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Elementos básicos para o projeto Apresentação 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. 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 Unidade de Aprendizagem, 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. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, 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.• Desafio Pontes são estruturas consideradas obras de arte especiais, que devem ser dimensionadas para proporcionar condições adequadas de operação e funcionalidade por décadas, garantindo um fluxo contínuo de veículos. Assim, a etapa de elaboração de projetos de pontes é fundamental para o sucesso da obra. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/1e415c00-eff2-4376-83ce-2f37f5e5dc81/273a583c-2516-4e51-8448-06fd1639bad7.jpg Diante dessa situação, com o objetivo de dimensionar uma ponte que não seja interditada devido a eventos de cheias deste rio (inundações da estrutura), qual elemento geométrico você deverá analisar como prioridade? Qual o valor mínimo inicial a ser adotado? De acordo com o cotagrama 2 apresentado, qual seria o melhor período para a construção das fundações desta ponte? Infográfico O ensaio de simples reconhecimento do solo, ou Standard Penetration Test (SPT), é bastante utilizado para obter uma estimativa da resistência do solo por meio de seu índice NSPT, que representa a resistência à penetração do amostrador tipo Raymond no solo. Esse ensaio, portanto, pode ser utilizado para subsidiar os estudos dos elementos geotécnicos de um projeto de pontes. Veja no Infográfico os elementos utilizados para a realização do ensaio SPT. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/2a83a3b7-974f-4d67-bc74-8c46bcf71edd/254fcc39-03d5-4ee1-ade2-a887983f0df2.jpg Conteúdo do livro As pontes são estruturas que interligam dois extremos de vias ou ferrovias, utilizadas para transpor vãos ou obstáculos existentes ao longo do traçado. Dessa forma, precisam conter algumas informações essenciais para o seu dimensionamento, como os elementos geométricos, os dados topográficos, hidrológicos, geotécnicos, econômicos, tecnológicos, entre outros, que serão utilizados pelos engenheiros projetistas e executores ao longo do projeto. Na obra Pontes, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, leia o capítulo Elementos básicos para o projeto, onde você irá conhecer 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. PONTES Hudson Goto Elementos básicos para o projeto Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, 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. Introdução Pfeil (1979) cita que, conforme a função exercida pela ponte – integrar uma rodovia, ferrovia ou via urbana, por exemplo –, seus elementos geo- métricos, como a seção transversal, podem mudar. Eles estão diretamente ligados ou limitados por condições técnicas preestabelecidas por órgãos públicos e suas normativas. Além desses elementos geométricos, outros elementos básicos são necessários para a execução de uma ponte, como levantamentos to- pográficos, hidrológicos e geotécnicos. Informações adicionais, como interesses construtivos ou econômicos e informações tecnológicas, po- dem ser determinantes na escolha do tipo de obra. Dessa forma, antes da execução de pontes, diversos critérios devem ser cuidadosamente avaliados e estudados para a elaboração de um projeto funcional. Neste capítulo, você vai estudar os elementos básicos que constituem os projetos de pontes, definidos conforme a finalidade dessas estruturas e a condição local encontrada. Você vai identificar e comparar elementos geométricos de pontes de rodovias e ferrovias, além de analisar os ele- mentos topográficos, hidrológicos, geotécnicos, acessórios e normativos que envolvem essas construções. Generalidades dos elementos geométricos Como nas demais construções civis, as pontes são formadas por diversas partes, que podem ser subdivididas em três sistemas principais: infraestrutura, me- soestrutura e superestrutura. Conforme Amorim, Barboza e Barbirato (2012), a infraestrutura é composta pelos elementos de fundação, como blocos de estacas, sapatas, tubulões, etc., enquanto a mesoestrutura pode ser formada por pilares, cintas de travamento e aparelhos de apoio. Já a superestrutura contempla os elementos estruturais (vigas e lajes) que suportam o estrado, por onde trafegam diretamente veículos ou trens (cargas móveis atuantes), como mostra a Figura 1. Figura 1. Subdivisão dos elementos de uma ponte: infraestrutura, mesoestrutura e superestrutura. Fonte: Adaptada de Amorim e Barboza, Barbirato (2012). Encontro Superestrutura Mesoestrutura Guarda-corpo / guarda-rodas Infraestrutura Durante a fase de elaboração de projetos de pontes são definidas as ca- racterísticas das ferrovias e classes das rodovias, que influenciarão nos cri- térios técnicos dos elementos geométricos, como raio mínimo de curvatura horizontal, declividades longitudinais, superelevação, rampas, velocidade diretriz, distância de visibilidade, superlargura, entre outros, que, por sua vez, condicionam a estrutura em si. Esses elementos são descritos a seguir, com base em Pfeil (1979). O tramo de uma ponte é a parte da superestrutura localizada entre dois elementos da mesoestrutura, sendo que o seu vão teórico é determinado pela distância medida horizontalmente entre os centros de dois apoios sucessivos (vãos 1 e 2 da Figura 2), enquanto o vão livre, também determinado pela distância horizontal, é medido entre os paramentos de dois pilares ou de pilares e encontros. A altura de construção, definida em uma determinada seção, é a distância medida verticalmente entre o ponto mais alto da superfície do estrado (parte em contato direto com a carga móvel) e o ponto mais baixo da superestrutura. Elementos básicos para o projeto2 Esse elemento é bastante significante, pois pode direcionar ou limitar o tipo de solução estrutural a ser adotada, sendo influenciado por outros elementos (como os hidrológicos, por exemplo), conforme veremos adiante. A altura livre é a distância abaixo da ponte, em uma determinada seção, medida verticalmente entre o ponto mais baixo da superestrutura e o ponto mais alto do obstáculo a ser vencido pela ponte. Por exemplo, em um rio, a altura livre será a distância entre o ponto mais baixo da superestrutura e o nível da máxima enchente provável,normalmente, durante períodos chuvosos. No caso de transposição de uma via por um viaduto, a altura livre será medida também do ponto mais baixo da superestrutura até o ponto mais alto da superfície da via, como o topo dos trilhos de ferrovias ou o topo do pavimento de rodovias. Esses elementos são indicados no exemplo da ponte da Figura 2. Figura 2. Indicação dos elementos de uma ponte ao longo da seção longitudinal. Fonte: Adaptada de El Debs e Takeya (2010). Comprimento da ponte Vão 1 Vão livre Altura livre Altura de construção N.A. Vão 2 Quando as pontes são construídas sobre rios navegáveis, deve-se tomar cuidado ao estabelecer a altura livre da ponte, que deve permitir a passagem de embarcações mais altas, mesmo no caso de máximas cheias do curso de água, que elevarão o nível de água. Critério semelhante deve ser considerado para viadutos construídos sobre outras vias, em que a altura livre deve exceder com certa folga a maior altura de veículos previstos que circularão na via. 3Elementos básicos para o projeto Outro elemento geométrico, a esconsidade, ocorre quando o eixo longitu- dinal da ponte não cruza o obstáculo formando um ângulo de 90º, dizendo-se, assim, que a ponte é oblíqua ou esconsa. Conforme Pfeil (1979), quando sua inclinação é para a direita ou para a esquerda da perpendicular ao eixo lon- gitudinal do obstáculo transposto, a ponte é esconsa à direita ou à esquerda, respectivamente, conforme a Figura 3. Figura 3. Comparativo entre ponte ortogonal e esconsa. Fonte: Adaptada de Marchetti (2008). Ortogonal Esconsa Eixo da ponte Eixo da ponte 90º 90º Eixo do obstáculo Eixo do obstáculoα Sobre a largura das pontes rodoviárias, estas podem ser divididas em urbanas e rurais. As pontes urbanas são constituídas de pistas de rolamento com a mesma largura da rua ou avenida que as delimitam e de passeios cor- respondentes às larguras das calçadas da rua (Figura 4). Figura 4. Exemplo de ponte urbana de via simples, com uma pista e passeios laterais. Fonte: Adaptada de Pfeil (1979). 165 700 150 15 1030 cm Já as pontes rurais têm como objetivo escoar o tráfego das rodovias, for- madas por pistas de rolamento e por acostamentos laterais. Os acostamentos são utilizados para eventuais desvios de veículos em tráfego, para paradas de veículos e para trânsito de pedestres. No Quadro 1 são apresentadas as Elementos básicos para o projeto4 larguras de faixas de rolamento e de acostamentos, conforme cada classe de projeto, de acordo com o DNER (BRASIL, 1999). Fonte: Adaptado de DNER (1999). Relevo Classe 0 Classe I Classe II Classe III Classe IV Larguras de faixas de rolamento (m) Plano 3,60 3,60 3,60 3,50 3,00 (IV-A) e 2,50 (IV-B) Ondulado 3,60 3,60 3,50 3,30 3,00 (IV-A) e 2,50 (IV-B) Montanhoso 3,60 3,50 3,30 3,30 3,00 (IV-A) e 2,50 (IV-B) Largura dos acostamentos externos (m) Plano 3,50 3,00 2,50 2,50 1,30 (IV-A) e 1,00 (IV-B) Ondulado 3,00 2,50 2,50 2,00 1,30 (IV-A) e 1,00 (IV-B) Montanhoso 3,00 2,50 2,00 1,50 0,80 (IV-A) e 0,50 (IV-B) Quadro 1. Larguras de faixas de rolamento e acostamentos de acordo com as classes de projeto das rodovias Assim, atenção especial deve ser dada às larguras das pontes, sejam elas urbanas ou rurais. Preferencialmente, elas devem ter a mesma largura das vias (ruas, avenidas ou estradas), evitando-se reduzir o tráfego e sua capacidade de escoamento. 5Elementos básicos para o projeto Para as pontes ferroviárias, considera-se como largura mínima aquela suficiente para acomodar a linha férrea com o seu lastro. Como medida de segurança, pode-se prever ainda alguns espaços regulares para o refúgio de eventuais pedestres que estejam transitando pela linha férrea durante a passagem do comboio. Conforme Pfeil (1979), quando a linha férrea cruza locais com trânsito regular de pedestres, como em regiões urbanas, pode-se prever em projeto a execução de passeios em um só lado ou nos dois lados da ponte (Figura 5). Figura 5. Exemplo de tabuleiro de ponte ferroviária com lastro, do tipo via simples, sem passeio, com refúgio e espaços regulares. Fonte: Adaptada de Pfeil (1979). 375 (mínimo) 490 (recom.) 160 Refúgio 15 (mínimo) 20 (recom.) Um último elemento geométrico que pode ser citado são os gabaritos de pontes, conforme apresentado previamente nas Figuras 2 (geral), 4 (rodovias) e 5 (ferrovias). Segundo Pfeil (1979), define-se por gabaritos os conjuntos de espaços livres que o projeto de uma ponte deve apresentar para atender a diversas finalidades. As pontes construídas sobre rodovias devem respeitar os espaços verticais livres mínimos necessários para a passagem de caminhões ou outros veículos altos. Segundo o DNER (BRASIL, 1999), o maior gabarito vertical em uso no Brasil é de 5,50 m para rodovias Classe 0 e I, sendo que nas demais classes esse valor é desejável, podendo ser reduzido para até 4,50 m em casos específicos. Em geral, os gabaritos de ferrovias são mais altos do que os de rodovias, devido à presença de cabos elétricos energizados. Para os casos de pontes sobre vias navegáveis, seus gabaritos devem atender aos gabaritos de navegação dessas vias. Para vias navegáveis onde passarão chatas e rebocadores, é comum se projetar uma altura livre de 3,50 m a 5,00 m acima do nível máximo de água que a via pode atingir. Quanto à largura, esta deve atender a, pelo menos, duas vezes a largura máxima das embarcações, adicionando-se ainda 1,0 m. Elementos básicos para o projeto6 Como exemplo, a ponte Rio-Niterói, construída sobre a baía de Guanabara, apresenta os seguintes gabaritos no seu canal de navegação, conforme Pfeil (1979): vão central: 269,40 m (largura) x 60,00 m (altura); vão adjacente ao vão central: 171,60 m (largura) x 60,00 m (altura). Elementos geométricos e características das pontes para rodovias A velocidade diretriz, determinada conforme a classe das rodovias, é um dos elementos geométricos de pontes rodoviárias. As rodovias federais, que estão sob administração do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) (antigo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER), estabelece os critérios técnicos para o projeto geométrico das estradas e pontes, que podem ser assim classifi cadas (BRASIL, 1999): Classe 0: rodovia do mais elevado padrão técnico (via expressa), com pista dupla e controle total de acesso. Classe I: ■ Classe I-A: rodovia com duas pistas e controle parcial de acesso. ■ Classe I-B: rodovia em pista simples, de elevado padrão, suportando volume de tráfegos projetados para 10 anos após a abertura ao tráfego. Classe II: rodovia de pista simples, suportando volumes de tráfego conforme projetados para o 10º ano após a abertura ao tráfego, com volume médio diário entre 700 e 1.400 veículos. Classe III: rodovia de pista simples, suportando volumes de tráfego conforme projetados para o 10º ano após a abertura ao tráfego, com volume médio diário entre 300 e 700 veículos. Classe IV: rodovia de pista simples, com características técnicas sufi- cientes para atendimento a custo mínimo de tráfego previsto no seu ano de abertura; geralmente não é pavimentada, compreendendo apenas estradas vicinais e, eventualmente, rodovias pioneiras; pode ser ainda dividida em: IV-A (tráfego médio diário entre 50 e 200 veículos no ano de abertura); IV-B (tráfego médio diário inferior a 50 veículos no ano de abertura). 7Elementos básicos para o projeto A velocidade diretriz é a velocidade básica para a determinação das carac- terísticas do projeto e é especificada de acordo com o tipo de relevo da região e a classe da rodovia, conforme mostrado no Quadro 2. Fonte: Adaptado de Dner (1999). Relevo Classe 0 Classe I Classe II Classe III Classe IV Plano 120 100 100 80 80-60 Ondulado 100 80 70 60 60-40 Montanhoso 80 60 50 40 40-30 Quadro 2. Velocidade diretriz (km/h) para as rodovias De acordo com o DNER (BRASIL, 1999), os relevos planos são aqueles quepermitem a implantação de rodovias com grandes distâncias de visibi- lidade, sem dificuldades de construção e sem custos elevados. Os relevos ondulados são aqueles em que as inclinações naturais do terreno exigem frequentes cortes e aterros de pequenas dimensões para a execução dos greides das rodovias, oferecendo, eventualmente, alguma restrição à implantação dos alinhamentos horizontal e vertical. Já os relevos montanhosos são aqueles em que as variações longitudinais e transversais da elevação do terreno são abruptas em relação à rodovia projetada, e onde são necessários aterros e cortes laterais frequentes das encostas para executar alinhamentos horizontais e verticais aceitáveis. Outro elemento geométrico de pontes rodoviárias é o raio mínimo de cur- vaturas horizontais dos eixos das estradas. Esse elemento é estabelecido com o propósito de limitar a força centrífuga atuante sobre o veículo viajando em uma determinada velocidade diretriz. O raio mínimo de curvatura horizontal é o menor raio de curva que um veículo pode percorrer com a velocidade diretriz e à taxa máxima de superelevação, em condições aceitáveis de segurança e conforto. A equação 1 expressa as condições de equilíbrio de um veículo ao percorrer uma curva (BRASIL, 1999): (1) Em que: Rmín = raio da curva (m) V = velocidade diretriz (km/h) Elementos básicos para o projeto8 emáx = máxima taxa de superelevação adotada (m/m) fmáx = máximo coeficiente de atrito transversal admissível entre o pneu e o pavimento (adimensional) As rampas também são tipos de elementos geométricos, definidas de acordo com as características de cada classe de via, proporcionando um padrão global, físico e operacional uniforme. A principal limitação ao emprego das rampas suaves é o fator econômico, ou seja, quanto mais desfavorável topografica- mente for a região, maior será o seu custo de construção. Estabelecendo-se as rampas máximas, busca-se atingir um equilíbrio entre o custo da construção e o tráfego (desempenho) de veículos pela via, principalmente em relação ao seu consumo e desgaste, bem como ao tempo de viagem. O Quadro 3 apresenta as rampas máximas (%) estabelecidas pelo DNER (BRASIL, 1999) de acordo com cada relevo e classe. Fonte: Adaptado de Dner (1999). Relevo Classe 0 Classe I Classe II Classe III Classe IV Plano 3% 3% 3% 4% 4% (IV-A) e 6% (IV-B) Ondulado 4% 4,5% 5% 6% 6% (IV-A) e 8% (IV-B) Montanhoso 5% 6% 7% 8% 8% (IV-A) e 10% (IV-B) Quadro 3. Rampas máximas em rodovias (%) Visando à segurança do motorista, nos projetos de rodovias é dimensionada a distância de visibilidade de parada, definida como a distância mínima que um motorista, dirigindo com uma velocidade V em um carro médio, em condições razoáveis de manutenção, trafegando em uma rodovia pavimentada adequadamente conservada, em condições chuvosas, necessita para parar com segurança após avistar um obstáculo na rodovia. A distância de visibilidade de parada é a distância básica que deve ser obrigatoriamente adotada em projeto. Existem ainda as distâncias de visibilidade de tomada de decisão e de ultrapassagem, que possuem apenas valores de recomendação, conforme o DNER (BRASIL, 1999). Para a largura das pistas de rolamento, em geral são recomendados valo- res entre 3,00 m e 3,60 m para pistas pavimentadas. De acordo com o DNER 9Elementos básicos para o projeto (BRASIL, 1999), os valores básicos recomendados para a largura de uma faixa de rolamento pavimentada, em tangente, são apresentados no Quadro 4. Fonte: Adaptado de Dner (1999). Relevo Classe 0 Classe I Classe II Classe III Classe IV Plano 3,60 3,60 3,60 3,50 3,00 (IV-A) e 2,50 (IV-B) Ondulado 3,60 3,60 3,50 3,30 3,00 (IV-A) e 2,50 (IV-B) Montanhoso 3,60 3,50 3,30 3,30 3,00 (IV-A) e 2,50 (IV-B) Quadro 4. Larguras de faixas de rolamento em tangente Também outro elemento geométrico, a superlargura é dimensionada para os trechos em curva, pois nesses pontos, como os veículos são rígidos e não podem acompanhar a curvatura da estrada, é necessário aumentar a largura da pista para que se mantenha a distância mínima entre veículos que existia no trecho em tangente. Além disso, o motorista tem maior dificuldade para avaliar distâncias transversais em curva, o que resulta na necessidade de aumento das distâncias de segurança na tangente. Nesses trechos curvos, as pistas são dimensionadas com superlarguras e inclinações transversais (superelevações) apropriadas, permitindo que o motorista desenvolva a velocidade diretriz da estrada. A superelevação tem como função contrabalançar os efeitos da força centrífuga atuante sobre os veículos, conforme Pfeil (1979) (Figura 6). Elementos básicos para o projeto10 Figura 6. Exemplo de curva em pista com superlargura e superelevação. Fonte: Adaptada de DNER (1999). 1% 1% 1% 1% 8% SC L Es pira l TS T Ta ng en te 8% 1% Tangente Espiral Bordo externo CS Curva circular Bordo de referência Bordo interno Δ = Superlargura ST Seção normal Seção normal 0% Elementos geométricos e características das pontes para ferrovias As ferrovias são classifi cadas conforme as bitolas projetadas para os trilhos e as cargas neles atuantes. A bitola é a distância livre entre as faces internas dos boletos (parte superior) dos trilhos. Uma via pode ter mais de um tipo 11Elementos básicos para o projeto de bitola, permitindo o tráfego de mais de um tipo de trem. De forma geral, tem-se como padrão a utilização de bitolas de 1,00 m, 1,435 m e 1,60 m. A tolerância no tamanho da bitola pode variar de acordo com o país, a organização ferroviária e a velocidade da via (Figura 7). Figura 7. Bitola de trilho. Fonte: Adaptada de Porto (2004). Boleto Bitola Em relação aos raios mínimos de curvatura horizontal, estes são maiores para as ferrovias do que para as rodovias. A maior dificuldade das rodas dos trens de se apoiar nos trilhos nos trechos em curva, a aderência em rampas e o paralelismo dos eixos acabam impondo a necessidade de raios mínimos maiores, conforme afirma Porto (2004). Já as declividades longitudinais adotadas em ferrovias são muito inferiores às das rodovias, devido ao menor coeficiente de atrito entre as rodas motoras e os trilhos e também devido ao peso dos comboios. A superelevação visa a compensar os efeitos da força centrífuga nos trechos em curva, considerada constante ao longo da curva circular e variável nos casos de curvas de transição, de acordo com Pfeil (1979). Essa técnica, conforme Porto (2004), reduz o desconforto causado pela mudança de direção (principalmente em trens de passageiros) e diminui o desgaste nos pontos de contato metal-metal e, ainda, o risco de tombamento causado pela força centrífuga. Na Figura 8 é indicada uma situação de superelevação teórica com sua respectiva equação de determinação da altura h. Elementos básicos para o projeto12 Figura 8. Superelevação teórica e equação de determinação da altura h. Fonte: Adaptada de Porto (2004). FP FP FR h = R B V ² B h α FC 127 = força resultante = força centrífuga = força peso = superelevação (m) = velocidade (km/h) = raio da curva (m) = bitola (m) FR FC FP h V R B Influência dos elementos topográficos, hidrológicos, geotécnicos, acessórios e normativos O elemento ou levantamento topográfi co é necessário para se obter as infor- mações básicas para o estudo e a implantação de uma ponte, devendo trazer os seguintes elementos (Figura 9), conforme Pfeil (1979) e DNER (BRASIL, 1996): planta baixa em escala 1:1.000 ou 1:2.000; perfil em escala horizontal, de 1:1.000 ou 1:2.000, e vertical, de 1:100 ou 1:200, respectivamente, do trecho da rodovia onde será executada a ponte, em uma extensão que ultrapasse os extremos prováveis em pelo menos 1.000 m para cada lado; planta do terreno onde será implantada a ponte, ao longo de uma extensão que exceda em 50 m, em cada extremidade, o seu comprimento provável, e largura mínima de 30 m, desenhada em escala 1:100 ou 1:200,com curvas de nível de 1,0 em 1,0 m, contendo a posição do eixo locado e a indicação de sua esconsidade; perfil ao longo do eixo locado, em escala 1:100 ou 1:200, em uma extensão que exceda 50 m, em cada extremidade, o comprimento pro- vável da obra; nos casos de transição de cursos de água, a seção do rio segundo o eixo locado deverá ser desenhada em escala 1:100 ou 1:200, com suas cotas de fundo do rio em pontos distanciados em cerca de 5,0 m. 13Elementos básicos para o projeto Figura 9. Exemplo de perfil topográfico de um terreno para implantação de ponte em concreto armado. Fonte: Adaptada de Oliveira e Pierrot (2016). 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 km m Em relação aos elementos hidrológicos, recomenda-se que sejam consi- derados em projetos de pontes os seguintes elementos, conforme Pfeil (1979) e DNER (BRASIL, 1996): cotas da máxima enchente e estiagem registradas e/ou observadas, indicando-se as épocas, frequências e períodos desses eventos; dimensões e medidas físicas suficientes para a solução de problemas de vazão do curso de água sob a ponte e de erosão do leito (fundo), como: ■ área da bacia hidrográfica à montante da seção do estudo (em km²); ■ extensão do talvegue, desde o eixo da obra até a sua cabeceira (em km); ■ precipitação média anual de chuvas (mm); ■ declividade média do espelho de água em um trecho próximo da ponte, com extensão suficiente para sua caracterização, bem como indicação do relevo, permeabilidade do solo, aspecto das margens, rugosidade superficial e depressões do leito do curso de água; registros e/ou informações sobre as eventuais mudanças do curso de água do leito, indicando tendências ou ciclos e amplitudes de mudanças, zonas de aluviões (material pouco resistente) e erosões; informações sobre descargas sólidas do curso de água e sobre material flutuante eventualmente transportado; em casos de regiões de baixada ou influenciadas por marés, coletar informações sobre os níveis máximos e mínimos das águas e as veloci- dades máximas de fluxo e de refluxo na superfície, na seção em estudo; Elementos básicos para o projeto14 informações adicionais sobre outras obras especiais ou de arte exis- tentes na mesma bacia, com indicação de comprimento, vazão, tipo de fundação, etc.; outras notícias sobre serviços de regularização, dragagem ou proteção de margens. A região do encontro da ponte com o talude de corte e/ou aterro deve ser cuidadosa- mente projetada e executada quando avaliada sob o ponto de vista de precipitação de águas pluviais e escoamento pelo talude/encontro. Um bom sistema de drenagem preserva a estabilidade do talude, evitando acidentes. O projeto adequado desse sistema deve cumprir, minimamente, as seguintes etapas: cálculo do volume de água que infiltra na estrutura e no talude; dimensionamento da camada drenante (espessura e coeficiente de permeabilidade do material utilizado); dimensionamento de drenos e seus coletores, incluindo a definição das saídas de água para os cursos de água. Fonte: Revista Téchne (2018). Sobre os elementos geotécnicos necessários para o projeto de pontes, estes são abaixo relacionados, com base em Pfeil (1979) e no DNER (BRASIL, 1996): planta de locação dos furos de sondagens realizados no eixo da ponte; descrição dos equipamentos empregados (peso, altura, capacidade, etc.); sondagens de reconhecimento do subsolo, ao longo de duas linhas paralelas ao eixo locado da ponte, distantes aproximadamente 3,0 m em cada lado; as sondagens devem ser executadas em quantidade suficiente para a boa caracterização quanto à natureza e à distribuição das camadas do subsolo, e devem atingir uma profundidade que permita garantir que não haja, abaixo delas, camadas de menor resistência; desenhos dos perfis de cada sondagem, em que estejam indicadas a natureza e a espessura das diversas camadas atravessadas, suas profundi- dades em relação a uma referência de nível, seus índices de resistência à penetração e seu nível de água; o nível de referência da sondagem deverá ser relacionado à cota da boca do furo e à referência de nível da obra. 15Elementos básicos para o projeto Exemplos de elementos acessórios ao projeto de pontes são as informações tecnológicas relativas aos elementos agressivos existentes na região da obra, conforme exemplifica Pfeil (1979): agressividade da água dos cursos, como pH ou teor de substâncias agressivas aos materiais construtivos (cloretos, sulfatos, sulfetos, etc.); materiais de ação destrutiva sobre o concreto; formação de gases tóxicos em terrenos pantanosos, acomodados em cavas de fundação. Outro exemplo de elementos acessórios são as informações de interesse construtivo ou econômico, como: condições de acesso ao local de implantação da obra/ponte; distância de retirada dos materiais de construção, com avaliação de custo e logística; avaliação dos períodos chuvosos e de regime dos rios, para a determi- nação de épocas mais favoráveis para a construção; eventuais interferências durante os serviços de terraplenagem ou des- monte de rocha na região de implantação; condições para a obtenção de água potável. Quanto aos elementos normativos, pode-se citar, basicamente, as normas, as especificações brasileiras e os sistemas de unidades. As normas de projetos têm como objetivo estabelecer uma base comum para os trabalhos da área de engenharia, determinando valores mínimos para a segurança da ponte e seus métodos básicos de cálculo. Já as normas de execução determinam a boa prática construtiva, com o objetivo de garantir que as hipóteses de projeto sejam atendidas. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é uma entidade com a finalidade de elaborar e editar os regulamentos adotados no Brasil, como a NBR 7187:2003, que estabelece diretrizes para o projeto de pontes de concreto armado e de concreto proten- dido. Outras normas relevantes são a NBR 6118:2014 (Projeto de estruturas de concreto – Procedimento), a NBR 6122:2010 (Projeto e execução de fundações), a NBR 7188:1984 (Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre), a NBR 9452:2016 (Inspeção de pontes, viadutos e passarelas de concreto – Procedimento) e a NBR 11682/2009 (Estabilidade de encostas). Sobre os sistemas de unidades, normalmente os cálculos são efetuados no sistema MKS (metro, quilograma-força e segundo) ou no Sistema Internacional Elementos básicos para o projeto16 de Unidades (SI), diferindo do sistema MKS apenas na unidade de força – no SI é utilizado o Newton (N). 1. A modelagem teórica de vigas de estruturas de pontes, que é posteriormente utilizada para o cálculo das seções transversais das peças e demais componentes, deve considerar o vão L apresentado na figura abaixo. Esse vão é denominado: A B L a) vão livre. b) vão de construção. c) tramo da ponte. d) comprimento da ponte. e) eixo da ponte. 2. Em relação aos gabaritos de pontes, pode-se afirmar que: a) são os espaços livres, delimitados pela superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura. b) correspondem à altura livre, delimitados pela altura da mesoestrutura. c) são delimitados pela altura de construção (superestrutura) e pelo tramo da ponte (vão teórico). d) relacionam-se apenas com o vão livre da ponte. e) são diretamente relacionados com as dimensões dos tramos da ponte (vão livre). 3. Sobre a determinação da superelevação em pontes de ferrovias, assinale a alternativa que apresenta a correta correlação entre suas variáveis: a) Quanto menor a velocidade dos trens e a bitola dos trilhos, para um mesmo raio de curva, maior será a superelevação. b) O raio da curva é diretamente proporcional à superelevação para uma mesma bitola dos trilhos e velocidade dos trens. c) A superelevação é inversamente proporcional à velocidade dos trens, para uma mesma bitola dostrilhos e um mesmo raio de curva. d) Quanto maior a bitola dos trilhos e a velocidade dos trens, para um mesmo raio de curva, maior será a superelevação. 17Elementos básicos para o projeto e) A bitola dos trilhos é inversamente proporcional à superelevação para uma mesma velocidade dos trens e um mesmo raio de curva. 4. Após a análise da qualidade da água do curso de um rio, os resultados indicaram alta presença de íons sulfetos dissolvidos, o que pode acarretar na aceleração do processo corrosivo do concreto armado de infraestruturas e mesoestruturas de pontes. Essa análise efetuada faz parte de qual elemento de projetos de pontes? a) Geotécnico. b) Acessório. c) Hidrológico. d) Normativo. e) Hidráulico. 5. A execução de sondagens no local de implantação de pontes é importante para o fornecimento de informações mais detalhadas sobre as condições do solo da região. Sobre as sondagens, pode-se afirmar que: a) são normalmente realizadas após a execução da estrutura da ponte, para confirmação dos dados adotados em projeto, sendo executadas principalmente no eixo da ponte. b) devem ser executadas fora do eixo da ponte, evitando o enfraquecimento do solo de fundação durante a etapa de execução da infraestrutura. c) auxiliam na caracterização das camadas do solo, sendo executadas no eixo da ponte, fornecendo informações apenas sobre os materiais mais resistentes, como as rochas. d) fornecem informação da camada superficial do solo, sendo pouco eficientes para a determinação das resistências em suas porções inferiores. e) auxiliam na caracterização das camadas do subsolo, devendo ser preferencialmente executadas no eixo da ponte, garantindo que não haja camadas menos resistentes abaixo dela. Elementos básicos para o projeto18 AMORIM, D. L. N. de F.; BARBOZA, A. da S. R.; BARBIRATO, J. C. C. Técnica de analogia de grelha associada a um modelo de pórtico para análise do comportamento de sistemas estruturais de pontes. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PONTES E ESTRUTURAS, 5., 2012, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro, 2012. BRASIL Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DAER). Manual de projeto de obras de arte especiais. Rio de Janeiro. 1996. BRASIL Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DAER). Manual de projeto geométrico de rodovias rurais. Rio de Janeiro. 1999. EL DEBS, M. K.; TAKEYA, T. Introdução às pontes de concreto: texto provisório de apoio à disciplina de pontes SET 412. São Carlos, 2010. (Apostila). MARCHETTI, O. Pontes de concreto armado. São Paulo: Blucher, 2008. OLIVEIRA, A. M. A.; PIEROTT, R. M. R. Projeto de dimensionamento de uma ponte em con- creto armado sobre o rio Ururaí. 2016. 174f. Trabalho de Conclusão de Curso (Título de Engenheiro Civil). Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF. Campos dos Goytacazes, RJ, 2016. PFEIL, W. Pontes em concreto armado: elementos de projetos, solicitações, dimensio- namento. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1979. PORTO, T. G. PTR 2501: transporte ferroviário e transporte Aéreo. Escola Politécnica da USP. São Paulo, 2004. (Apostila). ROSSO, S. Pista seca: bom funcionamento do sistema de escoamento de águas pluviais preserva o pavimento e evita acidentes. Revista Téchne, n. 126, set. 2007. Disponível em: . Acesso em: 14 jun. 2018. Leituras recomendadas MENDES, P. T. C. Contribuições para um modelo de gestão de pontes de concreto aplicado à rede de rodovias brasileiras. 2009. Tese (Doutor em Engenharia) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 2009. VITÓRIO, J. A. P. Um estudo comparativo sobre métodos de alargamento de pontes ro- doviárias de concreto armado com utilização das normas brasileiras e Eurocódigos. 2013. 296f. Tese (Doutor em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas) – Faculdade de Engenharia – Universidade do Porto. Porto, Portugal, 2013. 19Elementos básicos para o projeto Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Dica do professor Nesta Dica do Professor vamos abordar os principais elementos necessários para projetar pontes de maneira segura e funcional, desde características geométricas até fatores hidrológicos e geotécnicos. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/3e8e5eed105695fedcc009102eaf5020 Exercícios 1) A modelagem teórica de vigas de estruturas de pontes, que são posteriormente utilizadas para o cálculo das seções transversais das peças e demais componentes, deve considerar o vão L apresentado na figura abaixo. Esse vão é denominado: A) vão livre. B) vão de construção. C) tramo da ponte. D) comprimento da ponte. E) eixo da ponte. 2) Em relação aos gabaritos de pontes, pode-se afirmar que: A) são os espaços livres, delimitados pela superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura. B) correspondem à altura livre, sendo delimitados pela altura da mesoestrutura. C) são delimitados pela altura de construção (superestrutura) e pelo tramo da ponte (vão teórico). D) relacionam-se apenas com o vão livre da ponte. E) são diretamente relacionados com as dimensões dos tramos da ponte (vão livre). 3) Sobre a determinação da superelevação em pontes de ferrovias, assinale a alternativa que apresenta a correta correlação entre suas variáveis: A) Quanto menores a velocidade dos trens e a bitola dos trilhos, para um mesmo raio de curva, maior será a superelevação. B) O raio da curva é diretamente proporcional à superelevação, para uma mesma bitola dos trilhos e velocidade dos trens. C) A superelevação é inversamente proporcional à velocidade dos trens, para uma mesma bitola dos trilhos e raio de curva. D) Quanto maiores a bitola dos trilhos e a velocidade dos trens, para um mesmo raio de curva, maior será a superelevação. E) A bitola dos trilhos é inversamente proporcional à superelevação, para uma mesma velocidade dos trens e raio de curva. 4) Após a análise da qualidade da água do curso de um rio, os resultados indicaram alta presença de íons sulfetos dissolvidos, o que pode acarretar na aceleração do processo corrosivo do concreto armado de infraestruturas e mesoestruturas de pontes. Essa análise faz parte de qual elemento de projetos de pontes? A) Geotécnico. B) Acessório. C) Hidrológico. D) Normativo. E) Hidráulico. 5) A execução de sondagens no local de implantação de pontes é importante para o fornecimento de informações mais detalhadas sobre as condições do solo da região. Sobre tais sondagens, pode-se afirmar que: A) São normalmente executadas após a execução da estrutura da ponte para confirmação dos dados adotados em projeto, sendo executadas principalmente no eixo da ponte. B) Devem ser executadas fora do eixo da ponte, evitando o enfraquecimento do solo de fundação durante a etapa de execução da infraestrutura. C) Auxiliam na caracterização das camadas do solo, sendo executadas no eixo da ponte, fornecendo informações apenas sobre os materiais mais resistentes, como as rochas. D) Fornecem informação da camada superficial do solo, sendo pouco eficientes para a determinação das resistências em suas porções inferiores. E) Auxiliam na caracterização das camadas do subsolo, devendo ser preferencialmente executadas no eixo da ponte, garantindo que não haja abaixo dela camadas menos resistentes. Na prática A ponte Rio-Niterói foi construída para estabelecer uma ligação contínua entre o Rio de Janeiro e Niterói. A obra começou a ser concebida nos tempos do Império. Em 1967, o ministro dos transportes Mário Andreazza tinha como objetivo construir a ponte Rio-Niterói, iniciando uma cuidadosa análise de toda a documentação referente à necessidade de ligação entre as duas cidades. Aobra foi entregue no dia 4 de março de 1974, totalizando cerca de 13,3 km de extensão. Conheça, neste Na Prática, alguns elementos do projeto da ponte Rio-Niterói. Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: A influência da flexibilidade do tabuleiro na resposta dinâmica de pontes rodoviárias curvas Leia neste artigo uma metodologia para realizar análises dinâmicas de pontes curvas sob o efeito de veículos pesados. O trabalho é rico em detalhes para aqueles que desejam seguir pelo caminho do cálculo estrutural. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Parâmetros do projeto geométrico para trens de passageiros de alta velocidade e longo percurso Esta dissertação de mestrado tem como objetivo fornecer informações sobre o alinhamento horizontal e vertical de projetos geométricos ferroviários para trens de alta velocidade (TAV) e de longo percurso, fomentando a discussão sobre a distribuição desequilibrada na área de transportes, com uso excessivo do modo rodoviário, quando há a possibilidade de melhor aproveitamento do modo ferroviário. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Fluxos mínimos de veículos para implantação de faixas adicionais em aclives de rodovias de pista simples A avaliação da necessidade de implantação de faixas adicionais em aclives de rodovias brasileiras é o foco deste artigo. O trabalho avalia a adaptação do critério de fluxos mínimos de veículos proposto pela AASHTO. Alguns benefícios foram verificados, como a redução dos custos http://www.scielo.br/pdf/riem/v10n3/pt_1983-4195-riem-10-03-00706.pdf http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3138/tde-30032012-121739/publico/Dissertacao_Pedro_H_Stech.pdf operacionais dos veículos e dos tempos de viagem, quando ocorreu a implantação da faixa adicional. Os resultados foram baseados em mais de 20 mil simulações efetuadas. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Deterioração de pilares de pontes de concreto armado decorrente de ataque por sulfatos Pontes em concreto armado podem estar sujeitas a manifestações patológicas ao longo de sua vida útil. Uma dessas situações é o ataque por sulfatos, que pode ocorrer nas regiões de contato dos pilares com a água dos rios. Os íons sulfatos, que podem ser provenientes de materiais de minas de carvão, reagem quimicamente com compostos da pasta de cimento, resultando em fissuras e expansões ao longo de toda a estrutura e reduzindo sua resistência e vida útil. Assim, alguns elementos básicos na etapa de projeto podem ser levados em consideração a fim de mitigar o ataque por sulfatos. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.revistatransportes.org.br/anpet/article/download/43/32 https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/3b9db98faf154c8525ba2737aa056c7a