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Mestrado em Estruturas de Engenharia CivilMestrado em Estruturas de Engenharia CivilSeminário de Investigação Seminário de Investigação
F.E.U.P. –2000F.E.U.P. –2000
Metodologia da Utilização de Metodologia da Utilização de Tirantes e de Cabos de Pré-Esforço Tirantes e de Cabos de Pré-Esforço
Exterior Provisórios na Exterior Provisórios na Construção de PontesConstrução de Pontes
Orientador: Prof. Doutor Adão da FonsecaOrientador: Prof. Doutor Adão da Fonseca
Mestrando: Helvécio Pontífice da CunhaMestrando: Helvécio Pontífice da Cunha
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Objectivos PrincipaisObjectivos Principais
Exploração das técnicas de utilização de cabos e tirantes exteriores provisórios na construção de pontes.
Abordagem dos factores respeitantes às características e processos de protecção dos cabos e tirantes.
Definição das tensões de serviço apropriadas a aplicação dos mesmos, em função de cada caso concreto.
Análise dos processos de protecção de cabos.
Análise das técnicas de ancoragem dos cabos/tirantes provisórios.
Preparação de um programa de optimização de estruturas que auxilie a decisão das tensões a aplicar em cada caso.
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Porquê adoptar Cabos e Tirantes?Porquê adoptar Cabos e Tirantes?
É um processo construtivo auxiliar.
Porque com o aço de pré-esforço temos a melhor relação resistência e área, bem como o facto de não possuir problemas de instabilidade por funcionar a tracção.
Em cabos de pouca área e peso, conseguimos aplicar grandes forças. O que os torna aconselhável no processo de montagem e desmontagem.
A escolha da força a aplicar na barra, será dependente do tipo de objectivo a atingir, nomeadamente se pretende diminuir deslocamentos, controlar tensões ou diminuir esforços.
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Sistemas de ConstruçãoSistemas de Construção
Na construção de pontes, a aplicação de cabos e tirantes provisórios é feita mediante quatro técnicas distintas :
Sistemas de Suspenção (Barras Passivas).Sistemas de Equilíbrio (Barras Passivas).Sistemas de Atirantamento(Barras Activas).Sistemas de Triangulação (Barras Activas e Passivas).
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Conceito de Barra.Conceito de Barra.
Barra Activa é uma barra em que é possível introduzir uma força.
Barra Passiva é uma barra em que a variação de esforços é por efeito passivo, ou seja há compatibilidade de deformações em relação ao sistema em que é inserido.
Barras de Atirantamento será a barra típica de um sistema de atirantamento.
Barras de Triangulação será a barra típica de um sistema de treliças.
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Descrição dos sistemasDescrição dos sistemas
Sistemas de AtirantamentoSão tipicamente os mais utilizados. Recorrem-se
normalmente quando se pretende :
1.Construir pontes por avanços sucessivos em consola;
2.Substituição de tirantes em pontes atirantadas;
3.Construção de pontes por deslocamentos sucessivos;
4.Construção de pontes por colocação de aduelas pré-fabricadas a partir dos pilares;
5.Construção de arcos;
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Exemplo 1Exemplo 1
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Wilde Gera Bridge – Alemanha(Thuringian Forest).
Exemplo 2Exemplo 2
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Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol)
Exemplo 3Exemplo 3
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Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol)
Exemplo 4Exemplo 4
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Ponte D. Ana Maria – Portugal (Porto)
Descrição dos sistemasDescrição dos sistemas
Sistemas de EquilíbrioUtilizam-se menos frequentemente que os anteriores.
Recorrem-se normalmente quando se pretende :
1.Estabilizar os deslocamentos das consolas para cargas excêntricas e acidentais;
2.Controlar a geometria do sistema global;
3.Garantir a segurança das consolas e dos pilares durante a construção, em relação às acções de derrubamento nas duas direcções;
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Exemplo 1Exemplo 1
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Equilíbrio Transversal sobre o
tabuleiro.
Exemplo 2Exemplo 2
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Equilíbrio das Consolas
Exemplo 3Exemplo 3
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Fases de Montagem
do Sistema de Equilíbrio
Exemplo 4Exemplo 4
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Detalhe da Aplicação do Sistema de Equilíbrio Transversal nos
Pilares.
Descrição dos sistemasDescrição dos sistemas
Sistemas de TriangulaçãoForam de pouco uso até há bem pouco tempo. O
recurso aos mesmos tem sido cada vez maior.
São utilizados quando se pretende:
1.Construir arcos recorrendo a escoramentos;
2.Estabilizar os deslocamentos a partir de cabos provisórios, em pontes construidas pos avanços sucessivos;
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Exemplo 1Exemplo 1
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Projecto da fase final da Ponte do Infante (Porto-Gaia). A imagem mostra a existência de cabos de retenção (que transmitem as tensões instaladas no tabuleiro às sapatas ) e as diagonais (que servem para equilibrar os avanços das consolas do tabuleiro).
Descrição dos sistemasDescrição dos sistemas
Sistemas de SuspençãoTambém de pouco uso.
Recorrem-se normalmente quando se pretende :
1.Transportar estruturas provisórias;
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Exemplo 1Exemplo 1
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Ponte Sobre o Rio Chavanon - França
O Caso da Ponte do Infante-1O Caso da Ponte do Infante-1
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Fase 3, 4 e 5 da Montagem de cabos de retenção
O Caso da Ponte do Infante-2O Caso da Ponte do Infante-2
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Fase 6, 7a e 7b da Montagem das diagonais
O Caso da Ponte do Infante-3O Caso da Ponte do Infante-3
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Fase 8, 9 e 10 da Montagem das diagonais e “fecho” do tabuleiro
Considerações sobre a PonteConsiderações sobre a Ponte
•É uma ponte que será construida por avanços sucessivos, cujos avanços serão garantidos pela montagem sucessiva de cabos de retenção e diagonais provisórias, auxiliadas por pilares provisórios que serão construidos nos encontros de Gaia e Porto.
•Optimização do dimensionamento dos cabos foi feita com bases semi-empíricas (baseada na sensibilidade do funcionamento da estrutura e limitações de equilíbrio das forças actuantes nos cabos de retenção)
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Considerações sobre a PonteConsiderações sobre a Ponte
•Os cabos de retenção e as diagonais, são cabos provisórios em regime de Barras Activas(Sistema de Triangulação).
•Formulação feita tendo em consideração a existência de um regime linear, utilizando-se :
a. Utilização da Matriz de Influência dos cabos.
b. Imposição de ordens de restrições.
c. Determinação das tensões “ideias”nos tirantes utilizando o Solver (do Excel) como programa de optimização.
Objectivos FinaisObjectivos Finais
•Procurar a situação de forças mais adequadas a estrutura em análise.
•Desenvolvimento de um aplicativo para optimizar a referida estrutura. Eventualmente uma versão adaptada do po NEWTOP.
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Considerações Finais.Considerações Finais.
O objectivo final desta dissertação, será a execução de um programa de optimização de estruturas, em que estará em causa a determinação do tirante mais adequado a um dado carregamento (durante a fase de utilização provisória) na construção da Ponte do Infante.
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Temporizador de Actividades.Temporizador de Actividades.
Bibliografia.Bibliografia.
1. Cable Supported Bridges – Concept & Design,
Niels J. Gimsing, Wiley Editors2. Prestressed Concrete Bridges, Cristian Menn3. Jornadas Portuguesas de Engenharia de
Estruturas, LNEC 1998. 4. vms.voorhees.k12.nj.us/science/bridges/page2.htm5. www.hsba.go.jp/bridge/aka_info.htm6. www.fe.up.pt/~azr/pontes/pontes.htm7. Guia de Apresentação da Ponte do Infante –
AFA Consultores.8. Elementos de projectos realizados pelo Eng.
Armando Rito
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