Análise não linear 3D do Viaduto Misto sobre o rio Sousa

Abstract

Com o avanço tecnológico e uma crescente aplicação da tipologia de estruturas mistas às obras de arte (pontes e viadutos), tornou-se necessário o desenvolvimento de métodos de análise mais eficazes. Estes simulam a interação entre os diferentes materiais e aproximamos resultados obtidos ao comportamento real da estrutura. Para tal existem ferramentas que, com o apoio dos dados provenientes dos diversos sistemas de observação, permitem a obtenção de uma imagem “real” das estruturas em análise. A presente dissertação assenta na utilização do software de análise não linear ATENA®, para modelação e análise tridimensional do viaduto misto sobre o rio Sousa localizado na A43. De forma a facilitar a modelação e posterior análise dos resultados obtidos através do modelo tridimensional, foram utilizados estudos já realizados à estrutura, nomeadamente, o ensaio de carga e o modelo bidimensional, servindo posteriormente para comparação aos resultados obtidos. Como principais objetivos, pretendeu-se alcançar a modelação integral de um dos tabuleiros, extraindo os principais resultados, nomeadamente, as extensões normais, as tensões tangencias, os deslocamentos máximos, a carga de colapso e a posição mais desfavorável dos veículos. Foi ainda simulada a influência dos esforços de torção, aproveitando uma das potencialidades dos modelos tridimensionais em relação aos bidimensionais. No caso em estudo, este efeito foi simulado utilizando alguns casos de carga realizados no ensaio de carga. Perante o modelo apresentado, foram verificados resultados que não correspondem ao real comportamento da estrutura. Em causa, está sobretudo o efeito da excessiva rigidez aplicada a determinados elementos constituintes do modelo realizado.

With the technological advancements in construction, the application of composite steel-concrete structures in civil engineering, namely in bridges and viaducts, increased considerably. Therefore, it became necessary to develop more efficient methods of analysis that simulate not only the material behaviour but also the interaction between them. With these methods it will become possible to numerically represent the real structural behaviour. The software ATENA® is a nonlinear structural analysis software that incorporates these kind of interface models. In this thesis it will be used this software to model the composite steel-concrete Sousa river viaduct, located in A43 highway, Portugal. It will be developed a 3D model. In order to validate the developed numerical model, it will be used obtained data from developed load test as well as the results from a 2D model, developed in the same software ATENA®. Once the model is developed and calibrated, it is intended to process all obtained results, mainly, overall deformation, maximum displacements, strengths and strains in all directions. One of the objectives of this thesis is to identify the most unfavourable position of vehicles from those used in load test. Other objective is to obtain the collapse load as well as the related mechanism. It will be studied both 2D and 3D load cases, namely, in this latter situation, to take into account the torsional effects. The developed 3D model revealed a higher stiffness, when compared to load test and 2D model results. This fact is essentially due to used finite element mesh which should be refined in some locations. However, it is verified that refinement will lead to a high computational cost which is also unacceptable. As future developments it is so intended to develop a numerical model that would provide good results and with a satisfactory computational cost.