TC 071 – PONTES E ESTRUTURAS ESPECIAIS II

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/m2
Classe 30
30 tf
0,500 tf/m2
Classe 12
12 tf
0,400 tf/m2
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/m2 para classe 45 e 30 e
0,400 tf/m2 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 γt = 1,7 tf/m3. Para
esse solo o coeficiente de empuxo resulta das tabelas de “Mecânica dos
solos” igual a ka = 0,334. As pressões sobre a cortina de extremidade são
calculadas por:
p1 = ka.q
p2 = ka. γt.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 = αt. Δt.L
Onde αt é o coeficiente de dilatação térmica do concreto. Considera-se:
αt = 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:
p=
vo2
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Onde:
vo
é a velocidade básica, em “m/s”, do vento, função da localização da
obra;
p
é a pressão estática equivalente em kgf/m2.
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 .v a2
Onde:
p é a pressão estática equivalente, em kN/m2;
va 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.