CONCEÇÃO E PROJETO DE UMA PONTE PEDONAL SOBRE … · Definição da Geometria da Estrutura...
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CONCEÇÃO E PROJETO DE UMA PONTE PEDONAL SOBRE A VIA DE CINTURA INTERNA
Setembro 2013
Maria Mafalda Costa Gomes Eugénio Cardoso
Orientador: Professor Doutor Álvaro Ferreira Marques Azevedo
MESTRADO INTEGRADO ENGENHARIA CIVIL – ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS 2012/2013
MIEC – Estruturas 2012/2013
CONCEÇÃO E PROJETO DE UMA PONTE PEDONAL SOBRE A VIA DE CINTURA INTERNA
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Organização
1. Localização da Obra
2. Definição da Geometria da Estrutura
3. Ensaio em Laboratório
4. Análise Estática e Verificação da Estrutura
5. Modelo de Micromecânica
6. Estimativa Orçamental
7. Conclusões e Desenvolvimentos Futuros
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
MIEC – Estruturas 2012/2013
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Tabuleiro
0.35 m
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Mastros
[m]
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Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Zonas de Amarração dos Cabos
[m]
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Verificação da Estrutura
Modelo de
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da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Guarda-corpos
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Acessos
Jardim Botânico Estádio Universitário
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Esquiço Geral da Ponte
Sentido Norte-Sul Sentido Sul-Norte
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Modelo Tridimensional da Ponte
Sentido Norte-Sul
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
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da Estrutura
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Desenvolvimentos
Futuros
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Modelo de
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Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Características do Provete Ensaiado:
• Tubos e chapas de alumínio, com E=70.0 GPa ;
• Cola Araldite Standard, com E=1.2 Gpa;
• Tubos circulares com diâmetro externo de 6.0 mm e espessura de parede de 1.0 mm;
• Chapas com 0.8 mm de espessura.
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
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Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
y = 107.2800x + 0.0205
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.0E+00 5.0E-04 1.0E-03 1.5E-03 2.0E-03 2.5E-03 3.0E-03
Forç
a (k
N)
Deslocamentos (m)
Ensaio
Linear (Ensaio)
K= 107.28 kN/m
y = 107.2800x + 0.0205 y = 301.3100x + 0.0073
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.0E+00 5.0E-04 1.0E-03 1.5E-03 2.0E-03 2.5E-03 3.0E-03
Forç
a (k
N)
Deslocamentos (mm)
Ensaio
Robot
Linear (Ensaio)
Linear (Robot)
K= 301.31 kN/m
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Localização da Obra
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Modelo de Cálculo
65% mais Rígido
Provete Ensaiado
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Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Iy Decréscimo de
65%
Modelo de Barras do
Robot
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Localização da Obra
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Variáveis de dimensionamento
• Geometria
• Material Aço
• Ações:
– Cargas permanentes
– Sobrecargas
– Vento
– Temperatura
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Momentos Fletores
• Esforços Axiais
0; 10369
308; 8581
584; 6800
778; 5019
898; 3400
980; 1781
1000; 0
0; 10369
0; 15 699
308; 13 910
756; 11 023
1 069; 8 136
1 240; 5 512
1 398; 2 887
1 429; 0
0; 15 699
-73; -2119
-142; 1761 -246; 86.09 247; -49.05
-7578 -7578
-20000
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
20000
-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000
NRd(kN)
MRd,pl(kNm)
Secção D76.1E3 (longarina 2)
Secção D76.1E5 (longarina 2)
Combinação 12 (N-ed máximo) Combinação 12 (N+ed máximo)
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Modelo de
Micromecânica
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Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
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Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
1.0 m
-100 kN
• 47400 elementos finitos sólidos de 20 nós • 311321 nós • Tempo de cálculo: 4 horas
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Modelo Femix Modelo Robot
Carga (kN) 100 100
Deslocamento (m) 3.2 x 10-3 1.8 x 10-3
Rigidez (kN/m) 31 250 55 095
Decréscimo de Rigidez de 43%
• Deslocamentos
9330 kPa
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Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Tensões tangenciais τ31 na cola
5405 kPa
OK!
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Tensão de Compressão
1 150 kPa 30 200 kPa
Tensão de Tração
575 kPa 14 870 kPa
OK!
OK!
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Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
• Custos diretos relativos às quantidades de material
• Estimativa de: 624 000 €
• Custo do tabuleiro por m2: 2 300 €/ m2
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Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Ensaio Experimental
Decréscimo de Rigidez:
65%
Modelo de Barras do
Robot
Ponte Real
65% ≥ Decréscimo de Rigidez ≥ 43%
Modelo de Barras
Global da Ponte no
Robot
Modelo de Barra no
Robot
Decréscimo de Rigidez:
43%
Modelo de Micromecânica
no Femix
Esforços Resultantes no Adesivo
Esforços Resultantes da Análise Estática
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Localização da Obra
Análise Estática e
Verificação da Estrutura
Modelo de
Micromecânica
Estimativa Orçamental
Ensaio em Laboratório
Definição da Geometria
da Estrutura
Conclusões e
Desenvolvimentos
Futuros
Desenvolvimentos Futuros
• Estudo do comportamento dinâmico da estrutura
• Dimensionamento de fundações
• Modelo de cálculo para as diferentes fases do
processo construtivo
• Realização de mais ensaios experimentais:
– Ensaios à torção
– Ensaios à flexão com o provete apoiado nas duas
extremidades
– Ensaios de longa duração - fadiga
– Ensaios à escala real