Avaliação do desempenho estrutural de pontes

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1 Avaliação do desempenho estrutural de pontes Luís Oliveira Santos Laboratório Nacional de Engenharia Civil Seminário Gestão da Segurança e da Operação e Manutenção de Redes Rodoviárias e Aeroportuárias

2 Avaliação do desempenho estrutural de pontes Vida de uma obra Desempenho Projecto Regulamentação Construção Serviço Reparação/Reforço Observação na construção Inspecções Ensaios de carga Observação em serviço

3 Tópicos Regulamentação Observação do comportamento estrutural Ensaios de carga Inspecção de obras de arte Considerações finais

4 Regulamentação Seminário Gestão da Segurança e da Operação e Manutenção de Redes Rodoviárias e Aeroportuárias

5 Eurocódigos Estruturais Norma Europeia EN 1990 EN 1991 EN 1992 EN 1993 EN 1994 EN 1995 EN 1996 EN 1997 EN 1998 EN 1999 Designação EUROCÓDIGO relativo às bases para o projecto de Estruturas EUROCÓDIGO 1 relativo às acções em estruturas EUROCÓDIGO 2 relativo ao projecto de estruturas de betão EUROCÓDIGO 3 relativo ao projecto de estruturas de aço EUROCÓDIGO 4 relativo ao projecto de estruturas mistas aço-betão EUROCÓDIGO 5 relativo ao projecto de estruturas de madeira EUROCÓDIGO 6 relativo ao projecto de estruturas de alvenaria EUROCÓDIGO 7 relativo ao projecto geotécnico EUROCÓDIGO 8 relativo ao projecto de estruturas para resistência aos sismos EUROCÓDIGO 9 relativo ao projecto de estruturas de alumínio Partes

6 Eurocódigos Estruturais. Publicação como NP das partes específicas de Pontes Norma Portuguesa NP EN 1990/A1 NP EN NP EN NP EN NP EN NP EN NP EN Designação Eurocódigo: Bases para o projecto de estruturas. Anexo A2: Pontes Eurocódigo 1: Acções em estruturas. Parte 2: Acções de tráfego em pontes Eurocódigo 2: Projecto de estruturas de betão. Parte 2: Pontes de betão Projecto e disposições construtivas Eurocódigo 3: Projecto de estruturas de aço.parte 2: Pontes metálicas Eurocódigo 4: Projecto de estruturas mistas aço-betão. Parte 2: Pontes Eurocódigo 5: Projecto de estruturas de madeira. Parte 2: Pontes Eurocódigo 8: Projecto de estruturas para resistência aos sismos. Parte 2: Pontes Previsto o envio ao IPQ para publicação durante o ano de 2009

7 Observação do comportamento estrutural de pontes Seminário Gestão da Segurança e da Operação e Manutenção de Redes Rodoviárias e Aeroportuárias

8 Observação de estruturas Actividades analíticas e experimentais visando: O estudo do comportamento real das construções A aferição do desempenho das obras Envolvendo: Medição de um conjunto de grandezas físicas, aquisição, transmissão, processamento, tratamento e armazenamento da informação Análise dessa informação

9 Objectivos da observação de estruturas Verificação das teorias de comportamento Detecção precoce de eventuais deficiências estruturais Obtenção de estados de referência Quantificação das acções

10 Utilidade do modelo de cálculo Antes das observações Dimensionamento das cargas de ensaio Escolha dos pontos a medir Escolha do equipamento a utilizar Durante as observações Validação dos valores medidos Após as observações Interpretação dos valores medidos

11 Técnicas e equipamentos Condições de trabalho difíceis e fortemente perturbadas na realização de medições in situ Desenvolvimento de técnicas e equipamento adequado Emprego simultâneo de diferentes técnicas e aparelhos para controlo e aferição dos mais sofisticados

12 Principais tipos de equipamentos Mecânicos Térmicos Acústicos ou de cordas vibrantes Indutivos Piezoeléctricos Eléctricos de resistência Ópticos/ Geodésicos Fibras ópticas GPS

13 Principais grandezas observadas Caracterização do betão Tensão de rotura Módulo de elasticidade Retracção Fluência Condições ambientais Humidade relativa Precipitação Temperatura do ar Temperatura da estrutura Comportamento estrutural Deslocamentos verticais Deslocamentos horizontais Rotações Extensões Aberturas de juntas Forças em tirantes

14 Centralização automática das medições Dispensa operador Aquisição contínua Aquisição simultânea Ligação remota a centro de estudos

15 Pontes em serviço observadas pelo LNEC 12

16 Ensaio de pontes Seminário Gestão da Segurança e da Operação e Manutenção de Redes Rodoviárias e Aeroportuárias

17 Ensaios de carga Estruturas observadas a longo prazo Equipamento destinado à observação a longo prazo Equipamento complementar Pontes apenas ensaiadas no final da construção Pontes ensaiadas no processo de reparação/reforço

18 Viaduto de Vila Pouca de Aguiar Comprimento m Vão central x 130 m Largura do tabuleiro... 2 x 130 m Utilização ão.rodoviária Projectista.... Armando Rito Dono de obra......norscut Construtor......Spie-Batignoles Entrada em serviço

19 Ensaios realizados Ensaios estáticos Ensaios com carga concentrada Posições de carga Carga rolante Ensaios com sobrecarga distribuídas Ensaios dinâmicos Ensaios ambiente

20 Ensaios estáticos Plano geral de observação

21 Ensaios com carga concentrada Linhas de influência do deslocamento vertical (P8-P9) Nivelamento hidrostático -8 Dz (mm) P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 12 Posições de carga Carga rolante Calculado 3 Camiões (889 kn;vel =1,7 km/h)

22 Ensaios com carga concentrada Linhas de influência da rotação no topo do pilar P9 Clinómetros eléctricos Rotação ("sex) P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Posições de carga Carga rolante Calculado 3 Camiões (889 kn;vel =1,7 km/h)

23 Ensaios com carga concentrada 10 Linhas de influência das extensões Extensómetros de fibras ópticas ε (10-6 ) 15 Laje superior - E3 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Posições de carga Carga rolante Calculado 3 Camiões (889 kn;vel =1,7 km/h)

24 Ensaios com carga distribuída 12 Camiões (4068 kn)

25 Ensaios com carga distribuída Deformadas do tabuleiro -25 Dz (mm) Posição de carga P6 P7 P8 P9 P10 P Dz (mm) Posição de carga P6 P7 P8 P9 P10 P Camiões (4068 kn)

26 Ensaios dinâmicos Pontos instrumentados 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32, DAQ DAQ 21 Secções do tabuleiro 6 ensaios (30 mn de registo; 1000Hz)

27 Ensaios dinâmicos Equipamento utilizado Acelerómetros e unidade de alimentação e condicionamento de sinal Computador portátil e sistema de aquisição de dados

28 Ensaios dinâmicos 1º modo de vibração transversal f exp =0,338 Hz ξ=1,29% f calc =0,323 Hz

29 Ensaios dinâmicos 2º modo de vibração transversal f exp =0,386 Hz ξ=1,17% f calc =0,367 Hz

30 Ensaios dinâmicos 1º modo de vibração vertical f exp =0,933 Hz ξ=0,57% f calc =0,931 Hz

31 Ensaios dinâmicos 2º modo de vibração vertical f exp =1,086 Hz ξ=0,70% f calc =1,095 Hz

32 Inspecção de pontes Seminário Gestão da Segurança e da Operação e Manutenção de Redes Rodoviárias e Aeroportuárias

33 Inspecção de pontes Sistematização rigorosa Planeamento adequado Estudo prévio do processo da obra Escolha do equipamento Meios de acesso Execução cuidada

34 Tipo de inspecções Classificação de acordo com os objectivos Inventário Rotina Principais Especiais Subaquáticas Periodicidade Meios de acesso Equipamento Qualificação dos inspectores

35 Considerações finais Seminário Gestão da Segurança e da Operação e Manutenção de Redes Rodoviárias e Aeroportuárias

36 Observação de pontes Permite avaliação do desempenho estrutural de pontes Em obras novas Detecção precoce de eventuais deficiências estruturais Fornece indicações para sua resolução Em obras com deficiências Permite fundamentar as decisões a tomar sobre a necessidade ou possibilidade de reparação ou reforço Após a reparação ou reforço permite verificar a eficiência das soluções implementadas