Esse trabalho visa a estudar os efeitos dinâmicos provocados por um veículo classe 3C em uma ponte de concreto de seção unicelular, com curvatura em planta, por meio da modelagem do veículo, do pavimento, das forças de interação veículo-pavimento e da estrutura. Partiu-se do modelo do veículo com nove graus de liberdade, considerando o desacoplamento dos esforços longitudinais de interação dos esforços transversais (força de inércia centrífuga). Foram calculados os carregamentos provenientes do veículo modelado, primeiramente sobre tabuleiro rígido indeslocável, considerando as irregularidades geométricas apresentadas no pavimento, com perfis iguais ou distintos sobre cada linha de pneus. Estes carregamentos foram condensados estaticamente e aplicados em um modelo estrutural simplificado (\'unifilar\') de uma ponte em seção unicelular. Utilizou-se um método iterativo para a obtenção dos esforços de interação, até se alcançar a convergência. Ainda foram confrontados resultados para duas situações de tráfego, sendo a primeira para veículo isolado trafegando sobre a estrutura e a segunda para um comboio de veículos. Por fim, as respostas dinâmicas obtidas da interação veículo-estrutura do modelo foram comparadas com uma resposta quase-estática, para a obtenção dos coeficientes de amplificação dinâmica. / This dissertation aims at studying the dynamic effects produced by a 3C class vehicle on a curved concrete bridge with box girder section, by modelling the vehicle, the roughness profile, the bridge-vehicle interaction forces and the structure. It started from a model with nine degrees-of-freedom, considering the uncoupling of the longitudinal interaction forces of the transversal forces (centrifugal force of inertia). The loads are evaluated for the vehicle model travelling, firstly on a rigid uneven pavement, considering equal and different roughness profiles under the tires. These loads are statically condensed at the centre of gravity of the car and applied to a simplified (\'unifilar\') structural model of a concrete bridge with box girder section. An iterative method has been used to obtain the interaction forces until the convergence could be achieved. Furthermore, the results for two traffic situations were compared, the first being when a single vehicle is traveling along the structure, whereas the second refers to a train of vehicles. Finally, the dynamic response obtained from the bridge-vehicle interaction was compared with a quasi-static response, allowing for the evaluation of the dynamic amplification coefficients.

O presente trabalho faz uma comparação entre resultados obtidos por um método prático e simplificado e o Método dos Elementos Finitos na determinação de esforços solicitantes em pontes celulares curvas em planta, submetidas à protensão. Na primeira parte, teórica, apresenta-se os conceitos fundamentais das vigas celulares curvas, mostrando-se principalmente as diferenças de seu comportamento em relação ao das vigas retas. Em seguida discute-se a protensão de peças de concreto com ênfase no seu efeito em vigas curvas. Finalmente, são apresentados os métodos a serem utilizados no cálculo, percorrendo as diversas situações de carregamento, mas sempre enfatizando o carregamento de protensão. Na segunda parte, prática, é elaborado um estudo comparativo, tomando-se como exemplo duas pontes rodoviárias em viga unicelular, sendo uma biapoiada e outra contínua, submetidas a protensão. Após a construção de modelos, tais vigas são processadas através de um programa comercial de elementos finitos. Alguns resultados são então comparados com aqueles obtidos através do método simplificado, elaborando-se assim observações práticas e que possam ser utilizadas nos projetos corriqueiros de engenharia. / This work compares the results from a practical and simplified method and the Finite Element Method to determinate section efforts in prestressed box-girder curved bridges. The first part, theoretical, introduces the basic principles of the cellular curved beams, showing the differences of its behavior comparing with straight beams. Next, prestressing of concrete members is discussed, emphasizing its effects in curved beams. Finally, calculation methods are presented, covering many loading situations, but always emphasizing the prestressing load. In the second part, practical, a comparative study is elaborated, taking two road unicellular bridges, one simply supported and another continuum, submitted to prestressing load. After models construction, such beams are calculated using a commercial software of Finite Element Method. Then, some results are compared with those calculated by simplified method, thus elaborating practical comments that can be used in the current designs of engineering.

O presente trabalho faz uma comparação entre resultados obtidos por um método prático e simplificado e o Método dos Elementos Finitos na determinação de esforços solicitantes em pontes celulares curvas em planta, submetidas à protensão. Na primeira parte, teórica, apresenta-se os conceitos fundamentais das vigas celulares curvas, mostrando-se principalmente as diferenças de seu comportamento em relação ao das vigas retas. Em seguida discute-se a protensão de peças de concreto com ênfase no seu efeito em vigas curvas. Finalmente, são apresentados os métodos a serem utilizados no cálculo, percorrendo as diversas situações de carregamento, mas sempre enfatizando o carregamento de protensão. Na segunda parte, prática, é elaborado um estudo comparativo, tomando-se como exemplo duas pontes rodoviárias em viga unicelular, sendo uma biapoiada e outra contínua, submetidas a protensão. Após a construção de modelos, tais vigas são processadas através de um programa comercial de elementos finitos. Alguns resultados são então comparados com aqueles obtidos através do método simplificado, elaborando-se assim observações práticas e que possam ser utilizadas nos projetos corriqueiros de engenharia. / This work compares the results from a practical and simplified method and the Finite Element Method to determinate section efforts in prestressed box-girder curved bridges. The first part, theoretical, introduces the basic principles of the cellular curved beams, showing the differences of its behavior comparing with straight beams. Next, prestressing of concrete members is discussed, emphasizing its effects in curved beams. Finally, calculation methods are presented, covering many loading situations, but always emphasizing the prestressing load. In the second part, practical, a comparative study is elaborated, taking two road unicellular bridges, one simply supported and another continuum, submitted to prestressing load. After models construction, such beams are calculated using a commercial software of Finite Element Method. Then, some results are compared with those calculated by simplified method, thus elaborating practical comments that can be used in the current designs of engineering.

Esse trabalho visa a estudar os efeitos dinâmicos provocados por um veículo classe 3C em uma ponte de concreto de seção unicelular, com curvatura em planta, por meio da modelagem do veículo, do pavimento, das forças de interação veículo-pavimento e da estrutura. Partiu-se do modelo do veículo com nove graus de liberdade, considerando o desacoplamento dos esforços longitudinais de interação dos esforços transversais (força de inércia centrífuga). Foram calculados os carregamentos provenientes do veículo modelado, primeiramente sobre tabuleiro rígido indeslocável, considerando as irregularidades geométricas apresentadas no pavimento, com perfis iguais ou distintos sobre cada linha de pneus. Estes carregamentos foram condensados estaticamente e aplicados em um modelo estrutural simplificado (\'unifilar\') de uma ponte em seção unicelular. Utilizou-se um método iterativo para a obtenção dos esforços de interação, até se alcançar a convergência. Ainda foram confrontados resultados para duas situações de tráfego, sendo a primeira para veículo isolado trafegando sobre a estrutura e a segunda para um comboio de veículos. Por fim, as respostas dinâmicas obtidas da interação veículo-estrutura do modelo foram comparadas com uma resposta quase-estática, para a obtenção dos coeficientes de amplificação dinâmica. / This dissertation aims at studying the dynamic effects produced by a 3C class vehicle on a curved concrete bridge with box girder section, by modelling the vehicle, the roughness profile, the bridge-vehicle interaction forces and the structure. It started from a model with nine degrees-of-freedom, considering the uncoupling of the longitudinal interaction forces of the transversal forces (centrifugal force of inertia). The loads are evaluated for the vehicle model travelling, firstly on a rigid uneven pavement, considering equal and different roughness profiles under the tires. These loads are statically condensed at the centre of gravity of the car and applied to a simplified (\'unifilar\') structural model of a concrete bridge with box girder section. An iterative method has been used to obtain the interaction forces until the convergence could be achieved. Furthermore, the results for two traffic situations were compared, the first being when a single vehicle is traveling along the structure, whereas the second refers to a train of vehicles. Finally, the dynamic response obtained from the bridge-vehicle interaction was compared with a quasi-static response, allowing for the evaluation of the dynamic amplification coefficients.

Deformation of bridges that are induced by thermal loads can be accommodated by expansion joints and bearings. Integral Abutment Bridges have gained acceptance as a way to mitigate potential damage from thermal movements, eliminating the poor performance and maintenance costs associated with expansion joints and bearings. However, integral abutments significantly change the structural response of the bridges. Several researches including real time field monitoring and finite element analyses have been conducted on straight and skewed integral abutment bridges in order to improve an understanding on field performance of them. Some state transportation agencies have also developed guidelines for the design of straight and skewed integral abutment bridges in recent years. In contrast, very little information is available on the performance of curved integral abutment bridges. A detailed finite element model of Stockbridge Bridge, VT is used to evaluate the behavior of curved integral abutment bridges under self-weight and thermal loading. In addition, a parametric study is carried out to investigate the effects of bridge curvature and abutment backfill soil type. Finally, six additional finite element models are created to compare the responses of jointed (conventional) bridges and integral abutment bridges. Results reported include abutment displacements, rotations, moments in abutment piles, earth pressures and bridge superstructure moments. Suggestions for improvement of analytical modeling and recommendations for design of curved integral abutment bridges are made.

This research investigates the strength behavior of horizontally curved composite I-girder bridge structural systems, and the representation of this behavior by the AASHTO (2004b) LRFD provisions. The primary focus is on the design of a representative curved composite I-girder bridge tested at the FHWA Turner-Fairbank Highway Research Center, interpretation of the results from the testing of this bridge, including correlation with extensive linear and nonlinear finite element analysis solutions, and parametric extension of the test results using finite element models similar to those validated against the physical tests. These studies support the potential liberalization of the AASHTO (2004b) provisions by the use of a plastic moment based resistance, reduced by flange lateral bending effects, for composite I-girders in positive bending.

This thesis investigates the strength behavior of a representative highly skewed and horizontally curved bridge as well as analysis and design procedures for these types of structures. The bridge responses at and above a number of limits in the AASHTO (2007) Specifications are considered. The study includes the evaluation of various attributes of the elastic analysis of the subject bridge. These attributes include: (1) the accuracy of 3-D grid versus 3-D FEA models, (2) first-order versus second-order effects during the construction, (3) the ability to predict layover at bearing lines using simplified equations and (4) the benefit of combining the maximum and concurrent major-axis and flange lateral bending values due to live load compared to combining the maximums due to different live loads when checking the section resistances. The study also addresses the ability of different AASHTO 2007 resistance equations to capture the ultimate strength behavior. This is accomplished by comparing the results from full nonlinear 3-D FEA studies to the elastic design and analysis results. Specifically the use of the 2007 AASHTO moment based one-third rule equations is evaluated for composite sections in positive bending.