A primeira campanha de observações de dados GPS na ponte de concreto sobre o rio Jaguari teve como objetivo agregar conhecimento sobre a sistemática que envolvia todo o processo de monitoramento naquele local. As informações sobre o conjunto de fatores e ele- mentos que antes não se tinha conhecimento foram identificadas com a experiência adquirida nessa primeira campanha. E também, pelo suporte extraído a partir de várias reuniões efetua- das com a equipe de monitoramento da ponte Jaguari, composta por alunos de doutorado, mestrado e professores orientadores do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotéc- nica da Escola Politécnica da USP. Nessas reuniões, foram definidos detalhes como: comuni- cação e permissão da concessionária para esse estudo, isolamento de pelo menos uma faixa de tráfego e acostamento, sinalização física por meio de cones, sinalização humana por meio de bandeirinha, equipamentos de segurança e equipe técnica.
4.4.2.1 Planejamento do levantamento de dados GPS – Missão
Conforme apresentado na seção 4.3.1, realizou-se a implantação e homologação de um marco geodésico na vizinhança da ponte a ser monitorada. As coordenadas do marco implantado serviram para auxiliar na predição da constelação dos satélites dispostos na pri- meira campanha de levantamento. Isso foi feito para identificar, durante o dia, a melhor cons- telação GPS em função da metodologia proposta; e também para que coincidisse com o mo-
mento disponível para intervenção de uma das faixas de tráfego da rodovia. A intervenção de uma das faixas deveria ser solicitada antecipadamente e nem sempre coincidia com a melhor constelação acessível. Vale relembrar que a metodologia proposta é baseada no princípio da interferometria e uma das opções necessita de pelo menos um satélite localizado nas proximi- dades do zênite da estação GPS e pelo menos um satélite ao horizonte. Durante o dia, pelo menos três constelações se apresentam de forma satisfatória para realizar as observações GPS da estrutura. O SKY PLOT da Figura 4.29 identifica todos os satélites no período escolhido do dia 23 de março de 2013, que foi o dia da primeira bateria de observações realizadas na ponte Jaguari.
Figura 4.29 – SKY PLOT da Constelação GPS utilizado na 1ª campanha da Ponte Jaguari - Fonte:
adaptado de www.trimble.com/GNSSPlanningOnline
4.4.2.2 Registro de dados na ponte Jaguari
O registro das observações GPS sobre a ponte foi realizado através da instalação do receptor GPS sobre o centro do vão livre central da estrutura, o qual apresenta uma exten- são de 30 m de comprimento. A Figura 4.30 apresenta um esboço fora de escala de um, no sentido longitudianal da ponte com o posicionamento do receptor GPS no pino fixado no pa- rapeito da ponte. A antena GPS foi posicionada na ponte Jaguari de duas formas: a primeira, baseada Figura 4.31, foi feita com a combinação da antena e o oscilador eletromecânico, cuja combinação foi realizada apenas no primeiro levantamento sobre a ponte em março de 2013. A segunda, baseada Figura 4.30, foi feita com o posicionamento da antena diretamente sobre o pino de centragem forçada implantado na ponte. Esse pino de centragem forçada apresenta um formato em rosca do tipo universal 5/8” (polegadas), padrão utilizado pelos equipamentos
topográficos e geodésicos (detalhes da implantação dos pinos se encontram na seção 4.32). O receptor GPS utilizado como referência para efetuar o registro de dados destinado ao pós- processamento das observações foi instalado sobre o marco geodésico implantado na vizi- nhança da estrutura (seção 4.3.1). A equidistância entre a antena GPS posicionada no maior vão da ponte Jaguari e o marco geodésico implantado é de aproximadamente 325 m.
Figura 4.30 – Posicionamento da antena GPS sobre o vão livre central da Ponte Jaguari
4.4.2.2.1 Monitoramento por receptor GPS com auxílio do dispositivo EMO
Na primeira fase de medição da ponte Jaguari, a antena chokering do receptor GPS foi utilizada com o dispositivo EMO, os quais foram instalados em conjunto sobre a es- trutura monitorada (Figura 4.31). O objetivo foi mapear os intervalos das medidas registradas das acelerações dinâmicas resultantes da excitação sofrida pela ponte e tomar como referência a frequência apresentada pelo dispositivo no mesmo intervalo de medição. Esse mapeamento, ou técnica de calibração, é possível realizar quando se aplica deslocamento e frequência co- nhecida, pois essas informações servem como referência para situar as frequências da estrutu- ra quando utilizadas concomitantemente (LAROCCA, 2004). Após a aplicação dos filtros sobre os resíduos da dupla diferença de dados GPS, será possível observar os picos de fre- quência impostas pelo EMO e os picos de ressonância de frequência apresentados pela estru- tura. No capítulo 5 será detalhado o mapeamento feito pelo levantamento que incluiu a parti- cipação do oscilador EMO.
Figura 4.31 – Utilização do EMO sobre a Ponte Jaguari para calibração do sistema
4.4.2.2.2 Monitoramento apenas com receptor GPS
Na segunda e demais fases de medições da saúde da Ponte Jaguari foram utiliza- dos apenas os receptores GPS, pois os dados da primeira medição foram suficientes para ma- pear a ação da estrutura, do oscilador EMO e comportamento do multicaminhamento. Como também, finalizou-se a etapa de medição com o uso do oscilador EMO devido à magnitude de oscilação da estrutura se apresentar no espectro gerado pelos filtros Wavelet em regiões es- pectrais distintas do multicaminhamento e da resposta da movimentação dinâmica da ponte. O capítulo 6 abordará detalhes da segunda campanha de monitoramento da ponte Jaguari com o incremento da utilização das antenas Novatel Pinwheel.
A configuração dos receptores GPS para as coletas de dados continuou inalterada, utilizou-se taxa de gravação de 100 Hertz, ângulo de corte de 5º e modo de observação em estático. Para a base de referência foi utilizado o marco geodésico construído na vizinhança da ponte.
A Figura 4.32 registra o momento em um dos levantamentos realizados sobre a ponte Jaguari em um dia normal de trânsito. No dia do registro de dados não foi interrompida nenhuma das faixas de tráfego, apenas o acostamento. Essa foi uma solicitação feita pelo au- tor do trabalho para a equipe de segurança da rodovia, com o objetivo de se registrar a fre- quência modal da estrutura sob a influência da carga de tráfego em todas as faixas de tráfego. Na figura 4.32 é possível observar o posicionamento da antena chokering e sensor GPS e, em outro instante, o registro do levantamento pela antena Pinwheel.
Figura 4.32 – Monitoramento da ponte Jaguari com sensor GPS Javad e antenas Chokering e Pinwheel
4.4.2.2.3 Monitoramento da Ponte com receptor GPS e Acelerômetros
O último monitoramento de campo foi concentrado no parapeito externo do vão central da ponte de concreto Jaguari no período matutino em julho de 2016, com início às 9h10 e término às 9h25. Nessa última fase do monitoramento, foram utilizados os mesmos receptores GPS, mesmo método de posicionamento e mesmas configurações das etapas ante- cessoras sobre a ponte. Entretanto, no que se refere ao posicionamento com receptores GPS, a principal diferença das etapas anteriores ocorreu em função da constelação dos satélites dis- poníveis, pois dificilmente o usuário do sistema GPS encontrará constelações repetidas após grandes intervalos entre as medições; visto que o movimento do satélite do sistema GPS não apresenta sincronização perfeita com a rotação da Terra.
Apesar dos promissores resultados encontrados nas duas primeiras campanhas de observações na ponte, percebeu-se a necessidade de se fazer o registro de dados concomitan- tes aos acelerômetros axiais através de um novo monitoramento. Conforme explanado, as medidas comportamentais da estrutura, que serviram para referenciar os monitoramentos com receptores GPS anteriores a essa campanha, foram resultantes dos sensores convencionais já implantados pelos estruturadores que monitoravam a ponte. Assim, em parceria com o Labo- ratório de Estruturas e Materiais Estruturais (LEM) do Departamento de Engenharia de Estru- turas e Geotécnica da Escola Politécnica da USP, conseguiu-se o empréstimo de dois acele- rômetros axiais com alta sensibilidade de gravação para o novo levantamento que tinha sido idealizado.
Os acelerômetros AC2g, AC10g e rádio de transmissão dos dados foram instala- dos no guarda-corpo da ponte Jaguari, próximo à antena GPS, de forma que não interferissem no funcionamento da antena GPS, conforme se verifica na Figura 4.33. Os dados dos acele-
rômetros foram medidos nas faixas de ±2 g, ±10 g respectivamente e a gravação foi feita em um Laptop com recepção de sinal via rádio, com taxa de gravação de 100 Hz. Detalhes sobre os resultados proporcionados pelos acelerômetros e pelos receptores GPS nessa última cam- panha de monitoramento serão disponíveis no capítulo 7 dessa tese.
Figura 4.33 – Monitoramento da Ponte Jaguari com receptor GPS Javad e acelerômetros