06/12/2023

MAPA - PONTES E ESTRUTURAS ESPECIAIS - 54/2023 [RESOLVIDO]

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*

 
 ATIVIDADE RESOLVIDA
 
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