MAPA - PONTES E ESTRUTURAS ESPECIAIS - 54/2023
SUPERESTRUTURA DE PONTES EM CONCRETO ARMADO DIMENSIONAMENTO
As pontes desempenham um papel fundamental na superação de obstáculos que interrompem o curso natural de estradas, incluindo corpos d'água como rios, lagos, braços de mar, vales e outras vias. Essas estruturas desafiadoras permitem a continuidade das rotas de transporte e conectividade, facilitando a mobilidade e o comércio.
Compreender a maneira pela qual os elementos estruturais das pontes são projetados é essencial para realizar essas construções com êxito. O processo de dimensionamento envolve uma análise meticulosa da carga que a ponte deverá suportar ao longo do tempo, levando em consideração fatores como o tráfego esperado, as condições ambientais e a vida útil desejada.
Para garantir a segurança e a eficácia dessas estruturas, é necessário atender às normas técnicas relacionadas ao cálculo estrutural. Essas normas estabelecem diretrizes rigorosas para o projeto e a construção de pontes, abrangendo aspectos como resistência dos materiais, distribuição de peso, capacidade de carga e até mesmo considerações sísmicas em áreas propensas a terremotos. Ao seguir essas normas, os engenheiros e construtores podem assegurar não apenas a segurança dos usuários das pontes, mas também sua funcionalidade ao longo do tempo. Além disso, a durabilidade das pontes é uma prioridade, uma vez que elas enfrentam condições climáticas variadas e desgaste constante devido ao tráfego e à exposição aos elementos.
Portanto, as pontes não são apenas estruturas de engenharia, mas também símbolos de conexão e progresso. O conhecimento técnico, aliado ao respeito pelas normas e à busca pela excelência na construção, é essencial para que essas obras desempenhem um papel duradouro em nossa infraestrutura, contribuindo para a conectividade e o desenvolvimento contínuo das sociedades.
Dessa forma, o OBJETIVO DESSA ATIVIDADE É simular a resolução de problemas cotidianos enfrentados no exercício da profissão, dentre os quais estão inclusos os cálculos de dimensionamentos de componentes das pontes e viadutos.
Considere uma longarina de concreto armado biapoiada com 22 metros de comprimento, assim como é apresentado na figura a seguir:
Fonte: adaptada de: El Debs e Takeya (2010). Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8681: Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. EL DEBS, M. K.; TAKEYA, T. Introdução às pontes de concreto. São Carlos: Universidade de São Paulo, 2010.
ETAPA 1
COMBINAÇÕES DE ESFORÇOS
Você foi requisitado para determinar a combinação de esforços solicitantes de cálculo para o dimensionamento de parte da superestrutura de uma ponte. Para esta atividade, foram obtidas as seguintes informações: será executada uma longarina de concreto armado com 22 metros de comprimento com os seguintes esforços solicitantes:
- Ações permanentes: MG,k = 1.300,00 kN.m e VG,k = 550,00 kN.
- Ações variáveis (cargas móveis):
MQ,máx = 1.285,00 kN.m e MQ,mín = -500,00 kN.m.
VQ,máx = 244,46 kN e VQ,mín = -208,87 kN.
De acordo com a ABNT NBR 8681:2003, considere: γg : coeficiente de ponderação para as ações permanentes (1,0 ou 1,35).
γq : coeficiente de ponderação para as ações variáveis (1,5).
Ø : coeficiente ponderador das cargas verticais ou coeficiente de impacto (1,415).
- A partir destes dados, você deverá calcular: - Para o momento fletor:
1) O valor máximo de momento fletor resultante da combinação de esforços Md máx (kN.m ou kN.cm).
2) O valor mínimo de momento fletor resultante da combinação de esforços Md mín (kN.m ou kN.cm).
- Para o esforço cortante:
3) O valor máximo de cortante resultante da combinação de esforços Vd máx (kN).
4) O valor mínimo de cortante resultante da combinação de esforços Vd mín (kN).
ETAPA 2
DIMENSIONAMENTO DE ARMADURAS LONGITUDINAIS À FLEXÃO
Nesta etapa, você precisa dimensionar as armaduras sujeitas à flexão da longarina de concreto armado para a ponte que será executada. A partir do máximo de momento fletor obtido na etapa anterior, você deverá calcular:
1) Resistência característica de cálculo à compressão fcd, em MPa e kN/cm².
2) Altura útil da seção transversal d (cm).
3) Posições da linha neutra x (cm).
4) Obter o braço de alavanca z (cm).
5) Área de aço necessária (cm²) e número de barras de aço à flexão.
6) Área efetiva de aço na seção (cm²).
Para esta etapa, foram adotadas as seguintes características:
Fck do concreto: 25 MPa.
Altura da seção transversal: 200 cm.
Largura da seção transversal: 45 cm.
Aço CA-50 com 25mm de diâmetro (As = 4,91 cm²).
ETAPA 3
DIMENSIONAMENTO DE ARMADURAS TRANSVERSAIS DE CISALHAMENTO
Nesta etapa, você precisa dimensionar as armaduras sujeitas ao cisalhamento na longarina de concreto armado para a ponte que será executada. Com base no máximo esforço cortante obtido na primeira etapa de cálculo, você deverá:
1) Verificar se o esforço cortante solicitante de cálculo será menor que a força cortante resistente de cálculo da biela comprimida.
2) Calcular a parcela da força cortante resistida pelos mecanismos complementares de treliça (kN).
3) Calcular a parcela de esforço cortante a ser resistida pela armadura transversal (kN).
4) Encontrar a área de aço a ser usada nas armaduras transversais por unidade de comprimento da longarina (cm²/cm ou cm²/m).
5) Calcular o espaçamento necessário entre os estribos da longarina (cm).
Para esta etapa, foi adotado o seguinte material:
Aço CA-50 com 12,5 mm de diâmetro (As = 1,23 cm²)
*Recomenda-se utilizar duas casas decimais para todos os cálculos*
