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Tipologia dos apoios das pontes

Prof.: Raul Lobato

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP

FACULDADE DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLOGICASCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA: ESTRUTURAS DE PONTES

MANUAL DE PROJETO DE OBRAS DE ARTE ESPECIAIS - DNER

NBR 7187 DNIT 091/2006 - ES DER SP ET-DE-C00/020

MANUAL DE INSPEÇÃO DE PONTES RODOVIÁRIAS - DNIT

RETRAÇÃOFRENAGEM ACELERAÇÃOEMPUXO VENTO

Aula 12

• Definição;

• Tipologia dos aparelhos de apoio de pontes;

• Vantagens, desvantagens e limitações;

• Patologias e Serviços de Manutenção.

Definição

Os aparelhos de apoio são dispositivos que fazem aTRANSIÇÃO entre a superestrutura e a mesoestrutura ou ainfraestrutura. A necessidade ocorre quando duas peçasestruturais se apoiam uma sobre a outra, isto devido àpossibilidade de ROTAÇÃO ou DESLIZAMENTO uma emrelação à outra. Esses movimentos que podem ser tanto de giroou translação nem sempre podem ser ABSORVIDOS poralgumas das peças que compõe a estrutura, devido a este fatoinsere-se um elemento intermediário denominado APARELHODE APOIO

Definição

A definição do DNIT, presume que os aparelhos de apoio sãoutilizados em pontes NÃO APORTICADAS e suas principaisfunções são:

• TRANSMITIR as cargas da superestrutura à mesoestrutura ouà infraestrutura;

• Permitir os MOVIMENTOS LONGITUDINAIS dasuperestrutura, devidos à retração própria da superestrutura eaos efeitos da temperatura, expansão e retração;

• Permitir as ROTAÇÕES da superestrutura, motivadas pelasdeflexões provocadas pela CARGA PERMANENTE e pelaCARGA MÓVEL;

Definição

Observa-se que sobre os aparelhos de apoio atuam esforços VERTICAIS,esforços HORIZONTAIS e MOMENTOS FLETORES, e estas, determinam otipo de apoio a ser utilizado na estrutura e seu respectivo materialconstrutivo. Estes apoios podem ser classificados conforme o MATERIAL, epelo tipo de VINCULAÇÃO

Tipos de aparelho de apoio

APARELHOS DE APOIO FIXOS: permitem apenas os movimentos de rotação, gerando reação vertical e horizontal no vínculo.

• Articulações de Chumbo: Muito usadas antes das articulações deconcreto e neoprene, as articulações de chumbo foramabandonadas quando este se mostrou um MATERIALINADEQUADO. Com algum tempo de uso o chumbo escoava epermitia que sua forma geométrica original se transformasse emuma lâmina delgada de formas irregulares. As articulações dechumbo eram dimensionadas para uma tensão máxima decompressão de 1kN/cm², e esta era normalmente retangular comespessura de 2 cm (indeformada)

NÃO PODE SER RECUPERADA OU SUBSTITUÍDA POR OUTRA DO MESMO MATERIAL


• Articulações de Concreto: • Articulações Freyssinet: é uma articulação fixa de concreto que

consiste em uma redução de seção da peça a articular; tem, em geral,2 cm de altura e deve trabalhar com tensões elevadas, visto que aplastificação da articulação é desejável (permitindo ROTAÇÕESsignificativas).

H ≤ V/8DIMENSÕES


• Articulações de Concreto: • Articulações Freyssinet:

H ≤ V/8

ARMADURA


• Articulações de Concreto: • Articulações Mesnager: são articulações fixas que transmitem

esforços por ADERÊNCIA, através de barras cruzadas ancoradas nosblocos a articular, e cuja função é transmitir a força normal e resistir àforça cortante que se manifestam entre os dois blocos; a articulaçãoMesnager não se confunde com a articulação Freyssinet porque oCONCRETO que reveste a armadura na seção reduzida tem, naarticulação Mesnager, APENAS A FUNÇÃO DE PROTEGER O AÇO,não colaborando na transmissão de esforços.

H > V/8


• Articulações de Concreto: • Articulações Mesnager:

H > V/8


• Articulações de Concreto: • Articulações de contato de superfícies cilíndricas: são articulações

fixas de CONCRETO ARMADO, com rotações garantidas pelassuperfícies de contato cilíndricas; este tipo de contato admiteTENSÕES DE COMPRESSÃO ELEVADAS (teoria de Hertz). A maiorDESVANTAGEM desta articulação é a exigência de um acabamentoperfeito.


• Articulações de Concreto: • Articulação Blindada ou Articulação Burkhardt: utilização de duas

chapas de aço, de 8 mm de espessura, envolvendo superfíciescilíndricas.


• Articulações Metálicas: são obtidas da combinação adequadade chapas e roletes metálicos. No caso das articulações fixasas chapas possuem cavidades usinadas e lubrificadas onde seencaixa o rolete (apenas movimentos de rotação sãopermitidos).

• Articulações sem rolo metálico:


• Articulações Metálicas:

• Articulações com rolo metálico:

• Articulações para cargas verticais reversíveis: compressão outração


APARELHOS DE APOIO MÓVEIS: permitem tanto a rotaçãocomo a translação, gerando no vínculo apenas a reação vertical(atrito usualmente é desprezado).

• Aparelhos de apoio de deslizamento: Os primeiros aparelhos deapoio de deslizamento foram usados para pequenos vãos antes doaparecimento das placas de neoprene fretado. Consistiam,basicamente, em duas PLACAS DE AÇO polido, com um lubrificanteentre elas; o funcionamento deste tipo de aparelho de apoio era, alémde precário, TEMPORÁRIO: o lubrificante retinha DETRITOS queprejudicavam o deslizamento e absorviam UMIDADE que provocavaCORROSÃO prematura.


• Aparelhos de apoio de deslizamento: Os aparelhos de apoio dedeslizamento devem ter, obrigatoriamente, batentes de limitação depercurso


• Aparelhos de apoio de deslizamento:

Neoflon: constituído de neoprene associado com camadas de teflon(resina que sob altas pressões apresenta COEFICIENTES DE ATRITOMUITO BAIXOS, entretanto se apresenta como um MATERIAL POUCORESISTENTE E DE CONFIABILIDADE TEMPORÁRIA, sendoempregado quando são necessários DESLOCAMENTOSSIGNIFICATIVOS EM CURTO ESPAÇO DE TEMPO)


• Aparelhos de apoio de deslizamento:

Neoflon:


• Aparelhos de apoio de rolamento:

a) Aparelhos de rolo único: são os mais simples, visto que um roloisolado pode absorver, simultaneamente, movimentos de rotação etranslação; geralmente usados para PEQUENAS CARGAS.


• Aparelhos de apoio de rolamento:

b) Aparelhos de rolos múltiplos: quando um rolo único não ésuficiente para suportar a reação vertical, utilizam-se rolos múltiplos;como a rotação da superestrutura fica impedida, haverá necessidadede ser conduzida uma rótula, o que complica e onera a usinagem doaparelho de apoio (CARREGAMENTOS ELEVADOS)


• Aparelhos de apoio pendulares:

a) Aparelhos Pendulares de Concreto: são peças prismáticas deconcreto, DUPLAMENTE ARTICULADAS, na base e no topo, nosentido longitudinal; praticamente, são dois blocos de apoio opostospelas bases. As articulações são as já citadas nas articulações fixas:de contato, placas de chumbo, blindadas, tipo Mesnager e tipoFreyssinet; os pêndulos de concreto têm certas limitaçõesgeométricas e também físicas, no que se refere a deslocamentosadmissíveis.



a) Aparelhos Pendulares de Concreto:



b) Aparelhos Pendulares de Aço:


• Aparelhos de apoio elastoméricos: Os aparelhos de apoio deelastômero (borracha sintética comercialmente conhecida comoneoprene) foram desenvolvidos para suprir as dificuldadesrelacionadas ao CUSTO e à MANUTENÇÃO dos aparelho de apoiometálicos e de concreto. Os aparelhos de apoio de neoprene sãodispositivos que geram uma LIGAÇÃO FLEXÍVEL entre asuperestrutura e a mesoestrutura, favorecendo o BOMDESEMPENHO das funções requeridas destes elementos.


As principais características desse material são:

I. Módulo de deformação transversal de valor muito baixo;

II. Módulo de deformação longitudinal, também de valor muito baixo;

III. Tensão normal de compressão de serviço com valor razoável, daordem de grandeza dos concretos usuais;

IV. Elevada resistência ao envelhecimento.

ROTAÇÃO E TRANSLAÇÃO

DIMENSÕES COMPATÍVEIS

MANUTENÇÃO


Para reações de PEQUENA INTENSIDADE utiliza-se os aparelhos deapoio de ELASTÔMETRO SIMPLES, constituídos de um bloco deelastômero vulcanizado. Para estruturas de GRANDE PORTE há anecessidade de se empregar aparelhos de apoio de NEOPRENEFRETADO, que são uma junção do neoprene com chapas de açogalvanizado. As chapas de aço têm como principal função cingir asplacas de neoprene, reduzindo o ACHATAMENTO EXCESSIVO doelemento e com isso aumentar as TENSÕES ADMISSÍVEIS no apoio.


O bom desempenho dos elementos de apoio de neoprene fretado noexercício das funções requeridas depende da boa LIGAÇÃO do açocom o elastômero. Além da verificação da ligação “aço x elastômero”, oprojeto desses aparelho de apoio exige algumas outras verificaçõescomo: verificação do ESCORREGAMENTO, verificação daESTABILIDADE e verificação das ESPESSURAS de aço.


Além do controle de qualidade nas etapas de fabricação e montagem énecessário prever a TROCA desses aparelhos. Dessa forma alguns cuidadosespeciais são necessários:

I. Realização de ENSAIOS para verificação da QUALIDADE DE FABRICAÇÃO;

II. Não impor o aparelho à DEFORMAÇÕES IMPREVISTAS;

III. Prever NICHOS entre a meso e a superestrutura onde possam ser colocadosmacacos capazes de aliviar os aparelhos existentes, possibilitando a suaSUBSTITUIÇÃO.

MONITORAMENTO SUBSTITUIÇÃOAPROVEITAMENTO

PLENO DA SERVENTIA


• Aparelhos de apoio de neoprene contido (Neotopflager ou PotBearings): Estes aparelhos de apoio combinam as duas propriedadesdesejáveis em aparelhos de apoio: capacidade de rotação compequena resistência e transmissão da reação de apoio em uma ÁREABEM DEFINIDA. Consiste basicamente em um VASO DE AÇOcontendo um DISCO ELASTOMÉRICO NÃO FRETADO e uma tampaou ÊMBOLO na parte superior do vaso; quando sujeito a altas forçasde compressão, o elastômero tem um comportamento similar ao de umlíquido. A ESTANQUEIDADE entre o disco elastomérico e a tampa éde grande importância, para não permitir o escapamento doelastômero, que seria semelhante ao escapamento de um líquidoviscoso.


O TIPO PADRÃO do aparelho de apoio de neoprene contido PERMITESOMENTE A ROTAÇÃO; as forças verticais são transmitidas ao discoelastomérico enquanto que as forças horizontais são transmitidas datampa diretamente ao vaso.


Com dispositivos adequados, os aparelhos de apoio de neoprenecontido podem ter alguns ou todos os deslocamentos horizontaisimpedidos.

Vantagens:

I. Absorve pequenos recalques diferenciais de fundação, redistribuindouniformemente as tensões no topo do pilar;

II. Possui altura muito pequena e peso próprio muito baixo, facilitandosua utilização.

NEOPRENE CONTIDO FIXONEOPRENE CONTIDO

MÓVEL EM UMA DIREÇÃONEOPRENE CONTIDO

MÓVEL


Esses aparelhos de apoio são considerados APARELHOS DE APOIOESPECIAIS por não serem usados com tanta frequência. São utilizadosquando as reações, deslocamentos ou rotações tem maior intensidade(apresentam MAIOR CAPACIDADE DE SUPORTE)

RUNDFLON

Inspeção dos aparelhos de apoio

• Causas intrínsecas: referentes aos processos de deterioraçãoinerentes à própria estrutura, ou seja, sua origem é dada naexecução, utilização, por falhas humanas, etc.

• Causas extrínsecas: externa ao corpo do material, podem serentendidas como fatores que atacam as estruturas de fora paradentro, ao longo do processo da concepção, execução ou davida útil.

VIDA ÚTIL MANUTENÇÃO PATOLOGIAS INTERVENÇÃO

Inspeção dos aparelhos de apoio

• Verificação da capacidade do aparelho de apoio demovimentar-se livremente para VARIAÇÕES DETEMPERATURA da superestrutura;

• Verificação da POSIÇÃO do aparelho de apoio e da posiçãorelativa de seus elementos componentes;

• Verificação da possibilidade de MOVIMENTAÇÃOINDESEJADA do aparelho de apoio;

• Verificação da eventual existência de FRATURAS, FISSURASOU DEFORMAÇÕES nos elementos do aparelho de apoio;

• Verificação da PROTEÇÃO ANTI-CORROSIVA;

Inspeção dos aparelhos de apoio metálicos

As anomalias que afetam as ESTRUTURAS DE AÇO são as mesmasque afetam os aparelhos de apoio metálicos e, muitas delas,independentes do tipo de aparelho (de deslizamento, pendulares, derolo).

As partes componentes dos aparelhos de apoio devem estarcorretamente ALINHADAS, ISENTAS DE DETRITOS, e emCOMPLETO E MÚTUO CONTATO; caso o contato seja incompleto,poderão surgir danos aos componentes dos aparelhos, àsuperestrutura ou à infraestrutura.

Os aparelhos de apoio devem estar FIRMEMENTE FIXADOS, semfolgas; na eventualidade da existência de FOLGAS, estas serãodenunciadas por RUÍDOS quando da passagem dos veículos maispesados.

INCLINAÇÕES: PENDULARES MOVIMENTAÇÃO: DE DESLIZAMENTO E DE ROLO


Patologias e Métodos Corretivos nos Aparelhos de ApoioMetálicos: A principal fonte de patologias nos aparelhos deapoio metálicos são as causas denominadas extrínsecas, maisprecisamente pela CORROSÃO. A corrosão nos aparelhos deapoio metálico é dada principalmente pela VARIAÇÃO DAUMIDADE do meio ambiente com os GASES CORROSIVOS,como gás carbônico, anidrido sulfuroso, amônia, etc. Este tipo depatologia ocasiona-se nos dois tipos de articulação metálica(MÓVEL E FIXA)


Patologias e Métodos Corretivos nos Aparelhos de ApoioMetálicos:


Patologias e Métodos Corretivos nos Aparelhos de Apoio Metálicos:

I. LIMPEZA por jateamento;

II. Aplicação de epóxi primer ANTI-CORROSIVO de zinco;

III. Aplicação de duas camadas de revestimento com pintura epóxica dealta dureza;

IV. As superfícies DESLIZANTES devem ser engraxadas com graxa abase de silicone e as superfícies de contato com o concreto recebem apintura somente em sua periferia. (RECUPERAÇÃO DIFÍCIL ETEMPORÁRIA, SENDO PREFERÍVEL A SUBSTITUIÇÃO)

LUBRIFICAÇÃO X DETRITOS E UMIDADE

Inspeção dos aparelhos de apoio de concreto

• Articulações Freyssinet e Articulações Mesnager: Sãoarticulações fixas de concreto e a inspeção deve concentrar-sena verificação de eventuais TRINCAS ou FISSURASexistentes, em cima e embaixo da seção reduzida, e nasQUEBRAS DE CANTOS do concreto; no primeiro caso, asfissuras podem denunciar uma fretagem inadequada e, nosegundo, a INOBSERVÂNCIA DE DISTÂNCIAS MÍNIMAS, emtorno de 10 cm, entre os limites da articulação e as faces doconcreto.

INCLINAÇÕES: PENDULARES


• Articulações Freyssinet e Articulações Mesnager:


• Articulações de Contato de Superfícies Cilíndricas: Nestasarticulações, que admitem um certo deslocamento em virtudeda deformação de parte das superfícies cilíndricas em contato,tomadas planas pela compressão que sofrem, compressõesexcessivas provocam esmagamento de concreto eARMADURAS DE FRETAGEM INSUFICIENTES permitem oaparecimento de TRINCAS.


• Patologias e Métodos Corretivos nos aparelhos de apoiode concreto: Os aparelhos de apoio de concreto sofrem comos dois tipo de causas, tanto a intrínseca como a extrínseca,desde a FALHA HUMANA NA EXECUÇÃO até as CAUSASNATURAIS. Atualmente não são mais utilizados pelo fato desofrerem diversos problemas patológicos pela falta de limpezae pelas diversas falhas na sua execução. Os dispositivos tipoFreyssinet, articulações de contato de superfície, Mesnager epêndulos normalmente sofrem das mesmas patologias. Demodo geral as manifestações patológicas e os métodos dereparo e de reforço destes elementos seguem os critériosbásicos para as ESTRUTURAS DE CONCRETO.


INCLINAÇÃO EXAGERADA

ENCAMISAMENTOARTICULAÇÃO

ELASTOMÉRICA

Inspeção dos aparelhos de apoio elastoméricos

Além de eventuais danos físicos, DESGASTES e RUPTURAS,porventura existentes nos aparelhos de apoio, devem serverificados e, na medida do possível, avaliados seus respectivoscomportamentos à compressão, à rotação e ao cisalhamento.


• Patologias e Métodos Corretivos nos aparelhos de apoio deneoprene: O que diferencia os aparelhos de apoio de neoprene dosdemais é a sua grande capacidade de sobreviver à FALTA DEMANUTENÇÃO, e mesmo que sejam fabricados com materiais debaixa qualidade, é muito difícil que entrem em colapso total;entretanto, os apoios elastoméricos podem tornar-sePREMATURAMENTE INSERVÍVEIS em virtude de uma série decausas, incluindo:

I. Danos não detectados durante a instalação;

II. Assentamento irregular, provocando uma sobrecarga adicional localizada;

III. Deslocamentos, rotações e cargas em serviço superiores aos estimados;

IV. Agressividade não prevista do meio ambiente;

V. Ataque por produtos químicos.


• Patologias e Métodos Corretivos nos aparelhos de apoio deneoprene:

I. Inspecionar visualmente as faces acessíveis do aparelho; após alguns anosde serviço, pequenas fissuras de 2 a 3 mm de profundidade e de 2 a 3 mmde comprimento são toleráveis;

II. Verificar se o aparelho de apoio foi corretamente vulcanizado e se háchapas de aços fretagens visíveis e oxidadas;

III. Medir deslocamentos, alturas e distorções;

IV. Verificar se o aparelho de apoio foi deslocado de sua posição original;

V. Verificar se há indícios da presença de substâncias nocivas ao elastômero

CUSTO E DIFICULDADES

SUBSTITUIÇÃO TOLERÂNCIAVERIFICAÇÃO ESTRUTURAL


NÃO PODEM SER RECUPERADOS

Inspeção dos aparelhos de apoio especiais

• Aparelhos de apoio de neoprene contido: verificar aintegridade da FIXAÇÃO do aparelho de apoio (integridade dosparafusos e posição dos elementos). Verificar eventualexistência de FISSURAS NAS SOLDAS. Verificar existência deeventuais VAZAMENTOS DO NEOPRENE contido (inutilidadedo aparelho). Verificar a existência de detritos quecomprometam o bom funcionamento do aparelho.

Inspeção dos aparelhos de apoio especiais

• Aparelhos de apoio de neoprene contido:

ROTAÇÕES EXCESSIVAS E MOVIMENTOS HORIZONTAIS

Substituição dos Aparelhos de Apoio• O TRÁFEGO deve ser desviado antes do inicio dos serviços, só

podendo retornar após a conclusão do mesmo;

• O procedimento exige operações de macaqueamento;

• É obrigatório que as JUNTAS DE DILATAÇÃO estejam LIMPASantes do início dos procedimentos de macaqueamento;

• Substituição dos APARELHOS DE APOIO EXTREMOS exige aremoção dos ATERROS e a demolição das LAJES DE TRANSIÇÃO;

• O desligamento da estrutura com o elemento de apoio exige ainserção de calços ou equipamentos de alto-travamento;

• Substituição e operação inversa;

Substituição dos Aparelhos de Apoio

Concepção

• Aparelhos de vinculação rígida

Concepção

• Aparelhos de vinculação flexível

DOSAGEM DA RIGIDEZ ATRAVÉS DA GEOMETRIA

LIBERDADE DE CONCEPÇÃO

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E-mail: [email protected]

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