Curso Projeto e Dimensionamento de Pontes em Concreto Armado

Pontes são obras executadas com o objetivo de transpor obstáculos com presença de água, enquanto viadutos são estrutura com a finalidade de transposição de vales e outras vias que não tenham a presença da água. Outras nomenclaturas podem ser identificadas, como os pontilhões, normalmente utilizados para descrever pontes de pequenos vãos, com divergência entre os engenheiros para a definição dos valores limites desses vãos. Entretanto, tal fato não é relevante, uma vez que, como veremos adiante, essas estruturas seguem procedimentos de concepção e definição bastante parecidos.

Assim, a construção de bases sólidas sobre as divisões de uma ponte, o seu funcionamento e as suas respectivas funções são primordiais para o correto entendimento das etapas posteriores de projeto e execução dessas estruturas.

Nesta aula, você vai estudar os conceitos gerais que fundamentam as estruturas de uma ponte, como os elementos que a constituem e as suas respectivas funções. Ainda, vai ver as diferenças entre viadutos, que são utilizados para a adequada concepção dessas obras de arte presentes em nosso cotidiano.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

• Expressar os elementos constituintes das pontes.

• Diferenciar os viadutos de meia encosta dos demais.

•Identificar as principais funções dos elementos constituintes das pontes.

Pontes, viadutos, passagens inferiores, são obras que estão presentes no mundo desde os tempos antigos e são de suma importância para o desenvolvimento das diferentes regiões do país, tendo como principal objetivo a integração das cidades, reduzindo a distância entre elas. Assim, essas obras, também chamadas de obras de arte, devem ser muito bem projetadas, garantindo a segurança não só daqueles que as utilizam, mas também daqueles que vivem perto delas.

Logo, cada vez mais, os avanços tecnológicos e construtivos dos sistemas estruturais e arquitetônicos dessas obras têm sido a força que impulsiona a busca de um conhecimento mais profundo e amplo das técnicas de construção e das características dessas obras de arte.

Nesta aula, você vai conhecer os principais critérios de classificação de uma ponte e relacionar as pontes convencionais com as provisórias, as flutuantes e as pontes com estrado móvel. Além disso, vai identificar as principais características de pontes famosas, como a Golden Gate, a Rio-Niterói, o viaduto de Millau e a Qingdao Haiwan.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

•Reconhecer os critérios de classificação das pontes.

•Relacionar as pontes convencionais com as provisórias, flutuantes e com estrado móvel.

•Identificar a classificação de pontes famosas como Golden Gate, Rio- Niterói, viaduto de Millau e Qingdao Haiwan.

Conforme a função exercida pelas pontes, como, por exemplo, integrar uma rodovia, ferrovia ou via urbana, seus elementos geométricos, como a seção transversal, podem mudar. Além desse fator, outros elementos básicos são necessários para a execução de pontes, como levantamentos topográficos, hidrológicos e geotécnicos.
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​​​​​​​Informações adicionais, como interesses construtivos ou econômicos e informações tecnológicas, podem ser determinantes na escolha do tipo de obra. Os elementos geométricos ainda podem estar diretamente ligados a condições técnicas preestabelecidas por órgãos públicos e suas normativas ou ser limitados por elas (PFEIL, 1979). Assim, antes da execução de pontes, diversos critérios devem ser cuidadosamente avaliados e estudados para a elaboração de um projeto funcional.

Nesta aula, você vai estudar os elementos básicos que constituem os projetos de pontes, definidos conforme a finalidade dessas estruturas, que ainda podem variar de acordo com cada condição local encontrada.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

Expressar as generalidades dos elementos geométricos.

Comparar os elementos geométricos entre pontes de rodovias e ferrovias.

Identificar os elementos topográficos, hidrológicos, geotécnicos, acessórios e normativos.

Os elementos das pontes e viadutos estão sujeitos a carregamentos que provocam solicitações. Essas solicitações, como em outras estruturas, são de esforço cortante, esforço normal, momento fletor e momento torçor. Para o futuro dimensionamento da laje, é preciso verificar os momentos fletores. Já para as vigas que compõem o tabuleiro, são importantes o esforço cortante e o momento fletor. Esses esforços devem ser definidos para todos os elementos, a fim de que possam ser dimensionados.

Para que você consiga entender melhor sobre as solicitações que ocorrem nos elementos que compõem as pontes, primeiramente devemos identificá-los e definir a sua função. Em associação com a função desses componentes, seremos capazes de quantificar as cargas que poderão agir sobre eles. A partir das cargas, associadas à metodologia dos estados limites, é possível definir as solicitações de momento fletor, esforço cortante e esforço normal para então fazer o dimensionamento.​​​​​​​

Nesta aula, você vai conhecer os elementos estruturais das pontes e também aqueles que não são estruturais, mas que estão relacionados ao uso dessas estruturas.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

Relacionar a proteção de pilares e paredes, guarda-rodas e guarda-corpos.

Identificar os tipos de solicitações, provocadas por cargas, impactos, pressões, atritos, deslocamentos e deformações.

Escrever sobre os estados limites para o dimensionamento das seções.

Nos dias de hoje, o aprofundamento dos estudos dos materiais associa-se à fascinante arte de construir pontes cada vez mais esbeltas e de deslumbrante arquitetura. Os avanços tecnológicos e construtivos de uma ponte permi?ram e permitem que as construções humanas passem do plano da imaginação para a realidade. Além disso, a importância das pontes para o desenvolvimento e relacionamento humano também tem sido a força que impulsiona o avanço do conhecimento das técnicas de construção e manutenção dessas magníficas estruturas.

Diante disso, torna-se fundamental conhecer e saber diferenciar as pontes em arco das pontes em vigas e lajes, além das principais solicitações do vigamento principal de uma ponte e as linhas de influência de vigas e pór?cos, para conseguir, assim, optar pela solução mais adequada às necessidades locais.

Nesta aula, você aprenderá a diferenciar as pontes em arco das pontes em vigas e lajes, conhecerá as solicitações do vigamento principal e irá identificar as linhas de influência de vigas e pórticos.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

•Diferenciar as pontes em arco das pontes em vigas e lajes.

•Expressar as solicitações do vigamento principal.

•Identificar as linhas de influência de vigas e pórticos.

Video Parte 1.

Para aprofundar ainda mais o que vimos na aula sobre a "Distribuição dos esforços no tabuleiro e vigamento principal", assista ao vídeo "A construção da maior ponte do mundo" e descubra como esses conceitos são aplicados em uma obra de engenharia extraordinária.

Video Parte 2.

Para aprofundar ainda mais o que vimos na aula sobre a "Distribuição dos esforços no tabuleiro e vigamento principal", assista ao vídeo "A construção da maior ponte do mundo" e descubra como esses conceitos são aplicados em uma obra de engenharia extraordinária.

No meio rodoviário e ferroviário, quando nos referimos ao dimensionamento de quaisquer estruturas, é necessário conhecer os esforços máximos e mínimos que estas irão apresentar ao serem submetidas ao carregamento a que foram destinadas.

Desta forma, para estruturas submetidas às cargas móveis, existe um diagrama, a envoltória de solicitações, que determina, para as seções transversais de uma estrutura, os valores limites máximos e mínimos. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender a construir as envoltórias de solicitações das vigas simplesmente apoiadas, a determinar as envoltórias de solicitação em vigas contínuas, além de aprender a calcular as solicitações do vigamento principal.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

•Construir as envoltórias de solicitações das vigas simplesmente apoiadas.

•Determinar as envoltórias de solicitação em vigas contínuas.

•Calcular as solicitações do vigamento principal.

Nas pontes em viga, o principal meio de transferência das cargas da superestrutura para a mesoestrutura são as vigas principais. Segundo o Manual de Pontes (BRASIL, 1996), esse sistema estrutural é interessante para vãos entre 10 e 100 metros, sendo que podemos trabalhar com vigas isostáticas ou hiperestáticas. A altura das vigas principais está relacionada com o tamanho do vão, o tipo de material, o grau de hiperestaticidade da estrutura e a quantidade de longarinas na seção transversal. O referido manual sugere, por exemplo, que as vigas de concreto protendido tenham altura em torno do vão dividido por 18 e o vão dividido por 20.

Nesta aula, você vai conhecer as vigas principais de pontes: as longarinas. Você vai estudar primeiramente sobre a disposição dos elementos da superestrutura, verificando as dimensões para lajes, transversinas e longarinas. Em seguida, vai conhecer as armaduras das vigas principais, que são as armaduras passivas, podendo-se ter armaduras ativas. Finalmente, vai aprender como estimar as deformações nas vigas principais, inclusive verificando alternativas para melhorar o desempenho delas, caso não esteja adequado.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

Dimensionar as seções de lajes e vigamento principal: transversinas de pontes com duas vigas principais e pontes com três ou mais vigas principais.

Calcular as armaduras do vigamento principal.

Identificar as deformações e necessidades de rótulas no vigamento principal

De uma forma geral, a mesoestrutura é composta por pilares, viga de apoio e aparelhos de apoio, sendo a existência e a disposição desses elementos especificadas em cada situação. Baseanso-se nas prescrições de Leonhardt (1979), e adaptadas para a realidade atual, foram formuladas considerações importantes na definição da mesoestrutura:

a) Se os esforços provocados pela variação de temperatura e retração forem importantes, opta-se por apoios deslocáveis, utilizando aparelhos de apoio de elastômetro fretado, que são mais duráveis.

b) O apoio fixo deve ficar preferencialmente em uma extremidade.

Esses elementos estão sujeitos às mais variadas cargas, pois fazem a transferência das reações da superestrutura para as fundações. Além disso, também estão suscetiveis à ação de vento, à pressão de água (caso de pontes sobre rios), à possibilidade de colisões (caso de viadutos), etc. As normas NBR 7187 (ABNT, 2003) e NBR 7188 (ABNT, 2013) trazem todas as prescrições para essas cargas.

Nesta aula, você vai aprender a avaliar, a partir dessas cargas, quais são os esforços sobre os elementos estruturais. Mas, antes disso, você verá um pouco sobre os tipos de pilares e seus processos construtivos, pois a solução adotada para o projeto precisa, além de suportar todos os esforços, ser passível de construção e viável economicamente. Por fim, você vai entender os aspectos mais relevantes do dimensionamento dos pilares de ponte, além de perceber que, apesar de existirem prescrições exclusivas para pontes, o dimensionamento segue a mesma sistemática de pilares de edificios.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

Identificar o tipo e os processos construtivos de pilares de pontes.

Expressar os esforços e solicitações atuantes nos pilares de pontes com estrado continuo e juntas deslocáveis.

Calcular os esforços horizontais e dimensionar os pilares de pontes, incluindo pilares sujeitos a impactos de veículos (viadutos).

Ao dimensionar uma ponte, é essencial entender que ela estará apoiada em solo ou rocha, materiais naturais com variabilidade na resistência e deformabilidade, ao contrário dos materiais de construção controlados. Embora não possamos escolher ou controlar completamente as propriedades do terreno, podemos investigar adequadamente o subsolo para conhecer suas características e, assim, minimizar incertezas e otimizar o projeto das fundações.

Nesta aula, você vai conhecer as características fundamentais de fundações de pontes, sejam elas fundações rasas, diretas ou profundas, calcular os esforços resistentes que cada sistema de fundações fornece e configurá-lo para que seja adequado para responder às solicitações impostas pela superestrutura da ponte.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

Definir filosofia de cálculo para consideração das ações nas fundações.

Relacionar métodos de projeto e considerações específicas para fundações de pontes.

Calcular esforços resistentes para fundações rasas e profundas.

O entendimento sobre a interligação entre as partes da estrutura de uma ponte e entre a superestrutura e a mesoestrutura, que podem ser efetuadas com a utilização dos aparelhos de apoio, é importante para que o conjunto de toda a obra funcione de forma adequada, sem a ocorrência de esforços ou manifestações patológicas em locais indesejáveis, fora dos padrões de projeto. Mantendo essa visão holística sobre a estrutura de uma ponte, as normas brasileiras visam a auxiliar e evitar eventuais desvios de concepção durante a elaboração de projetos, resultando, desse modo, em um conjunto de informações gráficas apropriadas para a construção dessas obras.

Assim, esses conceitos devem ser estudados e revisados periodicamente, pois os avanços tecnológicos são constantes, resultando na produção de novos materiais, como é o caso dos aparelhos de apoio, com reflexo na revisão de normas anteriormente elaboradas, resultando em projetos com maiores níveis de detalhes.

Nesta aula, você vai estudar os conceitos que auxiliam na elaboração de projetos de pontes, além das definições e dos tipos de aparelhos de apoio. Você verá, ainda, as normas utilizadas para fundamentar os parâmetros adotados, bem como os detalhes de um projeto de uma ponte.

Ao final desta aula, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

•Identificar os aparelhos de apoio: concreto, metálico e elastomérico.

•Relacionar as principais normas do projeto de pontes.

•Expressar graficamente um projeto de ponte.