Sobre o projeto
A ponte é constituída por nove vigas de betão pré-esforçado, cada uma com vãos de até 34 m, apoiadas em selas Gerber embutidas no pilar central. Cada sela Gerber é formada por uma secção de cinco por três e apresenta um pilar de betão octogonal posicionado centralmente, que em conjunto criam uma robusta região D para a transferência de forças de corte e de apoio. Estas selas canalizam as cargas das vigas para a subestrutura do pilar, tornando-as componentes indispensáveis no caminho global de carga.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Layout of the Gerber saddle}}}\]
As cargas aplicadas, obtidas a partir do modelo do tabuleiro, variam entre 671 kN e 1039 kN, sendo utilizada na análise uma carga concentrada equivalente de 550 kN. A sela tem uma espessura de 50 cm e está alinhada com a nervura transversal do capitel do pilar. A estrutura é de betão armado e foi avaliada recorrendo a Método dos Elementos Finitos avançado com modelação não linear de elementos finitos, em conjunto com o CSFM (Método do Campo de Tensões Compatível) para regiões D.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Section of the gerber saddle}}}\]
Desafios de engenharia
O principal desafio consistiu em avaliar a capacidade estrutural das selas Gerber em condições íntegras e degradadas. Estes elementos apresentam distribuições de tensões complexas devido a descontinuidades e cargas concentradas, e as normas de dimensionamento convencionais oferecem orientação limitada para estes casos. Tal exigiu abordagens numéricas avançadas para capturar o comportamento real da estrutura.
Outro problema crítico foi a presença de degradação induzida por corrosão, promovida pela contaminação por cloretos provenientes de sais de degelo. A corrosão afeta as secções transversais da armadura, a resistência de aderência e a integridade do betão, reduzindo a resistência e a ductilidade da estrutura ao longo do tempo. Prever a margem de segurança a longo prazo em cenários de deterioração progressiva, sem dados de campo diretos sobre as taxas de corrosão, acrescentou maior complexidade à análise.
Soluções e resultados
Para superar estes desafios, o engenheiro adotou uma abordagem multifásica. Na primeira fase, foi desenvolvido um modelo detalhado de Método dos Elementos Finitos não linear para capturar o comportamento da sela sob cargas operacionais.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Results of the FEM analysis}}}\]
A análise forneceu uma curva de capacidade indicando uma resistência máxima de 914 kN, resultando num fator de segurança global de 1,66, bem acima do limiar exigido. O mecanismo de rotura envolveu fendilhação generalizada, esmagamento do betão e instabilidade local das barras de armadura junto à raiz da consola.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Capacity curve derived from the FEM analysis}}}\]
Na segunda fase, foi realizada a modelação de cenários de corrosão utilizando modelos de degradação validados da literatura científica. As simulações consideraram taxas de perda de massa entre 5% e 30%. Até 15% de corrosão, os fatores de segurança mantiveram-se aceitáveis, com 1,28 para o aço e 1,63 para o betão. Acima deste limiar, reduções significativas na ductilidade e na resistência de aderência conduziram a roturas frágeis prematuras, particularmente na região da sela.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Corosion scenario used for advanced analysis}}}\]
Com 30% de corrosão, as taxas de deformação no aço aumentaram drasticamente, indicando vulnerabilidade estrutural severa. O Método do Campo de Tensões Compatível (CSFM) no IDEA StatiCa Detail foi aplicado para regiões D, confirmando os resultados do Método dos Elementos Finitos e destacando a importância de considerar os efeitos de deslizamento de aderência sob corrosão.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Results of the CSFM analysis in IDEA StatiCa Detail - ULS and SLS, crack width}}}\]
Conclusões
O estudo concluiu que, embora a ponte apresente atualmente margens de segurança satisfatórias, o seu desempenho a longo prazo depende do controlo da corrosão e da implementação de intervenções atempadas. As recomendações incluíram monitorização periódica e manutenção preventiva para limitar a progressão da corrosão abaixo dos limiares críticos.
IDEA StatiCa Detail fez uma grande diferença neste projeto. Permitiu uma análise não linear precisa de selas Gerber, proporcionando uma visão clara da distribuição de tensões e do desenvolvimento de fissuras. Isto ajudou a validar as margens de segurança e a avaliar os efeitos da corrosão de forma rápida e segura, algo que os métodos tradicionais não conseguiam alcançar.
Francesco Oliveto
Engenheiro civil – Ing. Francesco Oliveto
Itália
A análise demonstrou que a modelação não linear avançada é indispensável para avaliar elementos estruturais complexos como as selas Gerber, especialmente em cenários de degradação. Este caso sublinha a necessidade de integrar modelos de durabilidade nas avaliações estruturais para garantir a resiliência face a agentes ambientais agressivos.
Sobre o Eng. Francesco Oliveto
Francesco Oliveto é consultor especialista e empresa de modelação e análise numérica avançada nos domínios estrutural e geotécnico.
A empresa presta serviços avançados de análise estrutural e geotécnica, com forte especialização na avaliação sísmica de edifícios existentes, incluindo os afetados por danos ou deterioração. O seu trabalho abrange a interação solo-estrutura, o dimensionamento de fundações profundas, técnicas de escavação top-down e bottom-up, e a resposta sísmica local, recorrendo a modelação numérica de ponta (Método dos Elementos Finitos, CSFM).
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