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MÉTODO PARA DIAGNÓSTICO DO COMPORTAMENTO DE
SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PONTES DE CONCRETO
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• EQUIPE DE TRABALHO
• Prof. Dr. Pedro Afonso de Oliveira Almeida
• Diretor do LEM- PEF -EPUSP/ Engenharia Civil
• e-mail padoalme_at_usp.br
• Prof. Dr. Fernando Rebouças Stucchi
• Prof. do PEF - EPUSP/ Engenharia Civil
• MSc. Elisabeth Penner
• Doutoranda da EPUSP/ Engenharia Civil
• e-mail epenner_at_usp.br
• Engo Ricardo T. Tanaka
• Diretor técnico da LYNX / Engenharia Eletrônica
• e-mail lynxtec_at_attglobal.net

MÉTODO PARA DIAGNÓSTICO DO COMPORTAMENTO DE
SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PONTES DE CONCRETO
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MÉTODO PARA DIAGNÓSTICO DO COMPORTAMENTO DE
SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PONTES DE CONCRETO

• Análise do projeto
• Inspeção visual
• Ensaios dinâmicos
• Veículo de prova
• Monitoração do tráfego normal
• Modelos numéricos
• Reanálises
• Identificação e caracterização
• Diagnóstico

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ESTRUTURAS JÁ INVESTIGADAS E DIAGNOSTICADAS
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MÉTODO PARA DIAGNÓSTICO DO COMPORTAMENTO DE
SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PONTES DE CONCRETO

• Justificativas
• consideração inadequada das ações de natureza
  dinâmica nas fases de concepção e projeto ? danos
  estruturais
• mudança das características dos veículos que
  trafegam nas rodovias
• Os modelos de cálculo devem ser reavaliados com
  base nos carregamentos efetivos das pontes.
• Objetivo
• Identificar e caracterizar os mecanismos de
  fenômenos que afetam o comportamento esperado ou
  desejado de uma estrutura.

COMO?

• Verificação do projeto
• Inspeção visual da estrutura
• Ensaios dinâmicos realizados com um veículo de
  prova instrumentado
• Monitoração da estrutura sob ação do tráfego
  normal
• Análise de sinais
• Modelos numéricos calibrados (reanálises) ?
  identificação e caracterização
• Diagnóstico do comportamento estrutural.

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ENSAIOS DINÂMICOSVANTAGENS DO MÉTODO

• A estrutura é excitada por uma ação de mesma
  natureza de sua operação
• veículos em movimento
• ? ação com variação espacial e temporal
• Não há necessidade de interrupção da operação da
  rodovia.

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CONCEITOS DE ANÁLISE MODALInter-relações dos
modelos dinâmicos
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VEÍCULO DE PROVA (VP)
Instrumentação dos eixos do VP com extensômetros
elétricos
Sistema de aquisição de dados instalado a bordo
do VP
Pesagem do VP
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INSTRUMENTAÇÃO E AQUISIÇÃO DE DADOS DA PONTE
Sistema triaxial de medidas de aceleração
Sistema de aquisição de dados
Sistema laser para registro da passagem de
veículos
Sensores de passagem
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MONITORAÇÃO DO TRÁFEGO NORMALcâmera filmadora
sincronizada com a aquisição de dados
Ponte sobre o Rio Entupido
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ANÁLISE DOS SINAIS
Os dados coletados em campo são séries temporais
de acelerações e deformações específicas que são
transformadas em séries temporais de
deslocamentos dinâmicos e estáticos. Isso
possibilita a determinação dos fatores de
amplificação dinâmica (DAF).
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ENSAIOS DINÂMICOS
As séries temporais de deslocamentos são
analisadas em função das coordenadas da ponte a
partir dos sinais de posição do veículo. Dessa
análise resultam os diagramas de deslocamentos
devidos às passagens do veículo de prova (VP) a
diferentes velocidades.
PONTE SOBRE O RIO ENTUPIDO Diagrama de
Deslocamentos veículo de prova carregado
velocidade 75 km/h
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ESPECTROS DE FORÇAS (VP)
PONTE SOBRE O RIO ENTUPIDO Espectro de Forças
(roda dianteira esquerda) VP carregado a 41 km/h
As séries temporais de deformações específicas,
coletadas a bordo do veículo de prova (VP) são
calibradas em sinais de força. Essas séries
temporais de forças são analisadas no domínio da
freqüência que fornecem os valores das
freqüências excitadoras.
PONTE SOBRE O RIO ENTUPIDO Espectro de Forças
(roda dianteira direita) VP descarregado a 87 km/h
Banda excitadora 1,5 Hz a 3 Hz
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RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DAS PONTESresultados dos
ensaios dinâmicos excitado com o VP Tráfego
Normal
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MODELOS NUMÉRICOS
A reanálise do sistema parte de modelos numéricos
desenvolvidos inicialmente na situação de
projeto. Posteriormente, esses modelos são
calibrados de acordo com os resultados obtidos
experimentalmente. A partir dos modelos
calibrados são simuladas diferentes situações de
carregamento ou de alteração do sistema
estrutural que atendam as respostas obtidas ou
especificadas.
Ponte sobre o Rio Guandu
Ponte sobre o Rio Entupido
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MODELOS NUMÉRICOS
Ponte sobre o Rio Pavuna -PMN
Ponte sobre o Rio Pavuna -PN
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MODELOS NUMÉRICOS
Ponte sobre o Rio Piracicaba
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DEFORMADAS MODAIS
Ponte sobre o Rio Piracicaba
1o modo 2o modo
3o modo Deformadas modais obtidas
numericamente comparadas àquelas obtidas
experimentalmente a partir da análise espectral
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RESULTADOS DAS REANÁLISESPonte sobre o Rio
Entupido
Os resultados das reanálises fornecem informações
em relação ao comportamento estrutural devido a
diferentes situações de carregamento. Essas
informações são essenciais para o diagnóstico e
possibilitam a tomada de decisões em relação à
necessidade, ou não, da execução de obras de
reforço ou recuperação.
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FREQÜÊNCIAS NATURAISrelações entre o maior vão
da ponte e a freqüência natural medida nas pontes
-comparação com valores internacionais
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FREQÜÊNCIAS NATURAIS
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COEFICIENTES DE IMPACTOobtidos a partir das
séries temporais de forças do VP
Ponte sobre o Rio Entupido
? VP descarregado ? VP carregado
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FATORES DE AMPLIFICAÇÃO DINÂMICA (DAF)
Ponte sobre o Rio Entupido
? VP descarregado ? VP carregado
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SINTESE DO MÉTODO PARA DIAGNÓSTICO DO
COMPORTAMENTO DE SISTEMAS ESTRUTURAIS DE PONTES
DE CONCRETO

• Análise do projeto
• Inspeção visual da estrutura
• Ensaios dinâmicos
• Veículo de prova
• Monitoração do tráfego normal
• Análise dos sinais coletados
• Reanálises
• Análise dos resultados
• Identificação e caracterização
• Diagnóstico do comportamento do sistema
  estrutural.

Laboratório de Estruturas e Materiais
Estruturais - LEM/EPUSP LYNX - Tecnologia
Eletrônica Ltda.