Influência das erosões localizadas no comportamento de estacas em encontros de pontes: caso de estudo

• Autor(a) principal: Patrício, Liliana Isabel Esteves
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/3427
• topic: Erosão localizada; Erosão localizada - Estacas; Erosão localizada - Pontes; Estacas - Pressão hidrodinâmica da água; Interacção solo-estrutura; Modelos de WINKLER

O presente estudo pretende contribuir para alargar o conhecimento sobre a influência das erosões localizadas na deformabilidade horizontal das fundações. Estes aspectos de natureza hidráulica vs estrutural são relevantes para a concepção, dimensionamento e reabilitação das pontes. Estas obras de arte, utilizadas para transpor linhas de água, apresentam na sua grande maioria, elementos de fundação inseridos no seio do leito aluvionar, propiciando mecanismos de erosão, que se podem acentuar durante as cheias, colocando em risco a estabilidade da estrutura. Ao longo dos últimos anos foram desenvolvidos inúmeros estudos sobre as erosões localizadas, de forma a compreender os fenómenos envolvidos e de quantificar a profundidade máxima das cavidades de erosão. Apesar dos avanços, porém, ainda persistem lacunas de conhecimento, que se refletem nas situações de colapso de pontes um pouco por todo o mundo. Esta dissertação compreende a interacção das duas componentes, a hidráulica e a estrutural. No que se refere aos aspectos hidráulicos, são descritos os principais factores que influenciam a formação e a profundidade máxima das cavidades de erosão, abordando as equações de cálculo mais divulgadas na literatura para a sua caracterização. Em termos estruturais, é analisado o comportamento de estacas de fundação sujeitas a acções laterais, focando, para isso, os métodos de análise baseados no modelo de WINKLER para o dimensionamento estrutural das mesmas e os efeitos de interacção estaca-solo-estaca observáveis em estacas a trabalhar em grupo. De acordo com os objectivos deste trabalho, foi realizado um ensaio experimental sobre condições de escoamento sem transporte sólido generalizado, no canal de Hidráulica e Morfologia Fluvial da Universidade da Beira Interior, com o intuito de analisar a influência da cavidade máxima de erosão susceptível de ocorrer no comportamento estrutural da fundação da ponte. Para isso, fez-se um modelo à escala, capaz de simular as condições de escoamento na secção da Ponte da Longra sobre o rio Ceira. Esta obra de arte apresenta encontros do tipo perdido fundados num grupo de 4x1 estacas. Com base nos resultados obtidos experimentalmente, foi possível concluir que a segurança estrutural dos elementos de fundação da Ponte da Longra, quando submetida ao incremento das forças hidrodinâmicas do escoamento, em virtude do desenvolvimento da cavidade de erosão junto do encontro, não fica comprometida. A armadura adoptada em projecto, condicionada pela armadura mínima prescrita no Eurocódigo 2 (EC2), dota as estacas de uma reserva de resistência suficiente para absorver o aumento percentual de cerca de 50% na armadura longitudinal. Avaliou-se, ainda, o acréscimo na área de cálculo da armadura para a acção do sismo, considerando a influência da cavidades de erosão, concluindo-se que mesmo para esta hipotética situação, a segurança do grupo de estacas não fica comprometida. De modo a complementar o estudo, foi feita uma análise comparativa entre os valores obtidos experimentalmente, para a profundidade máxima das cavidades de erosão, com as metodologias apresentadas nesta dissertação. A formulação que melhor se ajusta aos valores obtidos para o caso de estudo foi a proposta por MELVILLE e COLEMAN 2000.