Calibração Experimental de um Modelo Numérico da Ponte Ferroviária de São Lázaro

• Autor(a) principal: Queirós, Sandra Cristina Barbosa
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/12769
• topic: Integridade estrutural; Ponte ferroviária metálica centenária; Modelo numérico; Ensaio de vibração ambiental; Frequências naturais; Modos de vibração; Calibração; Structural integrity; Centenary railway steel bridge; Numerical model; Ambient vibration test; Natural frequencies; Vibration modes; Calibration; Estruturas

A presente dissertação tem como principal objetivo a calibração experimental de um modelo numérico de uma ponte ferroviária metálica. O trabalho envolveu a realização de uma análise experimental do comportamento dinâmico da ponte, mediante a condução de um ensaio de campo, a modelação numérica da estrutura, e sua subsequente calibração. O objeto de estudo foi a ponte de São Lazaro, localizada na linha do Tâmega, atualmente desativada, e que estabelecia a ligação entre as estações da Livração e de Arco de Baúlhe. Trata-se de uma ponte metálica treliçada, de vão único com uma extensão total de 40,61 metros. Para tal, foi inicialmente desenvolvido um modelo de elementos finitos com recurso ao programa Robot Structural Analysis, tendo por base um levantamento geométrico especificamente realizado para o efeito. Após o desenvolvimento do modelo foi realizado um ensaio dinâmico com o objetivo de identificar as frequências naturais, os modos de vibração e os coeficientes de amortecimento da estrutura. Neste ensaio foram utilizados acelerómetros piezoelétricos para medição das acelerações experimentadas pela estrutura face às ações ambientais. Com os resultados obtidos no ensaio foi possível proceder à calibração manual do modelo através de um processo de otimização iterativo, no qual se procurou minimizar os desvios dos parâmetros modais numéricos e experimentais, de forma a traduzir adequadamente o comportamento real da ponte. Os parâmetros que revelaram ser mais importantes nas respostas modais foram o modulo de elasticidade do aço e a rigidez transversal e longitudinal dos aparelhos de apoio. Com o intuito de obter um adequado emparelhamento entre os modos de vibração estimados numericamente e medidos experimentalmente, foi adotado um critério energético de garantia modal (MAC), com recurso a uma rotina desenvolvida em MatLab. O modelo calibrado apresentou um erro médio das frequências na ordem de 5.15% e um MAC médio próximo de 89,90%, permitindo uma melhoria significativa fase ao modelo numérico inicialmente desenvolvido.