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