Modelagem computacional do reforço estrutural em obra de arte especial: Ponte Imperial Dom Pedro II.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Ramos, Fernanda Silveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bridge rehabilitation; Bridge retrofit; Estruturas metálicas; Geometria e modelagem computacional; Monitoramento; Numerical simulation; Pontes de ferro; Railway bridge; Reabilitação; Steel bridge; Steel structures; Strengthening; Structural health monitoring; Wrought iron
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-04062021-165105/

Pontes e viadutos, construídos há muitas décadas, podem apresentar um desafio para a engenharia civil. Essas Obras de Arte Especiais (OEA) demandam a implementação de um Sistema de Gerenciamento de Pontes, no qual procedimentos sistemáticos são utilizados para assegurar a funcionalidade e segurança das estruturas, como, por exemplo, as técnicas de Monitoramento da Saúde Estrutural e os programas de reabilitação. Em muitos casos, essas construções apresentam níveis de degradação avançados, porém possuem um significado histórico relevante para as comunidades locais, sendo necessários procedimentos de reparo, reforço e reabilitação para garantir a vida útil dessas obras. Diante desse cenário, este trabalho apresenta modelos numéricos capazes de simular o comportamento estrutural de uma ponte de aço antiga, Ponte Imperial Dom Pedro II, localizada na Bahia, Brasil. A OAE passou por um processo de reforço, no qual houve a troca da maioria das diagonais tracionadas por barras com maior seção transversal e com material mais resistente. A ponte, construída em 1885, é uma estrutura treliçada ferroviária, com quatro tramos isostáticos, feita de ferro pudlado e que, desde 2012, está passando por um programa de manutenção com reabilitação de vários elementos estruturais e sistema de monitoramentos para avaliar a segurança estrutural. Primeiramente, a modelagem computacional reproduziu o comportamento da ponte na situação original (antes do reforço), através de uma treliça espacial baseada no Método dos Elementos Finitos, sendo validada experimentalmente pelos dados do monitoramento de curto prazo, ocorrido em 2012, durante a passagem de um trem. Em seguida, o modelo inicial foi utilizado para modelar a sequência de troca das diagonais tracionadas executadas em um dos tramos da ponte, sendo possível avaliar a eficiência de duas metodologias distintas para executar o processo de reforço, bem como estudar a redistribuição dos esforços nas barras do entorno. A primeira metodologia foi monitorada, permitindo comparar os resultados numéricos com os dados experimentais, já a segunda metodologia foi avaliada apenas no âmbito numérico. Os modelos numéricos conseguiram representar o comportamento estrutural da ponte de maneira satisfatória, apesar de mostrar alguns valores diferente dos experimentais em situações pontuais que podem ser justificados pela idade da estrutura e pelo nível de conservação dela. As metodologias de trocas das diagonais tracionadas foram avaliadas, sendo a primeira melhor que a segunda por não sobrecarregar as diagonais vizinhas que ainda não tinham sido substituídas e que já estavam bastante solicitadas. Os resultados do modelo numérico reforçado, ou seja, após todas as substituições das diagonais tracionadas, mostraram que o índice de segurança desses elementos foi aprimorado. Do ponto de vista numérico, houve um ligeiro aumento na solicitação das diagonais comprimidas e banzos superiores e inferiores. Por fim, é provável que essa abordagem numérica possa ser utilizada para avaliar o processo de troca de diagonais tracionadas em outras pontes de aço antigas.