Treliça de ponte explicada: tipos, caminho de carga e opções de fabricação de aço

Uma treliça de ponte é uma estrutura de suporte de membros retos dispostos em triângulos. Como um triângulo não pode mudar de forma a menos que um de seus lados mude de comprimento, as juntas não precisam ser rígidas: os membros, em sua maioria, suportam pura tensão ou compressão ao longo de seu eixo, em vez de flexão. Esse é todo o segredo. É por isso que uma treliça pode atravessar um rio largo com uma superestrutura surpreendentemente esbelta, e é por isso que a forma sobreviveu desde pontes ferroviárias de ferro fundido até modernas travessias rodoviárias de aço.

Cortamos, perfuramos e soldamos aço estrutural desde 2009, e o trabalho em treliças ainda recompensa a mesma disciplina de sempre: um caminho de carga claro nos desenhos, ajuste preciso na oficina e uma sequência de montagem adequada ao local. Veja como geralmente orientamos um cliente na decisão.

O que uma ponte treliça realmente faz

Siga a carga e a lógica se tornará óbvia. O tráfego rola para o convés, o convés fica apoiado em longarinas, as longarinas entregam a carga às vigas do piso e as vigas do piso a entregam aos nós da treliça. A partir daí, ele viaja ao longo das cordas e diagonais até os rolamentos e até os pilares. Cada membro tem um trabalho, e a treliça funciona melhor quando esse trabalho é axial – puxando ou empurrando – em vez de dobrar.

Seguem-se duas consequências práticas. Primeiro, a profundidade da treliça é mais importante do que a maioria das pessoas espera. Como regra geral, uma treliça simplesmente apoiada é económica em cerca de um oitavo a um décimo do seu vão em profundidade, razão pela qual uma travessia longa precisa de uma treliça visivelmente profunda ou de um tipo subdividido. Em segundo lugar, nem todas as diagonais estão ocupadas. Sob um caso de carga, alguns membros caem com força próxima de zero; sob outro eles invertem. Um bom projeto verifica ambos, porque um membro delgado e com boa tensão pode entortar na compressão.

O deck em si pode ficar no topo da treliça (treliça do convés), a meia altura com uma treliça rasa atuando como parapeito (treliça de pônei) ou na parte inferior entre duas treliças altas (através da treliça). Essa escolha é geralmente ditada pelo espaço livre disponível abaixo e pelo pé-direito exigido acima.

Tipos de treliça de ponte e onde cada uma se encaixa

A maioria das travessias é coberta por quatro famílias - Warren, Pratt, Howe e K - além de dois casos especiais que vale a pena conhecer: a ponte de painel Bailey e a corda de arco curvo ou treliça Parker. Os nomes vêm dos engenheiros do século XIX, mas o raciocínio por trás deles ainda é atual.

Duas notas que evitam problemas mais tarde. A treliça K não é automaticamente mais forte; é uma forma de manter o comprimento do painel gerenciável em uma treliça muito profunda e custa mais em conexões e inspeção. A ponte Bailey, por sua vez, é um sistema modular de pinos construído para velocidade – excelente para travessias temporárias, mas não substitui uma estrutura permanente projetada, a menos que seja projetada e mantida como uma só.

Escolhendo uma treliça para seu vão e local

Os compradores costumam perguntar qual treliça é a “melhor”. A resposta honesta é que a melhor treliça é aquela que satisfaz ao mesmo tempo o local, a carga e o método de montagem. Normalmente trabalhamos com estes pontos em ordem:

1. Vão e profundidade disponível. A profundidade governa a eficiência; se o local não puder fornecer profundidade, um tipo diferente ou uma alternativa de viga poderá vencer.
2. Liberações. Por baixo para tráfego fluvial, nível de inundação ou ferroviário; acima para o perfil da estrada e qualquer alargamento futuro.
3. Classe de carga e fadiga. O tráfego rodoviário, ferroviário e de veículos pesados ​​cria ciclos de tensão repetidos que moldam os detalhes da conexão muito mais do que a carga estática.
4. Geometria do local. Inclinação, curvatura e se a ponte deve ser lançada, elevada ou colocada no lugar.
5. Limites de transporte. Os comprimentos dos painéis e os pesos dos membros devem caber nos caminhões e guindastes que podem realmente chegar ao local.
6. Custo do ciclo de vida. Uma treliça pintada precisa de acesso seguro para repintura; o aço galvanizado ou resistente pode custar mais no início e menos depois.

Acerte esses seis e o tipo geralmente escolhe sozinho.

Detalhes de fabricação que decidem a vida útil

A treliça de aço vive ou morre nos detalhes. As placas de reforço devem ser dimensionadas de modo que os grupos de parafusos permaneçam compactos e o caminho da carga através da placa seja curto e direto; um prato generoso, mas disforme, é mais difícil de inspecionar e muitas vezes mais pesado do que o necessário. Os furos para os membros principais são perfurados em vez de perfurados, e para uma ponte com mais de um punhado de painéis a oficina deve ser capaz de mostrar um registro de montagem experimental.

Camber é outro detalhe que separa uma ereção suave de uma difícil. Uma treliça é construída com uma ligeira curva ascendente para que fique nivelada sob carga permanente; se a curvatura estiver errada, o convés, os rolamentos e as juntas de expansão lutam entre si. A proteção contra corrosão merece a mesma atenção – preparação adequada da superfície antes da pintura ou galvanização, drenagem que não retém água dentro de uma corda e detalhes que permitem que um inspetor alcance todas as conexões.

Nada disso é exótico, mas precisa ser resolvido antes do corte da primeira placa. Se você ainda está na fase de desenho, este breve guia para desenhos e detalhamento de estrutura de aço explica as convenções que mantêm uma treliça edificável, e você pode ler mais sobre nosso histórico de fabricação se você quiser ver como trabalhamos.

Obras de treliça e ponte de viga que entregamos

As treliças raramente chegam como um exercício abstrato; eles chegam como uma ponte sobre um rio, estrada ou canal específico. Alguns exemplos dos nossos projetos de transporte mostram o alcance do que uma travessia realmente exige:

Uma viga caixão de aço do oitavo vão para uma seção da via expressa Fengxin – aço pesado para rodovias, entregue em segmentos transportáveis e emendado no local com curvatura e alinhamento verificados em cada etapa.

Projeto de viga em caixa de aço do oitavo vão da Fengxin Expressway Projeto de referência de 2017 utilizando viga de caixa única e três células com tabuleiro de 16 m e profundidade de 2,2 m, mostrando controle de fabricação e montagem. Ver Produto →

A ponte Tashan Road sobre o rio Xinlai, no condado de Laian, Anhui – uma travessia de rio onde a extensão, a eliminação de inundações e uma curta janela de construção tiveram que ser equilibradas em um único esquema.

Ponte em arco tubular de aço Tashan Road, condado de Laian Concluída em 2016, esta ponte em arco tubular de aço de tipo duplo vão de 42 m foi a primeira ponte de estrutura metálica do concelho aprovada por referendo público. Ver Produto →

Uma ponte de acesso que atravessa um canal como parte do projeto da usina de energia de 337 MW/305 MW em Bangladesh — entrega no exterior, onde os limites de transporte determinam os tamanhos dos painéis muito antes do início da fabricação.

Abordagem do canal de travessia da ponte para a usina de Bangladesh Uma ponte de acesso de 42 m e vão único de 2014 com formato semelhante a um arco, entregue no exterior para um projeto EPC de usina de energia de 337 MW/305 MW. Ver Produto →

Inspeção, manutenção e perguntas que os compradores fazem

Uma treliça de aço é uma estrutura de baixa manutenção apenas se for detalhada para ser mantida. Sugerimos uma inspeção geral a cada dois anos para uma treliça rodoviária pintada, com maior atenção aos mancais, juntas de dilatação, caminhos de drenagem e banzo inferior próximo aos apoios, onde água e detritos tendem a se acumular. As cordas de tração e suas conexões geralmente se qualificam como membros críticos à fratura e merecem uma inspeção documentada, em vez de uma olhada do convés.

É melhor uma treliça aparafusada ou soldada?

Ambos, normalmente. A soldagem em oficina proporciona nós rígidos e organizados; o aparafusamento no local mantém a montagem rápida e a inspeção simples. O que importa é que os dois sejam projetados juntos, com detalhes de transição claros e acesso suficiente aos parafusos para uma chave dinamométrica.

Uma treliça existente pode ser reforçada em vez de substituída?

Muitas vezes sim. Alargar um convés ou elevar uma classe de carga pode necessitar apenas de membros adicionais ou placas de cobertura mais espessas, desde que o aço original esteja em boas condições e as ligações possam suportar a força extra. Uma pesquisa de condições e uma nova análise vêm primeiro.

Quanto tempo leva para construir uma ponte de treliça?

O design e o detalhamento geralmente demoram mais do que a fabricação. Para uma travessia de rodovia de médio porte, o trabalho de oficina normalmente leva alguns meses, e a montagem em si pode levar algumas semanas, uma vez que os pilares estejam prontos e o guindaste ou o esquema de lançamento estejam no lugar.

Se você está planejando uma travessia, a conversa mais útil acontece cedo, enquanto o tipo treliça ainda está aberto. Envie-nos o vão, o envelope de folga e a classe de carga, e nós lhe diremos claramente quais configurações são adequadas, quais são as implicações de fabricação e onde realmente está o custo. Essa é a parte do trabalho que fazemos desde 2009 — e ainda é a parte que mais gostamos.