Análise Estrutural de Pontes Suspensas para Cargas Rodoviárias

168 Pages·2014·3.08 MB·Portuguese

João Pedro Monteiro Serafim

Licenciado em Ciências de Engenharia Civil

Métodos simplificados para o

pré-dimensionamento de Pontes
Suspensas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre
em Engenharia Civil – Perfil Estruturas

Orientador: Professor Doutor Mário Arruda

Júri:

Presidente: Professor Doutor Corneliu Cismasiu
Arguente: Professor Doutor Eduardo Cavaco
Vogal: Professor Doutor Mário Arruda

Julho de 2014

s
a
s
n
e
p
s
u
S
s
e
t
n
o
P
e
d
o
t
n
e
m
a
nom
isif
na
ere
mS
id o
-ã
éo
rpJ
o
a
r
a
p
s
o
d
a
c
if
ilp
m
iS
s
o
d
o
t
é
M
2014

„„Copyright” João Pedro Monteiro Serafim, FCT/UNL e UNL

A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa tem o direito, perpétuo e sem
limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplares impressos
reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser
inventado, e de a divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e distribuição
com objetivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor e
editor

Agradecimento

Em primeiro lugar, gostaria de agradecer ao meu orientador, Professor Doutor Mário Arruda, pela
constante presença e ajuda na execução deste trabalho, pela amizade, disponibilidade e apoio que
sempre demonstrou durante o meu percurso académico. Sem a sua contribuição, este trabalho nunca
poderia ter sido concretizado.
Aos meus amigos e colegas que me acompanharam neste percurso e que muito contribuíram para a
minha formação académica, Ana Ferreira, Ana Guerra, Ana Romão, André Pereira, Carla Gil, Daniel
Pereira, Gonçalo Palma, Hugo Rebelo, João Valente, Rafael Wong, Susana Sá e Vítor Antunes. Com
eles partilhei as pequenas e as grandes vitórias que estes anos me trouxeram.
Aos meus amigos, Gonçalo Silva, João Guerreiro, Jonas Richter, Josué Jones, Micael Couto e Tiago
Antunes, pela força, apoio e motivação que me transmitiram ao longo da minha vida, sem eles não
seria a pessoa que sou hoje.
Um agradecimento especial ao Carlos Rodrigues e à Farah Alimagham, pelo contributo que me deram
durante a realização deste trabalho, pelas correções e traduções que por vezes foram necessárias de
serem feitas.
À Catarina Rodrigues, para além das constantes correções ortográficas, sintaxes, frásicas, estou-lhe
grato por me ter dado a força de vontade e motivação que muitas vezes faltou durante todos estes anos
e por partilhar as vitórias que alcancei.
Agradeço à minha família, principalmente aos meus pais, por todo o apoio e confiança depositados em
mim, por me terem ajudado a encontrar o meu caminho e por me ensinarem os valores e ideias que
hoje servem como bases da minha fundação.
Finalmente, agradeço ao Fernando, por ter sido um exemplo de força, trabalho e dedicação, por me ter
ajudado no meu crescimento. Por tudo o que fez por mim não há nada que pague e por isso estou-lhe
eternamente grato.

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo propor um novo método de cálculo para a obtenção de valores
de pré-dimensionamento para pontes suspensas no cabo e tabuleiro quando estas são solicitadas por
sobrecargas definidas no Regulamento de Segurança e Ações em Edifícios e Pontes.
O método é dividido em duas partes: uma primeira que define a metodologia necessária de ser
aplicada para a obtenção de esforços de pré-dimensionamento devido a sobrecargas uniformes e uma
segunda onde se pretende apresentar um método que permita a obtenção de esforços devido a
sobrecargas pontuais aplicadas a meio vão.
O primeiro Método irá recorrer à teoria dos deslocamentos de pontes suspensas, ao passo que o
segundo à teoria da viga elástica de forma a definir os parâmetros materiais e geométricos que serão
utilizados nos modelos matemáticos propostos.
As cargas obtidas irão ser comparadas às cargas determinadas pelos métodos analíticos já existentes,
sobretudo ao método definido pela teoria dos deslocamentos de pontes suspensas, bem como aos
modelos computacionais realizados pelo software SAP2000 recorrendo a modelos geometricamente
não lineares.
Neste trabalho são realizadas análises de sensibilidade, onde serão variados os parâmetros
geométricos: área do cabo, inércia da viga, flecha e vão central longitudinal. Esta análise servirá para
comprovar os resultados obtidos pelo método simplificado e de que forma as expressões utilizadas
evoluem.
Finalmente, será analisado um caso de estudo referente à Ponte 25 de Abril, onde será mostrada a
utilização do método proposto num caso real, de forma a mostrar a fiabilidade dos resultados obtidos.
Este caso de estudo terá uma análise analítica, recorrendo ao método proposto, e uma análise não
linear, recorrendo a modelos computacionais provenientes do software SAP2000.
Termos Chave: Pontes Suspensas; Análise Iterativa de Cabos, Teoria dos Deslocamentos de Pontes
Suspensas; Análises Paramétricas; Cargas Uniformes e Pontuais.

i