O uso do Aço na Arquitetura 1 Aluízio Fontana Margarido
Pontes
Objetivo 14ConceituaçãoPontes são estruturas que se caracterizam por terem cargas que se deslocam ao longo do eixo longitudinal, fazendo com que haja variação das solicitações, como o momento fletor, a força cortante e o momento torsor, en-quanto estas se deslocam.
É importante considerar que dependendo a posição do ‘veículo tipo’ temos valores de solicitações que crescem ou decrescem. O máximo de uma solicitação, como por exemplo, de momento fletor e força cortante, não ocorre simultaneamente. Assim, devemos pesquisar esses máxi-mos.
Nos casos que nos interessam, temos pontes rodoviárias, ferroviárias, rodoferroviárias e passarelas.
São chamadas de pontes quando atravessam um obstá-culo, que pode ser um rio, mar ou lago.
No caso de obras que passam por cima de depressões ou sistemas viários, são chamadas de viadutos.
Quanto à seção longitudinal, as pontes podem ser:
1. vigas retas, contínuas ou não;
2. vigas de seção variável contínuas;3. pontes em arco, com tabuleiro inferior, superior ou à meia altura;
4. pontes em treliça com tabuleiro superior ou inferior;
5. pontes pênseis;
6. pontes estaiadas;
7. pontes levadiças.
Quanto ao material, as pontes podem ser de aço comum ou especial, concreto armado ou protendido, madeira e, mais recentemente, mas ainda em fase de desenvolvim-ento, materiais compósitos (resinas com fibras de carbono ou vidro, entre os mais comuns).
Entretanto, o aço é o material que permite os maiores vãos.
Principais Tipos de Pontes
Quadro Comparativo:
Ponte D. Maria Pia - Cidade do Porto - Portugal
Fornecer os elementos estruturais constituintes das pontespara permitir melhor entendimento de sua concepção.
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Viga ContínuaViga Isostática
Viga de Seção Variável Arco Tabuleiro Superior
Arco Tabuleiro Inferior Arco Tabuleiro Intermediário
Viga ‘Langer’ – Predomínio da Ação da Viga
Obs.: Este tipo de viga facilita a montagem da estrutura, princi-palmente quando empurrada.
Predomínio da Ação de Arco
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Ponte JK - Brasilia
fonte: http://www.highsteel.com Ponte em Jacaraípe - ES
Passarela do Rodoanel - São Paulofoto: Gerdau Açominas
Detalhe de ligação
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Ponte em TreliçaPonte em TreliçaUtilizada como alternativa para diminuir o vão do tabuleiro inferior
Ponte EstaiadaPonte Pênsil
Ponte da Normandia - Françafonte: http://bridgepros.com/
ponte pensil em São Vicentewww.transportes.gov.br
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A Seção TransversalEm relação a seção transversal, as pontes podem ser classificadas em:
Seção em Viga ou Grelha
O usual é termos 3 transversinas ou, no máximo 5.
Seção Celular Mono-célula Seção Celular Multi-células
Seção Celular Isolada Seção Típica Em Estrutura Metálica
As chapas que constituem a seção transversal são bas-tante finas, o que confere leveza e facilita a montagem.
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Funcionamento Estrutural das Seções Celulares
A ‘carga típica’ normalizada é de um veículo de 45 tonela-das, com seis rodas.
Para grandes vãos, ela se comporta como uma carga úni-ca concentrada.
Ao redor do ‘veículo típico’ há uma carga distribuída.
As cargas devem ser colocadas de maneira tal que condi-cionem as maiores solicitações, mesmo que seja necessário considerar somente partes carregadas da estrutura.
Seção Longitudinal
O Carregamento para se obter o maior momento fletor situa-se no meio do vão, onde está a carga concentrada.
Seção Transversal
Temos nessa configuração de carga o maior momento torsor. As seções transversais celulares, além de serem esteticamente mais favoráveis, apresentam excepcional resistência ao momento torsor.
Pontes e viadutos curvos devem ser feitos em seção ce-lular porque curvas também geram torção.
Pela sua resistência tanto ao momento fletor quanto ao torsor, as seções celulares são as mais usadas hoje em dia.
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Na estrutura normal de um edifício, a altura de uma viga de aço varia entre L/15 e L/25, e na viga de concreto, entre L/10 e L/20 , sendo L o vão da viga.
Recomenda-se adotar as alturas menores quando a viga é pouco carregada, ou seja, a carga útil ou móvel é pequena em relação ao peso próprio da viga.
Nas pontes, devido ao seu grande vão, o peso próprio é muitas vezes maior que a carga útil – carga móvel. Essa variação é tanto maior quanto maior é o vão a ser ven-cido.
Assim, para as pontes, podemos trabalhar com as alturas menores, ou seja, L/25, para o aço e L/20 para o concreto. Às vezes, podemos ter dimensões até menores.
Nas vigas de seção variável, utilizamos alturas grandes nos apoios e pequenas no meio do vão. Aumentando-se a dimensão dos apoios, a solicitação do vão é menor.
Estimativa de Dimensões das Pontes
A curva de concordância entre a altura no apoio e a altura no vão é muito importante no aspecto estético. Es-tudos mostram que curvas do terceiro grau são as mais favoráveis.
Para treliças a altura é em torno de L/12 para vigas isos-táticas e de L/15 para vigas contínuas.
Para arcos podemos observar a altura do arco entre:
h = L/40 a L/60
As alturas maiores são para concreto e menores para as estruturas em aço.Para a altura das vigas das pontes pênseis e estaiadas, podemos utilizar:
h = L / 80
Viga Contínua
, no mínimo, 30º
Outra Condição
Para imaginar a altura da torre de uma ponte estaiada, podemos considerar:
a
1,1 a 1,2 L1 h
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PilaresOs pilares podem ter as mais variadas formas. Vejamos alguns exemplos:
Pilar em Delta Pilares Inclinados
Há uma outra diferença entre pontes e viadutos: as pontes, normalmente, podem drenar as águas através de buzi-notes.
A situação dos viadutos é mais crítica porque normalmente não podem jogar as águas livremente. As águas precisam ser canalizadas. A tubulação aparente pode ser um prob-lema para a estética das pontes e viadutos quando ela não é concebida junto com a estrutura.
Devemos lembrar que não há ponte que não tenha de-clividade longitudinal e transversal, pois isto é feito para facilitar a drenagem. Águas empossadas nas pistas rep-resentam um grande perigo ao tráfego. De uma maneira geral, não devemos colocar tubulações de drenagem in-ternamente aos caixões.
Caso seja imperioso colocar a drenagem dentro do caixão, é obrigatório que o mesmo seja visitado uma vez por ano para fazer a manutenção. Neste caso, devemos deixar ra-los para a drenagem.
Em pilares, é totalmente desaconselhado o embutimento de tubulações. A tubulação sempre deve ter fácil acesso para manutenção.
Drenagem
Exemplo de situação adequada:
Referências Bibliográficas
Edifícios industriais em Aço – Ildony H. BelleiSão Paulo: Pini Editora, 1998 - 5ª edição – 2004. Edifícios de Múltiplos Andares em Aço - Ildony H. Bellei, Fernando O. Pinho e Mauro O. PinhoSão Paulo: Pini Editora, 1ª edição - 2004 Edifícios de aço no Brasil - Luís Andrade de Mattos DiasSão Paulo: Zigurate – 2ª Ed. 1999. Estruturas de Aço, conceitos, técnicas e linguagem - Luís Andrade de Mattos DiasSão Paulo: Zigurate, 4ª edição – 2002. Aço e Arquitetura - estudo de edificações no Brasil - Luís Andrade de Mattos DiasSão Paulo: Zigurate, 2001. Fundamentos de estruturas - Aluízio Fontana MargaridoSão Paulo: Zigurate, 2001. A Concepção Estrutural e a Arquitetura – Yopanan C.P. RebelloSão Paulo: Zigurate, 2003. Bases para Projeto Estrutural – Yopanan C.P. RebelloSão Paulo: 2007. Estruturas de Aço, Concreto e Madeira – Yopanan C.P. RebelloSão Paulo: 2007. Série “Manual de Construção em Aço”, uma publicação do CBCA, dedicada a tecnologiade construção com estruturas de aço.
Para uma bibliografia mais ampla sobre construção em aço, ver: www.cbca-ibs.org.br/
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