Metodos de análise e avaliação de segurança sísmica de pontes em betão armado

Abstract

Este trabalho consiste no estudo do comportamento sísmico de pontes de betão armado. Ao longo deste, são indicadas as principais metodologias de análise sísmica, e, posteriormente as principais metodologias de análise de segurança sísmica, tendo em conta o comportamento não linear das pontes. Ao nível das análises numéricas, serão aplicadas algumas das metodologias referidas numa ponte porticada de betão armado, submetida a análises dinâmicas, explorando a sua capacidade histerética, de forma a indicar as vantagens e desvantagens na sua aplicação prática, para que possam ser envolvidas no futuro, no dimensionamento e verificação de segurança de estruturas correntes, garantindo um bom nível de rigor. Posteriormente, serão apresentados os resultados experimentais relativos a um ensaio de um pilar retangular de secção oca. Finalmente, serão expostas as conclusões da comparação com outros pilares ensaiados na campanha experimental anterior. No início deste projeto apresenta-se uma análise aos danos em pontes e viadutos que foram submetidos à ação sísmica recentemente. A ação sísmica permite testar a capacidade de dissipação de esforços e respetivo comportamento histerético. Assim, é importante analisar as estruturas que estiveram já sujeitas a esse fenómeno para se retirar conclusões e, posteriormente melhorar as condições de comportamento sísmico das estruturas existentes ou novas. Na modelação estrutural abordaram-se, primeiramente, os elementos da estrutura, com modelações bidimensionais e tridimensionais, definindo métodos para obter a resposta estrutural de pontes. Depois, foi estudado o comportamento dos materiais constituintes do betão armado sujeitos a cargas cíclicas para que, no fim, sejam definidos os modelos de avaliação da capacidade resistente dos elementos das pontes. Abordou-se igualmente a legislação europeia, Eurocódigo 8, e indicando quais são os métodos utilizados pela norma para se proceder à análise sísmica. Para avaliação de segurança sísmica enunciaram-se os métodos mais simplificados e abordou-se uma metodologia mais rigorosa, que parte do princípio da quantificação da probabilidade de ruina através de uma transformação não linear da ação sísmica e dos seus efeitos na estrutura. Alguns dos princípios estudados foram aplicados a um caso de estudo. Por fim, foi realizado um ensaio experimental de um pilar retangular reforçado com bandas CFRP, com secção oca, dando seguimento à campanha experimental realizada por Delgado (2009). Finalmente, este ensaio foi complementado com uma análise numérica do pilar, sem o reforço, submetido à mesma lei de carga utilizado no ensaio experimental.

This work consists of the study of the seismic behavior of reinforced concrete bridges. Along this thesis are shown the main methods of seismic analysis and subsequently the main methods of analyzing seismic safety, taking into account the non-linear behavior of the bridges. In numerical analysis, will apply some of the methodologies referred to reinforced concrete bridge, subjected to dynamic analysis, exploring its hysteretic capacity, to indicate the advantages and disadvantages in practical application, that may be involved in future, in the design and verification of structural safety assessment of current structures, ensuring a good level of rigor. After will be presented the experimental results of testing hollow section bridge piers. Finally, will be perform the conclusions of the comparison with other testing hollow section bridge piers. In the begining of this work it is show an analysis of the damage to bridges that was subjected to seismic action lately. The seismic action allows to test capacity of dissipation of efforts and respective hysteretic behavior. Thus, it is important to analyze the structures that were subject to this action, to take conclusions and further improve the seismic performance of existing and new structures. In structural modeling was studied first the elements of structure, in two-dimensional and three-dimensional modeling, defining methods for the structural response of bridges. After this, was read the behavior of the constituent materials of the concrete to cyclic loading in order to define models to be evaluation of the strength of the elements of the bridges. Also was studied the European legislation, Eurocode 8, and indicating what the methods that indicate to conduct seismic analysis are. For verification of structural safety, was enunciated most simplified methods and addressed by a more rigorous methodology, which assumes the quantification of the probability of ruin through a nonlinear transformation of the seismic action and its effect on the structure. Some of the principles studied wiil be applied to a case study. Finally an experimental test of reinforced hollow section pier with CFRP sheet following up experimental campaign by Delgado (2009). Subsequently, when this testing will be complete with a numerical analysis of the pillar without reinforcement, subjected to the law of load used in the experimental test.

Ce travail consiste à l'étude du comportement sismique des ponts en béton armé. Tout au long de ce sont indiquées les principales méthodes d'analyse sismique et par la suite les principales méthodes d'analyse de la sécurité sismique, en tenant compte du comportement non-linéaire des ponts. En termes d'analyse numérique, appliquer certaines des méthodes visés à un pont portique en béton armé soumis à une analyse dynamique, explorer sa capacité d'hystérésis pour indiquer les avantages et les inconvénients de l'application pratique qui peuvent être impliqués dans l'avenir dans la conception et la vérification des structures de sécurité en vigueur, en assurant un bon niveau de rigueur. Enfin, les résultats expérimentaux concernant le test d'un pilier rectangulaire de section creuse seront présentés. Ensuite, les conclusions de la comparaison avec d'autres piliers testés en campagne expérimentale précédente seront présentés. Avant de procéder à des objectifs de ce travail a été fait une analyse des dommages causés à des ponts et des viaducs qui ont été soumis à l'action sismique récents. La meilleure preuve de son handicap lorsque la structure est soumise à l'action sismique, avec un mauvais comportement qui peut conduire à son échec. Ainsi, il est important d'analyser les structures qui ont fait l'objet à ce phénomène, de tirer des conclusions et d'améliorer la performance sismique des structures existantes et nouvelles. Dans la modélisation structurelle a été adressée premiers éléments de la structure avec la modélisation bidimensionnelle et tridimensionnelle, définir des méthodes pour la réponse structurale des ponts. Par la suite, le comportement des matériaux constitutifs du béton à un chargement cyclique afin de définir des modèles d'être évaluation de la force des éléments des ponts a été étudiée. Est adressée également à la législation européenne, l'Eurocode 8, et en indiquant quelles sont les méthodes qui indiquent à procéder à une analyse sismique. Pour l'évaluation de la sécurité sismique, est énoncé les méthodes les plus simplifiées et traitées par une méthodologie plus rigoureuse, ce qui suppose la quantification de la probabilité de ruine à travers une transformation non linéaire de l'action sismique et son effet sur la structure. Certains des principes étudiés ont été appliqués à une étude de cas. Enfin essai expérimental d'un pilier rectangulaire renforcé avec fibre de carbone avec des bandes de section creuse, nouvelle campagne expérimentale par Delgado (2009) a été réalisée. Par la suite, le dosage a été complète par une analyse numérique du pilier sans armature, soumis à la loi de la charge utilisée dans l'essai expérimental.