Tipologia dos apoios
das pontes
Prof.: Raul Lobato
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MANUAL DE PROJETO DE OBRAS DE ARTE ESPECIAIS - DNER
NBR 7187
DNIT 091/2006 - ES
DER SP ET-DE-C00/020
RETRAÇÃO
FRENAGEM
ACELERAÇÃO
Aula 12
• Definição;
• Tipologia dos aparelhos de apoio de pontes;
• Vantagens, desvantagens e limitações;
Definição
Os
aparelhos
de
apoio
são
dispositivos
que
fazem
a
TRANSIÇÃO entre a superestrutura e a mesoestrutura ou a
infraestrutura.
A necessidade
ocorre
quando
duas
peças
estruturais se apoiam uma sobre a outra, isto devido à
possibilidade de ROTAÇÃO ou DESLIZAMENTO uma em
relação à outra. Esses movimentos que podem ser tanto de giro
ou translação nem sempre podem ser ABSORVIDOS por
algumas das peças que compõe a estrutura, devido a este fato
insere-se um elemento intermediário denominado APARELHO
DE APOIO
Definição
A definição do DNIT, presume que os aparelhos de apoio são
utilizados em pontes NÃO APORTICADAS e suas principais
funções são:
• TRANSMITIR as cargas da superestrutura à mesoestrutura ou
à infraestrutura;
• Permitir
os
MOVIMENTOS
LONGITUDINAIS
da
superestrutura, devidos à retração própria da superestrutura e
aos efeitos da temperatura, expansão e retração;
• Permitir as ROTAÇÕES da superestrutura, motivadas pelas
deflexões provocadas pela CARGA PERMANENTE e pela
CARGA MÓVEL;
Definição
Observa-se que sobre os aparelhos de apoio atuam esforços VERTICAIS, esforços HORIZONTAIS e MOMENTOS FLETORES, e estas, determinam o tipo de apoio a ser utilizado na estrutura e seu respectivo material construtivo. Estes apoios podem ser classificados conforme o MATERIAL, e pelo tipo de VINCULAÇÃO
Tipos de aparelho de apoio
APARELHOS DE APOIO FIXOS: permitem apenas os movimentos
de rotação, gerando reação vertical e horizontal no vínculo.
• Articulações de Chumbo: Muito usadas antes das articulações de
concreto
e
neoprene,
as
articulações
de
chumbo
foram
abandonadas
quando
este
se
mostrou
um
MATERIAL
INADEQUADO. Com algum tempo de uso o chumbo escoava e
permitia que sua forma geométrica original se transformasse em
uma lâmina delgada de formas irregulares. As articulações de
chumbo eram dimensionadas para uma tensão máxima de
compressão de 1kN/cm², e esta era normalmente retangular com
espessura de 2 cm (indeformada)
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações de Concreto:
• Articulações Freyssinet: é uma articulação fixa de concreto que consiste em uma redução de seção da peça a articular; tem, em geral, 2 cm de altura e deve trabalhar com tensões elevadas, visto que a plastificação da articulação é desejável (permitindo ROTAÇÕES significativas).
H ≤ V/8
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações de Concreto:
• Articulações Freyssinet:
H ≤ V/8
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações de Concreto:
• Articulações Mesnager: são articulações fixas que transmitem esforços por ADERÊNCIA, através de barras cruzadas ancoradas nos blocos a articular, e cuja função é transmitir a força normal e resistir à força cortante que se manifestam entre os dois blocos; a articulação Mesnager não se confunde com a articulação Freyssinet porque o
CONCRETO que reveste a armadura na seção reduzida tem, na
articulação Mesnager, APENAS A FUNÇÃO DE PROTEGER O AÇO, não colaborando na transmissão de esforços.
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações de Concreto:
• Articulações Mesnager:
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações de Concreto:
• Articulações de contato de superfícies cilíndricas: são articulações fixas de CONCRETO ARMADO, com rotações garantidas pelas superfícies de contato cilíndricas; este tipo de contato admite
TENSÕES DE COMPRESSÃO ELEVADAS (teoria de Hertz). A maior DESVANTAGEM desta articulação é a exigência de um acabamento
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações de Concreto:
• Articulação Blindada ou Articulação Burkhardt: utilização de duas chapas de aço, de 8 mm de espessura, envolvendo superfícies cilíndricas.
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações Metálicas: são obtidas da combinação adequada
de chapas e roletes metálicos. No caso das articulações fixas
as chapas possuem cavidades usinadas e lubrificadas onde se
encaixa
o
rolete
(apenas
movimentos
de
rotação
são
permitidos).
Tipos de aparelho de apoio
• Articulações Metálicas:
• Articulações com rolo metálico:
• Articulações para cargas verticais reversíveis: compressão ou
Tipos de aparelho de apoio
APARELHOS DE APOIO MÓVEIS: permitem tanto a rotação
como a translação, gerando no vínculo apenas a reação vertical
(atrito usualmente é desprezado).
• Aparelhos de apoio de deslizamento: Os primeiros aparelhos de apoio de deslizamento foram usados para pequenos vãos antes do aparecimento das placas de neoprene fretado. Consistiam, basicamente, em duas PLACAS DE AÇO polido, com um lubrificante entre elas; o funcionamento deste tipo de aparelho de apoio era, além de precário, TEMPORÁRIO: o lubrificante retinha DETRITOS que prejudicavam o deslizamento e absorviam UMIDADE que provocava
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio de deslizamento: Os aparelhos de apoio de deslizamento devem ter, obrigatoriamente, batentes de limitação de percurso
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio de deslizamento:
Neoflon: constituído de neoprene associado com camadas de teflon
(resina que sob altas pressões apresenta COEFICIENTES DE ATRITO
MUITO BAIXOS, entretanto se apresenta como um MATERIAL POUCO RESISTENTE E DE CONFIABILIDADE TEMPORÁRIA, sendo empregado quando são necessários DESLOCAMENTOS SIGNIFICATIVOS EM CURTO ESPAÇO DE TEMPO)
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio de deslizamento:
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio de rolamento:
a) Aparelhos de rolo único: são os mais simples, visto que um rolo
isolado pode absorver, simultaneamente, movimentos de rotação e translação; geralmente usados para PEQUENAS CARGAS.
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio de rolamento:
b) Aparelhos de rolos múltiplos: quando um rolo único não é
suficiente para suportar a reação vertical, utilizam-se rolos múltiplos; como a rotação da superestrutura fica impedida, haverá necessidade de ser conduzida uma rótula, o que complica e onera a usinagem do aparelho de apoio (CARREGAMENTOS ELEVADOS)
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio pendulares:
a) Aparelhos Pendulares de Concreto: são peças prismáticas de
concreto, DUPLAMENTE ARTICULADAS, na base e no topo, no sentido longitudinal; praticamente, são dois blocos de apoio opostos pelas bases. As articulações são as já citadas nas articulações fixas: de contato, placas de chumbo, blindadas, tipo Mesnager e tipo
Freyssinet; os pêndulos de concreto têm certas limitações geométricas e também físicas, no que se refere a deslocamentos admissíveis.
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio pendulares:
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio pendulares:
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio elastoméricos: Os aparelhos de apoio de elastômero (borracha sintética comercialmente conhecida como neoprene) foram desenvolvidos para suprir as dificuldades relacionadas ao CUSTO e à MANUTENÇÃO dos aparelho de apoio metálicos e de concreto. Os aparelhos de apoio de neoprene são dispositivos que geram uma LIGAÇÃO FLEXÍVEL entre a superestrutura e a mesoestrutura, favorecendo o BOM DESEMPENHO das funções requeridas destes elementos.
Tipos de aparelho de apoio
As principais características desse material são:
I. Módulo de deformação transversal de valor muito baixo;
II. Módulo de deformação longitudinal, também de valor muito baixo;
III. Tensão normal de compressão de serviço com valor razoável, da ordem de grandeza dos concretos usuais;
IV. Elevada resistência ao envelhecimento.
ROTAÇÃO E
TRANSLAÇÃO
DIMENSÕES
Tipos de aparelho de apoio
Para reações de PEQUENA INTENSIDADE utiliza-se os aparelhos de apoio de ELASTÔMETRO SIMPLES, constituídos de um bloco de elastômero vulcanizado. Para estruturas de GRANDE PORTE há a necessidade de se empregar aparelhos de apoio de NEOPRENE
FRETADO, que são uma junção do neoprene com chapas de aço
galvanizado. As chapas de aço têm como principal função cingir as placas de neoprene, reduzindo o ACHATAMENTO EXCESSIVO do elemento e com isso aumentar as TENSÕES ADMISSÍVEIS no apoio.
Tipos de aparelho de apoio
O bom desempenho dos elementos de apoio de neoprene fretado no exercício das funções requeridas depende da boa LIGAÇÃO do aço com o elastômero. Além da verificação da ligação “aço x elastômero”, o projeto desses aparelho de apoio exige algumas outras verificações como: verificação do ESCORREGAMENTO, verificação da
Tipos de aparelho de apoio
Além do controle de qualidade nas etapas de fabricação e montagem é necessário prever a TROCA desses aparelhos. Dessa forma alguns cuidados especiais são necessários:
I. Realização de ENSAIOS para verificação da QUALIDADE DE FABRICAÇÃO; II. Não impor o aparelho à DEFORMAÇÕES IMPREVISTAS;
III. Prever NICHOS entre a meso e a superestrutura onde possam ser colocados macacos capazes de aliviar os aparelhos existentes, possibilitando a sua
SUBSTITUIÇÃO.
MONITORAMENTO
SUBSTITUIÇÃO
APROVEITAMENTO
PLENO DA SERVENTIA
Tipos de aparelho de apoio
• Aparelhos de apoio de neoprene contido (Neotopflager ou Pot
Bearings): Estes aparelhos de apoio combinam as duas propriedades
desejáveis em aparelhos de apoio: capacidade de rotação com pequena resistência e transmissão da reação de apoio em uma ÁREA
BEM DEFINIDA. Consiste basicamente em um VASO DE AÇO
contendo um DISCO ELASTOMÉRICO NÃO FRETADO e uma tampa ou ÊMBOLO na parte superior do vaso; quando sujeito a altas forças de compressão, o elastômero tem um comportamento similar ao de um líquido. A ESTANQUEIDADE entre o disco elastomérico e a tampa é de grande importância, para não permitir o escapamento do elastômero, que seria semelhante ao escapamento de um líquido viscoso.
Tipos de aparelho de apoio
O TIPO PADRÃO do aparelho de apoio de neoprene contido PERMITE
SOMENTE A ROTAÇÃO; as forças verticais são transmitidas ao disco
elastomérico enquanto que as forças horizontais são transmitidas da tampa diretamente ao vaso.
Tipos de aparelho de apoio
Com dispositivos adequados, os aparelhos de apoio de neoprene contido podem ter alguns ou todos os deslocamentos horizontais impedidos.
Vantagens:
I. Absorve pequenos recalques diferenciais de fundação, redistribuindo uniformemente as tensões no topo do pilar;
II. Possui altura muito pequena e peso próprio muito baixo, facilitando sua utilização.
NEOPRENE CONTIDO FIXO NEOPRENE CONTIDO MÓVEL EM UMA DIREÇÃO
NEOPRENE CONTIDO MÓVEL
Tipos de aparelho de apoio
Esses aparelhos de apoio são considerados APARELHOS DE APOIO
ESPECIAIS por não serem usados com tanta frequência. São utilizados
quando as reações, deslocamentos ou rotações tem maior intensidade (apresentam MAIOR CAPACIDADE DE SUPORTE)
Inspeção dos aparelhos de apoio
• Causas intrínsecas: referentes aos processos de deterioração
inerentes à própria estrutura, ou seja, sua origem é dada na
execução, utilização, por falhas humanas, etc.
• Causas extrínsecas: externa ao corpo do material, podem ser
entendidas como fatores que atacam as estruturas de fora para
dentro, ao longo do processo da concepção, execução ou da
vida útil.
Inspeção dos aparelhos de apoio
• Verificação da capacidade do aparelho de apoio de
movimentar-se
livremente
para
VARIAÇÕES
DE
TEMPERATURA da superestrutura;
• Verificação da POSIÇÃO do aparelho de apoio e da posição
relativa de seus elementos componentes;
• Verificação
da
possibilidade
de
MOVIMENTAÇÃO
INDESEJADA do aparelho de apoio;
• Verificação da eventual existência de FRATURAS, FISSURAS
OU DEFORMAÇÕES nos elementos do aparelho de apoio;
Inspeção dos aparelhos de apoio metálicos
As anomalias que afetam as ESTRUTURAS DE AÇO são as mesmas
que afetam os aparelhos de apoio metálicos e, muitas delas,
independentes do tipo de aparelho (de deslizamento, pendulares, de
rolo).
As partes componentes dos aparelhos de apoio devem estar
corretamente
ALINHADAS,
ISENTAS
DE
DETRITOS,
e
em
COMPLETO E MÚTUO CONTATO; caso o contato seja incompleto,
poderão
surgir
danos
aos
componentes
dos
aparelhos,
à
superestrutura ou à infraestrutura.
Os aparelhos de apoio devem estar FIRMEMENTE FIXADOS, sem
folgas; na eventualidade da existência de FOLGAS, estas serão
denunciadas por RUÍDOS quando da passagem dos veículos mais
pesados.
Inspeção dos aparelhos de apoio metálicos
Patologias e Métodos Corretivos nos Aparelhos de Apoio
Metálicos: A principal fonte de patologias nos aparelhos de
apoio metálicos são as causas denominadas extrínsecas, mais
precisamente pela CORROSÃO. A corrosão nos aparelhos de
apoio metálico é dada principalmente pela VARIAÇÃO DA
UMIDADE do meio ambiente com os GASES CORROSIVOS,
como gás carbônico, anidrido sulfuroso, amônia, etc. Este tipo de
patologia ocasiona-se nos dois tipos de articulação metálica
(MÓVEL E FIXA)
Inspeção dos aparelhos de apoio metálicos
Patologias e Métodos Corretivos nos Aparelhos de Apoio
Metálicos:
Inspeção dos aparelhos de apoio metálicos
Patologias e Métodos Corretivos nos Aparelhos de Apoio Metálicos:
I.
LIMPEZA por jateamento;
II. Aplicação de epóxi primer ANTI-CORROSIVO de zinco;
III. Aplicação de duas camadas de revestimento com pintura epóxica de
alta dureza;
IV. As superfícies DESLIZANTES devem ser engraxadas com graxa a
base de silicone e as superfícies de contato com o concreto recebem a
pintura somente em sua periferia. (RECUPERAÇÃO DIFÍCIL E
TEMPORÁRIA, SENDO PREFERÍVEL A SUBSTITUIÇÃO)
Inspeção dos aparelhos de apoio de concreto
• Articulações Freyssinet e Articulações Mesnager: São
articulações fixas de concreto e a inspeção deve concentrar-se
na
verificação
de
eventuais
TRINCAS
ou
FISSURAS
existentes, em cima e embaixo da seção reduzida, e nas
QUEBRAS DE CANTOS do concreto; no primeiro caso, as
fissuras podem denunciar uma fretagem inadequada e, no
segundo, a INOBSERVÂNCIA DE DISTÂNCIAS MÍNIMAS, em
torno de 10 cm, entre os limites da articulação e as faces do
concreto.
Inspeção dos aparelhos de apoio de concreto
Inspeção dos aparelhos de apoio de concreto
• Articulações de Contato de Superfícies Cilíndricas: Nestas
articulações, que admitem um certo deslocamento em virtude
da deformação de parte das superfícies cilíndricas em contato,
tomadas planas pela compressão que sofrem, compressões
excessivas
provocam
esmagamento
de
concreto
e
ARMADURAS DE FRETAGEM INSUFICIENTES permitem o
aparecimento de TRINCAS.
Inspeção dos aparelhos de apoio de concreto
• Patologias e Métodos Corretivos nos aparelhos de apoio
de concreto: Os aparelhos de apoio de concreto sofrem com
os dois tipo de causas, tanto a intrínseca como a extrínseca,
desde a FALHA HUMANA NA EXECUÇÃO até as CAUSAS
NATURAIS. Atualmente não são mais utilizados pelo fato de
sofrerem diversos problemas patológicos pela falta de limpeza
e pelas diversas falhas na sua execução. Os dispositivos tipo
Freyssinet, articulações de contato de superfície, Mesnager e
pêndulos normalmente sofrem das mesmas patologias. De
modo geral as manifestações patológicas e os métodos de
reparo e de reforço destes elementos seguem os critérios
básicos para as ESTRUTURAS DE CONCRETO.
Inspeção dos aparelhos de apoio de concreto
INCLINAÇÃO
EXAGERADA
ENCAMISAMENTO
ARTICULAÇÃO
ELASTOMÉRICA
Inspeção dos aparelhos de apoio elastoméricos
Além de eventuais danos físicos, DESGASTES e RUPTURAS,
porventura existentes nos aparelhos de apoio, devem ser
verificados e, na medida do possível, avaliados seus respectivos
comportamentos à compressão, à rotação e ao cisalhamento.
Inspeção dos aparelhos de apoio elastoméricos
• Patologias e Métodos Corretivos nos aparelhos de apoio de
neoprene: O que diferencia os aparelhos de apoio de neoprene dos
demais é a sua grande capacidade de sobreviver à FALTA DE
MANUTENÇÃO, e mesmo que sejam fabricados com materiais de
baixa qualidade, é muito difícil que entrem em colapso total;
entretanto,
os
apoios
elastoméricos
podem
tornar-se
PREMATURAMENTE INSERVÍVEIS em virtude de uma série de
causas, incluindo:
I. Danos não detectados durante a instalação;
II. Assentamento irregular, provocando uma sobrecarga adicional localizada; III. Deslocamentos, rotações e cargas em serviço superiores aos estimados; IV. Agressividade não prevista do meio ambiente;
Inspeção dos aparelhos de apoio elastoméricos
• Patologias e Métodos Corretivos nos aparelhos de apoio de
neoprene:
I. Inspecionar visualmente as faces acessíveis do aparelho; após alguns anos de serviço, pequenas fissuras de 2 a 3 mm de profundidade e de 2 a 3 mm de comprimento são toleráveis;
II. Verificar se o aparelho de apoio foi corretamente vulcanizado e se há chapas de aços fretagens visíveis e oxidadas;
III. Medir deslocamentos, alturas e distorções;
IV. Verificar se o aparelho de apoio foi deslocado de sua posição original;
V. Verificar se há indícios da presença de substâncias nocivas ao elastômero
CUSTO E
DIFICULDADES SUBSTITUIÇÃO TOLERÂNCIA
VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL
Inspeção dos aparelhos de apoio elastoméricos
Inspeção dos aparelhos de apoio especiais
• Aparelhos de apoio de neoprene contido: verificar a
integridade da FIXAÇÃO do aparelho de apoio (integridade dos
parafusos
e
posição
dos
elementos).
Verificar
eventual
existência de FISSURAS NAS SOLDAS. Verificar existência de
eventuais VAZAMENTOS DO NEOPRENE contido (inutilidade
do
aparelho).
Verificar
a
existência
de
detritos
que
comprometam o bom funcionamento do aparelho.
Inspeção dos aparelhos de apoio especiais
• Aparelhos de apoio de neoprene contido:
Substituição dos Aparelhos de Apoio
• O TRÁFEGO deve ser desviado antes do inicio dos serviços, só
podendo retornar após a conclusão do mesmo;
• O procedimento exige operações de macaqueamento;
• É obrigatório que as JUNTAS DE DILATAÇÃO estejam LIMPAS
antes do início dos procedimentos de macaqueamento;
• Substituição dos APARELHOS DE APOIO EXTREMOS exige a
remoção dos ATERROS e a demolição das LAJES DE TRANSIÇÃO;
• O desligamento da estrutura com o elemento de apoio exige a
inserção de calços ou equipamentos de alto-travamento;
• Substituição e operação inversa;
Concepção
Concepção
• Aparelhos de vinculação flexível
DOSAGEM DA RIGIDEZ ATRAVÉS DA GEOMETRIA
Tipologia dos apoios
das pontes
E-mail: raul.lobatto@hotmail.com
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
