Dimensionamento de pontes rodoviárias de betão armado e pré-esforçado : análise da regulamentação nacional e europeia

Abstract

Os regulamentos portugueses atuais para o dimensionamento de pontes de betão armado e préesforçado - Regulamento de Segurança e Ações para Edifícios e Pontes (RSA) e Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado (REBAP), serão substituídos, a curto prazo, pelas normas europeias - Eurocódigos. O Eurocódigo 0 (EC0) - Bases de Projecto de Estruturas, Eurocódigo 1 (EC1) - Ações em Estruturas e o Eurocódigo 2 (EC2) - Dimensionamento de Estruturas de Betão Armado, apresentam algumas diferenças particulares em relação à regulamentação nacional em vigor, RSA e REBAP. Assim sendo, o principal objetivo desta dissertação passa por comparar o dimensionamento de pontes rodoviárias em betão armado e pré-esforçado usando as duas regulamentações, analisando a ação das sobrecargas (rodoviárias e passeios) e os modelos de cálculo das armaduras de flexão e de esforço transverso, bem como quantificando os esforços e respectivas armaduras. Assim, e de forma sumária, esta dissertação começa com uma breve introdução ao tema da segurança estrutural, tal como descrito no RSA e EC0, através do posicionamento do método semi-probabilístico – Método dos Coeficientes Parciais, que considera de forma apropriada as incertezas associadas às variáveis que intervêm na caracterização das ações e na resposta estrutural. Posteriormente, são descritos, pormenorizadamente, os modelos de sobrecarga rodoviária em pontes previstos em cada regulamento, RSA e EC1, assim como a sua aplicação. Descreve-se também, de forma sucinta, os modelos de cálculo associados ao dimensionamento da armadura em flexão e esforço transverso segundo o REBAP e o EC2. Em termos de análise estrutural, em primeiro lugar comparam-se e analisam-se os efeitos produzidos pelos modelos de sobrecarga regulamentares através de um breve estudo paramétrico e teórico num tabuleiro simplesmente apoiado. Em segundo lugar, e do ponto de vista numérico, é efectuado um estudo comparativo, usando três tabuleiros correntes de betão em Portugal. Este estudo permitiu quantificar e comparar os esforços nos tabuleiros resultantes da aplicação direta dos modelos acima referidos, bem como as armadura ordinárias e de préesforço.

The Eurocodes will replace soon the current Portuguese codes for the design of reinforced concrete bridges, namely the Regulamento de Segurança e Ações para Edifícios e Pontes (RSA) and Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado (REBAP). The Eurocode 0 (EC0), Eurocode 1 (EC1), and Eurocode 2 (EC2), Basis of Structural Design, Actions on Structures, and Design of Concrete Structures, respectively, show some particular differences in relation to national codes - RSA and REBAP. Therefore, the main objective of this dissertation is to study the concrete road bridge design from the point of view of the two different codes, by analyzing the action of live loads (traffic loads and footways) as well as the design models and amount of bending and shear reinforcements required. Thus, this dissertation begins with a brief introduction to structural safety by standing the semiprobabilistic method - Method of Partial Safety Factors - that, appropriately, considers the uncertainties associated with the variables involved in the characterization of actions and the structural response. Then, it is described, in detail, the models of highway traffic loads provided in each code, namely RSA and EC0, as well as its implementation procedure. It also describes, briefly, the designing models for bending and shear reinforcement, according to REBAP and EC2. In terms of structural analysis, firstly the effects produced by the traffic load models are exposed and analyzed, in a brief parametric and theoretical study, on a simply supported beam bridge. Secondly, from a numerical point of view, a comparative study is carried out using three typical concrete decks in Portugal. This study allowed us to quantify and compare the stresses on the decks resulting from direct application of live loads, as well as the amount of reinforcement and prestress needed.