Cargas Móveis vs Multi-Step Static no CSiBridge e SAP2000 

Ao modelar cargas de veículos em pontes no CSiBridge e no SAP2000, os engenheiros escolhem tipicamente entre: 

• Casos de carga de Cargas Móveis (Moving Load Cases) — casos de tráfego móvel baseados em linhas/superfícies de influência, que fazem a soma linear dos efeitos das cargas por eixo e reportam respostas máximas e mínimas; e  
• Casos de carga Multi-Step Static utilizando padrões (patterns) Vehicle Live. 

Ambas as abordagens podem representar veículos que podem ou não atuar em simultâneo, mas assentam em pressupostos diferentes sobre como as cargas são posicionadas e combinadas e sobre como são representados os modelos regulamentares de tráfego.  

Casos de Cargas Móveis (Moving Load Cases) 

Nos Moving Load Cases: 

• Definem-se faixas de tráfego (lanes), veículos e classes de veículos de acordo com o regulamento aplicável ou com os requisitos do projeto. 
• O CSiBridge calcula superfícies de influência e desloca automaticamente os veículos ao longo das faixas para determinar as respostas máximas e mínimas. 

Pontos chave:  

• Em cada posição dos veículos (e para cada configuração de utilização das faixas de tráfego), os efeitos de todas as cargas ativas (eixos, múltiplas faixas, múltiplos veículos) somam-se linearmente. 
• Ao longo de todas estas soluções estáticas, o Moving Load Case retém, para cada grandeza de resposta, um máximo e um mínimo. 
• A força axial/esforço normal máximo, o esforço transverso máximo, o momento fletor máximo, etc., podem ocorrer para posições diferentes dos veículos; por isso, em geral, não correspondem a uma única configuração física. 
• Os Moving Load Cases não devem, em regra, ser somados entre si, para evitar “duplicação” de carregamento das mesmas faixas de tráfego. Combinações aditivas de cargas móveis devem ser definidas dentro do próprio Moving Load Case. Várias cargas móveis só devem ser combinadas por combinações do tipo envolvente (envelope-type), nas quais não há soma algébrica entre diferentes Moving Load Cases. 

Na prática:  

• Modelos de tráfego alternativos (diferentes veículos regulamentares, comboios, veículos especiais) devem ser combinados por envolvente, e não por soma. 
• Veículos em simultâneo em várias faixas de tráfego devem ser modelados dentro do mesmo Moving Load Case, usando classes de veículos, definição de faixas (lanes) e fatores multi-faixa (quando aplicável), garantindo consistência na soma linear dos efeitos. 

Para aprender mais sobre Moving Loads, consulte os artigos, Cargas Móveis no SAP2000 e Análise de Cargas Móveis no CSiBridge.  

Multi-Step Static com Vehicle Live 

Em casos de carga Multi-Step Static, a análise é resolvida para cada passo i, em que r, representa o estado de carga nesse passo. 

Com Load Pattern Vehicle Live: 

• Definem-se veículos, faixas de tráfego e a cinemática (posição inicial, velocidade, direção). 
• Em cada passo (step), o CSiBridge posiciona as cargas por eixo nas suas posições atuais e resolve a estrutura estaticamente. 
• Todas as forças e deslocamentos no passo i correspondem a uma configuração fisicamente consistente de todos os veículos. 

Isto é particularmente adequado quando:  

• Se pretende a evolução passo a passo da resposta à medida que os veículos atravessam a estrutura. 
• São necessárias forças internas correlacionadas para configurações específicas. 
• Se pretendem estudar cenários explícitos (por exemplo, cruzamento de veículos na ponte). 

As envolventes são então obtidas ao longo dos passos do mesmo caso Multi-Step Static, representando os efeitos governantes desse cenário.  

Duas limitações importantes do Multi-Step Static Vehicle Live 

Não existem cargas distribuídas 

Para Load Patterns Vehicle Live usados em Multi-Step Static, apenas são consideradas cargas pontuais. 

Consequência prática:  

• Usar Moving Load Cases para envolventes regulamentares quando é necessária a representação completa (incluindo componentes distribuídas associadas à faixa, quando aplicável). 
• Usar Multi-Step Static Vehicle Live como ferramenta complementar para cenários. 

A velocidade não recria dinâmica da estrutura 

Apesar de se definir velocidade e passo temporal, o Multi-Step Static permanece estático: 

• a velocidade serve para atualizar a posição do veículo em cada passo; 
• efeitos dinâmicos não estão incluídos. 

Consequência prática:  

• Para análises dinâmicas, recorre-se a fatores regulamentares ou a uma análise timehistory adequada. 

Exemplo numérico – Duas faixas, um veículo por faixa numa ponte simplesmente apoiada de 40 m (CSiBridge) 

Geometria e veículo  

• Ponte: simplesmente apoiada, vão 40m. 
  • Consideram-se apenas momentos fletores positivos no vão. 
• Duas faixas paralelas definidas ao longo do vão. 
• Cada faixa tem um veículo idêntico: 
  • 2 eixos de 400 kN (200 kN + 200 kN) cada,  
  • Espaçamento entre eixos de 3 m,  
  • Eixos alinhados ao longo da faixa. 

Analisa-se o momento fletor positivo máximo no meio-vão.  

Uma faixa – um veículo de dois eixos

Para uma faixa com um veículo de dois eixos de 400 kN, espaçados 3 m, posicionados pelo CSiBridge para maximizar o momento no meio-vão numa ponte simplesmente apoiada de 40 m, o cálculo mostra: 

Primeiro para o Caso de Carga Móvel: 

Agora para o Multi-Step Static: 

Isto considera: 

• Cada eixo de 400 kN atuando próximo do centro do vão,  
• O seu espaçamento de 3 m em torno do meio-vão, e  
• A superposição linear de ambos os eixos. 

Duas faixas – um veículo por faixa, atuando simultaneamente  

Agora consideremse duas faixas, cada uma com o mesmo veículo na mesma posição longitudinal (dois veículos lado a lado perto do meio-vão): 

1. Faixa 1: 

2. Faixa 2: 

Primeiro para o Caso de Carga Móvel: 

Agora para o Multi-Step Static: 

Se o dimensionamento considerar ambas as faixas em conjunto, o momento fletor positivo total no meio-vão para um veículo por faixa a atuar simultaneamente é aproximadamente: 

Recomendações práticas para o CSiBridge  

• Utilize Casos de Carga Móvel para obter envolventes máximas e mínimas, incluindo cargas distribuídas e fatores de múltiplas faixas; combine diferentes modelos de tráfego com combinações de carga do tipo Envelope e evite somas aditivas de múltiplos Casos de Carga Móvel nas mesmas faixas.  
• Utilize Multi-Step Static com Vehicle Live para cenários explícitos e resposta passo a passo, sabendo que: 
  • cargas distribuídas não são incluídas; e  
  • efeitos dinâmicos não são captados, apesar da introdução da velocidade. 
• Para veículos que atuam simultaneamente, defina-os em conjunto num único Caso de Carga Móvel ou num único caso Multi-Step​ Static; para cenários alternativos, use combinações do tipo Envelope em vez de combinações aditivas.