rodoviárias, a força longitudinal devida à frenagem ou à aceleração dos veículos deve ser considerada aplicada na superfície de rolamento e igual ao maior dos seguintes valores: 5% do peso do carregamento do tabuleiro com as cargas móveis distribuídas (carga de multidão), excluídos os passeios, ou, 30% do peso do veículo tipo. Segundo a NBR 7188:1984, se tem: Ponte Peso do veículo tipo Carga de multidão Classe 45 45 tf 0,500 tf/m 2 Classe 30 30 tf 0,500 tf/m 2 Classe 12 12 tf 0,400 tf/m 2
O veículo tipo ocupa uma área de 3 m X 6 m, o restante do tabuleiro deve ser considerado carregado pela carga de multidão. - Nas pontes ferroviárias, a força longitudinal devida à frenagem ou à aceleração deve ser considerada aplicada no topo dos trilhos e igual ao maior dos seguintes valores: 15% da carga móvel (peso dos eixos motores mais as cargas distribuídas sobre o tabuleiro) para a frenagem, ou, 25% do peso dos eixos motores para a aceleração (360 x 4 = 1.440 kn para o TB360). O veículo tipo definido pela NBR 7189:1985 é o mostrado abaixo. TB Q (kn) q (kn/m) q (kn/m) a (m) b (m) c (m) 360 360 120 20 1,00 2,00 2,00 270 270 90 15 1,00 2,00 2,00 240 240 80 15 1,00 2,00 2,00 170 170 25 15 1,00 2,50 5,00 b.2) Empuxo assimétrico nas cortinas de extremidade
Sobre o aterro considera-se um carregamento uniformemente distribuído com valor igual à carga de multidão (0,500 tf/m 2 para classe 45 e 30 e 0,400 tf/m 2 para classe 12 nas pontes rodoviárias). O empuxo do terreno depende das propriedades do solo utilizado para o aterro de acesso à ponte. Na maioria das vezes se considera um solo com ângulo de atrito natural α = 30º e peso específico γ t = 1,7 tf/m 3. Para esse solo o coeficiente de empuxo resulta das tabelas de Mecânica dos solos igual a k a = 0,334. As pressões sobre a cortina de extremidade são calculadas por: p 1 = k a.q p 2 = k a. γ t.h b.3) Variação de temperatura As variações de temperatura devem ser consideradas como indicado na seção 11 da NBR 6118:2003. Para a superestrutura com comprimento L a variação de comprimento devido à variação de temperatura Δt é dada por: ΔL = α t. Δt.L Onde α t é o coeficiente de dilatação térmica do concreto. Considera-se: α t = 1 x 10-5 ºC -1 Para exemplificar em uma ponte com L = 60 m de comprimento, uma variação de temperatura de Δt = 15 ºC produz na superestrutura um alongamento total de: ΔL = 1 x 10-5 x 15 x 6000 cm = 0,9 cm Essa variação do comprimento produz um deslocamento horizontal no topo de cada pilar. Esse deslocamento depende da rigidez a flexão dos pilares.
Δt (+) Δt (-) O deslocamento no topo de cada pilar é função da distância do pilar ao centro elástico do conjunto. A superestrutura se apóia diretamente nos pilares ou através de um aparelho de apoio. O centro elástico da estrutura é determinado em função da rigidez dos pilares ou conjuntos formados por pilar mais aparelho de apoio. A determinação do centro elástico da estrutura será mostrada em aula futura. c) Forças Horizontais Transversais c.1) Ação do vento A força proveniente da ação do vento é função da velocidade básica da rajada de vento: 2 v o p = 16 Onde: v o é a velocidade básica, em m/s, do vento, função da localização da obra; p é a pressão estática equivalente em kgf/m 2. c.2) Empuxo da correnteza nos pilares ou blocos de fundação O item 7.2.5 da NBR 7187:2003 Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido determina: A pressão da água em movimento sobre os pilares e elementos das fundações pode ser determinada através da expressão: p = k 2. v a Onde: p é a pressão estática equivalente, em kn/m 2 ;
v a é a velocidade da água, em metros por segundo; k é um coeficiente dimensional, cujo valor é 0,34 para elementos com seção transversal circular. Para elementos com seção transversal retangular, o valor de k é função do ângulo de incid6encia do movimento das águas em relação ao plano da face do elemento, conforme a tabela 1. Tabela 1 Valores de k em função do ângulo de incidência Ângulo de incidência K 90º 0,71 45º 0,54 0º 0 Notas: 1) Para situações intermediárias, o valor de k deve ser obtido por interpolação linear. 2) A pressão p deve ser considerada sobre uma área igual à projeção do elemento em um plano perpendicular à direção do movimento da água. Ara elementos com outras seções transversais, consultar a bibliografia especializada para a determinação do fator k.