SSF_PT_Projektblatt_Composite_Construction

Construção mista para pontes ferroviárias

Introdução Construções mistas consistem dos materiais aço e concreto armado, sendo que o uso do respectivo material é combinado da melhor forma possível na seção transversal em relação às propriedades do material e dos respectivos custos de produção. Isso pode ser realizado na direção de carga principal e na direção adicional / transversal. Na melhor hipótese, as estruturas de vigas são realizadas de forma mista na principal direção de carga. No caso de superestruturas como estruturas de treliça, arcos metálicos e estruturas em calha a ligação é prioritariamente realizada na área do tabuleiro na direção da carga transversal. A conclusão da estrutura metálica previamente montada é, via de regra, realizada com resistência ao

cisalhamento chumbadores tipo pino com cabeça em concreto moldado in loco. Para melhorar a eficiência da construção na obra são utilizadas cada vez mais placas pré-moldadas em concreto armado como forma.

Ponte sobre o canal Teltow, em Berlim. Pórtico de vão único com aplicação de vigas VFT® para ponte com 2 vias ferroviária. 4 vigas mistas de secção aberta: vigas metálicas S355J2+N com alma cheia, soldadas em toda a sua extensão, altura de secção variável + banzo pré-fabricado em betão C45 / 55, 2,50 m de largura. Comprimento do vão 42,50 m, esbelteza no centro 1:21,8, esbelteza nas extremidades 1:14,4. Espessura da camada betonada no local 0,40 m. Ângulo de cruzamento 79 gon. Fundações de cada encontro por intermédio de 5 estacas ∅ 1,50 m. Peso de montagem das vigas VFT® cerca de 75 ton

Área de aplicação A construção mista é caracterizada pelo uso dos materiais aço e concreto conforme o material e a carga e pelo alto grau de prémoldagem com a respectiva eficiência de construção.

Uma grande vantagem da construção mista é uma cobertura econômica de grandes distâncias entre pilares e baixos pesos e conexões de montagem de fácil manuseio em alturas de construção adequadas dispensando ao mesmo tempo a instalação de cimbres.

Exemplo de superestrutura com viga em duplo-T, evidenciando as vantagens No comprimento do vão e esbeltez; no fundo, a antiga, para comparação

Vantagens e desvantagens da construção mista Em princípio, a construção mista é excelente para pontes ferroviárias, uma vez que as pontes mistas podem ser realizadas de forma econômica e apresentam pouca deformação, possuem uma alta vida útil e são de fácil manutenção. A construção mista ainda tem outras vantagens além do uso otimizado das propriedades específicas dos dois materiais aço e concreto.

Vantagens - O alto grau de pré-fabricação da construção mista permite uma construção rápida, curtos períodos de interdição e, com isso, uma boa disponibilidade de operação na área dos canteiros de obra.

Menos transtornos devido a curtos tempos de construção melhoram a aceitação da população que habita o entorno da obra.

- O uso do aço para a seção transversal solicitada permite a produção de grandes peças pré-moldadas na fábrica, uma vez que o peso das unidades das conexões de montagem é bem menor do que durante a construção em concreto.

- A realização dos principais componentes na fábrica em condições sempre conformes e protegidas de intempéries contribui para a alta qualidade das construções mistas.

- Se além da fabricação do tabuleiro, o concreto também for utilizado na áreas de pressão como apoio de vigas contínuas (ligação dupla), é possível obter módulos de montagem ainda mais leves ou maiores, economizando ao mesmo tempo o material mais caro, o aço. Isso também se aplica à realização de estruturas híbridas (por exemplo combinação de construção mista com construção em concreto protendido) para as áreas de vãos e distâncias entre pilares.

- Complementos de seção transversal em concreto moldado in loco simplificam a fabricação de construções de geometria mais complicada, uma vez que a adaptação geométrica do componente de concreto à construção de aço que apresenta uma deformação em limites dentro das fases de construção pode ser realizada sem problemas.

- Em comparação com pontes puramente metálicas, as pontes na construção mista apresentam, mediante um consumo igual ou menor de aço, uma rigidez bem maior, de forma que até mesmo as máximas exigências às deformações permitidas - especialmente em trechos de alta velocidade - podem ser realizadas com as quantidades de material comuns.

- No caso de pontes ferroviárias com grandes distâncias entre pilares com um percentual de carga própria bem maior em comparação com cargas externas devido ao trânsito, as construções mistas tem grandes vantagens em comparação com pontes maciças no caso de solo menos adequado, devido ao baixo peso da superestrutura.

- Construções mistas também podem ser montadas de forma simples e eficiente no caso de grandes distâncias entre pilares e difíceis condições topográficas. Não há necessidade de cimbramentos apoiados em terra ou escoramento superior para balanços sucessivos, pilares auxiliares como apoios temporários para o encaixe de superestruturas podem ser dispensados ou sua quantidade pode ser reduzida. Dispositivos de montagem ou dispositivos temporários para deslocamento longitudinal e transversal podem receber um dimensionamento bem menor devido a pesos de deslocamento muito menores.

- No caso de pontes com tabuleiro celular em construção maciça há, dependendo do caso, problemas recorrentes na concretagem de almas (muito) finas com armadura densa e o respectivo número de elementos armados. Na concepção de seções mistas em estrutura de tabuleiro celular, esse problema é completamente dispensado.

- O uso de concreto in loco para os tabuleiros da ponte com estrutura de apoio subjacente provoca a redução ou completa dispensa de formação de juntas e conexões sujeitas a danos. A construção metálica subjacente é, via de regra, coberta integralmente pelo tabuleiro de construção mista.

- A área de construção metálica pode ser realizada também durante o inverno na construção mista em comparação com a construção maciça.

- Uma via construída em concreto in loco reduz consideravelmente o nível de ruído durante a passagem do trem em comparação com um tabuleiro metálico ortotrópico.

-- Se nas estruturas superiores o tabuleiro for realizado em construção mista, ocorrem, possivelmente, outras vantagens:

Exemplo de superestrutura com viga em duplo-T, a primeira passagem ferroviária com vigas mistas pré-fabricadas (Vigas VFT)

- Em comparação com uma ponte puramente metálica com um tabuleiro metálico ortotrópico não haverá necessidade das despesas relativamente altas para a produção (passagens de chapas, trabalhos de alinhamento) e a proteção contra corrosão de vigas transversais e vigas longitudinais secundárias ou reforços longitudinais.

da). Aumentos de carga em geral podem ser realizados mediante o reforço das eclissas.

- Cortes transversais mistos de aço destacam-se - analogamente às seções transversais de aço maciço - mediante indícios prévios no final da vida útil.

- Se as vigas transversais metálicas das superestruturas forem parte do tabuleiro misto com a estrutura superior em toda a altura, temos uma vista inferior da ponte completamente fechada sem cantos e entrâncias que possam sujar. Isso é aplicado especialmente em pontes em calhas com tabuleiros mistos.

Desvantagens - A carga dinâmica de construções mistas de pontes devido à passagem de trem em comparação com o baixo peso próprio é tendencialmente maior do que nas pontes maciças.

- Cortes transversais mistos de aço destacam-se - analogamente aos cortes transversais de aço maciço - pela facilidade de reparos (sol-

- Os custos iniciais de investimento em comparação com as construções puramente maciças são em média mais altos.

Notas sobre o planejamento e a execução Devido as altas e concentradas cargas ferroviárias, as pontes ferroviárias precisam ser realizadas com maior rigidez para garantir o contato da roda com o trilho em altas velocidades. Especialmente nas pontes de aço e aço misto, ao lado das considerações estáticas, também as considerações dinâmicas são de suma importância para garantir um uso perfeito e de longo prazo. Aqui também faz parte uma formação construtiva cuidadosa dos detalhes construtivos que exige uma realização da seção transversal orientada no fluxo das forças, com boa resiliência e pouca fadiga.

Essas questões tão importantes para a durabilidade e a boa aplicabilidade deverão ser observadas constantemente na realização tanto na produção na fábrica como também na montagem no canteiro de obras.

- O cálculo e o dimensionamento de construções mistas na construção ferroviária é bastante difícil e complexa devido à interdependência entre os materiais concreto e aço e devido às altas exigências a uma resistência suficiente à fadiga e a observação dos critérios de deformação da construção como um todo.

- Seções transversais de aço de construções compostas são tendencialmente componentes com paredes de pouca espessura.

Por isso, essas estruturas deverão ser sempre analisadas em relação à perda de estabilidade.

- Para a análise de tensões, das deformações e do comportamento o processo de criação da estrutura é a base da comprovação.

A fabricação das estruturas metálicas, a realização da seção transversal do composto em partes e a aplicação das cargas de instalação tem grande influência sobre as memórias de cálculo da adequabilidade ao uso. As seções da estrutura metálica, o tipo e a sequência de montagem, assim como o comprimento e o número de seções a serem concretadas condicionam os efeitos pivotais e de tensionamento gerando mudanças do eixo de gravidade no âmbito dos efeitos das seções transversais a serem analisadas.

- Deve-se evitar concentrações de carga locais e picos de tensão em pontos chave, tensões secundárias de determinados componentes e conexões deverão ser analisadas de forma consequente com base na deformabilidade da estrutura.

- Na formação construtiva dos pontos de aplicação de carga devese atentar especialmente para uma construção com baixa ocorrência de fadiga.

- O conhecimento exato das deformações da construção no estado final, como também em todas as fases de construção é indispensável para alcançar os gradientes planejados. Ele é a base para a criação dos projetos de fabricação, pois aqui é definida a forma de fabricação sem tensão com flexões e torsões prévias de cada chapa.

- Para o dimensionamento de pontes duráveis em estruturas de aço e mistas a deformabilidade real deve ser calculada com exatidão, para registrar tensões secundárias.

O material dútil aço permite - analogamente à formação de fissuras no concreto armado - a redução de picos de tensão locais das tensões interna e secundárias por meio do escoamento do aço. A avaliação da segurança contra fadiga, todavia, pressupõe o conhecimento de todas as cargas existentes (veja ainda (3)), uma vez que os esforços de flexão locais e cargas de trabalho podem causar fissuras de fadiga na estrutura.

- Para a análise de fadiga conforme a norma alemã RiL 804 a estrutura deverá ser descrita de forma mais realista possível com as suas rigidezas. As normas ferroviárias exigem, portanto, para as pontes ferroviárias a apresentação de treliças como estruturas básicas para essas análises e as composições em interação com a estrutura principal. As análises de fadiga deverão ser realizadas mediante o registro de todas as tensões adicionais.

- Uma particularidade na seleção do sistema são as seções transversais de tabuleiro celular. Podem ser calculadas como barra única, como grelha com torsão adicional ou como estruturas de placas dobradas.

- Para encontrar o sistema adequado, recomendamos sempre considerar o sistema como um todo. Aqui fazem parte a geometria da ponte, a rigidez da seção transversal, o âmbito do cálculo, as análises de estabilidade necessárias, não-linearidades, a compreensibilidade e o âmbito dos resultados tem um papel decisivo. Influências da estabilidade de forma das seções transversais e contraventamentos deverão ser considerados na observação total.

- Importante também é garantir a clareza do sistema total. Isso se refere especialmente em relação as deformações, considerações de plausibilidade e otimização de prédios ou sistemas. Verificações individuais podem possivelmente ser realizadas em sistemas detalhados separados (por exemplo, pontos de aplicação de força).

Exemplo para uma superestrutura de 2 vias como construção em treliça com um tabuleiro misto apoiado sobrejacente, duas treliças como estrutura inferior e tabuleiro misto sobrejacente, 4 tramos, distâncias entre os pilares entre 57 m e 66 m

- A dependência iterativa entre a imagem das fissuras da laje mista e as tensões na seção transversal não pode ser desconsiderada ou negligenciada.

- Hoje em dia, os tabuleiros em concreto moldado in loco geralmente não são mais protendidos. A durabilidade de lajes em concreto protendido depende fortemente da proteção contra corrosão da armação colocada. É garantida construtivamente mediante a limitação dos tamanhos de fissuras a serem esperadas e uma cobertura suficiente de concreto. A normatização vigente disponibiliza para as verificações da limitação da largura das fissuras processos de cálculo que descrevem as fissuras nas placas compostas de forma bastante realista.

- A montagem da estrutura metálica no canteiro de obras influencia altamente a rentabilidade da fabricação de uma construção mista.

Exigências para a montagem são, portanto, uma realização simples e processos rápidos, assim como a minimização dos custos dos recursos de montagem a serem instalados e desinstalados. O conceito de montagem depende da construção da obra, das possibilidades de acabamento da operação da construção metálica, das vias de transporte e das localidades do canteiro de obras.

- A montagem complementa os componentes individuais pré-fabricados na fábrica. Para reduzir os trabalhos no canteiro de obras e os custos totais da construção metálica e simultaneamente melhorar a qualidade, deve-se procurar montar os componentes no

maior tamanho possível, ou seja, obter um grau de pré-fabricação bastante alto.

- O conceito de montagem define as reações de apoio da estrutura metálica mediante as seções da estrutura estática durante a montagem, assim como o grau de detalhamento dos apoios e das fixações temporárias. O conhecimento do processo de montagem exato é portanto a base necessária do processamento técnico da superestrutura mista.

- A execução da obra exige sempre uma equipe bem qualificada que trabalhe bem em conjunto. Especialmente a cooperação entre as infraestrutura e a superestrutura metálica durante a montagem, como também ao completar a superestrutura com concreto misto exige muito, tanto do pessoal de gestão como também do pessoal de execução. Para uma coordenação profissional das interfaces das áreas de construção metálica e construção maciça deverão ser encarregados coordenadores técnicos no local, que também fazem a interface com o proprietário da obra, com o realizador do projeto executivo, o engenheiro responsável e obviamente as áreas de acabamento.

- A equipe ideal para a gestão da obra são equipes de engenheiros que se complementam em suas especialidades considerando as particularidades específicas da construção metálica, da montagem no canteiro de obras, assim como dos trabalhos da construção maciça.

Construções mistas Vista representativa de seções transversais mistas na construção de pontes ferroviárias As seções de pontes ferroviárias deverão acomodar trechos de uma ou duas vias ou partes de várias vias na área das estações de trem. Para os trechos de duas vias já são priorizadas superestruturas em uma peça. Os sistemas portantes usados na construção de pontes mistas consistem geralmente das estruturas básicas vigas, pórticos e arcos. Em poucos casos há uma combinação desses sistemas básicos.

Vista geral Para pontes com baixo comprimento dos tramos são utilizados frequentemente perfis WiB (vigas com perfil metálico solidarizado em concreto) ou mais raramente vigas mistas duplas (“preflex”).

Ambas formas de construção tem a vantagem de serem adequadas para menores altitudes. As formas de construção são usadas preferencialmente em novas construções para substituição de antigas dentro do perímetro urbano.

Para os trechos (retilíneos) de uma ou duas vias, nos quais a superestrutura puder ser alocada de forma centrada sobre a posição dos trilhos, podem ser usadas para distâncias entre pilares de até 50 - 65 m com altura de construção suficiente, vigas de seção

transversal tipo T de duas ou quatro almas com viga inteiramente soldada como uma seção econômica. Devido ao grande percentual de almas no consumo específico de aço, no caso de maiores distâncias entre pilares podem ser usadas viga de seção transversal tipo T de duas almas com junção de torção e uma laje de concreto armado espessa para distribuir a carga ou tabuleiros celulares. Para distâncias entre pilares de aproximadamente 80 m e para trechos de 2 vias, as superestruturas com com um ou dois tabuleiros celulares apresentaram bons valores de consumo de aço. Para realizar a passagem sobre rodovias com essa ou maior distância entre pilares, são via de regra usadas estruturas sobrejacentes (arcos metálicos, construções em treliças). Para cruzar rodovias de até 60 m, construções em calha também podem ser uma opção econômica. Raramente, quando se tem grandes distâncias entre pilares, essas estruturas também podem ser combinadas para aumentar a rigidez (por exemplo, estrutura em treliças com contraventamento em arco ou pontes estaiadas em tabuleiros celulares).

Exemplo de superestrutura em tabuleiro rebaixado de 2 trilhos ferroviários com seção transversal composta por caixões de aço laterais

Tipos mais comuns de cpnstrução mista Estrutura de suporte de carga sob o tabuleiro da ponte Perfis laminados em concreto (WiB)

Estrutura mista na direção longitudinal

Laje mista dupla „Preflex“

Estrutura mista na direção longitudinal

Pontes com laje vigada

Abertas totalmente soldadas composto na direção longitudinal/(transversal)

Pontes com laje vigada

Secções em caixão fechado composto na direção longitudinal/(transversal)

Pontes em treliça mista

Mista na direção longitudinal/(transversal)

Eestrutura de suporte de carga sobre o tabuleiro da ponte Composite tied-arch bridges

Estrutura mista na direção longitudinal/(transversal)

Pontes de tabuleiro rebaixado

Estrutura mista na direção longitudinal e/ou transversal

Pontes em treliça mista

Estrutura mista na direção transversal

Construção segundo métodos especiais

Estrutura mista na direção transversal

Vigas de perfil metálico solidarizado em concreto (WiB)

40 a0 2

≥100 Sst≤700 a0≥150

Seção transversal típica de uma superestrutura de viga de perfil metálico solidarizado em concreto de uma via

Fabricação, transporte e montagem Os perfis laminados são fabricados já com os furos, convexidades e proteção contra corrosão na fábrica, transportados ao canteiro de obras e instalados com pequenas gruas móveis. Se no caso de sistemas contínuos os perfis metálicos tiverem que ser cortados devido ao seu comprimento, os cortes deverão ser alocados em pontos, nos quais não há valores de carga extremos (ponto de momento nulo).

A laje da ponte é fabricada de acordo com as condições existentes na obra, imediatamente na posição final ou lateralmente ou atrás do encontro e deslocada posteriormente.m Um deslocamento lateral dos perfis na concretagem é evitado com espaçadores, geralmente barras rosqueadas. Além disso, deve-se atentar para que os perfis não tombem durante a concretagem. A proteção contra tombamento é realizada com o lançamento do concreto em camadas com espessuras de aprox 15 cm ou com conexões ou vigas transversais. Deve-se comprovar sempre a segurança contra

Superestruturas de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto de uma via, alocadas em série com diferentes formações das vigas de borda / cornijas

Detalhe da solidarização do perfil laminado na laje maciça

tombamento da viga sob carga própria. Entre os perfis laminados são acomodadas lajes de fibras de cimento como forma sobre os flanges inferiores e colados com as tiras de borracha entre estas.

As vigas em balanço são realizadas de forma convencional em uma armação suspensa entre vigas de perfil metálico solidarizado em concreto. Deve-se atentar para que as vigas de duplo T não sejam sobrecarregadas.

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares aprox.12 m ≤ lSt ≤ 26 m (30 m) (números entre parênteses valem para vigas contínuas) Índice de esbeltez aprox. 17 ≤ lSt/hK ≤ 24 (28) Pode ser usado em: - pequenas distâncias entre pilares de construções de um ou mais tramos - superestruturas de uma ou mais vias (em regra 1 a 3 trilhos) - altura de construção disponível limitada sobre rodovias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos - períodos de construção / intervalos de interdição somente disponíveis limitadamente - novas construções substitutas especialmente no perímetro urbano

Comprimentovão / Alturatabuleiro = Esbeltez Ls= comprimentovão / altura Hc = Alturatabuleiro

6.145

15.42 5 4.00

65

A construção com vigas de perfil metálico solidarizado em concreto foi desenvolvida especialmente para aplicação na construção de pontes ferroviárias. Muitas dessas pontes já foram construídas no início do século passado e devido à sua construção simples e robusta, assim como as altas reservas de carga operam até hoje em condições alteradas.

Pontes de vigas de perfil metálico solidarizado no concreto são uma aplicação clássica e de longa durabilidade na construção de pontes ferroviárias, tanto de um tramo como de vários tramos, uma vez que representa um caso de aplicação de longos anos e comprovada para combinação de componentes de aço e concreto armado, mesmo que isso não reflita a construção mista conhecida atualmente.

Devido a construção e execução simples, essa forma construtiva ficou comprovada especialmente para baixas distâncias entre vãos de 12 e 25 m.

Pontes utilizando vigas de perfil metálico solidarizado em concreto são estruturas em T com perfis em T duplos laminados a quente e concretados. São, portanto, consideradas as “pontes mistas maciças”. Os perfis laminados solidarizados no concreto tem efeito sem conectores de cisalhamento (tipo pino com cabeça), somente com a ação conjunta do perfil com o concreto como seção de carga, elas podem ser consideradas uma armação

basicamente resistente à flexão. Assim, os perfis laminados alocados próximos um ao outro assumem a tarefa do componente de tração na situação final. Durante a construção, são usados simultaneamente como formas. Na direção transversal a viga de perfil metálico solidarizado em concreto tem efeito de laje de concreto armado devido às barras de aço da armação.

Laje mista dupla („Preflex“)

L rolled girders

2

3

Vantagens - alta rigidez em pouca altura de construção no segmento de pequenas distâncias entre pilares - simples verificação e dimensionamento - baixo peso de elevação dos componentes - modo de construção simples e muito robusto - simples sistema modular, pode ser oferecido por muitas empresas de construção - alto grau de pré-fabricação com boa qualidade de fabricação - montagem de bom manuseio como componente completo sem cimbres / construções temporárias - curtos intervalos de interdição para a instalação / montagem - construção monolítica é adequada para a instalação com deslocamento - baixas despesas com formas - baixa espessura das lajes da superestrutura de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto facilita a adaptação no estoque - construção de aço protegida, solidarizada no concreto - sem juntas de conexão aço / concreto dentro da zona direta de intempérie - custos de fabricação e manutenção baixos em comparação com as pontes puramente metálicas - simples verificação da ponte, uma vez que os componentes principais de suporte podem ser bem inspecionados - pode ser realizada em forma de pórtico

Desvantagens - para vigas contínuas os perfis laminados deverão ser soldados em seções de acordo com disposições específicas - no caso de superestruturas de várias vias com grandes momentos fletores deverão ser previstos para a armação transversal inferior muitos furos nas almas dos perfis laminados - fabricação da laje da superestrutura com muitos componentes individuais e introdução da armação - alto percentual específico de aço em comparação com a construção maciça e construção mista moderna - trabalhos de proteção contra corrosão posteriores nas superfícies de contato da armação inferior do concreto armado são difíceis de realizar

1 Disposição das vigas para distâncias variáveis entre trilhos 2 Perfil laminado também adequado para pontes com uma base curva 3 Exemplo de ponte com superestrurua WiB (perfis laminados em concreto)

Essa forma de construção, também construção denominada de construção Preflex foi desenvolvida nos anos 50 na Bélgica e foi amplamente usada nos anos 60 também na Alemanha em construções de pontes de baixa distância entre pilares e muito esbeltas.

A forma de construção é usada onde a baixa altura limita as soluções maciças usuais ou quando construções de aço não são adequadas somente por motivos, por exemplo, da rentabilidade ou do desenvolvimento de ruído. A construção preflex é adequada para pequenas e médias distâncias entre pilares com muito altos índices de esbeltez. Na seção transversal a laje mista dupla é semelhante à superestrutura de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto, sendo que ao contrário da forma de construção regular, as vigas de aço são protendidas. A aplicação da força protendida é realizada por meio de uma flexão prévia.

Ao lado da construção de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto, também as pontes com vigas mistas duplas fazem parte das denominadas “pontes mistas maciças”. As vigas de aço protendidas são inteiramente cobertas de concreto e em relação à proteção acústica, à proteção contra corrosão e à resistência contra fogo apresentam valores semelhantes a uma ponte maciça. A viga preflex é protendida já na fábrica em condições sempre iguais. Para isso, um perfil duplo T laminado a quente é protendido pressionando o contra um leve curvamento já moldado (superelevação).

O tensionamento prévio é realizado na direção da futura flexão. No estado protendido é moldado um banzo inferior de concreto em torno do flange inferior. Usando concreto de uma qualidade suficiente, via de regra as prensas já podem ser soltas após cinco dias. Após a cura do concreto de alta cura inicial e a remoção dos esforços, a viga retrai levemente, o aço tensionado do tramo inferior procura

Seção transversal aberta de 2 vias com vigas mistas duplas protendidas; lajes de peças pré-moldadas sobrejacentes entre os banzos superiores Preflex com complemento em concreto moldado in loco; distância entre pilares 33,0 m, Índice de esbeltez hK/lSt= aproxim. 1/24

4.45

4.45 2.20

2.20

10 20

a1

a2

L rolled girders

d d

d

etzun ÜBers

93

t g fehl

1

1.46 5

2.20 5.86 5

2.20

2.20

2.20 5.86 5

1.46 5

retornar à posição original gerando forças de tensão adequadas no flange concretado. Essa flexão para cima depende do tempo, de forma que o prazo entre a produção na fábrica e a instalação no canteiro de obras é limitado.

2

1

Com exceção dos esforços de tração de fluência e encolhimento, a viga sob carga teoricamente só está sujeita a esforços de tração quando a viga mista for tão flexionada como na concretagem do flange de concreto. Com a protensão, a viga no lado tracionado está basicamente livre de fissuras e reforço, portanto, as vigas mistas altamente esbeltas.

As vigas pré-fabricadas são tão leves, que para a limitação do comprimento da viga não o peso, mas o dispositivo de tensão na fábrica e / ou o comprimento de transporte serão decisivos.

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares aprox. 20 m ≤ lSt ≤ 35 m Índice de esbeltez aprox. 20 ≤ lSt/hK ≤ 30 Pode ser usado em: - pequenas distâncias entre pilares de construções de um ou mais tramos (geralmente construções de um tramo) - superestruturas de uma ou mais vias - altura de construção disponível muito limitada (sobre rodovias) - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos - períodos de construção / intervalos de interdição são bastante limitados

3

4

4.45 2.20

Armação longitudinal

Passagem dos estribos através de perfuração na alma

4.45 2.20

55

15-40

50-160

25

93

1.07 5

Estribo

AG 86 5

1.00

2.00 5.85 5

2.00

2.00

2.00 5.85 5

1.0

AFI

86 5 Conector de cisalhamento

Vantagens: - alta rigidez em alturas de construção muito baixas para distâncias pequenas a médias entre pilares - simples verificação e dimensionamento - modo de construção simples e robusto - redução do número de vigas por via conforme vigas com perfil metálico solidarizado em concreto (para isso também redução das despesas com armação na direção transversal) - devido à protensão suficiente do banzo de tração de concreto não há formação de fissuras na parte inferior do concreto sob carga constante - baixo peso de elevação dos componentes - simples fabricação de superestrutura com alto grau de pré-fabricação com alta qualidade de fabricação - montagem facilmente gerenciável como componente completo sem cimbramentoss / construções temporárias (poucos intervalos de interdição para a colocação / montagem / deslocamento) - poucas despesas de formas (placas de fibras de cimento como cobertura nas juntas nos flanges de concreto); formas laterais nas áreas de bordas e vigas em balanço são suspensas nos flanges de concreto inferiores - construção de aço protegida, acomodada no concreto - sem juntas de conexão aço / concreto problemáticas dentro da zona direta de intempérie - não há necessidade de trabalhos de proteção contra corrosão posteriores - custos de fabricação e manutenção baixos em comparação com as pontes puramente metálicas Desvantagens: - poucos fornecedores, não há mercado grande de empresas de fabricação - no caso de estruturas de várias vias com grandes momentos fletores deverão ser previstos muitos furos nas almas dos perfis metálicos - especialmente na conexão das armações em grandes comprimentos - Observação de um prazo entre a fabricação na empresa e a instalação no canteiro

1 Viga Preflex sobre apoio central durante a obra 2 Acoplamento da viga prefex com conexões rosqueadas / soldadas para a obra de vários tramos 3 Alternativamente seção transversal fechada de 2 vias com vigas mistas duplas protendidas e complemento com concreto moldado in loco para a laje maciça 4 Corte transversal de uma viga mista protendida

2

4.00

2.70

Vigas de tabuleiro com várias almas com perfis abertos

Pode ser usado em: - e strutura bi-apoiada / viga contínua - d istâncias médias entre pilares - p ara altura de construção suficiente - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos - períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição - p ara superestruturas de várias vias - p ara pontes de ângulos irregulares Vantagens: - processo de construção simples no canteiro de obras, pois não há necessidade de cimbramentos e somente pouca necessidade de formas (por exemplo, lajes pré-fabricadas nos banzos superiores; formas das vigas em balanço pré-montadas em vigas soldadas), não há necessidade de carris de formas - uso de peças mistas pré-fabricadas (vigas maciças soldadas com flange superior de concreto instalado na fábrica) aumenta a eficiência no canteiro de obras, simplificando os trabalhos de

3 2.28

2.67

5.20

4

1 Exemplo de superestrutura com 4 almas constituídas por vigas em T com elementos pré-fabricados mistos (Vigas VFT) 2 Superestrutura de 2 vias como ponte metálica convencional na construção em tabuleiro celular (distância entre pilares aprox. 45 m), Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/17 ou alternativamente em construção composta como 3 Viga de seção transversal tipo T de 2 almas, distância entre pilares de aprox. 50 m, Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/19 4 Viga de seção transversal tipo T de 4 almas com vigas soldadas abertas e lajes pré-fabricadas como formas 5 Viga de seção transversal tipo T de 4 almas com peças pré-fabricadas mistas (viga VFT), menor consumo de aço

1

4.00

50

2.25 – 2.32

2.32

2.28 – 2.35

4.00

2.76

2.60

2.30 – 2.59

5

2.32

4.00

2.28 – 2.35

38

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 30 ≤ lSt ≤ 80 Índices de esbeltez 13 ≤ lSt/hK ≤ 18 (respectivamente para estrutura de vão único ou viga contínua)

Desvantagens: - não adequado para construções de pouca altura - vista inferior com entrâncias que sujam facilmente - desenho simples, especialmente no caso de construções de pouca altura - há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura subjacente

11.62

2.67

A laje de concreto moldado in loco desses tipos de seção transversal pode ser concretada sobre lajes pré-fabricadas como elemento de forma, ou são usadas peças mistas pré-fabricadas (VFT) com flanges de concreto largos, para dispensar completamente a forma da laje. A montagem das almas fabricadas como perfil plenamente soldado, via de regra, é realizada com uma grua. O deslocamento longitudinal através dos pilares com um carril é possível no caso de grandes distâncias entre os pilares e em terreno íngreme.

formas e oferecendo vantagens estruturais (economia de aço devido ao peso próprio da estrutura mista, alta estabilidade contra tombamento na montagem, aumento da rigidez inicial) - alto e muito alto grau de pré-fabricação - modo de construção simples - alta rentabilidade - alta rigidez com altura de construção suficiente - peso de elevação bastante baixo dos componentes - baixos custos de manutenção - adequado para a realização como construção integral - estrutura de aço protegida, localizada sob a via, sem juntas de conexão problemáticas de aço / concreto dentro da zona de intempéries direta

2.67

Duas vigas longitudinais de perfis abertos em um trecho de uma via ou quatro vigas longitudinais para um trecho de duas vias permitem com uma laje de concreto moldada de no mínimo 35 cm a 45 cm, via de regra, uma distribuição transversal suficiente das cargas e pode ser realizada sem viga transversal adicional. O índice de esbeltez dessas seções transversais incluindo a laje em concreto moldado in loco geralmente é de hK/lSt = 1/13 – 1/15 para vigas de tramos múltiplos. Em casos i ndividuais também são possíveis maiores índices de esbeltez.

2.76

2.60

2.30 – 2.59

Vigas de tabuleiro de almas duplas com perfis abertos (trecho de 2 vias)

1+2 Exemplos de seções transversais realizadas em vigas em T com duas vigas maciças soldadas, superestruturas de 2 vias, distâncias entre pilares: imagem esquerda aprox. 50 m, imagem direita aprox. 40 m; Índice de esbeltez hK/lSt = aprox. 1/15 3 Seção transversal com altura contínua em viga contínua, distâncias entre pilares de até 50 m, conexão de torção do plano do banzo inferior, índice de esbeltez hK/lSt = 1/14 4 Exemplo de uma superestrutura de 2 vias como vigas em T de alma dupla, seção transversal de vigas soldadas abertas de altura de construção variáveis, distâncias entre pilares até 83 m, índice de esbeltez no vão hK/lSt = quase 1/25, conexão de torção no plano do banzo inferior

No caso de trechos retilíneos de duas vias e distâncias maiores entre pilares e grande alturas de construção a quantidade de aço para as almas tem grande influência na rentabilidade da construção, de forma que são priorizadas seções transversais de 2 almas. Essas também podem ser realizadas com perfis abertos, quando se coloca uma conexão no plano dos banzos inferiores.

As vigas são sempre fabricadas como perfis soldados maciços de chapas. Na fabricação de estruturas de múltiplos tramos as almas dos perfis soldados podem ser projetadas para alturas de construção variáveis, de forma a ser criada uma construção com um design agradável e uma estrutura adequada. Na utilização pontes em vigas em T em arco chanfrado para pontes ferroviárias são possíveis com altura de construção suficiente através dos pilares índices de esbeltez de lSt/hK = 1/25 e mais. As respectivas vigas podem ser fornecidas com distâncias entre pilares de até 60 m nos comprimentos dos vãos e montadas com a grua. Conexões no plano dos banzos inferiores não deverão suportar somente as

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 30 ≤ lSt ≤ 60 Índices de esbeltez 11 ≤ lSt/hK ≤ 16 (respectivamente viga bi-apoiadaou viga contínua‚ seção transversal de 2 ou mais almas) Pode ser usado em: - estrutura biapoiada / viga contínua - nos casos de distâncias pequenas e médias entre pilares - altura de construção suficiente disponível - para superestruturas de várias vias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos - períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição Vantagens: - ver item 4.2.3 Disadvantages: - não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de grandes alturas) - vista inferior com entrâncias que sujam facilmente - geralmente uso de carril de formas para a execução em concreto moldado in loco - desenho simples, especialmente no caso de construções de pouca altura - há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura subjacente

3

3.07

40

4.60

6.13 5 12.37

4

1.06

40

2

cargas de vento, mas também contribuir para o fluxo de torção na seção transversal como em um tabuleiro unicelular para melhorar a distribuição transversal. As cargas móveis participam com um alto percentual nos carregamentos totais, de forma que uma boa distribuição transversal das cargas aumenta a rentabilidade e a vida-útil da construção. Para aumentar a rentabilidade podese realizar as conexões no plano do banzo inferior em lajes préfabricadas de concreto armado, que não participam da absorção dos eforços longitudinais através das juntas. Na conexão no plano do banzo inferior pode-se alocar uma grelha para visitar e fechar o espaço intermediário. A laje de concreto moldado in loco é moldada com um carril de formas ou sobre lajes pré-moldadas como elemento de formas. Para estruturas de vários tramos pode-se criar uma viga transversal de apoio em concreto, para evitar trabalhos de solda e teste da costura de solda no canteiro de obras.

2.95

1

2.20

4.60

2.20

1.06

Vigas em T de alma dupla com caixão perdido (trecho de 2 vias) 1

1.14

40

6.41

80

1.42 5

1.42 5

80

4.45

4.50

3.90

3.90

2.80

35

2

2.25

1.10

1.10

Vigas em T de duas almas com caixão perdido como almas são uma seção transversal adequada especialmente para pontes de base curvada e distâncias médias entre os pilares devido à sua resistência contra torção (e baixo risco de tombamento durante a construção). Os caixões perdidos podem ser realizados como seções transversais em U abertos em direção ao tabuleiro ou como caixão de células fechadas, soldado de forma rígida, especialmente adequado para a introdução longitudinal.

As vigas em T de alma dupla com caixões perdidos é uma opção econômica ao caixão unicelular, uma vez que podemos alcançar um alto grau de pré-fabricação e soldagens no canteiro de obra só serão necessárias entre as conexões metálicas. A laje mista da via é geralmente fabricada com carris de formas. Como alternativa, os caixões podem ser complementados com flanges de concreto formando pré-fabricados mistos alcançando uma composição precoce, abrindo mão de uma forma da laje de concreto moldado in loco. Seções de várias almas com tabuleiros em aço são usadas no caso de pequenas distâncias entre pilares com grandes índices de esbeltez, quando o eixo da ponte for curvado ou se os aspectos de design o exigirem. Os caixões de baixa manutenção são uma vantagem em áreas de difícil acesso como rios e sobre trechos muito movimentados. A montagem dos caixões geralmente é realizada com uma grua, mas há também a possibilidade de processos de deslocamento.

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 40 ≤ lSt ≤ 80 Índices de esbeltez 15 ≤ lSt/hK ≤ 18 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua)

2.25

Pode ser usado em: - estruturas biapoiadas / viga contínua (exige medidas especiais para limitar a largura das fissuras) - nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares

3

4.80

4.23

1.88

40

4.23

5.23

1 Seção transversal com dois caixões perdidos de células fechadas soldadas de forma rígida para distâncias pequenas e médias entre pilares (aprox. 20 – 50 m), apresentação da seção transversal com vigas transversais de suporte, Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/17 2 Seção transversal com caixões perdidos de células fechadas acessíveis para maiores distâncias entre pilares (aprox. 52 m), Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/17, peças pré-moldadas entre os caixões como forma 3 Superestrutura de 2 vias com seção transversal em viga T de alma dupla com caixões perdidos em forma de U (de difícil acesso), distância média entre pilares 34 m, Índice de esbeltez hK/lSt = aprox. 1/18 4 Exemplo realizado de uma superestrutura de 2 vias com dois caixões de aço e laje mista; distâncias entre pilares de aprox. 57 – 74 m, Índices de esbeltez hK/lSt = 1/15 – 1/17

- a ltura de construção suficiente disponível - p ara superestruturas de várias vias - p ara pontes de ângulos irregulares - p ara pontes de base curva - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos Vantagens: - a lto grau de pré-fabricação - p esos de instalação comparavelmente baixos - a dequados para pontes de base curva - g randes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis - g randes distâncias entre pilares possíveis - a lta rigidez - chanfros em estruturas de vários tramos geram construções de design sofisticado - b aixos custos de fabricação e manutenção - u so de lajes pré-fabricadas como formas é possível - u so de peças pré-fabricadas mistas é possível dentro de limites - estrutura de aço protegida, localizada sob o tabuleiro, sem juntas de conexão problemáticas de aço / concreto dentro da zona de intempéries direta - v ista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar - separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da construção da estrutura Desvantagens: - não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de maiores alturas) - geralmente uso de carris de formas para a execução em concreto moldado in loco - há necessidade de maior altura de rampa devido à estrutura subjacente

4

Pontes de calhas com perfis abertos (trecho de 2 vias) 1

1.00

2

1.00

4.00

58

45 25

22

70

2.83

4.00

4.80

5.31

5.31 13.55 10.62

1 Exemplo de uma superestrutura de 2 vias como seção transversal em calha com laje mista e almas das vigas principais em partes concretadas, distância entre pilares 42 m, viga transversal de perfis laminados, distância da viga transversal aprox. 0,75 m, Índice de esbeltez hK/lSt = 1/10,5, Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = 1/15 2 Seção transversal da calha, viga principal completamente concretada, distância entre pilares 42 m, viga transversal em perfis laminados, distância da viga transversal aprox. 0,75 m, Índice de esbeltez hK/lSt = 1/10, Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = 1/17

As pontes em calhas podem ser usadas como pontes biapoiadas ou de vários tramos, sendo que a viga principal pode ser realizada como viga de aço aberta ou viga de aço mista com banzo comprimido de concreto em altura de construção constante ou adaptada à distribuição do momento. Aqui o índice de esbeltez de uma viga bi-apoiada deve ser de lSt/hK ≥ 1/12, do vão interno de vigas contínuas de lSt/hK ≥ 1/14.

As almas são contraventadas com chapas ou perfis T e compartimentos verticais para garantir a estabilidade do banzo comprimido. Os tabuleiros podem ser realizados como laje de concreto armado ou geralmente como grelha de estrutura mista com um índice de esbeltez de lSt/hK aprox. 1/11 – 1/15. A realização de sistemas inclinados é estruturalmente possível e pode ser construída facilmente. Nas pontes de calha, assim como em outras estruturas apoiadas sobrejacentes deve-se atentar especialmente para uma passagem para a estrutura transversal e construção

equilibrada, de pouca fadiga e protegida contra intempéries. A montagem da grua em pontes de calha é fácil e rápida: Primeiramente as vigas principais são inseridas e protegidas contra tombamento. Depois as vigas transversais são unidas com as vigas principais por meio de uma conexão aparafusada.

Ao usar peças pré-fabricadas mistas na direção transversal a laje de concreto moldada in loco pode ser armada e concretada sem formas. As pontes de calha obviamente também podem ser montadas completamente (com ou sem laje de concreto) e depois deslocadas de forma transversal e/ ou longitudinal.

Pode ser usado em: - estruturas bi-apoiadas / viga contínua - distâncias médias entre pilares - altura de construção limitada disponível - para superestruturas de várias vias - para pontes de ângulos irregulares - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos - períodos de construção menores/construção nos intervalos de interdição

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 30 ≤ lSt ≤ 60 Índices de esbeltez 10 ≤ lSt/hK ≤ 12 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua)

Vantagens: - alto e muito alto grau de pré-fabricação - baixas alturas de construção - grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis - pesos de aplicação comparavelmente baixos

- maiores distâncias entre pilares possíveis - alta rigidez - há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente Desvantagens: - estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias) - só pode ser usado para pontes integrais com restrições - as juntas entre concreto e aço estão na área de intempéries.

- design em partes problemático - vigas transversais alocadas próximas com uma série de conexões à viga principal - grandes despesas de armação na área das placas de rodagem - custos de manutenção mais altos do que em estruturas inferioras - não há transferência direta das cargas móveis (através das vigas transversais / laje mista na estrutura principal)

Pontes de calhas com perfis fechados (trecho de múltiplas vias) 1

Para superestruturas, que apresentam na direção transversal uma grande distância entre pilares devido à colocação de vários trilhos ou para pontes com uma base ligeiramente curva, existe a opção de seções transversais de calha, realizadas como caixões perdidos a prova de torção. As vigas longitudinais podem ser realizadas com uma altura constante e / ou variável.

Na direção transversal podem ser usadas, analogamente às pontes de calhas com perfis abertos, grelhas mistas com vigas transversais de aço abertas ou fechadas. No caso ideal são usadas lajes préfabricadas entre as vigas transversais como forma perdida na fabricação da laje mista.

17.21 11.91

2.65

1.12

2.40

2.65

1 Exemplo de uma superestrutura de 4 vias como seção transversal em calha com caixões de células fechadas como construção de viga longitudinal, tabuleiro misto em peças pré-fabricadas sobre vigas transversais de aço abertas, distância entre pilares de aprox. 40 m, Índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/17, Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = quase 1/12

2

2 Exemplos de superestrutura em tabuleiro rebaixado de 2 trilhos ferroviários com seção transversal composta por caixões de aço fechados, vista do canteiro de obra 3 Elevação de uma peça de grandes dimensões de um caixão de aço 4 Montagem de um caixão de aço como estrutura de suporte de cargas longitudinais 5 Detalhe da união de elementos de concreto armado pré-fabricado na seção de aço aberta

3

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 35 ≤ lSt ≤ 65 Índices de esbeltez 10 ≤ lSt/hK ≤ 13 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua) Pode ser usado em: - estruturas bi-apoiadas / viga contínua - nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - altura de construção limitada disponível - para superestruturas de várias vias - para pontes de ângulos irregulares - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos

4

- períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição Vantagens: - alto e muito alto grau de pré-fabricação - adequados para pontes de ângulos inclinados e bases curva - grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis - pesos de instalação comparavelmente baixos - maiores distâncias entre pilares possíveis - alta rigidez - há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente - separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da construção da estrutura Desvantagens: - não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de maiores alturas) - estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias) - não pode ser usado para pontes integrais - as juntas de união entre concreto e aço estão localizadas na área de intempéries - não há transferência direta das cargas móveis (através das vigas transversais / laje mista na estrutura principal)

5

Vigas em T de uma alma / pontes de cobertura com caixões unicelulares com via sobrejacente (trecho de 2 vias)

Pontes de treliças com via férrea inferior (trecho de 2 vias)

Caixões são livres de torção em comparação com perfis abertos e são usados preferencialmente para pontes curvas ou largas. Possuem uma excelente capacidade de carga em cargas não centralizadas devido à sua resistência contra torção. Os caixões são reforçados com superfícies externas lisas dos perfis abertos por motivos de design ou devido à sua facilidade de manutenção. Assim, as superfícies de proteção contra corrosão são reduzidas e pode ser evitada a contaminação por pombos e gaivotas. Na prática há caixões metálicos fechados hermeticamente de baixas dimensões, caixões perdidos fechados acessíveis de maior dimensão e seções em U abertas na laje do tabuleiro de concreto. Caixões perdidos fechados de grandes dimensões também podem ser usados para fazer o deslocamento em grandes distâncias entre pilares e o caixão perdido fechado for necessário na introdução. As almas muitas vezes são inclinadas para compensar as distâncias entre pilares do tabuleiro misto, gerando um caixão com perfil trapezoidal. Isso traz vantagens de design e construção, uma vez que a seção transversal parece mais harmoniosa e o banzo inferior tem efeito sobre um percentual maior da largura.

Devido à sua grande rigidez as construções de treliças são usadas preferencialmente para grandes distâncias entre pilares e na alocação das treliças como estrutura sobreposta para a transposição de vias que se cruzam em baixo com alturas de construção bastante limitadas. As treliças são geralmente alocadas verticalmente.

O uso de uma laje mista traz grandes vantagens em comparação com uma laje ortotrópica: - custos mais baixos - maior resistência com menor consumo de aço - com isso, menores deformações - menos despesas de manutenção

Treliças mistas são realizadas especialmente em pontes ferroviárias, nas quais apesar da grande carga for desejada uma superestrutura de treliças de aço de baixa deformação e um tabuleiro de concreto de poucos ruídos.

Desvantagens: - maior peso próprio - somente tem efeito no estado final - despesas de formas

Pontes de treliças metálicas, na prática, são fabricadas em perfis soldados com poucas exceções. Essas seções transversais podem ser adequadas de forma ideal às cargas e exigências de construção.

Para a montagem e a introdução de cadeias de vigas bi-apoiadas na posição final, as vigas bi-apoiadas deverão ser acopladas formando vigas contínuas e apos a inserção e antes da moldagem da pista, estas deverão ser desacopladas.

O banzo inferior que simultaneamente tem efeito de viga fletora para solicitações do efeito de carga transversal, pode ser projetado como seção aberta ou fechada. Para isso, ele deverá ser realizado com rigidez suficiente. Os banzos superiores são muitas vezes realizados em caixão fechado devido às altas solicitações de compressão. Diagonais iniciais e finais das barras das treliças são realizados em perfis soldados abertos ou fechados, as barras das diagonais internas geralmente são vigas soldadas maciças.

Motivo para a seleção de cadeias de vigas bi-apoiadas ou para vigas contínuas com seções unidas por juntas: - Minimização ou dispensa de fixadores de trilhos de alta manutenção

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 50 ≤ Lst ≤ 120 Índices de esbeltez 12 ≤ lSt/hK ≤ 16 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua) Pode ser usado em: - estruturas bi-apoiadas / viga contínua (exige medidas especiais para limitar a largura das fissuras) - g randes distâncias entre pilares - p ara altura de construção suficiente - p ara superestruturas de várias vias

1

- possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos Vantagens: - alto grau de pré-fabricação - adequados para pontes de ângulos inclinados e bases curva - grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis - pesos de aplicação bastante baixos - grandes distâncias entre pilares possíveis - alta rigidez - chanfros em estruturas de vários tramos geram construções de design sofisticado - vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar - separação mínima da superfície, despesas mínimas de proteção contra corrosão devido ao baixo percentual de superfícies da construção da estrutura Desvantagens: - não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de maiores alturas) - em partes grandes despesas de fabricação - há necessidade de maior altura de rampa devido à estrutura subjacente

1 Exemplo de uma estrutura de 2 vias em construção de caixões perdidos mistos de aço como seção acessível em forma de U, como viga contínua de 5 tramos com altura construtiva igual para grandes distâncias entre pilares de até aprox. 100 m, hK/lSt = quase 1/12 até quase 1/15 2 Exemplo de uma superestrutura de 1 via; construção em caixão perdido com viga contínua de 3 vãos com altura de construção variável (chanfragens dos pilares), distâncias entre pilares de até 56 m, Índice de esbeltez área de pilares hK/lSt = 1/16, Índice de esbeltez área dos vãos hK/lSt = = 1/30 (!)

2 14.30 4.70

2.20

5.25

3.00

45

40

2.20

6.59

1.95

1.00

5.00

1.00

Lajes de cobertura ortotrópicas para a laje de tabuleiro são comuns para o conceito da estrutura na direção transversal. A realização prevê vigas transversais alocadas uma ao lado da outra (a = aprox. 700 mm) sem reforços longitudinais ou vigas transversais com maiores escalonamentos QT (a = aprox. 2500 mm) com reforços de aço em planos longitudinais na distância de a = aprox. 600 mm. A fabricação da construção da estrutura na direção transversal exige muitas chapas recortadas de pequenas dimensões e muitos trabalhos de solda, tanto na fabricação na fábrica como na montagem das peças no canteiro de obras.

Com a seleção de uma construção mista na direção transversal, essa despesa pode ser minimizada. Nas vigas transversais de aço necessárias para a montagem total pode-se concretar diretamente uma laje de tabuleiro maciça. Para isso, são necessárias as respectivas formas. Com a alocação de placas pré-fabricadas nas vigas transversais pode-se dispensar estas. Para isso, devese atentar para passagens contínuas entre a laje mista e a viga principal.

Exemplo de lajes de cobertura ortotrópicas com vigas transversais escalonadas com uma distância de aprox. 2,20 m e reforços de aço no plano longitudinal na distância de a = aprox. 600 mm

70

10.55 9.15

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 50 ≤ Lst ≤ 100 Índices de esbeltez 9 ≤ lSt/hK ≤ 14 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua)

70

40 12 25 76

8.38

1

2

10.85 10.54

66

78 7 35 5

10.25

66

1 Ssuperestrutura de 2 vias seção transversal de treliça, construção mista na direção transversal com vigas transversais de aço abertas (a = 2,5 m), lajes de apoio pré-fabricadas em concreto e laje contínua mista de concreto moldado in loco, borda externa, distância entre pilares 78 m, índice de esbeltez hK/lSt = quase 1/10, índice de esbeltez viga transversal hQK/lSt-q = quase 1/12 2 Superestrutura de 2 vias seção transversal de treliça, construção mista na direção transversal com vigas transversais de aço abertas (a = 4,1 m), lajes de apoio pré-fabricadas em concreto e laje contínua mista de concreto moldado in loco, borda externa, distância entre pilares aprox. 85 a 90 m como construção de 3 vãos, índice de esbeltez hK/lSt = 1/9, índice de esbeltez viga transversal hQK/lSt-q = quase 1/9 superestrutura na construção de via sem lastro 3 Exemplo de superestrutura de 2 trilhos ferroviários, seção em treliça, vãos com cerca de 60 m

Pode ser usado em: - bi-apoiadas / viga contínua - nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - para altura de construção limitada - trânsito intenso na área do canteiro de obras sem a possibilidade de colocar cimbramentos - para superestruturas de várias vias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos - períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição Vantagens: - alto grau de pré-fabricação - adequados para pontes de ângulos inclinados - peças metálicas em dimensões transportáveis e montáveis - pesos de aplicação bastante baixos - grandes distâncias entre pilares possíveis - alta rigidez - vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que podem sujar - Montagem prévia completa no canteiro de obras e instalação na posição final no deslocamento / SPMT (Self-Propelled Modular Transporter) - pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente Desvantagens: - alto grau de consumo de aço - altas despesas de corrosão devido ao grande percentual de superfície da estrutura - custos de manutenção mais altos do que em estruturas inferiores - estrutura superior suscetível a colisão (instalação de guias) - as juntas de união entre concreto e aço estão localizadas na área de intempéries - não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de grandes alturas) - grandes despesas de fabricação

Pontes de treliças com via férrea superior (trecho de 2 vias) Analogamente às pontes de treliças com uma laje de tabuleiro inferior, as estruturas inferiores são uma vantagem no caso de uma altura de construção suficiente, especialmente no caso de grandes distâncias entre pilares.

1

30

42 7

1.96 5

2.50

2.50 8.93

2 4.00

2.20

6.45

39

2.20

5.45

3 14.30

7.60

Pode ser usado em: - estruturas bi-apoiadas / viga contínua (exige medidas especiais para limitar a largura das fissuras) - nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - para altura de construção suficiente - para superestruturas de várias vias - possibilidade limitada de colocação de cimbramentos / conexão de cimbramentos

50 1.96 5

39

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 35 ≤ Lst ≤ 150 Índices de esbeltez 9 ≤ lSt/hK ≤ 15 (respectivamente para estrutura bi-apoiada ou viga contínua) Índices de esbeltez da estrutura transversal

10 ≤ lSt-q/hKq ≤ 15

2.97 1

15.60

Na fábrica podem ser produzidos os banzos superiores e inferiores em comprimentos transportáveis. Aqui as chapas de união já são montadas. A montagem para a composição das estruturas de treliças completas é realizada no canteiro no local da pré-montagem.

Para a montagem, a treliça é completamente pré-montada e encaixada ou inserida. No caso de construções mais compridas de vários tramos geralmente procede-se com uma introdução em ciclos, uma vez que geralmente não há área de pré-montagem suficiente disponível. Na concepção do tabuleiro sobrejacente como seção transversal mista com o banzo superior de aço deve-se atentar para uma disposição cuidadosa dos pontos de aplicação de esforços. Além disso, deve-se atentar no máximo para uma verificação exata do escoamento de esforços devido a mudanças do eixo de gravidade durante a montagem da ponte. Na situação ideal o eixo de gravidade do banzo superior e do tabuleiro de concreto ficam no mesmo plano. Na prática, isso geralmente não pode ser realizado dessa forma, pois proporcionaria grandes dificuldades durante a construção.

2.60

Vantagens: - a lto grau de pré-fabricação - adequados para pontes de ângulos inclinados - grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis - pesos de aplicação bastante baixos

24 2 22 7

5.66

80

- grandes distâncias entre pilares possíveis - alta rigidez - vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que acumulam sujeira - Montagem e instalação completa com deslocamento longitudinal e/ou transversal

- alto grau de consumo de aço - grandes despesas de fabricação - há necessidade de grande altura de rampa devido à estrutura subjacente

Desvantagens: - não adequado para construções de pouca altura (há necessidade de maiores alturas) - altas despesas de corrosão devido ao grande percentual de superfície da estrutura - dependendo da altura da construção pode ocorrer um ângulo de rotação da tangente final não adequado (grandes cursos de deslocamento de pontos de trilho vizinhos) devido a um ponto de rotação baixo do apoio da ponte em relação ao nível do trilho.

1 Exemplo de uma superestrutura de 2 vias com duas treliças como estrutura inferior e laje de tabuleiro mista contínua superior como viga contínua com distâncias médias entre pilares de aprox. 36 m, hK/lSt = quase 1/10 2 Opção de seção transversal da treliça como cadeia de viga bi-apoiada com distância média entre os pilares (aprox. 65 m), hK/lSt = quase 1/11 3 Opção de seção transversal da treliça como viga contínua para distâncias muito grandes entre os pilares com altura de construção variável e junção dupla sobre o pilar, distância entre pilares de até aprox. 200 m, Índice de esbeltez pilar hK/lSt = quase 1/14, Índice de esbeltez vão hK/lSt = quase 1/28 4 Exemplo de superestrutura em treliça com laje superior mista e duas vigas treliçadas, composta por dois trilhos ferroviários. Total de 17 vãos em 600 m de comprimento.

Pontes de arcos metálicos (trecho de 2 vias)

A alta rigidez necessária para pontes ferroviárias quando se usa tirantes verticais é obtida com a soma das rigidezas individuais de arcos e vigas de contraventamento. Tirantes cruzados de pontes em arcos metálicos (lSt > 80 m) reforçam sistema em uma viga em forma de arco, permitindo economias de material com perfis de arcos esbeltos e vigas de contraventamento. A montagem, alinhamento e fixação como também a fabricação

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] 50 ≤ lSt ≤ 150, Altura do arco central aprox. lSt/hK < 6 a 8 Índices de esbeltez da estrutura transversal

10 ≤ lSt-q/hKq ≤ 16 Pode ser usado em: - estruturas bi-apoiadas - nos casos de distâncias médias e grandes entre pilares - para altura de construção limitada - trânsito intenso na área do canteiro de obras sem a possibilidade de colocar cimbramentos - períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição - para superestruturas de várias vias

Vantagens: - alto grau de pré-fabricação - adequados para pontes de ângulos inclinados - grandes peças de aço em dimensões transportáveis e montáveis - pesos de aplicação bastante baixos - grandes distâncias entre pilares possíveis - alta rigidez - vista inferior fechada, sem cantos / superfícies que acumulam sujeira - construção de design vantajoso com estrutura de visual leve - Montagem prévia completa no canteiro de obras e instalação na posição final por deslocamento / SPMT (Self-Propelled Modular Transporter) - há necessidade de pouca altura de rampa devido à estrutura sobrejacente Desvantagens: - custos de fabricação e manutenção mais altos do que em estruturas inferioras - altas despesas de proteção contra corrosão devido ao grande percentual de superfície detalhada da estrutura - grandes despesas de fabricação

3

16.20 1.30

1 Exemplo de parte inferior da superestrutura de ponte em arco estaiado 2 Detalhe de armadura para cobertura com concreto 3 Ponte em arcos metálicos com tabuleiro misto sobre vigas transversais, vigas transversais em caixão perdido (0,45 x 0,25), distância da viga transversal aprox. 1,10m, Índice de esbeltez vão da viga transversal hQK/lSt-q = 1/19, Índice de esbeltez área de conexão da viga transversal hQK/lSt-q = 1/16, passarela operacional interna 4 Seção transversal da ponte de arcos metálicos (distância entre pilares de 62m, altura do arco central 11 m) com tabuleiro misto entre as vigas principais e transversais (distância da viga transversal aprox. 3,40 m), Índice de esbeltez QT hQK/lSt-q = quase 1/12, tabuleiro de concreto apoiado em quatro pontos com chanfros inferiores em toda circunferência, borda externa

4 4.00

48 35 35 76 48

2

1.30

5.78

9.85

1

13.60

45 10 15

das conexões soldadas dos tirantes inclinados e cruzados causam regularmente uma despesa extraordinária no canteiro de obras. No caso de pontes em arcos metálicos o curso das forças de tração em cargas de trânsito laterais e nos respectivos processos de encaixe deverão ser devidamente analisados. Deve-se atentar especialmente para uma versão a prova de fadiga e de poucas oscilações dos tirantes e conexões [L2].

11.10

As pontes de arcos metálicos com tabuleiro subjacente oferecem, igualmente às pontes de calhas e treliças, a vantagem de uma baixa altura de construção necessária sob o trilho, mas necessitam a proteção da estrutura sobrejacente que consiste de arco, tirantes e viga de contraventamento contra colisão e impacto.

O tabuleiro de concreto age parcialmente como viga de contraventamento. Pontes em arcos metálicos são adequadas para atravessar grandes vãos sobre rios, canais ou instalações ferroviárias. As alturas dos arcos centrais estão entre 1/8 e 1/6 da distância entre os pilares. Via de regra são alocados dois arcos nos dois lados dos trilhos (em casos excepcionais pode haver um único arco central por motivos de design) alocados de forma vertical ou com pórticos transversais com uma leve inclinação para dentro.

Desenvolvimento de novas seções transversais

Nos demais países europeus essas já são utilizadas para pontes ferroviárias. A armação externa consiste de perfis laminados cortados pela metade, unidos com chumbadores mistos com a seção transversal maciça (imagem 22). A armação externa no lado sujeito à compressão da seção transversal de vigas bi-apoiadas permite uma alto índice de esbeltez da superestrutura. A construção abrange as distâncias pequenas e médias entre os pilares de 7 a 14 m. A armação externa também pode ser usada na direção transversal como elemento estrutural. Com essa combinação é criada a seção transversal em calha, sendo que aqui as vigas transversais de aço são alocadas, por exemplo, em uma grade de 50 cm. O tabuleiro da calha tem uma junção monolítica com a parede da câmara no caso de novos chumbadores (25). O denominado tabuleiro tangencial transfere os esforços longitudinais e transversais da superestrutura diretamente nos chumbadores reduzindo o ângulo de rotação das tangentes finais para quase zero.

Pode ser usado em: Vigas - como estrutura bi-apoiada sobre chumbadores existentes - no caso de pequenas distâncias entre pilares - para altura de construção limitada - trânsito intenso na área do conteiro de obras sem a possibilidade de instalação de cimbramentos - períodos de construção menores / construção nos intervalos de interdição - para superestruturas de várias vias

1.00

7 ≤ Lst ≤ 14 m 10 ≤ Lst ≤ 25 m Ls/Hc ≤ 18 Lst /hK ≤ 16

Seção transversal da calha com armação externa; superestrutura com via sem lastro ou com lastro

1.00

Dados sobre a área de aplicação: Distâncias entre pilares [m] vigas Calha Índices de esbeltez vigas Calha transversal

1.15

35 2.65

1.15

5.20

Corte longitudinal „Superestrutura da ponte com armação externa“

66

Para a realização de novas construções substitutas no perímetro urbano são necessárias construções com alturas esbeltas e ainda soluções para uma superestrutura de alta rentabilidade. No caso de pontes rodoviárias, já se usa há algum tempo pontes com uma armação externa, a denominada construção de vigas de perfil metálico solidarizado em concreto pré-fabricadas.

Calha - como estrutura bi-apoiada ou cadeias de vigas bi-apoiadas - altura de construção extremamente limitada - no caso de grandes esforços horizontais inclusão monolítica simples no chumbador (tabuleiro tangencial)

Ponte nova sobre o rio Simmer – exemplo de ponte com seção em tabuleiro rebaixado com armação exterior; superestrutura de via permanente sem lastro.

1 Vigas com proteção anticorrosiva aplicada na fábrica de pré-fabricação 2 Colocação de armação externa e ajuste na altura 1

3 Instalação de gaiola de armação para concretagem 4 Canal de trilhos ferroviários com fixadores pré-montados 2

3

4

Vantagens das vigas - inteiramente pré-fabricada instalada em uma peça ou em duas peças com moldagem no canteiro de obras - alta qualidade devido ao alto grau de pré-fabricação (fabricação na fábrica em condições padronizadas e protegidas de intempéries) - pesos de aplicação bastante baixos - poucas emissões de ruídos devido à seção transversal maciça - proteção contra descarrilhamento não é necessária - baixa altura de rampa devido à construção otimizada - comportamento de carga vantajoso - pequenas superfícies de corrosão e pouca tendência de sujeira - simples verificação visual - aquisição e manutenção econômica

Ponte nova sobre o rio Simmer; Ponte ferroviária VFT® concluída sob circulação de tráfego

Desvantagens das vigas: - fixação direta dos trilhos Vantagens da seção transversal da calha: - no caso de distâncias entre pilares mais curtas integralmente pré-fabricadas e instaladas em uma peça - no caso de distâncias entre pilares mais longas fabricadas lateralmente e deslocamento transversal - alta qualidade devido ao alto grau de pré-fabricação - via integralmente em lastro ou via sem lastro - altura de construção mínima devido à armação externa na direção transversal - pequenas superfícies de proteção contra corrosão - aquisição e manutenção muito econômica - ângulo de rotação da tangente final minimizado devido ao tabuleiro tangencial - simples verificação visual Desvantagens calha: - grandes pesos de instalação