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PO N T E S TRENS TIPO DE PROJETO AP-02
Prof. Paulo de Sá Pereira Cavalcanti Março/2007
TREM TIPO DE PROJETO (EVOLUÇÃO DOS TRENS TIPO DE PROJETO DAS NORMAS BRASILEIRAS) INTRODUÇÃO: Em 1940, foi fundada a Associação Brasileira de Normas Técnicas, órgão responsável pela normalização técnica no país. Em 1943, foram elaboradas as primeiras normas brasileiras para projetos de estruturas. As Obras de Arte eram, então projetadas segundo as normas NB1 – “Cálculo e Execução de Obras de Concreto Armado”, NB2 – “Cálculo e Execução de Pontes de Concreto Armado” e NB6 – “Cargas Móveis de Pontes Rodoviárias” a qual continha os “Trens Tipos de Projeto” da época. Em 1960 as normas sofreram alterações no seu conteúdo e outras alterações significativas foram verificadas no final da década de 70 e durante a década de 80. Nestes períodos, as referidas normas sofreram algumas revisões e foram também posteriormente renomeadas. A seguir descreve-se as alterações sofridas especificamente para o caso da norma de “Cargas Móveis de Pontes Rodoviárias” com as respectivas alterações dos “Trens Tipo” de projeto.
.1. PERÍODO DE 1943 a 1960
No período compreendido entre 1943 e 1960, as considerações sobre carga móvel em pontes rodoviárias foram realizadas de acordo com a norma NB6/43 (ABNT, 1943). Tais considerações são definidas nos itens (1.1) e (1.2). 1.1. Classes As pontes rodoviárias são agrupadas em três classes: - Classe I: Pontes situadas em estradas-tronco federais e estaduais ou nas estradas principais de ligação entre esses troncos; - Classe II: Pontes situadas em estradas de ligação secundárias, mas em que, atendendo a circunstâncias especiais do local, haja conveniência em se prever a passagem de veículos pesados; classe II.
Classe III: Pontes situadas em estradas de ligação secundárias não incluídas na
1.2. Trem – tipo Denomina-se trem-tipo o conjunto do carregamento móvel a ser aplicado à estrutura em sua posição mais desfavorável para cada seção de cálculo e combinação de carregamento. Os trens tipos compõem-se de compressores, caminhões e multidão, dispostos como descrito nas tabelas (1) e (2). A multidão representa o tráfego de veículos de pequeno porte que pode acompanhar a passagem do caminhão e/ou do compressor. A multidão é constituída por carga uniformemente distribuída cuja intensidade é dada em kgf/m², em função do parâmetro go (definido nos itens 1.2.1 a 1.2.3).
Para o cálculo dos arcos ou vigas principais: − Com menos de 25 m de vão teórico ............................. go − Com vão L, em metros, entre 25 e 125 m .................... go – (L – 25) − Com mais de 125 m de vão teórico .............................. go – 100 Para o cálculo dos demais elementos da construção ......... go
A multidão distribui-se sobre os passeios e sobre a parte do tabuleiro não ocupada pelos veículos. Para esse fim, a área ocupada por um veículo (compressor ou caminhão) é suposta retangular, com 2,5 m de largura e 6,0 m de comprimento, com o centro sobre o eixo longitudinal do veículo e a igual distância dos eixos dianteiro e traseiro.
No cálculo dos arcos ou vigas principais, com 30 m ou mais de vão, permite-se ainda substituir as cargas concentradas dos veículos (compressor ou caminhão) por carga uniformemente distribuída, sobre área retangular com 2,5 m de largura e 6,0 m de comprimento, cuja resultante é igual à soma das cargas concentradas.
Figura 1 – Compressor e caminhão utilizado no trem-tipo segundo NB6/43 (ABNT, 1943)
Tabela 1 – Compressores (ABNT, 1943) COMPRESSORES
Tipo A
Tipo B
Tipo C
Unidades
Peso total
7
16
24
tf
Peso da roda dianteira
5
7
10
tf
Peso da roda traseira
1
4,5
7
tf
Largura da roda dianteira
1
1
1
m
Largura da roda traseira
10
40
50
cm
Distância entre os eixos diant. e traseiro
3
3
3
m
160
160
160
cm
Tipo A
Tipo B
Unidades
6
9
tf
Peso de cada roda dianteira
750
1500
kgf
Peso de cada roda traseira
2250
3000
kgf
Largura de cada roda dianteira
8
12
cm
Largura de cada roda traseira
18
24
cm
Distância entre os eixos diant. e traseiro
3
3
m
160
160
cm
Distância entre os meios da rodas traseiras
Tabela 2 – Caminhões (ABNT, 1943) CAMINHÕES Peso total
Distância entre os meios da rodas diant. ou traseiras
1.2.1. Trem – tipo para a Classe III O trem-tipo para pontes da Classe III é composto de multidão calculada com go= 400 kgf/m² (4,0 KN/m²), de um compressor Tipo A e de tantos caminhões Tipo A quantas forem as faixas de tráfego, menos uma, todos orientados na direção do tráfego e colocados na posição mais desfavorável para o cálculo de cada elemento, apenas com a seguinte restrição: nunca se colocará mais de um veículo sobre cada faixa de tráfego, nem em posição que dê lugar a afastamento de menos de 2,5 m entre eixos longitudinais de dois veículos. 1.2.2. Trem – tipo para a Classe II O trem-tipo para pontes da Classe II é o mesmo do item 1.2.1, devendo, porém, verificar-se ainda a resistência da estrutura para um compressor Tipo B (Tabela 1), posto isolado sobre a ponte, na posição mais desfavorável para o elemento estudado, mas sempre orientado na direção do tráfego. 1.2.3. Trem – tipo para a Classe I O trem-tipo para pontes da Classe I compõe-se de multidão com go = 450 kgf/m² (4,5 KN/m²), de um compressor Tipo B e de tantos caminhões tipo B quantas forem as faixas de tráfego, menos uma, e dispostos como no caso do item 1.2.2 A resistência da estrutura deve ainda ser verificada para um compressor Tipo C (Tabela 1), colocado como no caso do item 1.2.2.
2. PERÍODO DE 1960 a 1984
No período de 1960 a 1984, as considerações sobre carga móvel em pontes rodoviárias foram realizadas de acordo com a norma NB6 /60 (ABNT, 1960 b). Tais considerações são definidas nos itens (2.1) e (2.2):
2.1. Classes − Classe 36: Em rodovias de características da Classe I; − Classe 24: Em rodovias de características da Classe II; − Classe 12: Em rodovias de características da Classe III;
2.2. Trem-tipo Os trens-tipos compõem-se de um veículo e de cargas uniformemente distribuídas constantes da tabela (3) e dispostos como mostrado nas figuras (2) e (3). Tabela 3 – Valores para obtenção do veículo-tipo segundo a NB6/60 (ABNT, 1960) Veículo
Classe da
Carga uniformemente distribuída
Peso Total
p
p’
Disposição
(tf)
(kg/m²)
(kg/m²)
da carga
Ponte
Tipo
36
36
36
500
300
24
24
24
400
300
- Carga p à frente e atrás do veículo.
Classe da Rodovia Classe I Classe II
- Carga p’ 12
12
12
300
no restante
300
da pista e
Classe III
passeios. Os veículos são de três tipos com características apresentadas na tabela (3 e 4). A área ocupada pelo veículo é retangular, com 3,0 m de largura e 6,0 m de comprimento. Tem-se dois tipos de cargas uniformemente distribuídas, com intensidade p e p’, como mostra a figura (3). Tabela 4 – Valores característicos para os veículos segundo a NB6/60 (ABNT, 1960) Unid.
Tipo 36
Tipo 24
Tipo 12
Quantidade de eixos
Eixo
3
3
2
Peso total do veículo
t
36
24
12
Peso de cada roda dianteira
t
6
4
2
Peso de cada roda traseira
t
6
4
4
Peso de cada roda intermediária
t
6
4
-
Largura de contato b1 de cada roda dianteira
m
0,45
0,35
0,20
Largura de contato b3 de cada roda traseira
m
0,45
0,35
0,30
Largura de contato b2 de cada roda intermediária
m
0,45
0,35
-
Comprimento de contato de cada roda
m
0,20
0,20
0,20
Área de contato de cada roda
m²
0,20 x b
0,20 x b
0,20 x b
Distância entre eixos
m
1,50
1,50
3,00
Distância entre os centros de roda de cada eixo
m
2,00
2,00
2,00
(a) Classes 36 e 24
(b) Classe 12
Figura .2 – Veículo-tipo para as classes 36 e 24 e classe 12 (ABNT, 1960)
Figura .3 – Veículo e multidão em planta (ABNT, 1960)
O trem-tipo, sempre orientado na direção do tráfego, deve ser colocado na posição mais desfavorável para o cálculo de cada elemento, não se considerando a carga do eixo ou da roda que produza redução de esforços solicitantes. Para o cálculo de placas, longarinas e transversinas junto às bordas do estrado, é obrigatório encostar a roda do veículo-tipo no guarda-rodas.
A carga p deve ser aplicada na faixa longitudinal correspondente ao veículo na parte não ocupada por este e a carga p’ na parte restante da pista de rolamento e nos passeios, como mostra a figura (3). Nos casos em que os guarda-rodas tiverem altura superior a 25 cm, contados a partir da borda de pavimentação da pista, e ocuparem faixa de largura útil de, no máximo, 75 cm, não se deve dispor carga devido à multidão na faixa ocupada por ele. Nos outros casos, a multidão deve ser considerada na faixa ocupada pelo guarda-rodas. Quando se tratar de ponte com refúgios centrais elevados, em rodovias de mais de uma pista, é obrigatório o carregamento dessa área, com carga p’. No cálculo dos arcos ou vigas principais com 30 m ou mais de vão, permite-se, ainda, substituir as cargas concentradas do veículo por carga igual, mas uniformemente distribuída, disposta sobre área retangular ocupada pelo mesmo.
3. PERÍODO DE 1984 a 2004
No período de 1984 a 2004, as considerações sobre carga móvel em pontes rodoviárias vêm sendo realizadas de acordo com a norma NBR 7188/84 (ABNT, 1984). Tais considerações são definidas nos itens (3.1) e (3.2).
3.1. Classes − Classe 45: a base do sistema é um veículo-tipo de 450 KN de peso total; − Classe 30: a base do sistema é um veículo-tipo de 300 KN de peso total; − Classe 12: a base do sistema é um veículo-tipo de 120 KN de peso total; A utilização das diferentes classes de pontes fica a critério dos órgãos com jurisdição sobre as mesmas.
3.2. Trem-tipo Os trens-tipos são compostos de um veículo e de cargas uniformemente distribuídas de acordo com a tabela (5) e mostrado nas figuras (4) e (5)
Tabela 5 – Carga dos veículos e cargas uniformemente distribuídas (ABNT, 1982) Veículo
Classe da Ponte
Tipo
45 30
Carga Uniformemente Distribuída
Peso Total
p
Disposição
p’
KN
tf
KN/m²
kgf/m²
KN/m²
kgf/m²
da carga
45
450
45
5
500
3
300
- Carga p
30
300
30
5
500
3
300
em toda a pista
12
12
120
12
4
400
3
300
- Carga p’ nos passeios
(a) Classes 45 e 30
(b) Classe 12
Figura `4 - Veículo-tipo para as classes 45 e 30 e classe 12 (ABNT, 1982)
p
p
3,00 m
6,00 m
VEÍCULO
p
p
Figura 5 - Veículo e multidão em planta (ABNT, 1982)
A área ocupada pelo veículo é retangular, com 3,0 m de largura e 6,0 m de comprimento. A tabela (5) reúne as características dos veículos-tipo representados nas figuras (4) e (5).
O veículo-tipo, sempre orientado na direção do tráfego, deve ser colocado na posição mais desfavorável para a análise e o dimensionamento de cada elemento, não se considerando a porção do carregamento que provoque redução das solicitações. A carga distribuída de intensidade p é aplicada em toda pista de rolamento, nesta incluídas as faixas de tráfego, os acostamentos e os afastamentos. Deve ser descontada apenas a área ocupada pelo veículo. Os passeios, independentemente de largura ou altura, são carregados com a carga distribuída de intensidade p’, não majorada de impacto.
Deve-se ressaltar que a carga p’ do trem-tipo da norma de 1982 não tem o mesmo significado da carga p’ do trem-tipo da norma de 1960 (a que se refere o item 3.2). Neste caso, a carga p’ é uma carga distribuída relativa à multidão sobre passeios e não sobre a pista de rolamento.
Tabela 6 – Características dos veículos-tipo (ABNT, 1982) Unid.
Tipo 45
Tipo 30
Tipo 12
Quantidade de eixos
Eixo
3
3
3
Peso total do veículo
KN -tf
450 – 45 300 - 30 120 – 12
Peso de cada roda dianteira
KN -tf
75 – 7,5
50 - 5
20 – 2
Peso de cada roda traseira
KN -tf
75 – 7,5
50 - 5
40 – 4
Peso de cada roda intermediária
KN -tf
75 – 7,5
50 - 5
-
Largura de contato b1 de cada roda dianteira
m
0,50
0,40
0,20
Largura de contato b3 de cada roda traseira
m
0,50
0,40
0,30
Largura de contato b2 de cada roda intermediária
m
0,50
0,40
-
Comprimento de contato de cada roda
m
0,20
0,20
0,20
Área de contato de cada roda
m²
0,20 x b
0,20 x b
0,20 x b
Distância entre eixos
m
1,50
1,50
3,00
Distância entre os centros de roda de cada eixo
m
2,00
2,00
2,00
Trem Tipo Homogeneizado No cálculo dos arcos ou vigas principais, permite-se, ainda, homogeneizar as cargas distribuídas e subtrair das cargas concentradas dos veículos as parcelas correspondentes àquela homogeneização, desde que não haja redução dos esforços solicitantes. Assim, o carregamento móvel sobre essas peças pode ser simplificado como mostrado na figura (3.6), onde Ph = P −
p2 × 6 . 3
CONVENCIONAL P p1
P p2
HOMOGENEIZADO Ph
P p1
Ph
Ph
p2
Figura 6 – Simplificação para o carregamento móvel permitida pela NBR 7188/82 (ABNT, 1982) Trens Tipos Especiais Algumas Rodovias do estado de São Paulo, tendo em vista a utilização das mesmas para a passagens de “Cargas Especiais” na época de sua execução, na fase de projeto, além do Trem Tipo da norma vigente na época, eram verificadas para a passagem de Trem Tipo Especial conhecido como “TT CESP”.Essas cargas especiais eram transformadores e turbinas destinados à Usinas Hidroelédricas de propriedade das Centrais Elétricas de São Paulo (CESP).
Características do Trem Tipo Especial da “CESP”
PRINCIPAIS RODOVIAS DO ESTADO DE SÃO PAULO (Histórico e Trens de Tipo de Projeto)
1-RODOVIA ANCHIETA (SP-150): A construção do primeiro trecho de ligação do Planalto Paulista com a Baixada Santista iniciouse em 1937 e esta primeira etapa foi inaugurada em 13/03/1947. O segundo trecho de Serra e o trecho da Baixada foram inaugurados em 09/07/1953. Para a construção desta Rodovia foi criado uma comissão composta por engenheiros dos quadros do DER denominada “SVT – Serviço Técnico da Via Anchieta”. O primeiro trabalho desta comissão foi a elaboração de Normas e Procedimentos a serem adotados para a construção da rodovia, fixando diretrizes gerais de projeto e o trem tipo a ser adotado para o projeto das Obras de Arte. O Trem Tipo adotado pela comissão previa a aplicação da carga de um compressor de 24 ton junto com um caminhão de 12 ton (Notar que esse Trem Tipo é superior ao Trem Tipo classe I adotado pela norma vigente naquela data – NB6/43) A rodovia passou para a administração da concessionária ECOVIAS em 27/05/1998. 2-RODOVIA DOS IMIGRANTES (SP-160): Para a construção desta rodovia foi criada a empresa DERSA – Desenvolvimento Rodoviário S/A no ano de 1969. A rodovia, projetada para o Trem Tipo classe 36 da NB6/60 e verificada para o Veículo Especial da CESP, foi inaugurada em duas etapas sendo a primeira em 23/01/1974 compreendendo o trecho do planalto e a Interligação com a Rodovia Anchieta (SP-041) e a segunda em 28/06/1976 (trecho de serra). Passou para a concessionária ECOVIAS em 27/05/1998, no processo de privatização das Rodovias. 3- RODOVIA PRESIDENTE CASTELLO BRANCO: Esta rodovia teve inaugurado o seu primeiro trecho de 171 Km de São Paulo à “Torre de Pedra” no dia 10/11/1968. Um segundo trecho da Torre de Pedra até Avaré foi inaugurado em 31/01/1971 e o terceiro trecho até Espírito Santo do Turvo teve inauguração em 04/1992. São 302 Km de rodovia hoje administradas por 3 (trez) concessionárias: VIAOESTE (inicio em 30/03/1998): Km 13+700 ao Km 79+380; RODOVIA DAS COLINAS (inicio em 02/03/200): Km 079+380 ao Km 129+600 SPVIAS (inicio em 10/02/2000): Km 129+600 ao Km 315+034
4-RODOVIA DOS BANDEIRANTES (SP-348): Chamada inicialmente de “Via Norte”, a Rodovia dos Bandeirantes na sua primeira etapa foi projetada para o Trem Tipo classe 36 da NB6/60 e verificada para o Veículo Especial da CESP. Esta primeira etapa foi inaugurada e entregue ao tráfego em 28/10/1978 (período de construção de 11/08/1976, data da assinatura do contrato à 28/10/1978) A segunda etapa da Rodovia dos Bandeirantes (prolongamento), foi projetada para o Trem Tipo classe 45 da NBR 7188/84 A rodovia encontra-se sob concessão da AUTOBAN desde 01/05/1998
5-RODOVIA AYRTON SENNA e RODOVIA CARVALHO PINTO (SP-070): Chamada inicialmente de “Via Leste”, depois Rodovias dos Trabalhadores para em seguida ser denominada Rodovia Ayrton Senna na sua primeira etapa (trecho entre São Paulo e Guararema) foi projetada para o Trem Tipo classe 36 da NB6/60 e verificada para o Veículo Especial da CESP. Esta primeira etapa foi construída entre 06/1980 e 30/04/1982 tendo sido inaugurada e entregue ao tráfego em 01/05/1982 A segunda etapa de construção desta Rodovia, denominou-se Rodovia do Carvalho Pinto (trecho entre Guararema e Taubaté), foi projetada para o Trem Tipo classe 45 da NBR 7188/84 tendo sido iniciada em 08/03/1990 e inaugurada em 23/12/1994
