Pilares em Pontes: Tipos e Considerações de Projeto

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre os tipos e considerações de projeto de pilares em pontes.

Tipos de pilares para pontes:

Alvenaria de tijolo ou pedra, massa de concreto ou concreto armado podem ser usados ​​na construção de abutments. Os tipos de pilares geralmente adotados em pontes rodoviárias são mostrados na Fig. 19.2. Em fundação de balsa aberta, alvenaria ou pilares de concreto de massa são comumente usados ​​ds eles fornecem o peso morto para a estabilidade de tal estrutura.

Os pilaretes de estacas são abutments do tipo aberto, nos quais o enchimento traseiro não é retido pelos abutments, mas é permitido que se espalhe pelos espaços do cavalete e o aterro inclinado em frente ao abutment é formado.

A barragem inclinada é protegida por tijolo ou pedregulho proveniente de danos causados ​​por correntes de água. Este tipo de pilares tem a vantagem de não ser necessária qualquer estrutura especial, exceptuando o levantamento das estacas e o fornecimento de um bloco na parte superior para suportar a superestrutura. É necessário fornecer uma parede de sujeira para evitar que a sujeira ou a terra se espalhem pelos rolamentos.

Os pilares tipo contrafortes são pilares de tipo fechado com algumas colunas ou contrafortes ligados por uma laje frontal na frente. O espaçamento dos contrafortes é geralmente de 2, 5 a 3 metros.

A estabilidade dos pilares é mantida pelo peso próprio e pelo peso dos materiais de preenchimento traseiro entre os aros e acima do rafting de fundação. Jangada aberta ou pilha ou fundação bem é adequada para este tipo de pilares.

Abutments tipo aberto com colunas RC (Fig. 19.2d) são preferidos onde a altura de formação é muito alta. Para aliviar os pilares da pressão excessiva da terra, a terra pode derramar na frente como nos pilares do cavalete de estacas.

O espaçamento das colunas também é mais ou menos semelhante ao espaçamento de contrafortes, isto é, 2, 5 a 3, 0 metros. Uma parede de tela de cerca de 1, 5 a 2, 5 metros de profundidade é necessária para ser fornecida conectando as colunas e penduradas no feixe de nivelamento.

A função desta parede de tela é evitar o movimento da terra a partir da área superior logo atrás do suporte devido a sobretaxa, vibração, etc. As fundações necessárias para esse tipo de pilar são ou de pilares ou de fundações de poços. A fundação de jangada pode ser possível se ela estiver sobre uma rocha.

A vantagem do abutment tipo aberto é que nenhuma parede de asa ou de retorno é necessária, mas a desvantagem é que alguma via aquática é restrita pelo aterro inclinado na frente dos abutments. Por outro lado, os pilares de tipo fechado requerem paredes de asa ou paredes de retorno para proteção de terra, mas esses abutments garantem mais hidrovia do que os abutments de tipo aberto.

Considerações de projeto de pilares para pontes:

Os pilares estão sujeitos às seguintes cargas e forças:

i) Peso próprio dos pilares, incluindo o peso dos materiais de enchimento por cima dos pilares.

ii) Carga morta e viva da superestrutura - carga viva mínima para verificar a tensão e carga viva máxima para verificar a compressão máxima.

iii) Temperatura e efeito de tracção ou travagem.

iv) Força horizontal devido ao vento na superestrutura.

v) Força centrífuga se a ponte estiver em uma curva.

vi) A pressão da terra ativa na parte de trás, incluindo o efeito de sobrecarga de carga ao vivo. Todos os pilares devem ser projetados para uma sobretaxa de carga viva equivalente a 1, 2 metros de altura da terra.

vii) Força sísmica.

A placa de cobertura para pilar aberto ou contrafortes deve ser projetada para cargas verticais e horizontais. Normalmente, as tampas de limite estão sujeitas a tensões de torção e é necessário fornecer um reforço de torção adequado.

A pressão da terra nas colunas para abutments do tipo aberto deve levar em conta a ação do arco da pressão exercida pela massa do solo. Para comer este efeito, um aumento da pressão da terra na medida de 100 por cento em tais colunas de encosto é normalmente assumido.

É muito importante verificar a estabilidade dos pilares como um todo em relação a deslizamento e capotamento quando esses abutments são fundados em balsas abertas. A tendência dos abutments de deslizar devido à força horizontal é resistida por µV, onde p. é o coeficiente de atrito entre o solo e a base de fundação e V é a carga vertical total sobre a fundação.

Um fator adequado de segurança contra falhas deve ser permitido. Seja H a força deslizante horizontal total e V a carga vertical total. Para estabilidade,

O valor de µ é considerado igual a tan θ = tan. 20 °. Da mesma forma, deve haver margem de segurança suficiente contra o tombamento dos abutments como um todo sobre o dedo do pé. Isso pode ser dado por

Em pilares de tipo fechado elevado, a pressão total da terra nas paredes é comparativamente no lado alto e, portanto, apenas a fricção de base µV pode não ser capaz de resistir ao deslizamento dos pilares. Em tais casos, a chave de cisalhamento, como mostrado na Fig. 19.3, é usada para aumentar a resistência ao deslizamento. A pressão passiva da terra na frente da chave de cisalhamento é aproveitada para o propósito.

Algumas autoridades recomendam que a resistência passiva possa ser calculada tomando o módulo de reação de subleito horizontal como 0, 7 vezes a vertical. A resistência passiva oferecida pela terra em frente às paredes também pode ser aproveitada se for bem compactado solo virgem e nenhuma possibilidade de arrancar a terra em frente é apreendida.

A teoria da pressão da terra e o projeto das paredes do tipo gravidade ou do tipo contrafortes podem ser encontradas em qualquer livro sobre Teoria das Estruturas e, portanto, não é discutido aqui. Os pilares de tipo aberto podem ser projetados da maneira indicada abaixo.

As paredes da tela são contínuas sobre as colunas e fixadas na parte superior com a tampa. Se o empate for fornecido na parte inferior, a parede pode ser assumida como simplesmente suportada, mas às vezes o fundo é mantido livre sem qualquer suporte. Nesse caso, o fundo é assumido como cantilever livre.

A pressão da terra na parede da tela é distribuída em ambas as direções levando em consideração as condições de suporte. As colunas são projetadas com cargas verticais e momentos causados ​​pela pressão da terra e outras forças similares aos membros sujeitos a empuxo e flexão diretos. A jangada de fundação é uma laje contínua sobre os suportes da coluna com pressão do solo abaixo e pode ser projetada como tal.

Efeito sísmico do preenchimento posterior nos pilares:

Durante distúrbios sísmicos, o material de preenchimento de fundo atrás dos abutments também vibra e, portanto, exerce pressão de terra aumentada que pode ser computada como detalhado abaixo. Devido à ação do terremoto ter coeficiente sísmico, tanto a parede do abutment quanto o back-fill são assumidos um deslocamento imaginário de tan ^-1 _ng (vide Fig. 19.4) e o peso unitário do back-fill é aumentado pela multiplicação com um fator de

A pressão da terra calculada pela teoria usual com as modificações acima, dá o efeito aumentado devido à perturbação sísmica nos materiais de aterro. Além do aumento da pressão da terra, o efeito sísmico no próprio abutment deve ser considerado da maneira normal.

Exemplo Ilustrativo 1:

Calcule, segundo a teoria de Coulomb, o componente horizontal da pressão normal da terra e o efeito do terremoto no preenchimento de fundo. Encontre o aumento percentual na pressão normal da terra quando o efeito sísmico no preenchimento de fundo for considerado:

Portanto, nota-se que, devido ao efeito sísmico, a pressão horizontal da terra aumenta em quase 10% e 20% quando os coeficientes sísmicos são de 0, 05 e 0, 10, respectivamente.

Sobretaxa de carga viva:

Os abutments devem ser projetados para uma sobretaxa de carga viva equivalente a 1, 2 m de altura do aterro.

Frestas:

Nos pilares de tipo fechado, deverá ser providenciado um número adequado de orifícios de choro (Fig. 19.2) para drenar a água acumulada na parte de trás dos encaixes, caso contrário, será exercida uma pressão horizontal adicional pela água acumulada nos pilares. Os furos devem ser feitos em um mergulho no lado externo para facilitar a drenagem.

A parte de trás dos orifícios deve ser devidamente embalada e protegida com materiais filtrantes de tamanhos variados, estando o tamanho maior em contato com a parede, para que nem os materiais de preenchimento de fundo nem os materiais do filtro possam sair pelos orifícios. O tamanho dos furos pode ser de 150 mm de profundidade e 75 mm de largura e o espaçamento não deve exceder um metro nas direções horizontal e vertical.

Materiais de preenchimento posterior:

O preenchimento de fundo deve ser de materiais granulares, tanto quanto possível. Solos arenosos ou sedimentos arenosos também podem ser usados ​​se materiais granulares não estiverem disponíveis. O teor ótimo de umidade desses materiais granulados deve estar entre 7 e 10. O material do filtro atrás dos orifícios de drenagem.

se utilizado em toda a área posterior dos pilares, ajudará a drenar mais rapidamente a água acumulada e, como tal, a última disposição é melhor do que a anterior. uso de materiais filtrantes localizados logo atrás dos orifícios.