dimensionamento estrutural de uma ponte em concreto armado cristiano pena miller leandro rosa

464 Pages·2006·5.5 MB·Portuguese

DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE UMA PONTE EM CONCRETO ARMADO

CRISTIANO PENA MILLER
LEANDRO ROSA BARBOSA
MAIKON CAETANO RAMOS PESSANHA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO – UENF

CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
MAIO DE 2005
DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE UMA PONTE EM CONCRETO ARMADO

CRISTIANO PENA MILLER
LEANDRO ROSA BARBOSA
MAIKON CAETANO RAMOS PESSANHA

“Projeto de final de curso apresentado ao
Laboratório de Engenharia Civil da
Universidade Estadual do Norte
Fluminense Darcy Ribeiro – UENF, como
parte das exigências para a obtenção do
título de Bacharel em Engenharia Civil”.

Orientador: Prof. Sergio Luis González Garcia, D. Sc.

CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
MAIO DE 2005

DEDICATÓRIA

Dedico este projeto aos meus familiares que tanto me apoiaram na
concretização deste sonho, à minha mãe Maria da Conceição Pena Miller e ao meu
pai Manoel Pedro Miller, por seu apoio irrestrito, minha sogra Zélia Ancelme de
Azevedo, e à memória de meu sogro Antonio de Azevedo, à minha esposa Sandra
Suely Ancelme de Azevedo Miller, por seu incentivo e compreensão nos momentos
difíceis e a minha filha Ingrid Azevedo Miller por ser a luz que alegra meu dia e
minha fonte de inspiração.
Devo dedicar ainda este trabalho aos meus ilustres amigos Gilson Nunes
Siqueira e Romano César Reis dos Santos por seu suporte, e à turma de 2001 por
se tornar minha segunda família.
Cristiano Pena Miller

Dedico este trabalho a meus pais Severino Alves Barbosa e Maria Helena
Alves Barbosa, por seu apoio, incentivo e compreensão nos momentos mais difíceis
da minha vida, assim como minhas irmãs Ludimila e Thamires.
Mas não poderia esquecer de agradecer a turma de Engenharia Civil 2001,
pois estiveram presentes em importantes momentos de minha vida, logo adotei
todos como pertencentes a minha família, na verdade ganhei grandes irmãos.
Dedico também aos grandes amigos que me auxiliaram durante a minha vida
acadêmica.
Leandro Rosa Barbosa

Dedico o presente trabalho aos meus pais Aloísio Ramos Pessanha e
Romirte Barreto Caetano Pessanha, assim como meu irmão Márlon Caetano Ramos
Pessanha, que em meio a inúmeras dificuldades estiveram sempre solícitos com
uma palavra de incentivo a fim de concretizar esta primeira etapa de minha vida
profissional.
Não poderia deixar de destacar a influência positiva dos professores,
funcionários e demais colegas discentes da Universidade, principalmente a turma de
Engenharia Civil 2001, que de alguma forma auxiliaram na conclusão deste sonho.
Maikon Caetano Ramos Pessanha
AGRADECIMENTOS

À Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro e seus
professores, pela formação propiciada.
Aos amigos de turma, pelo apoio e companheirismo nesta longa caminhada.
Ao Prof. Sergio Luis González Garcia, pelos conhecimentos transmitidos ao
longo do curso e do projeto.
Ao Prof. Sérgio Tibana, pelo aprendizado, pela confiança e pelo material
bibliográfico concedido.
Ao Prof. Jean Marie Désir, pela solicitude e apoio durante o curso.
Ao Prof. Frederico Terra de Almeida pelo seu sufrágio.
Às nossas famílias pelo amparo, carinho e compreensão.
E a Deus, por permitir tudo isto.

Para ser grande, sê inteiro: nada
Teu exagera ou exclui.
Sê todo em cada coisa. Põe quanto és
No mínimo que fazes.
Assim em cada lago a lua toda
Brilha, porque alta vive.

(Heterônimo Ricardo Reis – Fernando Pessoa)
RESUMO

Foi escolhido para tema deste Trabalho Final de Curso de Bacharelado em
Engenharia Civil o projeto de uma ponte em concreto armado, com o intuito de
consolidar os conhecimentos obtidos no decorrer do curso. Para tal fim, foi utilizado
para aplicação destes conceitos a Rodovia Linha Azul que se encontra em
construção, no Município de Macaé no Estado do Rio de Janeiro, e intercepta três
cursos d’água.
A Rodovia Linha Azul consiste na continuação da pavimentação da Estrada
do Imburo, interligando-a com o entroncamento do Trevo da Ajuda de Cima,
perfazendo uma extensão de 7,5 km de pista dupla, iluminação, urbanização e
ciclovia. No local também serão feitas as drenagens de águas pluviais e a
construção de três pontes, como se trata de pista dupla, serão construídas seis
pontes no total.
O objetivo deste empreendimento é funcionar como uma via de contorno,
desafogando o trânsito no centro da cidade e na Ponte Ivan Mundim, que liga o
Centro ao bairro da Barra.
Como objeto de estudo deste trabalho foi escolhida a ponte que transpõe o
Canal Virgem Santa, por apresentar certos fatores que tornam mais complexos os
seus cálculos, como o fato da mesma possuir superelevação e sua localização
esconsa em relação ao canal.
Aqui serão apresentados todas as considerações, dados, memórias de
cálculo utilizadas no projeto e dimensionamento, assim como todos os respectivos
memoriais descritivos e detalhes, desenhos contendo cortes, detalhamentos e
vistas, que sejam necessários ao bom entendimento do mesmo como um todo.

Palavras Chave: Engenharia Civil, Ponte em Concreto Armado,
Dimensionamento, SALT.
SUMÁRIO

CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO....................................................................................1
1.1. Objetivo.........................................................................................................1
1.2. Softwares Utilizados......................................................................................1
1.3. Conceitos Gerais...........................................................................................1
CAPÍTULO II – ELEMENTOS PARA A ELABORAÇÃO DO PROJETO......................3
2.1. Generalidades...............................................................................................3
2.2. Elementos Topográficos................................................................................3
2.3. Elementos Hidrológicos.................................................................................4
2.3.1 Características Físicas da Bacia Hidrográfica............................................4
2.3.2 Tempo de Recorrência ou Período de Retorno (T)..................................15
2.3.3 Determinação do Tempo de Concentração (t)........................................17
c
2.3.3.1 Equação de Kirpich................................................................................17
2.3.3.2 Equação de Ven Te Chow......................................................................18
2.3.3.3 Equação de Picking................................................................................19
2.3.3.4 Equação do DNOS.................................................................................19
2.3.3.5 Equação de Ventura...............................................................................20
2.3.3.6 Equação de John Collins........................................................................21
2.3.3.7 Equação Derivada com Base no Método da Onda Cinemática..............21
2.3.3.8 Equação de Giandotti.............................................................................23
2.3.3.9 Equação de Dodge.................................................................................23
2.3.3.10 Equação SCS Lag................................................................................24
2.3.3.11 Seleção do Tempo de Concentração (t)..............................................25
c
2.3.4 Intensidade Máxima Média da Precipitação (i ).......................................26
m
2.3.5 Vazão Máxima ou Vazão de Projeto (Q ).................................................27
p
2.3.5.1 Métodos Racional e Racional Modificado...............................................28
2.3.5.2 Método I-Pai-Wu Modificado..................................................................30
2.3.5.3 Seleção do Método para determinação da Vazão de Projeto.................32
2.3.6 Determinação da Cota de Máxima Cheia e Vão da Obra (h )...............33
max
2.4. Elementos Geotécnicos..............................................................................40
2.4.1 Relatório de Sondagem...........................................................................42
2.5. Elementos Geométricos..............................................................................45
2.5.1 Classe e Velocidade Diretriz da Rodovia.................................................45
2.5.2 Curvatura Horizontal................................................................................49
2.6. Elementos Acessórios.................................................................................52
2.6.1 Existência de Elementos Agressivos.......................................................52
I
2.6.2 Informações de Interesse Construtivo ou Econômicos............................53
CAPÍTULO III – SUPERESTRUTURA......................................................................54
3.1 Pré–Dimensionamento................................................................................54
3.2 Características Mecânicas da Superestrutura.............................................58
3.2.1 Concreto Armado....................................................................................58
3.2.2 Características Geométricas da Seção....................................................59
3.3 Cálculo das Ações......................................................................................61
3.3.1 Ações Permanentes................................................................................62
3.3.1.1 Cargas Verticais.....................................................................................62
3.3.1.1.1 Peso Próprio dos Elementos Estruturais.............................................62
3.3.1.1.2 Peso Próprio do Revestimento do Passeio de Pedestres....................63
3.3.1.1.3 Peso Próprio da Pavimentação das Pistas de Rolamento...................63
3.3.1.1.4 Peso Próprio das Barreiras.................................................................63
3.3.1.1.5 Peso Próprio dos Guarda-Corpos.......................................................64
3.3.1.1.6 Esquema de Cálculo e Diagrama de Solicitações...............................65
3.3.2 Ações Variáveis.......................................................................................66
3.3.2.1 Cargas Móveis.......................................................................................67
3.3.2.1.1 Cargas Verticais..................................................................................67
3.3.2.2 Ação do Vento........................................................................................70
3.3.3 Ações Dinâmicas.....................................................................................78
3.3.4 Ações Excepcionais.................................................................................78
3.4 Combinação dos Carregamentos................................................................79
3.4.1 Estados Limites.......................................................................................79
3.4.1.1 Combinações de Momento Fletor...........................................................81
3.4.1.2 Combinações de Força Cortante............................................................82
3.5 Dimensionamento das Lajes.......................................................................83
3.5.1 Combinação dos Carregamentos............................................................86
3.5.1.1 Lajes dos Passeios................................................................................87
3.5.1.2 Lajes Biengastadas................................................................................87
3.5.1.3 Lajes de Acesso ou Transição...............................................................87
3.5.2 Dimensionamento das Lajes à Flexão.....................................................88
3.5.3 Dimensionamento das Lajes à Força Cortante........................................93
3.6 Dimensionamento das Longarinas..............................................................94
3.6.1 Combinação dos Carregamentos............................................................94
3.6.2 Dimensionamento das Longarinas à Flexão............................................94
3.6.3 Dimensionamento das Armaduras de Pele............................................100
3.6.4 Dimensionamento das Longarinas à Força Cortante.............................100
II
3.6.5 Dimensionamento das Armaduras de Costura.......................................101
3.6.6 Decalagem do Diagrama de Força no Banzo Tracionado......................102
CAPÍTULO IV – MESOESTRUTURA.....................................................................104
5.1 Solicitações na Mesoestrutura..................................................................104
4.1.1 Solicitações Verticais.............................................................................104
4.1.2 Solicitações Horizontais Transversais...................................................104
4.1.2.1 Ação Dinâmica das Águas...................................................................105
4.1.2.2 Ação do Vento......................................................................................105
4.1.3 Solicitações Horizontais Longitudinais...................................................105
4.1.3.1 Efeitos de Frenagem e Aceleração de Veículos...................................106
4.1.3.2 Atrito nos Apoios..................................................................................107
4.1.3.3 Empuxo de Terra e de Sobrecarga......................................................107
4.2 Aparelhos de Apoio...................................................................................110
4.2.1 Pré-dimensionamento dos Aparelhos de Apoio das Longarinas............113
4.3 Distribuição das Solicitações Horizontais na Mesoestrutura......................115
4.3.1 Rigidez dos Aparelhos de Apoio e dos Blocos de Coroamento.............115
4.3.2 Distribuição das Solicitações Horizontais Longitudinais.........................118
4.3.3 Distribuição das Solicitações Horizontais Transversais.........................119
4.4 Verificação dos Aparelhos de Apoio das Longarinas.................................120
4.4.1 Limitação das Tensões Normais de Compressão nos Aparelhos de Apoio
121
4.4.2 Verificação das Tensões Cisalhantes nos Aparelhos de Apoio..............122
4.4.3 Limitação de Altura dos Aparelhos de Apoio.........................................126
4.4.4 Verificação das Chapas de Fretagem dos Aparelhos de Apoio.............127
4.4.5 Dimensões Finais dos Aparelhos de Apoio das Longarinas...................127
4.5 Encontros..................................................................................................128
4.5.1 Solicitações nos Encontros....................................................................130
4.5.2 Pré-dimensionamento e Verificação dos Aparelhos de Apoio das Lajes de
Acesso 134
4.5.3 Dimensionamento dos Encontros..........................................................136
4.6 Blocos de Coroamento..............................................................................142
4.6.1 Pré-dimensionamento dos Blocos de Coroamento................................144
4.6.2 Solicitações nos Blocos de Coroamento................................................146
4.6.3 Dimensionamento dos Blocos de Coroamento......................................150
4.6.3.1 Armadura Horizontal Inferior................................................................150
4.6.3.2 Armadura Horizontal Superior..............................................................150
4.6.3.3 Armadura Transversal Vertical.............................................................150
III
4.6.3.4 Armadura Transversal Horizontal.........................................................151
4.6.3.5 Armaduras de Fretagem......................................................................152
CAPÍTULO V – INFRAESTRUTURA......................................................................154
5.1 Análise do Relatório de Sondagem...........................................................154
5.2 Escolha do Tipo de Fundação...................................................................154
5.3 Capacidade de Carga do Solo..................................................................155
5.4 Solicitações nas Estacas...........................................................................157
CAPÍTULO VI – CONSIDERAÇÕES FINAIS..........................................................170
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................173
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................176
APÊNDICE A – Ações na Superestrutura...............................................................179
APÊNDICE B – Combinação de Momento Fletor no Tabuleiro...............................184
APÊNDICE C – Combinação de Força Cortante no Tabuleiro................................186
APÊNDICE D – Determinação das Solicitações nas Lajes do Tabuleiro................188
APÊNDICE E – Dimensionamento das Lajes à Flexão...........................................199
APÊNDICE F – Dimensionamento das Lajes à Cortante........................................207
APÊNDICE G – Determinação das Solicitações nas Vigas Longitudinais...............209
APÊNDICE H – Dimensionamento das Vigas Longitudinais à Flexão....................213
APÊNDICE I – Dimensionamento das Vigas Longitudinais à Cortante...................226
APÊNDICE J – Dimensionamento das Armaduras de Costura Inferior das Vigas
Longitudinais.....................................................................................................................236
APÊNDICE K – Decalagem da Armadura das Vigas..............................................238
APÊNDICE L – Ações na Mesoestrutura................................................................242
APÊNDICE M – Pré-dimensionamento dos Aparelhos de Apoio das Longarinas...245
APÊNDICE N – Distribuição das Solicitações Horizontais......................................247
APÊNDICE O – Verificação dos Aparelhos de Apoio das Longarinas....................251
APÊNDICE P – Solicitações nos Encontros...........................................................255
APÊNDICE Q – Placas de Apoio das Lajes de Acesso e Dimensionamento dos
Encontros..........................................................................................................................266
APÊNDICE R – Solicitações nos Blocos de Coroamento.......................................277
APÊNDICE S – Dimensionamento dos Blocos Extremos (B1=B3).........................282
APÊNDICE T – Dimensionamento do Bloco Intermediário (B2)..............................310
APÊNDICE U – Capacidade de Carga do Solo......................................................329
APÊNDICE V – Solicitações das Estacas...............................................................334
ANEXO A1 –Entrada/Saída do Software SALT 9.0 devido ao Carregamento
Permanente.......................................................................................................................348
IV