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Monitoramento de Grandes Estruturas
Profa. Dra. Ana Paula Camargo Larocca
Universidade de São Paulo Escola Politécnica Departamento de Engenharia de Transportes
PTR 2562 Módulo 1
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A capacidade da Engenharia contemporânea de construir ‘mega’ estruturas:
Necessidade de melhor utilização do solo;
Obras que causem pouco impacto ambiental;
Estruturas que permitem usufruir de locais acidentados;
Dimensões grandiosas – atrações turísticas;
Pedágio para travessia – verba para sua manutenção.
Introdução
impulsionada
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INTRODUÇÃO
A capacidade da Engenharia contemporânea de construir ‘mega’ estruturas, como por exemplo:
Akashi Kaikyo Brigde, Japão
Comprimento total: 3911 m
Vão Central:1991 m
Vãos laterais: 960 m
Valor: US$ 4.3 bilhões
Ponte sobre o rio Paranaíba:
Comprimento total: 662 m
Vão central estaiado: 350 m
Valor: R$ 80 milhões
Ponte Octávio Frias de Oliveira,
SP, Capital
Valor: RS$ 233 milhões
Ponte sobre o rio Guamá, Pará
Comprimento total: 1976 m
Vão central estaiado: 582 m
Vãos laterais: 30 e 45 m
Valor: R$ 246 milhões
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Obras
Monitoramento de obras
Departamento de Engenharia de Transportes - EPUSP
Vão central estaiado: 582 m
Vãos laterais: 30 e 45 m
Valor: R$ 246 milhões
Torre de Dubai
Altura: 680 m
Valor: US$ 4,1 bilhoes
Ponte Estaida Marginal Tietê
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Obras
Monitoramento de obras
Departamento de Engenharia de Transportes - EPUSP
Vão central estaiado: 582 m
Vãos laterais: 30 e 45 m
Valor: R$ 246 milhões
Itaipú
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Ponte dos Remédios, SP
A recuperação teve custo de R$ 7,2 milhões de reais -
mais de um terço do valor estimado para a construção de
uma nova ponte (estimado na época em R$ 24 milhões de
reais)
Necessidade de monitorar
Monitoramento de obras
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Necessidade de monitorar:
Monitoramento de oscilações
Pontes, viadutos antigos;
Aumento crescente do volume do tráfego em pontes;
Carga dinâmica = majoração da carga estática;
Meio de identificar alterações estruturais que podem
diminuir a vida útil da estrutura;
Custo de monitorar x Custo de Manutenção x Custo de
reconstruir.
Barragens;
Segurança - Controle da Construção
Acompanhar tendências de movimentação;
Deslocamento lento ~ anos para verificar tendência;
referência fora da estrutura;
Lei 12.334/09/2010 estabelece a Política Nacional de
Segurança de Barragens.
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Estáticas:
• Peso próprio da estrutura
Dinâmicas:
• Carregamento produzido pelo tráfego
• Carregamento devido ao vento
• Abalos sísmicos
Estruturas - ações atuantes
Monitoramento de oscilações
A resposta da estrutura de uma ponte a um carregamento
dinâmico não é a mesma que a de um carregamento estático.
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Estáticas:
• Peso próprio da estrutura
Dinâmicas:
• Carregamento produzido pelo tráfego
• Carregamento devido ao vento
Estruturas - ações atuantes
Monitoramento de oscilações
A resposta da estrutura de uma ponte a um carregamento
dinâmico não é a mesma que a de um carregamento estático.
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Oscilações ou Vibrações ou
Deslocamentos dinâmicos
Monitoramento de oscilações
Departamento de Engenharia de Transportes EPUSP
Um objeto está oscilando quando se move
periodicamente em torno de uma posição de
equilíbrio:
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Oscilações
Monitoramento de oscilações
Variações temporais
Variações espaciais
descrição
Freqüência é o número de ciclos por unidade de tempo – unidade s - Hertz
O período é o tempo para completar um ciclo
A freqüência é o número de ciclos por s
fT
1
Tf
1
Deslocamento da posição de equilíbrio
Deslocamento máximo = amplitude
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Problemática do sistema
vibrante
Monitoramento de oscilações
Freqüência Natural de Oscilação
X
Forças externas
X
Freqüência de ressonância
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Numa situação de ressonância, freqüência
da excitação coincide com uma das
freqüências próprias da estrutura, a
amplitude de oscilação é, por vezes, tão
grande que pode levar ao colapso.
Monitoramento de oscilações
Departamento de Engenharia de Transportes EPUSP
Oscilação
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Estruturas - ações atuantes
Monitoramento de oscilações
A resposta da estrutura de uma ponte a um
carregamento dinâmico não é a mesma que a de um
carregamento estático.
Tacoma Narrows
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• Monitoramento é a observação e o registro regular das
atividades de um fenômeno.
• É um processo rotineiro de acúmulo de informações do
projeto em todos os seus aspectos.
• O objetivo do monitoramento geodésico é a
determinação confiável de alterações da geometria,
posição e orientação das estruturas feitas pelo
homem ou ocorrência natural.
Definição
Monitoramento de obras
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• Monitoramento é a observação e o registro regular das
atividades de um fenômeno.
• É um processo rotineiro de acúmulo de informações do
projeto em todos os seus aspectos.
• O objetivo do monitoramento geodésico é a
determinação confiável de alterações da geometria,
posição e orientação das estruturas feitas pelo
homem ou ocorrência natural.
Definição
Monitoramento de obras
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Monitoramento
• Interpretação de números/observação
• Como interpretar x ferramentas
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18
Monitoramento x Geodésia
• de pontos para imagens…
• de imagens para pontos…
• de imagens para demonstrações…
• de validação para integração
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Pontos – Posicionamento
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Georges Seurat: La Parade (1889)
Vincent Van Gogh: Self Portrait (1887)
A new style: Pointilism
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April 1, 2013 21
Geodésia, …de pontos para imagens…
21
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-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
mm/y
ear
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De figuras para demonstrações
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24
Monitoramento
Saber o que é preciso medir para se obter respostas sobre o estado estrutural da obra;
Análise da estabilidade é um dos compontentes mais importantes dos processos de análise de dados de movimentos/deformação;
Instrumentos que permitam a mínima interferência com a estrutura
Instrumentos compatívies.
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25
Monitoramento
• O que se quer mediar X diferentes períodos de observação
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26
Aspectos importantes
Mudanças de temperatura;
Deslocamento relativo ou absoluto;
Deformações relativas;
Instrumentos compatívies;
Esporádico ou Contínuo;
Estático ou Dinâmico.
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Monitoriamento
27
• Aplicações típicas
Deslizamentos de terra/ monitoramento de taludes Fundação de edifícios Controle de barragens Investigação/monitoramento de pontes Monitoramento de túneis Observação de poços, minas Monitoramento da Terra/marés terrestre Torres de transmissão de energia/dutos Etapas de construções pesadas
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Erros nas medidas
28
• Erros (erros humanos e falhas de instrumento) • Erros aleatórios (leitura e os erros experimentais) • Erros sistemáticos (constante ou variável)