apresentação do prof. júlio appleton
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Júlio Appleton 1
Estruturas de Betão – da concepção à execução IST 30 de Setembro de 2013
Sumário: História das construções em betão Concepção das Estruturas – o estudo prévio Projecto de execução – a pormenorização Execução de estruturas – a obra
Júlio Appleton 2
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
OS ROMANOS – BETÃO SIMPLES
Panteon de Roma 127 DC Cúpula de 50 m de diâmetro realizada com betão de agregados leves
Júlio Appleton
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
3
Estrutura em ferrocimento – Lambot ( 1848 )
Júlio Appleton 4
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
OS PRIMEIROS ESTUDOS E AS PRIMEIRAS PATENTES DE BETÃO ARMADO
Lambot, Monier, Wayss, Coignet, Wilkinsen, Considère,
Mesnager, Rabut, Cottancin, Hyatt
Monier 1875
Júlio Appleton 5
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
PIONEIROS DO BETÂO ARMADO
Lambot
Monier
Hennebique
Maillart
Freyssinet
Nervi
Torroja
Edgar Cardoso
Leonhardt
Isler
Menn
Walther
1850 1900 1950 2000 1814 1887
1842 1921
1823 1906
1899 1961
1872 1940
1891 1979
1879 1962
1909 1999
1928
1927
1926
1913 2000
1800
2009
Júlio Appleton 6
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
FRANÇOIS HENNEBIQUE
Júlio Appleton 7
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
SISTEMA HENNEBIQUE
Júlio Appleton 8
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
SISTEMA HENNEBIQUE
Júlio Appleton 9
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
HENNEBIQUE - OBRA
Sede da Maison Hennebique Paris, 1900
Royal Liver Building (17 pisos) Liverpool, 1910
Júlio Appleton 10
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
HENNEBIQUE - OBRA
Ponte del Resorgimento, Roma Vão – 100 m
Data de inauguração 11.05.1911
Júlio Appleton 11
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
HENNEBIQUE – OBRA EM PORTUGAL
Edifício de Moagem do Caramujo – Cova da Piedade 1898 António Gomes (industrial) Jacques Monet (construtor)
Ref.: Antero Ferreira
Júlio Appleton 12
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
HENNEBIQUE – OBRA EM PORTUGAL ( construtor Moreira de Sá e Malevez )
Ponte Luís Bandeira Sejaes, EN333-3, Viseu 1907 Arco com 44 m de vão (duração da obra 3 meses e 4 dias)
Júlio Appleton 13
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
AS PRIMEIRAS NORMAS
1904 – Regulamento Alemão do Betão Armado
1906 – Instructions Relatives a L’Emploi du Béton Armé
(20/10/1906)
1918 – Regulamento Português, DEC 4036 de 28/03/1918
Regulamento para o Emprego do Beton Armado
OS PRIMEIROS MANUAIS
CHRISTOPHE, PAUL – 1902 Le Béton Armé et ses Aplications
MORSCH, EMIL – 1909 Le Béton Armé
Júlio Appleton 14
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
E. MÖRSCH
Ref.: Le Béton Armé, 1909
Júlio Appleton
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
15
E. MÖRSCH
Júlio Appleton 16
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
Data da Construção – 1919 Ref.: Cours Supérieure de Béton Armé M.G. Espitalier, M. Régimbal, 1934
M. REGIMBAL
Júlio Appleton 17
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
CHALAND DE MER EN BÉTON ARMÉ
M. Régimbal, 1919
Júlio Appleton 18
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
EUGÉNE FREYSSINET
Pont du Veurdre, 1911 67,5 m - 72 m - 67,5 m
Ponte de Mosteiró, 1968, E. Cardoso
Vãos 42m-110m-42m
Júlio Appleton
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
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EUGÉNE FREYSSINET
Pont de Luzancy (Sena), 1945 Tabuleiro pré-esforçado préfabricado com 55 m de vão
(Tese Prof. Joaquim Sarmento, FEUP 1944 - Betão Pré-esforçado )
Júlio Appleton 20
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
ROBERT MAILLART
Pont de Salgina, 1930 Arco triarticulado com 90,04 m de vão
Júlio Appleton 21
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
ROBERT MAILLART
Ensaios de lajes fungiformes, 1908
Júlio Appleton 22
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
PIER LUIGI NERVI
Estádio de Florença, 1932 Consola com 17 m de vão
Júlio Appleton 23
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
PIER LUIGI NERVI
Palazetto dello Sport , ROMA , 1957 Cúpula de 50 m de diâmetro, préfabricada com 1620 peças
Júlio Appleton 24
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
JOÃO BARBOSA CARMONA ( JAE )
Viaduto Duarte Pacheco, Lisboa, 1944 Arco Central 91,97 m
Júlio Appleton 25
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
VIADUTO DUARTE PACHECO
Corte longitudinal da estrutura dos viadutos
Júlio Appleton 26
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
EDGAR CARDOSO
Ponte da Arrábida sobre o Rio Douro, 1963 270 m de vão (Record do mundo em 1963)
Júlio Appleton
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
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JOÃO LOBO FIALHO
Ponte de Vila Nova de Milfontes sobre o Rio Mira, 1978
Júlio Appleton 28
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
Barragem do Cabril, 1953 135 m de altura e 360 m de desenvolvimento Barragem Abóbada de Dupla Curvatura
Júlio Appleton 29
NOTA HISTÓRICA SOBRE AS CONSTRUÇÕES EM BETÃO
OSCAR NIEMEYER ( e JOAQUIM CARDOSO )
Estrutura Principal da Catedral de Brasília, 1961 39,6 m de altura e 70 m de diâmetro
Júlio Appleton
CONCEPÇÃO
30
Conhecer as actuais soluções alternativas para os vários problemas
Identificar os condicionamentos para cada problema
Arquitectura
Geotecnia
Localização
Processos Construtivos
Analisar possíveis soluções (Estudo prévio)
Pavimentos - Laje vigada
- Laje fungiforme
- Prefabricação
Estrutura vertical - Pilares e Paredes
- Estrutura Laminar
- Estrutura Tubular
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Exemplo: Edifícios
Júlio Appleton
CONCEPÇÃO SÍSMICA
31
Conhecer as actuais soluções alternativas para os vários problemas
Estruturas “sismo resistentes”
Estruturas dúcteis
Estruturas com isolamento de base ou sistemas dissipativos
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Evolução:
Júlio Appleton 32
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Estrutura principal reticulada
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 33
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Estrutura lajes fungiformes
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 34
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Estrutura laminar
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 35
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Estrutura tubular
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 36
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Soluções de pré-fabricação
Vigas U
Vigas T
Vigotas Alveolares
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 37
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Edifícios com estrutura subdividida por juntas
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 38
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
CONDICIONAMENTOS
Arquitectónicos
Um edifício é projectado por um arquitecto para corresponder a um conjunto de
objectivos e para desempenhar um conjunto de funções, os quais vão definir de forma
marcante a solução estrutural. Por outro lado, o engenheiro deve conjuntamente com
o arquitecto definir a solução estrutural por forma a que o comportamento da obra
seja fiável e respeite os diversos requisitos funcionais.
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 39
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
CONDICIONAMENTOS
Geotécnicos
Na caracterização geotécnica para além da
definição dos parâmetros que permitam optar
pelo tipo de fundação directa (por sapatas ou
por ensoleiramento geral) ou indirecta, deverá
caracterizar-se a posição do nível freático e as
condições de escavabilidade do terreno.
A solução de fundações depende da
caracterização geotécnica, do porte do edifício e
das cargas transmitidas à fundação.
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 40
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
CONDICIONAMENTOS
Localização
No que se refere à localização da obra o aspecto
determinante na concepção da estrutura de um
edifício é o grau de sismicidade da região.
No que se refere à durabilidade importa referir que
uma estrutura que venha a ser realizada junto ao
mar requer medidas de protecção adicionais.
Também a localização afecta o valor de outras
acções actuantes na estrutura como seja o vento e
a neve.
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton 41
12.2 CONCEPÇÃO E PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS
CONDICIONAMENTOS
Métodos Construtivos
•Utilização de pré-fabricação •Adopção de pavimentos pré-esforçados •Solução de cofragens
•Industrialização de armaduras A preparação detalhada da obra é neste contexto a chave para o sucesso destas actividades.
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
Júlio Appleton
CONCEPÇÃO
42
Conhecer as actuais soluções alternativas para os vários problemas
Identificar os condicionamentos para cada problema
Topografia
Geotecnia
Localização
Processos Construtivos
Rodoviários e ferroviários
Hidraulicos
Serviços afectados
Estética
Analisar possíveis soluções (Estudo prévio)
Ponte em Arco
Tabuleiro com laje vigada
Ponte suspensa
Ponte atirantada
CONCEPÇÃO das Estruturas – o estudo prévio
Exemplo: Pontes
Júlio Appleton 43
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Pontes em Arco
Júlio Appleton 44
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Pontes em Arco
Júlio Appleton 45
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Pontes de tabuleiro em laje vigada (vão único ou com tramos simplesmente apoiados)
Júlio Appleton 46
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Pontes de tabuleiro em laje vigada (com tabuleiro tipo viga Gerber)
Júlio Appleton 47
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Pontes de tabuleiro em laje vigada (contínua)
Júlio Appleton 48
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal (p). Pilares de altura média
Perfil longitudinal
Júlio Appleton 49
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal com várias vigas
Júlio Appleton 50
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal – Pilar com 1 único fuste
Pilar alto com 1 único fuste
com capitel
Júlio Appleton 51
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com tabuleiro em laje vigada contínua – perfil transversal – Pilar com 1 único fuste
Pilar alto com 1 único fuste
sem capitel
Júlio Appleton 52
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com cabos – Ponte suspensa
Júlio Appleton 53
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com cabos – Ponte atirantada
Júlio Appleton 54
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
TIPOS DE SOLUÇÕES / FUNCIONAMENTO ESTRUTURAL
Ponte com cabos – Tabuleiro tensionado
Júlio Appleton 55
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Topográficos
A orografia do terreno e a inclinação dos taludes condicionam a localização dos pilares
e vãos das pontes e têm naturalmente influência decisiva no traçado da via, seja
rodoviária seja ferroviária.
Júlio Appleton 56
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Rodoviários e Ferroviários
O traçado e as características da via rodoviária ou ferroviária, indicadas na planta e
perfil em que se desenvolve a ponte ou viaduto, estabelecem a altura do tabuleiro ao
solo, a largura do tabuleiro e a sua geometria em planta (directriz da via) e em alçado
(perfil) longitudinal.
Constituem também condicionamentos rodoviários e ferroviários as características das
vias que se localizam sob a ponte ou viaduto.
Júlio Appleton 57
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Hidráulicos
O atravessamento de rios ou ribeiras têm dois tipos de implicações – um no próprio
traçado , uma vez que a cota inferior do tabuleiro deve estar acima da cota da
máxima cheia (nível de cheia calculada para um período de retorno de 1000 anos) e
outro na localização dos pilares e encontros. Os pilares não deverão, sempre que
possível, ser localizados no leito menor do rio e os encontros não deverão ser
localizados no leito maior.
Júlio Appleton 58
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Geotécnicos
É fundamental caracterizar o terreno de fundação das estruturas na fase inicial da
elaboração de um projecto. Tal caracterização vai permitir definir o tipo de fundação
da obra - directa ou indirecta (por estacas). Para além da escolha do tipo e
profundidade a atingir com a fundação a caracterização do terreno é fundamental
para a definição da acção sísmica (ver Capítulos 2 e 10) e para a concepção dos
métodos construtivos a adoptar na escavação ou furação do terreno.
Júlio Appleton 59
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Serviços afectados
É importante fazer, no início do projecto,
o levantamento das infraestruturas
(postes e redes eléctricas e de
telecomunicações, condutas de água e
gás, …) porque poderão justificar
alterações de traçado e requerem que
se planeia o restabelecimento dessas
infraestruturas quando são afectadas
pela execução ou implantação da obra.
Júlio Appleton 60
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Localização da obra
A localização da obra repercute-se em
diversos aspectos da concepção de
uma ponte:
Ao nível das acções mecânicas;
Ao nível das acções agressivas;
Ao nível do enquadramento
paisagístico e arquitectónico.
Júlio Appleton 61
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Métodos construtivos
Execução do tabuleiro
(muito dependente do vão)
Prefabricação
Betonagem in situ
com cimbre ao solo com cimbre autolançável com carros de avanços com empurro
totalidade do tabuleiro com vários elementos
Júlio Appleton 62
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Métodos construtivos
Execução de pilares Prefabricação
Betonagem in situ com moldes correntes com cofragem trepante com cofragem deslizante
Júlio Appleton 63
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Métodos construtivos
Execução de fundações Directas com ou sem contenção provisória
Indirectas com tubo molde perdido
moldadas no terreno
Júlio Appleton 64
Concepção das Estruturas – O estudo prévio
CONDICIONAMENTOS
Estética
A estética de uma ponte pode considerar-se
como a beleza da construção e da sua
percepção pelos nossos sentidos.
Neste conceito estão envolvidas as ideias de
proporção, a satisfação pela utilidade da
obra, a sua forma, a textura e a cor, a
integração com o ambiente e a ética.
Júlio Appleton
CONCEPÇÃO - CRITÉRIOS
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Segurança
Qualidade estética e funcional
Durabilidade
Robustez
Flexibilidade
Economia
Possíveis soluções
Escolha da solução a desenvolver
Prédimensionamento
Estimar custos
DA CONCEPÇÃO À EXECUÇÃO Estudo Prévio
ESTUDO PRÉVIO
Júlio Appleton
DIMENSIONAMENTO – PROJECTO DE EXECUÇÃO
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Projecto de Execução – A pormenorização
Verificação do pré-dimensionamento. Modelação
Dimensionamento de armaduras e pré-esforço
Preparação de desenhos – pormenorização de armaduras
(coerência com os modelos de cálculo. Pormenorização)
Pormenorização de Armaduras
Posicionamento das armaduras – Espaçadores de betão
Júlio Appleton
Pormenorização de Armaduras
Posicionamento das armaduras
Júlio Appleton
Pormenorização de Armaduras
Dobragem das armaduras
Júlio Appleton
Pormenorização de Armaduras
Amarração das armaduras - aderência aço-betão
Júlio Appleton
Pormenorização de Armaduras
Amarração das armaduras – comprimento de amarração
lb,min
Júlio Appletion
Pormenorização de Armaduras
Emendas entre armaduras
sobreposição
Júlio Appleton
Pormenorização de Armaduras
Emendas entre armaduras
por soldadura
Júlio Appleton
Pormenorização de Armaduras
Emendas entre armaduras
por acopladores mecânicos
Júlio Appleton
Lajes Maciças Vigadas
Disposição de armaduras em lajes
Júlio Appleton
Lajes Maciças Vigadas
Júlio Appleton
Júlio Appleton 77
PORMENORIZAÇÃOES DE ARMADURAS Laje vigada
Júlio Appleton 78
PORMENORIZAÇÃOES DE ARMADURAS Laje vigada
Corte vertical
Armadura Longitudinal (DCL )
Asl,min 0.26 fctm
fyk btd
0.0013 btd
Pormenorização de vigas
Júlio Appleton
Armadura de esforço transverso
– Estribos envolvendo as armaduras em tracção e a zona comprimida
Os estribos devem pelo menos corresponder a 50% das armaduras de VRd.
Pormenorização de vigas
Júlio Appleton
Júlio Appleton 81
PORMENORIZAÇÃOES DE ARMADURAS Vigas
Pormenorização de Pilares
Pormenorização de Pilares
Júlio Appleton 84
Pormenorização de pilares
Júlio Appleton 85
Pormenorização de pilares Pormenorização de Pilares
Júlio Appleton 86
Pormenorização de Pilares
Fundações - sapatas
Júlio Appleton
Júlio Appleton 88
Fundações - estacas
Júlio Appleton
A OBRA
Preparação da obra
Mobilização de equipamento e materiais
Execução – Controlo de qualidade (projectista + fiscalização + construtor)
Telas Finais (ATO’s)
Execução – a obra
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Cofragem com painéis de contraplacado marítimo Moldes em betão vazado para aligeiramento da laje
Cofragens, Cimbres e Andaimes
Apoio de cimbre ao solo Cimbre ao solo do tipo contínuo
Cofragens, Cimbres e Andaimes
Exemplo de armazenamento do aço evitando o contacto com o solo
Armaduras para Betão Armado
Espaçador plástico em pilar o qual pode rodar quando da colocação da cofragem de introdução das armaduras no modelo
Exemplo de espaçador pré-fabricado em betão
Armaduras para Betão Armado
Betonagem da laje de um edifício
Betonagem
Pré-fabricação
Júlio Appleton
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