Avaliação estática e dinâmica de tabuleiro metálico ortotrópico por análise numérica e ensaios de campo : estudo de caso da ponte de Oscar Niemeyer

Abstract

A Ponte Honestino Guimarães, projetada por Oscar Niemeyer em 1967 e inaugurada em 1976, é a única ponte concebida pelo renomado arquiteto que foi construída. A ponte tem um comprimento total de 440 metros, com um vão principal de 220 metros e dois vãos laterais de 110 metros. Inicialmente projetada com um sistema estrutural de concreto protendido composto por três vigas-caixão, a ponte foi planejada para ser executada inteiramente por meio de construção em balanços sucessivos. No entanto, devido a um incidente durante a instalação dos cabos de protensão, em 1971, o sistema estrutural do vão principal foi modificado para reduzir o peso próprio da estrutura. Como consequência, foi implementado um tabuleiro ortotrópico metálico de 58 metros (Viga Gerber) no meio do vão. Entre 2022 e 2024, quase cinco décadas após sua inauguração e duas décadas após o colapso da Ponte de Koror em 1996 – uma estrutura de idade e sistema estrutural semelhantes – a Ponte Honestino Guimarães foi submetida a uma grande reabilitação estrutural. Os reparos incluíram a aplicação de fibra de carbono (CFRP) nas almas do tabuleiro e colocação de cabos de protensão externos para corrigir deficiências na capacidade de cisalhamento e flexão identificadas por meio de inspeções e monitoração estrutural. Acelerômetros e extensômetros foram instalados no tabuleiro metálico do vão principal. Vibrações ambientais causadas pelo tráfego aleatório foram registradas continuamente de forma remota por um ano, enquanto um teste de carga estática foi realizado com caminhões de eixo tandem. Um modelo detalhado em elementos finitos do tabuleiro ortotrópico foi gerado utilizando o programa computacional ANSYS. Com base em dados experimentais e numéricos, análises dinâmicas foram realizadas, incluindo identificação modal estrutural e análises estáticas, quantificando as deformações induzidas pelos veículos de teste. Um algoritmo de programação linear foi implementado por meio da integração entre ANSYS e MATLAB para realizar uma atualização do modelo em elementos finitos, desenvolvido, com base nos testes de vibração ambiental realizados em campo. O estudo contribui para a compreensão do comportamento estrutural do tabuleiro ortotrópico de aço e para pesquisas futuras, fornecendo um modelo numérico calibrado do vão central metálico da ponte.