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, Laboratório de Engenharia de Pontes. Universidade de Osaka. 2009

Dissertação de mestrado. Estruturas de Engenharia Civil. 2003. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

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.

Este trabalho apresenta um modelo para a verificação do trem-tipo de projeto de pontes e viadutos da norma brasileira a partir do tráfego real nas estradas. Inicialmente, apresenta-se a comparação da carga móvel da norma brasileira com o Eurocode e com as normas da AASHTO. Em seguida, apresenta-se o estado da arte no Brasil e no mundo em pesquisas na área de cargas móveis em pontes. Propõe-se um modelo de verificação do trem-tipo baseado em simulações das passagens e cargas de veículos, através do método de Monte Carlo. São utilizados dados de pesagem e de quantidades de veículos provenientes de uma rodovia concedida à iniciativa privada no interior paulista. São efetuadas análises de pontes celulares com diversos vãos, de 30 a 200 metros, sendo estudados os momentos fletores no meio do vão e forças cortantes adjacentes aos apoios, em obras isostáticas, e momentos fletores no apoio central de pontes contínuas de dois vãos. É dada maior ênfase às situações de congestionamento sobre a ponte, e são efetuadas extrapolações estatísticas para a obtenção dos esforços característicos, levando-se em conta as diferentes situações de tráfego possíveis. Por fim, é feita uma extensão ao estudo das grelhas, utilizando-se linhas de influência transversais em ponte com vão de 30 metros, sem transversinas intermediárias. / This work presents a model to verify the design traffic load model of the Brazilian code, based on real traffic at road bridges. First, it compares Brazilian load model with Eurocode 1 and AASHTO Standard and LRFD Specifications. Then, recent development and research on bridge traffic load models are presented, in Brazil and other countries. A verification model of the traffic load is proposed, based on quantity and weight vehicle simulations, using Monte Carlo method. Real traffic data of trucks, used in this work, have been collected at highways of Sao Paulo state. Box-girder bridges from 30 to 200 m spans are investigated, studying the bending moment at midspan and the shear forces near the supports, on simply supported bridges, and the bending moment at center support, on two-span continuous bridges. Traffic jam situations on the bridge are emphasyzed, and statistical extrapolations to the load effects carachteristic values are done. Finally, it presents an extension of this study to multi-beam cross sections, using transverse influence lines, in a 30 m span bridge, without transverse beams.

Esse trabalho trata do problema de interação dinâmica entre veículos de carga e estruturas de pontes rodoviárias, incluindo o aprimoramento de um modelo veicular de oito graus de liberdade usualmente utilizado na modelagem de veículos classe 3C, introduzindo o nono grau de liberdade, referente à rotação em torno de seu eixo longitudinal ou movimento roll. Foram calculados os carregamentos provenientes do veículo modelado sobre pavimento inicialmente indeslocável, com perfis iguais ou distintos de rugosidade e diferentes sob cada linha de pneus, assim como a participação da energia modal do veículo para cada caso. Tais carregamentos foram condensados estaticamente e aplicados em modelo estrutural simplificado (unifilar) de uma ponte em seção celular, visando a identificar as flutuações dos esforços de torção provenientes da diferença de perfil de rugosidade sob cada linha de pneus do veículo estudado. Ainda foram confrontados resultados para duas situações de tráfego, sendo a primeira para veículo isolado trafegando sobre estrutura e a segunda para um comboio de veículos. Também, verificou a aproximação implícita na adoção de pavimento indeslocável para a obtenção dos esforços da interação veículo-pavimento, utilizando um método iterativo até que se garantisse convergência para os deslocamentos. / This work is concerned with the problem of dynamic interaction between heavy vehicles and bridges structures and also with the improvement of an eight-degree-of-freedom model of a 3C class vehicle, by introducing the ninth degree of freedom referring to the rotation about the vehicle longitudinal axis, or roll movement. The loads applied by the vehicle to the bridge deck were evaluated, assuming initially a rigid structure under the pavement, for both equal and distinct roughness profiles under each tire line, as well as the vehicle modal energy participation for each case. Such loads were statically condensed and applied to a simplified (unifilar) structural model of a girder box bridge, aiming at estimating the fluctuation of the torsion moments due to the differences in the roughness profiles under each tire line. The differences in the dynamic response were evaluated considering two traffic situations, namely a single vehicle or an ensemble of vehicles moving along the bridge. It was further checked the approximation implied in the assumption of a rigid structure under the pavement for the evaluation of the vehicle-structure interaction loads, by means of an iterative procedure until convergence was obtained for the displacements. Besides, it was compared the dynamic responses considering two different traffic situations. The first situation is a unique vehicle moving on a bridge whereas the second is a train of vehicle moving on the bridge. Ahead, it was verified the error in adopt the hypothesis of unmoved pavement in the vehicles model to obtain iteration forces pavement-vehicle, using an iterative methodology to rebuild the original vehicles displacement.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenhaia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Raimundo Delgado e Álvaro Cunha

Esse trabalho trata do problema de interação dinâmica entre veículos de carga e estruturas de pontes rodoviárias, incluindo o aprimoramento de um modelo veicular de oito graus de liberdade usualmente utilizado na modelagem de veículos classe 3C, introduzindo o nono grau de liberdade, referente à rotação em torno de seu eixo longitudinal ou movimento roll. Foram calculados os carregamentos provenientes do veículo modelado sobre pavimento inicialmente indeslocável, com perfis iguais ou distintos de rugosidade e diferentes sob cada linha de pneus, assim como a participação da energia modal do veículo para cada caso. Tais carregamentos foram condensados estaticamente e aplicados em modelo estrutural simplificado (unifilar) de uma ponte em seção celular, visando a identificar as flutuações dos esforços de torção provenientes da diferença de perfil de rugosidade sob cada linha de pneus do veículo estudado. Ainda foram confrontados resultados para duas situações de tráfego, sendo a primeira para veículo isolado trafegando sobre estrutura e a segunda para um comboio de veículos. Também, verificou a aproximação implícita na adoção de pavimento indeslocável para a obtenção dos esforços da interação veículo-pavimento, utilizando um método iterativo até que se garantisse convergência para os deslocamentos. / This work is concerned with the problem of dynamic interaction between heavy vehicles and bridges structures and also with the improvement of an eight-degree-of-freedom model of a 3C class vehicle, by introducing the ninth degree of freedom referring to the rotation about the vehicle longitudinal axis, or roll movement. The loads applied by the vehicle to the bridge deck were evaluated, assuming initially a rigid structure under the pavement, for both equal and distinct roughness profiles under each tire line, as well as the vehicle modal energy participation for each case. Such loads were statically condensed and applied to a simplified (unifilar) structural model of a girder box bridge, aiming at estimating the fluctuation of the torsion moments due to the differences in the roughness profiles under each tire line. The differences in the dynamic response were evaluated considering two traffic situations, namely a single vehicle or an ensemble of vehicles moving along the bridge. It was further checked the approximation implied in the assumption of a rigid structure under the pavement for the evaluation of the vehicle-structure interaction loads, by means of an iterative procedure until convergence was obtained for the displacements. Besides, it was compared the dynamic responses considering two different traffic situations. The first situation is a unique vehicle moving on a bridge whereas the second is a train of vehicle moving on the bridge. Ahead, it was verified the error in adopt the hypothesis of unmoved pavement in the vehicles model to obtain iteration forces pavement-vehicle, using an iterative methodology to rebuild the original vehicles displacement.

Este trabalho apresenta um modelo para a verificação do trem-tipo de projeto de pontes e viadutos da norma brasileira a partir do tráfego real nas estradas. Inicialmente, apresenta-se a comparação da carga móvel da norma brasileira com o Eurocode e com as normas da AASHTO. Em seguida, apresenta-se o estado da arte no Brasil e no mundo em pesquisas na área de cargas móveis em pontes. Propõe-se um modelo de verificação do trem-tipo baseado em simulações das passagens e cargas de veículos, através do método de Monte Carlo. São utilizados dados de pesagem e de quantidades de veículos provenientes de uma rodovia concedida à iniciativa privada no interior paulista. São efetuadas análises de pontes celulares com diversos vãos, de 30 a 200 metros, sendo estudados os momentos fletores no meio do vão e forças cortantes adjacentes aos apoios, em obras isostáticas, e momentos fletores no apoio central de pontes contínuas de dois vãos. É dada maior ênfase às situações de congestionamento sobre a ponte, e são efetuadas extrapolações estatísticas para a obtenção dos esforços característicos, levando-se em conta as diferentes situações de tráfego possíveis. Por fim, é feita uma extensão ao estudo das grelhas, utilizando-se linhas de influência transversais em ponte com vão de 30 metros, sem transversinas intermediárias. / This work presents a model to verify the design traffic load model of the Brazilian code, based on real traffic at road bridges. First, it compares Brazilian load model with Eurocode 1 and AASHTO Standard and LRFD Specifications. Then, recent development and research on bridge traffic load models are presented, in Brazil and other countries. A verification model of the traffic load is proposed, based on quantity and weight vehicle simulations, using Monte Carlo method. Real traffic data of trucks, used in this work, have been collected at highways of Sao Paulo state. Box-girder bridges from 30 to 200 m spans are investigated, studying the bending moment at midspan and the shear forces near the supports, on simply supported bridges, and the bending moment at center support, on two-span continuous bridges. Traffic jam situations on the bridge are emphasyzed, and statistical extrapolations to the load effects carachteristic values are done. Finally, it presents an extension of this study to multi-beam cross sections, using transverse influence lines, in a 30 m span bridge, without transverse beams.