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

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

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

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. 2008

Orientador: José Antônio Matthiesen / Banca: Renato Bertolino Junior / Banca: Antonio Alves Dias / Resumo: Atualmente no Brasil, há a necessidade de se construir novas pontes, além da grande demanda por pontes de pequenos e médios vãos em novas regiões agrícolas. Com este propósito, a empresa Galvani propôs um sistema estrutural que será utilizado como estrutura principal de uma ponte de madeira, sendo utilizada madeira de reflorestamento da espécie Eucalipto Citriodora. O sistema estrutural estudado consiste em um pórtico pré-tensionado, com duas peças de madeira roliça com 15 metros de altura interligadas por um nó metálico em seu topo, essas peças terão um travamento horizontal efetuado por uma peça de madeira roliça a três quartos da altura da base do pórtico. Este pórtico será a sustentação principal, por tirantes, de um tabuleiro de uma ponte de 5 metros de largura por 30 metros de comprimento. O estudo necessário foi realizado para que este sistema estrutural atenda a todos os requisitos das normas técnicas da ABNT vigentes no país e que satisfaça a expectativa do seu principal idealizador, o engenheiro civil Rodolfo Galvani Júnior / Abstract: Currently in Brazil it's necessary to build new bridges, because there are a large demand for small and medium bridges in new agricultural areas. For this purpose, the company Galvani proposed a new structural system to be used as the principal structure of a wooden bridge, and is used the reforestation wood of species Eucalyptus citriodora. The structural system consists to apply a displacement at the base of the principal structure and will be analyzed its influence in improving the structural behavior when it is loaded. The principal structure have two pieces of roundwood with 15 meters of height and both are connected with the use of metal profiles, these parts will have a lock on a horizontal piece of roundwood to three quarters of the height of base of the structure. This principal structure is used like a support of a main board of a bridge of 5 meters width by 30 meters in length. The objective of this research is study this new structural scheme complies with the requirements of technical standards ABNT and meets the expectation of engineer civil Rodolfo Galvani Junior / Mestre

O presente trabalho se propôs a estudar os esquemas estruturais alternativos para pontes esconsas e avaliar as modelagens matemáticas possíveis através de softwares especializados, como o SAP2000 e STRAP2010, a fim de identificar as melhores soluções e modelos para cada caso. O objetivo foi o de aprimorar os modelos de cálculo, especialmente no que diz respeito à previsão das reações de apoio e das forças cortantes, ponto mais delicado de obras esconsas. O estudo baseou-se em soluções de superestrutura em laje e em grelha, com ou sem transversinas, com esconsidade variável entre zero e sessenta graus, eixo longitudinal reto, modeladas por barras e elementos finitos. Não foi objeto deste estudo a influência da meso e da infraestrutura dessas pontes nos esforços na superestrutura. / The present work is proposed to study alternative structural schemes for skew bridges and to evaluate possible mathematical modeling through specialized software, such as SAP 2000 and STRAP2010, in order to identify the best solutions and models for each case. The aim was to improve the calculation models, especially with regard to the prediction of the support reactions and shear forces, most delicate point in skew bridges. The study was based on slab or grid, with or without transversal beams, superstructure solutions, with variable skew between zero and sixty degrees, straight longitudinal axis, modeled through bars and shell elements. It was not purpose of this study the influence of meso and infrastructure of the bridge on its superstructure.

The purpose of this study was to develop a generalized numerical solution for the analysis of deck-continuous, composite, multi-span bridge girders without joints. A finite element computer program has been developed, with the capability of performing instantaneous and time-dependent response analyses, and strength analyses, for a general type of bridge beams. Steel, reinforced or prestressed concrete girders, topped by a reinforced concrete deck-slab, under various sequences of construction and with different types of continuity may be equally analyzed by the proposed solution. An isoparametric beam element and a connection, spring-like element, have been modified for modeling the nonlinear intrinsic characteristics of the materials, as well as accounting for the presence of mild steel reinforcements, prestressing tendons and the effects of cracking. Timependent properties of the comprising materials are assumed to follow the simplified models suggested by the American Concrete Institute and Prestressed Concrete Institue. The effects of a superimposed temperature gradient are included also in the analysis. A thorough description of the problem and of the properties assumed in modeling the materials is given first, followed by development of the finite element formulation. The proposed solution is validated by the analyses of ten different beams, with comparisons being made with available analytical and experimental data. Two different cases of deckcontinuous, jointless, multi-span beams are investigated and their performances are compared to the extreme situations of non and full continuity. Their behaviors have been found to be very satisfactory under dead and service load conditions . Under vertical loading, the response of a deck-continuous beam may be comparable to the response of a non-or fully continuous beam, depending primarily on the imposed supporting conditions.

Este trabalho tem por objetivo formular e aplicar um modelo numérico para a análise aeroelástica de seções de ponte. O escoamento em torno de uma seção de ponte rígida, sem movimento, assim como o escoamento em torno de uma seção que possui deslocamentos verticais, horizontais e rotações devidas a efeitos de torção, são investigados para obter os coeficientes aerodinâmicos e o número de Strouhal. Procura-se também determinar as cargas devido ao vento que atuam sobre a estrutura, assim como a velocidade do vento que provoca o fenômeno de instabilidade dinâmica denominado “flutter”. Para a análise do escoamento bidimensional levemente compressível, utiliza-se um método explícito de dois passos com uma formulação Arbitrária Lagrangeana-Euleriana (ALE). A turbulência é simulada diretamente para as grandes escalas, sendo que o modelo simples de Smagorinsky é incluído para simular as escalas de turbulência menores que a malha utilizada. O método dos elementos finitos é empregado para a discretização espacial. A estrutura é considerada como um corpo rígido com restrições elásticas segundo as componentes de deslocamento horizontais e verticais e segundo a rotação torcional. O acoplamento entre o fluido e a estrutura é efetuado aplicando as condições de compatibilidade e de equilíbrio na interface. A análise dinâmica da estrutura é efetuada através do método clássico de Newmark. / Formulation and application of a numerical model for aeroelastic analysis of bridge girder cross-sections is the mean of this work. The flow around stationary cross-sections, as well as cross-sections undergoing cross-wind vertical and horizontal (bending) displacements and rotatory (torsional) motion, are investigated for assessment of aerodynamic coefficients and Strouhal number. Determination of forced wind loads and flutter wind speed are also investigated. The two-dimensional of a slightly compressible fluid is analysed using an explicit two-step method and a Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation. The turbulence is simulated using Large Eddy Simulation (LES). Smagorinsky’s model is included as a sub-grid scale model. The finite element method is used for space discretization. The structure is considered as a rigid body with elastic restrains for horizontal and vertical displacement components and for torsional rotation. Coupling between fluid and stucture is accomplished by applying compatibility and equilibrium conditions at the fluid-solid interface. The structural dynamic analysis is performed using the classical Newmark’s method.