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Descubra qual a importância do estudo da influência de cargas dinâmicas em pontes rodoviárias

por Karla Rayane | 14/09/2021

Você consegue ter a dimensão exata da influência de cargas dinâmicas em pontes rodoviárias? Existem até uma norma que trata sobre o caso. Veja detalhes!

Ao longo da trajetória acadêmica de um engenheiro civil, o estudo da dinâmica das estruturas é pouco abordado. Contudo, é essencial pesquisar e aprimorar os estudos nessa área! Cargas de dinâmicas em elementos de concreto armado afetam estruturas de pontes, que sofrem demais com esse tipo de solicitação.

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Imagem reproduzida de Concrete Show

Pontes de concreto e os coeficientes de impacto

As cargas dinâmicas geram vibrações em estruturas de pontes, sendo esse efeito desprezado no dimensionamento das mesmas. No dimensionamento de pontes de concreto armado, os carregamentos dinâmicos são considerados carregamentos estáticos adicionados a coeficiente de impacto e coeficientes de amplificação dinâmica.

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No entanto, para alguns pesquisadores, essa adoção de coeficientes de impacto aplicado sobre cargas estáticas, que é geralmente baseado em aspectos geométricos, se revelam insuficientes para atender os critérios de fissuração excessiva. Além disso, critérios de vibrações e deformações excessivas podem implicar a redução da margem de segurança da estrutura.

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Imagem reproduzida de Conexão Tocantins
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Imagem reproduzida de Inova Civil

O estudo da influência de cargas dinâmicas em pontes

A influência de cargas dinâmicas em pontes deve ser estudada sob diversos aspectos que partem desde as análises experimentais, teóricas e vão até às modelagens computacionais. Nessas investigações, é de inteira relevância a consideração de dados em relação ao tráfego real que atua nas malhas rodoviárias; assim como a conservação que se encontra os pavimentos. Tudo isso em prol da simulação realista dos efeitos dinâmicos mais pertinentes nos resultados obtidos nos sistemas dinâmicos estruturais.

Modelos de cargas móveis

As considerações feitas sobre os efeitos dinâmicos estruturais são baseadas em adoção de coeficientes de amplificação dinâmica. Atualmente, os mais recentes códigos dos projetos de pontes apresentam modelos de cargas móveis calibrados. E de tal forma que os efeitos do tráfego rodoviário já incluem os efeitos dinâmicos; porém, essa consideração continua sendo para o carregamento estático acrescido de coeficientes de impacto. Assim, continuam a tratar estático os problemas dinâmicos.

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Imagem reproduzida de PLAY_ENGENHARIA

Norma Brasileira sobre a carga móvel

A NBR 7188 de 2013 fala sobre a carga móvel rodoviária e de pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas. Ela visa “definir os valores característicos básicos das cargas móveis rodoviárias de:

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  • veículos sobre pneus e ações de pedestres, em projeto de pontes, viadutos, galerias, passarelas e edifícios-garagem” (NBR 7188, 2013, p.1).

Tal norma também apresenta o conceito de pontes, que é uma estrutura que está sujeita a ação de cargas em movimentos e será utilizada para transportar um obstáculo natural e vão que a distância horizontal da superestrutura entre as faces dos pilares ou até mesmo os blocos de fundação, entre outros.

As ações em pontes e viadutos devido ao tráfego dos veículos são consideradas como cargas móveis. Estas são representadas por carga concentrada e distribuída. Aliás, nessas cargas (concretada e distribuída) serão atribuídos:

  • os coeficientes de impacto vertical (CIV), do número de faixas (CNF) e do impacto adicional (CIA), (NBR 7188, 2013, p.3).

E através desses impactos a norma considera o efeito dinâmico da carga móvel.  

Carga distribuída x Carga concentrada

Segundo a NBR 7188 (2013, p.4), a carga móvel irá assumir qualquer posição na pista rodoviária com as rodas na posição mais desfavorável, incluindo acostamento e faixas de segurança. Portanto, a carga distribuída deverá ser aplicada na posição mais desfavorável, independente das faixas rodoviárias. Em contrapartida, poderá ser admitida a distribuição espacial da carga concentrada no elemento estrutural a partir da superfície de contato em um ângulo de 45°.

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Imagem reproduzida de Cimento Itambé

Conclusão

Como foi visto, um projeto de uma ponte rodoviária envolve a determinação de posições de cargas móveis que produzem extremos valores de esforços nas seções dos elementos. Em um projeto estrutural submetido a cargas fixas, o fato de ter uma posição que irá atuar em cargas acidentais de ocupação irá influenciar na determinação de esforços dimensionantes. 

Assim, empregar modelos mais realistas e com mais profundidade em conhecimentos dinâmicos se faz necessário para um dimensionamento mais consistente nas estruturas de pontes. Logo, o projetista poderá determinar cada sessão a ser dimensionada e cada esforço dimensionante e cada posição de atuação das cargas acidentais que vão provocar os valores extremos. 

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Karla Rayane

Graduanda em Engenharia Civil pelo Centro Universitário UNINTA e graduanda em Licenciatura em Física pela Universidade Estadual Vale do Acaraú.