Estudo teórico do dimensionamento do reforço de almas de pontes celulares em concreto utilizando polímero reforçado com fibra de carbono: estudo de caso do viaduto Av. Joseph Wagner (BR-101/BA)

Abstract

Neste trabalho, tem-se o estudo do reforço das almas de pontes em viga caixão em concreto protendido, utilizando-se polímero reforçado com fibra de carbono (PRFC). O trabalho tem por objetivo propor critérios analíticos para o reforço das almas de pontes caixão em concreto protendido, utilizando-se PRFC. Os critérios analíticos foram esenvolvidos tomando como referência as normas internacionais ACI 440 (2017) e CEB-FIP, Bullentin 14 (2001), adaptadas às prescrições da norma brasileira NBR 6118 (2014) e ao dimensionamento de vigas celulares. Para isto, realiza-se o estudo de caso do Viaduto Joseph Wagner, projetado em viga caixão e utilizando o trem-tipo TB-360 da norma brasileira NB-6 (1960), necessitando ser adequado ao trem-tipo TB-450 da atual norma de cargas móveis, a NBR 7188 (2013). Para este estudo de caso, foi disponibilizado pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), o projeto de reabilitação do viaduto, que contém informações importantes relacionados a geometria, propriedades dos materiais e área de aço de algumas seções da viga. Para análise do aumento das solicitações, o viaduto foi modelado em elementos finitos, utilizando-se os trenstipo TB-360 e TB-450. A partir dos resultados, verificou-se a necessidade de reforço à força cortante, torção e flexão transversal das almas. Para a seção que necessitou de reforço, ou seja, que não atendou aos critérios de segurança estabelecidos pela NBR 6118 (2014), foi dimensionado o reforço com PRFC, utilizando-se os critérios analíticos propostos no trabalho. Os critérios desenvolvidos apresentaram resultados satisfatórios, e indicaram pontos importantes que devem ser levados em conta nos projetos de reabilitação de pontes e nos projetos de reforço (longitudinal e transversal) de vigas de concreto, utilizando-se PRFC. No final do trabalho são abordadas recomendações e sugestões relacionadas ao dimensionamento, projeto e as adaptações dos critérios normativos internacionais com as normas brasileiras.

In this work, we have the study of reinforcement of webs of box girder bridges in prestressed concrete using carbon fiber reinforced polymer (CFRP). The objective of this work is to propose analytical criteria for the reinforcement of webs of box girder bridges in prestressed concrete using CFRP. The analytical criteria were developed based on the international standards ACI 440 (2017) and CEB-FIP, Bullentin 14 (2001), adapted to the requirements of the Brazilian standard NBR 6118 (2014) and to the sizing of box girder. To do this, carry out the case study of the Joseph Wagner Viaduct, designed in box girder and using TB-360 vehicle of Brazilian standard NB-6 (1960), and needs to be adapted to TB-450 vehicle of current standard, NBR 7188 (2013). For this case study, the National Department of Transport Infrastructure give the viaduct rehabilitation project, provided important information related to the geometry, material properties and steel area of some sections of the beam. For analysis of the increase of loads, the viaduct was modeled in finite elements, using the TB-360 and TB-450 vehicles. From the results, it was verified the need to reinforce the shear force, torsion and transverse flexion of the webs. For the beam section that required reinforcement, it was designed the reinforcement using the analytical criteria proposed in this dissertation. The developed criteria presented satisfactory results and indicated important points that should be taken into account in bridge rehabilitation projects and in reinforcement projects (longitudinal and transverse) of concrete beams using CFRP. At the end of the dissertation, recommendations and suggestions related to sizing, design and adaptations of the international normative requirements with the Brazilian standards are addressed.