Modelação do viaduto do Corgo durante o ensaio de carga estático

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

A monitorização de estruturas está agregada ao âmbito da construção civil e das obras de arte e representa uma componente essencial na avaliação do comportamento e da segurança das mesmas. Os ensaios de carga são uma ferramenta útil dentro desta atividade na medida em que permitem avaliar a segurança das estruturas, tanto recentes como antigas de uma forma experimental. A eficiência e precisão dos sistemas de medição dos deslocamentos verticais aquando da realização de ensaios de carga assume grande importância, mas não substituem a elaboração de modelos de cálculo bem calibrados e adequados para a estrutura objeto de estudo. A dissertação começa por apresentar generalidades acerca de pontes atirantadas, através de uma breve nota histórica e são mencionadas algumas estruturas de referência. Seguidamente descrevem-se os sistemas de medição de deslocamentos utilizados no caso prático de estudo, sendo este o ensaio de carga estático realizado no viaduto do Corgo. A medição de deslocamentos verticais com base no sistema de níveishidrostáticos tem vindo a apresentar uma precisão e fiabilidade satisfatórias ao passo que no sistema GNSS a precisão ainda não consegue atingir o mesmo patamar de precisão. O desenvolvimento de modelos numéricos de análise estrutural surge como complemento à observação do comportamento estrutural. A sua aplicação tem permitido a clarificação deste comportamento, a interpretação de medições efetuadas em obra e a deteção e identificação de danos. O presente trabalho incide na componente do ensaio de carga estático realizado,no qual, para vários casos de carga estática diferentes, foram registados os deslocamentos a meio vão do vão central apresentados pela estrutura. Obtiveram-se leituras de deslocamentos de grandeza significativa, como seria de esperar, dado o comprimento substancial do vão em estudo. Apresenta-se como objetivo o desenvolvimento de um modelo estrutural tão simples quanto possível mas que, ao mesmo tempo, seja capaz de traduzir os resultados obtidos no ensaio de carga estático realizado no viaduto do Corgo. Assim,avaliou-se a melhor forma de adequar o modelo de cálculo à conceção estrutural do viaduto do Corgo. Caso se verifiquem diferenças significativas, constitui-se como objetivo adicional apontar causas para as diferenças verificadas, incluindo a possibilidade de melhorar o modelo, traduzindo de melhor forma o que se constatou na realidade, validando assim os resultados experimentais obtidos.

Abstract: Structural health monitoring encounters itself aggregated to the framework of civil construction and bridge structures and represents an essential component in the evaluation of the behaviour and safety of them. Load tests are a useful tool in this field e help to increase the reliability of old bridges as well as most recent ones. The efficiency and accuracy in the measurement systems of vertical displacements when load tests are executed are of great importance as well as the execution quality and precision of analytical models taking in consideration the structure at hand. The essay begins by presenting an overview about cable stayed bridges, through a brief historical note and mentioning some of the most important bridge. Secondly, are described the monitoring systems of displacements utilized in the case study, this being the load test executed at “viaduto do Corgo”. The vertical displacement measurement based on hydrostatic levelling systems presents both accuracy and reliability at a high satisfactory level. On the contrary, the application of satellite positioning systems using GNSS in bridges are not yet proved to be of sufficient accuracy. The development of numerical models of structural analysis comes as a complement to the observation and evaluation of the structural behavior. Its application has allowed the clarification of some aspects concerning this behavior, a better interpretation of the measurements performed and a better chance to detect and identify possible damages. The essay focuses on the static component of the load test performed in which were measured the vertical displacements at mid-span of the central span using both measurement systems referred to above. The results obtained in this readings were substantial as would be expected taking into account the length of the central span under study. The objective of the present essay is the creation and development of a structural numerical model, as simple as possible, capable of translating the obtained results in the load test executed. If significant differences are found, it constitutes an additio nal purpose the analysis searching for the reasons of this divergence including the possibility to enhance the accuracy of the analytical model so that it can represent the structural behavior verified.