Development of truck weight limits for concrete bridges using reliability theory Desenvolvimento de equações para a limitação do peso de veículos de carga em pontes de concreto através da teoria de confiabilidade

Authors

L. M. Ferreira, Universidade de São PauloFollow
A. S. Nowak, University of Nebraska - LincolnFollow
M. K. El Debs, Universidade de São PauloFollow

Date of this Version

2008

Citation

Volume 1, Number 4 (December, 2008) p. 421 - 450

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Abstract

The increase in gross weight limits allowed by Brazilian legislation and the soaring number of new truck configurations on national highways has called for greater attention regarding the structural safety of bridges when submitted to real traffic. This paper verifies the performance of bridges under Sao Paulo Department of Transportation jurisdiction using the reliability index β and obtains truck weight limits in order to guarantee structural integrity. The superstructures of reinforced and prestressed concrete bridges, classes 36 and 45, are considered. The ultimate limit state is verified in cross sections subjected to positive and negative critical bending moments. In case of prestressed bridges, the cracking limit state in concrete is added. The real traffic is represented by a live load model based on weighting data collected from stations located on highways of the state of Sao Paulo and the statistical resistance parameters are determined using the Monte Carlo technique. The gross weight limits are presented in the form of equations known as bridge formulas which are applicable to any group of two or more consecutive axles. The observed results indicate restrictions to the traffic of some vehicles, especially the 740 kN and 19.80 meters length truck. Considering only the serviceability limit state, class 45 bridges are found to exhibit lower weight limits due to the load factors recommended by the code during design.

O aumento nos limites de peso estabelecidos pela legislação brasileira e a proliferação das Combinações de Veículos de Carga nas rodovias nacionais motivam uma preocupação no que se refere à segurança estrutural das pontes quando submetidas ao tráfego real. Este trabalho verifica o desempenho das obras-de-arte especiais sob jurisdição do DER-SP através do índice de confiabilidade β e obtém equações para a limitação do peso de caminhões de modo a não comprometer sua integridade estrutural. São consideradas as superestruturas das pontes em concreto armado ou protendido, classes 36 e 45. Verifica-se o estado limite último nas seções transversais mais solicitadas por momento fletor positivo e negativo. No caso de pontes em concreto protendido, acrescenta-se a verificação do estado limite de formação de fissuras. O tráfego real é representado por um modelo de carregamento móvel baseado em pesagens de caminhões efetuadas em rodovias do estado de São Paulo e os parâmetros da resistência são determinados através da técnica de Monte Carlo. Apresenta-se os limites de peso em forma de equações, denominadas ECPLs (Equações Comprimento-Peso Limite), aplicáveis a quaisquer grupo de eixos consecutivos dos veículos. Os resultados indicam restrições à circulação de algumas composições, especialmente ao rodotrem de 740 kN e 19,8 metros de comprimento. Considerando-se apenas o estado limite de serviço, as pontes classe 45 apresentam menores limites de peso devido à ponderação de ações durante o projeto.