ENGA 2009 lightenga.lnec.pt/anteriores/II/3_ENGA_2009_Carlos_Felix.pdf2º ENCONTRO NACIONAL DE...
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2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
A utilização de sensores em fibra
óptica na monitorização de
estruturas
Carlos FélixJoaquim Figueiras
2º ENCONTRO NACIONAL DEGEODESIA APLICADA
LNEC12 E 13 de Outubro de 2009
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
A utilização de sensores em fibra óptica na monitor ização de estruturas
1. Introdução
Objectivos da monitorização das estruturas
Sistemas de monitorização de estruturas
2. Sensores ópticos
3. Sensores de Bragg em fibra óptica
Introdução
Princípio de funcionamento
Vantagens
Desenvolvimentos laboratoriais
4. Casos de obra
Ponte de Trezói
Ponte Luiz I
Ponte da Lezíria
5. Considerações finais
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Aumento do período de vida útil das obras em condições de economia e de segurança
Economia
Segurança
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
- Gestão e manutenção mais eficaz- Intervenções de reabilitação mais eficientes
Intervenção tardia significa → custo da reparação = custo da substituição
As infraestruturas têm sofrido degradação acelerada, sendo necessário
Monitorização permanente para prevenção é essencial na gestão das infra-estruturas
É uma questão de economia
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Aumento do período de vida útil das obras - Economia
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
- Pontes que necessitam de urgente intervenção não são identificadas
- Pontes que não necessitam de o ser são reforçadas
Ponte Hintze Ribeiro (Colapso)
Monitorização permanente das obras de arte é essencial
É uma questão de segurança
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Aumento do período de vida útil das obras - Segurança
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Controlo da execução / reparação / reforço
- No caso de grandes obras
- Projectos inovadores
- Uso de novos materiais
- Processos construtivos avançados
Responsabilidade acrescida e maiores riscos para os Engenheiros;
Responsabilidades são assumidas se houver informação contínua sobre o desempenho das estruturas.
É uma questão de responsabilidade
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Monitorização de um viaduto metálico durante a construção
Objectivo: Controlo da fase de construção e calibração do modelo
Monitorização permanente durante a fase construtiva e exploração.Sistema estático de base eléctrica (60 sensores).
Controlo da execução
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Transporte do viaduto atéà sua posição final
Main South Beam
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
14:3
0
14:3
5
14:4
1
14:4
7
14:5
3
14:5
9
15:0
4
15:1
0
15:1
6
15:2
2
15:2
8
Time
Stra
in [x1
0E-6 m
m/m
m]
VPSBS7-1
VPSBS7-2
VPSBI8-1
VPSBI8-2
VPSDN9-1
VPSDN9-2
VPSDN10-1
VPSDN10-2
(trabalho nocturno)
Extensões durante a construção
Controlo
Controlo da execução
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INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
• Entrada Este da cidade do Porto;
• Viaduto assimétrico com 3 planos de tirantes e mastro com forma especial para contrabalançar a assimetria dos dois vãos principais
• Tabuleiro em caixão e mastro monitorizados, durante a construção/exploração
Viaduto sobre a VCI - observação durante a construção e a fase de exploração
Controlo da execução
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INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
Acompanhamento da fase de aplicação de PE em cabos e diagonais
Vista do interior do caixão
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
24-J
ul
25-J
ul
26-J
ul
27-J
ul
28-J
ul
29-J
ul
30-J
ul
Ext
ensã
o (x
10-6
m/m
)
ED1 ED2
ED3 ED4
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INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
Monitorização durante a fase de serviço (3 anos)
Benefícios da monitorização
• Acompanhamento dos processos construtivos e vigilância permanente da obra
• Informação em tempo real de qualquer incidente permite um conhecimento mais profundo para tomar as decisões mais adequadas
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
01-
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7-20
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4-20
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7-2
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0-2
003
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1-20
04
Ext
ens
ão (
x10-6
m/m
)
ES3-1S ES3-1AES3-1I ES3-3SES3-3A ES3-3I
Concrete strains
Section S3
Str
ain
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
01-
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01
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1-2
003
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4-20
03
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7-2
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01-1
0-2
003
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Ext
ens
ão (
x10-6
m/m
)
ES3-1S ES3-1AES3-1I ES3-3SES3-3A ES3-3I
Concrete strains
Section S3
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
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1-2
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4-20
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7-2
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0-2
003
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Ext
ens
ão (
x10-6
m/m
)
ES3-1S ES3-1AES3-1I ES3-3SES3-3A ES3-3I
Concrete strains
Section S3
Str
ain
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
01-0
4-20
01
01-0
7-20
01
01-1
0-20
01
01-0
1-20
02
01-0
4-20
02
01-0
7-20
02
01-1
0-20
02
01-0
1-20
03
01-0
4-20
03
01-0
7-20
03
01-1
0-20
03
01-0
1-20
04
Ext
ensã
o (x
10-6
m/m
)
ED1 ED2
ED3 ED4
retension of stays
Diagonal strains
Strain
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
01-0
4-20
01
01-0
7-20
01
01-1
0-20
01
01-0
1-20
02
01-0
4-20
02
01-0
7-20
02
01-1
0-20
02
01-0
1-20
03
01-0
4-20
03
01-0
7-20
03
01-1
0-20
03
01-0
1-20
04
Ext
ensã
o (x
10-6
m/m
)
ED1 ED2
ED3 ED4
retension of stays
Diagonal strains
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
01-0
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01
01-0
7-20
01
01-1
0-20
01
01-0
1-20
02
01-0
4-20
02
01-0
7-20
02
01-1
0-20
02
01-0
1-20
03
01-0
4-20
03
01-0
7-20
03
01-1
0-20
03
01-0
1-20
04
Ext
ensã
o (x
10-6
m/m
)
ED1 ED2
ED3 ED4
retension of stays
Diagonal strains
Strain
ED1 ED3
ED2 ED4
ED1 ED3
ED2 ED4
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Verificação da conformidade da estrutura executada
Análise dos valores medidos em obra com base nos previstos no projecto
Validação do modelo do projecto;Verificação do comportamento da estrutura face às condições ambientais (temperatura) e a acções estáticas e dinâmicas.
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Objectivos da monitorização das estrutu ras
Verificação da conformidade da estrutura executada
Modelo de elementos finitos
DV2
DV6
Linhas de influência das flechas DV2 e DV6 (experimental vs numérico)
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180Desenvolvimento (m)
Flecha (mm)
DV2 Ensaio DV6 Ensaio
DV2 Modelo DV6 Modelo
Ponte de Caniços
Traçado de linhas de influência - Efeito nas secções instrumentadas da estrutura quando atravessada por veículos a velocidade reduzida e constante
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Analogia – Corpo humano / Estrutura
SHM – Structural Health Monitoring– Monitorização da Integridade Estrutural
Monitorização estrutural → prolongará a vida das obras de arte
Médico/Paciente Engenheiro SHM/Estrutura
Cuidados preventivos de saúde → aumento da esperança de vida
INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Condições ambientais Temperatura ambiente e das estruturasHumidade relativaPluviosidadeInsolação
Deslocamentos FlechasMovimentos de juntas de dilatação
Rotações
Deformações
Acelerações Da estrutura e do solo
Durabilidade Corrosão das armadurasPotencial de corrosão
Infraescavação Em fundações de pontes
INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
Grandezas em observação
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Componentes de um sistema de monitorização
INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
GPRS
Router INTERNET
Sistema de aquisição(no local)
Sensores (vários tipos)
Armazenamento de dados (disco rígido ou arquivos)
Processamento de dados
Diagnóstico
Acesso à informação e tomada de decisão
• Sensores
• Equipamento de
alimentação e de
aquisição
• Sistema de
transmissão de
dados
• Sistema de
processamento e
de armazenamento
de dados
• Sistema de gestão
de dados e de
apoio à decisão
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
Sensores
Transdutor de deformação em material compósito
Transdutor de deformação em varão de aço inox
Transdutor de flechas
Termómetros
Extensómetros
Inclinómetros
Acelerómetros
Sensores de HR (…)
Transdutores de deslocamento
Sensores de corrosão
Sonares
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
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INTRODUÇÃO – Sistemas de monitorização das estrutura s
Sistema de gestão de dados
Informação das secções instrumentadas
Visualização gráfica dos registos, relatórios
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INTRODUÇÃO – Actividades do LABEST em SHM
LABEST
- Tem um grupo dedicado à Monitorização de Estruturas
Unidade de I&D da Faculdade de EngenhariaUniversidade do Porto
Projectos de investigação e contratos com a indústria têm fornecido os meios para o desenvolvimento e aplicação de novos sistemas de monitorização.
Websitewww.fe.up.pt/labest
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Famílias de sensores em sistemas automáticos
Eléctricos
Ópticos• Sensores baseados na modulação do comprimento de onda (sensores de
Bragg)• Sensores baseados na modulação da fase (sensores de Fabry-Perot)• Sensores baseados na modulação da intensidade (sensores de
microcurvatura)
SENSORES ÓPTICOS
Cordas vibrantes Resistência eléctrica
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Luz reflectida no interior de uma fibra óptica
Revestimento secundário
Revestimento primário Baínha
Núcleo
Fibra óptica reforçada com Kevlar®
Sistema de protecção de uma fibra óptica
(8µm + 125 µm + 245 µm)
Fibra óptica com e sem revestimento primário
θi
nf
θi
nb
Baínha
Núcleo
nb<nf
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Introdução
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
ΛΛΛΛnbaínhannúcleo
rede de Bragg
.
espectro em transmissão fonte de espectro largo
espectro em reflexão
λλλλ0
I(λ)
λλ0
Encurtamento da fibra ou
abaixamento da temperatura
Alongamento da fibra ou aumento da temperatura
Λ= 00 n2λ
TGG T ∆+∆=− ελ
λλε
0
0
n0
– índice efectivo de refracção
Λ – período espacial de modulação
Gε – factor de ganho para a deformação
GT – factor de ganho para a temperatura
� Modulação periódica do índice de refracção
� Espelho selectivo em comprimento de onda
Efeito da deformação num sensor de Bragg
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Introdução
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Espectro da fonte Espectro em transmissão
Espectro em reflexão
λ1
SB1
SB2
SB3
λ2 λ3
Principal vantagem: distribuição numa mesma fibra d e diversos sensores
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Multiplexagem
São dispostos em série, sensores com comprimentos de onda central distintos (assinatura do sensor)
No espectro em reflexão é possível identificar a resposta de cada sensor
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Representação esquemática de um sistema de interrogação de redes de BraggFonte
óptica
Analisador de espectros ópticos
Acoplador 50:50
λλλλ1 λλλλ2 λλλλn(…)
Sistema compacto
Sensores de Bragg
I(λ)
λλ1
∆λ
λ2
Afastamento em comprimento de onda entre dois sensores de Bragg
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sistemas de inte rrogação
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Representação esquemática de multiplexagem em série e em paralelo de redes de Bragg
λλλλn
λλλλ1
MultiplexadorÓptico
λλλλ2
λλλλ1 λλλλ2 λλλλn(…)
Multiplexagem em série
(…)
Multiplexagem em paralelo
Sistema híbrido de multiplexagemComu
tadoróptic
o
λ1,
1
λ1,2 λ1,
n
(…)
λ2,
1
λ2,2 λ2,
n
(…)
λm,
1
λm,
2
λm,
n
(…)
Fonteóptica
Analisador de espectros ópticos
Acoplador 50:50
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Técnicas de mult iplexagem
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Grandezas físicas:
� Deformação
� Rotação
� Deslocamento
� Temperatura
� PH
� Humidade
Principais vantagens:
� Imunidade aos campos electromagnéticos
� Reduzida perda de sinal
� Facilitadas as técnicas de multiplexagem
� Elevada precisão sem perda da referência
Fibra óptica
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA
Algumas desvantagens:
� Maiores cuidados na instalação tendo em vista a robustez
� Menor disponibilidade de equipamentos de aquisição
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
y = 0.0102x + 1555.8929R2 = 0.9995
1555.8
1556.0
1556.2
1556.4
1556.6
1556.8
1557.0
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Temperatura (ºC)
Com
prim
ento
de
onda
(nm
)
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
Comp. de ondaErro
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sensores de temp eratura
C/ºpm2.10ST =
C/º1056.6G 6T
−×=
nm15560 =λ
SFO usado como sensor de temperatura
Relação linear entre o sinal óptico e a variação de temperatura
TGG T ∆+∆=− ελ
λλε
0
0
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
µεε /pm62.0S =
µεε /1076.0G 6−×=
nm8160 =λ
y = 0.00062x + 815.29813R2 = 0.99820
815.0
815.5
816.0
816.5
817.0
0 500 1000 1500 2000 2500
Extensão (x10-6m/m)
Com
prim
ento
de
onda
(nm
)
-4.0
-2.0
0.0
2.0
4.0
Comp. de ondaerro
SDST
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sensores de defo rmação
SFO aplicado por colagem a varão de aço nervurado
Variação linear entre o sinal óptico e a deformação do aço, até à rotura
TGG T ∆+∆=− ελ
λλε
0
0
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
0
125
250
375
500
0 1 2 3
Tempo (s)
Ext
ensã
o (x
10-6
m/m
)
EO1 EO2 EO3 EO4 EO5 EO6 EO7
� Viga reforçada com um laminado de CFRP
� Observação durante um ensaio de flexão com ciclos d e carga/descarga
Viga reforçada durante o ensaio
Aplicação da fibra óptica
Resultados da medição
EO1EO7 (…)
� Frequência dos ciclos de carga/descarga – 1Hz
� Frequência de aquisição do sinal – 50Hz
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sensores de defo rmação
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• Varão de aço inox liso na parte central com estrias em hélice de profundidade crescente até à extremidade
• Aderência variável pode acomodar fendas até 2.5mm de abertura sem plastificação do varão
Transdutor de deformação para embeber no betão
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sensores de defo rmação
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Foi lançado o desafio de dotar a nova ponte sobre o Tejo – Ponte da Lezíria – de um sistema de monitorização permanente das flechas com base na tecnologia de fibra óptica.
O resultado foi o desenvolvimento de um novo transdutor de flechas.
Transdutor óptico de flechas
• Sistema de nivelamento hidrostático
• Princípio activo – sensores de Bragg em fibra óptica
• Sensibilidade da ordem dos 0.1mm
• Imune às variações térmicas
• Instalados 11 destes sensores na ponte principal
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sensores de flec has
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Transdutor óptico de flechas
Testes de laboratório evidenciaram excelente estabilidade e robustezSensor alvo de um processo de pedido de patente
Ensaio deslocamento controlado
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
1
tempo
de
slo
ca
me
nto
ve
rtic
al
(mm
)
LVDT Transdutor FEUP
Transdutor Deslocamento - Linearidadey = -0.007020x - 0.009723
R2 = 0.999966
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
LVDT [mm]
Tran
sdu
tor
FEU
P [
sin
al o
pti
co
- n
m]
Experimental
Linear
(Experimental)
Ensaio deslocamento controladoLVDT Transdutor flechas
Transdutores de Flechas - Linearidadey = -0.007020x - 0.009723
R2 = 0.999966
SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA – Sensores de flec has
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SENSORES DE BRAGG EM FIBRA ÓPTICA
Sensores de Bragg em fibra óptica aplicados em obra (LABEST)
Avaliação dos níveis de tensão em serviço. Comparação do desempenho de sensores ópticos com eléctricos.
6 sensores de deformação(colados à superfície do aço)
Ponte ferroviária de TrezóiProjecto: POCTI/ECM/57286/2004(Fadiga)
(2008)
Não intrusivo. Possibilidade de leituras periódicas com equipamento portátil sem perder referência inicial.
10 sensores de deformação4 sensores de temperatura (colados a compósito CFRP)
Casa da Música no Porto(Reforço de casca)
(2008)
Redução do ruído e eliminação das interferências de campos electro-magnéticos.
60 sensores de deformação(colados à superfície do aço)
Ponte Eiffel em Vianado Castelo (Reabilitação)
(2007)
Sistema inovador para medição de curvaturas e flechas nos tramos da ponte.
60 sensores de deformação6 sensores de temperatura (embebidos no betão)11 sensores de flecha4 sensores de temperatura
Ponte da Leziria(2007)
Sistema permanente e durável aplicado a estrutura metálica.
118 sensores de deformação10 sensores de temperatura8 sensores de deslocamento
Ponte Luiz I(2006)
Comparação da eficiência dos sistemas eléctricos e ópticos de interrogação e aquisição de sinal.
30 sensores de deformação10 sensores de temperatura (embebidos no betão)
Ponte sobre o Rio Sorraiana A10 – Projecto SMARTE
(2004)
Objectivo da selecção/opçãoNúmero e tipo de sensoresObra
ano
2º ENCONTRO NACIONAL DE GEODESIA APLICADA
LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
CASOS DE OBRA
Ponte de Trezói
Ponte Luiz I
Ponte da Lezíria
Casos de obra que ilustram a aplicação de SFO na monitorização estrutural:
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Ponte de Trezói – Ponte metálica ferroviária na linha da Beira Alta
Objectivo: Avaliação dos níveis de tensão em serviço (POCTI/ECM/57286/2004). Comparação do desempenho de SFO com eléctricos.
Monitorização estática e dinâmica baseada em sensores eléctricos e na tecnologia de fibra óptica.
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DE TREZÓI
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DE TREZÓI - instalação
Extensómetros eléctricos versus SFO
Vista geral
Vista do interior do tabuleiro
Ponte de Trezói
S6 ES6-2
OS6-2
OS6-1
ES6-1
Sensores colados a meio do vão central –
corda inferior
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-100
-50
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50TEMPO [seg]
EXTEN
SÃO [x1
0E-6
m/m
]
ES6-2 ES6-1 OS6-1 OS6-2
S6 ES6-2
OS6-2
OS6-1
ES6-1
Legenda:
S6 ES6-2
OS6-2
OS6-1
ES6-1
S6
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DE TREZÓI - resultados
Extensómetros eléctricos versus SFOPassagem de um
comboio de mercadorias
Leituras a 100Hz
Caracterização do tráfego
Deformações registadas na corda inferior
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Caracterização do tráfego
0 5 10 15 20 25-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
TEMPO [seg]
EX
TE
NS
ÃO
[x1
0E-6
mm
/mm
]
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DE TREZÓI - resultados
Extensómetros eléctricos versus SFO
Deformações registadas na secção de um dos carris
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Ponte Luiz I – Ponte metálica centenária no Porto
Objectivo: Avaliação do comportamento antes, durante e após a reabilitação Sistema de monitorização permanente da obra (vigilância)
Monitorização estática e dinâmica baseada na tecnologia de fibra óptica (136 sensores).
MONITORIZAÇÃO DA PONTE LUIZ I
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MONITORIZAÇÃO DA PONTE LUIZ I - concepção
11
1
1213
14
15
10
2
98
3 4
5
6
7
ENCONTRO SUL
ENCONTRO NORTE
ECO
Arquitectura do sistema instalado em obra
� 10 sensores de temperatura:
� 6 em cordas do arco;
� 4 no tabuleiro superior;
� 32 no tabuleiro superior;
� 14 no arco;
� 6 em pilares metálicos;
� 9 em montantes de suspensão;
� 59 pares de extensómetros observaram as deformações de outras tantas peças:
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MONITORIZAÇÃO DA PONTE LUIZ I - resultados
Obtenção dos efeitos das sobrecargas - longarina
Variação da deformação sem correcção do efeito da temperatura
Variação da deformação corrigida do efeito da temperatura
E1
E2
Análise qualitativa dos resultados:
E1 – metro na direcção Porto – Gaia
E2 – metro circula na direcção Gaia – Porto
A periodicidade da passagem foi de cerca de 7 minutos
O peso de cada composição éaproximadamente o mesmo
O efeito da acção também o é.
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Obtenção dos efeitos das sobrecargas - carlinga
Variação da deformação para a passagem de duas composições que circulam em sentidos opostos
1.40
35.00
8.92 1.40 8.92 1.40 8.92 1.40 1.40
35.00
8.92 1.40 8.92 1.40 8.92 1.40
G1 G2 G3 G5 G6 G7G4
3.04
103.784.9G7
125.3116.0G6
134.1110.6G5
200.7172.0G4
138.4110.6G3
126.5116.0G2
104.484.9G1
EstimativaEm vazioCargas por grupo de eixos (kN).
Algoritmos de pós-processamento permitem a obtenção de informação relevante
MONITORIZAÇÃO DA PONTE LUIZ I - resultados
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MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA
Projecto TACE (2006/08)
• Monitorização estrutural e de durabilidade – Ponte da Lezíria;
• Maior projecto de monitorização realizado em Portugal (500 sensores).
Objectivos:
• Avaliação do comportamento da estrutura durante a construção;
• Sistema de monitorização permanente com acesso remoto em temporeal da Ponte Principal e Viadutos de Acesso.
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MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA
SHM – Ponte da Lezíria – Projecto inovador
Parte integrante do projecto de execução da ponte – Nova especialidade
Vol. dedicado – Plano de monitorização estrutural e de durabilidade
Ponte da Lezíria (Maio 2007)
NewMENSUS - spin off do LABEST - Unidade de Investigação da FEUP
νννν mensusmensusmensusmensus • Monitorização de estruturas• Inspecção e diagnóstico
• Avaliação da integridade e da durabilidade estrutural• Consultoria
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Rede de sensores(eléctricos e ópticos)
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - concepção
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Rede de sensores
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - concepção
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Rede de sensores em fibra óptica
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - concepção
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Integração de todos os sistemas de aquisição numa rede de comunicação única
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - concepção
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Sensor com caixa de ligação
Sistema de monitorização ópticoNovo transdutor de deformação desenvolvido no LABES T
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - concepção
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Posicionamento antes da betonagem
Sistema de monitorização ópticoInstalação do transdutor de deformação
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - instalação
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Sistema de monitorização óptico
Caixa de derivação no interior do caixão da ponte
Acesso às ligações para manutenção
Instalação do transdutor de deformação
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - instalação
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Sistema de medição de flechas
Reservatório e transdutor de referência
Sistema baseado no sistema de nivelamento hidrostát ico no qual se utilizaram os novos transdutores de flechas desenvolvidos no LABE ST
Transdutor em ponto de medição
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - instalação
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Ligação ao circuito hidráulico
Sistema de medição de flechas – pormenor da instalação
Ligação à rede de sensores em fibra óptica
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - instalação
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Instalação de outros equipamentos, cablagens e acessórios
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - instalação
Transdutor de deslocamento em aparelho de apoioCondução de cabos
no interior do caixão da ponte
Armários no passadiço técnico
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Testes e verificações finais do sistema
Manual de imagem, impermeabilizações e lacre
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - instalação
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Monitorização da evolução das flechas
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - registos
Evolução das flechas no 1º vão
Condicionadas pela acção da temperatura
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Monitorização das extensões
MONITORIZAÇÃO DA PONTE DA LEZÍRIA - registos
Linhas de influência das extensões
Nas oito secções de meio vão (fibras superior e inferior)
Obtidas durante a passagem de um veículo em condições normais de circulação (pesado a circular a uma velocidade média de cerca de 80 km/h)
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Considerações finais
CONSIDERAÇÕES FINAIS
• A importância dos novos Sistemas de Monitorização de Estruturas tem sido crescente – Responsabilidade, Economia, Conhecimento.
• A fiabilidade e a robustez dos sistemas de monitorização é um aspecto essencial.
• Os sensores em fibra óptica têm demonstrado as suas potencialidades para integrarem os sistemas de monitorização –possuem inúmeras vantagens quando comparados com os de base eléctrica.
• É necessário desenvolver novos transdutores e equipamentos mais robustos e mais competitivos – a tecnologia óptica é o futuro dos sistemas de monitorização estrutural.
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LNEC, 12 E 13 de Outubro de 2009
Agradecimentos
AGRADECIMENTOS
À restante equipa LABEST, à FCT, à NewMENSUS, ao Metro do Porto, à REFER, à construtora TACE e à BRISA S.A.
Obrigado pela atenção