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Copy of AÇÕES NAS PONTES

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by

Naira Malaquias

on 27 March 2014

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Transcript of Copy of AÇÕES NAS PONTES

AÇÕES NAS PONTES
Ações permanentes

Ações variáveis

Ações excepcionais

NBR 8681:2003
"Ações e segurança nas estruturas"


Ações Permanentes
- cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais;

- cargas provenientes do peso da pavimentação, dos trilhos, dos dormentes, dos lastros, dos revestimentos, das defensas, dos guarda-rodas, dos guarda-corpos e de dispositivos de sinalização;

- empuxos de terra e de líquidos;

- forças de protensão;

- deformações impostas, isto é, aquelas provocadas por fluência e retração do concreto, e por deslocamentos de apoios.
Cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais
Peso próprio dos elementos estruturais ( pontes metálicas ou de madeira);

Em concreto armado ou protendido, calcula-se o peso próprio a partir do volume de concreto de cada peça do pré-dimensionando ( com base em experiencias anteriores);

concreto simples: 24 kN/m3
concreto armado ou protendido: 25 kN/m3

Obs: 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.
Cargas provenientes do peso da pavimentação, dos trilhos, dos dormentes, dos lastros, dos revestimentos, das defensas, dos guarda-rodas, dos guarda-corpos e de dispositivos de sinalização;
Pavimentacao
Peso específico da pavimentação: mínimo o valor de 24 kN/m3

Para o recapeamento deve-se prever uma carga adicional de 2 kN/m2

Lastro ferroviário, trilhos e dormentes

Para o material do lastro deve ser considerado um peso específico aparente de 18 kN/m3
Empuxo de terra e de água
Empuxo de Terra
Força de protensão
A força de protensão é considerada de acordo com os princípios do concreto protendido, satisfazendo o disposto na versão da NBR 6118:2003 "Projetos de estruturas de concreto"
Deformações impostas
Fluência
Retração
Deslocamentos de apoio
Lastro ferroviário
Deve ser suposto que o lastro atinja o nível superior dos dormentes e preencha completamente o espaço limitado pelo guarda-lastro, até a sua borda superior, mesmo se na seção transversal do projeto assim não for indicado.
Ativo, e de repouso: situações mais desfavoráveis
Passivo: ocorrência puder ser garantida ao longo da vida útil da obra.
Por simplificação: solo sem coesão e sem atrito entre o terreno e a estrutura
Peso específico do solo úmido: mínimo de 18 kN/m3
ângulo de atrito interno, no máximo igual a 30
Superestrutura funciona como arrimo dos aterros de acesso: apenas em uma das extremidades do tabuleiro (reto), caso seja esconso ou curva, verificar nas duas extremidades (mais desfavorável)
Empuxo de água
O empuxo de água e a subpressão devem ser considerados nas situações mais desfavoráveis;

Nos muros de arrimo deve ser prevista, em toda a altura da estrutura, uma camada filtrante contínua, na face em contato com o solo contido, associada a um sistema de drenos, de modo a evitar a atuação de pressões hidrostáticas. Caso contrário, deve ser considerado nos cálculos o empuxo de água resultante.
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
Carga móvel
Choque lateral (impacto lateral)
O impacto lateral, também chamado de choque lateral, surge nas pontes ferroviárias como conseqüência da folga existente entre o friso das rodas e o boleto do trilho; o movimento do trem não é perfeitamente retilíneo, havendo choque das rodas ora contra um trilho ora contra o outro.
Variação de temperatura
Pressão da água em movimento
Segundo a norma NBR 7187:2003, a pressão da água em movimento sobre os pilares e os
elementos de fundação pode ser determinada através da expressão:
q=Kv2

onde:

q é a pressão estática equivalente em kN/m2
v é a velocidade da água em m/s
K é um coeficiente adimensional cujo valor é 0,34 para elementos de seção transversal circular
Cargas de construção
Pontes rodoviárias e passarelas
A NBR 7188, divide as pontes rodoviárias em três classes:
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.
Pontes ferroviária
Fixadas pela norma NBR 7189 "Cargas móveis para o projeto estrutural de obras ferroviárias".

TB-360: para ferrovias sujeitas a transporte de minério de ferro ou outros carregamentos equivalentes;
TB-270: para ferrovias sujeitas a 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.
Efeito dinâmico das cargas móveis
Força centrífuga
A força centrífuga se manifesta nas pontes em curva, aplicada pelo veículo ao tabuleiro através do atrito das rodas com o pavimento ou, em pontes ferroviárias, aplicada pelo friso das rodas ao trilho e, consequentemente, à estrutura.

a) em pontes rodoviárias:
C = 0,25 do peso do veículo-tipo para R <=300 m
C = 75/R do peso do veículo-tipo para R >300 m
b) em pontes ferroviárias de bitola larga (1,60 m):
C = 0,15 da carga móvel para R <=1200 m
C = 180/R da carga móvel para R >1200 m
c) em pontes ferroviárias de bitola estreita (1 m):
C = 0,10 da carga móvel para R <=750 m
C = 75/R da carga móvel para R >750 m
Efeito da frenagem e da aceleração
A norma NBR 7187 determina que as forças horizontais de frenagem e aceleração sejam calculadas como uma fração das cargas móveis verticais, da seguinte forma:
a) Nas pontes rodoviárias, 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

b) Nas pontes ferroviárias, o maior dos seguintes valores:
- 15% da carga móvel para a frenagem
- 25% do peso dos eixos motores para a aceleração
Ação do vento
Norma NBR 7187:2203 não indica nenhum procedimento para a determinação da ação do vento em pontes; apenas recomenda seguir o disposto na norma NBR 6123, que trata da ação do vento em edifícios. Na falta de recomendações da NBR 6123 para pontes, apresenta-se o procedimento indicado pela antiga norma de pontes NB-2/61.
Admitem-se dois casos extremos, para a verificação:
tabuleiro sem tráfego e tabuleiro ocupado por veículos reais.

No primeiro caso (ponte descarregada), considera-se como superfície de incidência do vento,a projeção da estrutura sobre plano normal à direção do vento. No segundo caso (ponte carregada), essa projeção é acrescida de uma faixa limitada superiormente por linha paralela ao estrado, distante da superfície de rolamento 3,50 - 2,00 - 1,70 m, conforme se trate, respectivamente, de ponte ferroviária, rodoviária ou para pedestres.

No caso de ponte descarregada (menor superfície exposta), admite-se que a pressão do vento seja de 1,5 kN/m2, qualquer que seja o tipo de ponte.

Ao se verificar o caso de ponte carregada, admite-se que ao se oferecer essa maior superfície de incidência, o vento atue com menor intensidade: 1,0 kN/m2 para pontes ferroviárias ou rodoviárias, e 0,7 kN/m2 em pontes para pedestres
Empuxo de terra provocado por cargas móveis
Além da pressão de terra comentada anteriormente, nos encontros e nas cortinas, podem ocorrer pressões devidas à carga móvel que está adentrando ou deixando a ponte. Estas pressões se somam às anteriores
NBR 7187 estabelece que no projeto e cálculo devem ser consideradas as ações das cargas passíveis de ocorrer durante o período da construção, notadamente 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
Como existe uma superfície exposta (parte superior) à ação solar direta, a distribuição de temperatura ao longo da altura da seção transversal das pontes apresenta o seguinte formato:
Esta distribuição de temperatura pode ser decomposta em três parcelas : variação uniforme, variação linear (gradiente de temperatura) e uma parcela correspondente à temperatura igual nas faces opostas, variando no interior da seção.
Para os valores de projeto, a NBR 7187:2003 remete a NBR 6118:2003, é recomendado que seja considerada uma variação uniforme de temperatura de 15C. Empregando o valor do coeficiente de dilatação térmica do
concreto igual a 10-5/oC, pode-se avaliar a variação do comprimento dos elementos e
consequentemente os seus efeitos.
OBRIGADO !
Definição e Histórico
Introdução
Primeiras pontes
Requisitos de uma ponte
Funcionalidade
Segurança
Método das tensões admissíveis
Método da ruptura
Método dos estados limites
Economia
Estética
*Esbeltez dos elementos estruturais
*Distribuição adequada das massas
*Continuidade das linhas
*Simplicidade de detalhes
*Similaridade de materiais evitando o emprego de materiais com características muito diferentes
*Compatibilidade com os elementos do meio ambiente
Evolução Histórica
Pré-história
Idade Antiga
Idade Média
Estruturas de pedra
Estruturas de madeira
Idade Antiga
Idade Média
Exemplos
A ponte Fabricio, em Roma, foi construída em 62 a.C. A ponte permanece praticamente sem modificação, e ainda é atravessada por milhares de romanos hoje em dia
Esta é a Ponte de Caravana sobre o rio Meles em Imir, na Turquia. Eça foi construída por volta de 850 a.c., o que faz com que ela tenha atualmente mais de 2.860 anos de idade - o que a qualifica como a ponte em funcionamento mais velha do mundo
Elementos geométricos de uma ponte
Elementos Geométricos Horizontais
Elementos Geométricos Horizontais Longitudinais
Vão Total
Distância, medida horizontalmente segundo o eixo longitudinal, entre as secções extremas da ponte
Vão Parcial (vão teórico ou tramo)
Distancia, medida horizontalmente, entre os eixos de dois suportes consecutivos
Vão Livre
Distância entre faces de dois suportes consecutivos
Vão de escoamento
Vão Livre considerado no interior da massa líquida
Vão Econômico
Em uma ponte de vigas, o vão teórico é representado pelo valor do tramo ou vão parcial que torna mínimo o custo da obra
Vão Crítico
Maior valor do tramo que pode ser alcançado nessa ponte, com base nos limites de resistência do material adotado
Elementos Geométricos Horizontais Transversais
Pista de rolamento
Largura disponível para o tráfego normal dos veículos, que pode ser subdividida em faixas
Acostamento
Largura adicional à pista de rolamento destinada à utilização em casos de emergência, pelos veículos
Defesa
Elemento de proteção aos veículos, colocado lateralmente ao acostamento
Passeio
Largura adicional destinada exclusivamente ao tráfego de pedestres
Guarda roda
Elemento destinado a impedir a invasão dos passeios pelos veículos
Guarda corpo
Elemento de proteção aos pedestres
Elementos Geométricos Verticais
Altura de construção
Distância entre o ponto mais baixo e o mais alto da superestrutura
Altura Livre
Distância entre o ponto mais baixo da superesrutura e o ponto mais alto do obstáculo
Nomenclatura dos elementos
Superestrutura
Mesoestrutura
ap
Aparelhos de apoio
Encontro
Pilares
Infraestrutura
Classificação
Comprimento
Bueiros - de 2 a 3m
Pontilhões - de 3 a 10m
Pontes propriamente ditas - acima de 10m
Duração
Pontes provisórias
Pontes definitivas
Tráfego
Rodoviário
Ferroviário
Passarelas
Aquedutos
Mistas
Material da Superestrutura
Madeira
Alvenaria
Concreto Armado
Concreto Protendido
Metálica
Mista
Desenvolvimento Planimétrico
Pontes restas ortogonais
Pontes retas esconsas
Ponte curva
Desenvolvimento Altimétrico
Sistema Estrutural da Superestrutura
Pontes de vigas
Pontes em pórticos
Pontes em arcos
Pontes de cabos
Posição do tabuleiro
Mobilidade do tramo
Tipo construtivo da ponte
In loco
Elementos pré moldados
Em balanços sucessivos
Em segmento
Em balanço progressivo
Ponte aérea Langkawi
Ponte Pythonbrug
Ponte Millau
Ponte Kubitschek
Ponte Gateshead Millennium
Ponte La mujer
Ponte Gustave-Flaubert
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