Esta pesquisa apresenta um método de calibração da relação fluxo-velocidade do Highway Capacity Manual, HCM, para autoestradas e rodovias de pista dupla, a partir de recomendações tecidas pelos autores envolvidos na elaboração do manual. Para tanto, foi utilizado uma amostra com mais de 1.700.000 observações, coletadas por 34 sensores de tráfego, localizados em quatros rodovias do Estado de São Paulo: SP-280, SP-348, SP-270 e SP-021. O tratamento do banco de dados foi realizado por meio da filtragem dos dados originais através da aplicação de três critérios, que têm como finalidade remover observações consideradas inadequadas para a calibração do modelo. Os critérios baseiam-se em obter uma corrente de tráfego formada somente por veículos leves, com condições de operação normal e com observações referentes apenas ao regime de fluxo livre. A separação entre os regimes de fluxo livre e congestionado foi realizada por meio da densidade na capacidade. Para tanto, foi proposto um método de estimação da capacidade por meio da análise da variação da velocidade média da corrente em função do fluxo de tráfego. O pressuposto do método parte do conceito de que o colapso da corrente de tráfego é um fenômeno estocástico, caracterizado pela queda abrupta da velocidade média em função do aumento do fluxo de tráfego. O momento em que ocorre mudança abrupta de velocidade é associado ao colapso da corrente de tráfego e consequentemente à capacidade da via. Após a estimação da capacidade, a velocidade na capacidade foi determinada como a média das velocidades associadas ao fluxo na capacidade, enquanto que a densidade na capacidade foi obtida por meio da relação fundamental de tráfego. O método foi aplicado em um conjunto de 18 trechos de rodovias que atingem a capacidade e os resultados foram considerados satisfatórios após a comparação com valores encontrados na literatura. A calibração da relação fluxo-velocidade foi realizada individualmente para cada trecho de rodovia utilizado no estudo. A análise dos resultados mostra que as rodovias rurais apresentam em média valores maiores para velocidade de fluxo livre, capacidade, coeficiente de calibração, velocidade na capacidade e ponto de transição em relação as rodovias urbanas. Alem disso, o ponto de transição, que consiste em um patamar de velocidade de fluxo livre constante, apresenta valores significativamente menores em relação a literatura. / The following research aims to outline a calibration method of the speed-flow relationship presented in the Highway Capacity Manual (HCM). The method is applied on freeways and multilane highways, leveraging the guidelines made by the authors that developed the manual. In order to support the calibration, a sample with more than 1.700.000 observations was used, collected by 34 traffic sensors on four highways at São Paulo state (SP-280, SP-348, SP270, and SP-021). Furthermore, the data treatment and cleaning process aimed to remove observations considered inappropriate from a model calibration perspective by filtering the original data through three main criteria: traffic flow only composed by passenger car, traffic under normal operations condition, and only containing observations which free flow regime applies. The third filtering criteria was applied by splitting free flow and congested regime through the threshold of density at capacity. To this extent, a capacity estimation method was proposed, aiming to analyse the average speed variation in function of the traffic flow. The assumption of the method relies in the concept that the traffic flow breakdown is a stochastic process, characterized by the abrupt drop in the average speed as function of the traffic flow increase. The moment that abrupt drop occurs is related to traffic breakdown and, consequently, to the capacity freeway capacity. Once the capacity was estimated, the speed at capacity was defined as the average of the speed associated with the flow at capacity while the density at capacity was estimated through the fundamental relationship of the traffic flow. The method was applied in 18 delimited highway traffic perimeter that reached their corresponding capacity and the results were considered satisfactory after comparing against values found in the literature. Furthermore, the speed-flow relationships calibration was performed for each of them individually. The results show that rural highways have in average higher free flow speed, capacity, calibration coefficient, speed at capacity and breakpoint than urban highways. Moreover, the breakpoint, which consists a constant free flow speed level, presented significant lower values in comparison to the literature.

O objetivo desta tese é adaptar os procedimentos do Highway Capacity Manual 2000, para que possam melhor estimar a qualidade de serviço nas condições de tráfego encontradas em rodovias de pista simples estudadas. Para isto, foi desenvolvido um programa para calibração automática do simulador TRARR, baseado em um algoritmo genético e implementado em Perl. A calibração, que usa dados de velocidade e porcentagem de veículos em pelotões, coletado por meio de filmagens nos locais estudados, foi feita simultaneamente para cinco trechos diferentes, para que o simulador fosse capaz de reproduzir as características de um trecho típico de rodovia de pista simples do estado de São Paulo. Para garantir a qualidade dos resultados das simulações realizadas com o modelo recalibrado, procedeu-se à sua validação, usando-se um conjunto independente da dados. Partindo-se do pressuposto que a estrutura geral do método deveria ser mantida, a adaptação do HCM-2000 consistiu em obter novos valores para os diversos fatores de ajuste usados no processo de estimativa do nível de serviço. Para tanto, foram reproduzidos os experimentos de simulação realizados no desenvolvimento do procedimento para análise de rodovias de pista simples, à exceção do uso da versão recalibrada TRARR no lugar do simulador TWOPAS. Os fatores de ajuste adaptados foram: fator de pico horário (PHF), fator de ajuste de rampas (fG), fator de equivalência veicular (ET), fator para o efeito de zonas de ultrapassagem proibida (fnp) e fator de ajuste para o efeito combinado da divisão direcional do tráfego e de zonas de ultrapassagem proibida (fd/np). Com exceção do PHF, todos os demais fatores foram obtidos a partir de resultados de simulação. Os níveis de serviço observados nos cinco trechos estudados foram comparados com estimativas obtidas com a versão original do HCM-2000 e com a adaptação proposta. Os resultados desta comparação mostram que as estimativas obtidas com a adaptação proposta são mais precisas que as obtidas usando-se os valores originais do HCM-2000. / This thesis objective is to adapt the Highway Manual Capacity 2000, procedures to produce better estimates of service level and capacity for two-lane highways studied, In order to do this, an automatic calibration system, implementing a genetic algorithm and coded in Perl, was used to obtain a recalibrated version of TRARR, a two-lane highway simulation model. The calibration, that which uses speed and percent vehicles traveling in platoons data collected by videotaping, was carried out simultaneously for five different road segments, so that the recalibrated model would be able to reproduce traffic behavior on a typical two-lane road in the state of São Paulo, Brazil. The recalibrated model was validated using a second, independent, set of data. Based on the assumption that the general framework of the methodology should be kept, the adaptation was achieved by obtaining new values for the adjustment factors used in the procedure. Thus, the simulation experiments used in the development of HCM-2000 methodology were reproduced using the recalibrated TRARR model. The following adjustment factors were adapted: peak hour factor (PHF), grade adjustment factor (fG), heavy vehicle equivalence factor (ET), adjustment factor for the effect of non-passing zones (fnp) and adjustment factor for combined effect of directional distribution of traffic and percentage of no-passing zones (fd/np). With the exception of the PHF, all factors were obtained from simulation results. In order to assess the accuracy of the proposed adaptation observed levels of service were compared to the estimates obtained through the original HCM-2000 procedure and the modified procedure. The results of these comparisons clearly show that the estimates obtained using the proposed values for the adjustment factors are closer to the observed levels of service than the estimates obtained using the original values for the adjustment factors.

The present study focused on evaluating some crash prediction models for two lane highways on Brazilian conditions. Also, the transferability of models was considered, specifically by means of a comparison between Brazil, HSM and Florida. The analysis of two lane highways crash prediction models was promising when the road characteristics were well known and there was not much difference from base conditions. This conclusion was attained regarding the comparison of results for all segments, non-curved segments and curved segments, confirming that a transferred model can be used with caution. In addition, two novel models for Brazilian two-lane highways segments were estimated. The model developed showed better results for non-curved segments in the calibration/validation sample. Thus, for a general analysis purpose of non-curved segments this model is recommended. Finally, there are many factors that could not be measured by these models and reflects road safety various condition. Even so, the study of crash predict models in Brazilian context could provide a better start point in safety road analysis. / O foco desta pesquisa foi avaliar a aplicação de alguns modelos de previsão de acidentes em rodovias de pista simples de três estados brasileiros. Ainda, a transferabilidade destes modelos foi abordada, especificamente por meio de uma comparação entre características do Brasil, Florida e aquelas recomendadas pelo Highway Safety Manual. O uso dos distintos modelos se mostrou promissor para situações nas quais as características da via se mantiveram semelhantes às condições para as quais os modelos foram desenvolvidos. A avaliação foi empreendida para todos os segmentos homogêneos, separados posteriormente segundo a existência de curvas horizontais. Adicionalmente, dois novos modelos foram equacionados para a amostra brasileira. O modelo de previsão de acidentes desenvolvido apresentou melhores medidas de desempenho para segmentos sem curvas horizontais, sendo recomendável para previsão de acidentes em análises preliminares. Por fim, foi constatado que outros fatores não contemplados pelos modelos podem ter impactado as condições de segurança dos locais estudados. Ainda assim, essa pesquisa representa no contexto do Brasil um ponto de partida em análises relacionadas à segurança de rodovias de pista simples.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, propõe-se uma metodologia para a analise da resposta dinâmica de pontes rodoviárias devido à travessia de comboios de diversos tipos de veículos sobre o tabuleiro irregular dessas obras de arte. Para tal, desenvolve-se uma análise paramétrica extensa com o objetivo de avaliarem-se os efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais existentes no tabuleiro sobre o comportamento das pontes rodoviárias. A metodologia de análise é desenvolvida no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto dos veículos e do tabuleiro, denominado neste trabalho comumente de sistema veículo-ponte (ou sistema veículo-estrutura). Considera-se a participação da massa e da rigidez dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. Simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barra unidimensionais, com massas concentradas em seus nós e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e de translação vertical. Desprezam-se a inércia de rotação e a deformação por cisalhamento. São considerados 04 (quatro) modelos distintos para representar os veículos do comboio na análise paramétrica, sendo estes: veículos com um eixo e uma massa, viaturas com um eixo e duas massas, veículos com dois eixos e três massas e carros com três eixos e quatro massas. Todos os veículos são simulados por sistemas de massas, molas e amortecedores e são descritos por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não- determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. Os perfis irregulares do pavimento são considerados associados a processos fracamente estacionários e ergódicos. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão infinita de veículos, igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. Devido à própria natureza das irregularidades superficiais e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema veículo-ponte. São estudadas as respostas dos modelos estruturais, com base em tabuleiros isostáticos de concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo caixão, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões deste trabalho versam sobre a adequação do modelo matemático empregado, observando- se a influência do tipo de modelo de veículo utilizado (com um ou mais eixos) sobre aresposta dinâmica das pontes rodoviárias analisadas e, bem como, à magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais e suas conseqüências sobre as atitudes correntes de projeto. / In this investigation an analysis methodology is developed to evaluate the vehicle- structure response. A parametric study is carried to evaluate the dynamical effects, displacements and stresses, on highway bridge decks, due to vehicles crossing on rough pavement surfaces defined by a probabilistic model. The analysis methodology was considered following a statistical model, in the time domain. The mathematical model assumes a finite element representation of a beam like deck and the vehicle simulation uses concentrated parameters of mass, stiffness and damping. Four different models are developed in order to represent the vehicles. The vehicles are modeled as one axle, with one or two masses, and two and three axles, with three and four masses, respectively. All vehicles are simulated as mass-spring-damper systems and the degrees of freedom of these cars are defined as in plane vertical translations and rotations. The deck surface roughness is defined by a well known power spectrum probability density of road pavement profiles. The irregular pavement surface was defined like a weakly stationary and ergodic random process. The moving load is formed by an infinite succession of vehicles moving with constant velocity and equally spaced. Only steady-state response is considered. Response data are produced on concrete box girder elements assembled as simple beams, including cantilever spans. Conclusions are concerned with the fitness of the developed analysis methodology and the magnitude of the response amplification due to the surface irregularities.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, propõe-se uma metodologia para a analise da resposta dinâmica de pontes rodoviárias devido à travessia de comboios de diversos tipos de veículos sobre o tabuleiro irregular dessas obras de arte. Para tal, desenvolve-se uma análise paramétrica extensa com o objetivo de avaliarem-se os efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais existentes no tabuleiro sobre o comportamento das pontes rodoviárias. A metodologia de análise é desenvolvida no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto dos veículos e do tabuleiro, denominado neste trabalho comumente de sistema veículo-ponte (ou sistema veículo-estrutura). Considera-se a participação da massa e da rigidez dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. Simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barra unidimensionais, com massas concentradas em seus nós e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e de translação vertical. Desprezam-se a inércia de rotação e a deformação por cisalhamento. São considerados 04 (quatro) modelos distintos para representar os veículos do comboio na análise paramétrica, sendo estes: veículos com um eixo e uma massa, viaturas com um eixo e duas massas, veículos com dois eixos e três massas e carros com três eixos e quatro massas. Todos os veículos são simulados por sistemas de massas, molas e amortecedores e são descritos por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não- determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. Os perfis irregulares do pavimento são considerados associados a processos fracamente estacionários e ergódicos. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão infinita de veículos, igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. Devido à própria natureza das irregularidades superficiais e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema veículo-ponte. São estudadas as respostas dos modelos estruturais, com base em tabuleiros isostáticos de concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo caixão, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões deste trabalho versam sobre a adequação do modelo matemático empregado, observando- se a influência do tipo de modelo de veículo utilizado (com um ou mais eixos) sobre aresposta dinâmica das pontes rodoviárias analisadas e, bem como, à magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais e suas conseqüências sobre as atitudes correntes de projeto. / In this investigation an analysis methodology is developed to evaluate the vehicle- structure response. A parametric study is carried to evaluate the dynamical effects, displacements and stresses, on highway bridge decks, due to vehicles crossing on rough pavement surfaces defined by a probabilistic model. The analysis methodology was considered following a statistical model, in the time domain. The mathematical model assumes a finite element representation of a beam like deck and the vehicle simulation uses concentrated parameters of mass, stiffness and damping. Four different models are developed in order to represent the vehicles. The vehicles are modeled as one axle, with one or two masses, and two and three axles, with three and four masses, respectively. All vehicles are simulated as mass-spring-damper systems and the degrees of freedom of these cars are defined as in plane vertical translations and rotations. The deck surface roughness is defined by a well known power spectrum probability density of road pavement profiles. The irregular pavement surface was defined like a weakly stationary and ergodic random process. The moving load is formed by an infinite succession of vehicles moving with constant velocity and equally spaced. Only steady-state response is considered. Response data are produced on concrete box girder elements assembled as simple beams, including cantilever spans. Conclusions are concerned with the fitness of the developed analysis methodology and the magnitude of the response amplification due to the surface irregularities.

The present study focused on evaluating some crash prediction models for two lane highways on Brazilian conditions. Also, the transferability of models was considered, specifically by means of a comparison between Brazil, HSM and Florida. The analysis of two lane highways crash prediction models was promising when the road characteristics were well known and there was not much difference from base conditions. This conclusion was attained regarding the comparison of results for all segments, non-curved segments and curved segments, confirming that a transferred model can be used with caution. In addition, two novel models for Brazilian two-lane highways segments were estimated. The model developed showed better results for non-curved segments in the calibration/validation sample. Thus, for a general analysis purpose of non-curved segments this model is recommended. Finally, there are many factors that could not be measured by these models and reflects road safety various condition. Even so, the study of crash predict models in Brazilian context could provide a better start point in safety road analysis. / O foco desta pesquisa foi avaliar a aplicação de alguns modelos de previsão de acidentes em rodovias de pista simples de três estados brasileiros. Ainda, a transferabilidade destes modelos foi abordada, especificamente por meio de uma comparação entre características do Brasil, Florida e aquelas recomendadas pelo Highway Safety Manual. O uso dos distintos modelos se mostrou promissor para situações nas quais as características da via se mantiveram semelhantes às condições para as quais os modelos foram desenvolvidos. A avaliação foi empreendida para todos os segmentos homogêneos, separados posteriormente segundo a existência de curvas horizontais. Adicionalmente, dois novos modelos foram equacionados para a amostra brasileira. O modelo de previsão de acidentes desenvolvido apresentou melhores medidas de desempenho para segmentos sem curvas horizontais, sendo recomendável para previsão de acidentes em análises preliminares. Por fim, foi constatado que outros fatores não contemplados pelos modelos podem ter impactado as condições de segurança dos locais estudados. Ainda assim, essa pesquisa representa no contexto do Brasil um ponto de partida em análises relacionadas à segurança de rodovias de pista simples.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2017-12-20T18:44:42Z No. of bitstreams: 1 lierciofeitalmottajr.pdf: 12311012 bytes, checksum: fed882b800dc53c0a497d3bda1094a0e (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: Favor corrigir no título: Higway Safety Manual on 2017-12-21T10:39:55Z (GMT) / Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2017-12-21T11:54:23Z No. of bitstreams: 1 lierciofeitalmottajr.pdf: 12311012 bytes, checksum: fed882b800dc53c0a497d3bda1094a0e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-12-22T11:59:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lierciofeitalmottajr.pdf: 12311012 bytes, checksum: fed882b800dc53c0a497d3bda1094a0e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-22T11:59:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lierciofeitalmottajr.pdf: 12311012 bytes, checksum: fed882b800dc53c0a497d3bda1094a0e (MD5) Previous issue date: 2017-10-27 / No presente trabalho, é realizada a aplicação do modelo de previsão de acidentes do Higway Safety Manual – HSM, publicado pela American Association of State Highway and Transportation Officials (AASTHO) no ano de 2010, à rodovia de mão dupla e pista simples, BR–116, que corta perímetros urbanos de cidades no segmento entre Caratinga e Leopoldina, Minas Gerais. Busca-se avaliar a pertinência de sua utilização como ferramenta de sistemas de gestão de segurança rodoviária. Foram coletados dados de acidentes ocorridos nos trechos de estudo referentes ao intervalo entre 2011-2015, dados sobre o volume de tráfego, além de dados geométricos da via e das suas características ambientais. Foram analisadas as aplicações do modelo em sua condição base, calibrada e refinada pelo método empírico de Bayes. Como resultado da aplicação na condição base observou-se uma discrepância entre os valores de acidentes ocorridos e previstos pelo modelo, inviabilizando a utilização direta desta aplicação. A aplicação do modelo calibrado apresentou resultados mais próximos aos reais valores de acidentes, porém ainda não sendo possível a sua utilização como modelo de previsão de acidentes. No entanto, os valores obtidos pela aplicação do modelo do HSM refinado pelo método empírico de Bayes aproximam-se de maneira satisfatória dos valores de acidentes reais ocorridos, permitindo agora a sua utilização como modelo de previsão de acidentes, tendo sua aplicação como ferramenta de sistemas de gestão de segurança rodoviária. Apesar de ainda serem necessários estudos para melhoria da calibração e da condição base, às características especificas presentes no ambiente do perímetro urbano cortado por rodovias, o modelo aplicado neste trabalho pode ser utilizado como modelo de previsão de acidentes para estes trechos. / In the present work, the Higway Safety Manual - HSM, published by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASTHO), is applied to the double-lane and single-lane highway BR-116, which cuts urban in the segment between Caratinga and Leopoldina, Minas Gerais. The aim of this study was to evaluate the pertinence of its use as a tool for road safety management systems. Data were collected on accidents occurring in the study sections referring to the interval between 2011-2015, data on traffic volume, as well as geometric data of the road and their environmental characteristics. The applications of the model were analyzed in their base condition, calibrated and refined by Bayes' empirical method. As a result of the application in the base condition it was observed a discrepancy between the values of accidents occurred and foreseen by the model, making it impossible to use this application directly. The application of the calibrated model presented results closer to the actual values of accidents, but it is not yet possible to use them as an accident prediction model. However, the values obtained by applying the HSM model refined by the empirical method of Bayes approach satisfactorily the values of real accidents occurred, allowing now its use as an accident prediction model, having its use as a tool of systems of road safety management. Although still necessary studies to improve the calibration and the base condition, to the specific characteristics present in the environment of the urban perimeter cut by highways, the model applied in this work can be used as a predictive model of accidents for these stretches.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta dissertação são avaliados os efeitos dinâmicos provenientes da travessia de comboios de veículos sobre o tabuleiro irregular de obras de arte rodoviárias de concreto armado. O modelo matemático empregado para simular o comportamento do sistema veículo-ponte considera a participação da massa e da rigidez das viaturas na definição das freqüências do sistema e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. A ponte é modelada a partir do emprego de elementos finitos de barra unidimensionais e discretizado com massas concentradas e flexibilidade distribuída. O modelo de veículo empregado baseia-se no veículo TB-12 preconizado pela norma brasileira NBR 7188. Este veículo é simulado por sistemas de massas, molas e amortecedores sendo descrito por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo não-determinístico com base na densidade espectral do pavimento. O carregamento sobre a ponte é constituído por sucessões de veículos deslocando-se com velocidade constante sobre a obra. Devido à própria natureza das irregularidades da pista e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos, em concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo T e duplo T, respectivamente, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões do trabalho versam sobre a influência da velocidade, espaçamento e do número de veículos, referentes a situações distintas de carregamento, no que tange a resposta dinâmica das pontes rodoviárias de concreto armado. A magnitude dos efeitos dinâmicos associados à interação dos veículos com o pavimento irregular também é investigada. / In this investigation the dynamic effects induced by the vehicles crossing on the irregular pavement surfaces of reinforced concrete highway bridge decks were evaluated. The mathematical model considered the participation of the mass and stiffness of the vehicles in the definition of the system natural frequencies. The vehicle-bridge mathematical model includes the interaction between the vehicles and bridge dynamical properties. The bridge deck was modelled using beam finite elements with concentrated masses and distributed stiffness. The vehicle model was based on the Brazilian code NBR 7188 standard vehicle TB-12. This vehicle was simulated as mass-spring-damper system and the degrees of freedom of these cars are defined as in plane vertical translations and rotations. The deck surface roughness was defined by a non-deterministic model based on the spectral density of the pavement. The moving load is formed by an infinite succession of vehicles equally spaced and with constant velocity. Only the steady-state response was considered. The dynamic response of two existing structural models corresponding to reinforced concrete highway bridge decks was investigated in terms of displacements and efforts. The conclusions have shown the influence of the velocity, spacing and number of vehicles on the bridges dynamic response. The magnitude of the response amplification due to the surface irregularities was investigated.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As pontes rodoviárias de concreto armado estão sujeitas à ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos sobre o tabuleiro. Estas ações dinâmicas nem sempre são corretamente consideradas pelos projetistas. Deste modo, a correta consideração destes aspectos mostra-se de fundamental importância, de forma a se avaliar os esforços dinâmicos oriundos do tráfego de veículos sobre o tabuleiro. De acordo com este contexto, a ponte rodoviária investigada nesta dissertação é constituída por duas vigas longitudinais, três transversinas, sendo uma central e duas sobre os apoios, e por um tabuleiro em concreto armado. O modelo computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base no emprego de técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. Os veículos são representados a partir de sistemas do tipo "massa-mola-amortecedor". O tráfego destes veículos é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As técnicas para a contagem de ciclos de tensões e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através das curvas S-N de diversas normas e recomendações internacionais vigentes que versam sobre o tema. As conclusões deste trabalho de pesquisa se referem à análise da resposta dinâmica bem como da vida útil de serviço da obra de arte rodoviária de concreto armado investigada, quando submetida às ações dinâmicas provenientes do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro. / Reinforced concrete highway bridges are subjected to dynamic actions of variable magnitude due to vehicles crossing on the deck pavement. In general, these dynamic actions are not properly considered by the designers. The proper consideration of these aspects has shown to be of fundamental importance to assess the actions from the vehicles traffic on the bridge deck. According to this context the investigated bridge consists of two longitudinal beams (girders), three transverse beams, one central and two on the supports, and a reinforced concrete deck. The computational model, developed for the bridge dynamic analysis, adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations. The vehicles were simulated by spring-mass-damper models. The vehicles traffic is considered based on semi infinity convoys moving with constant speed on the bridge deck. The stress cycles counting techniques and the cumulative damage rules were applied through S-N curves related to international codes. The conclusions of this research were related to the dynamic response as well the service life of the investigated highway reinforced concrete bridge, when subjected to dynamic actions from the heavy vehicles traffic on the deck pavement surface.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta dissertação são avaliados os efeitos dinâmicos provenientes da travessia de comboios de veículos sobre o tabuleiro irregular de obras de arte rodoviárias de concreto armado. O modelo matemático empregado para simular o comportamento do sistema veículo-ponte considera a participação da massa e da rigidez das viaturas na definição das freqüências do sistema e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. A ponte é modelada a partir do emprego de elementos finitos de barra unidimensionais e discretizado com massas concentradas e flexibilidade distribuída. O modelo de veículo empregado baseia-se no veículo TB-12 preconizado pela norma brasileira NBR 7188. Este veículo é simulado por sistemas de massas, molas e amortecedores sendo descrito por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo não-determinístico com base na densidade espectral do pavimento. O carregamento sobre a ponte é constituído por sucessões de veículos deslocando-se com velocidade constante sobre a obra. Devido à própria natureza das irregularidades da pista e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos, em concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo T e duplo T, respectivamente, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões do trabalho versam sobre a influência da velocidade, espaçamento e do número de veículos, referentes a situações distintas de carregamento, no que tange a resposta dinâmica das pontes rodoviárias de concreto armado. A magnitude dos efeitos dinâmicos associados à interação dos veículos com o pavimento irregular também é investigada. / In this investigation the dynamic effects induced by the vehicles crossing on the irregular pavement surfaces of reinforced concrete highway bridge decks were evaluated. The mathematical model considered the participation of the mass and stiffness of the vehicles in the definition of the system natural frequencies. The vehicle-bridge mathematical model includes the interaction between the vehicles and bridge dynamical properties. The bridge deck was modelled using beam finite elements with concentrated masses and distributed stiffness. The vehicle model was based on the Brazilian code NBR 7188 standard vehicle TB-12. This vehicle was simulated as mass-spring-damper system and the degrees of freedom of these cars are defined as in plane vertical translations and rotations. The deck surface roughness was defined by a non-deterministic model based on the spectral density of the pavement. The moving load is formed by an infinite succession of vehicles equally spaced and with constant velocity. Only the steady-state response was considered. The dynamic response of two existing structural models corresponding to reinforced concrete highway bridge decks was investigated in terms of displacements and efforts. The conclusions have shown the influence of the velocity, spacing and number of vehicles on the bridges dynamic response. The magnitude of the response amplification due to the surface irregularities was investigated.