Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil Seminário de Investigação F Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil Seminário de Investigação F.E.U.P. –2000 Metodologia da Utilização de Tirantes e de Cabos de Pré-Esforço Exterior Provisórios na Construção de Pontes Orientador: Prof. Doutor Adão da Fonseca Mestrando: Helvécio Pontífice da Cunha Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Objectivos Principais Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Objectivos Principais Exploração das técnicas de utilização de cabos e tirantes exteriores provisórios na construção de pontes. Abordagem dos factores respeitantes às características e processos de protecção dos cabos e tirantes. Definição das tensões de serviço apropriadas a aplicação dos mesmos, em função de cada caso concreto. Análise dos processos de protecção de cabos. Análise das técnicas de ancoragem dos cabos/tirantes provisórios. Preparação de um programa de optimização de estruturas que auxilie a decisão das tensões a aplicar em cada caso. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Porquê adoptar Cabos e Tirantes? Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Porquê adoptar Cabos e Tirantes? É um processo construtivo auxiliar. Porque com o aço de pré-esforço temos a melhor relação resistência e área, bem como o facto de não possuir problemas de instabilidade por funcionar a tracção. Em cabos de pouca área e peso, conseguimos aplicar grandes forças. O que os torna aconselhável no processo de montagem e desmontagem. A escolha da força a aplicar na barra, será dependente do tipo de objectivo a atingir, nomeadamente se pretende diminuir deslocamentos, controlar tensões ou diminuir esforços.  Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Sistemas de Construção Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Sistemas de Construção Na construção de pontes, a aplicação de cabos e tirantes provisórios é feita mediante quatro técnicas distintas : Sistemas de Suspenção (Barras Passivas). Sistemas de Equilíbrio (Barras Passivas). Sistemas de Atirantamento(Barras Activas). Sistemas de Triangulação (Barras Activas e Passivas). Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Conceito de Barra. Barra Activa é uma barra em que é possível introduzir uma força.  Barra Passiva é uma barra em que a variação de esforços é por efeito passivo, ou seja há compatibilidade de deformações em relação ao sistema em que é inserido.  Barras de Atirantamento será a barra típica de um sistema de atirantamento.  Barras de Triangulação será a barra típica de um sistema de treliças. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Descrição dos sistemas Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Descrição dos sistemas Sistemas de Atirantamento São tipicamente os mais utilizados. Recorrem-se normalmente quando se pretende : Construir pontes por avanços sucessivos em consola; Substituição de tirantes em pontes atirantadas; Construção de pontes por deslocamentos sucessivos; Construção de pontes por colocação de aduelas pré-fabricadas a partir dos pilares; Construção de arcos; Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Wilde Gera Bridge – Alemanha(Thuringian Forest). Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Wilde Gera Bridge – Alemanha(Thuringian Forest).

Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol) Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 2 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol)

Exemplo 3 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 3 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Pitzal Valley Bridge – Austria(Tyrol)

Ponte D. Ana Maria – Portugal (Porto) Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 4 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Ponte D. Ana Maria – Portugal (Porto)

Descrição dos sistemas Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Descrição dos sistemas Sistemas de Equilíbrio Utilizam-se menos frequentemente que os anteriores. Recorrem-se normalmente quando se pretende : Estabilizar os deslocamentos das consolas para cargas excêntricas e acidentais; Controlar a geometria do sistema global; Garantir a segurança das consolas e dos pilares durante a construção, em relação às acções de derrubamento nas duas direcções; Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Exemplo 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Equilíbrio Transversal sobre o tabuleiro.

Exemplo 2 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 2 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Equilíbrio das Consolas

Exemplo 3 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 3 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Fases de Montagem do Sistema de Equilíbrio

Exemplo 4 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 4 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Ponte da Régua sobre o Rio Douro Portugal (Régua) – Detalhe da Aplicação do Sistema de Equilíbrio Transversal nos Pilares.

Descrição dos sistemas Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Descrição dos sistemas Sistemas de Triangulação Foram de pouco uso até há bem pouco tempo. O recurso aos mesmos tem sido cada vez maior. São utilizados quando se pretende: Construir arcos recorrendo a escoramentos; Estabilizar os deslocamentos a partir de cabos provisórios, em pontes construidas pos avanços sucessivos; Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Exemplo 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Projecto da fase final da Ponte do Infante (Porto-Gaia). A imagem mostra a existência de cabos de retenção (que transmitem as tensões instaladas no tabuleiro às sapatas ) e as diagonais (que servem para equilibrar os avanços das consolas do tabuleiro).

Descrição dos sistemas Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Descrição dos sistemas Sistemas de Suspenção Também de pouco uso. Recorrem-se normalmente quando se pretende : Transportar estruturas provisórias; Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Ponte Sobre o Rio Chavanon - França Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Exemplo 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Ponte Sobre o Rio Chavanon - França

O Caso da Ponte do Infante-1 Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 O Caso da Ponte do Infante-1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Fase 3, 4 e 5 da Montagem de cabos de retenção

O Caso da Ponte do Infante-2 Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 O Caso da Ponte do Infante-2 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Fase 6, 7a e 7b da Montagem das diagonais

O Caso da Ponte do Infante-3 Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 O Caso da Ponte do Infante-3 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Fase 8, 9 e 10 da Montagem das diagonais e “fecho” do tabuleiro

Considerações sobre a Ponte Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Considerações sobre a Ponte É uma ponte que será construida por avanços sucessivos, cujos avanços serão garantidos pela montagem sucessiva de cabos de retenção e diagonais provisórias, auxiliadas por pilares provisórios que serão construidos nos encontros de Gaia e Porto. Optimização do dimensionamento dos cabos foi feita com bases semi-empíricas (baseada na sensibilidade do funcionamento da estrutura e limitações de equilíbrio das forças actuantes nos cabos de retenção) Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Considerações sobre a Ponte Os cabos de retenção e as diagonais, são cabos provisórios em regime de Barras Activas(Sistema de Triangulação). Formulação feita tendo em consideração a existência de um regime linear, utilizando-se : a. Utilização da Matriz de Influência dos cabos. b. Imposição de ordens de restrições. c. Determinação das tensões “ideias”nos tirantes utilizando o Solver (do Excel) como programa de optimização.

Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Objectivos Finais Procurar a situação de forças mais adequadas a estrutura em análise. Desenvolvimento de um aplicativo para optimizar a referida estrutura. Eventualmente uma versão adaptada do po NEWTOP. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Considerações Finais. O objectivo final desta dissertação, será a execução de um programa de optimização de estruturas, em que estará em causa a determinação do tirante mais adequado a um dado carregamento (durante a fase de utilização provisória) na construção da Ponte do Infante. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Temporizador de Actividades.

Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil - 15º Edição – 1999/2000 Bibliografia.   1. Cable Supported Bridges – Concept & Design, Niels J. Gimsing, Wiley Editors 2.  Prestressed Concrete Bridges, Cristian Menn 3.  Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, LNEC 1998. 4.  vms.voorhees.k12.nj.us/science/bridges/page2.htm 5.  www.hsba.go.jp/bridge/aka_info.htm 6.  www.fe.up.pt/~azr/pontes/pontes.htm 7. Guia de Apresentação da Ponte do Infante – AFA Consultores. 8. Elementos de projectos realizados pelo Eng. Armando Rito Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto