Safety verification of fatigue of bridges in reinforced concrete according to ABNT NBR 6118,2014

  • Mateus Damo Rossato Departamento de Engenharia Civil, Escola do Mar, Ciência e Tecnologia, Universidade do Vale do Itajaí - UNIVALI, Itajaí
  • Guilherme Da Silva Munhoz Universidade Federal do Paraná
  • Rúbia Bernadete Pereira dos Santos Departamento de Engenharia Civil, Escola do Mar, Ciência e Tecnologia, Universidade do Vale do Itajaí - UNIVALI, Itajaí
  • Lucas Matheus de Oliveira Scoz Rúbia Bernadete Pereira dos Santos
Keywords: fatigue, bridge, Palmgren-Miner rule, service life

Abstract

In this case study, the fatigue security of a bridge designed in 1987 was examined considering the current Brazilian standard. A structural model was developed to determine and verify fatigue security in the most critical section considering the Brazilian Load Model and the literature’s vehicle spectrum. According to the stress variation method, it concludes that the concrete submitted to compression meets the minimum criteria, but the steel section is not enough to resist shearing and flexural stresses. Pursuant to the Palmgren-Miner rule, the fatigue service life of the reinforcement’s bars under flexural stress is 14,91 years. A more detailed structural analysis of the bridge and the vehicle spectrum is necessary to confirm these results.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Al-Khaiat H., Fattuhi, N. (2001), Long-term strength development of concrete in arid conditions. Cement and Concrete Composites. 23(4-5)363-373. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(01)00004-X

American Concrete Institute, ACI (1997), “ACI 215R-2: Considerations for Design of Concrete Structures Subjected to Fatigue Loading”. Michigan, Estados Unidos.

American Concrete Institute, ACI (2019). “ACI 318: Building Code Requirements for Structural Concrete”. Michigan, Estados Unidos.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (1961). NB-2: Cálculo e Execução de Pontes de Concreto Armado. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (1984). NBR 7188: Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2013). NBR 7188: Carga móvel em ponte rodoviária e passarela de pedestre. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2013). NBR 15575: Desempenho de edificações habitacionais. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014). NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro.

Baroni, H. J. M. (2010), “Simulação da vida útil de fadiga do concreto em vigas de tabuleiro de pontes em função do fluxo de veículos pesados”, Tese de Doutorado em Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

Bolotin, V. V. (1998), Introduction. In: Bolotin V. V. “Mechanics of Fatigue”, Boca Raton, CRC Press LLC, cap. 1, pp. 01-17.

Branco, F., Paulo, P. (2012), O projecto de pontes para vidas superiores a 100 anos. Revista ALCONPAT. 2(1):1-9. http://dx.doi.org/10.21041/ra.v2i1.20

Callister J., William D. (2008), “Ciência e engenharia de materiais: Uma introdução”. LTC, Rio de Janeiro, Brasil, p. 620. Tradução: Soares, S. M. S.

Cervo, T. C. (2004), “Estudo da resistência à fadiga de concretos de cimento Portland para pavimentação”, Tese de Doutorado em Engenharia, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Confederação Nacional de Transporte, CNT (2018), “Pesquisa CNT de rodovias 2018: Relatório gerencial”. Brasília, Brasil.

Comité Euro-International du Betón, CEB (1988), “Fatigue of Concrete Structures. Bulletin d’Information Nº. 188”. Dubrovnik, Croácia.

Departamento de Estradas de Rodagem de Santa Catarina, DER (1987), “Projeto da Ponte sobre o Rio Chapecó na rodovia SC 451, entre os municípios de Xaxim e São Domingos”. Florianópolis, Brasil.

Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte, DNIT (2005), “Manual de Conservação Rodoviária”. Rio de Janeiro, Brasil.

Elaty, M. A. A. A. (2014), Compressive strength prediction of Portland cement concrete with age using a new model. HBRC Journal. 10(2)145-155. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2013.09.005

Fan, Z., Sun, Y. (2019), Detecting and evaluation of fatigue damage in concrete with industrial computed tomography technology. Construction and Building Materials. 223:794-805. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.016

Fathalla, E., Tanaka, Y., Maekawa, K. (2018), Remaining fatigue life assessment of in-service road bridge decks based upon artificial neural networks. Engineering Structures. 171:602-616. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.05.122

Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, BT/PCC (2000), “Concreto com Fibras de Aço - Boletim Técnico PCC/260”. São Paulo, Brasil.

Ftool (2018), “A Graphical-Interactive Program for Teaching Structural Behavior”. Available in: <https://www.ftool.com.br/Ftool/>. Access in 15 Mar. 2018.

Gao, Q., Dong, Z., Cui, K., Liu, C., Liu, Y. (2020), Fatigue performance of profiled steel sheeting–concrete bridge decks subjected to vehicular loads. Engineering Structures. 213:110558. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110558

Hobbacher, A. F., Hicks, S. J., Karpenko, M., Franz, T., UY, B. (2016), Transfer of Australasian bridge design to fatigue verification system of Eurocode 3. Journal of Constructional Steel Research. 122:532-542. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.03.023

Meneghetti, L. C. (2007), “Análise do comportamento à fadiga de vigas de concreto armado reforçadas com PRF de vidro, carbono e aramida”, Tese de Doutorado em Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

Nussbaumer, A., Borges, L., Davaine, L. (2011), “Fatigue design of steel and composite structures”. Wiley, Hoboken, Estados Unidos, p. 167.

Pfeil, W. (1979), “Pontes em concreto armado: Elementos de projeto, solicitações, dimensionamento”. LTC, Rio de Janeiro, Brasil, p. 433.

Pfeil, W. (1989), “Concreto armado”. LTC, Rio de Janeiro, Brasil, p. 812.

Rossigali, C. E. (2013), “Atualização do modelo de cargas móveis para pontes rodoviárias de pequenos vãos no Brasil”, Tese de Doutorado em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

Santos, L. A., Pfeil, M. S. (2014), Desenvolvimento de modelo de cargas móveis para verificação de fadiga em pontes rodoviárias. Engenharia Estudo e Pesquisa ABPE 14(1):40-47.

Santos, L. F. (2013), “Desenvolvimento de um modelo de cargas móveis para verificação de fadiga em pontes rodoviárias”, Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

Silva, C. J. G., Monteiro, E. C. B., Vitório, J. P. A. (2018), Condições estruturais e funcionais de pontes e viadutos das rodovias federais de Pernambuco. Revista ALCONPAT. 8(1)79–93. http://dx.doi.org/10.21041/ra.v8i1.199

Süssekind, J. C. (1980), “Curso de Concreto: Concreto Armado - Volume I”. Globo, Porto Alegre, Brasil, p. 376.

Toledo, R. L. S. (2011), “Avaliação de vida útil à fadiga em ponte mista aço-concreto considerando o espectro de veículos reais”, Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

Yadav, I. N., Thapa, K. B. (2020), Fatigue damage model of concrete materials. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 108:102578. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102578

Published
2021-05-01