Fundação da Ponte Histórica

Introdução

As pontes são construídas de muitas maneiras diferentes e são frequentemente identificadas pelos materiais a partir dos quais são construídas e pelos desenhos construídos utilizando esses materiais. Os seguintes diagramas podem ser usados para ajudar a identificar pontes que você pode ver em suas viagens.

Uma nota sobre os formulários de pontes

No nível mais simples de projeto de engenharia, as pontes vêm em três formas básicas: viga, arco e suspensão. A partir destas três formas básicas de ponte surgem muitos tipos diferentes de pontes, como descrito abaixo. Alguns tipos de pontes são ainda subdivididos em uma variedade de configurações e arranjos de superestruturas. Vários tipos de pontes podem ter elementos mecânicos adicionados ao projeto para permitir que elas se movimentem para dar espaço para as embarcações. As pontes móveis são categorizadas de acordo com o projeto mecânico que permite seu movimento, e os vários tipos de pontes móveis também vêm em uma variedade de configurações.

Básico de pontes

Peças de pontes

Tipos de vãos

Vãos simples apresentam uma superestrutura estruturalmente independente formando cada vão da ponte.

Vãos contínuos apresentam o que tem a aparência de uma única superestrutura de vão, mas é suportado por pilares em um ou mais pontos.

Vãos cantilever têm vãos que se estendem para fora a partir de um elemento de subestrutura e terminam em um local não suportado por um elemento de subestrutura. Estes braços de cantilever estendidos para fora são equilibrados pela outra metade do sistema de vãos, que se estende na direcção oposta à do cais, formando um braço de ancoragem.

Muitos vãos de cantilever têm braços de cantilever que, em vez de se estenderem até ao encontro de um braço de cantilever oposto, param a curta distância do centro de modo a manter um vão suspenso.

Disposições de superestrutura

Disposições de ponte referem-se à posição do tabuleiro (estrada) em relação à superestrutura da ponte.
Não todos os tipos de ponte fazem uso desta nomenclatura. Estes termos são comumente usados com pontes de treliça, e dois dos termos também são comumente usados com pontes em arco e vigas.

Com uma ponte de passagem, a superestrutura está ao lado da estrada. Com pontes treliçadas, também deve haver escoramento aéreo para que a ponte seja considerada uma treliça passante.

Com uma ponte pónei, a superestrutura está acima e ao lado da rodovia, mas não há escoramento aéreo. O termo “pónei” normalmente só é usado quando se descreve pontes de treliça, embora você verá que algumas pontes de viga e arco também vêm nesta forma, mesmo que não tipicamente descritas como tal. O que parece ser uma ponte “viga de pónei” ou “arco de pónei” é normalmente descrito como uma ponte “através de viga” ou “através de arco”

Com uma ponte de convés, a superestrutura, bem como qualquer escoramento, estão localizados abaixo da estrada.

Ponte de vigas e vigas

Pontes equipadas a pontes multi-viga, as pontes de plataforma têm vigas maiores e menos vigas, e a pista de rolamento assenta sobre vigas transversais que se estendem entre as vigas.

Pontes de vigas são semelhantes às vigas de plataforma, excepto que as vigas se elevam acima da pista de rolamento. As vigas transversais permanecem debaixo do convés.

Uma viga T de betão é um tipo comum de ponte em viga de betão onde as vigas são fundidas integralmente com o tabuleiro, formando uma forma em “T” repetitiva na vista transversal.

Em uma laje, a ponte é suportada por uma superestrutura que actua como uma única viga sólida sobre a obstrução. Embora mais comumente associada ao concreto armado, a madeira também pode ser usada.

Pontes de Treliças

As pontes de Treliças são uma forma de ponte de viga, onde uma estrutura triangular de membros e cordas formam uma estrutura que funciona como uma viga grande. As pontes de Treliças são descritas de acordo com a disposição das treliças: treliças de convés (abaixo da estrada), treliças de pónei (acima da estrada, mas sem contraventamento aéreo), e através de treliças (acima da estrada, com contraventamento aéreo). Os pesquisadores podem querer notar que historicamente, através de pontes de asnas eram às vezes chamadas de asnas altas, e as asnas de pônei eram às vezes chamadas de asnas baixas.

Partes de Treliças de Pontes

Configurações de Treliças Metálicas de Pontes

Treliças Metálicas de Pontes vêm em uma grande variedade de arranjos e configurações como mostrado abaixo. A maioria dos seguintes projetos de treliças são adaptados dos que apareceram no livro de J.A.L. Waddell’s 1916, Engenharia de Pontes, e em sua maioria permanecem relevantes hoje em dia apenas com pequenas mudanças de nome e classificação, como observado abaixo.

Pratt: A Treliça Pratt é uma das configurações de treliças mais comuns.

Pratt Half-Hip: Algumas pontes Pratt de Treliças de Pónei não têm membros verticais de quadril, e são conhecidas como pontes Pratt de Treliças Half-Hip.

Whipple (Pratt de dupla interseção): Esta variação no Pratt era comum para longos intervalos no século XIX.

Howe: As diagonais seguem a orientação oposta como a do Pratt. O Pratt era mais comum em asnas metálicas, enquanto o Howe era mais comum em asnas de madeira.

Parker: Uma treliça Pratt com um acorde superior poligonal. Usado para vãos mais longos.

Camelback: Uma treliça Parker com exactamente cinco taludes para o acorde superior (incluindo postes finais).

Baltimore: Uma treliça Pratt com painéis subdivididos. Duas formas comuns mostradas acima.

Pennsylvania (Petit) Truss: Uma Treliça Parker com painéis subdivididos. Duas formas comuns mostradas acima. Hoje em dia, as pontes de Treliças da Pensilvânia com cinco declives do acorde superior são normalmente chamadas simplesmente de “Treliças da Pensilvânia”, mas podem ser notadas como “Treliças do Camelback da Pensilvânia”. As treliças da Pensilvânia foram usadas para longos vãos, incluindo alguns dos mais longos vãos simples alguma vez construídos.

Warren: Enquanto o livro de Waddell distinguia entre uma treliça do tipo “Triangular” e “Warren”, hoje todas as variedades são conhecidas como pontes de treliça Warren.

Warren (With Verticals): A maioria das pontes de treliça Warren apresentam membros verticais, embora a frequência dos verticais possa variar. As asnas Warren (com ou sem verticais) eram um tipo comum de asnas.

Dupla Intersecção Warren: Este desenho pode ser pensado como duas asnas Warren sobrepostas e deslocadas uma em cima da outra.

Treliças: Treliças de Intersecção Tripla, Intersecção Quádrupla e Intersecção Quíntupla Warren são comumente chamadas simplesmente de “treliças de treliças”. Às vezes, a Intersecção Quádrupla Warren também é chamada de uma Warren Quadrangular.

K-Truss: Inventada durante a construção da ponte Quebec, a K-Truss pode ser disposta de várias maneiras diferentes, com duas orientações mostradas acima. O acorde superior não precisa ser poligonal.

Bollman: Um desenho incomum de treliça usada em algumas das primeiras pontes ferroviárias de ferro.

Fink: Um desenho incomum de treliça usada em algumas das primeiras pontes ferroviárias de ferro.

Botão (Parabólico): Esta forma de armadura tem tipicamente um acorde superior curvo e por vezes também é chamada de “arco-estrela”. Mais comumente usada na década de 1870 como uma forma inicial de treliça metálica.

Kingpost: Usado para vãos muito curtos.

Queenpost: Usado para vãos muito curtos. Pode ou não ter o padrão “X” de diagonais no centro.

Waddell “A” Truss: Esta treliça, às vezes chamada de Treliça “A”, foi construída em pequenas quantidades.

Lenticular: A maioria dos exemplos nos Estados Unidos foram construídos com um desenho patenteado pela Berlin Iron Bridge Company de Berlim Oriental, Connecticut.

Kellogg: Uma forma arcaica e rara de treliça.

Posto: Uma forma de treliça arcaica e rara.

Pegram: Uma forma rara e arcaica de treliça.

Thacher: Uma forma de treliça arcaica e rara. A forma exacta pode variar ligeiramente, nenhum exemplo existente segue exactamente o desenho patenteado por Edwin Thacher.

Esteiras: Uma forma de treliça arcaica e rara.

Conexões de treliça metálica

Pontes de treliça metálica são ainda classificadas pela forma como os membros são unidos. As conexões podem ser fixadas por pinos, rebitadas, aparafusadas ou soldadas.

Conexões com pinos, comuns de ca. 1870 a 1910 foram fáceis de montar no campo, consistindo de um grande pino roscado que passa por todas as vigas, e é fixado nas extremidades com porcas.

Conexões rebitadas foram tornadas obsoletas pelo aumento das conexões rebitadas, que ofereciam uma conexão mais rígida. Com as conexões rebitadas, os membros da treliça foram rebitados em uma placa de fixação para conectar os membros. Mais tarde, os rebites seriam substituídos por parafusos ou soldaduras para fixar os membros nas chapas de fixação. Os detalhes das uniões aparafusadas e soldadas são semelhantes aos das uniões rebitadas mostrados acima.

Configurações de Treliças de Ponte Revestida

As pontes cobertas de madeira são pontes de treliça construídas de madeira e cobertas com um sistema de telhado e parede não estrutural. Por baixo do telhado e da parede há elementos de treliças. Tal como as pontes metálicas, as pontes cobertas têm configurações diferentes. Embora haja alguma sobreposição entre as configurações de metal e de treliças cobertas, os detalhes das configurações de treliças com o mesmo nome podem diferir entre as cobertas e as metálicas, e há muitas configurações de treliças cobertas que não foram usadas na construção de treliças metálicas. Note também que enquanto o material predominante utilizado nas pontes cobertas é a madeira, o ferro foi por vezes utilizado em áreas limitadas, (o ferro teve melhor desempenho do que a madeira para os elementos de tensão) e o ferro foi por vezes utilizado para ligar os elementos de madeira.

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Arco de pontes

Arco de pontes são subdivididas numa variedade de configurações, dependendo do tipo de material utilizado na construção. Pedra, concreto ou metal são os três materiais mais comuns, embora a madeira também possa ser utilizada.

Arch pontes são descritas em dois arranjos: Arcos de convés, com o arco abaixo da via, e arcos de passagem, com o arco subindo acima da via durante pelo menos uma parte do vão.

Tipos de pontes em arco

A maior parte das pontes em arco funciona empurrando as forças num ângulo para o lado dos pilares ou pilares em cada extremidade dos vãos. Como tal, têm frequentemente rolamentos angulares chamados skewbacks.

As pontes em arco de aço e o betão através de pontes em arco são por vezes concebidas como pontes em arco “amarradas”, onde uma grande viga liga cada extremidade do arco. Nestes casos, a ponte pode descansar sobre os seus pilares ou pilares como uma ponte de viga, com um rolamento horizontal que envia forças verticais para a sub-estrutura.

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Configurações de pontes em arco de concreto

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Arco de Arco de Espátula Aberto: Um tipo de ponte em arco de convés, como mostrado acima, usa colunas verticais para ligar o convés ao arco.

Arco Fechado de Arco de Espinheiro: Um tipo de ponte em arco de tabuleiro que usa paredes de concreto sólido para conectar o tabuleiro ao arco. As pontes em Arco Fechado Spandrel contêm frequentemente um preenchimento em terracota escondido dentro da “caixa” de betão formada pelo tabuleiro e pela superestrutura, constituída por um arco que é tão largo como a própria ponte. Alternativamente, se a ponte tem a aparência de vigas em forma de arco repetidas debaixo do tabuleiro, é conhecida como ponte em arco “nervurado”.

Arco (arco-íris): Para pontes em arco de concreto, quando o arco está acima da pista, é muitas vezes conhecido como arco-íris.

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Configurações de pontes em arco de pedra

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Ponte em arco de pedra são quase sempre arcos de convés, e arco-estilo fechado em configuração. Os engenheiros podem categorizar as pontes em arco de pedra com base na forma do arco (semicircular, segmentar ou elíptica).

Um arco semicircular consiste em um arco que tem a forma de meio círculo.

Um arco segmentado consiste em um arco que tem a forma de menos da metade de um círculo.

Um arco elíptico consiste em um arco que tem a forma de uma meia oval.

Configurações de pontes em arco de aço

Pontes em arco de aço, como pontes em arco de concreto, podem ser dispostas como pontes em arco de convés ou através de pontes em arco. As pontes em arco de aço são ainda categorizadas com base no desenho da viga em arco, a presença de dobradiças e qualquer escora.

Se a viga em arco é uma viga sólida ou em caixa, é uma ponte em arco “com nervuras sólidas”.

Se o arco de vigas é projetado a partir de muitos membros e cordas diferentes, semelhante a uma ponte de treliça, a ponte é uma ponte de arco “com nervuras reforçadas”.

As pontes em arco de convés incluem por vezes escoras diagonais, para além das colunas verticais. Nesses casos, a ponte é conhecida como ponte em arco com travessas em arco.

As pontes em arco de aço podem ter pinos gigantes chamados “dobradiças” no desenho. Uma ponte só pode ter dobradiças nos contrafortes (rolamentos) (uma ponte em arco de duas dobradiças).

Uma ponte em arco de aço também pode ter uma terceira dobradiça na coroa (meia-esfera), tornando-a uma ponte em arco de três articulações.

Se não existirem dobradiças, uma ponte em arco de aço é conhecida como ponte em arco sem dobradiças.

Pontes Suspensas

Uma ponte suspensa consiste num tabuleiro que é segurado por baixo dos cabos principais que são esticados sobre o vão de torres altas que se elevam acima do tabuleiro. O tabuleiro é ligado ao cabo principal através de cabos suspensos que “penduram” o tabuleiro nos cabos principais. As extremidades distantes do cabo principal (conhecidas como backstays) são mantidas no lugar por ancoragens. As pontes suspensas consistem tipicamente em três vãos que são mantidos no lugar pelo sistema de suspensão, consistindo de um vão central, ladeado por vãos “de âncora” ou “laterais”. O próprio tabuleiro é mantido rígido na presença de vento e das cargas que passam sobre a ponte por meio de um sistema de endurecimento. O sistema de enrijecimento pode assumir a forma de vários tipos de pontes simples. Com pontes históricas, o sistema de endurecimento tipicamente toma a forma de uma treliça (pónei, passadiço ou tabuleiro) ou viga (passadiço ou tabuleiro).

Configurações de pontes suspensas

Uma ponte suspensa de três vãos, com cada um dos três vãos suspensos de um cabo principal é a configuração mais comum de uma ponte suspensa.

Um desenho raro de ponte suspensa elimina o uso de grandes ancoragens ligando a ponte a si mesma: os cabos principais são fixados directamente à superestrutura da ponte nas extremidades da ponte, formando uma ponte suspensa auto ancorada.

algumas pontes suspensas só têm um único vão de suspensão. Neste caso, o cabo principal transforma-se num cabo de apoio descarregado que procede directamente do topo da torre até à ancoragem. Com pontes suspensas de vão simples, podem ser encontrados vãos de aproximação simples suportando o tabuleiro onde os vãos laterais/ancoras estariam em uma ponte suspensa de três vãos. Este esquema é mostrado acima.

Tipos de cabos principais

O cabo principal pode ter a forma de um cabo de arame, ou de uma corrente de óculos. Pontes de corrente de barra ocular são raras; a maioria das pontes suspensas usam alguma forma de cabo de arame para o cabo.

Ponte de Cabos Suspensos

Um dos tipos comuns da forma básica de ponte suspensa é a ponte de cabos suspensos. Numa ponte suspensa por cabo, os cabos suspensos individuais ligam-se directamente da torre ao convés, sem qualquer cabo principal catenária envolvida. As pontes suspensas por cabo tendem a ser mais estáveis do que as pontes suspensas tradicionais, não tendo, portanto, muitas vezes, treliças e vigas de grande rigidez. As pontes suspensas por cabo podem ter cabos configurados de várias maneiras.

Configurações de cabos

Configurações de torre

Plano Vertical Duplo (Paralelo): Se os cabos se estenderem para ambos os lados do tabuleiro a partir de colunas duplas (uma coluna para cada lado do tabuleiro), trata-se de uma ponte com cabos de plano vertical duplo.

Plano Vertical Duplo (Inclinado): Num plano vertical duplo, os postes também podem ser inclinados.

Plano Vertical Único: Se os cabos se estenderem para ambos os lados do tabuleiro a partir de postes simples no centro do tabuleiro, trata-se de uma ponte com um único plano vertical, com cabos.

Ponte Móvel

Muitos dos tipos de ponte descritos acima podem ser projetados ao lado de características mecânicas para permitir que a ponte limpe uma via navegável e dê lugar a embarcações que de outra forma não caberiam debaixo da ponte quando fechadas. Estas pontes móveis são categorizadas com base no desenho das características mecânicas que permitem o movimento da ponte.

Bascule Bridges

Bascule Bridges rodam para abrir para barcos. Elas incluem um contrapeso para equilibrar o vão e permitir que motores relativamente pequenos levantem a folha grande.

Se o vão consiste em duas folhas de báscula que se levantam, a ponte é uma báscula de duas folhas. A maioria das pontes de báscula de auto-estrada são de duas folhas.

Se o vão consiste em duas folhas de báscula que sobem, a ponte é uma báscula de duas folhas. A maioria das pontes-báscula de auto-estrada são de duas folhas.

Configurações de pontes-báscula

Entre os tipos de pontes móveis, as pontes-báscula exibem a maior variedade em operação mecânica. Os seguintes desenhos de básculas são adaptados dos que apareceram no livro de J.A.L. Waddell de 1916 Engenharia de Pontes e, na sua maioria, permanecem hoje em dia relevantes apenas com pequenas alterações de nome e classificação, como se observa abaixo.

Fixed-Trunnion (Chicago Type): O contrapeso é fixado à folha, e a folha gira em torno de um munhão fixo. Utilizado pela primeira vez na Tower Bridge de Londres, o design foi modernizado e popularizado pela cidade de Chicago.

Scherzer Rolling Lift: Este tipo de báscula gira sobre uma pista, e tem um contrapeso fixado à folha. Inventado em 1893 por Albert Scherzer e popularizado por seu irmão William Scherzer.

Strauss Bascule: Joseph Strauss inventou a sua variedade de ponte basculante de munhão que se destaca por ter um munhão separado para o contrapeso. Como tal, o contrapeso não é fixado à folha. Este desenho de contrapeso aéreo também era adaptável a um desenho onde o contrapeso estava escondido abaixo da pista.

Heel-Trunnion: Esta variação na báscula Strauss é notada por sua forma de paralelogramo e tipicamente toma a forma vista acima. O contrapeso está sempre acima da pista.

Página: Um desenho raro de báscula.

Rall: Um desenho raro de báscula.

Ponte oscilante

Um tipo de ponte móvel, as pontes oscilantes são tipicamente classificadas em duas categorias principais com base na forma como descansam no cais oscilante, conforme observado abaixo. A maioria das pontes oscilantes são simétricas (cais central), mas se o cais não estiver no centro, então a ponte é uma ponte oscilante de cauda de baloiço e um contrapeso de equilíbrio pode estar presente na extremidade mais curta.

Configurações de ponte oscilante

Chumaceira de aresta: Rolamentos de Span sobre a pista circular ao redor do aro. Tipicamente tem uma série densa de numerosos rolos ao redor do aro.

Central Bearing: Ursos Span sobre um único ponto no centro do cais de balanço. Como tal, pode haver menos rolos à volta do aro, uma vez que apenas servem para guiar a treliça quando em movimento e não suportam cargas.

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