REFORÇO COM PRÉ-ESFORÇO EXTERIOR

Transcrição

1 REFORÇO COM PRÉ-ESFORÇO EXTERIOR António Costa

2 REFORÇO COM PRÉ-ESFORÇO EXTERIOR Aplicação Alteração do sistema estrutural Aumento da capacidade resistente Correcção do comportamento em serviço

3 Exemplos Alteração do sistema estrutural Eliminar um apoio Introduzir um apoio elástico Mudar o sistema de apoios

4 Exemplos Corrigir comportamento deficiente Controlo da fendilhação e deformação Aumento da capacidade resistente

5 Exemplo: aplicação de pré-esforço exterior no reforço do tabuleiro de uma ponte em caixão

6 Efeito do Pré-esforço g + q P P g, q g g + q q (N = P; Δσ P ) g g + q q Estrutura inicial Estrutura reforçada g g + P P (1) (2) (1) Antes do reforço (2) Após o reforço Aumento da capacidade de carga Melhoria do comportamento em serviço

7 Métodos simplificados (cargas equivalentes) Análise da estrutura (cabos de pré-esforço como elementos estruturais) Análise da secção Métodos de análise

8 Dimensionamento Pré-esforço exterior (não aderente) Linha neutra Pré-esforço interior (aderente)

9 Exemplo Reforço com Préesforço exterior Tensões antes do reforço Tensões após do reforço Ref: Pederson H. et al Strengthening of concrete bridges by use of external prestressing

10 Ancoragem dos cabos Ref: Pederson H. et al Strengthening of concrete bridges by use of external prestressing

11 REFORÇO REALIZADO EM 2005 Reforço dos Viadutos de acesso Ponte da Figueira da Foz Autor: Eng. Edgar Cardoso 1982 Obra: OPCA

12 Reforço dos Viadutos de acesso à Ponte da Figueira da Foz Descrição da estrutura Viaduto da margem esquerda - Alçado - Planta Viaduto da margem direita - Alçado - Planta

13 Reforço dos Viadutos de acesso à Ponte da Figueira da Foz - Corte transversal CORTE TRANSVERSAL

14 Anomalias Cabos de Pré-esforço

15 Pré-esforço Tensões para Combinação QP Face superior Face inferior

16 Pré-esforço Verificação da segurança ELU Esforço transverso Flexão

17 Reforço com pré-esforço exterior Objectivos: Garantir a descompressão para a comb QP Aumentar a capacidade resistente à flexão

18 Reforço com pré-esforço exterior Reforço Vigas interiores: 4 cabos de 4 cordões 0,6 Vigas laterais: 2 cabos de 4 cordões 0,6 + 2 cabos de 3 cordões 0,6 Acção do pré-esforço exterior equilibra cerca de 20% da carga permanente

19 Reforço com pré-esforço exterior Desviadores

20 Desviadores

21 Ancoragens

22 Ponte sobre o Rio Cávado Albufeira da Caniçada Reabilitação estrutural

23 Estrutura Autor: Eng. Edgar Cardoso Obra: NOVOPCA Construtores Associados, Lda Aspectos mais marcantes do projecto: - Pilares com altura máxima de 57.90m em alvenaria com secção em losango oco com as diagonais iguais a 4.0 e 8.0 m, apresentando as suas paredes uma espessura de 0.30 m nos primeiros m a contar do topo e de 0.40 m a partir dessa cota. As paredes são contraventadas de 4.5 em 4.5 m por uma laje de betão armado com uma abertura elíptica. Esta solução de travamento horizontal para o pilares, que o autor associava aos nós das canas de bambu tem como objectivo evitar a instabilidade das paredes (placas) que constituem a secção do pilar. - O tabuleiro apoia nos pilares e encontros através de aparelhos de apoio móveis e fixos (nos pilares P2 a P5 e encontro sul) em betão armado constituídos por discos de grande dimensão com 1.40 m de diâmetro e 0.90 m de espessura.

24 Estrutura

25 Pilares de alvenaria

26 Tabuleiro Secção Transversal do Tabuleiro Apoio do Tabuleiro nos Pilares

27 Anomalias estruturais

28 Anomalias estruturais

29 Análise estrutural Verificação da segurança Ensaios 2005 Tabuleiro - Resistência à compressão do betão: 36.2 MPa a 58.4 MPa - Recobrimento de armaduras muito variável: 5 mm a 93 mm - Profundidade de Carbonatação: 3 mm a 47 mm Análise estrutural Verificação da segurança

30 Análise estrutural Pormenorização de Armaduras 79.1 cm² 20.3 cm²

31 Análise estrutural Momentos flectores - Análise elástica (carga permanente) -200 KNm 327 KNm -628 KNm Esforços axiais - Análise elástica 736 KN -787 KN

32 Análise estrutural Momentos flectores - Análise elástica c/ redistribuição de esforços -390 KNm 0 KNm KNm Esforços axiais - Análise elástica c/ redistribuição de esforços 836 KN -911 KN

33 Análise Não Linear Modelo de Elementos Finitos Fendilhação (carga permanente)

34 -6.843E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-01 Momentos flectores [MNm] (carga permanente) E E E E E E-01 Step 11, E E-01 Esforços axiais [MN] 4.976E E E E E E E E E E E E E+00

35 Step 28, Cracks: in elements, openning: <-2.182E-06;5.016E-03>[m], Sigma_n: <-7.734E-01;2.208E+00>[MPa], Sigma_T: <-1.335E+00; Análise Não Linear avaliação da capacidade de carga - Configuração de rotura (CP x VT) VT

36 Reforço Activo PRÉ-ESFORÇO EXTERIOR Pré-esforço longitudinal (2 x 7 cordões por viga). Introduz compressão no banzo superior, reduz fendilhação e aumenta a capacidade resistente. P P

37 Reforço Passivo Função complementar: injecção de fendas mais expressivas (>0.3mm), reparação local e reforço local com chapas inox e CFRP.

38 Verificação da Segurança E. L. Ultimo Modelo Não Linear Atena - Antes do Reforço: CP VT (considerando as propriedades médias dos materiais) ou 1.35 CP VT (considerando as propriedades de cálculo dos materiais) - Após o Reforço: 1.35 CP VT (considerando as propriedades de cálculo dos materiais)

39 Intervenção de reabilitação

40 Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior

41 Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior Ancoragens passivas

42 Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior Ancoragens activas

43 Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior Injecção e selagem

44 Reabilitação estrutural

45 Reabilitação estrutural

46 Reforço de um Edifício Antigo - Metodologias Edifício com estrutura porticada em betão Corpos A, B e C Ref. Museu do Oriente em Lisboa, A2P Consult Lda

47 Reforço de um edifício antigo Avaliação: Projecto regulamento de 1935: RBA Cargas gravíticas relativas à nova utilização inferiores às cargas associadas à utilização anterior Estrutura de betão regular, robusta e com bom comportamento em serviço Não satisfação da segurança relativamente à acção sísmica armadura de esforço transverso insuficiente armadura de cintagem insuficiente armadura longitudinal, em geral, suficiente Intervenção: Reforço de pilares ao esforço transverso com chapas metálicas Reforço de pilares à flexão com chapas metálicas Eliminação de pilares para aumentar vãos

48 Reforço de um edifício antigo Planta do piso 0 corpo C Planta do piso 0 corpo A

49 Eliminação de pilares Reforço com pré-esforço exterior

50 Reforço com pré-esforço exterior Desviador central Perspectiva explodida

51 Reforço com pré-esforço exterior Pormenores do desviador central

52 Reforço com pré-esforço exterior Zona das ancoragens Ancoragens embebidas na laje Ancoragens exteriores