Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-04-11Bitstream added on 2014-06-13T18:53:17Z : No. of bitstreams: 1 moraes_vm_me_ilha_prot.pdf: 4456756 bytes, checksum: 70a028ea28db2cfaed1abecec234c525 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As pontes mistas com vigas de madeira e tabuleiro de concreto, que constituem uma técnica já bastante estudada pelo meio acadêmico brasileiro, vêm ganhando cada vez mais espaço entre os projetistas e construtores de pontes em estradas vicinais do interior do Brasil. Entretanto, o vão dessas pontes é limitado pelo comprimento das peças de madeira, cujos valores máximos, em geral, ficam em torno de 6 metros para vigas serradas e 12 metros para vigas roliças. Neste contexto, a presente pesquisa propõe um novo sistema estrutural de pontes mistas para vencer vãos da ordem de 15 a 20 metros, constituído por vigas treliçadas de madeira que suportam a laje de concreto armado. O tabuleiro do sistema proposto pode ser executado utilizando, como pré-laje, painéis treliçados pré-moldados auto-portantes, evitando-se escoramentos e, conseqüentemente, reduzindo o tempo e os custos de construção. A laje final é solidarizada às treliças de madeira por intermédio de pinos metálicos de cisalhamento, que fazem com que ambos os materiais trabalhem solidariamente na resistência aos esforços solicitantes, buscando, portanto, a otimização do uso estrutural desses materiais. A principal abordagem desta pesquisa é experimental, com a construção e análise de um modelo físico reduzido na escala 1:4... / Timber-concrete composite structures - TCCS - constitute a technique well studied by the Brazilian academy and have been each time more present among the designers and constructors of bridges in secondary roads in the interior of Brazil. However, the span of these bridges is limited by the length of the timber beams, whose maximum values, in general, are around 6 meters for sawed beams and 12 meters for round beams. In this context, the present research suggests a new structural system of composite bridges, to overcome spans from 15 to 20 meters, built by trussed timber beams that support a reinforced concrete deck. The deck of the system can be executed using precast self-supported trussed panels, preventing props and, consequently, reducing time and costs of construction. The final slab is connected to the trussed beams by metallic shear bolts, which make that both the materials (timber and concrete) work together in the resistance to the requesting efforts, aiming the optimization of the structural use of these materials. This research was based on an experimental approach, with the construction and analysis of a reduced physical model in the scale 1:4, based on a bridge design classified as 30t with a free span of 16 meters. The model was instrumented with strain gauges and... (Complete abstract click electronic access below)

As pontes tradicionais de madeira no Brasil, nem sempre atingem as condições plenamente satisfatórias em estradas vicinais, exigem manutenção contínua e a maioria não está adequada ao tráfego pesado usual. As pontes mistas de madeira e concreto destacam-se como alternativa econômica apresenta grande resistência e rigidez além de exigir baixa manutenção. Neste trabalho os estudos dos tabuleiros mistos de madeira e concreto para pontes desenvolveram-se em três fases: estudo da ancoragem de barras de aço coladas em peças estruturais de madeira; estudo dos conectores de cisalhamento formados por barras de aço coladas na madeira em corpos-de-prova mistos de madeira e concreto e, estudos; construções e análises de protótipos de tabuleiros mistos de madeira e concreto. Nos estudos de ancoragens, as barras de aço com superfície deformada, do tipo CA-50 com tensão de escoamento 'F IND.Y,K' = 500 MPa, foram coladas em furos com diâmetros maiores, inclinadas de '0, 45 e 90 GRAUS' em relação às fibras das madeiras. Utilizaram-se quatro tipos de resina epóxi e uma poliuretana, considerando as principais variáveis que influenciam na resistência de ancoragem. Os corpos-de-prova foram construídos com amostragens de madeiras de: Eucalyptus citriodora (ρ 12% = 1000 kg/'M POT.3') e Pinus oocarpa shiede (ρ 12% = 550 kg/'M POT.3'). Os testes de ancoragem apresentam as estimativas das resistências médias obtidas por meio de análise de regressão múltipla e as resistências características, obtidas pelo limite inferior do intervalo de confiança a 90%. Nos estudos dos conectores de cisalhamento utilizaram-se corpos-de-prova mistos, do tipo push out, executados com madeira roliça natural de Eucalyptus citriodora tratada com CCA e concreto armado de média resistência. Os conectores de cisalhamento, em três variações, foram executados com barras de aço do tipo CA-50 ancoradas na madeira, com a resina epóxi SIKADUR 32 fluido e inclinados de '45 GRAUS' em relação às fibras, os resultados apresentam, as resistências últimas médias, as resistências características; os valores médios e os valores característicos dos módulos de deslizamento da conexão. Nos estudos, projetos e execuções de dois tabuleiros mistos, de madeira e concreto, utilizaram-se toras de Eucalyptus citriodora tratadas com CCA, concreto armado de média resistência e conectores de barras de aço coladas com resina epóxi no formato X. Análises estáticas foram realizadas submetendo os tabuleiros às provas de carga, utilizando caminhões. Os deslocamentos na linha central transversal foram medidos e comparados com os valores teóricos calculados usando um modelo de cálculo que considera o tabuleiro misto como uma placa ortotrópica equivalente. Os conectores apresentaram alta resistência; alta rigidez e modo de ruptura uniforme. Os tabuleiros mistos de madeira e concreto apresentaram muito bom desempenho, confirmaram-se as hipóteses fundamentais e o modelo de cálculo proposto. / The traditional timber bridges in secondary roads in Brazil not always meet the requirements of quality, but they also demand continuing maintenance and adequacy to heavy traffic. The mixed wood-concrete deck bridges arise as a viable alternative, because of its low construction cost, low maintenance and its high strength and stiffness. In this thesis the mixed wood concrete deck bridge studies was showed in three phases: the experimental pull out strength results of bonded-in steel rods in wood beams studs; the experimental analysis on shear connectors in mixed wood concrete specimens using bonded-in steel bars and, designs; constructions and statistics tests on log-concrete composed deck bridges was presented too. In the anchorage studies the deformed and reinforced CA-50 steel bars, with the minimum yield strength of 500 Mpa, were bonded in holes drilled at angles of '0, 45 and 90 DEGREES' between the rods and on the direction of grain. Four types of epoxy and one polyurethane adhesive were used regarding the influence of the most significant variables. The specimens were made using Eucalyptus citriodora (ρ 12% = 1000 kg/'M POT.3') and Pinus oocarpa shiede (ρ 12% = 550 kg/'M POT.3') beams. The pull out tests presents the median strength results estimated by multiple regression analysis and the characteristics response estimated by the lower range in 90% of the confidence interval. In the shear connections studies were carried using specimens of push out tests type made of logs of Eucalyptus citriodora treated with CCA and medium strength reinforced concrete. The shear connectors, in three shapes, were made with CA-50 steel bars bonded-in wood with SIKADUR 32 fluid epoxi resin, with '45 DEGREES' angles between the rods and on the direction of grain. The results presents the ultimate limit strength median, the characteristics strength, the slip modulus medians and the characteristics slip modulus. In the studies, designs and executions of two mixed wood-concrete decks bridge were used made of logs of Eucalyptus citriodora treated with CCA, medium strength reinforced concrete, and bonded-in steel CA-50 rods, as shear connectors in X format. Same static loads test on the bridges was carried out using a truck. Deflections in the medium span transversal directions were measured and analytically predicted using an equivalent orthotropic plate model. The shear connectors showed high ultimate strength and stiffness and, uniforms failure mode. The results showed a very good performance to the composed log-concrete deck bridges, it confirms the fundamental hypothesis and calculus model suggested.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4344.pdf: 5594245 bytes, checksum: fab6be00771107162007269bd0d0a554 (MD5) Previous issue date: 2012-03-01 / Even the metal bridges known for overcoming large spans, designed and implemented by large offices, this paper wishes to present concepts that can be applied in practical design of Steel-Concrete composite bridges of short and medium span, because those are the most common in national highways, and there is also a lack of professionals to design them into steel in Brazil. In the few studies dedicated to this subject, there is no specific normalization in steel bridges, and there is a lack of bridges on local roads throughout the country. The steel bridge or the Steel- Concrete composite bridges provides a construction that is both quick and of easy recovery. At first it discusses the main structural systems, features and behaviors of composite steel bridges and concrete. It also describes the analysis procedures to actions on bridges according to the U.S. standards (AASHTO:2002 & 2005), European (EC-1:1991) and Brazilian (NBR 7188:1984). It is also an objective of this study to understand the design philosophy of AASHTO:2002, regarding the definition of actions, analysis models, ensuring the joint behavior of steel beam and concrete deck, ultimate limit states and of service and resistance of the mixed system deck, verifying the possibilities / needs of adaptation to the national reality, standard frequently used by Brazilian designers. This study aims to enrich the national literature regarding to Steel-Concrete composite bridges and according to comparisons made to the design and scaling guide, set rules for a calculated script for these mixed systems, bridges, viewing adjustments for the development of those directed to Brazilian realities. / Mesmo as pontes metálicas tendo fama de vencer grandes vãos, projetadas e executadas por grandes escritórios de projetos, este trabalho tem o objetivo de apresentar conceitos que possam ser aplicados na prática de projeto de pontes mistas de aço e concreto de pequenos e médios vãos, pois são as mais frequentes nas rodovias nacionais, e também há uma carência dos profissionais para projetá-las em aço, no Brasil. Além de poucos trabalhos voltados a este assunto, não existe normalização específica para pontes em aço, sendo que há carência de pontes em estradas vicinais em todo o país. A ponte em aço ou mista de aço e concreto possibilita uma construção rápida e de fácil recuperação. Inicialmente discute-se sobre os principais sistemas estruturais, características e comportamentos de pontes mistas de aço e concreto, descrevendo também os procedimentos de análise para ações móveis em pontes segundo as norma americana (AASHTO:2002 e 2005), européia (EC-1:1991) e brasileira (NBR 7188:1984). Também está entre os objetivos deste trabalho compreender a filosofia de projeto da AASHTO:2002 no que se refere à definição das ações, modelos de análise, garantia do comportamento conjunto viga de aço e tabuleiro de concreto, estados limites últimos e de serviço e resistência do sistema de tabuleiro misto, verificando as possibilidades/necessidades de adaptação para a realidade nacional, norma esta comumente utilizada pelos projetistas brasileiros. Espera-se com este trabalho, enriquecer a bibliografia nacional no que se refere às pontes mistas de aço e concreto e de acordo com as comparações realizadas ao projeto e dimensionamento traçar diretrizes para um roteiro de cálculo para estes sistemas de pontes mistas, visando às adaptações para o desenvolvimento destas voltadas às realidades brasileiras.

As pontes tradicionais de madeira no Brasil, nem sempre atingem as condições plenamente satisfatórias em estradas vicinais, exigem manutenção contínua e a maioria não está adequada ao tráfego pesado usual. As pontes mistas de madeira e concreto destacam-se como alternativa econômica apresenta grande resistência e rigidez além de exigir baixa manutenção. Neste trabalho os estudos dos tabuleiros mistos de madeira e concreto para pontes desenvolveram-se em três fases: estudo da ancoragem de barras de aço coladas em peças estruturais de madeira; estudo dos conectores de cisalhamento formados por barras de aço coladas na madeira em corpos-de-prova mistos de madeira e concreto e, estudos; construções e análises de protótipos de tabuleiros mistos de madeira e concreto. Nos estudos de ancoragens, as barras de aço com superfície deformada, do tipo CA-50 com tensão de escoamento 'F IND.Y,K' = 500 MPa, foram coladas em furos com diâmetros maiores, inclinadas de '0, 45 e 90 GRAUS' em relação às fibras das madeiras. Utilizaram-se quatro tipos de resina epóxi e uma poliuretana, considerando as principais variáveis que influenciam na resistência de ancoragem. Os corpos-de-prova foram construídos com amostragens de madeiras de: Eucalyptus citriodora (ρ 12% = 1000 kg/'M POT.3') e Pinus oocarpa shiede (ρ 12% = 550 kg/'M POT.3'). Os testes de ancoragem apresentam as estimativas das resistências médias obtidas por meio de análise de regressão múltipla e as resistências características, obtidas pelo limite inferior do intervalo de confiança a 90%. Nos estudos dos conectores de cisalhamento utilizaram-se corpos-de-prova mistos, do tipo push out, executados com madeira roliça natural de Eucalyptus citriodora tratada com CCA e concreto armado de média resistência. Os conectores de cisalhamento, em três variações, foram executados com barras de aço do tipo CA-50 ancoradas na madeira, com a resina epóxi SIKADUR 32 fluido e inclinados de '45 GRAUS' em relação às fibras, os resultados apresentam, as resistências últimas médias, as resistências características; os valores médios e os valores característicos dos módulos de deslizamento da conexão. Nos estudos, projetos e execuções de dois tabuleiros mistos, de madeira e concreto, utilizaram-se toras de Eucalyptus citriodora tratadas com CCA, concreto armado de média resistência e conectores de barras de aço coladas com resina epóxi no formato X. Análises estáticas foram realizadas submetendo os tabuleiros às provas de carga, utilizando caminhões. Os deslocamentos na linha central transversal foram medidos e comparados com os valores teóricos calculados usando um modelo de cálculo que considera o tabuleiro misto como uma placa ortotrópica equivalente. Os conectores apresentaram alta resistência; alta rigidez e modo de ruptura uniforme. Os tabuleiros mistos de madeira e concreto apresentaram muito bom desempenho, confirmaram-se as hipóteses fundamentais e o modelo de cálculo proposto. / The traditional timber bridges in secondary roads in Brazil not always meet the requirements of quality, but they also demand continuing maintenance and adequacy to heavy traffic. The mixed wood-concrete deck bridges arise as a viable alternative, because of its low construction cost, low maintenance and its high strength and stiffness. In this thesis the mixed wood concrete deck bridge studies was showed in three phases: the experimental pull out strength results of bonded-in steel rods in wood beams studs; the experimental analysis on shear connectors in mixed wood concrete specimens using bonded-in steel bars and, designs; constructions and statistics tests on log-concrete composed deck bridges was presented too. In the anchorage studies the deformed and reinforced CA-50 steel bars, with the minimum yield strength of 500 Mpa, were bonded in holes drilled at angles of '0, 45 and 90 DEGREES' between the rods and on the direction of grain. Four types of epoxy and one polyurethane adhesive were used regarding the influence of the most significant variables. The specimens were made using Eucalyptus citriodora (ρ 12% = 1000 kg/'M POT.3') and Pinus oocarpa shiede (ρ 12% = 550 kg/'M POT.3') beams. The pull out tests presents the median strength results estimated by multiple regression analysis and the characteristics response estimated by the lower range in 90% of the confidence interval. In the shear connections studies were carried using specimens of push out tests type made of logs of Eucalyptus citriodora treated with CCA and medium strength reinforced concrete. The shear connectors, in three shapes, were made with CA-50 steel bars bonded-in wood with SIKADUR 32 fluid epoxi resin, with '45 DEGREES' angles between the rods and on the direction of grain. The results presents the ultimate limit strength median, the characteristics strength, the slip modulus medians and the characteristics slip modulus. In the studies, designs and executions of two mixed wood-concrete decks bridge were used made of logs of Eucalyptus citriodora treated with CCA, medium strength reinforced concrete, and bonded-in steel CA-50 rods, as shear connectors in X format. Same static loads test on the bridges was carried out using a truck. Deflections in the medium span transversal directions were measured and analytically predicted using an equivalent orthotropic plate model. The shear connectors showed high ultimate strength and stiffness and, uniforms failure mode. The results showed a very good performance to the composed log-concrete deck bridges, it confirms the fundamental hypothesis and calculus model suggested.