S ISTEMA DE CONTROLO OPS , ( OPS ORGANIC PRE STRESSED SYSTEM )

O sistema de controlo ativo, OPS, na fase construtiva, tem sido aplicado nos cimbres autolançáveis na construção de pontes pelo método de construção tramo a tramo. Desta forma, os cimbres autolançá- veis, a estrutura de apoio à cofragem do tabuleiro torna-se ativam (inteligente) ficando com capacida- de de responder às solicitações, ativando em tempo útil a resposta.

Vários estudos têm sido efetuados sobre a aplicação e desenvolvimento de atuadores ativos em tiran- tes. O objetivo destes estudos tem sido focados na aplicação dos atuadores ativos em tirantes para o controlo de vibração, para isso os estudos tem assentado:

i. Desenvolvimento de software capaz de analisar o comportamento de estruturas suporta- das por cabos;

ii. Desenvolvimento de atuadores adequados;

iii. Passar do desenvolvimento de modelos de análise reduzidos para estruturas existentes. Os sistemas de controlo ativo são aplicados nos cimbres auto lançáveis aos cabos exteriores de pré- esforço. Este sistema tem como fundamento o pré-esforço orgânico (OPS-Organic Pre-stressed Sys- tem), baseado em soluções existentes na natureza com aplicação na engenharia estrutural. Este sistema teve a origem numa investigação elaborada pelo professor Pedro Pacheco em conjunto com investiga- dores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Esta solução permite compensar as for- ças que solicitam a estrutura metálica do cimbre auto lançável, principalmente durante a fase de beto- nagem. Este sistema baseia-se no funcionamento do músculo humano, quando sujeito a uma solicita- ção reage de forma autónoma e em tempo útil [18].

Um músculo é um elemento estrutural com uma rigidez variável. A mudança de rigidez é alcançada por meio de abastecimento energético. Portanto, um músculo (um sistema efetor) (Figura 2.61) pode ser considerado um elemento estrutural com a capacidade de alterar a força de uma estrutura conveni- entemente e melhorar o seu desempenho sem introduzir massa no sistema. Através da aplicação do OPS é possível otimizar a estrutura como tratar-se de um músculo artificial [18].

Figura 2.61 - Sistema mecânico de um músculo (adaptado [20])

O OPS é um sistema de pré-esforço no qual a tensão aplicada é ajustada automaticamente às cargas atuantes, através de um sistema de controlo que permite a redução de deformações e minimização de tensões no cimbre auto lançável.

O OPS permite a conceção de estruturas mais leves, com os mesmos materiais estruturais. A estrutura é muito leve, mais segura e mais fácil de transportar. Este sistema, pioneiro no mundo e desenvolvido pela empresa BERD, consiste em dotar a estrutura metálica de um sistema de cabos cuja tensão varia automaticamente em função das cargas externas a que são submetidos durante o processo de constru- ção, algumas das vantagens são:

ii. Aumento da capacidade de carga e de segurança devido à constante monitorização; iii. Maior versatilidade devido à capacidade de adaptação aos diferentes vãos;

iv. Redução dos custos para a generalidade das estruturas na ordem dos 20%;

v. Este sistema já com aplicação conhecida a cimbres autolançáveis permite a construção de vãos na ordem dos 90m, cerca de 20% superiores aos cimbres normais, ainda de forma económica e competitiva face a outros processos construtivos, permitindo um controlo de deformações mais eficaz.

Na construção tramo a tramo com cimbre autolançável com aplicação de pré-esforço orgânico, este funciona como um sistema interno ao cimbre de cofragem, a ancoragem passiva e a ancoragem ativa (orgânica) é parte integrante do próprio cimbre (Figura 2.62).

A – Actuador e quadro eléctrico D – Cabos não aderentes B – Ancoragem orgânica E – Ancoragem passiva

C – Sensores F – Estrutura

Figura 2.62 - Cimbre auto lançável com OPS (pré-esforço orgânico, fonte [21])

Nas pontes atirantadas, geralmente, há dois esquemas diferentes para os cabos de apoio ao carro de avanço:

i. O cabo que suporta o carro de avanço é definitivo;

ii. O cabo que suporta o carro de avanço é um cabo específico provisório.

Quando o cabo de apoio do carro de avanço é colocado como definitivo, o cabo é fixado ao carro de avanço no local onde está instalado o macaco de tensionamento, depois da betonagem o macaco de tensionamento liberta o tirante que fica definitivo na aduela. O tensionamento é feito por incrementos de força respondendo à solicitação. No fim da construção da aduela o tirante fica com o tensionamento para o final da ponte com a ação de todas as cargas permanentes aplicadas.

Nas aplicações tradicionais, quando o cabo de apoio ao carro de avanço é provisório este é tensionado por etapas. O sucesso desta operação depende completamente dos operadores, o risco desta operação manual é bem conhecido na construção. Além disso, o tabuleiro precisa ser projetado para os esforços introduzidos pelo carro de avanço entre as fases de construção.

A aplicação de OPS ao cabo de apoio do carro de avanço permite um controlo contínuo da deformação do carro e uma operação mais segura através da monitorização contínua da estrutura e independência dos operadores.

O sistema OPS resolve o problema da deformação do cabo por aumento automático do comprimento entre fixações de cabos por meio de um atuador de acordo com um sistema de controlo baseado em sensores, distribuídos ao longo da estrutura.

De acordo com cada aplicação específica e requisitos estabelecidos o sistema de monotorização pode monitorar diferentes grandezas relevantes da estrutura (deslocamentos verticais, temperaturas e alon- gamentos).

As principais vantagens da aplicação do OPS sobre cabos de apoio ao carro de avanço são:

i. Compensação automática e contínua de deformação do cabo de apoio ao carro de avanço; ii. Compensação da deformação do carro de avanço;

iii. A monitorização contínua das variáveis principais da estrutura; iv. Uma operação simples, rápida e confiável.

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