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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Contribuição ao estudo analítico de vulnerabilidade sísmica para uma configuração típica de ponte no Brasil
Title Alternative: Contribution to the analytical study on seismic vulnerability for a typical configuration of bridge in Brazil
Author: Garcia Carvajal, Oscar Javier, 1985-
Advisor: Siqueira, Gustavo Henrique, 1980-
Abstract: Resumo: Quando uma determinada região sofre uma catástrofe natural, como por exemplo um sismo, as estruturas consideradas primordiais como as pontes, devem continuar funcionais após o evento. No Brasil, atualmente existe uma lacuna em relação ao nível de conhecimento do dano sísmico esperado após um evento extremo para a maioria das pontes construídas, em especial as mais antigas. Diante desse cenário, e sob a presunção de que a maior probabilidade de risco sísmico abrange as regiões Norte e Nordeste do país, o presente trabalho realiza um estudo analítico da vulnerabilidade sísmica de uma ponte de concreto armado, mediante simulações de possíveis solicitações sísmicas para essas regiões. Para a definição da estrutura da ponte, foi proposta uma geometria similar às encontradas nas rodovias brasileiras, gerada com base em dados coletado e informações de obras existentes. Assim sendo, com o intuito de analisar a resposta da ponte ante as solicitações sísmicas, foram desenvolvidas curvas de fragilidade a partir de análises dinâmicas não lineares. Neste contexto, é fundamental que seja determinada a capacidade estrutural e a demanda sísmica da estrutura através de simulações da resposta em relação ao sismo. A determinação da capacidade possibilita a estimativa de valores para diferentes estados limites de capacidade dos elementos estruturais. Para os pilares, a capacidade é calculada por meio de uma análise estática não linear do tipo \textit{Pushover}, e para outros componentes estruturais, a capacidade é calculada a partir de dados da literatura. De outra parte, a determinação da demanda é obtida a partir de uma análise dinâmica incremental, implementando sinais de 12 terremotos reais extraídos da base de dados do \textit{Pacific Earthquake Engineering Research Center} (PEER), representados em registros de acelerogramas. Esses sismos são compatíveis com um espectro de resposta representativo para as regiões Norte e Nordeste do Brasil. A fim de validar os procedimentos de cálculo, a caracterização dos materiais e critérios assumidos na modelagem estrutural, é realizada a análise da vulnerabilidade para um pilar de concreto armado isolado, avaliando a resposta de uma estrutura mais simples se comparada com o sistema da ponte toda. Para a modelagem desse pilar, são efetuadas análises numéricas simulando carregamento lateral cíclico seguindo um padrão de deslocamentos controlados, que permitem comparar a resposta histerética com dados obtidos de um trabalho experimental. Para a ponte, a partir das análises de vulnerabilidade realizadas, são obtidos resultados necessários para avaliação da probabilidade de dano dos elementos estruturais críticos. Finalmente, conjugando os modelos de demanda sísmica e da capacidade estrutural, são obtidas as curvas de fragilidade para esses elementos e para o sistema todo da ponte, refletindo a probabilidade condicional de falha para cada nível de dano definido

Abstract: When a particular region is affected by a natural disaster, such as an earthquake, structures of great importance such as bridges should remain stable and functional after the event. Nowadays in Brazil there is a lack of information available about the expected seismic damage after an extreme event for most of the as-built bridges, especially the oldest ones. Considering this scenario, and under the assumption that the highest probability of seismic risk covers the North and Northeast regions of the country, the present work performs an analytical seismic vulnerability assessment of a reinforced concrete bridge, considering the uncertainties about the possible seismic demand for these regions. To define the bridge structure, a conventional geometry equivalent of those generally found on Brazilian highways is proposed, based on data collected and information from existing works. Therefore, in order to analyze the bridge response to seismic events, fragility curves were developed from nonlinear dynamic analysis.In this context, it is essential to determine the structural capacity and the seismic demand of the structure through simulations of the response to an earthquake. The determination of the structural capacity allows the estimation of values for different damage states for different structural elements. For the columns, the capacity is calculated by means of a non-linear Pushover static analysis, and for other structural components, the structural capacity is obtained from literature data. On the other hand, seismic demand determination is obtained from an incremental dynamic analysis, implementing signals from twelve real earthquakes extracted from the Pacific Earthquake Engineering Research Center PEER database, represented in accelerogram records. These earthquakes are compatible with a representative response spectrum for the North and Northeast regions of Brazil. In addition, in order to validate calculation procedure and the characterization of materials and structural criteria assumed in modeling, it was performed a vulnerability assessment to an isolated reinforced concrete column, evaluating the response of this simple structure compared to the whole bridge system. For the modeling of this column, a numerical analyzes were performed simulating cyclic lateral loading, following a pattern of controlled displacements, which allow comparing the hysteretic response with data taken from an experimental study. For the bridge, from the vulnerability analyzes performed, necessary results were obtained to evaluate the probability of damage for the critical structural elements. Finally, combining the seismic demand models and the structural capacity of each component, it was possible to obtain the fragility curves for these elements and fragility curves for the entire bridge system, reflecting the conditional probability of failure for each defined damage level
Subject: Pontes
Terremoto - Brasil
Vulnerabilidade
Abalos sísmicos
Dinâmica estrutural
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: GARCIA CARVAJAL, Oscar Javier. Contribuição ao estudo analítico de vulnerabilidade sísmica para uma configuração típica de ponte no Brasil. 2018. 1 recurso online (134 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEC - Tese e Dissertação

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