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Paola Torneri (2002)
Publisher: Universidade de São Paulo
Languages: Portuguese
Types: Master thesis
Subjects: análise de estruturas, bridges, cable-stayed bridges, concepção estrutural, concrete, concreto, pontes, pontes estaiadas, structural analysis, Engenharia de Estruturas
Nos últimos anos, a utilização de pontes estaiadas tem evoluído rapidamente e novos conceitos estruturais têm surgido, como por exemplo: o desenvolvimento de seções flexíveis e esbeltas, o aumento do comprimento dos vãos e a aplicação de pontes estaiadas em múltiplos vãos. Torna-se necessário portanto uma compreensão profunda do comportamento estrutural desse sistema. No processo de projeto as decisões mais importantes são geralmente feitas nas fases iniciais quando a síntese predomina sobre a análise numérica, tornando fundamental o entendimento do comportamento físico da estrutura na fase de pré-dimensionamento. Na concepção de uma ponte estaiada inúmeras alternativas estruturais são possíveis, por exemplo: pode-se utilizar um ou dois planos de cabos em diferentes arranjos, mastros e tabuleiros com seções transversais diversas e diferentes tipos de vinculação externa. Para um dado problema, mais de uma solução pode ser viável, no entanto algumas delas propiciarão a maior eficiência, sob o ponto de vista de consumo de materiais, facilidades construtivas, prazo de execução e comportamento físico da estrutura. Neste trabalho foram analisadas diferentes concepções estruturais com o objetivo de fornecer subsídios para as decisões tomadas no início do projeto estrutural de uma ponte estaiada. Para tanto, a partir do entendimento preliminar do comportamento físico de diferentes sistemas, foram definidas alternativas estruturais para análise estática através de modelos de elementos finitos tridimensionais. A análise e a comparação dos resultados permitiram um aprofundamento daquele entendimento. Além disso, alguns aspectos relevantes no projeto de pontes estaiadas foram estudados, tais como: o pré-dimensionamento dos estais, a definição da força de protensão inicial dos mesmos, o estudo do problema de fadiga nos cabos e a elaboração de modelos simplificados para análise preliminar do comportamento do tabuleiro e da torre. In the last years, the use of cable-stayed bridges has increased a lot and new design concepts have appeared, such as: the development of slender and flexible deck sections, the increase in span length and the application of cable-stayed bridges in multiple spans. It is thus necessary a thorough understanding of the structural behavior of this system. During the design process the most important decisions are usually taken in the initial phases, when the synthesis prevail over the numerical analysis, which requires the understanding of the physical structural behavior in the preliminary design. The design of cable-stayed bridges involves many structural alternatives, for example: it is possible to use one or more cable planes in different arrangements, a wide range of pylons and decks cross sections and different types of external connections. For a given problem, more than one solution can be feasible, however some of them will provide a greater efficiency, from the point of view of material consumption, construction facilities, time of execution and physical behavior of the structure. This study analyzes different structural conceptions with the purpose of helping in the decisions made in the beginning of a cable-stayed bridge structural project. For this, from the preliminary understanding of the physical behavior of different systems, some structural alternatives were defined and a static analysis using finite element models was carried out. The analysis and comparison of results allowed an improved understanding of the problem. Furthermore, some relevant aspects in cable-stayed bridges were studied, such as: the preliminary stay design, the definition of initial prestressing force in the stays, the study of the fatigue behavior of the cables and the development of simple models to simulate the response of the bridge decks and pylons.