Pontes 2013-2 - Aula 4 (pontes integrais)

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PONTES INTEGRAIS E SEMI-NTEGRAIS Tendências Atuais

Maurício Fernando Pinho

UFPE

1.

INTRODUÇÃO

1

UFPE

INTRODUÇÃO

As pontes em concreto e aço geralmente utilizam aparelhos de apoio e juntas para acomodar as movimentações da superestrutura em relação à infraestrutura. VIGA SIMPLES

JUNTA DE DILATAÇÃO ENTRE VIGAS

ARTICULAÇÃO GERBER

APOIO MÓVEL

3

APOIO FIXO OU MÓVEL

APOIO MÓVEL

1

INTRODUÇÃO

UFPE

As juntas no pavimento são responsáveis por grande parte dos problemas de manutenção nas pontes: • • • •

deterioração dos aparelhos de apoio corrosão de armações desconforto ao tráfego aumento dos esforços dinâmicos

Diversos países passaram a evitar juntas nas pontes Pontes integrais: • não possuem juntas entre os vãos • a superestrutura é conectada diretamente aos encontros

4

2.

PONTES INTEGRAIS

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS

Pontes integrais: Pontes construídas sem juntas na superestrutura e entre esta e os encontros. Não existem juntas na pista de rolamento (jointless bridges) Admitem-se articulações entre a superestrutura e os pilares (apenas os encontros são integrais)

Pontes semi-integrais: Pontes sem juntas, mas com articulações nos encontros 6

2

PONTES INTEGRAIS

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Ponte em arco de alvenaria Rio Tejo Alcântara - Espanha (106 D.C.)

Ponte em arco de alvenaria Rio Lima - Portugal (séculos I e XIV)

7

2

UFPE

8

PONTES INTEGRAIS

pontes integrais em vigas

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

encontros integrais LAJE

PLACA DE TRANSIÇÃO

PLACA DE TRANSIÇÃO

ENCONTRO

LAJE

VIGA VIGA ENCONTRO

ESTACA

fundação em estacas 9

fundação direta

2

PONTES INTEGRAIS

encontros semi-integrais

UFPE

PLACA DE TRANSIÇÃO

LAJE

PLACA DE TRANSIÇÃO

LAJE

ENCONTRO

ENCONTRO

VIGA

VIGA

APARELHO DE APOIO

ESTACA

fundação em estacas 10

fundação direta

2

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PONTES INTEGRAIS

Histórico EUA • Início nas décadas de 20/30 (segundo os norte-americanos) • maior utilização a partir das décadas de 60 e 70 (intensificação do uso de pontes pré-moldadas protendidas) • critérios de projeto empíricos (baseados na experiência acumulada) • trabalhos de pesquisa a partir de 2000 • 13.000 pontes integrais em serviço em 2004 Reino Unido • visita técnica de engenheiros ingleses aos EUA em 1990 • Conferência “Towards joint-free bridges” - IABSE-UK (1993)

11

• primeira norma de pontes integrais (1996)

2

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12

PONTES INTEGRAIS Estados norte-americanos com pontes integrais

2

UFPE

13

PONTES INTEGRAIS

Evolução da construção de pontes integrais no Reino Unido

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

Vantagens das pontes integrais

• menor custo de manutenção • maior redundância estrutural • superestrutura mais econômica (continuidade das vigas) • encontros e fundações mais econômicos (estrutura integral) • mais conforto para o tráfego • melhor estética (região dos apoios)

14

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

15

Viaduto Cinco Pontas - Recife

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

Ponte sobre o Rio Pirapama Ligação BR 101 – PE-60

16

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

Ponte JK – Brasília - DF

17

Ponte sobre o Rio Paraíba Itabaiana - PB

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

18

Recuperação de juntas Viaduto João de Barros - Recife

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

Ponte Motocolombó - Recife (aparelho de apoio de aço)

Viaduto Cinco Pontas Recife (aparelho de apoio de neoprene) 19

2

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PONTES INTEGRAIS

Limitações para utilização

Comprimento do tabuleiro • cada órgão rodoviário adota um critério próprio • nos EUA os comprimentos máximos variam entre 46 m (Maine) e 305 m (Louisiana) • na maioria dos estados: 90 a 150 m (pontes de concreto)

Tipo de fundação • fundações com rigidez elevada são contra-indicadas 20

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS

Limitações para utilização

Geometria do tabuleiro

esconsidade (máximo: 30º)

curvatura 21

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS Experiência em outros países EUA

22

Happy Hollow Creek Bridge, Tennessee, EUA, 1996 Extensão: 358 m

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS

Whitehorn Creek Bridge Tennessee, EUA Extensão: 250 m

23 Pond Creek Bridge – Tennessee, EUA – Extensão: 176 m

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS

CANADÁ • início na década de 60 • primeiras recomendações para projeto em 1993 (Ontario) •1993 e 1996 construídas e monitoradas cerca de 100 pontes

Viaduto sobre a Rodovia 417 Ontario, Canadá

24

2

PONTES INTEGRAIS

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REINO UNIDO

• início na década de 90 • normas técnicas (Highways Agency): BA 42/1996 – Integral Bridges BD 57/2001 – Design for Durability • são adotadas preferencialmente pontes sem juntas • pontes com até 60 m devem ser obrigatoriamente integrais 25

• manuais de projeto: SCI, PCA e CIRIA

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS

Tipologias de encontros integrais – Norma BA-42/96 (Reino Unido)

(a)

26

(d)

(b)

(e)

(c)

(f)

2

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PONTES INTEGRAIS SUÉCIA

• o país adota preferencialmente pontes em pórtico • 8.000 das 14.000 pontes construídas em 70 anos são em pórtico • a Universidade de Luleå vem desenvolvendo diversas pesquisas sobre pontes integrais

27

instrumentação da Ponte Haavistonjoki (2003)

2

UFPE

PONTES INTEGRAIS

ESPANHA • início na década de 90 • Guía para la Concepción de Puentes Integrales en Carrreteras (Ministerio de Fomento – 1997)

28

Ponte Rio Urumea, 1998 – 49 m

2

PONTES INTEGRAIS

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AUSTRÁLIA (Gillies Street Bridge, 2003 – 60 m)

ALEMANHA 29

(Harlaching, 2010)

2

PONTES INTEGRAIS

UFPE

JAPÃO ( Koitogawa Bridge - Tateyama Expressway -120 m)

CORÉIA DO SUL 30

(DooDong Bridge, 2001)

3.

EFEITOS DE TEMPERATURA NAS PONTES INTEGRAIS

3

EFEITOS DE TEMPERATURA NAS PONTES INTEGRAIS

Efeitos da variação de temperatura

UFPE

variação de temperatura ponte convencional em viga contínua ∆

∆ ∆ Tu L

L

variação uniforme T1 T1>T2 T2 L

32

L

variação diferencial

3

UFPE

EFEITOS DE TEMPERATURA NAS PONTES INTEGRAIS

Efeitos da variação de temperatura

L

L

variação de temperatura – ponte integral (uniforme + diferencial)

Efeitos nos encontros: 33

• movimentação cíclica dos encontros sobre os aterros • aumento das pressão exercida pelo solo sobre a estrutura

4.

RETRAÇÃO E FLUÊNCIA NAS PONTES INTEGRAIS

5

UFPE

RETRAÇÃO E FLUÊNCIA Efeitos da retração e fluência

• as deformações diferidas levam ao surgimento de momentos nas estruturas hiperestáticas em função das restrições • nas vigas compostas ocorre a retração diferencial entre o concreto da laje e as vigas (de concreto ou de aço) • o efeito da fluência é significativo nas vigas protendidas (tensões de compressão elevadas) • na consideração dos efeitos das deformações diferidas deve ser levado em conta o processo construtivo da ponte

35

5

UFPE

36

RETRAÇÃO E FLUÊNCIA Efeitos da retração nas pontes integrais (vigas compostas)

5

UFPE

37

RETRAÇÃO E FLUÊNCIA Efeitos da fluência nas pontes integrais (vigas protendidas)

5

RETRAÇÃO E FLUÊNCIA

-4000

UFPE

3 DIAS x x 63 DIAS

MOMENTO FLETOR (kN . m)

-3000

60 DIAS

61 DIAS

180 DIAS

181 DIAS

-2000 -1000 0 1000 2000 3000 0

5

10

15

20

25

30

35

VÃO (m)

Evolução dos momentos fletores em viga pré-moldada protendida de ponte integral (Arockiasamy; Sivakumar, 2005)

38

• protensão: 3 dias • concretagem da laje: 61 dias • continuidade estrutural: 63 dias • carga móvel: 181 dias

5. CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS Pontes em vigas pré-moldadas • cerca de 80% das pontes existentes têm até 50 m de comprimento • atualmente a maioria das pontes de pequenos e médios vãos são construídas com vigas pré-moldadas • sistemas mais utilizados: vigas de concreto protendido e vigas de aço (a laje de concreto é moldada no local) • para aplicação do conceito de ponte integral deve haver continuidade entre os vãos

40

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS Vigas pré-moldadas em concreto protendido JUNTA

LAJE MOLDADA NO LOCAL

TRANSVERSINA

APARELHOS DE APOIO

MATERIAL COMPRESSÍVEL

VIGA PRÉ-MOLDADA

LAJE MOLDADA NO LOCAL

TRANSVERSINA

41 APARELHOS DE APOIO

Vigas pré-moldadas com vãos isolados

VIGA PRÉ-MOLDADA

Vigas pré-moldadas com vãos isolados e laje de continuidade

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS Continuidade com armaduras passivas PRÉ-LAJE

LAJE

ARMADURA SUPERIOR

ESTRIBO

VIGA PRÉ-MOLDADA

ARMADURA INFERIOR APARELHO DE APOIO TRANSVERSINA

42

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS Continuidade com armaduras passivas

momentos de restrição em função da idade em se estabelece a continuidade 43

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS

Continuidade com pós-tensão ao longo da extensão da ponte

1.31m

1.69m

0.17m

0.21m 0.96m

1.04m

0.55m

0.55m

1.04m

0.96m

1.31m

1.92m

0.20m

0.10m

44

0.48m 30.95m

1.20m

30.95m

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS Continuidade com pós-tensão na região dos apoios (sistema Dywidag)

LAJE MOLDADA NO LOCAL (1ª ETAPA)

LAJE MOLDADA NO LOCAL (2ª ETAPA)

VIGA PRÉ-MOLDADA

ARMAÇÃO DE PROTENSÃO

TRANSVERSINA APARELHO DE APOIO

APOIOS PROVISÓRIOS

45

5

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS

UFPE

Kingsport Bridge, Tennessee, EUA (1981) Extensão: 820 m (29 vãos) 46

5

UFPE

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS Vigas de aço com laje de concreto (vigas mistas) (tipologia adotada na Europa)

ARMAÇÃO DA LAJE

CONECTORES DE CISALHAMENTO

PLACA DE EXTREMIDADE VIGA PLACA DE DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES

APARELHO DE APOIO

47

5

UFPE

48

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS

5

CONTINUIDADE ESTRUTURAL NAS SUPERESTRUTURAS DE PONTES CONSTRUÍDAS COM VIGAS PRÉ-MOLDADAS S TU D

LA JE D E C O N C RE TO

Vigas mistas

UFPE

(tipologia adotada nos EUA) FOLGA ENTRE O TOPO DAS VIGAS TR AN S VE R SIN A D E C O N C R ETO

FUROS PARA ARMAÇÃO DA TRANSVERSINA

BLOCO DE COMPRESSÃO

DETALHE 1

49

6. CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Encontros MOVIMENTAÇÃO TÉRMICA DAS PONTES EM GERAL E DAS PONTES INTEGRAIS EM PARTICULAR

PEQUENOS RECALQUES PREVISTOS EM PROJETO

PERDA DE MATERIAL DO ATERRO

MOVIMENTO DO SOLO DO TALUDE DO ATERRO

VAZIOS DESENVOLVIDOS DEVIDO À EROSÃO PELO FLUXO DA ÁGUA E COMPACTAÇÃO PELO TRÁFEGO

ELEVAÇÃO DO PAVIMENTO DEVIDO AOS EFEITOS DE TEMPERATURA PRESSÃO HORIZONTAL DEVIDO AO ATERRO PROJETO INCORRETO DA LAJE DE TRANSIÇÃO

SOLO EXPANSIVO

BERÇO DA PLACA DE TRANSIÇÃO

COMPRESSÃO DO ATERRO DEVIDO À COMPACTAÇÃO INSUFICIENTE E INCORRETA ESPECIFICAÇÃO DOS MATERIAIS

SOLO COLAPSÍVEL

51

ESCORREGAMENTO LATERAL DEVIDO ÀS PRESSÕES LATERAIS PELA COLOCAÇÃO DO ATERRO

COMPRESSÃO DO SOLO NATURAL DEVIDO ÀS CARGAS DO CORPO DO ATERRO

6

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS

UFPE

Encontro convencional JU N T A D E EXPAN SÃO

A P A R E LH O D E A P O IO

52

Encontro integral

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Fundações EUA e CANADÁ Encontros integrais: • AASHTO não permite encontros integrais com fundações diretas apoiadas em rocha • cada estado possui seus critérios e detalhes padronizados • apenas um linha de estacas • maioria dos estados (70%) adotas apenas estacas de aço • alguns estados adotam estacas de c. protendido para pontes < 50 m • 70% dos encontros construídos com estacas de aço (perfis H) Encontros semi-integrais:

53

• fundações diretas ou profundas • blocos com duas linhas de estacas

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS

Fundações EUROPA

• fundações diretas ou profundas • Reino Unido: sapatas com 50% da tensão vertical adotada nos encontros convencionais (BA 42/96) • estacas de aço e concreto armado e protendido

54

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Fundações em estacas

estacas de aço em tubos plásticos (Reino Unido)

estacas de concreto em tubos de concreto (Reino Unido) 55

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Fundações em estacas

estacas de aço em tubos metálicos e contenções em solo reforçado (EUA)

56

estacas mistas (EUA)

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Ligação estaca-bloco EUA (engastamento de 30 a 75 cm)

57

EUROPA (engastamento mínimo de 60 cm e conectores)

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Fundações diretas

encontro integral

58

encontro semi-integral

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Lajes de transição • são regularmente adotadas nos EUA e outros países (3 a 6 m) • no Reino Unido são pouco utilizadas (adotam especificação rigorosa para o aterro dos encontros)

sem laje

ENCONTRO

com laje LAJE DE TRANSIÇÃO

59 ENCONTRO

6

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Laje de transição

UFPE

TRINCAS NO PAVIMENTO

LOMBADA

ASFALTO

ASFALTO

sem laje

VAZIO ATERRO

ATERRO

CONTRAÇÃO DA PONTE

EXPANSÃO DA PONTE

LAJE DE TRANSIÇÃO

LAJE DE TRANSIÇÃO

ASFALTO

ASFALTO

com laje VAZIO ATERRO

ATERRO

60 EXPANSÃO DA PONTE

CONTRAÇÃO DA PONTE

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Lajes de transição EUA (Illinois DOT)

EUA (Pennsylvania DOT)

61

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Lajes de transição

Reino Unido (CIRIA)

Espanha 62

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Alas • maioria dos órgãos adotam alas paralelas

paralelas (U)

ortogonais

inclinadas

alas curtas (sem estacas) 63

6

UFPE

CARACTERÍSTICAS DOS ENCONTROS INTEGRAIS E SEMI-INTEGRAIS Aterros • executados com material granular (melhor drenagem e acomodação dos movimentos horizontais) • o grau de compactação não deve ser elevado (o que implica no uso de placas de transição) • experiências com EPS (EUA)

64

7. ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Análise estrutural Ponte convencional: Superestrutura e infraestrutura podem ser projetadas isoladamente Ponte integral: Superestrutura, infraestrutura e terreno devem se considerados conjuntamente

66

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS

UFPE

Modelos utilizados para análise global CONEXÃO RÍGIDA

SUPERESTRUTURA

Pórtico plano com haste equivalente (EUA)

ENCONTRO

HASTE ENGASTADA EQUIVALENTE

SUPERESTRUTURA

CONEXÃO RÍGIDA

ENCONTRO

MOLAS DO SOLO

ESTACA

67

Pórtico plano e solo com molas

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS

UFPE

PAREDE COM MODELO DE MOLA

SUPERESTRUTURA

BARRA RÍGIDA (SUPERESTRUTURA) BARRA RÍGIDA (FUNDAÇÃO DO ENCONTRO) APARELHO DE APOIO TRAVESSA

PILARES

APOIO DO PILAR

ESTACA APOIOS MÓVEIS SOLO COM MODELO DE MOLA

Pórtico espacial com molas no solo

68

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS

Programas comerciais

Modelo gerado em programa comercial (LUSAS)

69

Modelo gerado pelo programa MULTIPIER

7

UFPE

70

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Ações a serem consideradas

Ações consideradas no projetos de pontes integrais pelos estados norte-americanos (2004)

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Estacas sujeitas a carregamentos laterais

UFPE

N H S

TERRENO A - A A - A

A

σ r = CONSTANTE

A - A

τr z

A - A

A

τrθ = 0

σr B - B

A

τr z

B DIREÇÃO DO MOVIMENTO

σr

A

τr z

τr θ B - B

B

τ z θ +τ z r Mσ z

τrθ

Reação do solo depende de diversos fatores:

71

• • • •

tipo de solo intensidade do carregamento (comportamento não linear) tipo de solicitação (estática ou cíclica) forma e dimensão da estaca

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Modelos de interação solo-estaca:

(a)

solo como meio elástico contínuo 72

(b)

solo representado por molas (Winkler)

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Variação do coeficiente de reação horizontal do solo

Kh

Kh

ADOTADO k = CONSTANTE

REAL PROVÁVEL

REAL PROVÁVEL

X

Solos coesivos sobreadensados 73

X

ADOTADO k = nhx

Solos coesivos normalmente adensados ou solos granulares

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Curvas p-y p,y

Z4

Z2

Z3

Z4

RESISTÊNCIA DO SOLO p

Z1

Z3 Z2

Z1

DESLOCAMENTO DA ESTACA y

74

• muito utilizadas na prática (programas específicos) • boa aproximação d o comportamento não linear do solo • curvas variam de acordo com a profundidade (terrenos estratificados) • programas específicos: LPILE, MULTIPIER

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS ESTÁTICO

UFPE RESISTÊNCIA DO SOLO p (kN/m)

pc= 0.5pc(

y ) y 50

0.5

Eoffset = 0.055 pc(

y - A sy 50 1.25 ) A s y 50

0.5pc Ees= -

y 50=

50

0.0625 pc y 50

curvas p-y argilas rijas submersas (carregamento estático)

xb

E si= ks Z

0 0

A s y 50 y 50

6A s y 50

18A s y 50 DESLOCAMENTO, y (mm)

CÍCLICO

p = A c pc(1-[

75

RESISTÊNCIA DO SOLO p (kN/m)

A c pc

y - 0.45 yp 0.25 ] ) 0.45 yp

Esc= -

curvas p-y argilas rijas submersas (carregamento dinâmico)

0.085 pc y 50

y p = 4.1 A cy 50

Esi = k c Z

y 50=

50

.b

0 0

0.45 y p

0.6 y p

18 y p

DESLOCAMENTO, y (mm)

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Método Racional (1988)

Lu

Lu

Lu

Lu

Lc

Lc

Le

L

Sistema Real

76

Balanço Equivalente

Le

L

Balanço Equivalente

Sistema Real

• substitui-se a estaca por uma haste engastada com comprimento fictício (similar ao método de Davisson-Robinson) • ainda é muito utilizado nos EUA (prático para análise estrutural) • considera rótulas plásticas no caso de estacas de aço

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS

UFPE

Caracterização dos empuxos laterais de terra nos encontros

• os deslocamentos dos encontros não são suficientes para mobilizar o empuxo passivo máximo do aterro • o coeficiente de empuxo passivo deve ser determinado em função dos deslocamentos dos encontros • o uso do empuxo passivo máximo não é recomendado porque superestima os esforços na estrutura • o efeito cíclico provoca aumento do empuxo passivo e é de difícil avaliação

77

• a variabilidade esperada para os empuxos deveria ser considerada na análise da estrutura

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Coeficiente de empuxo passivo em função do deslocamento

UFPE

(NCHRP) 6 MUITO COMPACTA Ø=45, Kp = 5.8

COEFICIENTE DE PRESSÃO DO SOLO K

∆

H AREIA MÉDIANAMENTE COMPACTA Ø = 37, Kp = 4.0 4

∆

AREIA FOFA Ø = 30, Kp = 3.0 H

∆

∆

2

MOVIMENTO ATIVO

H

H

MOVIMENTO PASSIVO

78

-0.025

-0.015

-0.005

0

0.005

0.015

DESLOCAMENTO / ALTURA -

0.025

∆/ H

0.035

0.045

7

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Empuxos laterais de acordo com BA-42/96 (UK)

UFPE

K*

H

H/2

Pressão do solo baseada em K*

Pressão do solo baseada em K 0 K0 Coeiciente de pressão do solo

Distribuição da pressão do solo (sem sobrecarga)

encontros em pórticos 2H/3

K*

H

Pressão do solo baseada em K*

Pressão do solo baseada em K 0

79

K0 Coeiciente de pressão do solo

Distribuição da pressão do solo (sem sobrecarga)

encontros com paredes engastadas no solo

7

UFPE

ANÁLISE ESTRUTURAL E INTERAÇÃO SOLO-ESTRUTURA EM PONTES INTEGRAIS Empuxo lateral de acordo com a norma sueca de pontes (2002) TABULEIRO

δ

CORTINA INTEGRADA

∆P

LAJE DE TRANSIÇÃO QUANDO NECESSÁRIA

PAREDE

PRESSÃO DE TERRA EM REPOUSO

∆p = C ⋅ γ s ⋅

Ha ⋅ βr 2

βr = δ / Ha

80

C = 300 ou 600 depende da hipótese de carregamento

P = P0

se

δ =0

He 200 0 δ < < se P = P0 + C1 ⋅ δ ⋅ ⋅ P1 200 He

P = P0 + C1 ⋅ P1

se

δ>

He 200