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Learn MorePontes Protendidas - Introdução ao Projeto e Dimensionamento
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Pontes Protendidas - Introdução ao Projeto e Dimensionamento
Roteiro passo a passo de Cálculo de Longarinas AASHTO PCI BT-72
Created byAdel Rayol
Last updated 9/2024
Portuguese
Portuguese [Auto],
What you'll learn
- Análise dos esforços em pontes rodoviárias
- Dimensionamento de pontes protendidas
- Pontes protendidas - Estudo de protensão em pontes rodoviárias
- Projetar e detalhar as longarinas de uma ponte protendida
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Course content
2 sections • 14 lectures • 4h 1m total length
- Aula 001 - Ponte BT-72 - Introdução ao Curso32:46
Este exemplo de projeto demonstra o projeto de uma ponte de viga em T AASHTO-PCI de vão único de 120 pés sem inclinação. Este exemplo ilustra em detalhes o projeto de uma viga interna típica nas seções críticas em flexão positiva, cisalhamento e deflexão devido à protensão, cargas permanentes e cargas dinâmicas.
A superestrutura consiste em seis vigas espaçadas em centros de 9 pés 0 pol., conforme mostrado abaixo. As vigas são projetadas para atuar de forma composta com o deck de concreto moldado no local de 8 polegadas de espessura para resistir a todas as cargas permanentes sobrepostas, cargas dinâmicas e de impacto.
Uma superfície de desgaste de ½ pol. de espessura é considerada parte integrante do deck de 8 pol. de espessura. A carga viva do projeto é HL-93. O projeto é realizado de acordo com as especificações de projeto de ponte AASHTO LRFD, quinta edição, 2010 e as revisões provisórias de 2011.
As tensões elásticas de cargas externas são calculadas usando seções transformadas. A resistência ao cisalhamento é calculada usando o procedimento geral. As perdas de protensão dependentes do tempo são calculadas usando estimativas refinadas.
- Aula 002 - Ponte BT-72 - Propriedades da Seção Composta15:21
O projeto eficiente de vigas pré-moldadas normalmente requer a variação da excentricidade do cordão ao longo do comprimento do membro e/ou limitação da força do cordão na transferência. Se as vigas pré-moldadas são usadas com vão único, feitos contínuos com um tabuleiro moldado in loco para carga viva, ou emendados entre si, são fabricados, transportados e instalados inicialmente como segmentos simplesmente apoiados. Para uma viga simplesmente apoiada, a grande excentricidade entre os cgs e a seção cgc ajuda a reduzir a tensão e possíveis rachaduras no meio do vão no nível de serviço. No entanto, tensões de tração de flexão excessivas podem se desenvolver no topo dos segmentos da viga perto das extremidades, onde as tensões de flexão devido ao peso próprio são mínimas.
Excessivas tensões de compressão de flexão também podem se desenvolver. A localização mais crítica perto das extremidades é no comprimento de transferência, ou seja, a distância da extremidade da viga na qual a força da cordoalha é totalmente desenvolvida. Para esta condição temporária, AASHTO LRFD (2012) especifica o limite de tensões apropriado para mitigar rachaduras e falhas de compressão.
- Aula 003 - Ponte BT-72 - Esforços sobre a Estrutura16:27
A fim de maximizar a eficiência de fabricação e reduzir as tensões de tração perto das extremidades das vigas, alguns fabricantes preferem usar cordões retos com descolamento de alguns dos cordões nas extremidades da viga (eliminando a aderência entre concreto e aço pré-esforçado) para satisfazer os limites de tensão no lançamento .
O cordão de descolagem evita que a força de pré-esforço se desenvolva na região descolada e faz com que a seção crítica para as tensões desloque um comprimento de transferência para longe do final da descolagem. Os fios descolados são distribuídos simetricamente em torno da linha central vertical da viga, e os comprimentos dos pares de fios descolados são iguais. AASHTO LRFD (2012) limita o número de cordões parcialmente descolados a 25% do número total de cordões e o número de cordões descolados em qualquer fileira horizontal é limitado a 40% dos cordões nessa fileira.
Cordões temporários no banzo superior da viga podem ser usados para ajudar a reduzir o número de cordões descolados na parte inferior da viga, mantendo as tensões do concreto dentro dos limites permitidos. Cordões temporários no flange superior da viga também podem ser usados para lidar com as tensões do transporte e aumentar a estabilidade durante o transporte. Os fios temporários superiores podem ser pré-tensionados e colados para aproximadamente 10 a 15 pés nas extremidades da viga e descolado ao longo da porção média da viga. Os cordões temporários devem ser cortados antes da colocação do diafragma intermediário moldado no local ou da plataforma de concreto.
É necessário um bloqueio no topo da viga no meio do vão para permitir o corte dos cordões superiores.
- Aula 004 - Ponte BT-72 - Esforços e Estados Limite12:58
Muitas considerações de projeto para pontes de vão único também se aplicam a pontes de vãos múltiplos porque vigas ou segmentos de vigas existem como elementos de vão único para vários estágios, incluindo fabricação, transporte, montagem e despejo do convés. Além disso, algumas pontes de vários vãos ou partes das mesmas são construídas usando juntas de expansão que criam condições de contorno de uma ponte de um só vão simplesmente apoiada.
A maioria das pontes de vãos múltiplos são construídas com vigas de vão simples feitas contínuas para carga viva para aumentar a eficiência e a redundância. Isso é feito limitando as juntas de expansão, projetando o deck reforço para servir como reforço de momento negativo em dobras internas e fornecer continuidade de viga em dobras usando tabuleiro contínuo moldado no local e/ou diafragmas moldados no local.
- Aula 005 - Ponte BT-72 - Esforços Dinâmicos9:09
O projeto de vigas pré-moldadas deve abordar três estágios básicos de desempenho – transferência, serviço e resistência – bem como estágios adicionais se o pós-tensionamento for introduzido. O projeto de vigas pré-moldadas, incluindo tamanho de seção, força de pré-esforço (número e tamanho de cordões), layout de cordão e propriedades do material, podem ser governados por qualquer um desses estágios. Embora o projeto por flexão domine o processo de projeto de vigas pré-moldadas, outros aspectos também devem ser considerados, como perdas de protensão, resistência ao cisalhamento e cisalhamento de interface, ancoragem zonas, deflexão e curvatura, diafragmas e conexões sísmicas.
Em geral, o projeto de vigas de concreto pré-moldado pré-tensionado inclui o seguinte: selecionar a seção e os materiais da viga, calcular as cargas, executar o projeto de flexão e determinar a força de protensão, executar o projeto de cisalhamento, verificar ancoragem e transferência horizontal de cisalhamento (atrito de cisalhamento) e estimar a curvatura e deflexão.
O fabricante do pré-moldado ou o engenheiro de projeto é responsável pelo projeto da viga para manuseio, transporte e montagem. O engenheiro confirma que a viga é construtível e está em conformidade com os critérios de projeto exigidos.
- Aula 006 - Ponte BT-72 - Forças de Protensão Necessárias26:01
A perda de protensão é definida como a diferença entre a tensão inicial nos cordões e a protensão efetiva na barra. A perda de protensão inclui perdas instantâneas e perdas dependentes do tempo.
Para um membro pré-tensionado, as perdas de protensão devido ao encurtamento elástico, retração, fluência do concreto e relaxamento do aço devem ser consideradas. Para uma aplicação de viga emendada de pós-tensionamento, a fricção entre o tendão e o duto e as perdas de assentamento de ancoragem durante a operação de pós-tensionamento devem ser consideradas além das perdas consideradas para um membro pré-tensionado. Algumas das variáveis importantes que afetam a perda de protensão são o módulo de elasticidade do concreto e as propriedades de fluência e retração.
Essas variáveis podem ser um tanto imprevisíveis para uma determinada mistura de concreto e seu procedimento de colocação. Essas condições não são totalmente controladas pelo projetista. Portanto, a estimativa de perdas não deve ser excessivamente enfatizada em detrimento de outras questões mais importantes durante o processo de projeto. A previsão de perdas de protensão pode ser determinada por meio do método aproximado de estimativa global, o método refinado de estimativa detalhada ou uma análise detalhada dependente do tempo. O método refinado de estimativa detalhada deve ser usado para o projeto final de um elemento normal de concreto protendido.
Para um elemento de concreto emendado pós-tensionado com construção multiestágio e/ou protensão, as perdas de protensão devem ser calculadas por meio do método de análise dependente do tempo. O método de estimativa de soma global aproximada pode ser usado apenas para o projeto preliminar.
- Aula 007 - Ponte BT-72 - Seção Transformada na Protensão32:03
As vigas pré-moldadas de concreto pré-tensionado são geralmente projetadas no estado limite de serviço para satisfazer os limites de tensão, e seguidas pela verificação das vigas no estado limite de resistência para fornecer resistência de momento adequada. A seção do meio do vão de vigas de concreto pré-moldado-pré-tensionado é geralmente submetida a momentos positivos e projetada para ser semelhante a um vão simplesmente apoiado para todas as cargas permanentes e transitórias para pontes de viga contínua de vão único e múltiplos vãos. Em pontes contínuas de vários vãos, a superestrutura é geralmente projetada para continuidade sob carga viva e cargas mortas sobrepostas nos locais dobrados. Como resultado, o reforço de momento negativo é adicionado no tabuleiro sobre as dobras para resistir a essas cargas. O membro nos locais dobrados é tratado como um concreto armado convencional
seção e projetado para ser totalmente contínuo ao determinar os momentos negativos e positivos das cargas aplicadas após o estabelecimento da continuidade. Uma verificação de fadiga das pernas geralmente não é necessária, a menos que a viga seja projetada para trincar sob cargas de serviço. A fadiga do concreto em compressão é improvável de ocorrer na prática real.
Além disso, os seguintes aspectos práticos também devem ser observados na execução do projeto de flexão de vigas pré-moldadas:
O tamanho da seção da viga é tipicamente baseado na relação profundidade/vão mínima necessária para um determinado tipo de viga.
As resistências à compressão especificadas do betão (inicial e 28 dias) são normalmente regidas pela resistência à compressão inicial, fci′, necessária para limitar as tensões na transferência.
A força total de protensão (número e tamanho dos cordões) e o layout dos cordões são geralmente determinados para satisfazer o estado limite de utilização, mas podem ter de ser revistos para satisfazer a resistência à flexão no estado limite de resistência.
O projeto da viga é baseado na profundidade total mínima ao calcular a capacidade da seção.
- Aula 008 - Ponte BT-72 - Perdas de Protensão19:20
PROJETO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO PROTENDO
As estruturas devem ser projetadas para satisfazer dois critérios básicos de estado limite. Eles são:
Estado limite último (ULS): Este estado limite exige que as estruturas sejam capazes de resistir com segurança às cargas máximas que podem atuar. Isso é basicamente a ver com segurança. É apreciado que na carga máxima são possíveis grandes deflexões e rachaduras amplas, mas a estrutura não cairá. É por esta razão que, especialmente em zonas sísmicas, as estruturas dúcteis são altamente desejáveis.
Estado limite de serviço (SLS): Este estado limite exige que em cargas de trabalho as estruturas resistam a cargas sem deflexão excessiva, aberturas de fissuras inaceitáveis, vibração desagradável, etc.
Antes de entrar em detalhes de como projetar uma estrutura de concreto protendido, é importante observar a principal diferença nas abordagens para o projeto de uma estrutura de concreto armado e uma estrutura de concreto protendido.
Uma estrutura de concreto armado geralmente é projetada para satisfazer o estado limite último e verificada para garantir que a estrutura se comporte satisfatoriamente no estado limite de serviço. Por outro lado, uma estrutura de concreto protendido é geralmente projetada para atender aos requisitos do estado limite de serviço e, em seguida, verificada para garantir que a estrutura tenha a segurança adequada no estado limite último.
A razão para esta diferença é que em estruturas de concreto protendido, as condições de estado limite de serviço são muito mais críticas do que as condições de estado limite último, o que é o oposto do que ocorre no projeto de estruturas de concreto armado. Assim, geralmente, mas nem sempre, estruturas projetadas para manutenção estado limite também satisfaz os critérios de estado limite último, mas não o contrário.
- Aula 009 - Ponte BT-72 - Perdas de Protensão por Retração do Concreto16:20
A perda de protensão é definida como a diferença entre a tensão inicial nos cordões e a protensão efetiva na barra. A perda de protensão inclui perdas instantâneas e perdas dependentes do tempo.
Para um membro pré-tensionado, as perdas de protensão devido ao encurtamento elástico, retração, fluência do concreto e relaxamento do aço devem ser consideradas.
Para uma aplicação de viga emendada de pós-tensionamento, a fricção entre o tendão e o duto e as perdas de assentamento de ancoragem durante a operação de pós-tensionamento devem ser consideradas além das perdas consideradas para um membro pré-tensionado. Algumas das variáveis importantes que afetam a perda de protensão são o módulo de elasticidade do concreto e as propriedades de fluência e retração.
Essas variáveis podem ser um tanto imprevisíveis para uma determinada mistura de concreto e seu procedimento de colocação. Essas condições não são totalmente controladas pelo projetista. Portanto, a estimativa de perdas não deve ser excessivamente enfatizada em detrimento de outras questões mais importantes durante o processo de projeto.
A previsão de perdas de protensão pode ser determinada por meio do método aproximado de estimativa global, o método refinado de estimativa detalhada ou uma análise detalhada dependente do tempo. O método refinado de estimativa detalhada deve ser usado para o projeto final de um elemento normal de concreto protendido.
Para um elemento de concreto emendado pós-tensionado com construção multiestágio e/ou protensão, as perdas de protensão devem ser calculadas por meio do método de análise dependente do tempo. O método de estimativa de soma global aproximada pode ser usado apenas para o projeto preliminar.
- Aula 010 - Ponte BT-72 - Perdas de Protensão por Fluência do Concreto13:33
A perda de protensão é definida como a diferença entre a tensão inicial nos cordões e a protensão efetiva na barra. A perda de protensão inclui perdas instantâneas e perdas dependentes do tempo.
Para um membro pré-tensionado, as perdas de protensão devido ao encurtamento elástico, retração, fluência do concreto e relaxamento do aço devem ser consideradas. Para uma aplicação de emenda em pós-tensionamento, o atrito entre o cabo e o duto e as perdas de assentamento de ancoragem durante a operação de pós-tensionamento devem ser considerados além das perdas consideradas para um membro pré-tensionado. Algumas das variáveis importantes que afetam a perda de protensão são o módulo de elasticidade do concreto e as propriedades de fluência e retração. Essas variáveis podem ser um tanto imprevisíveis para uma determinada mistura de concreto e seu procedimento de colocação. Essas condições não são totalmente controladas pelo projetista. Portanto, a estimativa de perdas não deve ser excessivamente enfatizada em detrimento de outras questões mais importantes durante o processo de projeto. A previsão de perdas de protensão pode ser determinada por meio do método aproximado de estimativa global, o método refinado de estimativa detalhada ou uma análise detalhada dependente do tempo. O método refinado de estimativa detalhada deve ser usado para o projeto final de um elemento normal de concreto protendido.
Para um elemento de concreto emendado pós-tensionado com construção multiestágio e/ou protensão, as perdas de protensão devem ser calculadas por meio do método de análise dependente do tempo. O método de estimativa de soma global aproximada pode ser usado apenas para o projeto preliminar.
A fluência do concreto é uma deformação inelástica dependente do tempo sob carga de compressão sustentada e depende principalmente da maturidade do concreto no momento do carregamento e da magnitude e duração da tensão de compressão. A deformação total por fluência geralmente varia de cerca de 0,5 a 4 vezes a deformação “instantânea”. O coeficiente de fluência pode ser estimado como (AASHTO 2012)
- Aula 011 - Perdas de Protensão por Relaxação dos Cabos12:32
- Aula 012 - Verificação das Perdas de Protensão10:15
- Aula 013 - Perdas de Protensão Totais9:31
- Aula 014 - Estudo das Tensões no Concreto15:33
Requirements
- Resistência dos Materiais, Concreto Protendido, Estabilidade das Construções
Description
Existem várias boas razões pelas quais as pontes de concreto pré-moldado e protendido ganharam uma aceitação tão ampla. Alguns projetistas de pontes ficam surpresos ao saber que as pontes pré-moldadas de concreto protendido geralmente têm um custo inicial mais baixo do que outros tipos de pontes.
Juntamente com a economia na manutenção, as pontes pré-moldadas oferecem a máxima economia. Caso após caso pode ser citado em locais nos Estados Unidos, e essas pontes são atraentes assim como econômicas.
A economia geral de uma estrutura é medida em termos de seus custos de ciclo de vida. Isso inclui o custo inicial da estrutura mais os custos operacionais totais. Para pontes estacionárias, o custo operacional é o custo de manutenção.
As pontes estão sujeitas a um ambiente hostil, bem como a cargas de impacto repetidas. Alguns devem suportar sol intenso, alta temperaturas e água salobra.
Outros devem resistir não apenas ao congelamento e degelo proporcionados pela natureza, mas também à potencial para danos induzidos com o uso de produtos químicos de degelo.
O concreto protendido de alta resistência tem excelente congelamento-descongelamento e resistência química. Além disso, as pontes de concreto protendido não são facilmente danificadas pelo fogo.
O concreto protendido é econômico porque é um composto de aço de alta resistência e concreto de alto desempenho.
Para aproveitar essa eficiência, as usinas de pré-moldagem desenvolveram sofisticados programas de controle de qualidade que asseguram ao cliente que os produtos atendem às especificações exatas.
Os produtos pré-fabricados de concreto protendido são rigorosamente inspecionado e a qualidade é controlada na pré-fabricação plantar. Na verdade, cada operação no processo de fabricação prevê um ponto de inspeção e controle programado.
Who this course is for:
- Engenheiros, arquitetos e estudantes