Efeitos estruturais das sobrecargas rodoviárias definidas nas normas mais utilizadas pela ...

174 Pages·2014·4.48 MB·Portuguese

Miguel Filipe Oliveira Saraiva
Licenciado em Engenharia Civil

Efeitos estruturais das sobrecargas
rodoviárias definidas nas normas mais
utilizadas pela engenharia portuguesa em
tabuleiros de betão de nervura única e em
caixão

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil

Orientador: Prof. Doutor António Lopes Batista, Professor

Associado Convidado, FCT - UNL

Júri:
Presidente: Prof. Doutor Válter José da Guia Lúcio
Arguente: Prof. Doutor Filipe Pimentel Amarante dos Santos
Vogal: Prof. Doutor António Lopes Batista

Dezembro 2013

“Copyrigh” Miguel Filipe Oliveira Saraiva, FCT / UNL e UNL

A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa têm 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 objectivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde
que seja dado crédito ao autor e editor.

Agradecimentos
A conclusão da presente dissertação marca o fim de um ciclo de cinco bons anos passados na FCT/UNL e o
começo de outro na minha futura vida profissional. Aproveito assim este espaço para expressar a minha
gratidão e reconhecimento a todas as pessoas que me acompanharam e apoiaram nesta longa jornada:
- Ao Prof. Doutor António Lopes Batista, orientador desta tese de mestrado, por toda a disponibilidade,
incentivo e empenho proporcionados e pela contribuição fundamental que prestou na realização deste
estudo;
- Ao Engº Guilherme Gomes (TPF Planege) pela simpatia e disponibilidade manifestadas não só para
esclarecer as dúvidas que surgiram na execução dos modelos de elementos finitos, mas também por
complementar os meus conhecimentos inerentes a essa temática;
- Ao Engº João Pinho (COBA) pela revisão efetuada aos conteúdos apresentados no segundo capítulo,
permitindo realizar um estudo mais correto e completo;
- A todos os meus colegas e amigos de curso, um reconhecimento pelo espírito de entreajuda e
companheirismo que se gerou entre nós, em especial ao Licínio pela sua contribuição elementar na
realização desta dissertação;
- Um sincero obrigado aos meus amigos de infância e mais chegados, que sempre compreenderam as
minhas ausências nas alturas de maior tensão e, por ainda assim, partilharem diversos momentos de
descontração e palavras amigas quando mais precisei;
- Em último lugar mas não menos importante, deixo um apreço muito especial à minha família e à Joana
por todo o apoio prestado, pela compreensão nos momentos difíceis e pelo carinho sempre dispensado
nesta importante etapa da minha vida.

I
II
Resumo
As ações do tráfego rodoviário são definidas nos regulamentos de estruturas vigentes de cada país por
modelos de sobrecargas. Em Portugal vigora o Regulamento de Segurança e Ações para Estruturas de
Edifícios e Pontes (RSA), mas espera-se, num futuro próximo, adotar a norma europeia (EC1). Porém, o
mercado da engenharia de pontes portuguesa está a voltar-se, maioritariamente, para os continentes
africano e americano, onde vigoram outros regulamentos.
Neste contexto, surge o interesse de estudar as diferenças de efeitos que os modelos de sobrecarga dos
respetivos regulamentos produzem em pontes rodoviárias. Para tal realizou-se o presente estudo, com o
objetivo de fornecer, ao meio técnico nacional, resultados comparativos entre os esforços produzidos
pelos modelos de sobrecarga verticais definidos nas normas mais utilizadas pela engenharia de pontes
portuguesa. O estudo abrange tabuleiros de médio vão, com secção em nervura única, e tabuleiros de
grande vão, constituídos por secções em caixão.
Efetuou-se uma revisão bibliográfica relativa a quatro estudos já realizados no âmbito deste tema, com o
objetivo de auxiliar o tipo de abordagem a realizar neste trabalho e enquadrar os resultados.
Além do regulamento português e do europeu, foram considerados os regulamentos sul-africano,
brasileiro e norte-americano. Os modelos de sobrecargas verticais, definidos em cada uma destas normas,
estão descritos no segundo capítulo do presente trabalho. Com esses modelos de sobrecargas e com a
modelação em elementos finitos de seis tabuleiros com diferentes secções, efetuou-se uma análise
longitudinal dos esforços. Adicionalmente realizou-se uma análise transversal dos esforços em duas
dessas estruturas com secção em caixão. Os casos de estudo escolhidos são apresentados detalhadamente
no quarto capítulo.
Longitudinalmente analisaram-se os máximos valores dos momentos fletores, do esforço transverso e do
momento torsor produzidos nos seis tabuleiros pelos modelos de sobrecargas dos regulamentos. Os
resultados obtidos, apresentados no capítulo 5, foram comparados entre si tomando como referência os
valores dos esforços obtidos pelo RSA.
No capítulo 6 apresentam-se os resultados da análise transversal. Foram determinados e comparados os
momentos fletores máximos negativos na secção de apoio nas almas e o momento máximo positivo na laje
intermédia. Os mesmos esforços, obtidos através de superfícies de influência, foram comparados com os
resultados dos modelos de elementos finitos.

Termos Chave:
Regulamentos de estruturas Tabuleiros de nervura única Esforços máximos
Sobrecargas verticais rodoviárias Tabuleiros em caixão Comparação de resultados

III
IV
Abstract
The actions of road traffic, reproduced as live load models, are defined by the structural regulamentations
of each country. In Portugal, the current national code is Regulamento de Segurança e Ações para
Estruturas de Edifícios e Pontes (RSA). However, in near future, it will be replaced by Eurocode (EC1).
Furthermore, the market of Portuguese bridges engineering is expanding, mostly to countries in Africa
and America, which have their own regulamentations.
Thus, it becomes important to study the differences between the effects produced by the various live load
models in road bridges. Accordingly, this work has the objective to provide the national technical
community, with the comparative results between the effects produced by the vertical live load models
more used by the Portuguese bridges engineering. The present study includes decks with medium spans,
made of single-section rib, and large spans, consisting of box-girder sections.
Four studies, which approached a similar subject as the present work, are presented on the third chapter.
The purpose is to support the process of this study and complete their results.
In addition to the Portuguese code and the Eurocode, the regulamentation from South-Africa and both the
Brazilian and the North-American norms will be analysed and respected. The vertical live load models
defined in these norms are described in the second chapter of this study. With those models and the finite
element models of six decks with different sections, a longitudinal analysis was made. Furthermore, two of
the decks were subjected to a transverse analysis. The study cases chosen are presented, in detail, in the
fourth chapter.
Longitudinally were studied the maximum values of bending moments, shear force and torsional moment
produced on the six decks, loaded with the live load models described on the regulamentations. The
results of the longitudinal analysis, presented in the fifth chapter, were compared to the effects created by
the Portuguese live load models.
The results of transverse analysis are presented in the sixth chapter. It was analyzed the sagging and the
hogging bending moments on the slab and under the webs of the deck. The comparative analysis between
norms was performed in the sixth chapter. The same effects were analyzed by influence surfaces and were
made a comparison with the results of the finite element method.

Keywords:
Structural regulamentations Single section-rib’s decks Maximum effects
Vertical roadway live loads Box-grider’s decks Comparison results

V
VI