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Módulo 7: Aparelhos de Apoio

AA1 – Aparelhos de apoio

1 Definição

Quando duas peças estruturais se apóiam uma sobre a outra, elas podem girar

(rotação) ou deslizar (translação) uma em relação à outra. Estes movimentos de rotação etranslação nem sempre podem ser absorvidos por alguma das duas peças, sendonecessário, para isso, um elemento intermediário entre elas, que é o aparelho de apoio.

Os aparelhos de apoio são desenvolvidos de forma a transferir esforços para oapoio de uma estrutura, respeitando as condições de estabilidade e movimentaçãoprevistas em seu projeto. Seu uso mais comum é para o apoio de superestruturas depontes e viadutos, onde o uso dos aparelhos entre vigas e pilares possibilita amovimentação natural existente entre estes dois elementos, absorvendo os esforçoshorizontais e de rotações e transmitindo aos pilares os esforços verticais.

1.1 Classificação Quanto ao Tipo de Movimento

Quanto ao tipo de movimento os aparelhos de apoio podem ser classificados emfixos, móveis e elastoméricos.

1.2 Classificação Quanto ao Material de Fabricação

Quanto ao material de fabricação os aparelhos de apoio podem ser classificados

em de concreto, metálico, elastomérico e misto (metal + elastômero).

2 Os Aparelhos Fixos, Móveis e Elastoméricos

2.1 Aparelho de Apoio Fixo

Os aparelhos de apoio fixo funcionam como um apoio fixo (estática dasestruturas), ou seja, permitem movimentos de rotação, porém, impedem os de translação.Eles transmitem esforços verticais e horizontais.

Nas obras de concreto utilizam-se geralmente, como apoio fixo, uma lâmina



estreita (largura de 10 a 20 cm e altura da ordem de 2 cm) de concreto de alta resistência.

O apoio fixo pode também ser constituído por uma rótula metálica. Antigamente,

utilizava-se também, como aparelho fixo, uma lâmina de chumbo. Entretanto, o chumbo eragradualmente expulso da articulação pelos pequenos movimentos da viga, de modo que oemprego de articulações de chumbo

2.2 Aparelho de Apoio Móvel

Os aparelhos de apoio móvel funcionam como um apoio móvel, ou seja, permitem

movimentos de rotação e translação. Transmitem apenas esforços numa direção normal àdo movimento de translação. Os aparelhos de apoio móveis podem ser constituídos porpêndulos, rolos ou dispositivos de deslizamento em bronze ou teflon.

Nos apoios pendulares o movimento horizontal se faz às custas de inclinação do

pêndulo, o que introduz um componente horizontal na reação de apoio. Nos apoios de rolo o movimento de translação se faz por rolamento sobre as

placas, não introduzindo componente horizontal na reação, a não ser pelo atrito. Havendo dois rolos é necessária uma rótula superior para garantir a distribuição

da carga entre os rolos. Havendo mais de dois rolos, a distribuição da carga entre os rolosfica indeterminada, mesmo colocando-se a rótula superior.

Nos dispositivos de deslizamento o contato das superfícies é feito através de uma

chapa de aço inoxidável e de outra de material auto-lubrificante PTFE. As placas de PTFE são fabricadas a partir de matéria-prima virgem, ou seja, sem

o uso de material reciclado.

2.3 Aparelho de Apoio Elastomérico

São constituídos por lâminas de materiais elásticos denominados elastômeros, de

grande durabilidade. O mais conhecido dos elastômeros é o neoprene ou borrachasintética (polipropileno). Atualmente o elastômero mais utilizado é o policloroprene devidoà sua elevada resistência a intempéries.

Os aparelhos elastoméricos funcionam como um apoio “parcialmente fixo”, ou

seja, permitem pequenos movimentos de rotação e translação.

3 Apoios de Concreto

Os apoios de concreto são constituídos por lâminas estreitas de concreto de



alta qualidade. A lâmina apresenta uma grande resistência ao esmagamento, superior àresistência do próprio concreto, devido ao efeito de cintamento propiciado pelas massasde concreto junto à lâmina. Trabalhando sob tensões de compressão elevadas, o concretoda lâmina plastifica-se, permitindo pequenas rotações da peça apoiada; nessascondições, o apoio de concreto funciona como uma rótula, de pequena capacidade derotação.

Em alguns casos especiais, o apoio de concreto é feito com forma circular, quepermite pequenas rotações em qualquer direção. 3.1 Tensões Utilizadas nas Rótulas de Concreto

As rótulas de concreto trabalham geralmente com tensões de compressão

elevadas, que provocam a plastificação parcial do concreto.

Em geral, o dimensionamento das rótulas é feito com tensões em serviço da

ordem de 100 kgf/cm2 a 150 kgf/cm2.

3.2 Armaduras das Rótulas de Concreto

As rótulas de concreto provocam grandes concentrações de tensões,necessitando de armaduras de fendilhamento, necessárias para evitar ou controlar afissuração do concreto, em decorrência do espalhamento das tensões.

4 Apoios Metálicos

Os apoios metálicos, utilizados em estruturas de concreto, são geralmente apoiosmóveis, formados por rolos ou pêndulos.

Atualmente são fabricados apoios de rolo em que as superfícies de contato sãorevestidas com uma capa de 5 mm a 10 mm de aço cromo inoxidável de alta resistência.Graças a esta capa, as pressõ0es admissíveis de contato podem ser mais elevadas,resultando também tensões diametrais mais altas.

A tensão sm depende dos materiais do rolo e das chapas de apoio sendo

determinada pelo material mais fraco.

5 Apoios Elastoméricos

5.1 Tipos de Apoios Elastoméricos

Os apoios elastoméricos podem ser constituídos por uma lâmina de neoprene



simples ou por diversas camadas, intercaladas com chapas metálicas. Neste caso, oneoprene é vulcanizado juntamente com as chapas metálicas, de modo que se estabeleceuma boa aderência entre os dois materiais, condição necessária para o trabalho conjuntodos mesmos. Além disso, o neoprene envolve totalmente as chapas de aço, protegendo-as contra a corrosão.

A invenção dos apoios de neoprene fretado é atribuída a Freyssinet, que, em

1952, teve a idéia de melhorar o comportamento dos apoios de borracha, reforçando-oscom malhas soldadas. Em 1956 esse reforço foi substituído por chapas metálicas, coladasao neoprene por vulcanização.

Os apoios elastoméricos permitem pequenos deslocamentos horizontais, atécerca de 2/3 da soma das espessuras de neoprene do apoio, além de rotações. Elesabsorvem, também, esforços horizontais, os quais são estimados levando-se em conta aspropriedades elásticas dos apoios.

Quando os deslocamentos previstos ultrapassam a capacidade de deformação do

elastômero, pode-se associar o elastômero com uma camada de teflon, que permite ummovimento de translação por deslizamento.

Assim, resumidamente, os apoios elastoméricos podem ser subdivididos em

simples, fretados e fretados deslizantes. Os apoios simples são constituídos somente de

elastômero e tem sua aplicação principal dirigida aos pré-moldados, dimensionados para

pressões verticais de 30 kgf/cm2. Os apoios fretados são compostos de aço-carbono e

elastômero. O aço utilizado é o 1020 laminado a frio e o elastômero é o policloroprene,devido à altíssima resistência a intempéries e alta resiliência. Os apoios fretados

deslizantes são utilizados quando os esforços exigem uma altura do apoio que põem em

risco sua estabilidade ou quando desejamos um maior movimento da superestrutura. 5.2 Dureza do Neoprene

A dureza do neoprene é medida pela profundidade de penetração de umaagulha no material, numa escala de 0 a 90 (escala Shore). A dureza 0 Shore correspondea um material completamente mole, não oferecendo nenhuma resistência à penetração daagulha.

A dureza 90 Shore corresponde ao material muito duro. As medidas de durezasão geralmente feitas com uma tolerância +- 5 Shore, em face da imprecisãodas medidas e da variação da dureza com a temperatura do neoprene.

A dureza Shore do neoprene aumenta com a redução da temperatura do material.O aumento é de cerca de 40%, entre 20ºC e –20ºC, com variação aproximadamente linearno intervalo.

5.3 Fluência do Neoprene

Sob ação de um carregamento não instantâneo, o neoprene apresenta o



fenômeno de fluência, também denominado deformação lenta, que é o incremento dadeformação com o tempo, sob ação de uma carga constante.

O neoprene exibe o fenômeno de fluência, seja qual for a idade do material,enquanto no concreto, por exemplo, a fluência diminui com a idade do material.

Um concreto de 30 anos de idade, sujeito a uma solicitação permanente aplicadaapós aquela idade, não apresenta praticamente nenhuma fluência.

5.4 Módulo de Elasticidade do Neoprene

O módulo de elasticidade do neoprene (En) é medido em ensaios rápidos de

compressão de placas de neoprene. Observa-se que o módulo de elasticidade não é umaconstante, variando com a forma da placa. Denomina-se fator de forma de uma lâmina deneoprene a relação entre a área comprimida e a área lateral da lâmina.

5.5 Módulo de Cisalhamento do Neoprene

O módulo de cisalhamento do neoprene (Gn) mede a deformabilidade do material

sob ação de tensões de cisalhamento. O módulo de cisalhamento do neoprene depende da dureza Shore e da

temperatura do material.

6 Apoios Metálicos Elastoméricos

Os aparelhos de apoio metálicos elastoméricos podem permitir à estruturamobilidade por translação, segundo um ou dois eixos ortogonais entre si e por rotação emtorno de um, dois ou três eixos.

Conforme a sua capacidade de translação e rotação são classificados em:

Aparelhos de Apoio Fixos - TF: transmitem os esforços em todas as direções e nãopermitem movimentos de translação.

Aparelhos de Apoio Unidirecionais - TU: se movimentam em uma só direção epodem transmitir esforços na direção perpendicular ao eixo de movimento.Aparelhos de Apoio Multidirecionais - TM: se movimentam nas direções longitudinale transversal.

A definição do tipo e especificação do aparelho a ser usado em uma estrutura

pode ser feita a partir dos seguintes elementos:a) máximo carregamento vertical;b) mínimo carregamento vertical;c) carregamento horizontal nas direções transversal e longitudinal;



d) pior combinação de carregamentos resultante do máximo carregamento horizontale do mínimo carregamento vertical;

e) deslocamento nas direções longitudinal e transversal;

f) rotação prevista para o aparelho;g) máxima tensão de compressão permitida no concreto dos pilares e vigas;

h) informações diversas sobre a construção da estrutura onde serão instalados osaparelhos, tais como:

- tipo da estrutura (de concreto ou aço);- layout dos apoios;- espaço disponível para os apoios, etc.

Exercício 1:

A almofada de neoprene fretado de uma ponte isostática tem a finalidade de:

A - permitir o rebaixamento dos pilares. B - aumentar a capacidade de carga dos tubulões. C - permitir pequenos deslocamentos horizontais do tabuleiro. D - permitir a fixação de chumbadores nos pilares. E - aumentar a resistência do concreto das fundações.

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Exercício 2:

Os aparelhos de apoio metálicos que suportam o tabuleiro de uma ponte, geralmente compostospor aço inox e teflon, são posicionados:

A - nas fundações. B - sobre a pavimentação do tabuleiro. C - embutido nos pilares. D - entre o topo do pilar e a base do tabuleiro. E - nas grades de proteção.

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