Simulação numérica em elementos finitos da construção em balanços sucessivos de uma ponte estaiada

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Hoffman, Igor Souza
• Orientador(a): Campos Filho, Americo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Pontes estaiadas (Engenharia); Simulação numérica; Análise estrutural
• Palavras-chave em Inglês: Cable-stayed bridge; Balanced cantilever method; Concrete creep and shrinkage
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/218616

As estruturas estaiadas têm se popularizado mundialmente como umas das alternativas mais adotadas para os casos de projetos de pontes, ou viadutos, que necessitam transpor vãos livres compreendidos entre 200 até 1000 m. A construção destas obras é realizada, usualmente, através da metodologia dos balanços sucessivos, que é caracterizada pela execução gradual do tabuleiro com o uso de fôrmas e treliças móveis, sem a necessidade de escoramentos. Devido às dimensões dos elementos estruturais, que compõem as pontes estaiadas, e o comportamento não-linear característicos destas obras de arte especiais, durante as fases de projeto, torna-se imprescindível a análise estrutural referente ao processo executivo adotado, de modo a prever adequadamente as protensões necessárias aplicadas aos estais, e as elevações no tabuleiro, evitando com isso erros de nivelamento no momento da construção. Adicionalmente, os elementos estruturais que compõem as pontes estaiadas são caracterizados por sua esbeltez, desta forma, o efeito viscoso dos materiais torna-se um fator relevante durante as simulações numéricas nas fases de projeto, e sua negligência pode conduzir a erros durante a execução, ou a situações de estado limite de serviço. Em vista desses apontamentos, este trabalho tem por objetivo simular numericamente, através do método dos elementos finitos, as fases construtivas de uma ponte estaiada de concreto protendido moldado in loco, executada através do método dos balanços sucessivos. Para isso é utilizado o software ANSYS, versão 19.2, em que os modelos reológicos viscoelásticos do concreto, referentes à fluência e retração, e de fissuração são introduzidos no programa principal através da ferramenta de customização do usuário (UPF), com a sub-rotina USERMAT. A estrutura analisada será a Ponte do Saber, localizada na cidade do Rio de Janeiro. O modelo em elementos finitos gerado é composto pelos elementos estruturais referentes ao pilone, o tabuleiro e os estais. Os resultados obtidos de deslocamentos verticais no tabuleiro e variações das tensões nos estais são comparados às medições realizadas durante a execução da estrutura, e as previsões do projeto estrutural, apresentando boas correlações. A evolução dos deslocamentos horizontais no pilone, e o histórico de tensões e deformações nos elementos de concreto ao longo do processo construtivo também são apresentados, expondo resultados conforme o esperado para esta tipologia estrutural, considerando a metodologia construtiva adotada, e evidenciando o efeito viscoso do concreto adicionado. Portanto, a sub-rotina introduzida às simulações pode ser utilizada em análises não-lineares das etapas construtivas de pontes estaiadas executadas através do método dos balanços sucessivos, de modo a prever os efeitos viscosos e de fissuração do concreto de modo integrado, considerando o estado limite de serviço dessas estruturas.