Pontes mistas de aço e concreto em seção caixão com protensão externa: procedimentos de cálculo e de projeto

Renato Silva Nicoletti

ORCID iD Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Brasil

Marcela Moreira da Rocha Almeida

ORCID iD Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Brasil

Alexandre Rossi

ORCID iD Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Brasil

Alex Sander Clemente Souza

ORCID iD Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Brasil

Carlos Humberto Martins

ORCID iD Universidade Estadual de Maringá (UEM) Brasil

Augusto Teixeira de Albuquerque

ORCID iD Universidade Federal do Ceará (UFC) Brasil

Resumo

O presente trabalho tem o objetivo de apresentar os procedimentos de projeto e os aspectos construtivos de pontes mistas de aço e concreto em viga caixão com protensão externa. A associação entre aço e concreto tem sido uma solução eficiente para a formação de elementos estruturais mistos, gerando vantagens importantes, como dispensa de fôrmas e escoramentos; redução do peso próprio e do volume da estrutura; aumento da precisão dimensional; redução do consumo de aço estrutural e menor necessidade de proteções contra incêndio e corrosão nos perfis metálicos. Por sua vez, o concreto protendido caracteriza-se pela introdução na estrutura de solicitações opostas às das cargas decorrentes do seu uso, acarretando numa melhoria na resistência e em seu comportamento mecânico. Nesse contexto, as estruturas mistas de aço e concreto com protensão externa configuram uma ótima solução para vencer grandes vãos, atender às limitações arquitetônicas e para reforçar/recuperar estruturas metálicas ou mistas já existentes. Visto isso, e justificando-se na crescente demanda por técnicas construtivas e na necessidade de melhoria de infraestrutura do país, a investigação sobre novas tecnologias intentando-se o seu uso é de grande valia.

Palavras-chave


Ponte mista; Protensão; Viga caixão; Análise numérica


Texto completo:

Referências


ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). ABNT NBR 8800 - Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Rio de Janeiro, 2008.

AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY OFFICIALS (AASHTO). LRFD Bridge Design Specifications, 8th Edition, American Association of State Highway and Transportation Officials. Washington: DC, 2017.

BEZERRA, L. M. et al. Truss-type shear connector for composite steel-concrete beams. Construction and Building Materials, v. 167, p. 757–767, abr. 2018.

CHEN, J. et al. Behavior of an Advanced Bolted Shear Connector in Prefabricated Steel-Concrete Composite Beams. Materials, v. 12, n. 18, p. 2958, 12 set. 2019.

CHEN, S. Experimental study of prestressed steel–concrete composite beams with external tendons for negative moments. Journal of Constructional Steel Research, v. 61, n. 12, p. 1613–1630, dez. 2005.

CHEN, S.; GU, P. Load carrying capacity of composite beams prestressed with external tendons under positive moments. Journal of Constructional Steel Research, v. 61, p. 515-530, Apr. 2005.

CHEN, S.; JIA, Y. Numerical investigation of inelastic buckling of steel–concrete composite beams prestressed with external tendons. Thin-Walled Structures, v. 48, n. 3, p. 233–242, mar. 2010.

DALY, A. F.; WITARNAWAN, W. A method for increasing the capacity of short and medium span Bridges. Indonesia, p. 11, [200-?]

DE NARDIN, S.; SOUZA, A. S. C.; EL DEBS, A. L. H. C. Comportamento conjunto em elementos mistos de aço e concreto: Dispositivos Mecânicos. In: CONGRESSO LATINO AMERICANO DE CONSTRUÇÃO METÁLICA, 3., 2008, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: ABCEM, 2008.

DIETRICH, M. Z.; CALENZANI, A. F. G.; FAKURY, R. H. Analysis of rotational stiffness of steel-concrete composite beams for lateral-torsional buckling. Engineering Structures, v. 198, p. 109554, nov. 2019.

GUO, Y.-T. et al. Investigation of the shear resistances of steel–concrete–steel composite structures with bidirectional webs. Journal of Constructional Steel Research, v. 164, p. 105846, jan. 2020.

KANG, C.; HARTWIG, S.; MARX, S. Behavior of externally prestressed segmental towers’ dry joint under torsion effects. Structural Concrete, v. 20, n. 4, p. 1350–1357, 28 ago. 2019.

LEES, J. M.; WINISTÖRFER, A. U.; MEIER, U. External Prestressed Carbon Fiber-Reinforced Polymer Straps for Shear Enhancement of Concrete. Journal of Composites for Construction, v. 6, n. 4, p. 249–256, nov. 2002.

LI, Y.; HE, S. Research of Steel-Concrete Composite Bridge under Blasting Loads. Advances in Civil Engineering, v. 2018, p. 1–9, 12 set. 2018.

LIU, C. et al. Behavior of Concrete Segmental Box Girder Bridges with Open Webs. Journal of Bridge Engineering, v. 20, n. 8, ago. 2015.

LOU, T. et al. Numerical assessment of continuous prestressed NSC and HSC members with external CFRP tendons. Composite Structures, v. 234, p. 111671, fev. 2020.

LOU, T.; LOPES, S. M. R.; LOPES, A. V. Flexural Response of Continuous Concrete Beams Prestressed with External Tendons. Journal of Bridge Engineering, v. 18, n. 6, p. 525–537, jun. 2013.

LOU, T.; LOPES, S. M. R.; LOPES, A. V. Numerical modeling of externally prestressed steel–concrete composite beams. Journal of Constructional Steel Research, v. 121, p. 229–236, jun. 2016.

MADAJ, A.; MOSSOR, K. Evaluation of External Prestressing as a

Strengthening Method for Existing Concrete Bridges. Structural Engineering International, v. 29, n. 3, p. 412–416, 3 jul. 2019.

MOSCOSO, A. M.; TAMAYO, J. L. P.; MORSCH, I. B. Numerical simulation of external pre-stressed steel-concrete composite beams. Computers and Concrete, v. 19, n. 2, p. 191–201, 25 fev. 2017.

NELSEN, A. C. H. Comportamento estrutural de vigas mistas de aço e concreto com protensão externa. 2013. 148p. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos.

NELSEN, A. C. H.; SOUZA, A. S. C. Vigas Mistas de Aço e Concreto com Protensão Externa: Conceitos e Aplicações. In: CONGRESSO LATINO AMERICANO DE CONSTRUÇÃO METÁLICA, 6., 2012, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: ABCEM, 2012.

NIE, J. G. et al. Experimental and Analytical Study of Prestressed Steel–Concrete Composite Beams Considering Slip Effect. Journal of Structural Engineering, v. 133, n. 4, p. 530–540, abr. 2007.

NIE, J. et al. Deformation Analysis of Prestressed Continuous Steel-Concrete Composite Beams. Journal of Structural Engineering, v. 135, n. 11, p. 1377–1389, nov. 2009.

NOURAEYAN, A. Analytical and experimental study on the behaviour of prestressed and poststressed composite girders. 1987. 83p. Tese Thesis (Master of Engineering). Concordia University, Québec.

NUNZIATA, Vincenzo. Prestressed steel structures. Structture in acciaio precompresso. In. CONGRESSO C.T.A., XVII, 1999. Napoli. Proceedings... Napoli: [s.n.], 1999. p. 6

PINHO, F. O.; BELLEI, I. H. Pontes e viadutos em vigas mistas. Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2007.

QIANG, Z.; YAOZHUANG, L.; KOLOZVARI, K. Numerical modeling of steel–concrete composite structures. Structural Concrete, v. 19, n. 6, p. 1727–1739, 6 dez. 2018.

RANZI, G. Service design approach for composite steel–concrete floors. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, v. 171, n. 1, p. 38–49, jan. 2018.

SAADATMANESH, H.; ALBRECHT, P.; AYYUB, B. M. Analytical study of prestressed composite beams. Journal of Structural Engineering, v. 115, n. 9, p. 2364-2381, 1989

SAFAN, M.; KOHOUTKOVÁ, A. Experiments with externally prestressed continuous composite girders. Acta Polytechnica, Czech Technical University Publishing House, v. 41, n. 3/2001, p. 65-73, 2001.

SILVA, E. N.; DE SOUZA, A. S. C. Simulação númerica do comportamento de vigas mistas de aço e concreto protendidas. REEC - Revista Eletrônica de Engenharia Civil, v. 15, n. 1, 30 jul. 2018.

VERÍSSIMO, G. S. Desenvolvimento de um conector de cisalhamento em chapa dentada para estruturas mistas de aço e concreto e estudo do seu comportamento. 2007. 316p. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte.

WANG, X.; ZHOU, C. Numerical investigation for the flexural strengthening of reinforced concrete beams with external prestressed HFRP sheets. Construction and Building Materials, v. 189, p. 804–815, nov. 2018.

XU, C.; SUGIURA, K.; SU, Q. Fatigue Behavior of the Group Stud Shear Connectors in Steel-Concrete Composite Bridges. Journal of Bridge Engineering, v. 23, n. 8, p. 04018055, ago. 2018.

ZHOU, H. et al. Fire tests on composite steel-concrete beams prestressed with external tendons. Journal of Constructional Steel Research, v. 143, p. 62–71, abr. 2018.

ZONA, A.; RAGNI, L.; DALL’ASTA, A. Simplified method for the analysis of externally prestressed steel–concrete composite beams. Journal of Constructional Steel Research, v. 65, n. 2, p. 308–313, fev. 2009.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2020v1n51p181-194

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Visitas a este artigo: 1190

Total de downloads do artigo: 1307