Post on 13-Feb-2020
AULA 1 – Introdução ao estudo de 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
• O QUE DIFERE AS PONTES DAS OUTRAS ESTRUTURAS
NO CAMPO DA ENGENHARIA ESTRUTURAL?
1. CARREGAMENTO
Edifícios Residenciais: cargas permanentes (80 %)
cargas acidentais (20 %)
Pontes: cargas permanentes cargas acidentais
2. GRAU DE HIPERESTATICIDADE
Edifícios Residenciais: grande hiperestaticidade
Pontes: pequena hiperestaticidade
1. CONCEITOS GERAIS
Refs.: 1. Pontes de Concreto Armado,Vol. 1, autor: Walter Pfeil
2. Pontes, autor: Glauco Bernardo
3. Pontes em Concreto Armado e Protendido, autor: Jayme Mason
4. Pontes Metálicas e Mistas em Viga Reta - Projeto e Cálculo,
autor: Jayme Mason
5. Pontes – Superestruturas, Vols. 1 e 2, autor: Colin O'Connor
ESTRUTURAS DE PONTES
1.1 DEFINIÇÕES
• Pontes: obra destinada a transposição de obstáculos à continuidade
de uma via. Os obstáculos usualmente encontrados são rios,
braços de mar, vales profundos, outras vias etc
• Viadutos: o obstáculo transposto não é constituído em sua maior
extensão por massa de água
• Pontilhão: ponte de pequeno vão.
• Galerias: em algumas situações podem ser enquadradas na
categoria de pontes
1.2 EVOLUÇÃO HISTÓRICA
ROMANOS
Primeiros construtores
Necessidade: expandir o império e ligar o mesmo à capital
Técnica: abóbadas de alvenaria de pedra
Origem da Construção de Pontes
Antigas Civilizações
• Árvore tombada nas margens de um riacho
• As erosões eólicas mostraram aos primitivos o arco como forma adequada para
vencer depressões
• Os cipós que se entrelaçam de uma árvore a outra (intuição das estruturas pênseis)
Exemplos
da Natureza
1.2 EVOLUÇÃO HISTÓRICA
ROMANOS
Primeiros construtores
Necessidade: expandir o império e ligar o mesmo à capital
Técnica: abóbadas de alvenaria de pedra
Origem da Construção de Pontes
Antigas Civilizações
• Árvore tombada nas margens de um riacho
• As erosões eólicas mostraram aos primitivos o arco como forma adequada para
vencer depressões
• Os cipós que se entrelaçam de uma árvore a outra (intuição das estruturas pênseis)
Exemplos
da Natureza
1.2 EVOLUÇÃO HISTÓRICA
ROMANOS
Primeiros construtores
Necessidade: expandir o império e ligar o mesmo à capital
Técnica: arcos de alvenaria de pedra
Origem da Construção de Pontes
Antigas Civilizações
• Árvore tombada nas margens de um riacho
• As erosões eólicas mostraram aos primitivos o arco como forma adequada para
vencer depressões
• Os cipós que se entrelaçam de uma árvore a outra (intuição das estruturas pênseis)
Exemplos
da Natureza
IDADE MÉDIA
Pontes como obstáculos (senhores feudais)
Pontes em “zig-zag”
Pontes em “zig-zag”
Pontes com guaritas
SÉCULO XII
Irmandade Religiosa: construção e preservação
Características das Pontes: pequena largura
e arcos abatidos (aperfeiçoamento)
RESNASCIMENTO
Melhoria nas fundações
FRANÇA
1716: Departamento de Pontes e Estradas
1747: Funda-se a École de Ponts
SÉCULO XIX
Grande avanço técnico
Pontes metálicas
Inicia-se a utilização das pontes de concreto armado
PONTE BRITANNIA
Construída em 1846/50
Vãos: 70-138-138-70 metros
Vigas tubulares compostas de placas e cantoneiras de ferro maleável
SÉCULO XX
Pontes de concreto armado
Mecânica dos solos: fundações
Técnicas de obtenção de materiais de qualidade
Concreto Protendido
OBRA-DE-ARTE ESPECIAL
• Obra-de-arte: é como se denomina qualquer obra de uma estrada,
tais como pontes, viadutos, galerias, etc.
• Antigamente, por serem construídas empiricamente por artistas
dotados de muito bom senso e intuição de estática, essas obras eram
consideradas trabalhos de arte.
Ponte como elemento chave no transporte
• Controla a capacidade do sistema: Largura insuficiente – constrição ao fluxo do tráfego
Resistência deficiente – não suporta caminhões pesados (limitação)
• Se a ponte falhar, o sistema falha: Se a ponte falhar, o tráfego tem que ser desviado
Acréscimo do volume de tráfego em outras vias
Aumento do tempo de viagem, até o reparo da ponte
• Custo relativo mais alto do sistema: Pontes são caras
Custo por metro superior ao da via
Investimento que deve ser estudado
Habilidade de projetar pontes
• Não basta conhecer o local em que a ponte será construída e as
cargas atuantes
• A habilidade de projetar pontes consiste em:
Conhecimento de engenharia e métodos de análise
Conhecimento das normas e regulamentações
Bom senso
Experiência
Ética pessoal e profissional
Imaginação e criatividade
PONTE RIO-NITERÓI
FUNCIONALIDADE: satisfazer o fim para o qual foi destinada, permitindo o tráfego
atual e futuro; permitir o escoamento das águas sob a ponte se processe
com o mínimo de perturbações. Portanto, a ponte deve apresentar determinadas
larguras e comprimentos
1.3 REQUISITOS FUNDAMENTAIS
ECONOMIA: requisito de maior importância. Atendendo aos requisitos anteriores, deve o
engenheiro encontrar a solução mais vantajosa do ponto de vista da realização do
projeto
SEGURANÇA: para segurança da ponte deve-se considerar: AS TENSÕES E
AS DEFORMAÇÕES. 1. As tensões não devem ultrapassar a tensão admissível
para o material que as constitui; 2. As deformações devem
ser limitadas
ESTÉTICA: a ponte deve atender ao aspecto de boa aparência e deve satisfazer
arquitetonicamente sem criar grandes contrastes com o ambiente em que ela é
implantada
RESISTÊNCIA DOS
MATERIAIS
1.4 CONHECIMENTOS AFINS
TEORIA DAS
ESTRUTURAS
MECÂNICA DOS SOLOS
HIDRÁULICA
MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO
AERODINÂMICA
ARQUITETURA
(estudo dos efeitos que a obra pode introduzir
no regime líquido)
(estudo adequado do efeito do vento sobre a obra)
INFRAESTRUTURA
MESOESTRUTURA
SUPERESTRUTURA
1.5 ELEMENTOS CONSTITUINTES DAS PONTES
INFRAESTRUTURA
É a parte da ponte por meio da qual são transmitidos
ao terreno de implantação da obra (rocha ou solo)
os esforços recebidos da mesoestrutura
Elementos da INFRAESTRUTURA:
• Blocos
• Sapatas
• Estacas
• Tubulões
MESOESTRUTURA
É a parte da ponte que recebe os esforços da superestrutura
e os transmite à infraestrutura, em conjunto com os esforços
recebidos diretamente de outras forças solicitantes da ponte,
tais como pressões do vento e da água em movimento
Elementos da MESOESTRUTURA:
• Pilares
• Encontros
• Pilares-encontros
• Muros de acompanhamento
1. PILARES: suportes intermediários que apenas
recebem os esforços da superestrutura
2. ENCONTROS: suportes de extremidades que ficam em
contato com os aterros, sendo sua função resistir
além dos esforços da superestrutura também aqueles
provenientes dos empuxos e subpressões
3. PILARES-ENCONTROS: suportes reforçados que devem
garantir a estrutura ou resistir a empuxos de arcos ou
abóbadas adjacentes
4. MUROS DE ACOMPANHAMENTO: são complementos
dos encontros e destinam-se a conter os taludes dos
aterros nas entradas das pontes (MUROS DE ALA;
MUROS DE RETORNO)
4. MUROS DE ACOMPANHAMENTO
Muros de ala
Muros de retorno
OBSERVAÇÕES:
• Os pilares são chamados de CAVALETES quando são
constituídos por treliça metálica ou de madeira
• Nas Pontes Pênseis, para colocação dos cabos, é preciso suportes
de altura maior: são as “TORRES” ou “PILONES”
• Pilares colocados dentro da corrente líquida: TALHANTES
Talhantes
“Torres” ou “Pilones”
SUPERESTRUTURA
É a parte da ponte composta geralmente de lajes e
vigas principais e secundárias; é o elemento de
suporte imediato do estrado, sob o ponto de vista
da sua finalidade
Elementos da SUPERESTRUTURA:
• Tabuleiro
• Tímpano
• Pendurais
• Estrutura principal
• Apoios
• Enrijamento
SUPERESTRUTURA
Tabuleiro
EstradoVigamento
Secundário
Tímpano
CheioVazado
PenduraisEstrutura
PrincipalApoios
Fixos Móveis
Enrijamentos
ContraventamentoTravejamento
SUPERESTRUTURA
1. TABULEIRO: conjunto dos elementos que vão receber
diretamente as cargas móveis
• ESTRADO: contém a superfície de rolamento, o leito da
estrada e o suporte da estrada
• VIGAMENTO SECUNDÁRIO: constituído por longarinas e
transversinas
Tipos de tabuleiros
2. TÍMPANO: elemento de ligação entre o arco inferior e o tabuleiro;
tem a finalidade de transmitir ao arco todas as cargas
aplicadas na ponte
3. PENDURAIS: elementos que aparecem nas pontes em arco
quando o tabuleiro é inferior ou intermediário; é através
deles que os arcos recebem as cargas aplicadas no tabuleiro
4. ESTRUTURA PRINCIPAL: é a parte destinada a vencer
a distância entre dois suportes sucessivos
Obs. O tipo e o material da estrutura principal geralmente
definem uma ponte
5. APOIOS: permitem a localização das reações; podem ser fixos
ou móveis
• FIXOS: permitem apenas rotação da estrutura
• MÓVEIS: permitem rotação e translação da estrutura
6. ENRIJAMENTOS: são os elementos que fornecem rigidez à ponte
• CONTRAVENTAMENTO: resistem aos esforços oriundos
de ação perpendicular ao eixo longitudinal (vento)
• TRAVEJAMENTO: resistem aos esforços oriundos de ação
que atua longitudinalmente (frenação ou aceleração)
1.6 TRAMO
Altura de Construção Vão
vão
aparente
vão
teórico
vão de
escoamento
vão
crítico
vão
econômico
1.6 TRAMO: ALTURA DE CONSTRUÇÃO E VÃOS
• TRAMO:
Parte da superestrutura situada entre dois suportes sucessivos.
Elementos característicos: ALTURA DE CONSTRUÇÃO e VÃO
• ALTURA DE CONSTRUÇÃO:
Para uma determinada seção é a distância vertical entre o ponto
mais baixo da estrutura e o topo da superfície de rolamento
• VÃO:
Distância medida horizontalmente entre os centros de
duas seções da estrutura
1. VÃO TEÓRICO: distância entre os centros de apoios sucessivos (l’)
2. VÃO APARENTE: distância entre as faces de dois suportes consecutivos (l)
3. VÃO DE ESCOAMENTO: distância medida na seção de escoamento das águas (l’’)
4. VÃO CRÍTICO: comprimento máximo que se pode alcançar com determinado material
5. VÃO ECONÔMICO: é aquele que permite tornar mínimo custo da ponte
a. TAMANHO DO VÃO
Bueiros
Pontilhões
Pontes ou Viadutos
1.7 CLASSIFICAÇÃO DAS PONTES
b. DURAÇÃO
Provisórias
Definitivas
Desmontáveis
c. NATUREZA DO TRÁFEGO
Ferroviárias
Rodoviárias
Pedestres
Aquedutos
Ponte Canal
Pontes Mistas
d. ANDAMENTO PLANIMÉTRICO
Pontes retas
Pontes em curva
Pontes esconsas
e. ANDAMENTO ALTIMÉTRICO
Pontes horizontais
Pontes em rampa
f. SISTEMA ESTRUTURAL
Pontes de eixo retilíneo
Pontes em pórtico
Pontes em arco
Pontes pênseis
Pontes estaiadas
Comportamento misto
Ponte
estaiada
g. MATERIAL DA SUPERESTRUTURA
Pontes de madeira
Pontes de alvenaria
Pontes metálicas
Pontes de concreto
h. POSIÇÃO DO TABULEIRO
Tabuleiro superior
Tabuleiro embutido
i. MOBILIDADE DOS TRAMOS
Pontes fixas
Pontes móveis
giratórias
corrediças
levadiças
basculantes
oscilantes
flutuantes
Pontes Giratórias
Pontes Corrediças
Pontes Levadiças
Pontes Basculantes
Pontes Oscilantes