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A conformidade dos projetos de pontes, viadutos e passarelas de concreto

Qual é a variação linear de temperatura ao longo da altura da seção transversal? Como é a distribuição da temperatura ao longo da altura da seção transversal? Qual é a distribuição da temperatura ao longo da altura da seção transversal para diferentes alturas da seção transversal e de pavimentação? Qual deve ser o procedimento na elaboração do projeto? Essas questões estão sendo apresentadas na NBR 7187 de 07/2021 - Projeto de pontes, viadutos e passarelas de concreto.

04/08/2021 - Equipe Target

NBR 7187 de 07/2021 - Projeto de pontes, viadutos e passarelas de concreto

A NBR 7187 de 07/2021 - Projeto de pontes, viadutos e passarelas de concreto estabelece os procedimentos e requisitos básicos para o projeto de pontes, viadutos e passarelas de concreto. Aplica-se aos projetos de recuperação e reforço de estruturas existentes, não abrangendo sistemas e materiais de reforço. Aplica-se às estruturas de concretos normais, identificados por massa específica seca maior do que 2.000 kg/m³, não excedendo a 2.800 kg/m³, do grupo I de resistência (C20 a C50) e do grupo II de resistência (C55 a C90). Entre os concretos especiais excluídos desta norma estão o concreto-massa e o concreto sem finos. As classes do concreto em função de sua massa específica, resistência à compressão axial e consistência são estabelecidas na NBR 8953.

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Qual é a variação linear de temperatura ao longo da altura da seção transversal?

Como é a distribuição da temperatura ao longo da altura da seção transversal?

Qual é a distribuição da temperatura ao longo da altura da seção transversal para diferentes alturas da seção transversal e de pavimentação?

Qual deve ser o procedimento na elaboração do projeto?

Os documentos técnicos mínimos que constituem o projeto estrutural são memorial descritivo e justificativo, memorial de cálculo e desenhos. Para a elaboração do projeto, são necessários elementos básicos que compreendem todas as informações necessárias para justificar a obra e definir suas características técnicas e funcionais.

Incluem levantamentos topográficos (também batimetria, se necessário) e de interferências, projeto geométrico completo, dados geológicos, geotécnicos e hidrológicos, gabaritos em largura e altura e outros condicionantes do projeto. Em alguns casos, devem ainda ser consideradas, na elaboração do projeto, as condições de acesso à obra, características regionais e disponibilidade de materiais e mão de obra.

O memorial descritivo e justificativo deve conter a descrição da obra e dos processos construtivos definidos bem como a justificativa técnica do sistema estrutural adotado. O memorial de cálculo deve ser iniciado com uma indicação clara do modelo estrutural adotado, com as dimensões principais, características dos materiais, condições de apoio, carregamentos aplicados, hipóteses de cálculo e outras informações que sejam necessárias para defini-lo.

Em seguida, os cálculos destinados para a determinação das solicitações e para o dimensionamento dos elementos estruturais devem ser apresentados em sequência lógica e cujos resultados possam ser facilmente entendidos, interpretados e verificados. Os símbolos não usuais devem ser bem definidos, as equações aplicadas devem figurar antes da introdução dos valores numéricos e informar as citações bibliográficas utilizadas.

Sendo os cálculos efetuados com auxílio de computadores, devem ser fornecidas as identificações dos programas e as indicações claras dos dados de entrada e de saída. Os desenhos, em formato normalizado e escalas adequadas, devem conter todos os elementos necessários para a execução da obra e estar condizentes com os cálculos.

Os desenhos de implantação da obra devem conter sua localização e os elementos principais do projeto geométrico, de forma a ficar perfeitamente definida sua integração com as características locais. Em perfil, devem ser mostradas as cotas do greide, do terreno natural, dos aterros de acesso ou cortes, do obstáculo transposto (como curso d´água, níveis de maré, rodovia, ferrovia e outros), constando também no desenho os gabaritos impostos, em largura e altura.

Devem ser mostradas inclusive as cotas dos elementos de fundação, os perfis dos boletins de sondagens com indicação do lençol freático e o perfil geológico/geotécnico do terreno, estimado a partir das sondagens e ensaios geotécnicos realizados. Em planta, o desenho deve ser lançado sobre bases obtidas do levantamento topográfico (inclusive cadastro de interferências) com as linhas rebaixadas, mostrando a compatibilização da obra com as condições locais, indicando saias de aterro e taludes de cortes, e fornecendo as coordenadas para locação das fundações.

Devem também constar nos desenhos de implantação outras informações importantes relativas à obra, principalmente: classe em que se enquadra (em relação às cargas móveis), classe de agressividade ambiental, especificações dos materiais que serão utilizados e, conforme o tipo de fundação, pressões no terreno exercidas por sapatas rasas ou bases de tubulões, cargas em estacas e comprimentos previstos. Os desenhos de formas devem detalhar todos os elementos componentes da estrutura, através de plantas, elevações e cortes, mostrando, além de todas as dimensões, dados complementares, como: contraflechas, aberturas provisórias para as fases construtivas, detalhes de drenagem da pista, de fixação de postes e outros.

Os desenhos de armação devem indicar tipo de aço, quantidade, bitola, dimensões e formas, posição e espaçamento das barras ou cabos, tipos de emendas e ganchos, raios mínimos de dobramento, cobrimentos, bem como prever espaços para lançamento do concreto e utilização de vibradores. Devem também constar nos desenhos de armação os planos e tabelas de protensão.

Nos desenhos de detalhamento dos cabos de protensão, devem constar os dados estabelecidos na NBR 14931:2004, A.8.2, assim como o tipo de bainha adotada para projeto, detalhes com os ângulos de saída dos cabos e as respectivas dimensões dos nichos de ancoragem. No caso de metodologias executivas serem consideradas como premissas do projeto estrutural, influenciando na estabilidade da estrutura durante a construção, nos esforços finais ou na mudança de geometria da estrutura, serão necessários desenhos específicos da sistemática construtiva prevista.

As estruturas de concreto devem ser concebidas, calculadas e detalhadas de modo a atender aos requisitos de qualidade estabelecidos na NBR 6118:2014, Seção 5, exceto os estabelecidos em 5.2.3 e 5.3.1, principalmente garantindo que, para todas as combinações de ações suscetíveis de intervir durante sua construção e utilização, sejam respeitados os estados-limites últimos e os estados-limites de serviço, bem como as condições de durabilidade requeridas. A avaliação da conformidade do projeto deve ser realizada, devendo essa avaliação ser elaborada por profissional habilitado, independente e diferente do projetista, requerida e contratada pelo contratante, e registrada em documento específico que acompanhará a documentação do projeto.

Conforme definição constante na NBR 8681, ações são as causas que provocam o aparecimento de esforços ou deformações nas estruturas, e classificam-se em: permanentes; variáveis; excepcionais. As ações cujas intensidades podem ser consideradas como constantes ao longo da vida útil da construção. Também são consideradas ações permanentes as que crescem no tempo, tendendo a um valor-limite constante.

As ações permanentes compreendem, entre outras: as cargas provenientes do peso próprio dos elementos estruturais; as cargas provenientes do peso da pavimentação, dos trilhos, dos dormentes, dos lastros, dos revestimentos, das barreiras rígidas, dos guarda-rodas, dos guarda-corpos e de dispositivos de sinalização; empuxos de terra e de líquidos; forças de protensão; deformações impostas, isto é, provocadas por fluência e retração do concreto, e por deslocamentos de apoios. Na avaliação das cargas devidas ao peso próprio dos elementos estruturais, o peso específico deve ser tomado no mínimo igual a 24 kN/m³, para o concreto simples, e 25 kN/m³, para o concreto armado ou protendido.

Devem ser consideradas cargas devidas ao peso do enchimento para compatibilização do greide com a laje do tabuleiro. Na avaliação da carga devida ao peso da pavimentação, deve ser adotado para peso específico do material empregado o valor mínimo de 24 kN/m³, prevendo-se uma carga adicional de 2 kN/m² para atender a um possível recapeamento. A consideração desta carga adicional pode ser dispensada, a critério do proprietário da obra.

As cargas correspondentes ao lastro ferroviário devem ser determinadas por meio de ensaios utilizando o material da jazida. Na ausência de ensaios, deve ser considerado um peso específico aparente mínimo de 19 kN/m³. Deve ser suposto que o lastro atinja o nível superior dos dormentes e preencha completamente o espaço limitado pelos guarda-lastros, até o seu bordo superior, mesmo se na seção transversal do projeto assim não for indicado.

Na ausência de indicações precisas, a carga referente aos dormentes, trilhos e acessórios deve ser considerada no mínimo igual a 8 kN/m por via. O empuxo de terra atuante sobre as estruturas deve ser determinado de acordo com os princípios da mecânica dos solos, em função de sua natureza (ativo, passivo ou de repouso), das características geomecânicas e geométricas do maciço (aterro, solo natural ou sobrecarga), da presença do nível d’água, assim como da rigidez dos paramentos.

Como simplificação, pode ser suposto que o solo não tenha coesão e que não haja atrito entre o terreno e a estrutura, desde que as solicitações assim determinadas estejam a favor da segurança. O peso específico do solo úmido deve ser definido de acordo com as características do material natural ou do material a ser utilizado no corpo do aterro, não sendo inferior a 18 kN/m³ e o ângulo de atrito interno no máximo igual a 30°.

Os empuxos ativo e de repouso devem ser considerados nas situações mais desfavoráveis. A atuação do empuxo passivo só pode ser considerada quando os deslocamentos relativos à sua plena mobilização não prejudicarem o desempenho da estrutura e sua ocorrência puder ser garantida ao longo de toda a vida útil da obra.

Quando a superestrutura funcionar como arrimo dos aterros de acesso, a ação do empuxo de terra proveniente desses aterros deve ser considerada unilateralmente (em ambos os lados alternadamente). Nos casos de tabuleiro em curva ou esconso, deve ser considerada a atuação simultânea dos empuxos nas extremidades, quando for mais desfavorável.

No caso de pilares implantados em taludes de aterro, na ausência de estudo específico de interação entre o solo e a estrutura, deve ser adotada, para o cálculo do empuxo de terra, uma largura fictícia igual a três vezes a largura do pilar, devendo este valor ficar limitado à largura da plataforma do aterro. Os pilares-parede, na presente situação, devem ser tratados como estruturas de contenção.

Deve ser considerado também o efeito do adensamento do aterro, que pode originar solicitações adicionais sobre os pilares. Para grupo de pilares alinhados transversalmente, quando a largura fictícia, obtida de acordo com 7.2.5.1, for superior à distância transversal entre eixos de pilares, a nova largura fictícia a considerar deve ser: para os pilares externos, a semidistância entre eixos acrescida de uma vez e meia a largura do pilar; para os pilares intermediários, a distância entre eixos.

Pode ser prescindida a consideração da ação do empuxo de terra sobre os elementos estruturais implantados em terraplenos horizontais de aterros previamente executados e estabilizados, desde que sejam adotadas precauções especiais no projeto e na execução como: compactação adequada, inclinações convenientes dos taludes, distâncias mínimas dos elementos às bordas do aterro, terreno de fundação com suficiente capacidade de suporte, entre outras. Quando os aterros dos encontros forem executados sobre solos moles, deve ser analisada a presença de solicitações horizontais adicionais nas fundações em virtude de carregamentos não uniformes na superfície do terreno (efeito Tschebotarioff).

O empuxo d´água e a subpressão devem ser considerados nas situações mais desfavoráveis para a verificação dos estados-limites, sendo dada especial atenção ao estudo dos níveis máximo e mínimo dos cursos d’água e do lençol freático. No caso de utilização de contrapeso enterrado, deve-se, na avaliação de seu peso, considerar a hipótese de submersão total do contrapeso, salvo se comprovada a impossibilidade de ocorrência dessa situação.

Nos elementos estruturais que funcionam como arrimo do aterro de aproximação, deve ser prevista, em toda a altura destes elementos, uma camada filtrante contínua, na face em contato com o solo contido, associada a um sistema de drenos, de modo a evitar a situação de pressões hidrostáticas. Caso contrário, deve ser considerado nos cálculos o empuxo d´água resultante. As estruturas em quadro fechado, normalmente utilizadas em passagens inferiores, devem ser projetadas, independentemente da presença de um sistema de drenagem, para resistir ao empuxo d’água e subpressão provenientes do lençol freático, da água livre ou da água acumulada de chuva.

As forças de protensão e respectivas perdas devem ser consideradas conforme disposto na NBR 6118.  Em estruturas protendidas hiperestáticas deve ser considerada a ação indireta da protensão que gera os esforços hiperestáticos de protensão. No caso de estruturas hiperestáticas, que têm sua condição estrutural modificada durante os estágios de construção (por exemplo, obras construídas pelo método dos balanços sucessivos e obras estaiadas), devem ser considerados os esforços hiperestáticos de protensão gerados pelo efeito do tempo (deformação lenta).

A deformação específica por retração do concreto pode ser avaliada conforme o Anexo A. A deformação específica por fluência do concreto pode ser avaliada conforme o Anexo A. Se a natureza do terreno e o tipo de fundações permitirem a ocorrência de deslocamentos que induzam efeitos na estrutura, as deformações impostas decorrentes devem ser consideradas no projeto estrutural com base nos parâmetros definidos por estudo geotécnico.

As ações de caráter transitório compreendem, entre outras, cargas móveis; cargas de construção; cargas de vento; empuxo de terra provocado por cargas móveis; pressão da água em movimento; efeito dinâmico do movimento das águas; e variações de temperatura. Devem ser considerados os valores característicos das cargas móveis rodoviárias, incluindo cargas verticais, efeito dinâmico, força centrífuga, efeitos da frenação e da aceleração, fixados na NBR 7188.

Para outros usos específicos onde as cargas móveis não são abrangidas pela NBR 7188, estes valores devem ser definidos pelo proprietário da obra. Na ausência de norma específica, os valores característicos das cargas móveis ferroviárias, incluindo cargas verticais, efeito dinâmico, força centrífuga, choque lateral, efeitos da frenação e da aceleração, devem ser definidos pelo proprietário da obra. No projeto e no cálculo estrutural, devem ser consideradas as ações (estáticas e dinâmicas) passíveis de ocorrerem durante o período da construção, notadamente aquelas devidas a equipamentos e estruturas auxiliares de montagem e de lançamento de elementos estruturais e seus efeitos em cada etapa executiva da obra.

A carga de vento deve ser avaliada de acordo com a NBR 6123. Na combinação de ação do vento com ações das cargas móveis, a área frontal efetiva utilizada no cálculo da força de arrasto do vento deve considerar: para pontes rodoviárias, uma altura de 2 m a partir da superfície do pavimento; para pontes ferroviárias, uma altura de 4 m a partir do topo dos trilhos; e para passarelas de pedestres, uma altura de 1,70 m a partir da superfície do pavimento.

O empuxo de terra provocado por cargas móveis deve ser calculado conforme 7.2.5, transformando as cargas móveis no terrapleno em altura de terra equivalente. Quando a superestrutura funcionar como arrimo dos aterros de acesso, a ação deve ser considerada em apenas uma das extremidades, a menos que seja mais desfavorável considerá-la simultaneamente nas duas extremidades, como nos casos de tabuleiros em curva horizontal ou esconsos.

Os detritos carregados pela água em movimento (como troncos flutuantes, raízes e outros) podem se acumular nos pilares da ponte e, bloqueando partes do leito do rio, aumentar a pressão da água nos apoios da ponte. Esse acúmulo é função da disponibilidade destes detritos e do nível de esforços de manutenção para sua remoção.

A possível ocorrência de carreamento de detritos deve ser informada ao engenheiro responsável pelo projeto pela autoridade competente sobre a ponte, devendo a pressão da água também ser aplicada no acúmulo de detritos alojado contra os apoios. As dimensões e o formato do acúmulo de detritos (ver figura abaixo) são de difícil determinação.

Como referência, na falta de dados mais precisos, pode-se adotar o seguinte: a dimensão A deve ser a metade da profundidade da água, mas não superior a 3,0 m; a dimensão B deve ser a metade da soma dos comprimentos dos vãos adjacentes, mas não superior a 12,0 m acrescidos da largura do elemento estrutural. A pressão da água em movimento sobre o acúmulo de detritos deve ser calculada utilizando o fator dimensional k igual a 0,71.

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O efeito dinâmico das ondas e das águas em movimento deve ser determinado através de métodos baseados na hidrodinâmica. Em obras costeiras devem ser elaborados estudos específicos considerando os efeitos conjuntos de ondas, marés, correntes, conformação da costa e vento. As variações uniformes de temperatura devem ser consideradas de acordo com a NBR 6118.

FONTE: Equipe Target

Baseado nos documentos visitados

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