Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil
Seminário de Investigação
F.E.U.P. –2000
Metodologia da Utilização de
Tirantes e de Cabos de Pré-Esforço
Exterior Provisórios na
Construção de Pontes
Orientador: Prof. Doutor Adão da Fonseca
Mestrando: Helvécio Pontífice da Cunha
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Objectivos Principais
 Exploração das técnicas de utilização de cabos e
tirantes exteriores provisórios na construção de pontes.

Abordagem dos factores respeitantes às características
e processos de protecção dos cabos e tirantes.

Definição das tensões de serviço apropriadas a
aplicação dos mesmos, em função de cada caso concreto.

Análise dos processos de protecção de cabos.

Análise das técnicas de ancoragem dos cabos/tirantes
provisórios.

Preparação de um programa de optimização de
estruturas que auxilie a decisão das tensões a aplicar em
cada caso.
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Porquê adoptar Cabos e Tirantes?

É um processo construtivo auxiliar.

Porque com o aço de pré-esforço temos a melhor relação
resistência e área, bem como o facto de não possuir problemas de
instabilidade por funcionar a tracção.

Em cabos de pouca área e peso, conseguimos aplicar grandes
forças. O que os torna aconselhável no processo de montagem e
desmontagem.

A escolha da força a aplicar na barra, será dependente do tipo
de objectivo a atingir, nomeadamente se pretende diminuir
deslocamentos, controlar tensões ou diminuir esforços.
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Sistemas de Construção
Na construção de pontes, a aplicação de cabos e
tirantes provisórios é feita mediante quatro técnicas
distintas :




Sistemas de Suspenção (Barras Passivas).
Sistemas de Equilíbrio (Barras Passivas).
Sistemas de Atirantamento(Barras Activas).
Sistemas de Triangulação (Barras Activas e Passivas).
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Conceito de Barra.

Barra Activa é uma barra em que é possível introduzir uma
força.

Barra Passiva é uma barra em que a variação de esforços é
por efeito passivo, ou seja há compatibilidade de deformações em
relação ao sistema em que é inserido.

Barras de Atirantamento será a barra típica de um sistema
de atirantamento.

Barras de Triangulação será a barra típica de um sistema de
treliças.
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Descrição dos sistemas
 Sistemas de Atirantamento
São tipicamente os mais utilizados. Recorrem-se
normalmente quando se pretende :
1. Construir pontes por avanços sucessivos em consola;
2. Substituição de tirantes em pontes atirantadas;
3. Construção de pontes por deslocamentos sucessivos;
4. Construção de pontes por colocação de aduelas préfabricadas a partir dos pilares;
5. Construção de arcos;
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Exemplo 1
Wilde Gera Bridge – Alemanha(Thuringian Forest).
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Exemplo 2
Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol)
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Exemplo 3
Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol)
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Exemplo 4
Ponte D. Ana Maria – Portugal (Porto)
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Descrição dos sistemas
 Sistemas de Equilíbrio
Utilizam-se menos frequentemente que os anteriores.
Recorrem-se normalmente quando se pretende :
1. Estabilizar os deslocamentos das consolas para cargas
excêntricas e acidentais;
2. Controlar a geometria do sistema global;
3. Garantir a segurança das consolas e dos pilares durante a
construção, em relação às acções de derrubamento nas duas
direcções;
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Exemplo 1
Ponte da Régua sobre o Rio Douro
Portugal (Régua) – Equilíbrio Transversal
sobre o tabuleiro.
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Exemplo 2
Ponte da Régua sobre o Rio Douro
Portugal (Régua) – Equilíbrio das Consolas
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Exemplo 3
Ponte da Régua sobre o Rio Douro
Portugal (Régua) – Fases de Montagem
do Sistema de Equilíbrio
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Exemplo 4
Ponte da Régua sobre o Rio Douro
Portugal (Régua) – Detalhe da Aplicação
do Sistema de Equilíbrio Transversal nos
Pilares.
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Descrição dos sistemas
 Sistemas de Triangulação
Foram de pouco uso até há bem pouco tempo. O
recurso aos mesmos tem sido cada vez maior.
São utilizados quando se pretende:
1. Construir arcos recorrendo a escoramentos;
2. Estabilizar os deslocamentos a partir de cabos
provisórios, em pontes construidas pos avanços sucessivos;
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Exemplo 1
Projecto da fase final da Ponte do Infante (Porto-Gaia). A imagem
mostra a existência de cabos de retenção (que transmitem as
tensões instaladas no tabuleiro às sapatas ) e as diagonais (que
servem para equilibrar os avanços das consolas do tabuleiro).
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Descrição dos sistemas
 Sistemas de Suspenção
Também de pouco uso.
Recorrem-se normalmente quando se pretende :
1. Transportar estruturas provisórias;
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Exemplo 1
Ponte Sobre o Rio Chavanon - França
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O Caso da Ponte do Infante-1
Fase 3, 4 e 5 da Montagem de cabos de
retenção
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O Caso da Ponte do Infante-2
Fase 6, 7a e 7b da Montagem das diagonais
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O Caso da Ponte do Infante-3
Fase 8, 9 e 10 da Montagem das diagonais e
“fecho” do tabuleiro
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Considerações sobre a Ponte
• É uma ponte que será construida por avanços
sucessivos, cujos avanços serão garantidos pela
montagem sucessiva de cabos de retenção e diagonais
provisórias, auxiliadas por pilares provisórios que serão
construidos nos encontros de Gaia e Porto.
• Optimização do dimensionamento dos cabos foi feita
com bases semi-empíricas (baseada na sensibilidade do
funcionamento da estrutura e limitações de equilíbrio das
forças actuantes nos cabos de retenção)
Considerações sobre a Ponte
•
Os cabos de retenção e as diagonais, são cabos
provisórios em regime de Barras Activas(Sistema de
Triangulação).
•
Formulação feita tendo em consideração a existência
de um regime linear, utilizando-se :
a. Utilização da Matriz de Influência dos cabos.
b. Imposição de ordens de restrições.
c. Determinação das tensões “ideias”nos tirantes
utilizando o Solver (do Excel) como programa de
optimização.
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Objectivos Finais
• Procurar a situação de forças mais adequadas a estrutura
em análise.
• Desenvolvimento de um aplicativo para
optimizar a
referida estrutura. Eventualmente uma versão adaptada do po
NEWTOP.
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Considerações Finais.
O objectivo final desta dissertação, será a
execução de um programa de optimização de
estruturas, em que estará em causa a
determinação do tirante mais adequado a um
dado carregamento (durante a fase de utilização
provisória) na construção da Ponte do Infante.
Temporizador de Actividades.
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Bibliografia.
1. Cable Supported Bridges – Concept & Design, Niels J.
Gimsing, Wiley Editors
2. Prestressed Concrete Bridges, Cristian Menn
3. Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, LNEC
1998.
4. vms.voorhees.k12.nj.us/science/bridges/page2.htm
5. www.hsba.go.jp/bridge/aka_info.htm
6. www.fe.up.pt/~azr/pontes/pontes.htm
7. Guia de Apresentação da Ponte do Infante – AFA Consultores.
8. Elementos de projectos realizados pelo Eng. Armando Rito