Dimensionamento de armaduras longitudinais sujeitas à fadiga em vigas de pontes ferroviárias de concreto armado

As pontes ferroviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos. Estas ações podem resultar no fenômeno de fadiga do aço e do concreto dessas estruturas. No dimensionamento de estruturas de concreto armado sujeitas à carregamento cíclico, de modo geral, a fadiga é considerada simplificadamente, por meio de um coeficiente kf, denominado coeficiente de fadiga. Esse coeficiente majora a área de aço inicialmente calculada para atender ao Estado Limite Último (ELU), com a finalidade de limitar, em serviço, as variações de tensões no aço de modo a garantir uma vida útil de no mínimo 2.000.000 de ciclos. O presente trabalho apresenta melhorias nas hipóteses utilizadas pelo coeficiente de fadiga kf, permitindo o dimensionamento de armaduras longitudinais sujeitas à fadiga, para números de ciclos superiores a 2 milhões, que é o valor proposto pelo EB-3/67, e também de forma a atender a vida útil à fadiga especificada em projeto. Neste caso, foi necessário propor um método simplificado para a estimativa do número de ciclos operacionais, apartir de um ciclo padrão obtido pela máxima variação de momentos fletores provocados pelo tremtipo carregado. O estudo foi desenvolvido tomando-se como protótipo um viaduto ferroviário isostático em concreto armado da Estrada de Ferro Carajás (EFC). Os trens-tipo utilizados foram os quais operam atualmente na EFC, que correspondem ao trem de minério Carregado e Descarregado. Para determinação dos esforços solicitantes na estrutura foi elaborado um modelo numérico no programa SAP 2000. A vida útil à fadiga das armaduras longitudinais foram determinadas apartir da regra de dano de Miner e das curvas S-N da NBR 6118. A metodologia proposta neste trabalho permitiu o dimensionamento nas armaduras longitudinais à fadiga satisfatoriamente em relação à vida útil especificada no projeto, sendo que as vidas úteis que tiveram maior divergência em relação ao valor estipulado foram as de 300 e 400 anos.

ABSTRACT: Railway bridges reinforced concrete subject to variable dynamic actions due to vehicular traffic. These actions may result in the phenomenon of fatigue of steel and concrete structures such. In the design of reinforced concrete structures subject to cyclic loading, in general, the fatigue is considered simply, by a coefficient kf, called coefficient of fatigue. This coefficient majora area of steel initially calculated to fulfill the Ultimate Limit State (ULS) in order to limit, in operation, the variations in stresses in steel to ensure a shelf life of at least 2 million cycles. This paper presents improvements in the assumptions used by the coefficient kf fatigue, allowing the design of longitudinal reinforcement subject to fatigue, to superior numbers to 2 million cycles, which is proposed by EB-3/67 value, and also in order to meet the service specified in the design fatigue life. In this case, it was necessary to propose a simplified method for estimating the number of operating cycles, starting from a standard cycle obtained by the maximum variation of bending moments caused by train - loaded type. The study was conducted using as a prototype railway viaduct isostatic reinforced the Carajás Railroad ( EFC ) concrete. Trains - type were used which currently operate in the EFC, which correspond to train ore Loaded and Unloaded. To determine the internal forces in the structure of a numerical model was developed in the SAP 2000 program. The fatigue life of longitudinal reinforcement were determined starting from the Miner damage rule and the SN curves of NBR 6118. The methodology proposed in this work allowed the scaling in longitudinal reinforcement fatigue satisfactorily in relation to the specified design life, and the lives that were most useful deviation from the stipulated value were 300 and 400 years.