puentes metalicos

Transcrição

puentes metalicos

Construção mista
para pontes ferroviárias
Introdução
Construções mistas consistem dos materiais aço e concreto armado, sendo que o uso do respectivo material é combinado da melhor
forma possível na seção transversal em relação às propriedades do
material e dos respectivos custos de produção. Isso pode ser realizado na direção de carga principal e na direção adicional / transversal. Na melhor hipótese, as estruturas de vigas são realizadas
de forma mista na principal direção de carga. No caso de superestruturas como estruturas de treliça, arcos metálicos e estruturas
em calha a ligação é prioritariamente realizada na área do tabuleiro
na direção da carga transversal. A conclusão da estrutura metálica
previamente montada é, via de regra, realizada com resistência ao
cisalhamento chumbadores tipo pino com cabeça em concreto moldado in loco. Para melhorar a eficiência da construção na obra são
utilizadas cada vez mais placas pré-moldadas em concreto armado
como forma.
Ponte sobre o canal Teltow, em Berlim. Pórtico de vão único com aplicação de
vigas VFT® para ponte com 2 vias ferroviária. 4 vigas mistas de secção aberta: vigas
metálicas S355J2+N com alma cheia, soldadas em toda a sua extensão, altura de
secção variável + banzo pré-fabricado em betão C45 / 55, 2,50 m de largura. Comprimento do vão 42,50 m, esbelteza no centro 1:21,8, esbelteza nas extremidades
1:14,4. Espessura da camada betonada no local 0,40 m. Ângulo de cruzamento 79
gon. Fundações de cada encontro por intermédio de 5 estacas ∅ 1,50 m. Peso de
montagem das vigas VFT® cerca de 75 ton
Área de aplicação
A construção mista é caracterizada pelo uso dos materiais aço e
concreto conforme o material e a carga e pelo alto grau de prémoldagem com a respectiva eficiência de construção.
Uma grande vantagem da construção mista é uma cobertura
econômica de grandes distâncias entre pilares e baixos pesos
e conexões de montagem de fácil manuseio em alturas de construção adequadas dispensando ao mesmo tempo a instalação
de cimbres.
Exemplo de superestrutura com viga em duplo-T, evidenciando as vantagens
No comprimento do vão e esbeltez; no fundo, a antiga, para comparação
Vantagens e desvantagens da construção mista
Em princípio, a construção mista é excelente para pontes ferroviárias, uma vez que as pontes mistas podem ser realizadas de
forma econômica e apresentam pouca deformação, possuem uma
alta vida útil e são de fácil manutenção. A construção mista ainda
tem outras vantagens além do uso otimizado das propriedades específicas dos dois materiais aço e concreto.
Vantagens
- O alto grau de pré-fabricação da construção mista permite uma
construção rápida, curtos períodos de interdição e, com isso, uma
boa disponibilidade de operação na área dos canteiros de obra.
Menos transtornos devido a curtos tempos de construção melhoram a aceitação da população que habita o entorno da obra.
- O uso do aço para a seção transversal solicitada permite a
produção de grandes peças pré-moldadas na fábrica, uma vez
que o peso das unidades das conexões de montagem é bem
menor do que durante a construção em concreto.
- A realização dos principais componentes na fábrica em condições
sempre conformes e protegidas de intempéries contribui para a
alta qualidade das construções mistas.
- Se além da fabricação do tabuleiro, o concreto também for utilizado na áreas de pressão como apoio de vigas contínuas (ligação
dupla), é possível obter módulos de montagem ainda mais leves
ou maiores, economizando ao mesmo tempo o material mais caro,
o aço. Isso também se aplica à realização de estruturas híbridas
(por exemplo combinação de construção mista com construção
em concreto protendido) para as áreas de vãos e distâncias entre
pilares.
- Complementos de seção transversal em concreto moldado in loco
simplificam a fabricação de construções de geometria mais complicada, uma vez que a adaptação geométrica do componente de
concreto à construção de aço que apresenta uma deformação
em limites dentro das fases de construção pode ser realizada sem
problemas.
- Em comparação com pontes puramente metálicas, as pontes na
construção mista apresentam, mediante um consumo igual ou
menor de aço, uma rigidez bem maior, de forma que até mesmo
as máximas exigências às deformações permitidas - especialmente em trechos de alta velocidade - podem ser realizadas com
as quantidades de material comuns.
- No caso de pontes ferroviárias com grandes distâncias entre pilares
com um percentual de carga própria bem maior em comparação
com cargas externas devido ao trânsito, as construções mistas tem
grandes vantagens em comparação com pontes maciças no caso
de solo menos adequado, devido ao baixo peso da superestrutura.
- Em comparação com uma ponte puramente metálica com um tabuleiro metálico ortotrópico não haverá necessidade das despesas
relativamente altas para a produção (passagens de chapas, trabalhos de alinhamento) e a proteção contra corrosão de vigas transversais e vigas longitudinais secundárias ou reforços longitudinais.
- Construções mistas também podem ser montadas de forma simples e eficiente no caso de grandes distâncias entre pilares e difíceis condições topográficas. Não há necessidade de cimbramentos
apoiados em terra ou escoramento superior para balanços sucessivos, pilares auxiliares como apoios temporários para o encaixe de
superestruturas podem ser dispensados ou sua quantidade pode
ser reduzida. Dispositivos de montagem ou dispositivos temporários para deslocamento longitudinal e transversal podem receber um
dimensionamento bem menor devido a pesos de deslocamento
muito menores.
- Se as vigas transversais metálicas das superestruturas forem parte
do tabuleiro misto com a estrutura superior em toda a altura, temos
uma vista inferior da ponte completamente fechada sem cantos
e entrâncias que possam sujar. Isso é aplicado especialmente em
pontes em calhas com tabuleiros mistos.
Desvantagens
- A carga dinâmica de construções mistas de pontes devido à passagem de trem em comparação com o baixo peso próprio é tendencialmente maior do que nas pontes maciças.
- Cortes transversais mistos de aço destacam-se - analogamente aos
cortes transversais de aço maciço - pela facilidade de reparos (sol-
- Os custos iniciais de investimento em comparação com as construções puramente maciças são em média mais altos.
- No caso de pontes com tabuleiro celular em construção maciça há,
dependendo do caso, problemas recorrentes na concretagem de
almas (muito) finas com armadura densa e o respectivo número de
elementos armados. Na concepção de seções mistas em estrutura
de tabuleiro celular, esse problema é completamente dispensado.
- O uso de concreto in loco para os tabuleiros da ponte com estrutura
de apoio subjacente provoca a redução ou completa dispensa de
formação de juntas e conexões sujeitas a danos. A construção metálica subjacente é, via de regra, coberta integralmente pelo tabuleiro de construção mista.
- A área de construção metálica pode ser realizada também durante
o inverno na construção mista em comparação com a construção
maciça.
- Uma via construída em concreto in loco reduz consideravelmente
o nível de ruído durante a passagem do trem em comparação com
um tabuleiro metálico ortotrópico.
-- Se nas estruturas superiores o tabuleiro for realizado em construção mista, ocorrem, possivelmente, outras vantagens:
Exemplo de superestrutura com viga em duplo-T, a primeira passagem ferroviária com vigas mistas pré-fabricadas (Vigas VFT)
da). Aumentos de carga em geral podem ser realizados mediante o
reforço das eclissas.
- Cortes transversais mistos de aço destacam-se - analogamente
às seções transversais de aço maciço - mediante indícios prévios
no final da vida útil.
Notas sobre o planejamento e a execução
Devido as altas e concentradas cargas ferroviárias, as pontes ferroviárias precisam ser realizadas com maior rigidez para garantir o
contato da roda com o trilho em altas velocidades. Especialmente
nas pontes de aço e aço misto, ao lado das considerações estáticas, também as considerações dinâmicas são de suma importância para garantir um uso perfeito e de longo prazo. Aqui também
faz parte uma formação construtiva cuidadosa dos detalhes construtivos que exige uma realização da seção transversal orientada
no fluxo das forças, com boa resiliência e pouca fadiga.
Essas questões tão importantes para a durabilidade e a boa aplicabilidade deverão ser observadas constantemente na realização
tanto na produção na fábrica como também na montagem no
canteiro de obras.
- O cálculo e o dimensionamento de construções mistas na construção ferroviária é bastante difícil e complexa devido à interdependência entre os materiais concreto e aço e devido às altas
exigências a uma resistência suficiente à fadiga e a observação
dos critérios de deformação da construção como um todo.
- Seções transversais de aço de construções compostas são tendencialmente componentes com paredes de pouca espessura.
Por isso, essas estruturas deverão ser sempre analisadas em
relação à perda de estabilidade.
- Para a análise de tensões, das deformações e do comportamento
o processo de criação da estrutura é a base da comprovação.
A fabricação das estruturas metálicas, a realização da seção
transversal do composto em partes e a aplicação das cargas de
instalação tem grande influência sobre as memórias de cálculo
da adequabilidade ao uso. As seções da estrutura metálica, o
tipo e a sequência de montagem, assim como o comprimento e
o número de seções a serem concretadas condicionam os efeitos pivotais e de tensionamento gerando mudanças do eixo de
gravidade no âmbito dos efeitos das seções transversais a serem
analisadas.
- Deve-se evitar concentrações de carga locais e picos de tensão
em pontos chave, tensões secundárias de determinados componentes e conexões deverão ser analisadas de forma consequente com base na deformabilidade da estrutura.
- Na formação construtiva dos pontos de aplicação de carga devese atentar especialmente para uma construção com baixa ocorrência de fadiga.
- O conhecimento exato das deformações da construção no estado final, como também em todas as fases de construção é indispensável para alcançar os gradientes planejados. Ele é a base
para a criação dos projetos de fabricação, pois aqui é definida a
forma de fabricação sem tensão com flexões e torsões prévias
de cada chapa.
- Para o dimensionamento de pontes duráveis em estruturas de
aço e mistas a deformabilidade real deve ser calculada com exatidão, para registrar tensões secundárias.
O material dútil aço permite - analogamente à formação de fissuras no concreto armado - a redução de picos de tensão locais
das tensões interna e secundárias por meio do escoamento do
aço. A avaliação da segurança contra fadiga, todavia, pressupõe o
conhecimento de todas as cargas existentes (veja ainda (3)), uma
vez que os esforços de flexão locais e cargas de trabalho podem
causar fissuras de fadiga na estrutura.
- Para a análise de fadiga conforme a norma alemã RiL 804 a estrutura deverá ser descrita de forma mais realista possível com
as suas rigidezas. As normas ferroviárias exigem, portanto, para
as pontes ferroviárias a apresentação de treliças como estruturas básicas para essas análises e as composições em interação
com a estrutura principal. As análises de fadiga deverão ser realizadas mediante o registro de todas as tensões adicionais.
- Uma particularidade na seleção do sistema são as seções transversais de tabuleiro celular. Podem ser calculadas como barra
única, como grelha com torsão adicional ou como estruturas de
placas dobradas.
- Para encontrar o sistema adequado, recomendamos sempre considerar o sistema como um todo. Aqui fazem parte a geometria
da ponte, a rigidez da seção transversal, o âmbito do cálculo,
as análises de estabilidade necessárias, não-linearidades, a
compreensibilidade e o âmbito dos resultados tem um papel
decisivo. Influências da estabilidade de forma das seções transversais e contraventamentos deverão ser considerados na observação total.
- Importante também é garantir a clareza do sistema total. Isso se
refere especialmente em relação as deformações, considerações
de plausibilidade e otimização de prédios ou sistemas. Verificações
individuais podem possivelmente ser realizadas em sistemas detalhados separados (por exemplo, pontos de aplicação de força).
Exemplo para uma superestrutura de 2 vias como construção em treliça com um tabuleiro misto apoiado sobrejacente, duas treliças como estrutura inferior e tabuleiro
misto sobrejacente, 4 tramos, distâncias entre os pilares entre 57 m e 66 m
- A dependência iterativa entre a imagem das fissuras da laje mista
e as tensões na seção transversal não pode ser desconsiderada ou
negligenciada.
- Hoje em dia, os tabuleiros em concreto moldado in loco geralmente não são mais protendidos. A durabilidade de lajes em
concreto protendido depende fortemente da proteção contra
corrosão da armação colocada. É garantida construtivamente mediante a limitação dos tamanhos de fissuras a serem esperadas
e uma cobertura suficiente de concreto. A normatização vigente
disponibiliza para as verificações da limitação da largura das fissuras processos de cálculo que descrevem as fissuras nas placas
compostas de forma bastante realista.
- A montagem da estrutura metálica no canteiro de obras influencia
altamente a rentabilidade da fabricação de uma construção mista.
Exigências para a montagem são, portanto, uma realização simples e processos rápidos, assim como a minimização dos custos
dos recursos de montagem a serem instalados e desinstalados. O
conceito de montagem depende da construção da obra, das possibilidades de acabamento da operação da construção metálica,
das vias de transporte e das localidades do canteiro de obras.
- A montagem complementa os componentes individuais pré-fabricados na fábrica. Para reduzir os trabalhos no canteiro de obras e
os custos totais da construção metálica e simultaneamente melhorar a qualidade, deve-se procurar montar os componentes no
maior tamanho possível, ou seja, obter um grau de pré-fabricação
bastante alto.
- O conceito de montagem define as reações de apoio da estrutura metálica mediante as seções da estrutura estática durante a
montagem, assim como o grau de detalhamento dos apoios e das
fixações temporárias. O conhecimento do processo de montagem
exato é portanto a base necessária do processamento técnico da
superestrutura mista.
- A execução da obra exige sempre uma equipe bem qualificada que
trabalhe bem em conjunto. Especialmente a cooperação entre as
infraestrutura e a superestrutura metálica durante a montagem,
como também ao completar a superestrutura com concreto misto
exige muito, tanto do pessoal de gestão como também do pessoal
de execução. Para uma coordenação profissional das interfaces
das áreas de construção metálica e construção maciça deverão
ser encarregados coordenadores técnicos no local, que também
fazem a interface com o proprietário da obra, com o realizador
do projeto executivo, o engenheiro responsável e obviamente as
áreas de acabamento.
- A equipe ideal para a gestão da obra são equipes de engenheiros que se complementam em suas especialidades considerando
as particularidades específicas da construção metálica, da montagem no canteiro de obras, assim como dos trabalhos da construção maciça.
Construções mistas
Vista representativa de seções transversais mistas na construção de pontes ferroviárias
As seções de pontes ferroviárias deverão acomodar trechos de
uma ou duas vias ou partes de várias vias na área das estações de
trem. Para os trechos de duas vias já são priorizadas superestruturas em uma peça. Os sistemas portantes usados na construção
de pontes mistas consistem geralmente das estruturas básicas
vigas, pórticos e arcos. Em poucos casos há uma combinação
desses sistemas básicos.
Vista geral
Para pontes com baixo comprimento dos tramos são utilizados
frequentemente perfis WiB (vigas com perfil metálico solidarizado
em concreto) ou mais raramente vigas mistas duplas (“preflex”).
Ambas formas de construção tem a vantagem de serem adequadas para menores altitudes. As formas de construção são usadas
preferencialmente em novas construções para substituição de
antigas dentro do perímetro urbano.
Para os trechos (retilíneos) de uma ou duas vias, nos quais a superestrutura puder ser alocada de forma centrada sobre a posição
dos trilhos, podem ser usadas para distâncias entre pilares de até
50 - 65 m com altura de construção suficiente, vigas de seção
transversal tipo T de duas ou quatro almas com viga inteiramente
soldada como uma seção econômica. Devido ao grande percentual de almas no consumo específico de aço, no caso de maiores
distâncias entre pilares podem ser usadas viga de seção transversal tipo T de duas almas com junção de torção e uma laje de
concreto armado espessa para distribuir a carga ou tabuleiros
celulares. Para distâncias entre pilares de aproximadamente 80 m
e para trechos de 2 vias, as superestruturas com com um ou dois
tabuleiros celulares apresentaram bons valores de consumo de
aço. Para realizar a passagem sobre rodovias com essa ou maior
distância entre pilares, são via de regra usadas estruturas sobrejacentes (arcos metálicos, construções em treliças). Para cruzar
rodovias de até 60 m, construções em calha também podem ser
uma opção econômica. Raramente, quando se tem grandes distâncias entre pilares, essas estruturas também podem ser combinadas para aumentar a rigidez (por exemplo, estrutura em treliças
com contraventamento em arco ou pontes estaiadas em tabuleiros celulares).
Exemplo de superestrutura em tabuleiro rebaixado de 2 trilhos ferroviários com
seção transversal composta por caixões de aço laterais
Tipos mais comuns de construção mista
Estrutura de suporte de carga sob o tabuleiro da ponte
Perfis laminados em concreto (WiB)
Estrutura mista na direção longitudinal
Laje mista dupla „Preflex“
Estrutura mista na direção longitudinal
Pontes com laje vigada
Abertas totalmente soldadas
composto na direção longitudinal/(transversal)
Pontes com laje vigada
Secções em caixão fechado
composto na direção longitudinal/(transversal)
Pontes em treliça mista
Mista na direção longitudinal/(transversal)
Eestrutura de suporte de carga sobre o tabuleiro da ponte
Composite tied-arch bridges
Estrutura mista na direção longitudinal/(transversal)
Pontes de tabuleiro rebaixado
Estrutura mista na direção longitudinal e/ou transversal
Pontes em treliça mista
Estrutura mista na direção transversal
Construção segundo métodos especiais
Estrutura mista na direção transversal
Vigas de perfil metálico solidarizado em concreto (WiB)
C0
2
ű5stŰC0ű
Seção transversal típica de uma superestrutura de viga de perfil metálico
solidarizado em concreto de uma via
Fabricação, transporte e montagem
Os perfis laminados são fabricados já com os furos, convexidades
e proteção contra corrosão na fábrica, transportados ao canteiro
de obras e instalados com pequenas gruas móveis. Se no caso de
sistemas contínuos os perfis metálicos tiverem que ser cortados
devido ao seu comprimento, os cortes deverão ser alocados em
pontos, nos quais não há valores de carga extremos (ponto de
momento nulo).
A laje da ponte é fabricada de acordo com as condições existentes
na obra, imediatamente na posição final ou lateralmente ou atrás
do encontro e deslocada posteriormente.m Um deslocamento
lateral dos perfis na concretagem é evitado com espaçadores,
geralmente barras rosqueadas. Além disso, deve-se atentar para
que os perfis não tombem durante a concretagem. A proteção
contra tombamento é realizada com o lançamento do concreto
em camadas com espessuras de aprox 15 cm ou com conexões ou
vigas transversais. Deve-se comprovar sempre a segurança contra
Superestruturas de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto de uma
via, alocadas em série com diferentes formações das vigas de borda / cornijas
Detalhe da solidarização do perfil laminado na laje maciça
tombamento da viga sob carga própria. Entre os perfis laminados
são acomodadas lajes de fibras de cimento como forma sobre os
flanges inferiores e colados com as tiras de borracha entre estas.
As vigas em balanço são realizadas de forma convencional em
uma armação suspensa entre vigas de perfil metálico solidarizado
em concreto. Deve-se atentar para que as vigas de duplo T não
sejam sobrecarregadas.
Dados sobre a área de aplicação:
Distâncias entre pilares aprox.12 m ≤ lSt ≤ 26 m (30 m)
(números entre parênteses valem para
vigas contínuas)
Índice de esbeltez
aprox. 17 ≤ lSt/hK ≤ 24 (28)
Pode ser usado em:
- pequenas distâncias entre pilares de construções de um ou mais
tramos
- superestruturas de uma ou mais vias (em regra 1 a 3 trilhos)
- altura de construção disponível limitada sobre rodovias
- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de
cimbramentos
- períodos de construção / intervalos de interdição somente disponíveis limitadamente
- novas construções substitutas especialmente no perímetro urbano
Comprimentovão / Alturatabuleiro = Esbeltez
Ls= comprimentovão / altura Hc = Alturatabuleiro
6.145
15.42 5
4.00
65
Pontes utilizando vigas de perfil metálico solidarizado em concreto são estruturas em T com perfis em T duplos laminados a
quente e concretados. São, portanto, consideradas as “pontes
mistas maciças”. Os perfis laminados solidarizados no concreto
tem efeito sem conectores de cisalhamento (tipo pino com cabeça), somente com a ação conjunta do perfil com o concreto
como seção de carga, elas podem ser consideradas uma armação
basicamente resistente à flexão. Assim, os perfis laminados alocados próximos um ao outro assumem a tarefa do componente de
tração na situação final. Durante a construção, são usados simultaneamente como formas. Na direção transversal a viga de perfil
metálico solidarizado em concreto tem efeito de laje de concreto
armado devido às barras de aço da armação.
40
A construção com vigas de perfil metálico solidarizado em concreto foi desenvolvida especialmente para aplicação na construção
de pontes ferroviárias. Muitas dessas pontes já foram construídas
no início do século passado e devido à sua construção simples e
robusta, assim como as altas reservas de carga operam até hoje
em condições alteradas.
Pontes de vigas de perfil metálico solidarizado no concreto são
uma aplicação clássica e de longa durabilidade na construção de
pontes ferroviárias, tanto de um tramo como de vários tramos,
uma vez que representa um caso de aplicação de longos anos e
comprovada para combinação de componentes de aço e concreto
armado, mesmo que isso não reflita a construção mista conhecida
atualmente.
Devido a construção e execução simples, essa forma construtiva
ficou comprovada especialmente para baixas distâncias entre
vãos de 12 e 25 m.
Laje mista dupla
(„Preflex“)
2
3
Desvantagens
- para vigas contínuas os perfis laminados deverão ser soldados em
seções de acordo com disposições específicas
- no caso de superestruturas de várias vias com grandes momentos
fletores deverão ser previstos para a armação transversal inferior
muitos furos nas almas dos perfis laminados
- fabricação da laje da superestrutura com muitos componentes individuais e introdução da armação
- alto percentual específico de aço em comparação com a construção maciça e construção mista moderna
- trabalhos de proteção contra corrosão posteriores nas superfícies
de contato da armação inferior do concreto armado são difíceis
de realizar
1
2
3
Disposição das vigas para distâncias variáveis entre trilhos
Perfil laminado também adequado para pontes com uma base curva
Exemplo de ponte com superestrurua WiB (perfis laminados em concreto)
Essa forma de construção, também construção denominada de
construção Preflex foi desenvolvida nos anos 50 na Bélgica e
foi amplamente usada nos anos 60 também na Alemanha em
construções de pontes de baixa distância entre pilares e muito
esbeltas.
A forma de construção é usada onde a baixa altura limita as
soluções maciças usuais ou quando construções de aço não
são adequadas somente por motivos, por exemplo, da rentabilidade ou do desenvolvimento de ruído. A construção preflex é
adequada para pequenas e médias distâncias entre pilares com
muito altos índices de esbeltez. Na seção transversal a laje mista
dupla é semelhante à superestrutura de vigas de perfil metálico
solidarizado em concreto, sendo que ao contrário da forma de
construção regular, as vigas de aço são protendidas. A aplicação
da força protendida é realizada por meio de uma flexão prévia.
Ao lado da construção de vigas de perfil metálico solidarizado
em concreto, também as pontes com vigas mistas duplas fazem
parte das denominadas “pontes mistas maciças”. As vigas de
aço protendidas são inteiramente cobertas de concreto e em
relação à proteção acústica, à proteção contra corrosão e à resistência contra fogo apresentam valores semelhantes a uma
ponte maciça. A viga preflex é protendida já na fábrica em condições sempre iguais. Para isso, um perfil duplo T laminado a
quente é protendido pressionando o contra um leve curvamento
já moldado (superelevação).
O tensionamento prévio é realizado na direção da futura flexão. No
estado protendido é moldado um banzo inferior de concreto em torno do flange inferior. Usando concreto de uma qualidade suficiente,
via de regra as prensas já podem ser soltas após cinco dias. Após
a cura do concreto de alta cura inicial e a remoção dos esforços, a
viga retrai levemente, o aço tensionado do tramo inferior procura
Seção transversal aberta de 2 vias com vigas mistas duplas protendidas; lajes de
peças pré-moldadas sobrejacentes entre os banzos superiores Preflex com complemento em concreto moldado in loco; distância entre pilares 33,0 m, Índice de
esbeltez hK/lSt= aproxim. 1/24
4.45
4.45
2.20
2.20
10 20
8KICUFGRGTƂNOGV½NKEQ
UQNKFCTK\CFQGO.
Vantagens
- alta rigidez em pouca altura de construção no segmento de
pequenas distâncias entre pilares
- simples verificação e dimensionamento
- baixo peso de elevação dos componentes
- modo de construção simples e muito robusto
- simples sistema modular, pode ser oferecido por muitas empresas
de construção
- alto grau de pré-fabricação com boa qualidade de fabricação
- montagem de bom manuseio como componente completo sem
cimbres / construções temporárias
- curtos intervalos de interdição para a instalação / montagem
- construção monolítica é adequada para a instalação com deslocamento
- baixas despesas com formas
- baixa espessura das lajes da superestrutura de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto facilita a adaptação no estoque
- construção de aço protegida, solidarizada no concreto
- sem juntas de conexão aço / concreto dentro da zona direta de
intempérie
- custos de fabricação e manutenção baixos em comparação com
as pontes puramente metálicas
- simples verificação da ponte, uma vez que os componentes
principais de suporte podem ser bem inspecionados
- pode ser realizada em forma de pórtico
93
8KICUFGRGTƂNOGV½NKEQ
UQNKFCTK\CFQGO.
d d
1
1.46 5
2.20
5.86 5
2.20
2.20
2.20
5.86 5
1.46 5
retornar à posição original gerando forças de tensão adequadas no
flange concretado. Essa flexão para cima depende do tempo, de
forma que o prazo entre a produção na fábrica e a instalação no
canteiro de obras é limitado.
2
1
Com exceção dos esforços de tração de fluência e encolhimento,
a viga sob carga teoricamente só está sujeita a esforços de tração
quando a viga mista for tão flexionada como na concretagem do
flange de concreto. Com a protensão, a viga no lado tracionado está
basicamente livre de fissuras e reforço, portanto, as vigas mistas
altamente esbeltas.
As vigas pré-fabricadas são tão leves, que para a limitação do comprimento da viga não o peso, mas o dispositivo de tensão na fábrica
e / ou o comprimento de transporte serão decisivos.
Distâncias entre pilares
aprox. 20 m ≤ lSt ≤ 35 m
Índice de esbeltez
aprox. 20 ≤ lSt/hK ≤ 30
Pode ser usado em:
- pequenas distâncias entre pilares de construções de um ou mais
tramos (geralmente construções de um tramo)
- superestruturas de uma ou mais vias
- altura de construção disponível muito limitada (sobre rodovias)
cimbramentos
- períodos de construção / intervalos de interdição são bastante
limitados
3
4
4.45
2.20
Armação
longitudinal
Passagem dos estribos
através de perfuração
na alma
4.45
2.20
55
15-40
50-160
25
93
1.07 5
Estribo
AG
86 5
1.00
2.00
5.85 5
2.00
2.00
2.00
5.85 5
1.0
AFI
86 5
Conector de
cisalhamento
Vantagens:
- alta rigidez em alturas de construção muito baixas para distâncias
pequenas a médias entre pilares
- simples verificação e dimensionamento
- modo de construção simples e robusto
- redução do número de vigas por via conforme vigas com perfil
metálico solidarizado em concreto (para isso também redução das
despesas com armação na direção transversal)
- devido à protensão suficiente do banzo de tração de concreto não
há formação de fissuras na parte inferior do concreto sob carga
constante
- baixo peso de elevação dos componentes
- simples fabricação de superestrutura com alto grau de pré-fabricação com alta qualidade de fabricação
- montagem facilmente gerenciável como componente completo
sem cimbramentoss / construções temporárias (poucos intervalos
de interdição para a colocação / montagem / deslocamento)
- poucas despesas de formas (placas de fibras de cimento como
cobertura nas juntas nos flanges de concreto); formas laterais nas
áreas de bordas e vigas em balanço são suspensas nos flanges de
concreto inferiores
- construção de aço protegida, acomodada no concreto
- sem juntas de conexão aço / concreto problemáticas dentro da
zona direta de intempérie
- não há necessidade de trabalhos de proteção contra corrosão posteriores
- custos de fabricação e manutenção baixos em comparação com as
pontes puramente metálicas
Desvantagens:
- poucos fornecedores, não há mercado grande de empresas de
fabricação
- no caso de estruturas de várias vias com grandes momentos fletores deverão ser previstos muitos furos nas almas dos perfis
metálicos - especialmente na conexão das armações em grandes
comprimentos
- Observação de um prazo entre a fabricação na empresa e a instalação no canteiro
1 Viga Preflex sobre apoio central durante a obra
2 Acoplamento da viga prefex com conexões rosqueadas / soldadas para a
obra de vários tramos
3 Alternativamente seção transversal fechada de 2 vias com vigas mistas
duplas protendidas e complemento com concreto moldado in loco para a laje
maciça
4 Corte transversal de uma viga mista protendida
2
4.00
2.70
Vigas de tabuleiro com várias almas com perfis abertos
Pode ser usado em:
- estrutura bi-apoiada / viga contínua
- distâncias médias entre pilares
- para altura de construção suficiente
- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão
de cimbramentos
- períodos de construção menores / construção nos intervalos de
interdição
- para superestruturas de várias vias
- para pontes de ângulos irregulares
Vantagens:
- processo de construção simples no canteiro de obras, pois não
há necessidade de cimbramentos e somente pouca necessidade
de formas (por exemplo, lajes pré-fabricadas nos banzos superiores; formas das vigas em balanço pré-montadas em vigas soldadas), não há necessidade de carris de formas
- uso de peças mistas pré-fabricadas (vigas maciças soldadas
com flange superior de concreto instalado na fábrica) aumenta
a eficiência no canteiro de obras, simplificando os trabalhos de
1
3
3
4
5
1
2.28
2.67
5.20
4
Exemplo de superestrutura com 4 almas constituídas por vigas em T com
elementos pré-fabricados mistos (Vigas VFT)
Superestrutura de 2 vias como ponte metálica convencional na construção
em tabuleiro celular (distância entre pilares aprox. 45 m), Índice de esbeltez
hK/lSt = quase 1/17 ou alternativamente em construção composta como
Viga de seção transversal tipo T de 2 almas, distância entre pilares de
aprox. 50 m, Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/19
Viga de seção transversal tipo T de 4 almas com vigas soldadas abertas e
lajes pré-fabricadas como formas
Viga de seção transversal tipo T de 4 almas com peças pré-fabricadas
mistas (viga VFT), menor consumo de aço
2
4.00
50
2.25 – 2.32
2.32
2.28 – 2.35
4.00
2.76
2.60
2.30 – 2.59
5
2.32
4.00
2.28 – 2.35
38
Distâncias entre pilares [m] 30 ≤ lSt ≤ 80
Índices de esbeltez
13 ≤ lSt/hK ≤ 18 (respectivamente
para estrutura de vão único ou viga
contínua)
Desvantagens:
- não adequado para construções de pouca altura
- vista inferior com entrâncias que sujam facilmente
- desenho simples, especialmente no caso de construções de
pouca altura
- há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura
subjacente
11.62
2.67
A laje de concreto moldado in loco desses tipos de seção transversal pode ser concretada sobre lajes pré-fabricadas como elemento
de forma, ou são usadas peças mistas pré-fabricadas (VFT) com
flanges de concreto largos, para dispensar completamente a forma da laje. A montagem das almas fabricadas como perfil plenamente soldado, via de regra, é realizada com uma grua. O deslocamento longitudinal através dos pilares com um carril é possível no
caso de grandes distâncias entre os pilares e em terreno íngreme.
formas e oferecendo vantagens estruturais (economia de aço
devido ao peso próprio da estrutura mista, alta estabilidade contra tombamento na montagem, aumento da rigidez inicial)
- alto e muito alto grau de pré-fabricação
- modo de construção simples
- alta rentabilidade
- alta rigidez com altura de construção suficiente
- peso de elevação bastante baixo dos componentes
- baixos custos de manutenção
- adequado para a realização como construção integral
- estrutura de aço protegida, localizada sob a via, sem juntas de
conexão problemáticas de aço / concreto dentro da zona de intempéries direta
2.67
Duas vigas longitudinais de perfis abertos em um trecho de uma
via ou quatro vigas longitudinais para um trecho de duas vias
permitem com uma laje de concreto moldada de no mínimo 35
cm a 45 cm, via de regra, uma distribuição transversal suficiente
das cargas e pode ser realizada sem viga transversal adicional. O
índice de esbeltez dessas seções transversais incluindo a laje em
concreto moldado in loco geralmente é de hK/lSt = 1/13 – 1/15
para vigas de tramos múltiplos. Em casos i ndividuais também são
possíveis maiores índices de esbeltez.
2.76
2.60
2.30 – 2.59
Vigas de tabuleiro de almas duplas com perfis abertos
(trecho de 2 vias)
3
4.60
40
2
cargas de vento, mas também contribuir para o fluxo de torção
na seção transversal como em um tabuleiro unicelular para melhorar a distribuição transversal. As cargas móveis participam com
um alto percentual nos carregamentos totais, de forma que uma
boa distribuição transversal das cargas aumenta a rentabilidade
e a vida-útil da construção. Para aumentar a rentabilidade podese realizar as conexões no plano do banzo inferior em lajes préfabricadas de concreto armado, que não participam da absorção
dos eforços longitudinais através das juntas. Na conexão no plano
do banzo inferior pode-se alocar uma grelha para visitar e fechar
o espaço intermediário. A laje de concreto moldado in loco é moldada com um carril de formas ou sobre lajes pré-moldadas como
elemento de formas. Para estruturas de vários tramos pode-se
criar uma viga transversal de apoio em concreto, para evitar trabalhos de solda e teste da costura de solda no canteiro de obras.
3.07
1
6.13 5
12.37
Pode ser usado em:
- estrutura biapoiada / viga contínua
- nos casos de distâncias pequenas e médias entre pilares
- altura de construção suficiente disponível
de cimbramentos
interdição
1.06
40
No caso de trechos retilíneos de duas vias e distâncias maiores
entre pilares e grande alturas de construção a quantidade de aço
para as almas tem grande influência na rentabilidade da construção, de forma que são priorizadas seções transversais de 2
almas. Essas também podem ser realizadas com perfis abertos,
quando se coloca uma conexão no plano dos banzos inferiores.
As vigas são sempre fabricadas como perfis soldados maciços de
chapas. Na fabricação de estruturas de múltiplos tramos as almas
dos perfis soldados podem ser projetadas para alturas de construção variáveis, de forma a ser criada uma construção com um
design agradável e uma estrutura adequada. Na utilização pontes
em vigas em T em arco chanfrado para pontes ferroviárias são
possíveis com altura de construção suficiente através dos pilares
índices de esbeltez de lSt/hK = 1/25 e mais. As respectivas vigas
podem ser fornecidas com distâncias entre pilares de até 60 m
nos comprimentos dos vãos e montadas com a grua. Conexões
no plano dos banzos inferiores não deverão suportar somente as
4
Vantagens:
- ver item 4.2.3
Disadvantages:
- não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de grandes alturas)
- vista inferior com entrâncias que sujam facilmente
- geralmente uso de carril de formas para a execução em concreto
moldado in loco
- desenho simples, especialmente no caso de construções de
pouca altura
subjacente
2.95
1+2 Exemplos de seções transversais realizadas em vigas em T com duas vigas maciças soldadas, superestruturas de 2 vias, distâncias entre pilares:
imagem esquerda aprox. 50 m, imagem direita aprox. 40 m; Índice de esbeltez hK/lSt = aprox. 1/15
3
Seção transversal com altura contínua em viga contínua, distâncias entre
pilares de até 50 m, conexão de torção do plano do banzo inferior, índice de
esbeltez hK/lSt = 1/14
4
Exemplo de uma superestrutura de 2 vias como vigas em T de alma dupla, seção transversal de vigas soldadas abertas de altura de construção
variáveis, distâncias entre pilares até 83 m, índice de esbeltez no vão hK/lSt
= quase 1/25, conexão de torção no plano do banzo inferior
viga bi-apoiadaou viga contínua‚
seção transversal de 2 ou mais almas)
2.20
4.60
2.20
1.06
Vigas em T de alma dupla com caixão perdido
(trecho de 2 vias)
1.14
4
40
1
80
1.42 5
1.42 5
80
4.45
4.50
3.90
3.90
2.80
35
2
2.25
1.10
1.10
Vigas em T de duas almas com caixão perdido como almas são
uma seção transversal adequada especialmente para pontes de
base curvada e distâncias médias entre os pilares devido à sua
resistência contra torção (e baixo risco de tombamento durante a
construção). Os caixões perdidos podem ser realizados como seções
transversais em U abertos em direção ao tabuleiro ou como caixão
de células fechadas, soldado de forma rígida, especialmente adequado para a introdução longitudinal.
As vigas em T de alma dupla com caixões perdidos é uma opção
econômica ao caixão unicelular, uma vez que podemos alcançar
um alto grau de pré-fabricação e soldagens no canteiro de obra
só serão necessárias entre as conexões metálicas. A laje mista da
via é geralmente fabricada com carris de formas. Como alternativa,
os caixões podem ser complementados com flanges de concreto
formando pré-fabricados mistos alcançando uma composição precoce, abrindo mão de uma forma da laje de concreto moldado in
loco. Seções de várias almas com tabuleiros em aço são usadas no
caso de pequenas distâncias entre pilares com grandes índices de
esbeltez, quando o eixo da ponte for curvado ou se os aspectos de
design o exigirem. Os caixões de baixa manutenção são uma vantagem em áreas de difícil acesso como rios e sobre trechos muito
movimentados. A montagem dos caixões geralmente é realizada
com uma grua, mas há também a possibilidade de processos de
deslocamento.
Índices de esbeltez 15 ≤ lSt/hK ≤ 18 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua)
2.25
Pode ser usado em:
- estruturas biapoiadas / viga contínua (exige medidas especiais
para limitar a largura das fissuras)
- nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares
3
4.23
4.80
40
1.88
Vantagens:
- alto grau de pré-fabricação
- pesos de instalação comparavelmente baixos
- adequados para pontes de base curva
- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis
- grandes distâncias entre pilares possíveis
- alta rigidez
- chanfros em estruturas de vários tramos geram construções de
design sofisticado
- baixos custos de fabricação e manutenção
- uso de lajes pré-fabricadas como formas é possível
- uso de peças pré-fabricadas mistas é possível dentro de limites
- estrutura de aço protegida, localizada sob o tabuleiro, sem juntas
de conexão problemáticas de aço / concreto dentro da zona de intempéries direta
- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar
- separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção
contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da construção da estrutura
Desvantagens:
- não adequado para construções de pouca altura (há necessidade
de maiores alturas)
- geralmente uso de carris de formas para a execução em concreto
moldado in loco
- há necessidade de maior altura de rampa devido à estrutura
subjacente
4.23
1
5.23
- altura de construção suficiente disponível
- para pontes de base curva
cimbramentos
Seção transversal com dois caixões perdidos de células fechadas soldadas
de forma rígida para distâncias pequenas e médias entre pilares (aprox. 20 –
50 m), apresentação da seção transversal com vigas transversais de suporte,
Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/17
2 Seção transversal com caixões perdidos de células fechadas acessíveis para
maiores distâncias entre pilares (aprox. 52 m), Índice de esbeltez hK/lSt = quase
1/17, peças pré-moldadas entre os caixões como forma
3 Superestrutura de 2 vias com seção transversal em viga T de alma dupla com
caixões perdidos em forma de U (de difícil acesso), distância média entre pilares 34 m, Índice de esbeltez hK/lSt = aprox. 1/18
4 Exemplo realizado de uma superestrutura de 2 vias com dois caixões de aço
e laje mista; distâncias entre pilares de aprox. 57 – 74 m, Índices de esbeltez
hK/lSt = 1/15 – 1/17
4
Pontes de calhas com perfis abertos
(trecho de 2 vias)
1
1.00
2
1.00
4.00
58
45 25
2
22
70
2.83
4.00
4.80
5.31
5.31
13.55
10.62
1
Exemplo de uma superestrutura de 2 vias como seção transversal em calha
com laje mista e almas das vigas principais em partes concretadas, distância entre pilares 42 m, viga transversal de perfis laminados, distância da viga
transversal aprox. 0,75 m, Índice de esbeltez hK/lSt = 1/10,5, Índice de esbeltez
QT hQK/lSt-q = 1/15
2 Seção transversal da calha, viga principal completamente concretada, distância entre pilares 42 m, viga transversal em perfis laminados, distância da
viga transversal aprox. 0,75 m, Índice de esbeltez hK/lSt = 1/10, Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = 1/17
As pontes em calhas podem ser usadas como pontes biapoiadas
ou de vários tramos, sendo que a viga principal pode ser realizada como viga de aço aberta ou viga de aço mista com banzo
comprimido de concreto em altura de construção constante ou
adaptada à distribuição do momento. Aqui o índice de esbeltez
de uma viga bi-apoiada deve ser de lSt/hK ≥ 1/12, do vão interno
de vigas contínuas de lSt/hK ≥ 1/14.
As almas são contraventadas com chapas ou perfis T e compartimentos verticais para garantir a estabilidade do banzo comprimido. Os tabuleiros podem ser realizados como laje de concreto
armado ou geralmente como grelha de estrutura mista com um
índice de esbeltez de lSt/hK aprox. 1/11 – 1/15. A realização de sistemas inclinados é estruturalmente possível e pode ser construída facilmente. Nas pontes de calha, assim como em outras estruturas apoiadas sobrejacentes deve-se atentar especialmente
para uma passagem para a estrutura transversal e construção
equilibrada, de pouca fadiga e protegida contra intempéries. A
montagem da grua em pontes de calha é fácil e rápida: Primeiramente as vigas principais são inseridas e protegidas contra tombamento. Depois as vigas transversais são unidas com as vigas
principais por meio de uma conexão aparafusada.
Ao usar peças pré-fabricadas mistas na direção transversal a laje
de concreto moldada in loco pode ser armada e concretada sem
formas. As pontes de calha obviamente também podem ser montadas completamente (com ou sem laje de concreto) e depois
deslocadas de forma transversal e/ ou longitudinal.
Pode ser usado em:
- estruturas bi-apoiadas / viga contínua
- distâncias médias entre pilares
- altura de construção limitada disponível
cimbramentos
- períodos de construção menores/construção nos intervalos de
interdição
para estrutura bi-apoiada ou viga
contínua)
Vantagens:
- baixas alturas de construção
- pesos de aplicação comparavelmente baixos
- maiores distâncias entre pilares possíveis
- alta rigidez
- há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura
sobrejacente
Desvantagens:
- estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias)
- só pode ser usado para pontes integrais com restrições
- as juntas entre concreto e aço estão na área de intempéries.
- design em partes problemático
- vigas transversais alocadas próximas com uma série de conexões
à viga principal
- grandes despesas de armação na área das placas de rodagem
- custos de manutenção mais altos do que em estruturas inferioras
- não há transferência direta das cargas móveis (através das vigas
transversais / laje mista na estrutura principal)
Pontes de calhas com perfis fechados
(trecho de múltiplas vias)
1
Para superestruturas, que apresentam na direção transversal uma
grande distância entre pilares devido à colocação de vários trilhos
ou para pontes com uma base ligeiramente curva, existe a opção
de seções transversais de calha, realizadas como caixões perdidos
a prova de torção. As vigas longitudinais podem ser realizadas com
uma altura constante e / ou variável.
Na direção transversal podem ser usadas, analogamente às pontes
de calhas com perfis abertos, grelhas mistas com vigas transversais
de aço abertas ou fechadas. No caso ideal são usadas lajes préfabricadas entre as vigas transversais como forma perdida na fabricação da laje mista.
17.21
11.91
2.65
1.12
2.40
2.65
1
Exemplo de uma superestrutura de 4 vias como seção transversal em calha
com caixões de células fechadas como construção de viga longitudinal, tabuleiro misto em peças pré-fabricadas sobre vigas transversais de aço abertas,
distância entre pilares de aprox. 40 m, Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/17,
Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = quase 1/12
2
2
Exemplos de superestrutura em tabuleiro rebaixado de 2 trilhos ferroviários com seção transversal composta por caixões de aço fechados, vista do
canteiro de obra
3 Elevação de uma peça de grandes dimensões de um caixão de aço
4 Montagem de um caixão de aço como estrutura de suporte de cargas longitudinais
5 Detalhe da união de elementos de concreto armado pré-fabricado na seção
de aço aberta
3
contínua)
Pode ser usado em:
- estruturas bi-apoiadas / viga contínua
- altura de construção limitada disponível
de cimbramentos
4
interdição
Vantagens:
- adequados para pontes de ângulos inclinados e bases curva
- pesos de instalação comparavelmente baixos
- maiores distâncias entre pilares possíveis
- alta rigidez
sobrejacente
- separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da construção da estrutura
Desvantagens:
- não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de maiores alturas)
- não pode ser usado para pontes integrais
- as juntas de união entre concreto e aço estão localizadas na
área de intempéries
- não há transferência direta das cargas móveis (através das vigas transversais / laje mista na estrutura principal)
5
Vigas em T de uma alma / pontes de cobertura com caixões unicelulares
com via sobrejacente (trecho de 2 vias)
Pontes de treliças com via férrea inferior
(trecho de 2 vias)
Caixões são livres de torção em comparação com perfis abertos e são
usados preferencialmente para pontes curvas ou largas. Possuem
uma excelente capacidade de carga em cargas não centralizadas
devido à sua resistência contra torção. Os caixões são reforçados
com superfícies externas lisas dos perfis abertos por motivos de design ou devido à sua facilidade de manutenção. Assim, as superfícies
de proteção contra corrosão são reduzidas e pode ser evitada a contaminação por pombos e gaivotas. Na prática há caixões metálicos
fechados hermeticamente de baixas dimensões, caixões perdidos
fechados acessíveis de maior dimensão e seções em U abertas na
laje do tabuleiro de concreto. Caixões perdidos fechados de grandes
dimensões também podem ser usados para fazer o deslocamento
em grandes distâncias entre pilares e o caixão perdido fechado for
necessário na introdução. As almas muitas vezes são inclinadas para
compensar as distâncias entre pilares do tabuleiro misto, gerando um
caixão com perfil trapezoidal. Isso traz vantagens de design e construção, uma vez que a seção transversal parece mais harmoniosa
e o banzo inferior tem efeito sobre um percentual maior da largura.
Devido à sua grande rigidez as construções de treliças são usadas
preferencialmente para grandes distâncias entre pilares e na alocação das treliças como estrutura sobreposta para a transposição
de vias que se cruzam em baixo com alturas de construção
bastante limitadas. As treliças são geralmente alocadas verticalmente.
O uso de uma laje mista traz grandes vantagens em comparação
com uma laje ortotrópica:
- custos mais baixos
- maior resistência com menor consumo de aço
- com isso, menores deformações
- menos despesas de manutenção
Treliças mistas são realizadas especialmente em pontes ferroviárias, nas quais apesar da grande carga for desejada uma superestrutura de treliças de aço de baixa deformação e um tabuleiro de
concreto de poucos ruídos.
Desvantagens:
- maior peso próprio
- somente tem efeito no estado final
- despesas de formas
Pontes de treliças metálicas, na prática, são fabricadas em perfis soldados com poucas exceções. Essas seções transversais
podem ser adequadas de forma ideal às cargas e exigências de
construção.
Para a montagem e a introdução de cadeias de vigas bi-apoiadas
na posição final, as vigas bi-apoiadas deverão ser acopladas formando vigas contínuas e apos a inserção e antes da moldagem da
pista, estas deverão ser desacopladas.
O banzo inferior que simultaneamente tem efeito de viga fletora
para solicitações do efeito de carga transversal, pode ser projetado como seção aberta ou fechada. Para isso, ele deverá ser
realizado com rigidez suficiente. Os banzos superiores são muitas
vezes realizados em caixão fechado devido às altas solicitações
de compressão. Diagonais iniciais e finais das barras das treliças
são realizados em perfis soldados abertos ou fechados, as barras
das diagonais internas geralmente são vigas soldadas maciças.
Motivo para a seleção de cadeias de vigas bi-apoiadas ou para vigas
contínuas com seções unidas por juntas:
- Minimização ou dispensa de fixadores de trilhos de alta manutenção
Distâncias entre pilares [m] 50 ≤ Lst ≤ 120
contínua)
Pode ser usado em:
- estruturas bi-apoiadas / viga contínua (exige medidas especiais para
limitar a largura das fissuras)
- grandes distâncias entre pilares
1
cimbramentos
Vantagens:
- adequados para pontes de ângulos inclinados e bases curva
- pesos de aplicação bastante baixos
- alta rigidez
- chanfros em estruturas de vários tramos geram construções de design sofisticado
- separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção
contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da construção da estrutura
Desvantagens:
- em partes grandes despesas de fabricação
- há necessidade de maior altura de rampa devido à estrutura
subjacente
1
Exemplo de uma estrutura de 2 vias em construção de caixões perdidos
mistos de aço como seção acessível em forma de U, como viga contínua de 5
tramos com altura construtiva igual para grandes distâncias entre pilares de
até aprox. 100 m, hK/lSt = quase 1/12 até quase 1/15
2 Exemplo de uma superestrutura de 1 via; construção em caixão perdido com
viga contínua de 3 vãos com altura de construção variável (chanfragens dos
pilares), distâncias entre pilares de até 56 m, Índice de esbeltez área de pilares
hK/lSt = 1/16, Índice de esbeltez área dos vãos hK/lSt = = 1/30 (!)
2
14.30
4.70
2.20
5.25
3.00
45
40
2.20
6.59
1.95
1.00
5.00
1.00
Lajes de cobertura ortotrópicas para a laje de tabuleiro são comuns para o conceito da estrutura na direção transversal. A realização prevê vigas transversais alocadas uma ao lado da outra (a
= aprox. 700 mm) sem reforços longitudinais ou vigas transversais
com maiores escalonamentos QT (a = aprox. 2500 mm) com reforços de aço em planos longitudinais na distância de a = aprox. 600
mm. A fabricação da construção da estrutura na direção transversal exige muitas chapas recortadas de pequenas dimensões e
muitos trabalhos de solda, tanto na fabricação na fábrica como na
montagem das peças no canteiro de obras.
Com a seleção de uma construção mista na direção transversal,
essa despesa pode ser minimizada. Nas vigas transversais de
aço necessárias para a montagem total pode-se concretar diretamente uma laje de tabuleiro maciça. Para isso, são necessárias
as respectivas formas. Com a alocação de placas pré-fabricadas
nas vigas transversais pode-se dispensar estas. Para isso, devese atentar para passagens contínuas entre a laje mista e a viga
principal.
Exemplo de lajes de cobertura ortotrópicas com vigas transversais escalonadas
com uma distância de aprox. 2,20 m e reforços de aço no plano longitudinal na distância de a = aprox. 600 mm
70
10.55
9.15
contínua)
70
8.38
1
2
10.85
10.54
66
10.25
66
1
Ssuperestrutura de 2 vias seção transversal de treliça, construção mista na
direção transversal com vigas transversais de aço abertas (a = 2,5 m), lajes de
apoio pré-fabricadas em concreto e laje contínua mista de concreto moldado
in loco, borda externa, distância entre pilares 78 m, índice de esbeltez hK/lSt =
quase 1/10, índice de esbeltez viga transversal hQK/lSt-q = quase 1/12
2 Superestrutura de 2 vias seção transversal de treliça, construção mista na
direção transversal com vigas transversais de aço abertas (a = 4,1 m), lajes
de apoio pré-fabricadas em concreto e laje contínua mista de concreto moldado in loco, borda externa, distância entre pilares aprox. 85 a 90 m como
construção de 3 vãos, índice de esbeltez hK/lSt = 1/9, índice de esbeltez viga
transversal hQK/lSt-q = quase 1/9 superestrutura na construção de via sem lastro
3 Exemplo de superestrutura de 2 trilhos ferroviários, seção em treliça, vãos
com cerca de 60 m
Pode ser usado em:
- bi-apoiadas / viga contínua
- para altura de construção limitada
- trânsito intenso na área do canteiro de obras sem a possibilidade
de colocar cimbramentos
de cimbramentos
interdição
Vantagens:
- adequados para pontes de ângulos inclinados
- peças metálicas em dimensões transportáveis e montáveis
- alta rigidez
- Montagem prévia completa no canteiro de obras e instalação na
posição final no deslocamento / SPMT (Self-Propelled Modular
Transporter)
- pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente
Desvantagens:
- alto grau de consumo de aço
- altas despesas de corrosão devido ao grande percentual de superfície da estrutura
- custos de manutenção mais altos do que em estruturas inferiores
- as juntas de união entre concreto e aço estão localizadas na área
de intempéries
- não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de grandes alturas)
- grandes despesas de fabricação
Pontes de treliças com via férrea superior
(trecho de 2 vias)
Analogamente às pontes de treliças com uma laje de tabuleiro inferior, as estruturas inferiores são uma vantagem no caso de uma
altura de construção suficiente, especialmente no caso de grandes
distâncias entre pilares.
1
30
42 7
Pode ser usado em:
- estruturas bi-apoiadas / viga contínua (exige medidas especiais
para limitar a largura das fissuras)
cimbramentos
50
1.96 5
1.96 5
2.50
2.50
8.93
2
4.00
2.20
6.45
39
2.20
5.45
3
14.30
7.60
contínua)
Índices de esbeltez da estrutura transversal
10 ≤ lSt-q/hKq ≤ 15
2.97 1
15.60
Na fábrica podem ser produzidos os banzos superiores e inferiores
em comprimentos transportáveis. Aqui as chapas de união já são
montadas. A montagem para a composição das estruturas de treliças completas é realizada no canteiro no local da pré-montagem.
Para a montagem, a treliça é completamente pré-montada e encaixada ou inserida. No caso de construções mais compridas de vários
tramos geralmente procede-se com uma introdução em ciclos, uma
vez que geralmente não há área de pré-montagem suficiente disponível. Na concepção do tabuleiro sobrejacente como seção transversal mista com o banzo superior de aço deve-se atentar para uma
disposição cuidadosa dos pontos de aplicação de esforços. Além
disso, deve-se atentar no máximo para uma verificação exata do
escoamento de esforços devido a mudanças do eixo de gravidade
durante a montagem da ponte. Na situação ideal o eixo de gravidade do banzo superior e do tabuleiro de concreto ficam no mesmo
plano. Na prática, isso geralmente não pode ser realizado dessa forma, pois proporcionaria grandes dificuldades durante a construção.
2.60
Vantagens:
24 2
22 7
5.66
80
- alta rigidez
- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que acumulam sujeira
- Montagem e instalação completa com deslocamento longitudinal
e/ou transversal
- alto grau de consumo de aço
subjacente
Desvantagens:
- altas despesas de corrosão devido ao grande percentual de superfície da estrutura
- dependendo da altura da construção pode ocorrer um ângulo
de rotação da tangente final não adequado (grandes cursos de
deslocamento de pontos de trilho vizinhos) devido a um ponto
de rotação baixo do apoio da ponte em relação ao nível do trilho.
1
Exemplo de uma superestrutura de 2 vias com duas treliças como estrutura
inferior e laje de tabuleiro mista contínua superior como viga contínua com
distâncias médias entre pilares de aprox. 36 m, hK/lSt = quase 1/10
2 Opção de seção transversal da treliça como cadeia de viga bi-apoiada com
distância média entre os pilares (aprox. 65 m), hK/lSt = quase 1/11
3 Opção de seção transversal da treliça como viga contínua para distâncias
muito grandes entre os pilares com altura de construção variável e junção dupla sobre o pilar, distância entre pilares de até aprox. 200 m, Índice de esbeltez
pilar hK/lSt = quase 1/14, Índice de esbeltez vão hK/lSt = quase 1/28
4 Exemplo de superestrutura em treliça com laje superior mista e duas vigas
treliçadas, composta por dois trilhos ferroviários. Total de 17 vãos em 600 m
de comprimento.
Pontes de arcos metálicos
(trecho de 2 vias)
A alta rigidez necessária para pontes ferroviárias quando se usa
tirantes verticais é obtida com a soma das rigidezas individuais
de arcos e vigas de contraventamento. Tirantes cruzados de
pontes em arcos metálicos (lSt > 80 m) reforçam sistema em
uma viga em forma de arco, permitindo economias de material
com perfis de arcos esbeltos e vigas de contraventamento. A
montagem, alinhamento e fixação como também a fabricação
Distâncias entre pilares [m] 50 ≤ lSt ≤ 150, Altura do arco central aprox. lSt/hK < 6 a 8
Índices de esbeltez da estrutura transversal
10 ≤ lSt-q/hKq ≤ 16
Pode ser usado em:
- estruturas bi-apoiadas
- trânsito intenso na área do canteiro de obras sem a possibilidade de colocar cimbramentos
- períodos de construção menores / construção nos intervalos
de interdição
Vantagens:
- grandes peças de aço em dimensões transportáveis e
montáveis
- alta rigidez
- vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que acumulam
sujeira
- construção de design vantajoso com estrutura de visual leve
- Montagem prévia completa no canteiro de obras e instalação
na posição final por deslocamento / SPMT (Self-Propelled Modular Transporter)
sobrejacente
Desvantagens:
- custos de fabricação e manutenção mais altos do que em estruturas inferioras
- altas despesas de proteção contra corrosão devido ao grande
percentual de superfície detalhada da estrutura
3
16.20
1.30
1
2
3
4
Exemplo de parte inferior da superestrutura de ponte em arco estaiado
Detalhe de armadura para cobertura com concreto
Ponte em arcos metálicos com tabuleiro misto sobre vigas transversais, vigas transversais em caixão perdido (0,45 x 0,25), distância da viga transversal
aprox. 1,10m, Índice de esbeltez vão da viga transversal hQK/lSt-q = 1/19,
Índice de esbeltez área de conexão da viga transversal hQK/lSt-q = 1/16, passarela operacional interna
Seção transversal da ponte de arcos metálicos (distância entre pilares de
62m, altura do arco central 11 m) com tabuleiro misto entre as vigas principais
e transversais (distância da viga transversal aprox. 3,40 m), Índice de esbeltez
QT hQK/lSt-q = quase 1/12, tabuleiro de concreto apoiado em quatro pontos
com chanfros inferiores em toda circunferência, borda externa
4
4.00
448 335
5 76
2
1.30
5.78
9.85
1
13.60
45 10 15
das conexões soldadas dos tirantes inclinados e cruzados
causam regularmente uma despesa extraordinária no canteiro
de obras. No caso de pontes em arcos metálicos o curso das
forças de tração em cargas de trânsito laterais e nos respectivos processos de encaixe deverão ser devidamente analisados. Deve-se atentar especialmente para uma versão a prova
de fadiga e de poucas oscilações dos tirantes e conexões [L2].
11.10
As pontes de arcos metálicos com tabuleiro subjacente oferecem, igualmente às pontes de calhas e treliças, a vantagem
de uma baixa altura de construção necessária sob o trilho, mas
necessitam a proteção da estrutura sobrejacente que consiste
de arco, tirantes e viga de contraventamento contra colisão e
impacto.
O tabuleiro de concreto age parcialmente como viga de contraventamento. Pontes em arcos metálicos são adequadas para
atravessar grandes vãos sobre rios, canais ou instalações ferroviárias. As alturas dos arcos centrais estão entre 1/8 e 1/6 da
distância entre os pilares. Via de regra são alocados dois arcos
nos dois lados dos trilhos (em casos excepcionais pode haver
um único arco central por motivos de design) alocados de forma
vertical ou com pórticos transversais com uma leve inclinação
para dentro.
Desenvolvimento de novas seções transversais
7 ≤ Lst ≤ 14 m
10 ≤ Lst ≤ 25 m
Ls/Hc ≤ 18
Lst /hK ≤ 16
Pode ser usado em:
Vigas
- como estrutura bi-apoiada sobre chumbadores existentes
- no caso de pequenas distâncias entre pilares
- trânsito intenso na área do conteiro de obras sem a possibilidade
de instalação de cimbramentos
interdição
Seção transversal da calha com armação externa; superestrutura com via sem
lastro ou com lastro
1.00
Nos demais países europeus essas já são utilizadas para pontes ferroviárias. A armação externa consiste de perfis laminados cortados
pela metade, unidos com chumbadores mistos com a seção transversal maciça (imagem 22). A armação externa no lado sujeito à compressão da seção transversal de vigas bi-apoiadas permite uma alto
índice de esbeltez da superestrutura. A construção abrange as distâncias pequenas e médias entre os pilares de 7 a 14 m. A armação externa também pode ser usada na direção transversal como elemento
estrutural. Com essa combinação é criada a seção transversal em calha, sendo que aqui as vigas transversais de aço são alocadas, por exemplo, em uma grade de 50 cm. O tabuleiro da calha tem uma junção
monolítica com a parede da câmara no caso de novos chumbadores
(25). O denominado tabuleiro tangencial transfere os esforços longitudinais e transversais da superestrutura diretamente nos chumbadores
reduzindo o ângulo de rotação das tangentes finais para quase zero.
Distâncias entre pilares [m] vigas
Calha
Índices de esbeltez vigas
Calha transversal
1.00
Para a realização de novas construções substitutas no perímetro
urbano são necessárias construções com alturas esbeltas e ainda
soluções para uma superestrutura de alta rentabilidade. No caso de
pontes rodoviárias, já se usa há algum tempo pontes com uma armação externa, a denominada construção de vigas de perfil metálico
solidarizado em concreto pré-fabricadas.
Corte longitudinal „Superestrutura da ponte com armação externa“
Calha
- como estrutura bi-apoiada ou cadeias de vigas bi-apoiadas
- altura de construção extremamente limitada
- no caso de grandes esforços horizontais inclusão monolítica simples no chumbador (tabuleiro tangencial)
Ponte nova sobre o rio Simmer – exemplo de ponte com seção em tabuleiro
rebaixado com armação exterior; superestrutura de via permanente sem lastro.
1
2
Vigas com proteção anticorrosiva aplicada na fábrica de pré-fabricação
Colocação de armação externa e ajuste na altura
1
3
4
Instalação de gaiola de armação para concretagem
Canal de trilhos ferroviários com fixadores pré-montados
2
3
4
Vantagens das vigas
- inteiramente pré-fabricada instalada em uma peça ou em duas
peças com moldagem no canteiro de obras
- alta qualidade devido ao alto grau de pré-fabricação (fabricação
na fábrica em condições padronizadas e protegidas de intempéries)
- poucas emissões de ruídos devido à seção transversal maciça
- proteção contra descarrilhamento não é necessária
- baixa altura de rampa devido à construção otimizada
- comportamento de carga vantajoso
- pequenas superfícies de corrosão e pouca tendência de sujeira
- simples verificação visual
- aquisição e manutenção econômica
Ponte nova sobre o rio Simmer; Ponte ferroviária VFT® concluída sob circulação
de tráfego
Desvantagens das vigas:
- fixação direta dos trilhos
Vantagens da seção transversal da calha:
- no caso de distâncias entre pilares mais curtas integralmente
pré-fabricadas e instaladas em uma peça
- no caso de distâncias entre pilares mais longas fabricadas lateralmente e deslocamento transversal
- alta qualidade devido ao alto grau de pré-fabricação
- via integralmente em lastro ou via sem lastro
- altura de construção mínima devido à armação externa na direção transversal
- pequenas superfícies de proteção contra corrosão
- aquisição e manutenção muito econômica
- ângulo de rotação da tangente final minimizado devido ao tabuleiro tangencial
- simples verificação visual
Desvantagens calha:
- grandes pesos de instalação

puentes metalicos

Transcrição

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