Avaliação do comportamento de uma ponte metálica centenária sujeita à ação de tráfego ferroviário ligeiro

A presente dissertação tem como objetivo principal a análise numérica do comportamento dinâmico de uma ponte ferroviária, sob ação de tráfego ligeiro ferroviário. Neste contexto são apresentados alguns fundamentos teóricos a ter em conta nestes domínios, visando uma melhor compreensão dos fenómenos existentes no comportamento dinâmico de pontes ferroviárias quando sujeitas ao tráfego. O caso de estudo teve como foco a ponte Luiz I, uma ponte metálica situada sobre o rio Douro, que liga as cidades do Porto e Vila Nova de Gaia, sob ação de tráfego ligeiro ferroviário no seu tabuleiro superior para a condição anterior aos trabalhos de reabilitação e reforço realizados entre 2004 e 2005. Para o efeito foi desenvolvido um modelo numérico de elementos finitos da ponte realizado com recurso ao programa ANSYS, assim como um modelo numérico do veículo do Metro de Lisboa. Com base nestes modelos foram obtidos os parâmetros modais, nomeadamente as frequências naturais e os modos de vibração de toda a estrutura e do veículo. O estudo do comportamento dinâmico da ponte foi realizado por intermédio de uma metodologia de cargas móveis e de interação veículo-estrutura, através da ferramenta computacional Train-Bridge Interaction (TBI). As análises dinâmicas foram efetuadas para a passagem dos veículos de passageiros das redes de Metros do Porto e Lisboa. Nestas análises é estudada a resposta da estrutura em função da variabilidade ao nível da secção transversal, dependência do tramo, influência do veículo, da sua velocidade de circulação e impacto das frequências de vibração estimadas pelo modelo numérico.

This work had the principle aim the numerical analysis of the dynamic behavior of a railway brigde, induced by a railway light traffic. In this context are presented some theorical foundations to consider in those domains, in order to achieve a better compreension of the existing phenomena in the dynamic behavior of railway brigdes when subjected to a traffic. The case study focused on the Luis I Bridge, a metallic bridge located over the Douro River, which connects the cities of Porto and Vila Nova de Gaia, with rail light traffic action in their upper deck to the previous condition of rehabilitation and reeinforcement works carried out between 2004 and 2005. For this purpose it developed a numerical finite element model of the bridge and the vehicle of the Lisbon Subway, using the ANSYS program. Based on these models were obtained modal parameters, particularly natural frequencies and the mode shapes of the whole structure and the vehicle. The study of the dynamic behavior of the bridge was carried out by through a method for moving loads and vehicle-structure interaction by computational tool Train Bridge-Interaction (TBI). The dynamic analyzes were performed for the passage of passenger vehicles of the subway networks of Porto and Lisbon. In these analyzes is studied the response of the structure due to the variability in terms of cross section, leg dependence, influence of the vehicle, its speed of movement and impact of vibration frequencies estimated by the numerical model.