LSE-105-Avaliação de danos em pontes decorrentes das vibrações

Avaliação de danos em pontes decorrentes das vibraçõesdecorrentes das vibrações induzidas por veículos

Prof. Dr. Pedro Afonso de Oliveira Almeida, EP USP

Dr. José Fernando Sousa Rodrigues, Pesquisador FAPESP

Eng. Roberta Forestieri Almeida, Gerente LSEg

RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

AÇÕES DOS VEÍCULOS

NORMALIZAÇÃO EFEITOS MEDIDOS NAS PONTESNORMALIZAÇÃO EFEITOS MEDIDOS NAS PONTES

MODELO CONCEITUAL REALIDADE DAS PONTES

Verificação

Como será realizada a investigação?Ensaios dinâmicos nas pontes

LSE/EPUSPLSE/EPUSP


Validação da análise, fib 45


Criterios para carga dinamica• tFmax: tempo para a carga atingir seu valor máximo;Fmax p p g g ;• T: primeiro período natural da estrutura da ponte

– se tFmax>T, considera-se carga quase-estáticase t <T considera se como carga dinâmica– se tFmax<T, considera-se como carga dinâmica

Exemplo. Vão de 40m, com veiculo passando a 40km/h a carga chega aomeio do vão em tFmax= 1,8 s

Considerando a frequencia do primeiro modo de flexao de 2,7Hz , então o período natural é : T=0,37s

Nao satisfatorio para carregamento de pontes!


Modelo conceitual - projeto

• Norma NBR-6118:• Fd: valor cálculo p/ comb. últimas normais;

)( 01 qjkjkqqgkgd FFFF

d p ;• Fgk: ações pemanentes;• Fqk: ações variáveis;• Fq1k: ação variável escolhida como principal;• g e q: coef. pond. das ações permanentes e acidentais

N NBR 7187• Norma NBR-7187:• Fqi: ações acidentais;• As ações dinâmicas são consideradas por: carga estatica*Impacto• As ações dinâmicas são consideradas por: carga estatica*Impacto• : coeficiente de impacto

qiQ FF


Valores dos coeficientes de impacto normalizados

Coeficiente de impacto especificado na normalização

l007041

NormalizaçãoCoeficiente de impacto Variáveis a serem

consideradas

NBR-7187/1987( / b d iá i )

l é o comprimento em t d ã t ó i dl007,04,1

50201

l

(p/ obras rodoviárias) metros do vão teórico do elemento carregado

JRA (Japan Road Association)

l é o comprimento em metros do vão da ponte

3,11,38

24,151

l

AASHTO (1989) l é o comprimento em pés do vão da ponte

* coeficiente de impacto


DAF NORMALIZADOS

2,0Canada CSA 86 88m OHBDC

1,8

wan

ce

Canada CSA 86 88m OHBDCSuiça SIA 88 single vehicleSuiça SIA 88 lane loadAAshto 1989India IRCAl h DIN 1078

1 4

1,6

mic

load

allo

w Alemanha DIN 1078GK B88-100 (1978)França LCPC D/L 0,5*França LCPC D/L 5*

1,4

1,2

DLA

– d

ynam

1,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

D/L = Dead load/ live load*reported by Coassy et al (1989)

freqüência natural (Hz)


Coeficientes normalizados


E(G+Q)=E(G)+ φ*E(Q)

E(G+Q) ≠ E(G)+ φ*E(Q)

E(G+Q) >E(G)+ φ*E(Q)

E(G+Q) = 1,6*[E(G) + E(Q)]

/D=ED/ES


C fi i di â iCoeficientes dinâmicos

222

1

XXQ

• DAF:• Xs: efeito estático do sistema quando solicitado por uma força F,

222 21 sX

sendo k a rigidez do sistema ;• n proporção entre a freqüência de excitação em relação a

freqüência natural do sistema não-amortecido ;freqüência natural do sistema não amortecido n;• =c/cc: coeficiente de amortecimento, que representa ao

amortecimento da estrutura c em relação ao amortecimento crítico c ;cc;

• Tratamento alternativo:• X: efeito dinâmico;

sXQX .: e e o d co;

• Xs: efeito estático


Aceleração efeitoAceleração ‐ efeito

Aceleração: mudança da velocidadeAceleração: mudança da velocidade.

Unidade de medida: m/s2 ou em g=9,8m/s2


deslocamento velocidade aceleraçãodeslocamento ‐ velocidade ‐ aceleração


acelerômetroacelerômetro


Servo acelerômetroServo acelerômetro


Definição do DAF dynamic amplication factorç y p

20

3,100,1394,16

RR

DAFest

din

s (m

m)

0

Rdin

Rest

eslo

cam

ento

sde

tempo (s)-20


Determinação do DAF experimental

est

din

EEDAF


Realidade de interesse

RespostasPonte + traf.

aleatório

RespostasPonte + veículo

especialaleatório especial

PonteAcelerações + Veículo Referencial

PonteAcelerações + Trafego

Fil l Acelerações deformações + deslocamentos

Veículo Forças e velocidade

ReferencialFilme + laser

Acelerações deformações + deslocamentos

Filme + laser (contador)

Análise modal p/ identificação+

Modelos numéricos

Modelo numérico calibrado

Previsão de cenáriosRDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

Inter-relações dos modelos dinâmicosCONCEITOS DE ANÁLISE MODAL

AUTOVALORESAUTOVETORES

(FRF) Função de Resposta em Freqüência

todeslocamenemresposta)(

ARECEPTÂNCI

MODELOESPACIAL

[M]

MODELOMODAL

2r

MODELO DERESPOSTA

excitadoraforça)(

}F{)]([}X{ [M][K]

][r

[()]

RETROANÁLISE

}{)]([}{

Obtenção da matriz IDENTIFICAÇÃO

MODALPROPRIEDADES ESPACIAISde receptância


Ensaios realizados em pontes e viadutos

Ensaios de referencia paraEnsaios de referencia para identificação dos sistemas

estruturais


Pontes sobre o

DIAGNÓSTICO DO COMPORTAMENTO DE SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PONTES DE CONCRETO

Pontes sobre o Rio Guandu - RJ

Inspeção Visual Ensaios Dinâmicos

Veículo de Prova

S U U S O S CO C O

Monitoração do Tráfego Normal Modelos Numéricos Reanálises Reanálises Identificação e Caracterização Diagnóstico

Ponte sobre o RioViaduto do Ponte sobre o Rio Entupido - SP

Viaduto do Tatuapé - SP

Pontes sobre o Rio Pavuna - RJRDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

SISTEMAS ESTRUTURAISPonte sobre o Rio Guandu ‐ RJ

Duas vias independentes nos sentidos SP‐RJ e RJ‐SP;

Ponte em duas vigas;

Comprimento total de L=109m;

S3S1 S4 S5SP RJ


5 vãos ‐maior vão de 21m;

27 transversinas ligadas (2 extremidade; 6 apoio; 9 4m 21m 19m 21m 19m 21m 4m

g ( ; p ;intermediárias; 10 intermediárias ‐ vãos Gerber);

Largura total de 8,30m;365 50

Duas faixas de tráfego de 7,30m;

Dois passeios de 0,50 m cada;

Sistema com dentes Gerber sistema isostático 1016

30

1610

40

Sistema com dentes Gerber sistema isostático.

160

10 16

165250

medidas em cmRDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

SISTEMAS ESTRUTURAIS

Ponte sobre o Rio Entupido ‐ SP Duas vias independentes nos sentidos SP‐RJ e RJ‐SP;

5 5

Ponte curva em duas vigas;

Comprimento total de L=75m; Vbal,RJ5,5RJ V1

20

SPV2

25

V3V,bal,SP

205

3 vãos;

Largura total de 11,18m;

D f i d t áf d 8 58 1 54 5 50

ì = 2%

Duas faixas de tráfego de 8,58m;

Dois passeios:

0,9m externo e 1,70m interno;

0,90 1,54

3 %

5,50

0,20

1,54

0,20

1,70

0,9m externo e 1,70m interno;

10 transversinas desligadas;

Sistema hiperestático.

1,801,80

0,35


SISTEMAS ESTRUTURAISSP SP

Pontes sobre o Rio Pavuna ‐ RJ Duas vias independentes nos sentidos SP‐RJ

(Marginal Norte) e RJ SP (Norte);

pista Marginal Norte

SP

passeio

pista Norte

SP

(Marginal Norte) e RJ‐SP (Norte);


1 vão com esconseidade de 34,5o;

34,50

1 vão com esconseidade de 34,5 ;

4 transversinas protendidas, longarinas pré‐moldadas protendidas;

PISTA NORTE

1,20 m

1,448 m

42,20 m

~14,20 m ~14,20 m~14,20 m

RJ RJ

Larguras totais de 11,6m e 16,6m;

Sistema em grelha.

SP RJS1 S2 S3

0,40 m0,40 m

3,0 m

11,60 m

3,6 m3,60 m0,60 m

acostamento faixa esquerdafaixa direita

15,20 m

3,60 m3,0 m

0,40 m

1,50 m

16,80 m

0,60 m

3,6 m 3,6 m

0,40 m

acostamento faixa direita faixa central faixa esquerda

passeio

1,65 m 1,64 m 1,64 m 1,64 m1,64 m 1,65 m

L2 L3 L4 L5 L6 L7

0,47

L1

0,471,67 m1,67 m

L30,555 m

L11,67 m

L21,67 m

L4 L51,67 m1,67 m

L71,67 m

L6 L80,485 m

1,67 m

L9 L10RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

SISTEMAS ESTRUTURAIS

Viaduto do Tatuapé SP Sentido do tráfego normalViaduto do Tatuapé ‐ SP Duas faixas e um acostamento;

Vigas em seção caixão;

E1

38,6 mS9

g

Guarulhos

*S8

*P1

g ç ;


Concreto protendido;

48,26 m

*

38 6 m

48,26 mS7

S6 P4*

P3

P2S8

P5 P6 P7

trecho anteriormenteconstruído

P8 P9

9 vãos de, em média, 42 m.42 m 42 m 42 m

*S538,6 m

*S4

P5 P6*S3

P7

42,17 m42 m

São PauloS1**S2

P8 P9

5 45 5 05

12,50 m

0 8 1 205,45 m 5,05 m0,8 1,20

VÃO

25cm 20cm

APOIO

35cm

trecho atingido pelo fogo

P5 P6 P7

*S4 *S3 *S2

10m

P8 P9

*S1

25m

trecho anteriormente construído

3,75 m 3,75 m

50cm 100cm

20cm 30cm

42 m

junt

a de

di

lat a

ção

S4

42 m 42 m

S3 S2

junt

a de

di

lata

ção42,17 m

S1


VEÍCULO DE PROVA

Instrumentação dos eixos do VP com extensômetros elétricos

Sistema de aquisição de dadosinstalado a bordo do VP

Pesagem do VP


INSTRUMENTAÇÃO E SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS

Sistema triaxial

Sistema de aquisição de dados

servo-acelerômetros

condicionadores

condicionador de sinais

S dmicrocomputador

Sensores de passagemRDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

MONITORAÇÃO DO TRÁFEGO NORMAL

1,00

1,50N S 3V _D (m m )N S 3V _L (m m )

1,00

1,50N S 3V _D (m m )N S 3V _L (m m )

0 50

0,00

0,50

0 50

0,00

0,50

-1,50

-1,00

-0,50

-1,50

-1,00

-0,50

Diagrama de Deslocamentos - S3 Guandu Pista RJ-SPTráfego normal - DAF = 1,44 e 1,22

,130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150

,130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 150

Ponte sobre o Rio Pavuna - PMNSéries temporais de acelerações

A c e le ra ç ã oD e s lo c a m e n toA c e le ra ç ã oD e s lo c a m e n to

p çe deslocamentos


MONITORAÇÃO DO TRÁFEGO NORMAL

Ponte sobre o Rio Entupido

Imagemsérie temporal de

deslocamentos S2 (mm) DescriçãoMáximo

deslocamento S2(mm)

Imagemsérie temporal de

deslocamentos S2 (mm) DescriçãoMáximo

deslocamento S2(mm)

-0,25

0,00

0,25

0,50

caminhão + ônibus 0,592-0,25

0,00

0,25

0,50

caminhão + ônibus 0,592

-0,75

-0,50

14:18:55

0 50

-0,75

-0,50

14:18:55

0 50

-0,50

-0,25

0,00

0,25

0,50

caminhão tanquecarreta

0,4910,646

-0,50

-0,25

0,00

0,25

0,50

caminhão tanquecarreta

0,4910,646

-0,75

14:20:40-0,75

14:20:40RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

ENSAIOS DINÂMICOS

NV1VNV2VNV3VNV4V

NV1VNV2VNV3VNV4V

GUANDU - Séries temporais de acelerações -VP a 48 km/h

NV5VNV3LNV5VNV3L

início da frenagemForça CG

início da frenagemForça CG

Séries temporais de forças VP carregado a 79 km/h com

Força CG

Dia.Esq

Dia.Dir

Força CG

Dia.Esq

Dia.Dir

frenagem. Ponte sobre o Rio Entupido

Tc.Esq

Tc.Dir

Tk.Esq

Tc.Esq

Tc.Dir

Tk.Esq

Tk.Dir

36 37 38 39 40 41 42tempo (s)

Tk.Dir

36 37 38 39 40 41 42tempo (s)


ENSAIOS DINÂMICOS

aV2aV2

EntradaEntradaENTUPIDOSinais de entrada e saída da ponte

Saída

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24tempo (s)

Saída

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24tempo (s)deslocamento (mm)

2,00deslocamento (mm)

2,00

e saída da ponte

0,00

1,00

0,00

1,00

ENTUPIDO

-3,00

-2,00

-1,00

-3,00

-2,00

-1,00ENTUPIDODiagrama de Deslocamentos- S2veículo carregado - 75 km/hDAF = 1,39

-4,00-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

posição (m)

-4,00-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

posição (m) RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

ENSAIOS DINÂMICOS

PAVUNA - Pista Norte - VP carregado a 73km/h

1,0

1,5AV1_DAV27_DAV3_DAV1_DEAV27 DE

1,0

1,5AV1_DAV27_DAV3_DAV1_DEAV27 DE

0,0

0,5

AV27_DEAV3_DETk_EsqTk_Dir

0,0

0,5

AV27_DEAV3_DETk_EsqTk_Dir

-0,5-0,5

-1,5

-1,0

-1,5

-1,0

-2,0-2,0


ESPECTROS DE FORÇAS (VP)

0,8

1,0

(tf) 2,05 Hz

04

0,6

CG

vei

c R

MS

GUANDUEspectro de Forças

0,2

0,4

Forç

a C

03

0,4

Espectro de Forças (roda dianteira direita) VP carregado a 88 km/h SP-RJ

1 27 Hz0,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)GUANDU 0,2

0,3D

ir. R

MS

(tf) 1,27 Hz

1,86 HzEspectro de Forças (CG) VP carregado a 88 km/h SP-RJ

0,1

Dia

.D

0,00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

ESPECTROS DE FORÇAS (VP)ENTUPIDOEspectro de Forças (rodas dianteiras esquerda e direita) VP carregado a 41 km/h

1,86 Hz

0,10

0,12

0,14

0,16

s (tf

)

1,86 Hz0,10

0,12

0,14

0,16

s (tf

)

0,02

0,04

0,06

0,08

Dia

.Esq

rms

0,02

0,04

0,06

0,08

Dia

.Dir

rms

ENTUPIDO

0,000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)

0,000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)

Espectro de Forças (rodas dianteiras esquerda e direita) VP vazio a 87 km/h

2 34 Hz0,10

0,12

2 44 Hz0,10

0,12

2,34 Hz

0,04

0,06

0,08

Dia

.Esq

rms

(tf)

2,44 Hz

0,04

0,06

0,08

Dia

.Dir

rms

(tf)

0,00

0,02

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)

0,00

0,02

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

ESPECTROS DE ACELERAÇÕES DAS PONTESGUANDU - S3 - 48km/h

4,98 Hz0,0025

0,0030

0,0035

0,0040

mm

/s2)

50

ENTUPIDO -AV2 - 60km/h

0 0005

0,0010

0,0015

0,0020

NS3

V R

MS

(m

4,10 Hz

35

40

45

50

)

0,0000

0,0005

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

frequência (Hz)

15

20

25

30

V2 rm

s (m

m/s

2)

25.0

30.0

35.0

40.0

mm

/s2)

25.0

30.0

35.0

40.0

mm

/s2)

0

5

10

15

0 2 4 6 8 10

aV

2,93 Hz

5.0

10.0

15.0

20.0

aV27

rms

(m

5.0

10.0

15.0

20.0

aV27

rms

(m 0 2 4 6 8 10

frequência (Hz)

0.00 3 5 8 10

Frequência (Hz)

0.00 3 5 8 10

Frequência (Hz)PAVUNA - PN -AV27 - 20km/h


ESPECTROS DE ACELERAÇÕES TATUAPÉ -AVE3 e AVD3 - 55 km/h

DAS PONTES

150

20,0

25,0

mm

/s2)

150

20,0

25,0

mm

/s2)

TATUAPÉ AT3 21km/h 2,93 Hz

2,05 Hz

1,4

1,6

1,4

1,6

5,0

10,0

15,0

aVE3

rms

(m

5,0

10,0

15,0

aVE3

rms

(mTATUAPÉ -AT3 - 21km/h

1,68 Hz

,

0,8

1,0

1,2

ms

(mm

/s2)

0,8

1,0

1,2

ms

(mm

/s2)

0,00,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0

Frequência (Hz)

0,00,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0

Frequência (Hz)250250

2,93 Hz

00

0,2

0,4

0,6

aT3

rm

00

0,2

0,4

0,6

aT3

rm

15.0

20.0

25.0

(mm

/s2)

15.0

20.0

25.0

(mm

/s2)

2 93 H

2,05 Hz

0,00,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0

Frequência (Hz)

0,00,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0

Frequência (Hz)

5.0

10.0aV

D3

rms

(

5.0

10.0aV

D3

rms

( 2,93 Hz

0.00.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0

Frequência (Hz)

0.00.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0

Frequência (Hz)RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

Tráfego após a liberação da pista PonteTráfego após a liberação da pista PonteTráfego após a liberação da pista - Ponte

ESPECTROS DE ACELERAÇÕES DAS PONTES

Tráfego após a liberação da pista - Ponte sobre o Rio Entupido

25

30

RMS: aV1 (mm/s2)

RMS: aV2 (mm/s2)

Tráfego após a liberação da pista - Ponte sobre o Rio Entupido

25

30

RMS: aV1 (mm/s2)

RMS: aV2 (mm/s2)4,15 Hz

sobre o Rio Entupido

15

20

eraç

ão (m

m/s

2)

( )

RMS: aT2 (mm/s2)

15

20

eraç

ão (m

m/s

2)

( )

RMS: aT2 (mm/s2)

5

10

Ace

l

5

10

Ace

l

Marginal Norte - Tráfego Normal - Ponte sobre o Rio Pavuna

40

45

50

RMS: AV1 (mm/s2)

RMS: AV21 (mm/s2)

Marginal Norte - Tráfego Normal - Ponte sobre o Rio Pavuna

40

45

50

RMS: AV1 (mm/s2)

RMS: AV21 (mm/s2)2 93 Hz

Tráfego Normal - Ponte sobre o Rio Pavuna -Pista Marginal Norte

00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Frequência (Hz)

00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Frequência (Hz)

25

30

35

40çã

o (m

m/s

2)( )

RMS: AV210 (mm/s2)

RMS: AV3 (mm/s2)

RMS: AT2 (mm/s2)

25

30

35

40çã

o (m

m/s

2)( )

RMS: AV210 (mm/s2)

RMS: AV3 (mm/s2)

RMS: AT2 (mm/s2)

2,93 Hz

10

15

20

Ace

lera

ç

10

15

20

Ace

lera

ç

0

5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Frequência (Hz)

0

5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Frequência (Hz)


ESPECTROS DE ACELERAÇÕES DAS PONTES4,10 HzVP a 60km/h45

50

4 15 Hz4 15 Hz

VP a 60km/h

30

35

40

s2) R

MS

PONTE SOBRE O RIO4,15 Hztráfego normal4,15 Hztráfego normal

10

15

20

25

aV2

(mm

/s PONTE SOBRE O RIO ENTUPIDO

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1050

602.93 HzVP a 70 km/h2.93 HzVP a 70 km/hFreqüência (Hz) 50 VP a 70 km/hVP a 70 km/h2.93 Hztráfego normal2.93 Hztráfego normal

30

40

/s2)

RM

S

10

20

AV21

(mm

/

PONTE SOBRE O RIO PAVUNA - PMN

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Freqüência (Hz)RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

MODELOS NUMÉRICOS PONTE SOBRE O RIO GUANDU


MODELOS NUMÉRICOS PONTE SOBRE O RIO ENTUPIDO


MODELOS NUMÉRICOS PONTES SOBRE O RIO PAVUNA

Pista NortePista Norte

Pista Marginal NorteRDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

MODELOS NUMÉRICOS VIADUTO DO TATUAPÉ

VL

V

LT

T

L


RESULTADOS DAS REANÁLISESPonte sobre o Rio Guandu

Envoltória de Deslocamentos

0 501.00

S1 S3S2

1 57 2 00-1.50-1.00-0.500.000.50

-55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

S1 S3S2

-4.06

-2.01 -1.57

-3.05-4.00-3.50-3.00-2.50-2.00

ntos

(mm

)

-5.18

-5.99

-4.70-4.487

-6.50-6.00-5.50-5.00-4.50

Desl

ocam

en

TT36TT45

-7.93

9 099 -9 15-9.00-8.50-8.00-7.50-7.00

TT45Veículo Padrão carregadoTT36 - situação de projetovalores experimentais - 48 km/hvalores experimentais - 22 km/hvalores experimentais - 79* km/hvalores experimentais 88 km/h-9.099 9.15

-9.378-10.00-9.509.00

Posição (m)

valores experimentais - 88 km/h


RESULTADOS DAS REANÁLISESPonte sobre o Rio Entupidop

Envoltória de Deslocamentos1.00

-2.00

-1.00

0.00-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40RJ SP

-5 00

-4.00

-3.00

ntos

(mm

)

-7.00

-6.00

-5.00

Desl

ocam

e

PAD - modelo calibradoTT36

-10.00

-9.00

-8.00 TT36TT45TTESPTT36 - situação de projetoPAD - 22 km/h

-11.00

Posição (m)

PAD - 41 km/hPAD - 75 km/hPAD - 79* km/hRDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

12

FREQÜÊNCIAS EXPERIMENTAIS EM FUNÇAO DO VAOS

Centre de Recherches Routieres, Brussels 16 pontesMinistry of Public Works, Liege 630 pontesEMPA, Suíça 225 pontesMTCO e MTQ 12 pontes

12

10

Guandu ****f = 5,2 Hz (num.)f = 5,1 Hz (exp.)

Ponte sobre o Rio Guandu (L=21m), RJ-Brasil ****Ponte sobre o Rio Entupido (L=25m), SP-Brasil ++++Pontes sobre o Rio Pavuna (L=45m), RJ-Brasil ####Viaduto do Tatuapé (L=48m) SP-Brasil ^^^^

8

)

Entupido ++++f = 5,28 Hz (num.)f = 4,15 Hz (exp.)

Viaduto do Tatuapé (L 48m), SP-Brasil

9,0max0 L82f

6

üênc

ia f 0

(Hz)

5,3 ****

++++

Pavuna (PN) ####f = 2,82 Hz (num.)f = 2,78 Hz (exp.)

P (PMN) ###max0

4Freq

ü 4,5 ++++

^^^^####

Pavuna (PMN) ###f = 2,69 Hz (num.)f = 2,93 Hz (exp.)

Tatuapé ^^^^2 52,7

2

0

pf = 2,48 Hz (num.)f = 2,56 Hz (exp.)f = 2,36 Hz (proj.)

2,5

00 20 40 60 80 100 140120 160 180

Vão da Ponte Lmax (m)RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011

Frequencia experimental em funçao do vaof L 100 L 0.92 f L 82 L 0.9f L1 100 L1 fi L1 82 L1


COEFICIENTES DE IMPACTO

P b Ri E id

1.551.601.551.60

VP descarregado VP carregado


1 351.401.451.50

acto

1 351.401.451.50

acto

VP carregado

1 201.251.301.35

nte

de Im

pa

1 201.251.301.35

nte

de Im

pa

1 051.101.151.20

Coe

ficie

n

1 051.101.151.20

Coe

ficie

n

1.001.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

V l id d d VP (k /h)

1.001.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

V l id d d VP (k /h)Velocidade do VP (km/h)Velocidade do VP (km/h)


Pi t N t d t b Ri P

COEFICIENTES DE IMPACTO

1.651.701.75

1.651.701.75

Pista Norte da ponte sobre o Rio Pavuna

1 451.501.551.60

acto

1 451.501.551.60

acto

1 251.301.351.401.45

nte

de Im

p

1 251.301.351.401.45

nte

de Im

p

1.101.151.201.25

Coe

ficie

n

1.101.151.201.25

Coe

ficie

n

1.001.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Velocidade do VP (km/h)

1.001.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Velocidade do VP (km/h) VP d d Velocidade do VP (km/h)Velocidade do VP (km/h) VP descarregado VP carregado


FATORES DE AMPLIFICAÇÃO DINÂMICA (DAF)

1.50F) 1.50F)

Ponte sobre o Rio Guandu

1.35

1.40

1.45

âmic

a (D

AF

1.35

1.40

1.45

âmic

a (D

AF

1 20

1.25

1.30

caçã

o D

inâ

1 20

1.25

1.30

caçã

o D

inâ

1 05

1.10

1.15

1.20

de A

mpl

ific

1 05

1.10

1.15

1.20

de A

mpl

ific

1.00

1.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fato

r d

1.00

1.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fato

r d

Velocidade do VP (km/h)Velocidade do VP (km/h)RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011



1.90

2.00(D

AF)

VP descarregado


1.60

1.70

1.80

Din

âmic

a

g VP carregado

1 30

1.40

1.50

lific

ação

D

1.10

1.20

1.30

r de

Am

p

1.000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Fa

to

Velocidade do VP (km/h)



s

d

EEDAF

DAF – FATORES DE AMPLIFICAÇÃO DINÂMICA

Valor Experimental Observações

GUANDU 1,25 e 1,44 para as passagens do VP carregado com frenagem e tráfego normal

ENTUPIDO 1,47 VP carregado a 60 km/h

PAVUNA ----- não foram avaliados

TATUAPÉ ----- Não foram avaliados


ANÁLISE DE SINAIS

d â [ ( )] f b íMatriz de receptância [()] informações sobre as característicasdinâmicas de um sistema.

Cada elemento jk da matriz descreve a relação entre a resposta numaCada elemento jk da matriz descreve a relação entre a resposta numacoordenada particular “j” e uma única força de excitação aplicadanuma coordenada “k”.

F it d (VP) i ã t l i lForça excitadora (VP) variação temporal e espacial

ESTACIONARIEDADE do sinal da forçamédia constante ESTACIONARIEDADE do sinal da forçamédia constante

ERGODICIDADE do sinal da força propriedade estatística constante(VARIÂNCIA)

itit idid ff ãã ii i ãi ã i li l permitepermite considerarconsiderar queque aa forçaforça nãonão possuipossui variaçãovariação espacial,espacial, apenasapenastemporaltemporal..

Obs.: o sinal de resposta, dado em acelerações, não precisa possuir essasObs.: o sinal de resposta, dado em acelerações, não precisa possuir essascaracterísticas.


Resultados da PesquisaResultados da Pesquisa


Frequências naturais em função do vão da ponte, pontes entre 30 e 50 anosp

Vãos de 10 metros,Dif. de 54%

Vãos de 40 metros,Dif de 1%Dif. de 1%


Características do concreto, pontes entre 30 e 50 anos

fcm=20MPa,Dif. de 34%

fcm=40MPa,Dif d 26%Dif. de 26%


Impacto medido na suspensão dos VP empregados em ensaios dinâmicos


Medidas de impacto durante ensaios dinâmicos – VP a 20 km/h


Medidas de impacto durante ensaios dinâmicos – VP a 80 km/h

94% dos valores94% dos valoresabaixo de 1,8

Verifica‐se que os valores de impacto estao dependentes apenas da velocidade


Proposta para a NBR – para lajes e regioes de transicao

v2 80kmh

s1 L( )v

L 2 f


Medidas de DAF em função do vão da ponte

91% dos valoresabaixo de 1,4

Valor máximo=1 841,84


Medidas de DAF em função da frequência natural da pontep

freq. nat. pontesentre 2 e 5 Hz


Medidas de DAF em função do parâmetro S

Proposta p/ formulaçãodo impactodo impacto


A l õ i t d P t d tAcelerações registradas na Ponte durante a monitoração do tráfego aleatório de veículos


Espectro de acelerações da série da Figura 1


Diagrama da malha de controle do ensaio


Moldagem dos corpos de prova na plataforma vibratória


Sincronização da resposta da ponte com a resposta do veículo


Sincronização da resposta dda ponte com a resposta do veículo ‐ exemplo

Sincronização das medidas

Determinação do coeficiente de amplificação dinamicaamplificação dinamica

DAF=ED/ES


Relação entre maior vão da ponte e primeira freqüência natural de flexão identificada da estrutura


Relação entre vibrações medidas (expressas em amplitudes máximas pico‐a‐ç ç ( p p ppico de acelerações) e índice de dano para pontes investigadas, RODRIGUES,

J.F.S.; CASAS, J.R.; ALMEIDA, P.A.O


fib 2010

“Birth Certification”da estrutura

“Re-Birth Certification”da estrutura

Avaliação de Avaliação de Avaliação de desempenho desempenho

reparo

Projeto e Construçãodetalhes de projeto, especificações Conhecimento I t ã d C h i t

Limite de interrupção do serviço

especificações, registros da

construção, definição dos critérios de desempenho

Conhecimento Acumulado de desempenho durante a vida

monitoração

Intervenção de reparo ou recuperação

monitoração

(estágio 3)

Conhecimento acumulado de

desempenho durante a vida

monitoraçãomonitoração(estagio 1)

monitoração

(estagio 2)

monitoração

(estágio 4)


Monitoração e avaliação durante a vida

Conclusão-A cura do concreto em ambientes com vibração mostrou que a vibração introduz defeitos naA cura do concreto em ambientes com vibração mostrou que a vibração introduz defeitos na formação da microestrutura das peças de concreto, que podem ser identificados pelas propriedades mecânicas: de resistência à compressão, fc , Ec, em valores da ordem de 8% , dependendo da amplitude e da natureza da vibração, que neste caso investigado foi a aceleração, principalmente, aquelas com natureza da ordem de 2,5 Hz.

- Esses efeitos são mais evidentes quando a peça é submetida a ensaios de fadiga, quando ocorrem a alternância dos esforços nas interfaces aço-concretoocorrem a alternância dos esforços nas interfaces aço concreto.

- Durante a identificação estrutural das pontes, verificou-se que as freqüências naturais de pontes com idades em torno de 40 anos, determinadas por meio de ensaios dinâmicos são próximas às d t id d i ti d t t d E b d t tdas pontes com mesma idade investigadas em estruturas da Europa, corroborando, portanto, o método de identificação estrutural adotado no presente trabalho.

- Os coeficientes de amplificação dinâmica, obtidos a partir de dados medidos em pontes deOs coeficientes de amplificação dinâmica, obtidos a partir de dados medidos em pontes de rodovias nacionais, foram significativamente superiores àqueles especificados pela ABNT –Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido. – Procedimento – NBR 7187 para projetos de estruturas, além de dependerem de outras variáveis que não somente o vão d t i di id d d i ã d t id õdas pontes, o que indica a necessidade de revisão desta norma, para considerar as ações dinâmicas nas pontes, com diferentes coeficientes de impacto.

- Os coeficientes de amplificação dinâmica determinados experimentalmente tiveram melhor


Os coeficientes de amplificação dinâmica determinados experimentalmente tiveram melhor correlação com a velocidade de passagem do veículo e com a primeira frequência natural de flexão do tabuleiro, ao invés de somente com o vão da ponte, como sugerido atualmente pela ABNT – Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido. – Procedimento –NBR 7187 j t

AGRADECIMENTOS

ANTT Agência Nacional de Transportes TerrestresANTT Agência Nacional de Transportes Terrestres


Referências bibliográficasReferências bibliográficas

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) – Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido –Procedimento – NBR 7187 – Rio de Janeiro, 2003.

Ã ÉASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) – Ensaios não destrutivos – Provas de cargas dinâmicas em grandes estruturas ‐ Procedimento – NBR 15307 – Rio de Janeiro, 2005.DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA‐ESTRUTURA DE TRANSPORTES – DNIT ‐Manual de inspeção de pontes rodoviárias. Coordenação do Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Rio de Janeiro, 2004.COMITE EURO‐INTERNATIONAL DU BETON (CEB) ‐ Vibration Problems in Structures ‐ Boletim de informação nº 209 ‐( ) çLausanne,1991.KIM, C.W; KAWATANI, M.; KWON, Y.R.: Impact coefficient of reinforcedconcrete slab on a steel girder bridge. Engineering Structures, Grã‐Bretanha, volume. 29. 2007.MAIA, N. M.; SILVA, J. M. – Theoretical and Experimental Modal Analysis. Hertfordshire, Research Studies Press Ltd., 1997.PAULTRE Patrick; CHAALLAL Omar; PROULX Jean – Bridge dynamics and dynamic amplification factors – a review of analyticalPAULTRE, Patrick; CHAALLAL, Omar; PROULX, Jean – Bridge dynamics and dynamic amplification factors – a review of analytical and experimental findings – Canadian Journal of Civil Engineering ,Quebec, volume 19 , 1992PENNER, Elisabeth ‐ Avaliação de desempenho de sistemas estruturais de pontes de concreto armado. Tese de Doutorado em Engenharia Civil ‐ Universidade de São Paulo. São Paulo, 2001.RODRIGUES, J.F.S,; CASAS, J.R.; ALMEIDA, P.A.O. – Study of remaining fatigue life of Brazilian concrete bridges – Proceedings of the Fifth International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management. IABMAS 2010. Philadelphia, 2010. pp 492.


LSE-105-Avaliação de danos em pontes decorrentes das vibrações

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