Dissertação

{pt_PT=Design of Computational Experiments for Fatigue Assessment in Steel Bridges - Várzeas Bridge Case Study} {} EVALUATED

{pt=Pontes são das estruturas mais importantes nua rede rodoviária. Apesar da sua importância, a crise financeira de 2008 originou uma redução dos recursos disponíveis para manutenção, realidade transversal a diversos países e que cria condições propícias para a ocorrência de catástrofes, como o colapso da ponte Morandi no verão de 2018. Esta dissertação de Mestrado propõe um modelo de projeto experimental computacional para avaliação de fadiga aplicado às longarinas longitudinais da ponte das Várzeas, considerando esforços estáticos resultantes de dois veículos do mesmo tipo e com as mesmas características, com os centros geométricos coincidentes com a secção a meio vão da ponte, e do peso dos seus componentes. Os valores de tensão foram obtidos através de um modelo computacional da ponte com recurso ao software Autodesk ROBOT Structural Analysis, e comparados com o estado limite de tensão estabelecido no projeto original da estrutura. Para a determinar a probabilidade de falha, foi implementada a metodologia de Simulação de Monte Carlo e, posteriormente, elaborado um espectro diário de tensões, extrapolando os valores necessários para desenvolver as respetivas curvas de fadiga anuais, considerando o tráfego de cada ano e os efeitos cumulativos ao longo dos anos. Posteriormente, foram comparados com os valores de uma curva de fadiga para o material S355 obtida através da literatura para avaliar o tempo expectável até ocorrer falha por fadiga. O projeto experimental computacional proposto visa avaliar a resposta das longarinas da ponte das Várzeas com elevada precisão, podendo ser considerado uma ferramenta útil para análises futuras., en=Bridges are among the most important structures in a country's road network. Despite its importance, the financial crisis of 2008 caused a decrease of resources available for bridge management. This reality is transversal to several countries and creates the conditions that may enable the occurrence of catastrophic results. This Master dissertation proposes a design of computational experiments for fatigue assessment of the longitudinal beams of the Várzeas bridge in order to deal with its response to static loadings from two vehicles of the same type and with similar characteristics, with geometric centers coinciding with the mid-span section, as well as the own weight of the bridge’s components. The resulting stress values were obtained using an optimized computational model of the structure with the software Autodesk ROBOT Structural Analysis and compared with the stress value deemed as the limit state in the original design of the bridge. The probability of failure was obtained using the Monte Carlo Simulation methodology. Using the values obtained by computational simulations, a daily stress spectrum was created, and the respective yearly stress curves were extrapolated considering the traffic of each year and the cumulative traffic effects over the years and compared with the results obtained from a fatigue curve for the material S355 in order to assess the expected time until fatigue failure. Therefore, the proposed design of computational experiments aims at evaluating the structural response of the Várzeas bridge with a high level of precision and can be considered a useful tool for future studies.}
{pt=Projeto de Experiências, Simulação de Monte Carlo, Avaliação de fadiga, Fiabilidade estrutural, Avaliação de pontes, Curva de fadiga, en=Design of Experiments, Monte Carlo Simulation, Fatigue assessment, Structural reliability, Bridge condition assessment, Fatigue curve}

Junho 19, 2019, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Rui Emanuel Figueiredo dos Santos

VESAM group

Especialista

ORIENTADOR

António Ramos Andrade

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar