REFORÇO COM PRÉ-ESFORÇO EXTERIOR

REFORÇO COM PRÉ-ESFORÇO EXTERIOR António Costa

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Anomalias Cabos de Pré-esforço

Pré-esforço Tensões para Combinação QP Face superior Face inferior

Pré-esforço Verificação da segurança ELU Esforço transverso Flexão

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

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

Reforço com pré-esforço exterior Desviadores

Desviadores

Ancoragens

Ponte sobre o Rio Cávado Albufeira da Caniçada Reabilitação estrutural

Estrutura Autor: Eng. Edgar Cardoso 1952 53 Obra: NOVOPCA Construtores Associados, Lda. 1952 54 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 22.50 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.

Estrutura

Pilares de alvenaria

Tabuleiro Secção Transversal do Tabuleiro Apoio do Tabuleiro nos Pilares

Anomalias estruturais

Anomalias estruturais

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

Análise estrutural Pormenorização de Armaduras 79.1 cm² 20.3 cm²

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

Análise estrutural Momentos flectores - Análise elástica c/ redistribuição de esforços -390 KNm 0 KNm -1167 KNm Esforços axiais - Análise elástica c/ redistribuição de esforços 836 KN -911 KN

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

-6.843E-01-6.384E-05 2.650E-03 7.506E-04 1.215E-03 9.181E-05 2.351E-04 6.001E-06 7.390E-05 7.210E-01 7.195E-01 7.241E-01 5.712E-01 6.136E-01 4.626E-01 2.438E-02 7.120E-02 6.145E-02-2.476E-02 9.742E-02-2.557E-02-2.891E-01-6.697E-01-1.254E-01 Momentos flectores [MNm] (carga permanente) -6.362E-01-2.720E-02-1.906E+00-5.727E-01 4.664E-02-1.786E-01 Step 11, -4.216E-01 1.419E-01 Esforços axiais [MN] 4.976E-01 4.890E-02-1.858E-01-2.759E-01-2.306E-01-6.794E-01-6.764E-01-6.801E-01-6.790E-01-6.853E-01-1.521E-01-6.828E-01-1.102E+00

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 + 1.7 x VT) VT

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

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

Verificação da Segurança E. L. Ultimo Modelo Não Linear Atena - Antes do Reforço: CP + 1.7 VT (considerando as propriedades médias dos materiais) ou 1.35 CP + 0.5 VT (considerando as propriedades de cálculo dos materiais) - Após o Reforço: 1.35 CP + 2.0 VT (considerando as propriedades de cálculo dos materiais)

Intervenção de reabilitação

Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior

Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior Ancoragens passivas

Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior Ancoragens activas

Reabilitação estrutural Reforço com pré-esforço exterior Injecção e selagem

Reabilitação estrutural

Reabilitação estrutural

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

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

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

Eliminação de pilares Reforço com pré-esforço exterior

Reforço com pré-esforço exterior Desviador central Perspectiva explodida

Reforço com pré-esforço exterior Pormenores do desviador central

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