Instrumentação para Monitorização de Estruturas de Engenharia Civil

Abstract

A instrumentação e monitorização de estruturas de engenharia civil tem cada vez maior importância nos dias de hoje. As vantagens da instalação destes sistemas é clara, tanto a nível dos riscos envolvidos em estruturas que já não estejam na plenitude das suas funções, como também, para o estudo e desenvolvimento de novos materiais e validação de modelos numéricos. É notório o aumento dos gastos em manutenção e reabilitação de estruturas em detrimento de novas construções, contribuindo estes sistemas, de instrumentação e monitorização, para uma melhor atuação no momento da reabilitação das estruturas. Na presente dissertação pretendeu-se, numa primeira fase, fazer um estudo mais aprofundado da instrumentação existente e das suas aplicações práticas, assim como, um estudo aprofundado dos diversos componentes de um sistema de monitorização e a sua aplicação destes sistemas às pontes. As aplicações práticas consistiram na reabilitação de um pórtico experimental pedagógico, onde se realizaram medições de ensaios estáticos comparando-as com resultados obtidos numericamente. Usou-se também uma viga experimental pedagógica, onde se realizaram ensaios dinâmicos com o objetivo de determinar as frequências próprias. Foi criada uma ficha técnica para ambos os ensaios para que possa ser usada em trabalho pedagógico. Por fim, foram feitas medições na Ponte da Várzea com extensómetros e acelerómetros para validar o sistema de monitorização “Steel Structures Total Integration System” (SIGMA) da empresa VESAM. Elaborou-se também um modelo numérico no software “Robot Structural Analysis” calibrado com base nas frequências próprias obtidas das medições de vibrações e validado com base nas medições das extensões aquando da passagem de veículos na ponte.

The instrumentation and monitoring of civil engineering structures have become increasingly important nowadays. These kind of systems have clear advantages, like the risks involved in structures where the functions are not corresponding with the ones that should be, but also for the study of the development of new materials and validation of numerical models. The increase in maintenance and rehabilitation’s costs for structures is notorious, so these monitoring systems improve the quality of the structures’ rehabilitation when there is a need for it. In the present dissertation, it was intended first to make a deeper study of existing instrumentation and its practical applications, as well as a thorough study of the various components of monitoring systems and the application of these systems in bridges. The practical applications consisted in rehabilitating a pedagogical experimental porch, where static tests were made to compare with the results obtained numerically. It was also used a pedagogical experimental beam, where a dynamic tests was applied to calculate the natural frequencies. A technical sheet was created for both tests so it can be used later on pedagogical work. Finally, measurements were taken at Várzea Bridge with strain gauges and accelerometers to validate the monitoring system “Steel Structures Total Integration System” (SIGMA) from the VESAM Company. It was also created a numerical model in the software “Robot Structural Analysis” calibrated by the natural frequencies obtained from the vibration measurements and validated by the strain measurements obtained on the passage of vehicles on the bridge.