Continuidade estrutural em tabuleiros de pontes construídos com vigas pré-fabricadas: Soluções com ligação em betão armado.

• Type: Thesis
• Date: 2004

Authors

Carlos Filipe Ferreira de Sousa (Author) FEUP; Afonso Serra Neves (Technical adviser) FEUP

Associated Institutions

FEUPDEC - Faculdade de Engenharia da U.P. - Departamento de Engenharia Civil

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Resumo (PT): Com o presente trabalho pretende-se contribuir para o conhecimento do comportamento estrutural, durante a fase de serviço, de tabuleiros de pontes estruturalmente contínuos, construídos a partir de vigas pré-fabricadas, pré-esforçadas, sendo a ligação de continuidade realizada em betão armado, isto é, sem recorrer a pré-esforço de continuidade. Esta é uma técnica muito utilizada na construção de pontes e passagens desniveladas. O facto de a ligação ser usualmente efectuada na zona de apoio simplifica a construção, mas torna mais complexo o funcionamento estrutural da obra. Por um lado, origina uma evolução, ao longo do tempo, dos esforços e tensões instalados na estrutura, como consequência da deformação do betão por fluência e retracção. Por outro lado, a ligação tem assim que resistir a esforços elevados. Apresenta-se uma síntese das soluções mais utilizadas para estabelecimento da continuidade em tabuleiros de pontes construídos a partir de vigas pré-fabricadas, incluindo os aspectos mais relevantes do seu funcionamento estrutural, dando especial destaque às soluções que dispensam a utilização de pré-esforço de continuidade. Descrevem-se os aspectos de comportamento do betão mais relevantes para a análise do comportamento em serviço deste tipo de estruturas. Apresentam-se as metodologias usualmente empregues para analisar o comportamento diferido das estruturas e descreve-se o modelo aplicado no presente estudo para a modelação dos efeitos da fendilhação, da fluência e da retracção. Apresenta-se um procedimento simplificado, baseado no Método do Módulo Efectivo Ajustado, para a determinação da evolução temporal dos esforços e tensões (por efeito da fluência e da retracção do betão) em obras do tipo das que são abordadas no presente trabalho. Numa primeira aplicação numérica, comparam-se os resultados obtidos, no âmbito desta dissertação, por via numérica, com resultados experimentais obtidos por Mattock (1961), que ensaiou em laboratório estruturas com dois tramos contínuos, à escala 1:2. Numa segunda aplicação numérica, analisa-se um caso prático, constituído por um tabuleiro com dois tramos contínuos de 25 m, com ligação em betão armado. Para atender à incerteza associada à quantificação das deformações de fluência e retracção, a análise efectuada é de natureza probabilística. Utiliza-se o método de Monte Carlo, sendo a amostragem realizada pelo método do Hipercubo Latino, quantificando-se assim a distribuição estatística da resposta estrutural. Esta análise permitiu avaliar a variabilidade dos resultados em obras deste tipo. Permitiu também caracterizar o comportamento estrutural em fase de serviço, da estrutura concreta em análise, de uma forma mais rigorosa do que aquela que é usualmente efectuada no projecto de estruturas.

Abstract (EN): The aim of the present work is to contribute for the knowledge of the structural behaviour, during service phase, of continuous bridges decks, constructed from precast prestressed beams, connected with reinforced concrete solutions, that is, without continuity prestress. This technique is frequently used in the construction of bridges and viaducts. The connection is usually located in the support zone, which simplifies the construction, although the structural behaviour becomes more complex. On the one hand, it originates an evolution, along the time, of the efforts and stressed installed in the structure, as a consequence of the concrete creep and shrinkage deformations. On the other hand, the connection has, thus, to resist high efforts. A synthesis of the commonly used solutions for establishment of the continuity in bridge decks (constructed with precast beams) in presented, including the most relevant aspects of its structural behaviour. Special care is devoted to the solutions that do not need continuity prestress. The most relevant aspects (for the study of this kind of structures) of hardened concrete behaviour are described. The methodologies usually employed to analyze the long term behaviour of structures are presented, and the algorithm used in the present dissertation to model the effects of cracking, creep and shrinkage, is described. A simplified procedure is presented, based in the age-adjusted-effective-modulus method, for the determination of the evolution of the efforts and tensions, along the time (motivated by concrete creep and shrinkage), in constructions of the type of the ones that are referred in the present work. In a first numerical application, numerical results obtained in the present study, are compared with experimental ones, gotten by Mattock (1961), that has tested and observed, in laboratory, a structure composed by two continuous spans, to scale 1:2. In one second numerical application, a practical case, consisting of a bridge deck, with two 25 m continuous spans, connected with a reinforced concrete solution, is analyzed. To account to the uncertainty associated with the quantification of the creep and shrinkage deformations, a probabilistic analysis is made. Monte Carlo method is employed, with sampling carried through with the Latin Hypercube method, quantifying thus the statistical distribution of the structural response. This analysis allowed to evaluate the variability of the results in structures of this type. It also allowed to characterize the structural behaviour, in service phase, of the structure in analysis, in a more rigorous way than what is usually done in structural design.

Language: Portuguese

Type (Professor's evaluation): Scientific