LSE-105-Avaliação de danos em pontes decorrentes das vibrações
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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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Validação da análise, fib 45
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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!
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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
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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
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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)
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Coeficientes normalizados
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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
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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
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Aceleração efeitoAceleração ‐ efeito
Aceleração: mudança da velocidadeAceleração: mudança da velocidade.
Unidade de medida: m/s2 ou em g=9,8m/s2
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deslocamento velocidade aceleraçãodeslocamento ‐ velocidade ‐ aceleração
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acelerômetroacelerômetro
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Servo acelerômetroServo acelerômetro
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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
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Determinação do DAF experimental
est
din
EEDAF
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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
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Ensaios realizados em pontes e viadutos
Ensaios de referencia paraEnsaios de referencia para identificação dos sistemas
estruturais
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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
Comprimento total de L=109m;
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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);
Comprimento total de L=45m;
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 ;
Comprimento total de L=385m;
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
VEÍCULO DE PROVA
Instrumentação dos eixos do VP com extensômetros elétricos
Sistema de aquisição de dadosinstalado a bordo do VP
Pesagem do VP
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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)
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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)
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
MODELOS NUMÉRICOS PONTE SOBRE O RIO ENTUPIDO
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
COEFICIENTES DE IMPACTO
P b Ri E id
1.551.601.551.60
VP descarregado VP carregado
Ponte sobre o Rio Entupido
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)
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
Ponte sobre o Rio Entupido
FATORES DE AMPLIFICAÇÃO DINÂMICA (DAF)
1.90
2.00(D
AF)
VP descarregado
Ponte sobre o Rio Entupido
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)
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
FATORES DE AMPLIFICAÇÃO DINÂMICA (DAF)
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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.
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Resultados da PesquisaResultados da Pesquisa
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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%
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Características do concreto, pontes entre 30 e 50 anos
fcm=20MPa,Dif. de 34%
fcm=40MPa,Dif d 26%Dif. de 26%
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Impacto medido na suspensão dos VP empregados em ensaios dinâmicos
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Medidas de impacto durante ensaios dinâmicos – VP a 20 km/h
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Proposta para a NBR – para lajes e regioes de transicao
v2 80kmh
s1 L( )v
L 2 f
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Medidas de DAF em função do vão da ponte
91% dos valoresabaixo de 1,4
Valor máximo=1 841,84
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Medidas de DAF em função da frequência natural da pontep
freq. nat. pontesentre 2 e 5 Hz
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Medidas de DAF em função do parâmetro S
Proposta p/ formulaçãodo impactodo impacto
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
A l õ i t d P t d tAcelerações registradas na Ponte durante a monitoração do tráfego aleatório de veículos
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Espectro de acelerações da série da Figura 1
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Diagrama da malha de controle do ensaio
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Moldagem dos corpos de prova na plataforma vibratória
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Sincronização da resposta da ponte com a resposta do veículo
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Sincronização da resposta dda ponte com a resposta do veículo ‐ exemplo
Sincronização das medidas
Determinação do coeficiente de amplificação dinamicaamplificação dinamica
DAF=ED/ES
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
Relação entre maior vão da ponte e primeira freqüência natural de flexão identificada da estrutura
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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)
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011
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.
à 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.
RDT ‐ ANTT ‐ 18 Agosto 2011