Aparelho De Apoio - Ponte 1c16k

APARELHOS DE APOIO Prof. Ralf Klein, M.Eng.

Aparelhos de apoio SUMÁRIO

1) 2) 3)

Pontes - Eng.Civil - Prof. Ralf Klein

4) 5)

6)

Introdução Aparelhos de vinculação rígida Aparelhos de vinculação flexível Concepção da vinculação das pontes Dimensionamento de aparelhos de apoio elastoméricos Referências

Aparelhos de apoio INTRODUÇÃO


No caso das pontes em viga, que constituem a grande maioria das obras executadas, o cálculo da estrutura é usualmente dividido em superestrutura de uma lado e meso e infraestrutura de outro. A superestrutura é assimilada a uma ou mais vigas articuladas nos apoios através de aparelhos de apoio.

Desenho esquemático com indicação das principais partes de uma ponte em viga. (Stucchi, 1999)

Aparelhos de apoio INTRODUÇÃO


Os aparelhos de apoio são peças de transição entre os vigamentos principais e os pilares ou encontros. Os aparelhos de apoio tem a função de transmitir as reações de apoio permitindo os movimentos das vigas. É importante prever maneiras de substituir os aparelhos de apoio.

Aparelhos de apoio INTRODUÇÃO Classificação dos aparelhos de apoio (seg. a sua rigidez): Aparelhos de vinculação rígida. Aparelhos de vinculação flexível.

Aparelhos de vinculação rígida


São aparelhos com os quais a superestrutura é rigidamente vinculada a mesoestrutura relativamente a alguns movimentos e, praticamente livre relativamente a outros movimentos.

Aparelhos de vinculação flexível No caso dos aparelhos de vinculação flexível a superestrutura é vinculada elasticamente à mesoestrutura devido ao fato dos aparelhos de apoio serem feitos de elastômeros (borrachas sintéticas).

APARELHOS DE VINCULAÇÃO RÍGIDA Aparelhos de apoio metálicos.


Superfície cilíndrica ou esférica para permitir o giro. Superfícies planas para permitir os deslocamentos. Superfícies revestidas com teflon – inox.

Aparelho de apoio metálico (Profip, 2008)

APARELHOS DE VINCULAÇÃO RÍGIDA


Aparelhos de apoio metálicos (cont.)

Aparelho de apoio metálico que permite rotações em torno de qualquer eixo e deslocamentos em uma única direção (Profip, 2008)

APARELHOS DE VINCULAÇÃO RÍGIDA Aparelhos de apoio de elastômero cintado.


Constituídos de um vaso (a) metálico preenchido com um disco elastomérico e um pistão (tampa) no topo. O elastômero quando sujeito a forças de compressão elevadas comporta-se similarmente a um líquido.

Fonte: MENDES, PUGA, ALVES, 2010.

APARELHOS DE VINCULAÇÃO RÍGIDA Articulação Freyssinet


Idealizada por Freyssinet, o concreto na região estrangulada fica submetido a elevadas tensões em estado múltiplo de compressão. O concreto plastificado permite rotações significativas.

Fonte: MENDES, PUGA, ALVES, 2010.

Representação do estado múltiplo de tensões de compressão numa articulação Freyssinet.

APARELHOS DE VINCULAÇÃO RÍGIDA Articulação Freyssinet (cont.) Largura: 10 a 20cm Altura: ≅ 2cm Concreto de fck ≥ 25 MPa Lâmina de concreto apresenta resistência superior ao do concreto utilizado devido ao efeito do cintamento propiciado pelas massas de concreto junto à lâmina. Concreto da lâmina se plastifica permitindo pequenas rotações da peça apoiada. Rótulas de concreto podem absorver forças horizontais até 25% da força normal atuante.



Articulação Freyssinet (cont.)

3,3.

Rótula de concreto (articulação Freyssinet)



Pêndulos e rolos

Apoios móveis (Pfeil, 1988).



Pêndulos e rolos (cont.)

Apoios móveis (DNIT, 2004).



Viga do edifício do MASP ada por um apoio tipo pêndulo e uma articulação Freyssinet (Vasconcelos, 1992).



Articulação metálica

Rótula metálica



Articulação metálica (cont.)




Articulação metálica (cont.)

Ginásio de esportes de Barueri, SP


APARELHOS DE VINCULAÇÃO FLEXÍVEL Aparelhos de vinculação flexível No caso dos aparelhos de vinculação flexível a superestrutura é vinculada elasticamente à mesoestrutura devido ao fato dos aparelhos de apoio serem feitos de elastômero (borracha sintética).


Em estruturas de pontes é usual a utilização de aparelhos de apoio elastoméricos fretados que intercalam placas de elastômero e de aço. Esta fretagem melhora o desempenho do aparelho em especial com relação as deformações verticais que são bem menores nos fretados.

Aparelho de apoio elastomérico: (a) não fretado, (b) fretado. (Pfeil, 1990)

APARELHOS DE VINCULAÇÃO FLEXÍVEL Aparelhos de vinculação flexível (cont.)


A característica negativa dos aparelhos de apoio elastoméricos é a menor durabilidade destes relativamente à durabilidade das estruturas. Assim, é importante prever maneiras de substituir estes aparelhos de apoio.

Aparelho de apoio elastomérico fretado.

DIMENSIONAMENTO DE APARELHOS ELASTOMÉRICOS


Propriedades mecânicas do neoprene. Módulo de elasticidade (longitudinal) do neoprene, En ≅ 3 MPa Coeficiente de Poisson do neoprene, ν ≅ 0,5 Módulo de elasticidade transversal do neoprene, Gn = En / 2 (1 + ν) ≅ 1 MPa Resistência à compressão do neoprene, f cn ≅ 12 MPa



Propriedades mecânicas do neoprene fretado (cont.) As chapas de fretagem reduzem bastante as deformações transversais aumentando assim, a rigidez e a resistência à compressão dos aparelhos de apoio fretados. É necessário dispor de uma boa ligação elastômero x aço (atrito + adesão), obtida por ocasião da fabricação do aparelho (vulcanização). Módulo de elasticidade (longitudinal) do elastômero fretado, Ef ≅ 200 a 500 MPa Resistência à compressão do elastômero fretado, fcf ≅ 60 a 80 MPa Tensão de compressão issível do elastômero fretado, σcf, ≅ 15 MPa



Propriedades mecânicas do neoprene fretado (cont.)

CONCEPÇÃO DA VINCULAÇÃO


O sistema de apoio das pontes em viga pode ser concebido: a)

Com aparelhos de vinculação rígida. Usualmente utilizados em obras de maior porte.

b)

Com aparelhos de vinculação flexível. De aplicação frequente em obras de menor custo.



a)

Com aparelhos de vinculação rígida Devido a rigidez da vinculação proporcionada pelos aparelhos de vinculação rígida é preciso cuidado para não impedir deformações inevitáveis como as decorrentes da variação de temperatura e devido a retração e deformação imediata e lenta de protensão.

CONCEPÇÃO DA VINCULAÇÃO a)

Com aparelhos de vinculação rígida (cont.)

Por exemplo, para uma obra contínua com quatro apoios devemos observar: Não fixar mais que um ponto numa dada direção.


Quase todo o esforço horizontal longitudinal aplicado à estrutura vai para os apoios em A. Não vai a totalidade da força devido ao atrito nos outros apoios.

Distribuição ortogonal dos aparelhos de apoio na ponte (Stucchi, 1999) Articulação fixa

Articulação móvel unidirecional

Articulação móvel multidirecional

CONCEPÇÃO DA VINCULAÇÃO a)

Com aparelhos de vinculação rígida (cont.)


Para uma ponte em curva pode-se utilizar, por exemplo, o sistema de distribuição polar para os aparelhos de vinculação rígida.

Distribuição polar dos aparelhos de apoio na ponte (Stucchi, 1999) Articulação fixa

Articulação móvel unidirecional

Articulação móvel multidirecional



b)

Com aparelhos de vinculação flexível Com os aparelhos de vinculação flexível a liberdade de concepção é maior devido ao fato de se poder dosar a rigidez dos aparelhos de apoio. Assim, pode-se direcionar os esforços aos apoios na proporção que se deseja. A rigidez dos aparelhos de apoio flexíveis pode ser dosada através de suas geometrias.

CONCEPÇÃO DA VINCULAÇÃO b)

Com aparelhos de vinculação flexível (cont.)

Por exemplo, para a obra contínua com quatro apoios (ex. anterior) teríamos: Pelo fato dos pilares em B e C serem altos é conveniente reduzir ao máximo os esforços horizontais nesses apoios.


Isso pode ser viabilizado prevendo-se para B e C apoios suficientemente flexíveis em relação aos previstos para A e D.

Vista longitudinal da ponte apoiada em A, B, C e D (Stucchi, 1999)

CONCEPÇÃO DA VINCULAÇÃO b)

Com aparelhos de vinculação flexível (cont.) A escolha dos aparelhos em A e D, porém, deve levar em conta que estes não sejam excessivamente rígidos para que as deformações decorrentes da variação de temperatura, retração e protensão não gerem esforços excessivos nesses encontros.


É após definir os aparelhos em A e D que se devem definir aqueles para B e C, de modo que os apoios em B e C resultem mais flexíveis que os de A e D.

Vista longitudinal da ponte apoiada em A, B, C e D (Stucchi, 1999)

Aparelhos de apoio REFERÊNCIAS FREITAS, Moacyr. Infra-estrutura de pontes de vigas. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. MASON, Jaime. Pontes em concreto armado e protendido. Rio de Janeiro: LTC, 1977.


PFEIL, Walter. Pontes em concreto armado: mesoestrutura, infraestrutura, apoios. vol.2, 4ªed. Rio de Janeiro: LTC, 1990. PROFIP. Catálogo: . São Paulo, 2008. STUCCHI, Fernando Rebouças. Pontes e grandes estruturas. Notas de aula da disciplina. São Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 1999.

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