Por Robert J. Commins os Revisores Técnicos Dr. Luis Prieto-Portar Alfred Samuel AMDE M. Wolde-Tinsae Published By VITA 1600 Bulevar de Wilson, Apartamento 500, Arlington, Virgínia 22209 E.U.A. Tel: 703/276-1800 * Fac-símile: 703/243-1865 Internet: pr-info@vita.org Understanding Edifício de Ponte Em pequena escala ISBN: 0-86619-306-5 [C] 1990, Voluntários em Ajuda Técnica,
PREFACE
Este papel é um de uma série publicada por Voluntários dentro Técnico Ajuda para prover um introudction a estado-de-o-arte específica tecnologias de intrest para pessoas em países em desenvolvimento. É pretendida que os documentos são usados como diretrizes para ajudar tecnologias de chooe de pessoas que são satisfatório às situações deles/delas. Não é pretendida que eles provêem construção ou implementação são urgidas para as Pessoas de details. que contatem VITA ou uma organização semelhante para informação adicional e ajuda técnica se eles achado que uma tecnologia particular parece satisfazer as necessidades deles/delas. Foram escritos os documentos na série, foram revisados, e foram ilustrados quase completamente por VITA Volunteer os peritos técnicos em um puramente basis. voluntário Uns 500 voluntários eram envolvidos na produção dos primeiros 100 títulos emitidos, enquanto contribuindo aproximadamente 5,000 horas do time. deles/delas o pessoal de VITA incluiu Patrice Matthews produção controlando, e Margaret Crouch como gerente de projeto.
O autor do papel, Robert J. Commins, é um aposentado civil engenheiro que ajudou VITA responde perguntas técnicas ao longo de + Terceiro Mundo.
O papel foi revisado por Dr. Luis Prieto-Portar, o Diretor de Trabalhos públicos para a Cidade de Miami, Alfred Samuel, um aposentado engenheiro civil que especializa em poder de água, e Amde M. Wolde-Tinsae, professor com o Departamento de engenheiro civil a a Universidade de Maryland.
VITA é uma organização privada, sem lucro que apóia as pessoas trabalhando em problemas técnicos em países em desenvolvimento. VITA informação de ofertas e ajuda apontaram a ajudar os indivíduos e grupos para selecionar e tecnologias de instrumento destinam + situations. VITA deles/delas mantém um Serviço de Investigação internacional, um centro de documentação especializado, e um computadorizou lista de consultores técnicos voluntários; administra a longo prazo proejcts de campo; e publicou uma variedade de manuais técnicos e documentos.
INTRODUÇÃO
Pontes são uma parte do sistema de transporte de uma região. Eles é usada para atravessar um obstáculo como um fluxo ou brecha. Pontes de fazem + sistema mais eficiente ou economizando distância de viagem ou por veículos habilitando ou pedestres para chegar a lugares que previamente eram inacessível.
Há quatro tipos básicos de livre-estar de pé pontes: irradie, arqueie, bragueiro, e suspension. além disso, pontoon atravessa que de fato flutue na superfície da água, é usado em algumas situações. Enquanto todas as pontes são construídas do básico estrutural unidades de dobrar, tensão, e sócios de compressão, o desígnio de suspensão e pontes de pontoon são altamente especializadas e o deles/delas construção é normalmente muito cara para aplicações em pequena escala. Este papel, então, limites sua discussão para viga, arco, e bragueiro pontes (Figura 1):
- A ponte de viga está composta de sócios que dobram ou curva onde forças transversais são applied. que A primeira ponte provavelmente era este tipo de estrutura: uma árvore que caiu por um fluxo era cruzava a pé.
- que A ponte de arco foi desenvolvida logo, enquanto se aparecendo primeiro em Mesopotamia aproximadamente 4000 B.C. A ponte de arco é principalmente uma compressão Sócio de , sujeito a forças que tendem a diminuir seu Comprimento de . que Este tipo de estrutura construiu de masonry era extensamente usado pelos gregos e depois pelos Arcos de Romans. continua sendo construiu, mas agora reforçou concreto ou aço é usado.
- A ponte de bragueiro está composta de tensão e compressão Sócios de . que UM sócio de tensão está sujeito a forças para as que tendem aumentam seu length. A ponte de bragueiro foi embutida primeiro o 16º século D.C. de madeira; muitas das pontes cobertas do Mundo de ainda é construído O desenvolvimento de ferro por este way. , e depois de aço, bragueiro feito atravessa muito popular para intermediário atravessa (12 a 30 metros) . ao mesmo tempo, a construção de pontes de viga ficou menos caro para palmos debaixo de 12 m. Eventually eles, também, eram usados para palmos muito pesados, mais longos.
PROJETE CRITÉRIOS
O local para a ponte deveria ser selecionado em base de mínimo custo e conveniência de maximal para usuários. a Maioria locais de ponte é ditada através de tais fatores óbvios como cruzamento mais curto entre bancos de um rio ou gulley, a necessidade para unir estradas de uma cidade, e substituição de uma estrutura mais velha ou um que não podem ser cruzadas durante floods. da mesma maneira que há nenhum material barato de padrão qualidade, não há nenhuma tal coisa como construção de ponte barata. Se fundos forem insuficientes, uma estrutura menor deveria ser construída.
Devem ser respondidas várias perguntas antes de escolher o tipo de atravesse para construir:
- Por que de uma ponte é precisada? As pessoas locais têm que responder isto, desde que eles não só serão os usuários primários mas provavelmente o Financers de , construtores, e maintainers do Habitante de bridge. Envolvimento de é vital planejando este tipo de projeto.
- Que tipo de tráfico levará a ponte? O tipo de traficam--pedestres ou veículos ou ambos--determina o desígnio carrega para o structure. Figure no que 2 cargas de desígnio de espetáculos usaram
- States. Unido que deveriam ser consultadas autoridades de estradas Locais por carregar requirements. Se uma estrutura é para veículos, consideration deveria ser dado a crescimento futuro da região e traficar isso podem ser geradas por um cruzamento mais eficiente.
- Que volume de tráfico levará a ponte? O volume e digitam de tráfico determinará a largura do bridge. Para um atravessam usada para pedestres, uma largura de dois ou três metros é adequado. que tráfico Veicular requer pelo menos porém para uma pista de 3 a 4 metros, mais uma largura adicional para pedestrians. Se a ponte será usada por veículos motorizados, uma calçada elevada, ou restringindo deveriam ser usadas para separar veicular e pedestre traficam. Se a ponte é um modo, sinais de advertência adequados, para veículos motorizados deveria ser provido.
- que Que palmo é requerido? Se o obstáculo atravessado é um desfiladeiro, o Resposta de simplesmente é a largura do gap. No caso de um rio a resposta é mais complexa.
Um cruzamento de ponte que um rio deveria estar sobre a elevação de alto-água prevenir a ponte de ser lavada fora. que também deve proveja um underclearance adequado para barcos ou outro rio traffic. que A elevação de alto-água precisada normalmente pode ser determinada examinando o banco de rio e perguntando para as pessoas locais o água mais alta que eles observaram. Figure 3a ilustram um típico
rio crossing. Figure 3b ilustram o caso de um largo
floodplain. Neste exemplo um estudo hidráulico é necessário, como o tamanho do floodplain está reduzido e a via fluvial estreitada pelas larguras combinadas dos cais de ponte. Esta condição possa resultar inundando rio acima e possa aumentar velocidade de água debaixo do bridge. O aumento em velocidade pode causar severo dano de erosão no local de ponte.
a. situação Ideal: mantendo área de via fluvial existente não vão afetam fluxo de passeio em fase de inundação.
b. A área de via fluvial de floodstage está reduzida pelo crosshatched Áreas de , causando a elevação de água alta a increase. Este aumento, poderia causar inundação rio acima e erosão a ponte Local de .
Depois de estabelecer a necessidade, cargas de desígnio, largura, e comprimento de a ponte, são exigidos os serviços de um engenheiro projetar as fundações e superstructure. UMA discussão de tipos de fundações e superstructure segue, inclusive a informação isso deve ser provida ao engenheiro.
SUPERSTRUCTURES
O superstructure de uma ponte inclui a estrada, as trilhas, as grades, e os sócios estruturais apoiando usaram atravessar a abertura exigida. Figures 4 por 8 ilustram
tipos de superstructure.
Wood Beams
Wood irradia (Figura 4) requeira madeira de grau estrutural. Desde o
força de tipos vários de madeira varia amplamente, uma fonte de um madeira de grau estrutural de características de força conhecidas deve ser estabelecida antes de considerar este tipo de estrutura. A madeira deve ser tratada com preservativos para prevenir apodrecendo.
Uma estrutura de madeira pode ser construída por pessoas com carpintaria ordinária habilidades e tools. O único equipamento especial do que poderia ser precisado é algum tipo de erguer dispositivo se as vigas de ponte forem de excessivo peso.
Vigas de concreto
Superstructures de concreto podem ser da laje plana ou da viga e tipo de laje (ambos mostradas em Figura 5). Seleção de do tipo para
seja usada depende da carga e exigências de palmo da estrutura. Os materiais requeridos são madeira por construir formas, cimente, areia e embaraça, limpe (potable) água, e reforçando aço. Construção das formas para este tipo de estrutura pode ser complexo, porque eles devem ser capazes de apoiar o peso do concreto até que está curado.
As dimensões mostradas em Figura 5 estão baseado nas propriedades seguintes de materiais de construção:
- o Wood: tensão Permissível = 100 quilogramas por centímetro quadrado; tosquia permissível paralelo granular = 10 a 15 kg/sq cm
- Solidificam: compressive Permissível acentuam = 200 kg/sq cm
- que Reforça aço: tensão Permissível = 1400 kg/sq cm
- aço Estrutural : Allowable elástico e compressive acentuam dentro que dobra = 1400 kg/sq cm
Estas propriedades são listadas para ajudar calculando quanto material possa ser needed. que Eles podem ser usados para desígnio preliminar.
Construindo as formas requer habilidades de carpintaria ordinárias. Colocando + aço reforçando e colocando e terminando a lata concreta seja feita com trabalho inexperto, contanto que a mistura seja corretamente vibrada para eliminar espaços de ar. que habilidades Técnicas são exigida projetar o formwork e determinar o apropriado misturas para o concreto.
Equipamento exigido inclui ferramentas de carpintaria, um misturador concreto, pás, carros de mão, e ferramentas de concreto-acabamento (espátulas, flutuações, diretamente-extremidade, etc.) Evitar a necessidade para construir formas complexas, seções da estrutura, possa ser precast no chão perto do local e então possa erguer em lugar depois de curing. O peso destes sócios pode fazer isto necessário usar um dispositivo de levantamento para os fixar em lugar e meios deve ser provida para os segurar em lugar depois de ereção. PRECASTING e erguer são mais complexos e perigosos que vertendo o solidifique em formas que foram construídas em lugar. Neste caso, os perigos surgem de remover as formas antes do concreto tem curada para agüentar seu próprio peso suficientemente.
Aço
São mostrados dois tipos de pontes de aço: um bragueiro (Figura 6) e um
viga (Figura 7) sistema.
O tipo de bragueiro de estrutura requer os sócios de aço menores mas necessidades fabricação extensa por um habitante specialist. Porque as habilidades precisadas não é comum, construção de bragueiro, possa não ser uma opção disponível.
O tipo de viga de aço de estrutura com uma madeira ou tráfico de concreto superfície pode ser construída localmente. Carpintaria habilidades são requeridas para pondo a coberta de madeira, ou por construir formas para o concreto deck. exige para as mesmas habilidades construir uma coberta concreta sobre construa uma ponte concreta, mas o formar é muito mais simples.
O equipamento precisado inclui um dispositivo de levantamento para fixar o aço vigas ou bragueiros em lugar, e ferramentas de carpintaria ordinárias para pondo uma madeira deck. UM misturador concreto, carros de mão, e pás é precisada construir uma coberta concreta, além de mão, ferramentas e arame que são precisados colocar e apoio reforçando varas.
Arcos
Um masonry ou tipo de arco de concreto de estrutura (mostrada em Figura 8)
pode ser considerada para comprimentos de palmo curtos de 3 a 12 meters. Isto tipo de estrutura, se construiu de masonry, requer os pedreiros qualificados e uma pedreira local para uma provisão de pedra. O formando para um arco é bastante complexo porque são exigidas formas curvadas apoiar + peso do masonry ou concreto.
As ferramentas e habilidades exigidas construir uma ponte de arco concreta são igual a esses precisaram construir Carpintaria de bridge. para uma viga concreta e são requeridas habilidades de masonry e ferramentas se um arco de masonry é escolhido.
Mesa 1 dá diretrizes por selecionar o tipo de estrutura para seja usada para tráfico veicular. Os comprimentos de palmo notados são um guia geral para pontes de 3 a 25 metros; eles variam, enquanto dependendo em cargas de desígnio.
TABLE EU
DIRETRIZES DE POR SELECIONAR TIPO DE PONTE SER USADA PARA TRÁFICO VEICULAR
MATERIAL SPAN HABILIDADES DE LENGTH, FERRAMENTAS DE COMENTÁRIOS DE
Ponte de viga
Wood 3 a 15 Carpintaria de Ordinária o Wood de força conhecida Carpintaria de ferramenta de características de e uso que of madeira preservativos são precisou.
Concrete 3 a 10 Carpintaria de Ordinária Reinforcing aço de (laje plana) tools, de carpentry caráter de força conhecido Habilidades de para um istics de concreto é needed. Regular que forma; misturador de , inspeção de de aço e design carro de mão de que concreto de deveria ser feito. solidificam e pás mistura de desejou STRENGTH.
Concrete 3 a 15 Como debaixo de Trapaceiro - Como debaixo de Como debaixo de Concreto (viga) crete de ( plano Concreto (laje plana) Laje de ) laje de (flat)
Steel 3 a 25 Carpintaria de Ordinária Aço de de força conhecida Carpintaria de tools. characterics de See . Habilidades de para também decoram - que forma ou crete de sobre que coloca o se concreto enfeitam. Coberta de é usada. dispositivo de Lifting.
Ponte de bragueiro
Wood 15 a 25 Carpintaria Carpintaria de madeira de grau Estrutural ferramentas and é requerido e qualificado a que ergue trabalha por ajustar Dispositivo de e unindo são precisadas.
Steel 15 a 25 fab de Aço - Drills, Bragueiro de é feito para cima de rication arranca, pesca ou canais, e que corta habilidade de and em fabricação é do que welding de /or precisaram. equipment para aceram, e um Lifting dispositivo.
Arqueie Ponte
Concrete 3 a 10 Vêem o Trapaceiro - See See Concreto Solidificam (apartamento Crete de ( plano (laje plana) laje de ) . além disso, Laje de ) os carpinteiros qualificados are exigiu construir encurvou formas.
Masonry 3 a 10 Carpintaria Carpintaria de os pedreiros Qualificados e masonry de and e masonry que são requeridos os carpinteiros de para construir curvas e o forma para apoiar o estruturam durante trapaceiro - STRUCTION DE .
O loadings de roda de maximal e o espaçamento mínimo entre veículos deveria ser estabelecida pela comunidade ou a autoridade requerendo o bridge. Para este propósito, uma figura de impacto deve seja acrescentada a informação obtida de fabricantes de veículo.
Calçada (trilha) pavimentando e apoios deveriam ser projetados para uma carga uniforme de 400 kg/sq m, a menos que uma concentração de carga seja esperada.
O custo da estrutura não está coberto neste discussion: isto depende de material e custos de mão-de-obra, e estes variam amplamente de região para região.
Manutenção
Estes tipos de superstructure requerem manutenção mínima:
- Wood que estruturas requerem para reapplication periódico de preservativo de madeira.
- Aceram estruturas exigem para pintar periódico evitar excessivo Corrosão de .
- Solidificam estruturas requerem consertando de spalled (escamou ou lascou) áreas com cimento rebocam se eles acontecerem.
Estruturas concretas reforçadas podem ser difíceis manter e freqüentemente impossível a repair. A melhor defesa contra a necessidade para manutenção cuidado extremo está proporcionando, enquanto misturando, e colocando o concrete. colocação Cuidadosa de reforçar é igualmente importante.
Quebrada e spalled deveriam ser consertadas áreas concretas; estrada usada deveriam ser dadas superfícies um usando satisfatório e pavimentando casaco para deveriam ser marcadas Rachas de protection. com uma combinação comercial recomendada para este propósito.
FUNDAÇÕES
As fundações de uma ponte incluem essas unidades estruturais que transmita as cargas do superstructure para o estar por baixo de soil. There são dois cais de types: e limites. Cais de são o apoios de intermediário para estruturas de multispan. Limites de são + fim supports. Os tipos de cais e limites ser discutida é mostrada em Figuras 9 e 10. Cais de e limites são
apoiada por fundações que são de dois tipos: esparramou fundamentos e pilhas.
Um fundamento de expansão (Figura 9) é uma fundação rasa e é o
mais econômico do two. pode ser usado geralmente para pequeno-palmo pontes (menos de 12 metros), contanto que a terra possa agüente o peso (pelo menos 10 T/sq m. Pilhas (Figura 10) é requerida
só se material de superfície macio é achado para ser incapaz de cargas de fundamento rasas levando. Empilhando é usada para levar então o cargas caminhando para um estrato mais fundo e mais firme.
O uso de empilhar requer alguém qualificado em avaliação de terra e procedures. enfadonho Esta pessoa executa uma avaliação de terra ao local para determinar que tipo de empilhar seria o mais econômico e que equipamento seria exigido instalar o empilhando.
Limites
Limites levam cargas verticais do superstructure e cargas laterais da terra retida em um lado (Figo. 10a).
Limites são de dois gravidade de types: ou cantilever. UMA gravidade limite leva sua carga por compressão, e um modilhão limite por uma combinação de dobrar e compression. Desde um limite de gravidade só está sujeito a cargas de compressive, pode seja construída de masonry ou concreto de unreinforced. O modilhão limite exige para o uso de concreto reforçado resistir a tensão causada dobrando.
Cais
Cais levam palmos entre limites para encurtar a coberta comprimentos; elas estão sujeito às forças seguintes: vertical cargas da estrutura e do tráfico nisto; lateral forças devido à expansão e contração do superstructure e para o frear de veículos na ponte; forças laterais de água ou gelo devido a fluxo de fluxo; e forças laterais devido a vento cargas no superstructure e traficar cargas. No caso de pequeno-palmo atravessa estas forças são desprezíveis com exceção do cargas verticais do superstructure e o gelo pressiona dentro rios fundos de áreas de frio-clima. Se nós desconsideramos todas as forças exclua as cargas verticais do superstructure, o cais pode seja considerada um sócio de compressão e pode ser construída de masonry ou unreinforced solidificam.
Se unreinforced limites concretos ou cais são usados, um quadrado, malha de 1.25 cm-diâmetro que reforça varas deveria ser colocada a 30-cm intervalos horizontais e verticais para ajudar controlam encolhimento e superfície cracking. se uma racha deveria desenvolver devido a determinação ou temperatura acentua, a malha manterá as faces da racha em contato.
Manutenção
Manutenção de unidades de substructure normalmente é mínima, enquanto consistindo de consertar de concreto de spalled ou masonry. manutenção Principal só acontece se erosão arruinar limites ou cais. Nisto caso preenchendo a área corroida e colocando proteção de pedra para previna erosão adicional é requerida. Como prevenção, substructure deveriam ser inspecionadas unidades anualmente para dano de erosão ou imediatamente depois de segundo turno incomum.
BIBLIOGRAFIA DE
- GIDLOW, B. Desígnio de Ponte de pedestres de Suspensão, Acampamento de Faculdade, EM-CE-90
- Amarraram, N. Seu Próprio T (R)oll Bridge, December. 1990,
- Weatherfrod, G.E., construção de Ponte que usa Troncos, Madeiras de , Pedras e Terra, Caso de VITA Não. 31977, 1980,
- Footbridges: Design Pequeno e Construção, GPO, 1972