Análise dinâmica de pontes rodoviárias típicas sob ação sísmica

Abstract

O Brasil é considerado um país de baixa sismicidade quando comparado com outros países localizados na América do Sul. Todavia, o risco sísmico não pode ser desprezado porque, após estudos recentes, observou-se regiões com sismicidade moderada no território brasileiro, onde a ação sísmica é relevante. Dentro deste contexto, surge em 2006 a NBR 15421 com o intuito de estabelecer os requisitos necessários para garantir a segurança quanto à estas ações. Embora seja um marco, infelizmente, as pontes ficaram fora do escopo desta norma. Em 2021, a atualização da NBR 7187 fixou os requisitos para estas estruturas que, em conjunto com a atualização da NBR 15421, no ano de 2023, possibilitou a avaliação destas dentro do contexto da análise sísmica. Visa-se com o presente trabalho aplicar os requisitos encontrados na normatização brasileira para verificação da segurança sísmica de pontes de concreto armado no Brasil. Para isto, realiza-se a modelagem e posteriores análises não lineares (com a inclusão da não lineariedade física e geométrica) de três pontes de concreto armado, consideradas como estando presentes na principal zona sísmica do Brasil, por meio da aplicação de conceitos de plasticidade e dano devido à predominância deste tipo de comportamento durante eventos sísmicos. Tornou-se necessário, para isto, a modelagem das barras de aço para que o comportamento fosse o mais próximo possível do encontrado na prática. Para as análises realizadas, utiliza-se o método de histórico de acelerações no tempo por meio do software ABAQUS com a utilização de sismos gerados artificialmente. Verificou-se que a aplicação dos registros sísmicos considerados não causaram o colapso das estruturas, mas provocaram uma alta fissuração em todos os casos analisados, com grande degradação do concreto, o que mostra a necessidade da observação deste comportamento em próximas atualizações normativas.

Brazil is considered a country with low seismicity compared to other countries located in South America. However, the seismic risk cannot be disregarded because, following recent studies, regions with moderate seismicity have been observed in Brazilian territory, where seismic action is relevant. Within this context, NBR 15421 was created in 2006 to establish the requirements to guarantee safety concerning these actions. Although a milestone, bridges were unfortunately left out of the scope of this standard. In 2021, the update of NBR 7187 established the requirements for these structures which, together with the update of NBR 15421 in 2023, made it possible to evaluate them within the context of seismic analysis. This work aims to apply the requirements in Brazilian standards to verify the seismic safety of reinforced concrete bridges in Brazil. To this end, three reinforced concrete bridges, considered to be in Brazil’s main seismic zone, were modeled and subsequently subjected to non-linear analysis (including physical and geometric non-linearity) by applying concepts of plasticity and damage due to the predominance of this type of behavior during seismic events. For this, it was necessary to model the steel bars so that their behavior was as close as possible to that found in practice. For the analyses carried out, the time history of accelerations method was used through the ABAQUS software with the use of artificially generated earthquakes. It was found that the application of the seismic records considered did not cause the structures to collapse, but caused high cracking in all the cases analyzed, with great degradation of the concrete, which shows the need to observe this behavior in future normative updates.