aços de ductilidade especial em estruturas de betão armado

166 Pages·2009·7.3 MB·Portuguese

A
ÇOS DE DUCTILIDADE ESPECIAL EM
–
ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO
A
PLICAÇÃO AO DIMENSIONAMENTO DE

PONTE RODOVIÁRIA

João Miguel dos Santos Pereira da Rocha

Relatório de Dissertação submetido para satisfação parcial dos requisitos do grau de
MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURAS

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Orientador: Professor Doutor António Abel Ribeiro Henriques

FEVEREIRO DE 2009
MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2008/2009
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
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Editado por
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO
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4200-465 PORTO
Portugal
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mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil -
2008/2009 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2008.

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Aos meus Pais,

Aços de ductilidade especial em estruturas de betão armado – Aplicação ao dimensionamento de ponte rodoviária

AGRADECIMENTOS
A realização deste trabalho não seria possível sem o apoio de diversas pessoas que, talvez até sem se
darem conta, deram um grande contributo para a sua realização. Deixo aqui uma mensagem de sincero
agradecimento e reconhecimento àquelas cujo contributo foi mais importante.

Aos meus pais todo o apoio e o incentivo que sempre me deram ao longo da minha vida. São sem
dúvida eles os principais responsáveis por tudo o que eu consegui alcançar até hoje.

Agradeço também ao meu irmão pelo interesse demonstrado e pelo apoio que me deu na realização
deste trabalho.

Deixo também uma mensagem de agradecimento ao meu orientador, o Professor Abel Henriques, pela
total disponibilidade que sempre demonstrou e por toda a ajuda que me deu de modo a tornar o meu
trabalho mais completo.

Queria também agradecer ao Professor Carlos Sousa pela simpatia e disponibilidade que sempre
demonstrou e pela ajuda que me deu numa fase importante deste trabalho.

Por último deixo uma mensagem de agradecimento a todos os meus amigos, que me acompanharam
ao longo do meu percurso académico, e que certamente continuarão presentes no meu futuro, sem o
apoio dos quais a realização deste trabalho não seria possível.

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Aços de ductilidade especial em estruturas de betão armado – Aplicação ao dimensionamento de ponte rodoviária

RESUMO
O dimensionamento de estruturas seguras e eficientes é, desde sempre, o principal objectivo dos
engenheiros. A necessidade de garantir que as estruturas apresentem uma capacidade de aviso
suficiente antes de atingirem a rotura, de modo a que os seus utilizadores se apercebam da existência
de problemas estruturais, torna-se portanto um requisito fundamental.
Para que tal seja possível há que, na fase de projecto, se proceder ao dimensionamento de secções com
boas características de ductilidade, que para além de permitirem maiores deformações por parte da
estrutura, apresentem ainda como vantagem o facto de tornarem possível que esta proporcione um
melhor comportamento para situações próximas da rotura. De facto, o dimensionamento de secções
dúcteis permite que se proceda à redistribuição dos esforços actuantes nas estruturas, dimensionando-
as dessa forma de um modo mais adequado ao comportamento exibido para valores de carga elevados.
Ao longo deste trabalho serão indicadas medidas que permitem melhorar a ductilidade das secções de
betão armado, sendo dedicada uma atenção especial à utilização de aços de ductilidade especial.
Pretende-se avaliar em que medida é que a utilização deste tipo de aços é benéfica para o
comportamento da estrutura, nomeadamente no que se refere ao aumento de capacidade de rotação e
redistribuição de esforços e ainda dos possíveis aumentos da capacidade resistente das próprias
estruturas.
De modo a avaliar as variações no comportamento exibido por secções de betão armado com
características de ductilidade distintas, tendo para este efeito sido realizados dimensionamentos para
diversas percentagens de redistribuição e utilizando aços com características de ductilidade distintas,
levou-se a cabo a realização de alguns exemplos práticos, entre os quais se inclui uma ponte
rodoviária. Procedendo a uma análise não linear das várias situações estudadas, pretende-se clarificar
os parâmetros que influenciam a ductilidade das secções e avaliar em que medida é que a utilização de
secções mais dúcteis é benéfica para um aumento da eficiência e da capacidade resistente estrutural.

PALAVRAS-CHAVE: betão armado, ductilidade, redistribuição, rótulas plásticas, análise não linear.

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Aços de ductilidade especial em estruturas de betão armado – Aplicação ao dimensionamento de ponte rodoviária

ABSTRACT
Designing safe and simultaneously efficient structures has always been the main objective of
engineers. The need to ensure that structures guarantee a sufficient capacity of deformation before
they collapse, to give users a warning of a possible structural problem is therefore essential.
In order to obtain safe and efficient structures, it is necessary to design structural elements with
adequate ductility. This way, it is required to increase the deformation capacity of structures to provide
a better behavior when they are subjected to high load near failure. In fact, designing ductile elements
makes it possible to proceed to stresses redistribution on structures, which allows the designed
elements to have a more suitable behaviour under higher load cases.
In the present work details on how to increase the ductility of reinforced concrete elements will be
given, paying special attention to the use of special ductility steels. The objective is to evaluate if the
use of this kind of steel brings any benefits to the behavior of the structures, especially if it allows to
increase the rotation and redistribution capacity and also if it allows any increase to the resistant
capacity.
In order to evaluate differences in the behavior exhibited by reinforced concrete structures with
different ductility, some practical examples will be studied, including a reinforced concrete bridge.
The purpose of performing a non-linear analysis of the several cases studied is to clarify the
parameters that influence section ductility and also to understand if designing ductile sections is
indeed benefic to the increase of efficiency and resistant capacity of the structures.

Keywords: reinforced concrete, ductility, redistribution, plastic hinges, non-linear analysis.

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