Curso de introdução ao dimensionamento e avaliação de desempenho de pontes de betão armado e pré-esforçado

Apresentação

As pontes de betão armado e pré-esforçado desempenham um papel de suma importância no contexto de infraestruturas de Engenharia Civil. A otimização de recursos (nomeadamente dos materiais estruturais), vãos mais longos e o melhor desempenho a longo prazo devido ao efeito de compressão são fatores competitivos em relação a outras soluções. De facto, esta tipologia de pontes é amplamente explorada em todo o mundo, com milhares de pontes sendo construídas desde a segunda metade do século passado. Com uma vida útil expectável de 100 anos, a sociedade enfrentará no atual século XXI o fim da vida útil de muitas dessas pontes, o que significa que a avaliação de desempenho, em complemento ao dimensionamento e processos construtivos, se tornará um requisito central nas futuras gerações de engenheiros de estruturas. Por outras palavras, o paradigma do estudo de pontes de betão armado e pré-esforçado requer a consideração de fatores sustentáveis da sociedade, nomeadamente no conhecimento sobre seu efetivo período de vida útil com base em melhores simulações sobre o comportamento efetivo destas estruturas tão críticas.

Neste contexto, este curso pretende oferecer os conhecimentos fundamentais a ambos os níveis: (i) dimensionamento e (ii) avaliação de desempenho, considerando todo o período de vida útil da estrutura. Com uma abordagem diferenciada e abrangente, o presente curso é sustentado num conjunto de módulos independentes, que no seu conjunto, permite construir a visão holística necessária sobre o tema do curso.

Objetivos

Neste contexto, os objetivos do curso podem ser organizados da seguinte forma (partindo de conceitos fundamentais até ao objeto principal de estudo – desempenho ao longo da vida útil de pontes de betão armado e pré-esforçado):

• Revisão de conceitos teóricos e técnicas de cálculo,
• Introdução de conceitos regulamentares,
• Realização de cálculos preliminares de dimensionamento, com foco nos diferentes componentes,
• Identificar a diferença entre dimensionamento e avaliação de desempenho com base em cálculo computacional
• Entender o desempenho a longo-prazo no âmbito da manutenção ao longo da vida útil.

Com uma abordagem pensada para aqueles não familiarizados com o tema, o curso é definido em cinco módulos principais, iniciando com conceitos básicos e elementares até ao objeto principal de estudo do curso – desempenho ao longo da vida útil de pontes de betão armado e pré-esforçado:

Módulo 1 – Ações e combinação de ações relevantes em pontes de betão armado e pré-esforçado:

• – Tipo de ações,
• – Combinação de diferentes ações e sua verossimilhança,
• – Conceito de Estado Limite de Serviço e Estado Limite Último.

Módulo 2 – Sistemas estruturais para simulação do comportamento estrutural de:

• – A maioria: pontes simplesmente apoiadas,
• – O típico: pontes de dois e três vãos,
• – O excecional: pontes de vários vãos.

Módulo 3 – Métodos de cálculo adequados para estimação do efeito do pré-esforço e cálculo de forças internas:

• – O pré-esforço: Conceito de carregamento equivalente,
• – As forças internas: O método iterativo da distribuição de momentos (Hardy Cross).

Módulo 4 – Verificação dos requisitos de serviço e segurança:

• – As seções do vão: forças internas de flexão,
• – As seções de suporte: forças internas de esforço transverso,
• – As seções especiais: forças de ancoragem de pré-esforço.

Módulo 5 – Desempenho a longo prazo no contexto da manutenção ao longo do período de vida útil:

• – Controlar os movimentos de aparelhos de apoio devido aos efeitos da temperatura,
• – Quantificar as perdas de pré-esforço devido a fluência, encolhimento e relaxamento,
• – Verificar flechas excessivas devido à combinação crítica de características geométricas e materiais.

O método de ensino utilizado ao longo do curso é baseado em ferramentas digitais, disponibilizados pelo virtual Campus, e com uma abordagem clara e direta. Para esse efeito, os 5 módulos previstos (e descritos anteriormente), terão por base documentação apropriada que abrange os aspetos teóricos, aplicações práticas e exercícios a serem resolvidos pelos alunos. Deste modo, o curso será materializado com recurso a:

• – Notas das aulas e documentação complementar focando os aspetos teóricos subjacentes,
• – Vídeos introdutórios ao conteúdo das notas das aulas,
• – Exercícios para aplicar e consolidar a teoria abordada,
• – Aulas ao vivo, via videoconferência (webinars), para esclarecimentos sobre os exercícios propostos,

Apoio contínuo e personalizado ao longo de todo o período do curso por e-mail de modo a garantir a progressão dos alunos.

Dr. Helder Sousa
Dr. Helder Sousa é um especialista, com 17 anos de experiência nacional e internacional e forte exposição ao setor industrial, na área da monitorização de estruturas de Engenharia Civil e Professor convidado na Universidade de Surrey, Londres, Reino Unido, onde leciona nas áreas de Bridge Management e Infrastructure Asset Management.
Com doutoramento em Engenharia Civil na área de estruturas (2012, https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/68424), o seu conhecimento científico abrange desde análise do comportamento de estruturas com recurso a modelos avançados de Elementos Finitos até métodos de inferência Bayesiana e teoria do Valor da Informação, sempre suportado em grandes volumes de dados recolhidos por sistemas de monitorização instalados em estruturas de Engenharia Civil. Como resultado do seu percurso profissional, o Dr. Sousa possui uma visão clara e abrangente sobre os diferentes níveis de conhecimento requeridos para o sucesso na implementação de sistemas de monitorização da integridade de estruturas, incluindo ambas investigação fundamental e investigação aplicada.
Com 46 artigos em conferências nacionais e internacionais, 15 artigos publicados em revistas científicas de renome mundial, 2 capítulos de livros, 35 apresentações em vários países da Europa, 4 missões científicas em institutos/empresas de investigação & desenvolvimento de elite Europeia (ETH Zurique na Suíça, TNO R&D Instituto na Holanda, CEREMA na França e COWI na Dinamarca) e 3 entrevistas aos meios de comunicação social, são demonstração da qualidade e rigor do seu trabalho e reconhecimento pelos seus pares a nível internacional.
Premiado com vários financiamentos públicos e privado, Dr. Sousa destaca, a nível internacional, a sua Bolsa Individual Marie Skłodowska-Curie (2015-17, http://www.lostprecon.eu/) e posição como líder do Comitê de Inovação da Ação Europeia COST TU1402 – Quantifying the Value of Structural Health Monitoring (2014-19, https://www.cost-tu1402.eu/Action/Innovation-Committee). Atualmente, é editor convidado na revista científica Structure & Infrastructure Engineering e (co-)líder de duas mini-simpósios no próximo “Workshop on Structural Health Monitoring” (Itália, 2020) e na 13ª “ASCE Conference on Probabilistic Mechanics and Reliability” (Nova York, 2020). Por outro lado, a sua participação ativa em comitês científicos e sua longa experiência como revisor/avaliador para comissões científicas, ambos os casos quer a nível nacional e internacional, são também uma demonstração clara das suas capacidades de liderança e independência profissional.
No âmbito do presente curso, Dr. Sousa destaca as seguintes publicações internacionais, as quais poderão antecipar ao interessado algumas indicações sobre o curso:
– Sousa, H. (2020) “Advanced FE modelling supported by monitoring towards management of large civil infrastructures – The case study of Lezíria Bridge.” Structural Concrete, the official journal of the fib (accepted for publication, 18th March 2020).
– Sousa, H., A. Rozsas, A. Slobbe and W. Courage (2020). “A novel pro-active approach towards SHM-based bridge management supported by FE analysis and Bayesian methods.” Structure and Infrastructure Engineering 16(2): 233-246. (https://doi.org/10.1080/15732479.2019.1649287)
https://doi.org/10.1080/15732479.2019.1649287Sousa, H., L. O. Santos and M. Chryssanthopoulos (2019). “Quantifying monitoring requirements for predicting creep deformations through Bayesian updating methods.” Structural Safety 76: 40-50. (https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2018.06.002)
– Sousa, H., B. J. A. Costa, A. A. Henriques, J. Bento and J. A. Figueiras (2016). “Assessment of traffic load events and structural effects on road bridges based on strain measurements.” Journal of Civil Engineering and Management 22(4): 457-469. (https://doi.org/10.3846/13923730.2014.897991)
– Sousa, H., J. Bento and J. Figueiras (2014). “Assessment and Management of Concrete Bridges Supported by Monitoring Data-Based Finite-Element Modeling.” Journal of Bridge Engineering 19(6): 05014002. (https://doi.org/10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000604)

Trata-se de um curso online, através do Campus Virtual, onde é fornecido um ambiente dinâmico e flexível para que o aluno possa acompanhar o curso ao seu ritmo. Nesta plataforma virtual, os alunos poderão consultar todos os conteúdos do curso, incluindo:

– Vídeos
– Tutoriais
– Aulas por videoconferência
– Textos
– Exemplos práticos
– Exercícios de avaliação de conhecimentos
– Documentação complementar

Destaca-se a realização de videoconferências em direto, onde formadores e formandos podem interagir para partilha de conhecimentos e resolução de dúvidas. Estas videoconferências serão gravadas, para poderem ser descarregadas por qualquer formando a partir do dia seguinte à realização da mesma.

Além disso, o formando poderá utilizar o fórum da plataforma, podendo interagir com os formadores e com os outros formandos.

Também será estabelecido um sistema de tutoriais através de correio eletrónico dos formadores, podendo assim resolver possíveis dúvidas e que servirá de meio mais direto para que os formadores coloquem questões específicas de cada módulo ou tema.

O curso Introdução ao dimensionamento e avaliação de desempenho de pontes de betão armado e pré-esforçado está estruturado com uma abordagem cuidada de modo a não requerer conhecimentos prévios sobre o tema. Deste modo, este curso pode ser de interesse para (mas não limitado):

• – Estudantes e engenheiros com grau de bacharel que tenham interesse no tema do curso tendo em vista uma posterior inscrição para grau de mestre no domínio de engenharia estrutural,
• – Engenheiros com grau de mestre que tenham como interesse uma atualização/reciclagem de conceitos e melhor entender a complementaridade entre dimensionamento e avaliação de desempenho de pontes de betão armado e pré-esforçado,

Investigadores com objetivo de aprofundar conhecimentos no efetivo comportamento a longo-prazo de pontes de betão armado e pré-esforçado devido ao efeito, acoplado, de propriedades geométricas e materiais.

O curso é dirigido a geólogos, engenheiros geólogos, ou estudantes de geologia que estejam interessados em adquirir ou aprofundar conhecimentos práticos sobre interpretação sísmica em 2D e 3D e os seus usos na indústria petrolífera ou noutras indústrias onde o conhecimento e visualização da realidade geológica na subsuperfície seja importante.

A área de conhecimento relacionado com a análise estrutural de pontes de betão armado e pré-esforçado assume uma importância primordial no contexto das infraestruturas de Engenharia Civil. De facto, prevê-se que no século XXI, questões relacionadas com a sua manutenção e gestão se tornarão críticas à medida que o tempo de vida útil for atingido. Tendo em consideração a abordagem proposta para este curso, as seguintes perspetivas de emprego são contempladas, nomeadamente:

• – Especialista em equipas de gabinete de projetos e empresas de construção,
• – Consultor para donos de obra, seguradoras, associações profissionais, entre outro tipo de clientes,

Investigação no domínio de engenharia estrutural, com foco na avaliação do efetivo período de vida útil de pontes existentes de betão armado e pré-esforçado.