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Monitorização e análise do comportamento estrutural da ponte ferroviária sobre o rio Ave

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Abstract(s)

O presente estudo é dedicado à monitorização do comportamento estrutural da uma ponte ferroviária sobre o Rio Ave, ao serviço da Metro do Porto, em resultado do estágio curricular realizado na empresa NewMENSUS, Lda., para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil, na área de Especialização em Estruturas. A ponte sobre o Rio Ave é uma estrutura em betão armado pré-esforçado, construída em 1980, e adaptada para a travessia do Metro em 2006. Na sequência desta intervenção de reabilitação foi instalado um sistema de monitorização, constituído por um conjunto de sensores de deslocamento e de sensores de temperatura. A partir destes instrumentos é possível medir movimentos de junta e temperaturas do betão e do ambiente. Além disso, através das medições dos sensores de deslocamento é possível calcular os deslocamentos de apoios e rotações relativas nos apoios. O sistema de monitorização instalado permite uma observação contínua dos parâmetros em análise, de forma a garantir a segurança e a funcionalidade durante o seu ciclo de vida. Para apoiar esta monitorização e entender a dinâmica da estrutura, desenvolveram-se três modelos numéricos. Estando os modelos numéricos concluídos, foram simuladas variações da temperatura e a passagem de cargas móveis. De seguida, foram comparados os resultados numéricos com os reais, calibrando, desta forma, os modelos. Realizando uma análise detalhada dos dados obtidos através do sistema de monitorização, é possível identificar eventuais anomalias na estrutura, antes que estas atinjam níveis críticos, assim como tendências e padrões. Desta forma, no caso de estudo em apreço, realizaram-se correlações entre os deslocamentos de junta, correlações entre os deslocamentos de apoios e as temperaturas médias do betão, correlações entre os rotações relativas e as temperaturas diferenciais do betão. Com base na análise destes resultados, estabeleceram-se limites de alerta e calcularam-se resíduos e desvios absolutos. Através das observações realizadas, notaram-se algumas discrepâncias nos dados. Desta forma, submeteu-se o modelo numérico mais complexo a cenários de dano, para entender como a estrutura reage a certas anomalias.
The present study is dedicated to monitoring and analysis the structural behaviour of the railway bridge over Ave River, serving the Porto Metro, as a result of the curricular internship carried out at NewMENSUS, Lda., to obtain a master’s degree in Civil Engineering, with a specialization in Structures. The bridge over the Ave River is a prestressed reinforced concrete structure, built in 1980, and adapted for metro crossing in 2006. Following this rehabilitation intervention, a monitoring system was installed, consisting of a set of displacement sensors and temperature sensors. These instruments make it possible to measure joint movements and temperatures of the concrete and the environment. Additionally, through the measurements from the displacement sensors, it is possible to calculate support displacements and relative rotations at the supports. The installed monitoring system allows for continuous observation of the parameters under analysis, ensuring safety and functionality throughout its life cycle. To support this monitoring and understand the dynamics of the structure, three numerical models were developed. Once the numerical models were completed, temperature variations and the passage of moving loads were simulated. Then, the numerical results were compared with the actual ones, thereby calibrating the models. By conducting a detailed analysis of the data obtained through the monitoring system, it is possible to identify potential anomalies in the structure before they reach critical levels, as well as trends and patterns. Therefore, in the case study in question, correlations were made between joint displacements, correlations between support displacements and average concrete temperatures, and correlations between relative rotations and differential concrete temperatures. Based on the analysis of these results, alert limits were established, and residuals and absolute deviations were calculated. Through the observations made, some discrepancies in the data were noted. The most complete numerical model was subjected to damage scenarios to understand how the structure reacts to certain anomalies.

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Structural monitoring Data analysis Damage detection Numerical modeling Bearings Análise de dados Monitorização de estruturas Deteção de danos Modelação numérica Pontes Aparelhos de apoio

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