Avaliação em tempo real de forças em cabos

Dissertação elaborada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas

O presente trabalho tem como tema principal a avaliação de forças em cabos em tempo real utilizando o método da vibração, assumindo como objetivos, por um lado, a elaboração de uma monografia sobre os métodos existentes para a avaliação de forças em cabos e, por outro lado, contribuir para uma maior eficácia na utilização do método da vibração na medição das forças em cabos. Serão referidas as principais utilizações de cabos em estruturas de engenharia civil, estudada a modelação do seu comportamento e descritos os métodos existentes para a medição de forças instaladas em cabos. Para um melhor enquadramento e uma adequada compreensão do método da vibração serão apresentados os principais conceitos da dinâmica do cabo, bem como diversas abordagens do método da vibração. Posteriormente será descrito o desenvolvimento de um algoritmo em MATLAB para aplicação do método da vibração, permitindo a determinação da força instalada no tirante a partir das frequências de vibração medidas. Serão apresentados três casos de estudo relativos a um sistema de pré-esforço exterior, outroaos tirantes e ainda aos pendurais de uma ponte. Por último é feita uma apreciação dos resultados obtidos e são indicadas algumas perspetivas e desenvolvimentos futuros.

Abstract: This work has as main theme the evaluation of forces in cables in using the vibration method. The objectives of this work are, on one hand, a monograph on the existing methodologies to assess the forces in cables, on other hand, contribute to improve the efficiency in the use of vibration method. The main uses of cables in civil engineering structures are presented, as well the modeling of their behaviour. The methods for measurement of forces in cables are described. For a proper understanding of the vibration method, the main concepts of cable dynamics and its various approaches will be presented. An important delivery contribution of this work was a development of a MATLAB algorithm for applying the vibration method allowing the determination of the cable force from the measured accelerations. Three cases studies are presented related with external presstressing cables, involving a cablestayed bridge and tohangers of bridges. Finally, the main conclusions are presented and some future developments are proposed.