Pontes integrais: aspectos de projeto e construção

Texto

(1)i. MAURICIO FERNANDO PINHO. PONTES INTEGRAIS ASPECTOS DE PROJETO E CONSTRUÇÃO. Dissertação submetida ao Programa de PósGraduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil Área de Concentração: Estruturas. Orientador: Prof. Dr. Ézio da Rocha Araújo. Recife, PE - Brasil 2011.

(2) ii. Catalogação na fonte Bibliotecária Margareth Malta, CRB-4 / 1198. P654p. Pinho, Mauricio Fernando. Pontes integrais: aspectos de projeto e construção / Mauricio Fernando Pinho. – Recife: O Autor, 2011. xxiii, 235 folhas, il., gráfs., tabs. Orientador: Prof. Dr. Ézio da Rocha Araújo. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2011. Inclui Referências Bibliográficas. 1. Engenharia civil. 2. Pontes. 3. Pontes integrais. 4. Encontros. 5. Temperatura. 6. Fluência. 7. Retração. I. Araújo, Ézio da Rocha (Orientador). II. Título. UFPE 624 CDD (22. ed.). BCTG/2011-208.

(3) iii. UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL A comissão examinadora da Defesa de Dissertação de Mestrado. PONTES INTEGRAIS – ASPECTOS DE PROJETO E CONSTRUÇÃO defendida por Maurício Fernando Pinho Considera o candidato APROVADO Recife, 02 de setembro de 2011. ___________________________________________ Prof. Ézio da Rocha Araújo, D.Sc. – UFPE (orientador). ___________________________________________ Prof. Benjamin Ernani Diaz, Dr. Ing. – UFRJ (examinador externo). ___________________________________________ Prof. Romilde Almeida de Oliveira, D.Sc. – UFPE (examinador interno). ___________________________________________ Prof. Paulo de Araújo Régis, D.Sc. – UFPE (examinador interno).

(4) iv. AGRADECIMENTOS. Ao Prof. Ézio da Rocha Araújo pela amizade, pelo grande apoio durante todo o curso de pósgraduação e pela ajuda na escolha do tema desta dissertação. Ao Prof. Paulo de Araújo Régis pelo apoio durante o curso e pelas sugestões na elaboração desta dissertação. Ao Prof. B. Ernani Diaz, de quem fui aluno no curso de graduação na UFRJ, pelos valiosos conhecimentos transmitidos e pela participação na banca examinadora. Ao Prof. Joaquim Correia pela recomendação no processo de admissão ao Mestrado. Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE, José Inácio de Souza Leão Ávila, Pablo Aníbal Lopez Yánez e Romilde de Almeida Oliveira pelos valiosos conhecimentos transmitidos. À secretária da pós-graduação Andréa Negromonte pelo auxílio prestado. Ao técnico Anderson Fernandes pela elaboração das figuras no CAD. À minha esposa Jacqueline pela imensa compreensão e pelo apoio durante todo o curso..

(5) v. RESUMO PINHO, M.F. (2011). Pontes Integrais – Aspectos de Projeto e Construção. Recife, 2011. 258p. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco.. As pontes são estruturas em que os efeitos referentes à variação de temperatura, retração e fluência possuem fundamental importância. Nas pontes em vigas as movimentações horizontais das superestruturas são usualmente acomodadas com a utilização de juntas estruturais e aparelhos de apoio. O elevado custo de manutenção das juntas e da recuperação dos danos estruturais relacionados a elas é o principal fator que tem levado diversos países a adotar a construção de pontes sem juntas. As pontes construídas sem juntas ao longo de todo o tabuleiro e na ligação deste com os encontros têm recebido na literatura técnica internacional a denominação de pontes integrais ou pontes de encontros integrais. Além da economia na manutenção estas obras apresentam outras vantagens como maior segurança estrutural, maior durabilidade, menor custo de construção, superfície de rolamento mais regular e estética mais apurada. Por outro lado as pontes integrais exigem mais cuidados nas fases de concepção e análise estrutural. Os encontros precisam acomodar as movimentações do tabuleiro e estão sujeitos a uma complexa interação solo-estrutura. As movimentações devidas às variações de temperatura cíclicas sazonais e diárias e as deformações diferidas podem levar a um acréscimo das pressões exercidas pelo solo sobre a estrutura. Este trabalho tem como objetivo apresentar o conceito das pontes de encontros integrais e os principais aspectos a serem levados em conta no seu projeto e construção.. Palavras-Chave: pontes; pontes integrais, encontros; temperatura; fluência; retração..

(6) vi. ABSTRACT PINHO, M.F. (2011). Integral Bridges – Design and Construction Aspects. Recife, 2011. 258p. M.Sc. Thesis – Universidade Federal de Pernambuco.. Effects related to temperature changes, shrinkage and creep have a fundamental importance in bridge structures. Horizontal movements of the superstructure are usually accommodated with the use of movement joints and bearings. The high costs associated with maintenance of joints and rehabilitation of structural damage related to them is the main factor that has led several countries to prioritize bridges without movement joints. Bridges constructed without any movement joints between spans or between spans and abutments are named in the international technical literature, integral bridges or integral abutment bridges. Besides the economy in maintaining these bridges there are other advantages such as higher structural safety, greater durability, lower cost of construction, a continuous road surface and better aesthetics. However integral bridges require better design and structural analysis. They need to accommodate the deck movement and are subject to a complex soil-structure interaction. The movement due to cyclical changes in seasonal and daily temperature and the time dependent effects can lead to an increase of soil pressure over the structure. This research aims to present the concept of the bridge is integrated and the main aspects to be taken into account in its design and construction.. Keywords: Bridges; integral bridges; abutments; temperature; creep; shrinkage..

(7) vii. SUMÁRIO LISTA DE TABELAS. x. LISTA DE FIGURAS. xii. LISTA DE ABREVIATURAS. 1. xxxiii. INTRODUÇÃO................................................................................................................1 1.1 Considerações iniciais...............................................................................................................1 1.2 Conceito de ponte integral........................................................................................................2 1.3 Objetivos...................................................................................................................................3 1.4 Estrutura do trabalho.................................................................................................................3. 2. ACOMODAÇÃO DOS MOVIMENTOS DAS PONTES............................................5 2.1 Origem dos movimentos............................................................................................................5 2.2 Aparelhos de apoio....................................................................................................................7 2.2.1 Articulações de concreto...................................................................................................7 2.2.2 Aparelhos de apoio de aço................................................................................................9 2.2.3 Aparelhos de apoio de elastômero..................................................................................10 2.2.4 Aparelhos de apoio com Teflon......................................................................................12 2.2.5 Aparelhos de apoio tipo “pot bearing”...........................................................................14 2.3 Juntas.......................................................................................................................................15 2.3.1 Juntas abertas..................................................................................................................15 2.3.2 Juntas ocultas sob o pavimento......................................................................................15 2.3.3 Juntas de asfalto modificado...........................................................................................16 2.3.4 Juntas de perfil de elastômero comprimido....................................................................16 2.3.5 Juntas de chapas deslizantes...........................................................................................17 2.3.6 Juntas de pentes metálicos em balanço...........................................................................17 2.3.7 Juntas de elastômero e chapas de aço.............................................................................18 2.3.8 Juntas modulares expansíveis.........................................................................................19 2.3.9 Juntas em placas metálicas com roletes..........................................................................20. 3. PONTES INTEGRAIS..................................................................................................22 3.1 Definição e terminologia.........................................................................................................22 3.2 Histórico..................................................................................................................................25 3.3 Vantagens do uso de pontes integrais......................................................................................27 3.4 Limitações ao uso de pontes integrais.....................................................................................31 3.5 Experiências em outros países.................................................................................................35 3.5.1 Estados Unidos da América............................................................................................35 3.5.2 Canadá............................................................................................................................42 3.5.3 Reino Unido....................................................................................................................44.

(8) viii. 3.5.4 Suécia..............................................................................................................................46 3.5.4 Austrália..........................................................................................................................47 3.5.6 Espanha...........................................................................................................................48 3.5.7 Outros países...................................................................................................................51. 4. EFEITOS DE TEMPERATURA NAS PONTES.......................................................53 4.1 Solicitações das pontes............................................................................................................53 4.2 Mecanismos de troca de calor em tabuleiros de pontes...........................................................53 4.3 Propriedades térmicas do concreto..........................................................................................55 4.3.1 Pontes de concreto..........................................................................................................55 4.3.2 Pontes de aço..................................................................................................................56 4.4 Distribuição da temperatura nos tabuleiros.............................................................................56 4.5 Estimativa das temperaturas efetivas.......................................................................................57 4.5.1 Método de Emerson........................................................................................................58 4.5.2 Método de Kuppa...........................................................................................................58 4.5.3 Estudos do NCHRP........................................................................................................59 4.6 Efeitos das variações de temperatura nos tabuleiros...............................................................61 4.7 Ações térmicas segundo os códigos de projeto.......................................................................63 4.7.1 Ações térmicas segundo o Eurocode 1...........................................................................63 4.7.2 Ações térmicas segundo as especificações da AASHTO...............................................69 4.7.3 Ações térmicas segundo as normas brasileiras...............................................................73. 5. RETRAÇÃO E FLUÊNCIA.........................................................................................77 5.1 Deformações no Concreto.......................................................................................................77 5.2 Retração no concreto...............................................................................................................79 5.2.1 Retração plástica.............................................................................................................79 5.2.2 Retração autógena...........................................................................................................79 5.2.3 Retração por secagem.....................................................................................................79 5.2.4 Retração por carbonatação..............................................................................................82 5.3 Fluência do concreto................................................................................................................82 5.3.1 Causas da fluência..........................................................................................................83 5.3.2 Fatores que influenciam na fluência...............................................................................83 5.4 Efeitos da fluência e retração nas pontes integrais..................................................................87 5.4.1 Efeitos da retração..........................................................................................................88 5.4.2 Efeitos da fluência..........................................................................................................90 5.5 Modelos para previsão de fluência e retração.........................................................................93 5.5.1 Modelo ACI 209R-92.....................................................................................................93 5.5.2 Modelo EC2....................................................................................................................98 5.5.3 Modelo da AASHTO....................................................................................................102 5.5.4 Modelo B3....................................................................................................................104 5.5.5 Modelo GL2000...........................................................................................................107 5.5.6 Modelo NBR6118/2004...............................................................................................109 5.6 Considerações sobre o módulo de elasticidade do concreto e as normas de projeto............115.

(9) ix. 6. CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS.......................117 6.1 Superestruturas com vigas pré-moldadas de concreto protendido........................................117 6.1.1 Considerações iniciais..................................................................................................117 6.1.2 Processo construtivo das pontes em vigas pré-moldadas.............................................119 6.1.3 Superestruturas de vãos isolados..................................................................................120 6.1.4 Superestruturas de vãos isolados com lajes de continuidade........................................120 6.1.5 Superestruturas com continuidade nas vigas................................................................121 6.2 Superestruturas com vigas de aço e laje de concreto.............................................................133 6.2.1 Considerações iniciais..................................................................................................133 6.2.2 Processo construtivo das pontes em vigas mistas.........................................................135 6.2.3 Influência da seqüência construtiva no funcionamento das vigas mistas.....................139 6.2.4 Superestruturas de vãos isolados..................................................................................140 6.2.5 Superestruturas de vãos isolados com lajes de continuidade........................................140 6.2.6 Superestruturas com continuidade nas vigas................................................................141. 7. CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS.................................................................................................153 7.1 Encontros das pontes.............................................................................................................153 7.2 Características dos encontros integrais e semi-integrais.......................................................156 7.2.1 Fundações.....................................................................................................................156 7.2.2 Alas...............................................................................................................................169 7.2.3 Lajes de Transição........................................................................................................171 7.2.4 Aterros..........................................................................................................................177. 8. ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS.......................................................................................180 8.1 Considerações iniciais...........................................................................................................180 8.2 Análise global de pontes integrais.........................................................................................183 8.3 Modelagem das estacas para ações horizontais.....................................................................188 8.3.1 Tipos de modelos……………………………………………………………..………188 8.3.2 Modelo de Winkler…………………………………………………………………...190 8.3.3 Curvas p-y.....................................................................................................................197 8.3.4 Método racional para análise de estacas de encontros integrais...................................212 8.4 Caracterização dos empuxos laterais de terra nos encontros.................................................217 8.4.1 Empuxo passivo............................................................................................................217 8.4.2 Empuxos laterais de terra segundo normas de projeto.................................................220. 9. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.....................225 9.1 Conclusões......................................................................................................................225 9.2 Sugestões para trabalhos futuros.....................................................................................227. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................228.

(10) x. LISTA DE TABELAS Capítulo 3 Tabela 3.1. Tabela 3.2. Número aproximado de pontes de encontros integrais e/ou sem juntas projetadas e construídas desde 1995 e total em serviço nos Estados Unidos (MURARI; PETRO 2005). Comprimentos e esconsidades máximos para pontes integrais em concreto adotados pelos Departamentos de Transporte nos EUA (PCI, 2001).. 26. 34. Capítulo 4 Tabela 4.1 Tabela 4.2 Tabela 4.3 Tabela 4.4 Tabela 4.5 Tabela 4.6 Tabela 4.7 Tabela 4.8 Tabela 4.9. Coeficientes de dilatação térmica do concreto. Variação máxima diária de temperatura para pontes de concreto segundo o método Emerson (ROEDER, 2002) Tipos de tabuleiros para efeito de temperatura segundo o EC1 Valores recomendados para variação linear de temperatura ao longo da altura de diferentes tipos de tabuleiros de pontes segundo o EC1 (CEN 2003) Valores recomendados para o fator de correção Ksur para diferentes espessuras de revestimento segundo o EC1 (CEN 2003). Temperaturas uniformes mínimas (TMinDesign) e máximas (TMaxDesign) de acordo com o Procedimento A da AASHTO Valores para os gradientes de temperatura em função das zonas de radiação nos EUA (AASHTO 2007) Valores das ordenadas do diagrama de distribuição de temperatura em função da altura da peça segundo a NBR 7187:1987 Registros de temperaturas máximas e mínimas em algumas capitais brasileiras (IBGE).. 56 58 64 66 66 69 73 75 76. Capítulo 5 Tabela 5.1 Tabela 5.2 Tabela 5.3 Tabela 5.4 Tabela 5.5 Tabela 5.6 Tabela 5.7 Tabela 5.8 Tabela 5.9 Tabela 5.10 Tabela 5.11 Tabela 5.12 Tabela 5.13 Tabela 5.14. Coeficientes de correção para o período de cura inicial úmida (ACI 209R-92) Fatores de correção da fluência em função da espessura média (ACI 209R-92) Constantes a e b (ACI 209R-92) Coeficiente kh para cálculo da fluência (EUROCODE 2) Coeficientes αds1 e αds2 para cálculo da fluência (EUROCODE 2) Coeficiente kh (Modelo B3) Coeficiente α1 (Modelo B3) Coeficiente α2 (Modelo B3) Coeficiente ks (Modelo B3) Constantes a e b (GL 2000) Coeficientes φ1c (fluência) ε1s (retração) e γ (espessura fictícia) que dependem da umidade do ambiente e da consistência do concreto (NBR6118 – ABNT, 2004) Coeficiente α para cálculo da idade fictícia (NBR6118 – ABNT, 2004) Parâmetros utilizados nos modelos de retração Parâmetros utilizados nos modelos de fluência. 94 96 97 99 99 105 105 105 105 108 110 113 114 114.

(11) xi. Capítulo 6 Tabela 6.1 Tabela 6.2. Roteiro para a verificação da compressão no concreto da transversina de ligação (Hechler; Sommavilla, 2009). Roteiro para a verificação da chapa de distribuição de tensões na extremidade da viga (Hechler; Sommavilla, 2009). 147. Motivos pelos quais os departamentos de transporte dos EUA não utilizam estacas de concreto protendido em encontros integrais (ABENDROTH et al, 2007). Critérios para projetos de pontes de encontros integrais em países europeus (WHITE, 2007). Critérios para projetos de pontes com encontros semi-integrais em países europeus (WHITE, 2007) Número de agências de transportes em relação ao tipo de ala permitido para um total de 32 pesquisadas nos EUA e Canadá (WHITE, 2008). 157. 148. Capítulo 7 Tabela 7.1 Tabela 7.2 Tabela 7.3 Tabela 7.4. 160 160 170. Capítulo 8 Tabela 8.1. Taxas de crescimento do coeficiente de reação horizontal para areias ηh ( k h = nh ⋅ z / B ) segundoTerzaghi, adaptado de Poulos e Davis (1980)... 192. Tabela 8.2. Taxas de crescimento do coeficiente de reação horizontal para argilas normalmente adensadas ηh ( k h = n h ⋅ z / B ), adaptado de Poulos e Davis (1980). 192. Tabela 8.3. Procedimento para construção de curvas p-y para argilas moles submersas segundo Matlock (1970), adaptado de Juirnarongrit e Ashford (2005) Procedimento para construção de curvas p-y para argilas rijas submersas segundo Reese et al. (1975), adaptado de Juirnarongrit e Ashford (2005). Procedimento para construção de curvas p-y para argilas rígidas acima do nível d’água segundo Welch e Reese (1972), adaptado de Juirnarongrit e Ashford (2005) Procedimento para construção de curvas p-y para areias (acima ou abaixo do nível d’água) segundo REESE et al. (1974), adaptado de Juirnarongrit e Ashford (2005) Procedimento para construção de curvas p-y para areias segundo o API (2000), adaptado de Juirnarongrit e Ashford (2005). Procedimento para construção de curvas p-y para solos com coesão e atrito segundo Reese e Van Impe (2001), adaptado de Juirnarongrit e Ashford (2005). Magnitude da rotação da parede para alcançar pressões ativas e passivas (CANADIAN GEOTHECNICAL SOCIETY, 2006). 199. Tabela 8.4 Tabela 8.5 Tabela 8.6 Tabela 8.7 Tabela 8.8 Tabela 8.9. 201 203 207 209 210 220.

(12) xii. LISTA DE FIGURAS Capítulo 1 Figura 1.1 Figura 1.2. Ponte em viga contínua Tipos de pontes com juntas: (a) ponte com vigas bi-apoiadas; (b) ponte em vigas com articulações Gerber; (c) ponte em viga contínua com articulações nos os apoios; (d) ponte em viga contínua com ligação monolítica nos pilares e articulações nos encontros (adaptado de Dreier, 2010). 1 2. Capítulo 2 Figura 2.1 Figura 2.2 Figura 2.3 Figura 2.4 Figura 2.5 Figura 2.6 Figura 2.7 Figura 2.8 Figura 2.9 Figura 2.10 Figura 2.11 Figura 2.12 Figura 2.13 Figura 2.14 Figura 2.15 Figura 2.16 Figura 2.17 Figura 2.18 Figura 2.19 Figura 2.20 Figura 2.21 Figura 2.22 Figura 2.23 Figura 2.24 Figura 2.25 Figura 2.26 Figura 2.27 Figura 2.28 Figura 2.29 Figura 2.30. Efeito da expansão térmica do tabuleiro Efeito das forças horizontais de frenagem no tabuleiro Britannia Bridge (País de Gales), concluída em 1846 (ICE) Forth Bridge em Edimburgo (Escócia), concluída em 1890 (Cartão postal, 1910) Articulação de contato Articulações Mesnager Articulação de concreto tipo Freyssinet. Pêndulos com articulações de concreto Tipologias de aparelhos de apoio metálicos. (adaptado de LEE, 1994) Comportamento à deformação de placas de elastômero para deslocamento horizontal e rotação. (adaptado de LEONHARDT, 1979) Comportamento à deformação de placas de elastômero simples e com fretagem com placas de aço para cargas verticais. (adaptado de LEONHARDT, 1979) Detalhe típico de um aparelho de apoio de elastômero fretado (em corte).... Aparelho de apoio de elastômero fretado fixado com chumbadores Aparelhos de apoio de com Teflon: a) metálico para translação; b) com neoprene fretado para rotação e translação. (adaptado de BRAGA, 1986) Aparelhos de apoio côncavos de aço com Teflon: esquema dos componentes, aparelho multidirecional e aparelho unidirecional (PROFIP INDUSTRIAL LTDA.) Esquema de funcionamento de um aparelho de apoio tipo “pot bearing” Aparelho de apoio tipo “pot bearing” totalmente em aço inoxidável Juntas abertas Junta oculta sob o pavimento Junta de asfalto modificado. Juntas de perfis de elastômero comprimidos Junta em chapas deslizantes Esquema de junta aberta com chapas com dentes em balanço Juntas abertas com chapas com dentes em balanço para grandes movimentações Junta de elastômero e chapas de aço (LIMA; BRITO, 2009) Junta de elastômero e chapas de aço (Alga) Junta modular expansível com viga (www.mangeba.com.ch) Junta modular expansível com pantógrafo (LEONHARDT, 1979) Dispositivo de transição com placas deslizantes (LEONHARDT, 1979) Dispositivo de transição com placas deslizantes (LIMA; BRITO, 2009). 5 5 6 6 7 8 9 9 10 11 11 11 12 12 13 14 14 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21.

(13) xiii. Capítulo 3 Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5 Figura 3.6 Figura 3.7 Figura 3.8 Figura 3.9. Figura 3.10 Figura 3.11 Figura 3.12 Figura 3.13 Figura 3.14 Figura 3.15 Figura 3.16 Figura 3.17 Figura 3.18 Figura 3.19 Figura 3.20 Figura 3.21 Figura 3.22 Figura 3.23 Figura 3.24 Figura 3.25 Figura 3.26 Figura 3.27 Figura 3.28 Figura 3.29 Figura 3.30 Figura 3.31. Ponte romana sobre o Rio Tejo em Alcântara (Espanha) concluída no ano 106 com 194 metros de extensão e 71 metros de altura Ponte integral em pórtico Ponte integral em viga reta contínua Ponte de encontros integrais Encontros integrais: a) fundação em estacas; b) fundação direta Encontros semi-integrais: a) fundação em estacas; b) fundação direta Ponte em viga continua com balanços (PFEIL, 1979 Evolução do número de estados norte americanos que utilizam encontros integrais (PARASCHOS; AMDE, 2011) Encontros integrais usados atualmente pelo Departamento de Transportes do Estado de Nova York: (a) vigas mistas; (b) vigas pré-moldadas protendidas (YANNOTTI; ALAMPALLI, 2006) Construção de pontes no Reino Unido de acordo com o tipo (ILES, 2006) Juntas do Viaduto do Forte das Cinco Pontas - Recife (foto do autor) Junta expansível de neoprene deteriorada (foto do autor) Junta mostrada na Figura 3.12 fechada com asfalto alguma semana depois (foto do autor). Junta danificada na Ponte JK em Brasília (foto SINAENCO) Junta em dente gerber com armação oxidada (foto do autor) Substituição de juntas no Viaduto João de Barros – Recife (foto do autor) Aparelho de apoio metálico (rolete de aço) no encontro da Ponte Motocolombó em Recife (foto do autor) Aparelho de apoio de neoprene fretado no encontro do Viaduto do Forte das Cinco Pontas – Recife (foto do autor) Efeito da variação térmica em ponte integral curva Efeito da variação térmica em ponte integral esconsa. Limitações para aplicação das pontes integrais segundo o Ohio DOT (BURKE, 2009) Esconsidade admissível em função da extensão da ponte segundo o critério do Minnesota DOT (CONKEL, 2007) Percentual de estados norte americanos com relação ao número de pontes integrais projetadas por cada desde 1995 (MURARI; PETRO, 2004). Percentual de estados norte americanos com relação às ações que são levadas em consideração no projeto de encontros integrais (MURARI; PETRO, 2004). Percentual de estados norte americanos com relação às pressões do solo adotadas no projeto de encontros integrais (MURARI; PETRO, 2004) Percentuais dos problemas relatados com encontros integrais (MURARI; PETRO, 2004). Happy Hollow Creek Bridge, Tennessee, EUA, 1996 (BURKE, 2009) Happy Hollow Creek Bridge – esquema longitudinal (PCI, 2001) Happy Hollow Creek Bridge – seção do encontro (PCI, 2001) Happy Hollow Creek Bridge – elevação frontal do encontro (PCI, 2001) Southern Railway and Whitehorn Creek Bridge, Tennessee, EUA (WASSERMAN, 2007). 22 22 23 23 23 24 24 25 26. 27 28 28 28 29 29 30 30 31 32 32 33 33 36 36 37 37 38 38 39 39 40.

(14) xiv. Figura 3.32 Figura 3.33 Figura 3.34 Figura 3.35 Figura 3.36 Figura 3.37 Figura 3.38 Figura 3.39 Figura 3.40 Figura 3.41 Figura 3.42 Figura 3.43 Figura 3.44 Figura 3.45 Figura 3.46 Figura 3.47 Figura 3.48 Figura 3.49 Figura 3.50 Figura 3.51 Figura 3.52 Figura 3.53 Figura 3.54 Figura 3.55 Figura 3.56 Figura 3.57 Figura 3.58. Big East River Bridge (TLUSTOCHOWICZ, 2005) Pond Creek Bridge, Route SR-210 , Tennessee (WASSERMAN, 2005) Brown Creek Bridge, Route SR-35 , Tennessee (WASSERMAN, 2005) Palladium Drive over Hwy 417, Ontario (Ministry of Transportation of Ontario) Moose Creek Bridge, Ontario (www.constructioncanada.net) Prospect Avenue Bridge, Toronto, Ontario Encontro integral típico da Província de Alberta. Encontro semi-integral típico da Província de Alberta South Bog Viaduct, Bingsey, Reino Unido (COOKE, 2003) Ligação de viga metálica em encontro integral adotado no Reino Unido (ILES, 2006) Ponte Fjällån, Suécia, 2000 (HÄLMARK, 2006) Instrumentação da Ponte Haavistonjoki, Suécia, 2003 (KEROKOSKI, 2006) Gillies Street Bridge, Austrália (CONNAL, 2003) Gillies Street Bridge – elevação geral, Austrália (CONNAL, 2003) Gillies Street Bridge – detalhe do encontro e laje de transição, Austrália (CONNAL, 2003) Ponte sobre o rio Urumea, 1998 – elevação (Fhecor Ingenieros Consultores). Ponte sobre o rio Urumea, 1998 - detalhe do encontro (Fhecor Ingenieros Consultores).. Ponte sobre o rio Urumea, 1998 – seção (Fhecor Ingenieros Consultores).. Viaduto na Ronda Norte de Sevilha – elevação (Fhecor Ingenieros Consultores). Viaduto na Ronda Norte de Sevilha - seção (Fhecor Ingenieros Consultores) Viaduto na Ronda Norte de Sevilha – elevação frontal do encontro (Fhecor Ingenieros) Viaduto na Ronda Norte de Sevilha – elevação lateral do encontro (Fhecor Ingenieros) Ponte integral com superestrutura mista, Harlaching, Alemanha - 2010 Ponte semi- integral com extensão de 122 m, Alemanha Ponte S33 –Baulos Süd, Áustria – extensão 70 m. DooDong Bridge, Coréia do Sul, 2001 Ponte Koitogawa, Tateyama Expressway, Japão – extensão 120 m... 40 41 41 42 43 43 44 44 45 45. Variação da radiação solar: (a) ao longo do ano em função da latitude (Hemisfério Sul); (b) ao longo do dia (adaptado de IMBSEN et al., 1985). Trocas de calor entre uma ponte e o ambiente (adaptado de IMBSEN et al.,1985). Definição das coordenadas para análise do transiente do fluxo de calor (adaptado de PRIESTLEY, 1987) Comparação entre temperaturas medidas em uma ponte e temperaturas estimadas pelo método de Emerson mostrando os valores superestimados nos extremos (ROEDER, 2002) Representação esquemática das componentes da variação de temperatura (CEN, 2003) Efeitos da variação de temperatura em uma ponte bi-apoiada: a) variação uniforme de temperatura; (b) variação diferencial de temperatura. 54. 46 46 47 47 47 48 48 49 49 50 50 50 51 51 52 52 52. Capítulo 4 Figura 4.1 Figura 4.2 Figura 4.3 Figura 4.4. Figura 4.5 Figura 4.6. 55 57 60. 61 62.

(15) xv. Figura 4.7 Figura 4.8 Figura 4.9. Figura 4.10 Figura 4.11 Figura 4.12 Figura 4.13 Figura 4.14 Figura 4.15 Figura 4.16 Figura 4.17 Figura 4.18 Figura 4.19 Figura 4.20. Efeitos da variação de temperatura em uma ponte em viga contínua: a) variação uniforme de temperatura; (b) variação diferencial de temperatura Efeitos da variação de temperatura uniforme e diferencial em uma ponte em integral. Correlação entre as temperaturas mínima e máxima do ar à sombra (Tmin/Tmax) e as temperaturas uniformes mínima e máxima (Te,min /Te,max) da ponte segundo o EC1(CEN 2003) Coeficientes de correção das temperaturas uniformes para isotermas com probabilidade anual de serem excedidas superior a 2% segundo o EC1(CEN 2003). Valores recomendados pelo EC1 para as variações de temperatura ao longo da altura de tabuleiros em aço – Tipo 1 (CEN 2003). Valores recomendados pelo EC1 para as variações de temperatura ao longo da altura de tabuleiros mistos - laje de concreto e vigas de aço – Tipo 2 (CEN 2003).. Valores recomendados pelo EC1 para as variações de temperatura ao longo da altura de tabuleiros em concreto – Tipo 3 (CEN 2003) Mapa de isotermas com as temperaturas efetivas máximas (º C) para projeto de pontes com vigas e lajes de concreto (AASHTO 2007) Mapa de isotermas com as temperaturas efetivas mínimas (º C) para projeto de pontes com vigas e lajes de concreto (AASHTO 2007) Mapa de isotermas com as temperaturas efetivas máximas (º C) para projeto de pontes com vigas de aço e lajes de concreto (AASHTO 2007) Mapa de isotermas com as temperaturas efetivas mínimas (º C) para projeto de pontes com vigas de aço e lajes de concreto (AASHTO 2007) Diagrama da variação diferencial vertical de temperatura para pontes de concreto e ponte de aço (AASHTO 2007) Zonas de radiação solar dos EUA (AASHTO 2007) Diagrama da distribuição de temperatura ao longo da altura da seção (NBR 7187:1987). 63 63 64. 65 67 67 68 70 70 71 71 72 73 75. Capítulo 5 Figura 5.1 Figura 5.2. Figura 5.3 Figura 5.4 Figura 5.5 Figura 5.6. Componentes das deformações de um elemento de concreto submetido a uma tensão constante (GILBERT, 2011). Desenvolvimento da retração autógena e da retração por secagem ao longo do tempo para concretos de resistência normal (a) e concretos de alto desempenho (b) (SAKURA; SHIMOMURA, 2004 apud GRIBNIAK; KAKLAUSKAS; BACINSKAS, 2008) Reversibilidade da retração por secagem (MINDESS; YOUNG, 1981 apud MEHTA; MONTEIRO, 2006) Influência da relação água/cimento e do teor do agregado sobre a retração (ODMAN, 1968 apud NEVILLE, 1997) Representação da retração em função do teor de cimento, do teor de água e da relação água/cimento (CARLSON e READING, 1988 apud NEVILLE, 1997) Influência da umidade relativa do na retração por secagem (MEHTA; MONTEIRO, 2006). 78 80. 80 81 81 81.

(16) xvi. Figura 5.7 Figura 5.8 Figura 5.9. Figura 5.10. Figura 5.11. Figura 5.12 Figura 5.13. Figura 5.14. Figura 5.15 Figura 5.16 Figura 5.17. Figura 5.18. Figura 5.19 Figura 5.20 Figura 5.21 Figura 5.22 Figura 5.23. Figura 5.24 Figura 5.25 Figura 5.26 Figura 5.27. Evolução da parcela da deformação instantânea em função do tempo (GILBERT, 1988) Reversibilidade da deformação elástica e da fluência (MINDESS; YOUNG, 1981 apud MEHTA; MONTEIRO, 2006) Fluência sob tensão constante de longa duração. Relação água/cimento = 0,69, relação agregado/cimento = 5,05, temperatura 21º, umidade relativa 70% (TROXELL; DAVIS; KELLY, 1968) Fluência de concreto curado durante 28 dias e depois carregado e conservado a diferentes umidades relativas (TROXELL; RAPHAEL; DAVIS; 1958 apud NEVILLE, 1997) Variação do coeficiente de fluência em função da espessura fictícia e da umidade relativa de acordo com as equações do CEB-FIP Model Code 1990 (MEHTA; MONTEIRO, 2006) Composição das várias deformações ao longo do tempo em um concreto submetido à secagem e tensão constante (ACI, 2005) Processos construtivos de pontes em que há mudança no sistema estrutural: (a) ponte em vigas pré-moldadas com continuidade posterior (b) ponte em balanços sucessivos Seções transversais com diferentes comportamentos em relação à retração: (a) concreto moldado no local; (b) viga pré-moldada de concreto e laje moldada no local; (c) viga de aço e laje de concreto moldada no local (viga mista) Deslocamentos devidos à retração diferencial em pontes construídas com vigas prémoldadas e laje moldada no local com vãos bi-apoiados Deslocamentos e momentos de restrição devidos à retração diferencial em pontes integrais construídas com vigas pré-moldadas e laje moldada no local Representação dos momentos fletores e reações de apoio devidos à retração diferencial na laje em pontes integrais em vigas compostas com um, dois e três vãos. Variação das deformações ao longo do tempo em função do efeito da fluência em vigas de concreto armado não fissuradas e totalmente fissuradas (adaptado de GILBERT; RANZI, 2011). Deslocamentos devidos à fluência em pontes construídas com vigas pré-moldadas protendidas e laje moldada no local com vãos bi-apoiados Deslocamentos e momentos de restrição devidos à fluência em pontes integrais construídas com vigas pré-moldadas protendidas e laje moldada no local Representação das reações de apoio e momentos fletores e devidos à fluência do concreto em pontes integrais em vigas protendidas com um, dois e três vãos. Evolução típica das deformações em uma viga pré-moldada protendida de ponte. Evolução dos momentos fletores em uma viga pré-moldada protendida de ponte integral. Protensão: 3 dias; concretagem da laje: 61 dias; continuidade longitudinal: 63 dias; carga móvel: 181 dias (AROCKIASAMY; SIVAKUMAR, 2005) Variação do coeficiente βs (NBR6118 - ABNT, 2004) Variação do coeficiente βf (NBR6118 - ABNT, 2004) Relação entre tensão e deformação do concreto (NEVILLE, 1997) Curvas tensão-deformação da pasta de cimento, do agregado e do concreto (NEVILLE, 1997. 82 83 85. 85. 86. 87 87. 88. 89 89 89. 90. 90 91 91 92 92. 110 112 115 116.

(17) xvii. Capítulo 6 Figura 6.1 Figura 6.2 Figura 6.3 Figura 6.4 Figura 6.5. Figura 6.6 Figura 6.7 Figura 6.8 Figura 6.9. Figura 6.10 Figura 6.11 Figura 6.12 Figura 6.13 Figura 6.14 Figura 6.15 Figura 6.16. Figura 6.17 Figura 6.18 Figura 6.19 Figura 6.20 Figura 6.21 Figura 6.22 Figura 6.23 Figura 6.24 Figura 6.25. Primeira Ponte do Galeão – Rio de Janeiro 1948 (MONDORF, 2006) Vigas pré-moldadas emendadas no vão e nos apoios (CASTRODALE; WHITE, 2004) Vigas pré-moldadas com pré e pós-tensão a serem emendadas no vão (SAUNDERS, 2005). Algumas seções usuais de vigas pré-moldadas de pontes rodoviárias Seções transversais mais usuais de pontes rodoviárias em vigas pré-moldadas protendidas: (a) laje moldada no local interposta entre as vigas; (b) laje moldada no local sobre as vigas; (c) laje parcialmente pré-moldada Vigas pré-moldadas com vãos isolados Laje de continuidade ligando vãos isolados Ponte em vigas pré-moldadas com continuidade Kingsport Bridge, Tennessee, EUA: (a)seções; (b) esquema da conexão; (c) detalhe de fissura na região da conexão - momento positivo; (d) vista geral, (BURDETTE et al., 2003) Conexões de continuidade recomendados pela BA-57/01 Momentos fletores devidos ao impedimento das rotações: (a) esquema estrutural; (b) fluência; (c) retração diferencial (adaptado de PRITCHARD, 1992) Continuidade com armaduras passivas Ponte em vigas pré-moldadas com continuidade com armaduras passivas – 2007 (foto do autor) Momentos fletores: (a) tabuleiro com vãos isolados; (b) tabuleiro com continuidade. Armação passiva de continuidade para momentos positivos nos apoios: (a) armadura convencional; (b) pontas das cordoalhas (MILLER et al., 2004) Evolução dos momentos fletores devidos ao impedimento das rotações em função da idade da protensão da viga quando estabelecida a continuidade (MILLER et al., 2004) Exemplo de viga com continuidade com pós-tensão ao longo de toda a extensão da ponte – Yverdon, Suiça (FIP 1990) Continuidade com pós-tensão na região dos apoios Faixa de variação para vãos econômicos para os diversos tipos de pontes. Perfil de aço laminado com altura de 1.100 mm indicado para o uso em pontes (HECHLER; SOMMAVILLA, 2009) Seções transversais típicas de tabuleiros mistos de pontes rodoviárias utilizando vigas de aço em perfis “I” Seção transversal de ponte rodoviária em viga mista em caixão celular. Montagem de viga de aço isolada com guindaste (HECHLER; SOMMAVILLA, 2009) Movimentação de estruturas pré-montadas com guindaste (HECHLER; SOMMAVILLA, 2009) Montagem de vigas metálicas através de lançamento por deslizamento (RALLS, 2005). 117 118 118 119 119. 120 121 121 122. 123 124 125 125 127 128 128. 131 132 133 134 135 135 136 136 136.

(18) xviii. Figura 6.26 Figura 6.27 Figura 6.28 Figura 6.29 Figura 6.30 Figura 6.31 Figura 6.32 Figura 6.33 Figura 6.34 Figura 6.35. Figura 6.36 Figura 6.37 Figura 6.38 Figura 6.39 Figura 6.40 Figura 6.41 Figura 6.42 Figura 6.43 Figura 6.44. Figura 6.45. Figura 6.46 Figura 6.47. Figura 6.48 Figura 6.49. Conectores de cisalhamento típicos utilizados em vigas mistas: (a) pinos com cabeça (stud bolts), (b) perfis U e (c) chapas com aros Ponte mista com laje parcialmente pré-moldada (ECSC 2002) Ponte mista com laje inteiramente pré-moldada (FHWA, 2009) Ponte mista construída sem transversinas (HECHLER; SOMMAVILLA, 2009) Processos construtivos utilizados na construção de vigas mistas: a) viga sem escoramento, b) viga escorada, c) viga escorada e pré-tensionada Vigas mistas com vãos isolados Vigas mistas com laje de continuidade sobre o apoio Execução de ligação parafusada durante o processo de montagem de uma viga de ponte mista (Virginia DOT) Escolha do local da emenda em uma viga de aço contínua em função dos momentos resistentes (positivo e negativo) da ligação (ECSC, 2002) Esquema de uma viga contínua com dois vãos com a indicação da variação da espessura das chapas dos perfis soldados, medidas em mm (adaptado de COLLINGS, 2005) Pontes mistas contínuas com vigas de aço emendadas. Ponte em vigas mistas contínuas com mísulas nos apoios (HANSWILLE; SEDLACEK, 2007) Sistemas de apoios provisórios para construção da transversina de concreto armado Esquema de conexão com transversina de concreto armado para momentos negativos (adaptado de ECSC, 2002) Esquema de conexão com transversina de concreto armado para momentos negativos e positivos (adaptado de ECSC, 2002) Esquema do modelo de funcionamento de uma emenda com transversina de concreto armado (adaptado de HECHLER; SOMMAVILLA, 2009).. Soluções para solda da chapa de extremidade: solda de filete e solda de penetração total (ECSC, 2002) Detalhamento da armação de transversina de concreto armado (HECHLER; SOMMAVILLA, 2009) Ponte em vigas mistas com continuidade através de transversina de concreto armado: a) vista da obra concluída; b) detalhe da armação da transversina (HECHLER et al. 2008) Extremidades de vigas de aço com dispositivos para ligação com transversinas de concreto armado posicionadas sobre apoios provisórios (HECHLER e SOMMAVILLA, 2009) Emenda de vigas mistas com através transversina de concreto armado e bloco de compressão em aço (FHWA, 2009) Execução de transversina de continuidade em ponte mista nos Estados Unidos: (a) vigas de aço com bloco de compressão na região inferior e as formas laterais colocadas; (b) lançamento do concreto pelo espaço entre as vigas (FHWA, 2009).. Vigas mistas com continuidade através transversina concreto armado e mesa de compressão inferior também em concreto armado (FHWA, 2009). Vigas metálicas com continuidade através de pós-tensão (adaptado de FHWA, 2009). 137 137 138 138 139 140 141 142 142 143. 143 144 144 145 146 146 148 149 150. 150. 151 151. 152 152.

(19) xix. Capítulo 7 Figura 7.1 Figura 7.2 Figura 7.3 Figura 7.4 Figura 7.5 Figura 7.6 Figura 7.7 Figura 7.8 Figura 7.9 Figura 7.10 Figura 7.11 Figura 7.12 Figura 7.13 Figura 7.14 Figura 7.15. Figura 7.16 Figura 7.17 Figura 7.18 Figura 7.19 Figura 7.20 Figura 7.21 Figura 7.22 Figura 7.23 Figura 7.24 Figura 7.25 Figura 7.26. Tipos de encontros usuais em pontes Esquema típico de extremidade em balanço utilizada para substituir encontro Erosão em talude de ponte com extremidade em balanço e talude protegido com sacos de solo-cimento - Ponte s/ o Rio Preto na Rodovia BR101/ES (DNIT 2004) Ponte com extremidade em balanço com aterro de acesso destruído por enchente Ponte sobre o Rio Ingá na Rodovia PB-066 (foto do autor) Encontro “leve” ou “econômico” (a) encontro convencional; (b) encontro integral Tipologias de encontros integrais adotados por alguns dos estados norte americanos (adaptado de BURKE, 2009) Tipologias de encontros semi-integrais adotados por alguns dos estados norte americanos (adaptado de BURKE, 2009) Encontros integrais (a), (b), (c), (d) e (f) e semi-integrais (e) de acordo com a especificação BA 42/96 do Reino Unido (HIGHWAYS AGENCY, 2003) Seqüência construtiva adotada em encontros integrais com paredes diafragma ou estacas prancha (ILES, 1997) Seção da parede de um encontro integral em estacas prancha com perfil “I” no lado aterro (WAY E YANDZIO, 1997) Encontros integrais indicados pela Prestressed Concrete Association além daqueles recomendados pela BA 42/96 (NICHOLSON, 1998) Fundações de encontro em estacas de aço dentro de tubos plásticos e contenção do aterro em solo reforçado - Reino Unido (Iles, 2010) Fundações de encontro integral em estacas de concreto dentro de tubos de concreto - Reino Unido (ILES, 2010) Fundações de encontro integral em estacas de aço envolvidas por tubos de aço e contenção do aterro em solo reforçado, Estado de New Jersey, EUA (KODHAIR E HASSIOTIS) Fundação de encontro integral em estacas de aço envolvidas por tubos de aço, Estado de Iwoa, EUA (DUNKER E ABU-HAWASH, 2005) Fundação de encontro integral em estacas mistas (concreto e aço), Estado de Iwoa, EUA (LIU et al., 2007) Bloco de encontro integral do Estado de Minnesota – EUA (Mn DOT 2010) Detalhe da ligação de estaca de aço com bloco adotado na Espanha (LIZ, 200?) Detalhe da ligação de estaca de aço com bloco adotado no Reino Unido (ILES, 2010) Encontro integral com fundação direta (ILES, 2010) Encontro semi-integral com fundação direta (ILES, 2010) Tipologias básicas de alas: (a) paralela; (b) ortogonal; (c) inclinada (WHITE, 2008). Impedimento ao movimento do encontro integral devido ao uso de estacas sob as alas (WHITE, 2008). Comportamento de um acesso de ponte sem laje de transição e com laje de transição (adaptado de DIRECTION DES ROUTES, 1984). Esquema mostrando as diversas causas que podem levar ao surgimento de defeitos na pista nas extremidades das pontes (PUPPALA et al., 2009). 153 154 154 155 155 156 158 159 161 162 163 163 164 164 165. 165 166 167 167 168 168 169 169 170 171 172.

(20) xx. Figura 7.27 Figura 7.28 Figura 7.29 Figura 7.30 Figura 7.31 Figura 7.32 Figura 7.33 Figura 7.34 Figura 7.35 Figura 7.36 Figura 7.37 Figura 7.38 Figura 7.39. Comportamento de um encontro integral (expansão e contração) sem laje de transição e com laje de transição (ARSOY et al, 1999) Laje de transição pré-moldada em concreto protendido (McDONALD e MERRIT, 2007) Tipologia de laje de transição para encontro integral usualmente adotada nos Estados Unidos (WASSEF et al., 2003) Detalhe típico de encontro integral com fundação em estacas recomendado pela CIRIA (SOUBRY, 2001) Detalhe de encontro integral com fundação direta adotado pela CIRIA - Reino Unido (SOUBRY, 2001) Detalhe de laje de transição para encontro integral – Reino Unido (COOKE., 2003) Comprimentos mínimos das lajes de transição em encontros integrais em função da altura e do grau de compactação do aterro (O’BRIEN e KEOGH, 1999) Esquema estrutural para o dimensionamento de lajes de transição recomendado pela DIRECCIÓN NACIONAL DE CARRETERAS (2000) – Espanha. Detalhamento da armação para laje de transição engastada no encontro adotado pela DIRECCIÓN NACIONAL DE CARRETERAS (2000) Detalhe típico de encontro integral do Illinois DOT com indicação do aterro sem compactação (OLSON, 2009) Concepções utilizadas em aterros com geosintéticos para encontros integrais (HORVATH, 2005) Curvas tensão-deformação do EPS Geofoam em função da densidade (Beyer) Execução do aterro em um encontro integral com utlização de geosintético EPS Geofoam – EUA (www.harborfoaminc.com). 173 173 174 174 175 175 176 176 177 178 179 179 179. Capítulo 8 Figura 8.1 Figura 8.2 Figura 8.3 Figura 8.4 Figura 8.5 Figura 8.6. Figura 8.7 Figura 8.8. Percentual de estados norte americanos com relação às ações que são levadas em consideração no projeto de encontros integrais (MURARI; PETRO, 2004) Modelo estrutural em pórtico plano para análise global e de fundações de uma ponte integral com quatro vãos (HAMBLY, 1991) Modelo estrutural em pórtico plano para uma ponte integral de três vãos com as estacas simuladas por um comprimento de engaste equivalente (HUANG, 2004) Modelo estrutural em pórtico plano para uma ponte integral de três vãos com o solo simulado através de molas (HUANG, 2004) Modelo estrutural em pórtico espacial para uma ponte integral de três vãos com o solo simulado através de molas (HUANG, 2004) Modelo estrutural em elementos finitos 3D no programa SOFISTIK para uma ponte integral de três vãos com o solo simulado através de molas lineares (TLUSTOCHOWICZ, 2005) Modelo estrutural em elementos finitos 3D no programa LUSAS para ponte integral de três vãos com o solo simulado através de molas lineares (www.lusas.com) Resultado da análise da variação térmica para o modelo da Figura 8.6 (www.lusas.com).. 181 182 183 184 184 185. 185 186.

(21) xxi. Figura 8.9. Figura 8.10. Figura 8.11 Figura 8.12 Figura 8.13 Figura 8.14. Figura 8.15. Figura 8.16. Figura 8.17. Figura 8.18 Figura 8.19 Figura 8.20 Figura 8.21 Figura 8.22 Figura 8.23 Figura 8.24 Figura 8.25 Figura 8.26 Figura 8.27. Modelo estrutural em elementos finitos 3D para uma ponte integral curva de um vão com o solo simulado através de molas não lineares obtidas de curvas p-y (THANASATTAYAWIBUL, 2006) Modelo estrutural em elementos finitos 3D para uma ponte integral de três vãos com o solo simulado através de molas não lineares obtidas de curvas p-y (HUANG, 2004) Modelo em elementos finitos de uma ponte integral utilizado no programa FB Multipier com interação solo-estrutura através de curvas p-y Distribuição das tensões do solo sobre uma estaca antes e após o carregamento (adaptado de JUIRNARONGRIT; ASHFORD, 2005) Modelos para análise da interação solo-estaca: (a) solo como meio contínuo; (b) solo simulado por molas (hipótese de Winkler) Comportamento de uma estaca com carregamento transversal de acordo com a hipótese do coeficiente de reação horizontal. (a) viga sobre o solo; (b) modelo de Winkler; (c) estaca com carregamento lateral no solo; (d) estaca modelada com molas de acordo com Winkler (adaptado de PRAKASH; SHARMA, 1990) Variação do coeficiente de reação horizontal do solo: (a) solos coesivos sobreadensados; (b) solos granulares e argilas e siltes normalmente adensados (PRAKASH; SHARMA, 1990) Configuração dos resultados obtidos de uma solução completa para o caso de uma estaca longa livre no topo sujeita a esforço horizontal e momento fletor (REESE; IMPE, 2001) Coeficientes para cálculo dos deslocamentos e momentos fletores para força horizontal e momento fletor aplicados no topo de uma estaca com a extremidade livre segundo o método de Matlock e Reese (PRAKASH; SHARMA, 1990) Curvas p-y para cada camada do solo e a mobilização da resistência lateral em função do deslocamento sofrido pela estaca (VELLOSO; LOPES, 2010) Configurações das curvas p-y para argilas moles submersas: (a) carregamento estático (b) carregamento cíclico (c) pós-cíclico (REESE; IMPE, 2001) Configurações das curvas p-y para argilas rijas submersas para carregamento estático segundo Reese et al (1975), (REESE; IMPE, 2001) Configurações das curvas p-y para argilas rijas submersas para carregamento cíclico segundo Reese et al. (1975), (REESE; IMPE, 2001) Configurações das curvas p-y para argilas rijas acima do nível d’água para carregamento estático (REESE; IMPE, 2001) Configurações das curvas p-y para argilas rijas acima do nível d’água para carregamento cíclico (REESE; IMPE, 2001) Modelo do comportamento do solo na superfície para determinação de pult – rutura em cunha (REESE; IMPE, 2001) Modelo do comportamento do solo para maiores profundidades para determinação de pult – rutura por escoamento lateral (REESE; IMPE, 2001) Modelo do comportamento do solo para maiores profundidades para determinação de pult – rutura por escoamento lateral (FLEMING et al, 2009) Coeficientes usados para o desenvolvimento de curvas p-y para areias: (a) coeficientes A s e Ac ; (b) coeficientes Bs e Bc (REESE; IMPE, 2001). 186. 187. 187 188 189 190. 191. 193. 196. 197 200 202 202 204 204 206 206 206 208.

(22) xxii. Figura 8.28 Figura 8.29 Figura 8.30 Figura 8.31. Figura 8.32. Figura 8.33 Figura 8.34. Figura 8.35 Figura 8.36 Figura 8.37 Figura 8.38 Figura 8.39 Figura 8.40 Figura 8.41 Figura 8.42 Figura 8.43. Configurações das curvas p-y para areias para carregamentos estáticos e cíclicos (REESE; IMPE, 2001) Coeficientes adimensionais C1,C2 e C3 e coeficiente de reação horizontal segundo o API (2000) (adaptado de VELLOSO; LOPES, 2010) Configurações das curvas p-y para solos com coesão e ângulo de atrito (REESE; IMPE, 2001) Modelos estruturais para estacas de acordo com o “Método Racional”: (a) engastada no topo – encontro integral; (b) rotulada no topo – encontro semi-integral (ABENDROTH; GREIMANN, 1988) Coeficiente de reação horizontal equivalente para situações com solo não uniforme: (a) solo real; (b) solo equivalente; (c) configuração das deformadas da estaca – real e equivalente (ABENDROTH; GREIMANN, 1988) Fatores para a determinação do comprimento de engastamento: (a) estaca engastada no topo; (b) estaca rotulada no topo (ABENDROTH; GREIMANN, 1988) (a) Comprimento ln onde o atrito lateral para cargas axiais deve ser desprezado em função do deslocamento lateral da estaca; (b) Curvas para estimativa do valor de ln (ABENDROTH; GREIMANN, 1988) Coeficientes de empuxo passivo (componente horizontal) segundo Caquot e Kerisel (1949) em função de φ e δ/φ’, adaptado de O’BRIEN e KEOGH (1999) Coeficientes de empuxo lateral de solos arenosos em função da rotação da estrutura segundo o NAVAL FACILITIES ENGINEERING COMMAND (1986) Coeficientes de empuxo lateral de solos arenosos em função da rotação da estrutura segundo o NCHRP (BARKER et al.,1991) Coeficientes de empuxo lateral de solos arenosos em função da rotação da estrutura segundo a CANADIAN GEOTHECNICAL SOCIETY (2006)..... Distribuição das pressões do aterro para encontros de pórticos segundo a BA 42/96 (HIGHWAYS AGENCY, 2003) Distribuição das pressões do aterro para encontros com paredes engastadas no terreno segundo a BA 42/96 (HIGHWAYS AGENCY, 2003) Distribuição das pressões de terra para projeto de encontros em pórtico segundo a BRO 2002 (adaptado de FLENER, 2004) Ponte semi-integral com cortina de extremidade segundo a norma sueca BRO 2002 Distribuição simplificada da pressão passiva para encontros curtos com fundação em estacas (BURKE, 2009). 208 209 211 213. 213. 214 216. 218 218 219 219 221 221 222 223 224.

(23) xxiii. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AASHTO API ABNT ACI CEB CEN CIRIA DNIT DOT DTp EC1 EC2 ECSC FHWA FIB FIP IAJB ICE NCHRP PCA PCA PCI RILEM SCI TRL TRRL. American Association of State Highway and Transportation Officials American Petroleum Institute Associação Brasileira de Normas Técnicas American Concrete Institute Comité Euro-International du Béton Comité Européen de Normalisation Construction Industry Research and Information Association Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes Department of Transportation Department of Transport Eurocode 1 Eurocode 2 European Coal and Steel Community Federal Highway Administration Fédération Internationale du Béton Fèdèration Internationale de la Prècontrainte Integral Abutment and Jointless Bridge Institution of Civil Engineers National Cooperative Highway Research Program Portland Cement Association (USA) Prestressed Concrete Association (UK) Precast/Prestressed Concrete Institute International Union of Laboratories and Experts in Construction, Systems and Structures Steel Construction Institute Transport Research Laboratory Transport and Road Research Laboratory.

(24) Capítulo 1. 1. Introdução. 1. INTRODUÇÃO. 1.1 Considerações iniciais O desenvolvimento da engenharia de pontes, e da engenharia estrutural em geral, ao longo dos anos foi impulsionado pela evolução dos métodos de análise estrutural e pelo desenvolvimento dos materiais de construção e meios tecnológicos envolvidos nos processos construtivos. Na análise estrutural procura-se adotar um modelo simplificado que represente bem o comportamento da estrutura real. Ao mesmo tempo há uma tendência natural de se conceber as estruturas de forma que possam ser representadas por modelos simplificados. No caso da evolução das pontes, a introdução de articulações e juntas estruturais foi uma das formas utilizadas para aproximar a estrutura real do modelo teórico que poderia ser mais facilmente utilizado na análise estrutural. A separação das estruturas das pontes em partes (superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura) também tem como objetivo facilitar a sua análise (Figura 1.1). JUNTA. JUNTA SUPERESTRUTURA. ENCONTRO. APARELHO DE APOIO. ENCONTRO. APARELHO DE APOIO PILAR (MESOESTRUTURA). FUNDAÇÕES (INFRAESTRUTURA). Figura 1.1 – Ponte em viga contínua. Em função de suas grandes dimensões, as pontes são estruturas em que os efeitos devidos à retração, fluência e variação de temperatura possuem muita importância. Os deslocamentos horizontais das superestruturas podem ser de milímetros ou dezenas de centímetros, dependendo da extensão, dos materiais da estrutura e das variações sazonais da temperatura ambiente no local onde a obra está implantada. Nas pontes modernas em vigas, tradicionalmente estes deslocamentos são acomodados com a utilização de juntas de movimentação e de aparelhos de apoio de forma a permitir os deslocamentos da superestrutura. Para evitar a entrada de água e de detritos que comprometam o funcionamento das juntas e proporcionar uma superfície de rolamento mais uniforme é usual a colocação de dispositivos de transição na face superior da superestrutura. Em caso de mal funcionamento destes dispositivos ocorre entrada de água e detritos nas aberturas das juntas, comprometendo a sua função estrutural e tornandoas um dos principais pontos de deterioração da superestrutura e infraestrutura das pontes. Nos países de clima frio os problemas relacionados às juntas de movimentação são mais graves porque a variação sazonal de temperatura é maior e o uso de sal para descongelamento dos pavimentos no inverno torna a água dos pavimentos mais agressiva. O elevado custo de manutenção das juntas e da recuperação dos danos estruturais relacionados a elas é o principal fator que tem levado diversos.

(25) Capítulo 1. Introdução. 2. países, principalmente na América do Norte e na Europa, a preferir o uso de pontes em viga sem juntas na superestrutura.. (a). VIGA SIMPLES. (b). JUNTA DE DILATAÇÃO ENTRE VIGAS. ARTICULAÇÃO GERBER. (c). APOIO MÓVEL. APOIO FIXO OU MÓVEL. APOIO MÓVEL. APOIO MÓVEL. ARTICULAÇÃO MONOLÍTICA. APOIO MÓVEL. (d). Figura 1.2 – Tipos de pontes com juntas: (a) ponte com vigas bi-apoiadas; (b) ponte em vigas com articulações Gerber; (c) ponte em viga contínua com articulações nos os apoios; (d) ponte em viga contínua com ligação monolítica nos pilares e articulações nos encontros (adaptado de DREIER, 2010). 1.2 Conceito de ponte integral As pontes construídas sem juntas ao longo de toda a superestrutura e na ligação desta com os encontros têm recebido na literatura técnica internacional a denominação de pontes integrais ou pontes de encontros integrais. Além da economia na manutenção estas obras apresentam ainda outras vantagens tais como: maior redundância, maior durabilidade, menor custo de construção, superfície de rolamento mais regular e melhor estética. O conceito de ponte integral também vem sendo utilizado para a reabilitação de pontes antigas. Por outro lado, as pontes integrais exigem mais cuidados nas fases de concepção, análise, dimensionamento e detalhamento estrutural. Os encontros precisam acomodar as movimentações da superestrutura e estão sujeitos a uma complexa interação solo-estrutura em relação aos aterros contidos. As movimentações devidas às variações de temperatura cíclicas sazonais e diárias implicam no aumento das pressões exercidas pelo solo sobre a estrutura. Outro aspecto é que atualmente a maior parte das pontes de pequenos e médios vãos é construída utilizando-se os sistemas construtivos de vigas pré-moldadas protendidas ou de vigas mistas com laje de concreto e vigas de aço. Para aplicação do conceito de ponte integral nesses tipos de superestrutura é necessário que se promova a ligação entre os vãos de forma a se eliminar as juntas sobre os apoios intermediários. Por sua vez a continuidade das vigas e o engastamento nos encontros restringem as.

(26) Capítulo 1. Introdução. 3. rotações devido à fluência (protensão e peso próprio) e à retração diferencial entre a laje e as vigas que ocorreriam nas suas extremidades, caso estas estivessem simplesmente apoiadas. Assim, ao longo do tempo, desenvolvem-se momentos fletores positivos devidos à protensão e negativos devidos ao peso próprio (fluência) e à retração diferencial entre a laje e as vigas. Alguns dos aspectos de projeto aqui citados só costumam ser levados em conta no caso de projetos de obras de maior complexidade ou então são abordados de maneira muito simplificada. No entanto, os meios atualmente disponíveis para a análise estrutural (programas e equipamentos) permitem que se levem em conta todos estes aspectos no desenvolvimento de um projeto mesmo no caso de obras mais simples. Portanto não é justificável que se aumente o custo de manutenção e construção de uma ponte em função da adoção de um modelo estrutural muito simplificado.. 1.3 Objetivos Apesar das pontes integrais já serem utilizadas em muitos países e objeto de diversas pesquisas, o tema ainda é praticamente desconhecido na nossa engenharia de estruturas. Em função disso, o trabalho aqui apresentado tem como objetivo apresentar o estado da arte das pontes integrais, dentro do contexto das modernas pontes em vigas. Dentro do objetivo geral proposto, este trabalho tem os seguintes objetivos específicos com relação ao conhecimento das pontes integrais: •. descrever as características fundamentais das pontes integrais, bem com as vantagens e as limitações na sua utilização; • apresentar o estágio atual do seu desenvolvimento em outros países, os critérios adotados pelos órgãos rodoviários na sua concepção e as normas e especificações técnicas existentes; • identificar os aspectos mais importantes que devem ser considerados nas etapas de concepção, análise, projeto e construção deste de tipo de obra.. 1.4 Estrutura do trabalho Esta dissertação foi dividida em nove capítulos, sendo que neste primeiro é apresentada a introdução ao assunto e os objetivos propostos. No Capítulo 2 são apresentados os mecanismos utilizados para acomodação dos movimentos das pontes. Neste capítulo é apresentada uma introdução sobre a origem dos movimentos e um breve histórico do surgimento dos aparelhos de apoio e juntas estruturais. Por fim, são apresentados os tipos de aparelhos de apoio e sistemas de juntas utilizados nas superestruturas das pontes. No Capítulo 3 é apresentada a terminologia adotada na literatura internacional para as pontes integrais, um histórico do seu desenvolvimento e as vantagens e desvantagens da sua utilização deste conceito de projeto. Também são apresentadas as limitações ao seu uso adotadas por órgãos rodoviários e exemplos da experiência internacional neste tipo de obra. No Capítulo 4 são abordados os efeitos de temperatura em pontes incluindo a descrição dos mecanismos de troca de calor e o processo de distribuição de temperatura nos tabuleiros. São apresentados os principais métodos para estimativa da temperatura efetiva das pontes que serviram como base para os procedimentos especificados nas principais normas de projeto de pontes. Também é apresentada uma descrição simplificada dos efeitos que as variações uniforme e diferencial de temperatura exercem sobre as pontes em viga convencionais e integrais. Por fim, são descritos os procedimentos previstos nas normas de projeto do Eurocode, AASHTO e ABNT..