Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil Semin

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Mestrado em Estruturas de Engenharia
CivilSeminário de Investigação F.E.U.P. 2000

• Metodologia da Utilização de Tirantes e de Cabos
  de Pré-Esforço Exterior Provisórios na
  Construção de Pontes
• Orientador Prof. Doutor Adão da Fonseca
• Mestrando Helvécio Pontífice da Cunha

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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Objectivos Principais
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000

• 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?
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000

• 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 Construção
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000

• 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.
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Edição 1999/2000

• 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 sistemas
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000

• Sistemas de Atirantamento
• São tipicamente os mais utilizados. Recorrem-se
  normalmente quando se pretende
• Construir pontes por avanços sucessivos em
  consola
• Substituição de tirantes em pontes atirantadas
• Construção de pontes por deslocamentos
  sucessivos
• Construção de pontes por colocação de aduelas
  pré-fabricadas a partir dos pilares
• Construção de arcos

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Exemplo 1
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Edição 1999/2000
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Wilde Gera Bridge Alemanha(Thuringian Forest).
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Exemplo 2
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Edição 1999/2000
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Pitzal Valley Bridge Austria(Tyrol)
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Exemplo 3
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000
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Pitzal Valley Bridge Austria(Tyrol)
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Exemplo 4
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Ponte D. Ana Maria Portugal (Porto)
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Descrição dos sistemas
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Edição 1999/2000

• Sistemas de Equilíbrio
• Utilizam-se menos frequentemente que os
  anteriores.
• Recorrem-se normalmente quando se pretende
• Estabilizar os deslocamentos das consolas para
  cargas excêntricas e acidentais
• Controlar a geometria do sistema global
• 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 1
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua)
Equilíbrio Transversal sobre o tabuleiro.
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Exemplo 2
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Edição 1999/2000
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua)
Equilíbrio das Consolas
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Exemplo 3
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Edição 1999/2000
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua)
Fases de Montagem do Sistema de Equilíbrio
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Exemplo 4
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Edição 1999/2000
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Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua)
Detalhe da Aplicação do Sistema de Equilíbrio
Transversal nos Pilares.
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Descrição dos sistemas
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Edição 1999/2000

• Sistemas de Triangulação
• Foram de pouco uso até há bem pouco tempo. O
  recurso aos mesmos tem sido cada vez maior.
• São utilizados quando se pretende
• Construir arcos recorrendo a escoramentos
• Estabilizar os deslocamentos a partir de cabos
  provisórios, em pontes construidas pos avanços
  sucessivos

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Exemplo 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).
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Descrição dos sistemas
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000

• Sistemas de Suspenção
• Também de pouco uso.
• Recorrem-se normalmente quando se pretende
• Transportar estruturas provisórias

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Exemplo 1
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Ponte Sobre o Rio Chavanon - França
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O Caso da Ponte do Infante-1
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Fase 3, 4 e 5 da Montagem de cabos de retenção
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O Caso da Ponte do Infante-2
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Edição 1999/2000
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Fase 6, 7a e 7b da Montagem das diagonais
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O Caso da Ponte do Infante-3
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Fase 8, 9 e 10 da Montagem das diagonais e
fecho do tabuleiro
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Considerações sobre a Ponte
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
Edição 1999/2000

• 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 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 ideiasnos tirantes
  utilizando o Solver (do Excel) como programa de
  optimização.

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Objectivos Finais
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• 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.
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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.
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Bibliografia.
Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º
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  1. Cable Supported Bridges Concept Design,
Niels J. Gimsing, Wiley Editors 2.  Prestressed
Concrete Bridges, Cristian Menn 3.  Jornadas
Portuguesas de Engenharia de Estruturas, LNEC
1998. 4.  vms.voorhees.k12.nj.us/science/bridges/
page2.htm 5.  www.hsba.go.jp/bridge/aka_info.htm 6
.  www.fe.up.pt/azr/pontes/pontes.htm 7. Guia de
Apresentação da Ponte do Infante AFA
Consultores. 8. Elementos de projectos realizados
pelo Eng. Armando Rito  
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