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Ações nas PontesProf.: Raul Lobato

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP

FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICASCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA: ESTRUTURAS DE PONTES

Aula 05

• Ações Permanentes:• Peso próprio dos elementos estruturais;

• Peso de elementos não estruturais;

• Empuxo de terra e de água;

• Força de protensão;

• Deformações Impostas.

• Ações Variáveis:• Carga móvel;

• Força centrífuga;

• Choque lateral (impacto lateral);

Aula 05

• Efeito da frenagem e da aceleração;

• Variação da temperatura;

• Ação do vento;

• Pressão da água em movimento;

• Empuxo de terra provocado por cargas móveis;

• Cargas de construção

• Ações excepcionais.

Ações Permanentes

Peso próprio dos elementos estruturais: no caso de pontesMETÁLICAS ou de MADEIRA, o maior número de peças tornaconveniente a avaliação prévia do peso próprio da estrutura quepode ser por meio de fórmulas empíricas que variam de acordocom as características da obra. Ao contrário, em CONCRETOARMADO OU PROTENDIDO, esboça-se um anteprojeto daponte, fixando as dimensões (PRÉ-DIMENSIONAMENTO – NBR7187) com base na observação de estruturas anteriormenteprojetadas; a seguir, calcula-se o peso próprio a partir do volumede concreto de cada peça

Ações Permanentes

Quando a discrepância entre os valores do peso próprioestimado e o resultante do dimensionamento definitivo for maiorque 5%, recomenda-se REFAZER O CÁLCULO das solicitaçõesdevidas a essa ação.

Devem ser tomados, no mínimo, os seguintes valores dos pesosespecíficos:

Concreto simples : 24 kN/m³

Concreto armado ou protendido: 25 kN/m³

Ações Permanentes

Peso de elementos não estruturais:

• Pavimentação: Adotar γ = 24 kN/m³

Obs: para o recapeamento deve-se prever 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 γ = 25 kN/m³ (peso próprio em kN/m)

Ações Permanentes

Empuxo de terra:

• Peso específico do solo úmido deve ser considerado no mínimo igual a 18 kN/m³;

• Ângulo de atrito interno deve ser no máximo igual a 30°

Empuxo de água:

• Estudo dos níveis máximo e mínimo dos cursos d’água e do lençol freático;

Ações Permanentes

Forças de protensão, Fluência e Retração:

• 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 Variáveis

Carga móvel

Pontes rodoviárias e passarelas: NBR 7188:2003

• 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 ficar a critérios dos órgãos com jurisdição sobre as 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 MAJORADAPELO COEFICIENTE DE IMPACTO.

Obs.: classes diferentes ficar a critérios dos órgãos com jurisdição sobre as pontes

Ações Variáveis

• Os trens-tipo compõe-se de um veículo de cargas uniformemente distribuídas

CLASSE DA PONTE

VEÍCULO CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUÍDA

TIPOPESO TOTAL P P’

DISPOSIÇÃO DA CARGAKN TF kN/m² Kgf/m² kN/m² Kgf/m²

45 45 450 45 5 500 3 300 CARGA P EM TODA A PISTA

CARGA P’ NOS PASSEIOS30 30 300 30 5 500 3 300

12 12 120 12 4 400 3 300

Ações Variáveis

• Os trens-tipo compõe-se de um veículo de de cargas uniformemente distribuídas

Ações Variáveis

UNIDADE TIPO 45 TIPO 30 TIPO 12

QUANTIDADE DE EIXOS EIXO 3 3 2

PESO TOTAL DO VEÍCULO KN-TF 450-45 300-30 120-12

PESO DE CADA RODA DIANTEIRA KN-TF 75-7,5 50-5 20-2

PESO DE CADA RODA TRASEIRA KN-TF 75-7,5 50-5 40-4

PESO DE CADA RODA INTERMEDIÁRIA KN-TF 75-7,5 50-5 -

LARGURA DE CONTATO B1 DE CADA RODA DIANTEIRA M 0,50 0,40 0,20

LARGURA DE CONTATO B2 DE CADA RODA INTERMEDIÁRIA M 0,50 0,40 0,30

COMPRIMENTO DE CONTATO DE CADA RODA M 0,20 0,20 0,20

ÁREA DE CONTATO DE CADA RODA M² 0,20 x b 0,20 x b 0,20 x b

DISTÂNCIA ENTRE OS EIXOS M 1,50 1,50 3,00

DISTÂNCIA ENTRE OS CENTROS DE RODA DE CADA EIXO M 2,00 2,00 2,00

Ações Variáveis

Ações Variáveis

Carga móvel

Pontes ferroviárias: NBR 7189:1985• 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

Ações variáveis

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 11,00 2,50 5,00

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

φ = 1,4 − 0,007 × 𝓁 ≥ 1,0 − obras rodoviárias

φ = 0,001 × 1600 − 60 𝓁 + 2,25 × 𝓁 ≥ 1,2 − obras ferroviárias

Ações Variáveis

Efeito dinâmico das cargas móveis – coeficiente de impacto:

• No caso de VÃOS DESIGUAIS, em que o menor vão seja igualou superior a 70% do maior, permite-se considerar um vãoideal equivalente à média aritmética dos vãos teóricos;

• No caso de vigas em BALANÇO, l é tomado igual a duas vezes oseu comprimento.

Quanto maior o vão menor o “φ”

Ações Variáveis

Força Centrífuga: se manifesta nas pontes em curva (atrito dasrodas em pontes rodoviárias ou friso das rodas ao trilho empontes ferroviárias)

• NBR 7187: a força centrífuga é considerada em função do tipo detráfego, do raio de curvatura e, para pontes ferroviárias, em função dalargura 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 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 Variáveis

Choque lateral: considerado apenas em pontes FERROVIÁRIAS,é equiparado a uma força horizontal móvel, aplicada na altura dotopo do trilho, normal ao eixo da linha, com um valor característicoigual a 20% DA CARGA DO EIXO MAIS PESADO. Em pontescurvas em planta, não se deve somar o efeito do choque lateral aoda força centrífuga, considerando-se entre os dois apenas o queproduzir maiores solicitações. Em pontes com mais de UMAlinha, esta ação só é considerada em uma delas.

CHOQUE LATERAL X FORÇA CENTRÍFUGA

INFRAESTRUTURA E ELEMENTOS DE APOIO

Ações Variáveis

Frenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo da ponte.

Ações VariáveisFrenagem e aceleração: forças horizontais ao longo do eixo daponte. A NBR 7187 determina que as forças horizontais defrenagem e aceleração sejam calculadas como uma fração dascargas móveis verticais, da seguinte forma:

• 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

• Pontes ferroviárias (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 VariáveisCargas de construção: peso de equipamentos e estruturasauxiliares de montagem e de lançamento de elementos estruturais eseus efeitos em cada etapa executiva da obra.

Carga de vento: deve ser calculada de acordo com a NBR 6123(NB-2/61);

Estrutura em laje, abóbadas

Variação de temperatura: NBR 6118 (Lei de Hooke);

Efeito dinâmico do movimento das águas: métodos baseados nahidrodinâmica.

Ações VariáveisPressão da água em movimento:

𝑝 = 𝑘 × 𝑣𝑎2

ÂNGULO DE INCIDÊNCIA K

90° 0,71

45° 0,54

0° 0

Ações VariáveisEmpuxo de terra provocado por cargas móveis

Ações Excepcionais

São aquelas que têm DURAÇÃO CURTA e BAIXAPROBABILIDADE de ocorrência durante a vida útil daconstrução, mas que devem ser consideradas no projeto dedeterminadas estruturas:

• Choque de objetos móveis (veículos rodoviários ouembarcações);

Inclusão de dispositivos capazes de proteger a estrutura contra este tipode acidente dispensa essa verificação;Outras ações excepcionais: critério do proprietário da obra.

• Explosões;

• Fenômenos naturais (enchentes, sismos, etc)

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;

Estas forças devem ser consideradas atuando sobre o elemento a 1,00(1,20) m da superfície de rolamento.

Ações nas PontesE-mail: [email protected]

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP

FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICASCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA: ESTRUTURAS DE PONTES