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GRANDES ESTRUTURAS:PONTES E BARRAGENS
MÓDULO 01: INTRODUÇÃO
Professor: Rogério Calazans [email protected]
Prof. Rogério Calazans Verly 2
Objetivos
• Apresentação do curso e da bibliografia;
• Introdução:
• Evolução histórica das pontes;
• Definições;
• Características particulares;
• Nomenclatura;
• Classificação.
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Ementa:
Conhecimento dos sistemas construtivos e
sistemas estruturais das obras de Pontes e
Grandes Estruturas de Infraestruturas de
Barragens. Introdução ao Estudo das Obras
de Infraestrutura de Barragens.
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Conteúdo do curso:
• Evolução histórica das pontes;
• Definições e elementos de projeto;
• Ações nas pontes;
• Introdução ao uso das tabelas de Rüsch;
• Avaliação de esforços nas pontes;
• Sistemas construtivos de pontes;
• Introdução às barragens.
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Bibliografia:
MARCHETTI, Osvaldemar. Pontes de concreto armado. SãoPaulo: Edgard Blücher, 2008. viii, 237 p. ISBN9788521204404
FREITAS, Moacyr de,. Infra-estrutura de pontes de vigas:distribuição de ações horizontais: método geral de cálculo.São Paulo: Edgard Blücher, 2001. 93 p. ISBN97885212002905
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Avaliação:
• 1ª avaliação (Prova): 08/10/2015 (50%)
• 2ª avaliação (Trabalho): 26/11/2015 (50%)
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Federais (DNIT)Estaduais (DERs)MunicipaisParticulares
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EVOLUÇÃO HISTÓRICA
• Material empregado;
• Sistemas estruturais;
• Processos construtivos.
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• Material empregado;
• Pontes de madeira;
• Pontes de pedra;
• Pontes metálicas;
• Pontes de concreto armado;
• Pontes de concreto protendido.
• Sistemas estruturais;
• Processos construtivos.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA
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• Material empregado;
• Sistemas estruturais;
• Pontes em arco;
• Pontes em viga/pórtico;
• Pontes estaiadas.
• Processos construtivos.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA
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• Material empregado;
• Sistemas estruturais;
• Processos construtivos.
• Concreto moldado no local (cimbramento fixo);
• Com vigas pré-moldadas;
• Balanços sucessivos com concreto moldado no local;
• Balanços sucessivos com aduelas pré-moldadas;
• Com deslocamentos progressivos.
EVOLUÇÃO HISTÓRICA
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DEFINIÇÕES
PONTES E VIADUTOS:
• Walter Pfeil: Denomina-se ponte a obra destinada a transposição deobstáculos à continuidade do leito normal de uma via, tais como rios, braços,de mar, vales profundos, outras vias etc. Quanto a ponte tem por objetivo atransposição de vales, outras vias ou obstáculos em geral não constituídospor água, comumente, denomina-se viaduto.
• DNER (GTTR):
• Ponte: OAE destinada a permitir que uma estrada transponha umobstáculo líquido;
• Viaduto: Obra destinada a permitir que uma estrada transponha vales,grotas ou outras estradas ou contorne encostas, bem como substituaaterros.
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DEFINIÇÕES
PONTES E VIADUTOS:
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DEFINIÇÕES
PONTES E VIADUTOS:
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DEFINIÇÕES
PONTILHÃO E BUEIRO:
• DNIT (010-PRO):
• Pontilhão: Ponte, inclusive apoios, com vão livre igual ou inferior a seismetros;
• Bueiro: Estrutura de drenagem, construída sob a rodovia, atravessando todo o corpo estradal.
• DNER (GTTR):
• Pontilhão: 1) Pequena ponte com comprimento inferior a uma dezenade metros.
• Bueiro: OAC destinada a conduzir as águas de um talvegue ou grota, em função da declividade.
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DEFINIÇÕES
PONTILHÃO E BUEIRO:
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DEFINIÇÕES: provisórias
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DEFINIÇÕES: provisórias
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DEFINIÇÕES: provisórias
Pontes provisórias de uso militar:
De rápida implantação em lugar deoutra ponte destruída ou em um lugaronde não há ponte.
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DEFINIÇÕES: estrado móvel
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Prof. Rogério Calazans Verly 22
CARACTERÍSTICAS PARTICULARES pontes X edifícios
Ações:• Efeito dinâmico das cargas;• Envoltória de esforços;• Fadiga dos materiais.
Processos construtivos:Definidos de acordo com o local de construção.
Composição estrutural:• Carga;• Vãos;• Processo construtivo.
Análise estrutural: simplificações (análise em grelha)
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NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
Superestrutura: é a parte da ponte destinada a vencer o obstáculo. É divididaem duas partes: sistema estrutural e tabuleiro (é o tabuleiro que recebe a açãodireta das cargas e as transmite ao sistema estrutural).
Mesoestrutura: composta pelos aparelhos de apoio, travessas e pilares. São oselementos que recebem o carregamento da superestrutura e os transmite àinfraestrutura.
Infraestrutura: Fundações (blocos, estacas, tubulões etc.).
Encontro: Tem a função de receber cargas e o empuxo dos aterros de acesso.São divididos em dois grandes grupos: pesados e leves.
Obs.: serão tratados em detalhes nas aulas posteriores.
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ELEMENTOS DE PROJETO
1. GEOMÉTRICOS;
2. GEOMÉTRICOS DAS RODOVIAS;
3. GEOMÉTRICOS DAS OAEs;
4. TOPOGRÁFICOS;
5. HIDROLÓGICOS;
6. GEOLÓGICOS E GEOTÉCNICOS;
7. ACESSÓRIOS;
8. NORMATIVOS.
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
Tramo: parte da superestrutura situada entre dois elementos sucessivos damesoestrutura.
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Vão teórico do tramo: distância medida horizontalmente entre os centros de dois apoios sucessivos.
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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Vão livre do tramo: distância medida horizontalmente entre as faces de dois apoios sucessivos.
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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Altura de construção: distância medida verticalmente, entre o ponto mais alto do estrado e o ponto mais baixo da seção.
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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Altura livre: distância medida verticalmente entre o ponto mais baixo da superestrutura e o ponto mais alto do obstáculo transposto.
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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Esconsidade: quando o ângulo formado entre o eixo da OAE e o obstáculo transposto é diferente de 90º, a ponte é oblíqua ou esconsa.
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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Ponte reta (trecho em tangente) Ponte curva
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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• FAIXA DE ROLAMENTO;
• FAIXA DE SEGURANÇA;
• ACOSTAMENTOS (desvios eventuais de veículos,parada de veículos e trânsito de pedestres);
• DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO;
• TUBULAÇÕES;
• Etc.
SEÇÃO TRANSVERSAL
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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PASSEIO ACOSTAMENTO PISTAS
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
Distância da obstrução lateralao bordo da pista (ambos oslados)
Capacidade da pista de 7,20mcomo porcentagem dasituação ideal
1,80 m 100%
1,20 m 92%
0,60 m 83%
0,00 m 72%
AASHO, Highway Capacity Manual, 1965
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
ENTRE 1960 E 1975.
(2 x 3,50) + (2 x 0,60) = 8,20m
17%
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DRENAGEM
• Não ter declividades transversais nulas;
• Sempre que possível, manter uma única situação transversal das pistas;
• Declividade mínima de 2% para pista de rolamento.
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
Prof. Rogério Calazans Verly 40
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO
BARREIRAS DE CONCRETO
(ABNT NBR 14885:2004 - Segurança no tráfego - Barreiras de concreto)
“Dispositivo ou sistema de segurança, rígido e contínuo, destinado a serimplantado ao longo das vias públicas, com forma e dimensões tais que, quandocolididos por veículos desgovernados, reconduzam esses veículos à pista comdesacelerações suportáveis pelo corpo humano e com os menores danospossíveis aos veículos e ao próprio dispositivo (...).”
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO - BARREIRAS DE CONCRETO - Tipo F
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO - BARREIRAS DE CONCRETO - New Jersey
Prof. Rogério Calazans Verly 4444
Prof. Rogério Calazans Verly 45
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO - Guarda-corpo
• SISTEMA GUARDA-CORPO/GUARDA-RODAS;
• SIMPLES BALIZADOR DE TRÁFEGO;
• USADO (INDEVIDAMENTE) COMO PASSEIO;
• POUCO EFICAZES.
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO - Guarda-corpo
Prof. Rogério Calazans Verly 48
ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO - Guarda-corpo
OBSERVAR AO ESPECIFICAR O GUARDA-CORPO:
• ASPECTO ECONÔMICO;
• LEVEZA (ESTÉTICA);
• DESESTIMULAR O ROUBO.
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
SEÇÃO TRANSVERSAL
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO - Defensas metálicas
• Não fazem parte da OAE;
• Transição deve ser feita sem superfícies salientes.
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
Gabaritos: conjunto de espaços livres.
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ELEMENTOS DE PROJETO - Geométricos das OAEs
Gabaritos: conjunto de espaços livres.
• AHIMOC;
• AHIMOR;
• AHITAR;
• etc.
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃO
• TRANSIÇÃO OAE-PISTA
• DEFICIÊNCIAS
• TRANSIÇÃO:
• Obras curtas;
• Extremos em balanços muito flexíveis;
• Aterros mal compactados;
• Drenagem insuficiente.
• APOIOS (encontros): cortinas, alas e laje de transição
• BALANÇOS: cortinas, alas e laje de transição
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃO
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃOTransição pista-OAE
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃOTransição pista-OAE
LAJE DE TRANSIÇÃO:
• Estrutura em placa;
• Ligada à OAE por meio de articulações SEM ARMADURA PASSANTE;
• Apoiada no aterro de acesso
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃOTransição pista-OAE
LAJE DE TRANSIÇÃO:
• Espessura ≥ 25 cm;
• Comprimento = 400 cm.
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃO
LAJE DE TRANSIÇÃO: Cálculo
• Peso próprio;
• Pavimento + aterro;
• Veículo.
PLACA APOIADA EM MEIO ELÁSTICO!
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PARTES DAS OAEs
DISPOSITIVOS BÁSICOS DE TRANSIÇÃO E CONTENÇÃO
ENCONTROS:
Elementos estruturais que possibilitam uma boa transição entre obras de arte especiais e rodovias:
• São os apoios extremos da OAE;
• Elementos de contenção.
Podem ser: LEVES ou GRANDE PORTE
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PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – LEVES
• Aterro cai livremente;• Pode ser executado posteriormente à OAE;• Esforço relativamente pequeno nos pilares;• Empuxo nos pilares (3 x a largura das faces expostas).
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PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – GRANDE PORTE
• Custo elevado;• Recomendados para:
• Pontes longas, com grandes forças horizontais;• Aterros altos, executados após a OAE.
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PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – GRANDE PORTE
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PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – GRANDE PORTE
CORTINAS
Transversinas extremas, dotadas, no lado externo, de um ou dois dentes ao longo de todo o seu comprimento.
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PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – GRANDE PORTE
ALAS
Estruturas laminares, solidárias àscortinas e com geometria adequadapara contenção lateral dos aterros deacesso.
• Espessura mínima de 25 cm;
• Mergulhadas 50 cm no terrapleno;
• Confinar toda a laje de transição(preferencialmente);
• Inclinação do terrapleno;
• H contado a partir do bloco (apenasna cortina).
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PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – GRANDE PORTE
Exemplo: H=2,0m
B = H - 60
D = C- 50
D
B=
3
2
C- 50
H - 60=
3
2
Prof. Rogério Calazans Verly 65
PARTES DAS OAEs
ENCONTROS – GRANDE PORTE
Exemplo: H=2,0m
B = 200 - 60 =140
D = C- 50
D
B=
3
2
C- 50
200 - 60=
3
2®C- 50 =
3
2(200 - 60)
C =3
2(200 - 60)+ 50 = 260
Prof. Rogério Calazans Verly 66
PARTES DAS OAEs
SUPERESTRUTURA: LAJE
Tem a função de receber diretamente as cargas dos veículos que circulam no tabuleiro.
Nas pontes de concreto armado e protendido, também fazem parte das vigas “T”.
Prof. Rogério Calazans Verly 67
PARTES DAS OAEs
SUPERESTRUTURA: VIGAS (VIGAMENTO PRINCIPAL OU LONGARINAS)
Tem a função de vencer os obstáculos que determinam o projeto da obra, transferindo as cargas dos vãos para os apoios.
Prof. Rogério Calazans Verly 68
PARTES DAS OAEs
SUPERESTRUTURA: TRANSVERSINAS (VIGAMENTO SECUNDÁRIO)
Quando ligadas às lajes, servem de apoio, conduzindo os esforços destas ao vigamento principal.
Distribuição transversal dos esforços.
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PARTES DAS OAEs
JUNTAS
SEPARAÇÃO FÍSICA ENTRE DUAS PARTES DA ESTRUTURA:
• Permite à estrutura se movimentar;
• Sem a transmissão de esforços.
SISTEMA DE VEDAÇÃO DAS JUNTAS:
• Estanque;
• Acomodar as movimentações da estrutura (rotação ou translação)
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PARTES DAS OAEs
JUNTAS
JUNTAS ELÁSTICAS EXPANSÍVEIS(vedação)
LINHA DE PRODUTOS UNIONTECH
VEJAMOS AGORA ALGUNS TRATAMENTOS EXECUTADOS PELA UNIONTECH
Execução de lábios poliméricos 3 x 2 cm e instalação de perfil elastomérico de neoprene UT 35 OAE – As medidas aqui citadas são hipotéticas, não servem para qualquer projeto.
Tratamento de junta serrada com mastique de epóxi semi-rigido
Unionflex
Tratamento de junta serrada com perfil de neoprene UT 06 VMA
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PARTES DAS OAEs
JUNTAS
JUNTAS METÁLICAS(estruturais)
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PARTES DAS OAEs
JUNTAS
INCONVENIENTES CAUSADOS PELAS JUNTAS:
• Descontinuidade na pavimentação;
• Necessidade de manutenção;
• Possibilidade de infiltração de água;
• Vida útil limitada;
• Substituição difícil.
Prof. Rogério Calazans Verly 73
PARTES DAS OAEs
JUNTAS
REDUÇÃO DO NÚMERO DE JUNTAS!
• APARELHOS DE APOIO ESPECIAIS;
• LAJE ELÁSTICA OU DE CONTINUIDADE (ATÉ 3 VÃOS)
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PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO
• Transição entre a superestrutura e a mesoestrutura:
• Permitem a transmissão de cargas da superestrutura;
• Permitem movimentos longitudinais e de rotação.
• TIPOS: FIXOS, MÓVEIS E ELÁSTICOS.
QUAL APARELHO DE APOIO USAR?
Prof. Rogério Calazans Verly 75
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
NEOPRENE FRETADO
• Placas de aço alternadas com elastômero(as chapas dispensam tratamento);
• Permitem a translação em qualquerdireção;
• Permitem a rotação em torno de qualquereixo.
Prof. Rogério Calazans Verly 76
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
ARTICULAÇÕES DE CHUMBO
Prof. Rogério Calazans Verly 77
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
ARTICULAÇÕES DE FREYSSINET
• Estrangulamento da seção de concreto;
• Libera apenas movimentos de rotação;
• Armadura passante (opcional).
Prof. Rogério Calazans Verly 78
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
ARTICULAÇÕES DE FREYSSINET
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• O concreto do trecho estrangulado fica sujeito ao efeito de cintamento provocado peloalargamento das seções vizinhas;
• Estado duplo de tensões favorável, que permite elevar o valor das tensões decompressão.
Prof. Rogério Calazans Verly 79
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
ARTICULAÇÕES DE MESNAGER
• Armaduras cruzadas;
• Resistir ao esforço normal e transmitiro esforço cortante;
• Há a necessidade de armaduratransversal (estribos).
Prof. Rogério Calazans Verly 80
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
ARTICULAÇÕES POR CONTATO
• Duas superfícies cilíndricas em contato;
• Uma côncava e outra convexa;
• Raios diferentes; e
• As superfícies requerem acabamentocuidadoso (concentração de tensões).
Prof. Rogério Calazans Verly 81
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
PÊNDULOSBlocos de concreto articulados nas duas extremidades.
Prof. Rogério Calazans Verly 82
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
METÁLICOS
• Escorregamento (translação):placas de aço polido – Curto prazo;
• Rolamento (Rotação);
• Móveis – Rotação e translação.
DE DIFÍCIL FABRICAÇÃO E MANUTENÇÃO!
Prof. Rogério Calazans Verly 83
PARTES DAS OAEs
APARELHOS DE APOIO:
ESPECIAIS
• Dificuldade de fabricação emanutenção dos aparelhos de apoiometálicos;
• Limitada capacidade de carga edeformação dos demais aparelhosde apoio;
• A partir de 1960 – surgimento denovos tipos de aparelhos de apoio.