Análise de fadiga em pontes ferroviárias de concreto protendido

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo numérico da fadiga em pontes ferroviárias da tipologia mais existente na Ferrovia Norte-Sul (FNS). São apresentados os conceitos básicos da fadiga, com auxílio das curvas S-N e da mecânica da fratura. Também é apresentado um resumo dos normativos americanos (Arema e AASHTO), europeus (Eurocode e fib2010) e brasileiros (NBR 6118) acerca da verificação da fadiga em projetos de pontes. É dada a ênfase nos métodos baseados nas curvas S-N. Os modelos numéricos utilizados foram calibrados com séries temporais de pontes instrumentadas da Estrada de Ferro de Carajás. Veloso (2018) obteve medições de deformações no concreto e aço das armaduras quando da passagem dos trens. Com base nesses dados, são elaborados modelos estruturais em elementos finitos (MEF) no programa CSI Bridge para estudo da fadiga das pontes da FNS. Para estimar o efeito da fadiga nas pontes estudadas, são aplicados os conceitos presentes nos normativos internacionais, assim como aqueles presentes na NBR 6118:2014. São apresentadas as metodologias para avaliação da fadiga por fórmulas simplificadas com nível de tensão única, bastante úteis principalmente em fases de estudo preliminar e projeto básico. Também são apresentadas as verificações com o cálculo da vida útil através da contabilização de ciclos de tensões de amplitudes variáveis, obtidos de séries temporais produzidas por um tráfego compatível com pontes de carga para tráfego pesado (minério de ferro). Os ciclos foram contabilizados com auxílio do método “Rainflow” através de um programa em Fortran e as curvas de resistência S-N dos códigos foram corrigidas com auxílio do método de Goodman para avaliar tensões com médias diferentes de zero.