Dimensionamento de longarinas de concreto protendido de pontes rodoviárias e comparação de custos com soluções existentes em longarinas de aço

Abstract

O presente trabalho trata do processo de dimensionamento de uma viga longarina de concreto protendido e da sua aplicação em uma superestrutura de ponte pré-definida, a fim de compará-la com uma ponte de longarinas de perfil de aço e identificar a alternativa que possui o custo final dos materiais mais otimizado. No processo de dimensionamento aplicado, os parâmetros de contorno e ambiente são definidos de maneira similar aos da ponte já dimensionada, a fim de se realizar uma comparação justa entre as duas. Estes parâmetros incluem as dimensões do tabuleiro da ponte rodoviária, os gabaritos transversais e longitudinais, e os elementos rodoviários caracterizados pelo revestimento asfáltico, acessórios e trem-tipo adotados. O processo de dimensionamento foi realizado de acordo com as especificações da Associação Brasileira de Normas Técnicas, e é composto pela definição de parâmetros iniciais da viga, estimativa da protensão inicial e cálculo das perdas de esforços de protensão ao longo do tempo. No final do processo, foram definidos os parâmetros e detalhamentos finais da viga longarina e foram feitas as verificações nos estados limites de serviço e estados limites último de flexão, cisalhamento e fadiga. Após o dimensionamento, realizou-se uma comparação de custos com a ponte mista de aço de Pinho e Bellei (2007) e concluiu-se que, para um mesmo tabuleiro, longarinas de concreto protendido resultam em pontes finais de menor custo. Ainda, realizou-se uma comparação com as pontes mistas de aço otimizadas de Pedro (2017) e concluiu-se que as vigas longarinas mais otimizadas não necessariamente resultam em uma ponte mais otimizada em relação ao custo, pois outros parâmetros da superestrutura da ponte podem ter maior impacto no custo final de uma estrutura deste porte.

The present study deals with the design process of a prestressed concrete girder beam and its application in a predefined bridge superstructure, in order to compare it with a steel profile girder bridge and identify the alternative that presents the better optimized final cost of materials. In the applied design process, the boundary and environment parameters are defined in a similar way to the existing dimensioned steel-girder bridge in order to make a fair comparison between the two. These parameters include the dimensions of the road bridge deck, the transversal and longitudinal measurements, and the road elements characterized by the asphalt coating, accessories and standard vehicle model adopted. The design process was carried out in accordance with the specifications of the Brazilian Association of Technical Standards, and consists of defining the initial parameters of the beam, estimating the initial prestressing tensions and calculating the loss of prestressing tensions over time. At the end of the process, the parameters and final details of the stringer beam were defined and checked for bending, shear and fatigue. After the final design was established, a cost comparison was made with the mixed steel-girder bridge by Pinho and Bellei (2007) and it was concluded that, for the same deck, prestressed concrete girders result in lower cost final bridges. Furthermore, a comparison was made with the optimized mixed steel-girder bridges by Pedro (2017) and it was concluded that the most optimized stringer beams do not necessarily result in a more optimized bridge in terms of final cost, as other parameters of the bridge’s superstructure can have a greater impact on the final cost of a structure of this size.