Análise Dinâmica Não Linear através da Mecânica do Dano e da Plasticidade de Vigas de Ponte com Irregularidades Periódicas e Aperiódicas Aleatórias da Via e Veículo com Variações de Aceleração
Resumo
Os efeitos da interação entre veículos, irregularidades e pontes têm uma importância significativa nas diversas aplicações dentro do campo de rodovias e ferrovias. Ao atravessar uma ponte com certa velocidade, o veículo está sujeito aos efeitos das irregularidades da via. O movimento de um veículo sobre uma ponte já é, por si só, uma ação dinâmica sobre a estrutura. Entretanto, irregularidades na pista tendem a excitar dinamicamente o veículo que, por sua vez, desperta vibrações adicionais na estrutura da ponte além daquelas produzidas pelo seu próprio movimento. Essas vibrações tendem a aumentar o grau de danificação estrutural, aumentando a magnitude e as oscilações das respostas dinâmicas estruturais num mesmo intervalo de tempo se comparadas aos modelos dinâmicos lineares, especialmente nas velocidades críticas do veículo, capazes de provocar alguma ressonância. Além de modificar as respostas dinâmicas transientes, o dano altera as frequências naturais de vibração da estrutura. Tais efeitos não são possíveis de ser analisados com modelos dinâmicos lineares. Efeitos de não linearidade física ocorrem pelo fato das forças não dependerem linearmente dos deslocamentos na medida em que ocorre danificação do material. As irregularidades da via são representadas por funções harmônicas senoidais, periódicas triangulares e retangulares e aperiódicas aleatórias. Utiliza-se o modelo constitutivo de dano de Mazars para o tratamento diferenciado do comportamento do concreto à tração e à compressão. Considera-se a condição de inversão de esforços devido à vibração. Para o aço estrutural utiliza-se um modelo elastoplástico bilinear com encruamento. O amortecimento estrutural é definido pelo método de Rayleigh. As equações de movimento são obtidas através do equilíbrio dinâmico não linear e integradas numericamente no tempo usando o método de Newmark em conjunto com o método iterativo e incremental de Newton-Raphson modificado. As excitações ocorrem devido as variações de aceleração do veículo ao trafegar nas diferentes formas de irregularidades da via apresentadas. Este trabalho visa contribuir para o estudo do monitoramento da saúde e da integridade estrutural de vigas de pontes ao avaliar os efeitos dinâmicos não lineares produzidos em uma ponte de concreto armado, por meio do método dos elementos finitos, cujo grau de danificação é alterado ao longo do tempo devido a perda de rigidez da estrutura pela mecânica do dano.