MAPA – PONTES E ESTRUTURAS ESPECIAIS – 54_2024

QUESTÃO 1

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ETAPA 1: DIMENSIONAMENTO: COMBINAÇÕES DE ESFORÇOS
 
Sabemos que as pontes possuem um papel fundamental na superação de obstáculos que interrompem o curso natural de estradas, incluindo corpos d’água como rios, lagos, braços de mar, vales e outras vias. Essas estruturas permitem a continuidade das rotas de transporte e conectividade, facilitando a mobilidade e o comércio. Entender como os elementos estruturais das pontes são projetados é imprescindível para realizar essas construções com segurança. Seu dimensionamento envolve analisar a carga que a ponte deverá suportar ao longo do tempo, considerando fatores como o tráfego esperado, as condições ambientais e a vida útil desejada.


Figura 1 – Ponte Presidente Costa e Silva
Fonte: https://www.terra.com.br/vida-e-estilo/turismo/ponte-rio-niteroi-completa-50-anos-veja-curiosidades,6d3754a543d3cbeb0cb24cdc71563149s3epmvha.html. Acesso em: 28 ago. 2024.

Desta forma, o OBJETIVO DESSA ATIVIDADE É simular a resolução de problemas cotidianos enfrentados no exercício da profissão, dentre os quais estão inclusos os cálculos de dimensionamentos de componentes das pontes e viadutos.

Você, futuro engenheiro(a), foi requisitado para determinar a combinação de esforços solicitantes de cálculo para o dimensionamento de parte da superestrutura de uma ponte. Para esta atividade, foram obtidas as seguintes informações: será executada uma longarina de concreto armado biapoiada com 15 metros de comprimento com os seguintes esforços solicitantes:

– Ações permanentes:
MG,k = 1.250,00 kN.m e VG,k = 450,00 kN.
– Ações variáveis (cargas móveis):
MQ,máx = 1.600,00 kN.m e MQ,mín = -550,00 kN.m
VQ,máx = 300,00 kN e VQ,mín = -200,00 kN.
 
Conforme a ABNT NBR 8681:2003, considere:
γg : coeficiente de ponderação para as ações permanentes (1,0 ou 1,35)
γq : coeficiente de ponderação para as ações variáveis (1,5)
Ø : coeficiente ponderador das cargas verticais ou coeficiente de impacto (1,415)
 
Com base nestes dados e seus conhecimentos sobre o tema, calcule:
1) O valor máximo de momento fletor resultante da combinação de esforços Md máx (kN.m ou kN.cm)
2) O valor mínimo de momento fletor resultante da combinação de esforços Md mín (kN.m ou kN.cm)
3) O valor máximo de cortante resultante da combinação de esforços Vd máx (kN)
4) O valor mínimo de cortante resultante da combinação de esforços Vd mín (kN)
 
 
ETAPA 2: DIMENSIONAMENTO DE ARMADURAS LONGITUDINAIS À FLEXÃO
 
Nesta etapa, você, futuro engenheiro, precisa dimensionar as armaduras sujeitas a flexão da longarina de concreto armado para a ponte que será executada. A partir do máximo de momento fletor obtido na etapa anterior, você deverá calcular:

1) Resistência característica de cálculo à compressão fcd, em MPa e kN/cm²
2) Altura útil da seção transversal d (cm)
3) Posições da linha neutra x (cm)
4) Obter o braço de alavanca z (cm)
5) Área de aço necessária (cm²) e número de barras de aço à flexão
6) Área efetiva de aço na seção (cm²)
 
Para esta etapa, adote as seguintes características:
Fck do concreto: 25 MPa
Altura da seção transversal: 190 cm
Largura da seção transversal: 55 cm
Aço CA-50 com 25mm de diâmetro (As = 4,91 cm²)
 
 
ETAPA 3: DIMENSIONAMENTO DE ARMADURAS TRANSVERSAIS DE CISALHAMENTO
 
Nesta etapa, você, futuro engenheiro, precisa dimensionar as armaduras sujeitas ao cisalhamento na longarina de concreto armado para a ponte que será executada. Com base no máximo esforço cortante obtido na primeira etapa de cálculo, você deverá:

1) Verificar se o esforço cortante solicitante de cálculo será menor que a força cortante resistente de cálculo da biela comprimida
2) Calcular a parcela da força cortante resistida pelos mecanismos complementares de treliça (kN)
3) Calcular a parcela de esforço cortante a ser resistida pela armadura transversal (kN)
4) Encontrar a área de aço a ser usada nas armaduras transversais por unidade de comprimento da longarina (cm²/cm ou cm²/m)
5) Calcular o espaçamento necessário entre os estribos da longarina (cm)
6) É possível adotar o espaçamento encontrado no item anterior conforme a norma vigente? Justifique com suas palavras e caso seja necessário, adote outro valor que esteja conforme a norma.
 
Adote o seguinte material:
Aço CA-50 com 12,5 mm de diâmetro (As = 1,23 cm²)
 
Bons estudos!