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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-07022020-134242
Document
Auteur
Nom complet
Gabriela Bottene Perche
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2019
Directeur
Jury
Debs, Mounir Khalil El (Président)
Barboza, Aline da Silva Ramos
Trautwein, Leandro Mouta
Titre en portugais
Contribuição ao projeto estrutural de lajes de aproximação em pontes rodoviárias
Mots-clés en portugais
Abaqus
Análise paramétrica
Laje de aproximação
Modelagem numérica
Pontes
Resumé en portugais
Lajes de aproximação de pontes são elementos de extrema importância na transição entre a superestrutura da ponte e a via rodável. Estes elementos atenuam os recalques diferenciais existentes entre a ponte e a via, e seus problemas em projeto e execução podem gerar altos custos de manutenção. Atualmente, no Brasil e no mundo, não há consenso quanto ao projeto ideal de lajes de aproximação, e aspectos como sua geometria, condições de vinculação e detalhamento de projeto são muitas vezes negligenciados. No presente texto, este elemento de transição foi avaliado por modelagem numérica no programa Abaqus/CAE com simulações paramétricas para analisar as influências de diferentes fatores sobre seu desempenho estrutural. Foram variados o comprimento e espessura da laje, sua esconsidade, a resistência do concreto e a rigidez do apoio de solo com e sem perda de apoio do aterro. Observou-se que o solo do aterro é o elemento crucial para o bom funcionamento das lajes e a garantia de uma transição suave entre a ponte e a rodovia. Além disso, concluiu-se que para uma geometria com ângulos de esconsidade maiores que 30°, as tensões devidas a momentos volventes são muito significativas, chegando a exceder as tensões de tração máximas atuantes nas direções principais. Com relação ao solavanco em entradas e saídas de pontes, atestou-se que os deslocamentos na estrutura raramente levam à formação de gradientes inaceitáveis pelo usuário, porém, antes de haver deslocamentos de grande magnitude, ocorrem tensões de tração que excedem o fctk,inf proposto pela norma atual. Os resultados obtidos podem significar que, ainda que o conforto do usuário ao trafegar sobre a via não seja afetado, a laje pode apresentar fissuração em sua face inferior, que, por estar em contato com o solo, acelera a manifestação de patologias e a degradação da estrutura.
Titre en anglais
Contributions to the structural design of approach slabs in highway bridges
Mots-clés en anglais
Abaqus
Approach slab
Bridge
Finite element modelling
Parametric analysis
Resumé en anglais
Bridge approach slabs are essential structural elements on the interface between the superstructure and the subsequent highway. These elements smoothen the differential settlements between the bridge and the road, and difficulties in design and execution may lead to high maintenance costs. Currently, in Brazil and around the world, there is no general agreement as to the ideal design of approach slabs, and aspects such as its geometry, support conditions and detailing are often put aside. In the present study, this transition element was evaluated through FE modelling on Abaqus/CAE, with parametric analysis to investigate the influence of different variables on structural behavior. The length and thickness of the slab, as well as its skew angle, concrete strength and soil stiffness with and without loss of support were assessed. It has been found that the soil is the utmost important variable to structural performance and the even transition between highway and bridge. In addition, for skew angles above 30°, the stresses due to twisting moments are great enough to overcome the maximum tension on the cross section. As to the bump at the end of the bridge, it was concluded that the displacements rarely bring to unacceptable gradients on the highway-bridge interface, but before the displacements are noticeable, there are tension stresses higher than those recommended by the current national standards. These results may indicate that, in spite of the smooth transition between the bridge and the roadway, the approach slab may present unseen cracks, which, due to its contact with the soil, accelerates the structural decay.
 
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Date de Publication
2020-02-10
 
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