Atentos aos efeitos da circulação de veículos pesados: Monitoramento de longo prazo de uma ponte de rodovia

A crescente circulação de veículos pesados é um constante teste de resistência para aproximadamente 38.000 pontes nas auto-estradas e rodovias estaduais alemãs. A fim de investigar os efeitos desta circulação, o Instituto Nacional de Estradas (BASt) encarregou o "Institut für Massivbau" (Instituto para Construção Pesada) da Universidade Leibnitz de Hannover de executar medições em uma ponte de viga oca de concreto pré-esforçado. A tecnologia de medição da HBM foi usada por mais de um ano para medir, por exemplo, temperaturas dos componentes e deformações em várias situações de tráfico.

Projeto de pesquisa da Universidade Leibniz de Hannover

Para investigar os efeitos da circulação de veículos pesados nas estruturas de suporte de uma ponte de viga oca de concreto pré-esforçado, o Instituto Nacional de Estradas (BASt) encarregou o "Institut für Massivbau" (Instituto para Construção Pesada) da Universidade Leibnitz de Hannover de executar medições na estrutura de viga oca de uma ponte na rodovia A8. A A8 se divide em três segmentos desde a fronteira de Luxemburgo até a da Áustria e é uma das principais conexões Oeste-Leste no sul da Alemanha.

As seguintes questões precisavam ser respondidas:

  • Quais os efeitos trazidos pelas cargas totais cada vez maiores da circulação de veículos pesados?
  • Que conclusões podem ser tiradas da determinação da atual composição do tráfico para as avaliações de cargas usadas como norma?
  • Precisam ser desenvolvidas recomendações para a atualização das normas?

Estruturação do teste

As medições foram implementadas em três cortes transversais. Registrou-se a temperatura do componente, temperatura interna e externa do ar, dilatações do concreto e deformação relativa. A dilatação das vigas transversais e a deformação da lamela correspondente entre as vigas transversais foram registradas em dois pontos nas juntas do pavimento. Além disso, a deformação e movimento dos aparelhos de apoio tipo "pot bearings" foram gravados.

Fotocélulas de barreira laser ("Laser light barriers") foram montadas nos muros laterais de proteção contra ruído com o intuito de detectar e determinar a velocidade dos veículos pesados. As fotocélulas ofereciam valores de medição adicionais com os quais a posição dos caminhões na via de tráfego da ponte podiam ser determinadas.

Grandes distâncias entre sensor e amplificador

No total, o sistema de medição possuía 96 canais de medição. Dentro da estrutura verificavam-se grandes distâncias entre sensores e amplificadores. O sistema CANbus foi usado para o agrupamento dos vários pontos de medição. Quatro módulos CANHEAD com amplificadores de frequência portadora CD 1010 foram utilizados aqui.

Os canais de medição convergiam, com várias placas de conexão, para o sistema amplificador MGCplus. Módulos DC, módulos TF e conexões para transdutores de temperatura PT100 foram combinados no MGCplus. Além do MGCplus, dois amplificadores Spider8, ligados em série ao computador de medição, foram conectados através da porta paralela do mesmo computador. Estes amplificadores realizavam as medições de deformação e movimento dos aparelhos de apoio. A aquisição dos dados de medição foi realizada com o software catman®.

Sistema flexível

O engenheiro Jan Peter Liebig do "Institut für Massivbau" da Universidade Leibniz de Hannover pronunciou-se sobre a escolha da tecnologia de medição:

"A decisão de usar o MGCplus baseou-se no número de canais de medição necessários. Além disso, ainda durante as fases preliminares, o sistema MGCplus foi capaz de agrupar diversos canais de medição e transmitir dados através de longas distâncias com os módulos CANHEAD. Este sistema de medição permitiu-nos também juntar vários sinais de sensor em um sistema amplificador graças ao uso flexível de cartões "plug-in". A combinação de MGCplus e Spider8 foi considerada a mais prática, pois o software catman® nos deu a possibilidade de combinar vários amplificadores."

Monitoramento online das medições via GSM

O período de medição foi definido para um ano. Como o objeto de medição não se encontrava nas proximidades da Universidade Leibniz de Hannover, fazia-se necessária a possibilidade de monitorar as medições remotamente e, se preciso, influenciá-las. Para isso, foram integrados dois módulos GSM no sistema de medição: Um para o controle separado da fonte de energia do computador e do amplificador de medição e o outro para o monitoramento online das medições.

1.4 GB de dados de medição por dia

Os sinais do sensor de medição são registrados em três grupos de taxa de medição. Uma frequência de medição de no mínimo 1200 Hz é requerida para os estímulos muito rápidos da junta do pavimento. Dilatações e deformações são gravadas com 50 Hz e temperaturas com 1 Hz. Os dados de medição com uma profundidade de canal de cerca de 100 milhões de valores de medição alcançam aproximadamente 1.4 GB por dia, o que faz necessária um monitoramento periódico do sistema.

Exigências para um teste de longo prazo

De grande importância para a descrita instalação de medição foi a proteção contra influências atmosféricas. Principalmente os sensores nas juntas do pavimento necessitaram proteção contra penetração de água e sal fundente, pois em algumas áreas, no decorrer da utilização da estrutura, as juntas do pavimento haviam se tornado permeáveis. Para as medições das dilatações do aço pré-esforçado foi necessário descobrir o mesmo em dois pontos. Quando a instalação estava completa, estes pontos de medição foram novamente fechados.

Calibração do sistema de medição

Depois que todos os trabalhos de instalação haviam sido completados e todos os procedimentos de medição estavam rodando sem problemas, o sistema de medição na ponte foi calibrado. Para isso, diversas combinações de veículos pesados, com diferentes pesos totais, transitaram sobre a ponte a diferentes velocidades. As medições durante o programa de calibração foram usadas para chegar à conclusões sobre o desgaste consequente do tráfico corrente. Durante o programa de calibração um suporte da Daimler AG foi oferecido na forma de um caminhão de plataforma de 25t, um caminhão articulado de 40t e uma combinação de veículo de 60t baseado no conceito modular de veículo comercial. Para a calibração, a ponte da rodovia foi fechada para o tráfico corrente. Isso possibilitou numerosas "viagens de medição".

Leia mais sobre CANHEAD® da HBM

Fale Conosco Entre em contato com a HBM do Brasil para mais informações sobre produtos, sistemas, dúvidas técnicas e cotações.