Análise e dimensionamento de vigas T invertidas para aplicação em pontes e viadutos

Abstract

Resumo: O estudo do sistema de ponte composto com viga T invertida fornece uma técnica alternativa de construção cujo principal objetivo é o alcance de vantagens estruturais semelhantes às vigas retangulares, porém com redução de tempo de construção, ganho de altura livre sob a ponte e economia no custo total da obra. As vigas T invertidas são carregadas em uma borda no inferior da viga, sendo utilizadas como transversinas de apoio para pontes e viadutos, bem como para vigas pré-moldadas centrais com apoio a lajes alveolares. Esta ação de carregamento configura uma região de descontinuidade na borda que não satisfaz a Hipótese de Bernoulli, ou seja, não pode ser considerado que as suas deformações se distribuam linearmente ao longo da seção transversal. Recomenda-se então, o uso de modelos de escoras e tirantes para projetos com elementos de região de descontinuidade (Região D). Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo estudar o comportamento destas vigas em estruturas de pontes e propor um modelo analítico submetido a carregamentos reais realizado utilizando sobrecargas de uma ponte idealizada de 20 metros de vão livre, verificando o dimensionamento da estrutura através do CAST e apresentando o detalhamento das armaduras necessárias, quando dimensionadas pelo Método das Bielas baseado na ABNT NBR 6.118:2014. Observou-se que para a região de esforço cortante predominante o Método das Bielas se fez mais conservador devido as taxas de armaduras encontradas. As armaduras longitudinais foram dimensionadas pelo modelo preconizado de vigas, visto que este apresentou uma maior taxa de armadura comparado ao MB, sendo o mais seguro. O Método das Bielas e o Modelo de Vigas são normativos e válidos, a adoção das armaduras provenientes do método com a maior taxa se faz em função da segurança. Outro item avaliado foi a relação a/d que influencia diretamente na resistência à compressão da escora inclinada, comparando essa resistência com a CSA A.23.3-04 (2005), AASHTO LRFD (2012) e a ABNT NBR 6.118:2014, observando que a partir de uma relação a/d superior a 1,0, a norma brasileira deixa de ser conservadora e deveria ter a deformação do tirante levada em consideração no seu dimensionamento

Abstract: The study of composite bridge system with inverted T-beam provides an alternative method of construction. The main objective is to achieve structural advantages similar to rectangular beams, but with a reduction of the construction duration, besides a free height gain under the bridge and saving in the total cost of the work. The inverted Tbeams are loaded in the edge at the bottom of the beam and used as support transverse for bridge and viaducts and for central precast beams with support to alveolar slabs. This loading action configures a region of discontinuity that does not satisfy the Bernoulli Hypothesis, which means that its deformations can not be considered as distributed linearly along the cross section. It is recommend the use of strut- and-tie models for design with regions of discontinuity (Region D). In this context, the objective of this work was to study the behavior of these beams in bridge structures and to propose an analytical model submitted to real loads, which was made by using overloads of a idealized bridge of 20 meter of free span, verifying the design of the structure through CAST and presenting the detailing of the necessary reinforcement, when dimensioned by the Strut-and-Tie Models based on ABNT NBR 6.118:2014. For the predominant shear stress region, the Strut Method was more conservative due to the reinforcement rates found. The longitudinal reinforcement was dimensioned by the recommended beam model, since it presented a higher reinforcement rate compared to MB, being the safest. The Connecting Rod Method and the Beam Model are normative and valid, the adoption of the reinforcement from the method with the highest rate is due to the safety. Another evaluated item was the a/d ratio that directly influences the compressive strength of the inclined strut, comparing this resistance with CSA A.23.3-04 (2005), AASHTO LRFD (2012) and ABNT NBR 6.118:2014, observing that from an a/d ratio higher than 1,0, the Brazilian standard is no longer conservative and should have the strain of the tie taken into account in its design