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Ações em Pontes
Prof. MSc. Letícia Reis Batista Rosas
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTRUTURAS DE PONTES
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
AÇÕES EM PONTES
Ações:
Ações Permanentes:• Peso próprio dos elementos estruturais;• Peso de elementos não estruturais;• Empuxo de terra e de água;• Força de protensão;• Deformações impostas.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
Ações Permanentes
Peso próprio dos elementos estruturais
No caso de pontes metálicas ou de madeira, o maiornúmero de peças torna conveniente a avaliação prévia dopeso próprio da estrutura que pode ser por meio de fórmulasempíricas que variam de acordo com as características decada obra.
Em pontes de concreto armado ou protendido, esboça-seum anteprojeto da ponte, fixando as dimensões (Pré-dimensionamento – NBR 7187) com base na observação deestruturas anteriormente projetadas; a seguir, calcula-se opeso próprio a partir do volume de concreto de cada peça.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
Ações Variáveis
Trens-tipo: trata-se de veículos de cargas uniformemente
distribuídas
AÇÕES EM PONTES
Ações Variáveis
Trens-tipo: trata-se de veículos de cargas uniformemente
distribuídas
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
Ações Variáveis
Frenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo da
ponte.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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)
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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.
AÇÕES EM PONTES
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: