O estudo desenvolvido nos 7 capítulos anteriores tinha como objetivo a aplicação, a 6 pontes projetadas pela empresa IDEAM S.A, de diferentes métodos de verificação de segurança à fadiga, por forma a serem abrangidos os seguintes aspetos:
Estudo do Método Simplificado do Eurocódigo 3 – Parte 2 de análise à fadiga de pontes rodoviárias. Pretendia-se aqui uma análise da adequabilidade dos valores de λ1 e λMax
sugeridos por esta norma para vãos entre os 10 e os 80 metros, e a obtenção de valores experimentais para o primeiro, para vãos de comprimento superior ao limite deste intervalo;
Análise comparativa entre o Método do Dano Acumulado e o Método Simplificado do Eurocódigo 3 – Parte 2, por forma a se estudar a precisão do segundo, permitindo também a validação dos valores experimentais obtidos para λ1;
Análise da influência da substituição da norma em vigor aquando do dimensionamento das pontes estudadas (RPX95) pela norma atualmente em vigor em Espanha (EAE) no que se refere aos métodos simplificados utilizados para as verificações de segurança à fadiga;
A partir das diferentes análises efetuadas, obter regras práticas de verificação e dimensiomento que permitissem uma deteção rápida das pontes e pormenores mais sensíveis ao fenómeno da fadiga, tendo em conta as suas características estruturais e as caraterísticas do tráfego que lhes está associado.
A verificação de segurança à fadiga está presente nas normas como uma verificação em Estado Limite Último. No caso das pontes rodoviárias, são sugeridos métodos simplificados que permitem uma análise rápida e expedita destas estruturas, evitando assim a morosidade associada à aplicação de um método rigoroso de cálculo como é o caso do Método do Dano Acumulado.
A simplicidade de aplicação dos métodos sugeridos pelas normas acarretam a desvantagem da utilização de fórmulas de conversão e simplificações, cuja origem e repercussão de sua utilização podem ser duvidosas. A aplicação do Método Simplificado de verificação à fadiga presente no Eurocódigo 3 – Parte 2 exige a utilização de vários coeficientes que permitem a conversão da tensão gerada nos pormenores pela ação do veículo FLM3 numa tensão diretamente comparável com a categoria do mesmo. O estudo efetuado aos valores do coeficiente λ1, presente neste método, resultaram na obtenção
de um valor experimental, a aplicar às zonas de vão, de 2.2, para comprimentos entre os 10 e os 114 metros. Este valor experimental encontra-se acima dos valores sugeridos por esta norma a partir de comprimentos de vão acima dos 45 metros. Uma análise comparativa efetuada entre o Método
Simplificado do Eurocódigo (com os valores originais de λ1) e o Método do Dano Acumulado permitiu
verificar que o primeiro se apresenta do lado da insegurança a partir de vãos de comprimento igual a 60 metros, problema que desaparece com a aplicação do valor experimental. Assim sendo, com esta dupla análise, propõe-se um novo conjunto de valores para λ1 para as zonas de vão, correspondente, até 45
metros, à configuração presente no Eurocódigo 3 – Parte 2 e, para comprimentos de vão superiores, a adoção do valor 2.2. Para as zonas de apoio foi obtido, igualmente, o valor experimental de 2.2 para todos os comprimentos de vão estudados, valor que se encontra acima da regressão presente no Eurocódigo 3 – Parte 2, em todo o intervalo, não tendo sido possível, no entanto, a validação destes valores através da análise comparativa (como se fez no caso das zonas de vão através da análise comparativa).
Um outro coeficiente presente neste método, λMax, e para o qual se desconhece a origem dos valores
apresentados no Eurocódigo 3 – Parte 2 foi também objeto de estudo neste trabalho. As análises efetuadas permitiram verificar que a aplicação do mesmo pode impedir a consideração da influência do aumento do tráfego na estrutura estudada, considerando-se portanto que este limite deve ser excluído. A observação dos resultados obtidos e a análise da base teórica em que este método assenta, indicam que para uma aplicação pelo lado da segurança do Método Simplificado do Eurocódigo, pode ser necessária a averiguação dos seguintes aspetos:
A adequabilidade dos valores de λ1 para as zonas de apoio (totalidade do intervalo
abrangido pelo Eurocódigo 3 – Parte 2) e para as zonas de vão cujos comprimentos são superiores a 45 metros;
A afetação dos resultados obtidos devido à aplicação do limite imposto por λMax;
A existência de tensões muito elevadas no elemento, que podem levar à atuação do coeficiente λ2 pelo lado da insegurança.
Um outro método simplificado em análise neste trabalho é o método de verificação de segurança à fadiga presente na norma RPX95. Este método, em vigor aquando do dimensionamento das pontes analisadas, possui uma exigência bastante mais reduzida do que a implícita no método de verificação presente na norma atualmente em vigor, a EAE. Uma análise em condições de tráfego atuais indica que, em alguns casos, o Método Simplificado do Eurocódigo exige um incremento da categoria de pormenor de 36 MPa (resultado obtido pela RPX95) para 80 MPa, resultando isto na necessidade de aplicação de reforços bastante consideráveis em algumas das pontes analisadas. Os estudos efetuados indicam que a baixa exigência do método presente na RPX95 provém da utilização de uma tabela que permite a conversão da categoria do pormenor numa tensão equivalente à aplicada no elemento pela atuação do veículo tipo presente nesta norma, e da qual se desconhece a origem e forma de calibração. Verifica-se então que a aplicação do método sugerido pela RPX95 tende a resultar numa análise do lado da insegurança relativamente aos métodos aplicados atualmente, o que não significa que a norma em si seja insegura, já que esta apresenta, como método alternativo e mais rigoroso, o Método do Dano Acumulado. É de salientar que esta tabela está baseada em dados de tráfego antigos (correspondentes a menos intensidade e menos peso) podendo o problema deste método constar apenas de um problema de calibração da mesma, indicando que os dados que há alguns tornavam o cenário considerado conservador, hoje em dia já não são válidos.
A heterogeneidade das caraterísticas estruturais do conjunto de estruturas analisado permitiu identificar alguns aspetos relativos à sensibilidade das mesmas a este problema. No que diz respeito à tipologia da secção transversal, nota-se a tendência de uma maior quantidade de dano quando a mesma é em ‘bi- viga’, provavelmente devido ao funcionamento isolado de cada uma das vigas longitudinais. Sendo as secções existentes nas zonas de apoio (flexão negativa) geralmente mais robustas, as tensões aí
encontradas são geralmente pouco significativas e portanto não condicionantes no que diz respeito a este fenómeno, permitindo excluir esta extensão das zonas preocupantes aquando da verificação de segurança à fadiga. Outra caraterística que reduz as tensões atuantes numa ponte é a largura da secção da mesma. Foi verificado que a presença de mais de duas vias numa ponte aumenta a robustez da secção o suficiente para não haver dano significativo, tanto em zonas de apoio como de vão.
A análise comparativa entre os diferentes métodos de verificação à fadiga presentes nas normas apresentadas, permitiu verificar que este é um fenómeno ao qual se deve dar atenção aquando do dimensionamento de pontes rodoviárias. A utilização de métodos simplificados para uma análise mais rápida deste problema pode resultar em considerações e resultados erróneos, sendo portanto necessário um bom entendimento da base dos mesmos por forma a se atuar sempre do lado da segurança. Destaca- se ainda que, aquando da análise ou dimensionamento de uma ponte face a este fenómeno, mais importante do que a garantia teórica de segurança, é a garantia de que a execução do pormenor cumpre as condições exigidas, pois muitos problemas de fadiga ocorrem, não por erros de dimensionamento, mas por defeitos de execução.