Monitorização Estrutural da Ponte 25 de Abril da construção à … · 2016-05-13 · Sessão Especial 50 Anos da Ponte 25 de Abril Monitorização Estrutural da Ponte 25 de Abril

Sessão Especial 50 Anos da Ponte 25 de AbrilMonitorização Estrutural da Ponte 25 de Abril - da Construção à Atualidade

João Santos - LNEC

Monitorização Estrutural

da Ponte 25 de Abril – da

construção à atualidade

João Santos

LNEC, Departamento de Estruturas


João Santos - LNEC

Índice

1. Monitorização estrutural durante a construção (1962-1966);

2. Ensaios de carga (1966);

3. Sistema de monitorização estrutural em serviço (1966 a 1977);

4. Ensaios de carga (1999);

5. Ensaios de apoio à gestão da infraestrutura;

6. Monitorização contínua da integridade estrutural.


João Santos - LNEC

Monitorização estrutural

durante a construção

(1962-1966)


João Santos - LNEC

Monitorização estrutural durante a

construção (1962-1966)

Campanhas periódicas de

mediçãoTrês objetivos fundamentais:

II. Monitorização dos estados de tensão nos principais elementos estruturais da

ponte suspensa, nomeadamente na viga de rigidez e nas torres

III. Monitorização dos deslocamentos

I. Verificação da integridade das fundações das torres


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Ensaios de caracterização

dinâmica

Rebocador puxou cabo com fusível de

250kN até este se partir de forma repentina

Medição da resposta com macro-

-sismógrafo


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Pilar P3 Long. Transv.

Ensaios f=1.4Hz

x=5%

f=2.2Hz

x=5%

Projeto f=1.1Hz

x=10%

f=1.7Hz

x=10%


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Plano geral de monitorização de deslocamentos e tensões;


João Santos - LNEC



II. Monitorização dos estados de tensão


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II. Monitorização dos estados de tensão


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III. Monitorização dos deslocamentos (rotações)


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Ensaios de carga

(1966)


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios de receção da estrutura Objetivos:

I. Garantir que a estrutura está íntegra antes da sua entrada em serviço;

II. Verificação das hipóteses e dos valores admitidos em projeto;

III. Estabelecimento de bases de referência para comparações futuras.

- linhas de influência obtidas com carga concentrada;

- imposição de esforços com cargas distribuídas;

- ensaios de caracterização dinâmica para aferição

da resposta dinâmica da estrutura;

Estáticos

Dinâmicos


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios estáticos – Sistema de aquisição automático em contínuo


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios estáticos – Instrumentação


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios estáticos – Instrumentação


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios estáticos – linhas de influência

Carga concentrada de 8 camiões de 300kN – total de 2400kN


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Ensaios de carga

(1966)


57,9 cm


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Ensaios de carga

(1966)


64,6 cm


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Ensaios de carga

(1966)


61900 kN.m


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios estáticos – imposição de esforços com cargas distribuídas

45 kN/m

22,5 kN/m

45 kN/m

22,5 kN/m

22,5 kN/m

45 kN/m

45 kN/m

45 kN/m

45 kN/m

79 camiões, cisterna e de carga – carga total máxima de 15500kN


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Ensaios de carga

(1966)


Flecha máxima a meio vão de 327 cm (posição de carga 16)

Contra-flecha máxima a meio vão de 118 cm (posição de carga 15)


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Ensaios de carga

(1966)

Ensaios de caracterização dinâmica

Cabo amarrado ao cabo central, a

meio vão do tramo central e

tensionado com fusível de 100kN;

Resposta dinâmica adquirida com

extensómetros de indução, nas

cordas da viga de rigidez, a meio

vão;


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Ensaios de carga

(1966)


1º Vert 2º Vert.

Ensaio f=0.11Hz

x=2-3%

f=0.22Hz

Projeto f=0.1Hz -


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Sistema de monitorização

estrutural em serviço

(1966 a 1977)


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Sistema de monitorização estrutural em

serviço (1966 a 1977)

Maioritariamente medição contínua

mas também campanhas periódicasObjetivos:

I. Monitorização da evolução dos estados de tensão nos principais elementos

estruturais da ponte suspensa e no viaduto

II. Monitorização dos deslocamentos;

III. Monitorização da ação de sismos ou ventos fortes;

Sistema ótico ligado a sistema de aquisição automática;

Anemógrafos e acelerógrafos ligados a sistema de aquisição automática;


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serviço (1966 a 1977)

Monitorização da evolução dos estados de tensão


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serviço (1966 a 1977)

Monitorização dos deslocamentos e das ações do vento e do sismo


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serviço (1966 a 1977)

3,2 cm/ mm c.a.

1,9 cm/ mm c.a.

Freq.

1º Vert. f=0.119Hz

1º Trans. f=0.078Hz

Relações ação - resposta Resposta dinâmica

Análise da informação adquirida in situ


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Ensaios de carga

(1999)


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Ensaios de carga

(1999)

Ensaios de receção após

alargamento / instalaçãoObjetivos:

I. Garantir integridade estrutural;

II. Verificação das hipóteses e dos valores admitidos em projeto;

III. Estabelecimento de bases de referência para comparações futuras.

- linhas de influência obtidas com carga concentrada;

- imposição de esforços com cargas distribuídas;

- ensaios de caracterização dinâmica para aferição

da resposta dinâmica da estrutura;

Estáticos

Dinâmicos


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Ensaios de carga

(1999)

1,9 cm/ mm c.a.

2.05

P3P2P1

1.952.52

14.05

19.09

1.95 2.05 2.526.05

4P 5P P6


Carga concentrada de 2 locomotivas com 2294kN em 14m (Vs. 2400kN em 15.5m)


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Ensaios de carga

(1999)


NORTE

3P

3483.42m 99.64m 99.64m1012.88m483.42m99.64m

BC A

(48) (64)

2

(56) (72)

1

(80)

SUL

D

G4

(40)

56

(32)(24)(16)

E

(0) (8)

7

F

89101112

P21P

P4

5P 6P 7PF0

(8')(16')(24')(32')(40')(48')(56')(64')(72')(80')

P3 P4 P5 P6P2 E

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

dv (mm/10kN)

ensaio 1999 (2ª fase)

cálculo, projecto

P3 P4 P5 P6P2 E

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

dv (mm/10kN)



1999 - 5,82 kN/mm

1966 - 4,15 kN/mm


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Ensaios de carga

(1999)


NORTE

3P

3483.42m 99.64m 99.64m1012.88m483.42m99.64m

BC A

(48) (64)

2

(56) (72)

1

(80)

SUL

D

G4

(40)

56

(32)(24)(16)

E

(0) (8)

7

F

89101112

P21P

P4

5P 6P 7PF0

(8')(16')(24')(32')(40')(48')(56')(64')(72')(80')

P3 P4 P5 P6P2 F

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

dv (mm/10kN)


cálculo, projecto

P3 P4 P5 P6P2 F

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

dv (mm/10kN)



1999 - 5,24 kN/mm

1966 -3,86 kN/mm


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Ensaios de carga

(1999)


Carga máxima de 13950kN em 180m (Vs. 15500kN em 345m)

184.29

180.12

184.29

180.12

184.29

180.12

Flecha

½ vão

Contra-

-flecha

¼ vão

1966 327cm 118cm

1999 237cm 78cm


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Ensaios de carga

(1999)


4 macro-sismógrafos sincronizados via GPS

Ensaios de vibração ambiente

7 secções do tabuleiro

NORTE

3P

483.42m 99.64m 99.64m1012.88m483.42m99.64m

(48) (64)(56) (72) (80)

SUL

(40)(32)(24)(16)(0) (8)

46'66'

P21P

P4

5P 6P 7P(8')(16')(24')(32')(40')(48')(56')(64')(72')(80')

22' 0 22 46 66


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Ensaios de carga

(1999)



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Ensaios de carga

(1999)


1st transverse vibration mode - identified mode shape (plan view )

66S 46S

22S 0 22N

46N 66N 86N86S

f = 0.070 Hz 1º modo transversal

2nd transverse vibration mode - identified mode shape (plan view )

66S 46S

22S 0

22N

46N 66N86N86S

f = 0.168 Hz 2º modo transversal

f = 0.168 Hz3rd transverse vibration mode - identified mode shape (plan view )

66N

46N

22N

0

22S

46S

66S

86N86S

f = 0.201 Hz3º modo transversal

1st vertical vibration mode - identified mode shape (elevation view )

66S 46S

22S 0 22N

46N 66N 86N86S

1º modo verticalf = 0.116 Hz

2nd vertical vibration mode - identified mode shape (elevation view )

66S 46S

22S 0

22N

46N 66N 86N86S

2º modo verticalf = 0.143 Hz

3rd vertical vibration mode - identified mode shape (elevation view )

66S 46S

22S

0

22N

46N 66N 86N86S

3º modo verticalf = 0.220 Hzf = 0.299 Hz


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Ensaios de apoio à gestão

da infraestrutura


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Ensaios de apoio à gestão da infraestrutura

Apoio técnico ao dono da estrutura

(Infraestruturas de Portugal)

Atividades de inspeção e manutenção

Ações de reparação e reforço

Determinação experimental das

forças nos 1344 pendurais.

Monitorização dos deslocamentos

relativos das juntas do viaduto norte

No âmbito de:


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Monitorização dos deslocamentos das juntas do viaduto norte

Junta I Junta II Junta III Junta IV


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Adquiridos deslocamentos relativos e calculadas as amplitudes a cada 10 seg


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Junta I Junta II

Junta III Junta IV


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Junta I Junta II

Junta III Junta IV


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Determinação experimental das forças nos pendurais


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Monitorização contínua da

integridade estrutural


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Monitorização contínua da integridade

estrutural

Leituras realizadas de forma contínua Objetivos:

I. Monitorizar a resposta estrutural global em tempo

em tempo real;

II. Análise das respostas estruturais;

Caracterização dinâmica em contínuo;

Controlo de deslocamentos;

Controlo dos esforços na viga de rigidez e torres;

Caracterização das ações impostas à estrutura;

III. Detetar anomalias

precocemente


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estrutural

Sistema sensorial

202 Sensores


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estrutural

Sistema sensorial

secção 0, montante secção 0, jusante


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estrutural

Sistema de aquisição, transmissão e processamento de dados

99,699,6483,4

(100)(90)(85)(80)(75)(70)(65)(60)(55)(50)(45)(40)(35)

1012,88

(30)(25)(20)(15)(10)(5)(0)(5')(10')(15')(20')(25')(30')(35')(45') (40')(50')(55')(60')(65')(70')

483,498,6

(95') (90') (85') (75')(80')

P7P6P54PP1

2P

SUL

P3

NORTE

P8

74,0 76,0

P9

P10

P11

76,0

P12 P

13P14

P15

76,0 76,0 76,0 76,074,2 76,074,2 74,2 52,5 32,0 24,0

937,1

P16

P17

P18

P19

P20

A21

P19A

ENC.NORTE

8,0

Fibra óptica (monomodo; 8 fibras) - 3821 m

P2 66' P3 0 22 66 P5

Fibra óptica (multimodo; 8 fibras) - 3368 m

P4 P722' P14

P7b

P6P1

Montante Jusante

Montante Jusante

IP Address: 192.168.171.___

Subnet mask: 255.255.255.0

Default gateway: 192.168.171.254

.10

.20

.30.40 .41

.50 .60 .70.80 .81 .90 .100

.110

.120 .130

.131

.220 .221 .254

PCSwitches RuggedCom: RMC40-0705-___

492 483 484 485 486 487 488 489 490 491 493


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estrutural

Sistema de aquisição, transmissão e processamento de dados

Taxa de aquisição: 500 Hz 8.6x10^9 leituras por dia


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estrutural

Caracterização das ações impostas à estrutura


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estrutural



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estrutural



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estrutural



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estrutural

Monitorização da resposta estrutural


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estrutural

Controlo de deslocamentos


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estrutural

Controlo de deslocamentos


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estrutural

Caracterização dinâmica – identificação modal estocásticaf

(Hz)


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estrutural

Caracterização dinâmica – Inteligência artificial (algoritmos de clustering)f

(Hz)


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estrutural

Caracterização dinâmica


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estrutural

Análise das respostas estruturais


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estrutural


- Temperatura;

- Peso do tráfego rodoviário;

- Ação uniforme do vento.

-Passagem de composições ferroviárias;

-Passagem de tráfego rodoviário;

-Rajada de vento.


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estrutural


AçõesRepostas

AçõesRepostas

Aprendizagem da

relação ação-

-resposta

Estimativa das

respostas

Obtenção dos

erros de

estimação

Análise

estatística


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estrutural


Aprendizagem da

relação ação-

-resposta

Estimativa das

respostas

Obtenção dos

erros de

estimação

Análise

estatística

Erros com

tendência nula

Erros com caráter

aleatório

Não excedem

limites de

confiança

A estrutura não exibe

variações


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estrutural


Tensão (

Mpa)

Deslo

cam

ento

(m

m)


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estrutural



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da Ponte 25 de Abril – da

construção à atualidade

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LNEC, Departamento de Estruturas

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