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Sep 26, 2023

Técnicas temporárias de monitoramento de força de cabo durante a construção de pontes

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 7689 (2022) Citar este artigo 1749 Acessos 3 Citações Detalhes das métricas Este artigo trata da análise comparativa do monitoramento atual da força do cabo

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 7689 (2022) Citar este artigo

1749 Acessos

3 citações

Detalhes das métricas

Este artigo trata da análise comparativa das técnicas atuais de monitoramento de força de cabos. Além disso, está incluída a experiência de três técnicas de monitoramento de tensões de cabos durante a fase de construção: (a) a instalação de células de carga nas ancoragens ativas dos cabos, (b) a instalação de extensômetros unidirecionais, e (c) a avaliação de tensões em cabos aplicando a técnica do fio vibratório por meio da instalação de acelerômetros. As principais vantagens e desvantagens de cada técnica analisada são destacadas no contexto do Processo de Construção do Viaduto do Tejo, um dos viadutos mais singulares recentemente construídos em Espanha.

Uma das soluções propostas pelos engenheiros civis para vencer grandes vãos é a utilização de pontes estaiadas ou suspensas. A componente crítica destas estruturas reside na vulnerabilidade dos cabos a problemas ou danos associados à fadiga e/ou corrosão1 causados ​​por cargas dinâmicas, tais como cargas de tráfego cíclico, cargas de vento e outras cargas operacionais, bem como efeitos ambientais2. Os Sistemas de Monitoramento da Saúde Estrutural (SHMS) são uma ferramenta muito útil para a manutenção de estruturas. Uma das principais fases do projeto do SHMS é identificar os parâmetros que definem o comportamento das estruturas3,4. Os cabos de suspensão temporária para fase construtiva apresentam os mesmos problemas e é nesta fase que o artigo se debruça com mais detalhe.

O parâmetro mais importante para a avaliação da tensão e dos danos por fadiga e corrosão dos cabos em serviço é o registo histórico da tensão axial ao longo do tempo destes elementos estruturais. Este parâmetro tem sido reconhecido como um indicador útil de danos por condição de segurança de tirantes e também de cabos de suspensão em pontes5, e o monitoramento em tempo real deste indicador tornou-se essencial para a avaliação de possíveis danos por fadiga nestes elementos estruturais. Por esta razão, o monitoramento e avaliação do desempenho estrutural tornou-se prática padrão para garantir a segurança e durabilidade de estruturas estaiadas ou suspensas6,7,8,9.

Vários tipos de testes não destrutivos são usados ​​para diagnosticar a condição segura dos cabos de sustentação em pontes9, como testes ultrassônicos, a técnica de detecção de vazamento de fluxo magnético10 ou raios-X. Embora eficazes, estas técnicas são mais adequadas para a avaliação de estadias fora de serviço.

Por um lado, vários dispositivos foram desenvolvidos para a medição direta de deformações em cabos de ponte, como células de carga9,10,11,12,13,14,15, sensores de rede de Bragg de fibra óptica16 ou sensores de deformação elastomagnéticos17,18.

Esses sensores são capazes, graças às suas tecnologias específicas, de determinar com precisão a tensão sofrida pelo cabo e, quando conectados a um Sistema de Monitoramento Estrutural (SMS), é possível criar também um registro histórico de longo prazo das tensões do cabo. para acessar esses dados em tempo real a partir de qualquer local remoto.

Por outro lado, a metodologia indireta mais comum para a avaliação rápida das tensões nos cabos das pontes é a técnica do fio vibratório. Este método baseia-se na relação entre a tensão do cabo e sua frequência de vibração, que pode ser corretamente identificada a partir do registro das acelerações durante a vibração livre dos cabos de suspensão19,20,21,22,23,24. A aplicação deste método requer a utilização de técnicas de decomposição espectral que permitam a determinação em tempo real das tensões nos cabos de suspensão em pontes através da identificação das frequências de vibração durante um regime de vibração livre25,26,27,28,29,30, 31.

Existem muitos tipos de sensores para cada uma das técnicas de medição32,33,34,35.

Sensores eletrônicos transformam a medição (parâmetro a ser medido) em uma mudança de tensão, corrente, resistência, capacitância ou indutância. Os sensores elétricos vêm em muitas variedades e geralmente são muito simples de conectar a qualquer sistema de registro de dados. Os exemplos incluem sensores de deslocamento de potenciômetros, medidores de tensão resistivos, células de carga, medidores de inclinação MEMS36 e sensores piezoelétricos. Os sensores elétricos costumam ser relativamente baratos, mas podem estar sujeitos a desvios e podem ser afetados ou danificados por perturbações eletromagnéticas, como linhas de energia.