Sandro Martins Gomes
Título
CONTRIBUIÇÃO AO PROJETO DE OBRAS DE ARTE EM ARCOS DE
CONCRETO ATERRADOS
Resumo
Este trabalho apresenta, incialmente, a solução para obras de arte em arcos de concreto armado aterrados, seus critérios de projeto e seus métodos de análise. Em seguida, é feito um estudo paramétrico pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) para avaliar a sensibilidade de esforços e deformações na estrutura quanto às propriedades mecânicas do aterro que a envolve. O estudo paramétrico avalia, ainda, o efeito da compactação com rolos pesados próximo à estrutura no empuxo de terra e nos esforços internos. Em outro capítulo, é proposto um método de análise simplificado, que requer um número reduzido de parâmetros de entrada, como alternativa ao MEF. Finalmente, com intuito de avaliar os resultados dos dois métodos, simplificado e MEF, é feita a análise de um ensaio em escala real, instrumentado, publicado na literatura. As conclusões desse trabalho são (i) que o método simplificado proposto pode ser usado na prática de projetos com vantagem, indicando resultados a favor da segurança, (ii) que os esforços internos nos arcos de concreto são pouco sensíveis às variações das propriedades do aterro e (iii) que a compactação pesada perto da estrutura afeta muito as tensões de contato e as forças internas no arco e, portanto, deve ser incluída na análise.
Abstract
Firstly, this work presents the buried concrete arch solution for long-span culverts and crossings, its design criteria and analysis methods. Second, a parametric study is carried out with the Finite Elements Method (FEM) to assess the sensitivity of internal forces and displacements to the properties of the backfill soil. The parametric study also assessed the effect of heavy compaction near the structure on earth pressures and internal forces in the arch. In another chapter, as an alternative to the FEM, a simplified method of analysis, is proposed, which requires a reduced number of input parameters. Finally, to assess the results of both methods, a full scale load test published in the literature is analyzed. Earth pressure results of the two methods are compared with the data from instrumentation. The conclusions of this work are (i) that the simplified method can be used with advantage in design practice, indicating internal forces on the safe side, (ii) that internal forces in concrete arches have little sensitivity to the variation of the backfill soil parameters and (iii) that heavy compaction near the structure greatly affects earth pressures and internal forces in the arch and, therefore, should be included in the analysis.
