Análise de vibrações em pisos mistos aço/concreto
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Aecio Freitas Lira
Gilson Queiroz
Walnorio Graça Ferreira
Gilson Queiroz
Walnorio Graça Ferreira
Resumo
O aprimoramento dos processos de cálculo estrutural e a modernização de técnicas construtivas possibilitaram a execução de estruturas de piso mais esbeltas, vencendo grandes vãos livres. No entanto, essa inovação construtiva ocasionou uma diminuição na rigidez dos pisos, tornando-os susceptíveis a vibrações provenientes de atividades associadas à movimentos de pessoas, tais como o caminhar, exercícios aeróbicos, danças e eventos esportivos. A diminuição na rigidez de uma estrutura resulta na redução da sua primeira freqüência natural, o que pode gerar problemas de ressonância pelo fato desta freqüência natural se aproximar das freqüências representativas das excitações mencionadas. Neste trabalho, sistemas de piso misto aço/concreto, modelados com a utilização de um programa computacional em elementos finitos, são submetidos a uma análise dinâmica ao atuarem sobre eles carregamentos correspondentes a atividades rítmicas. Utilizaram-se elementos de placa para simular a laje de concreto e elementos de barra tridimensionais para as vigas de aço, garantindo a interação total entre os mesmos. Outra análise foi realizada utilizando-se um modelo simplificado, onde o sistema de piso foi reduzido a um sistema com um grau de liberdade, obtendo-se as respostas máximas para carregamentos harmônicos. Considerações sobre limites aceitáveis deaceleração de pisos sugeridos por normas técnicas são apresentadas, sendo também avaliados os níveis de aceleração obtidos numericamente no piso misto. Nos pisos analisados, observou-se resultados preocupantes para a aceleração do piso, tendo sido obtidos níveis de aceleração superiores aos limites recomendados paraconforto humano. Os esforços solicitantes sofreram pequena variação com relação aos resultados de uma análise estática. A análise simplificada do piso mostrou-se válida para uma análise preliminar do sistema estrutural, não podendo, no entanto, substituir uma análise dinâmica mais detalhada para a determinação de esforços.
Abstract
The improvement of design and construction methods have made possible to build long span floors systems. Unfortunately, their low stiffnesses made them susceptible to vibrations problems due to human activities such as walking, dancing, exercising and audience participation. Long span floor systems have their natural frequency reduced to the point where they approach or equalize the forcing frequencies; as a result, the vibration grows to large amplitudes.This paper presents an analytical study of the dynamic response of composite floors, of usual dimensions, due to human activities. An extensive numerical analysis is developed based on the finite element method. A computational program was used to proceed the dynamic analysis and the development of the numerical model. The floorsystem was modeled with shell elements to represent the concrete slab and beam elements for the steel beam with full interaction between them. For the dynamic analysis a harmonic load was applied on the floor to simulate human activities. In the computational results has been observed that the acceleration response overcomes the standard suggested limits in the analysed problems. Another analysis consisted in reducing the floor to a single degree of freedom system. Simple design methods and formulae for calculating the system natural frequency, displacements and accelerations were used and the results showed that their utilization is valid only for a preliminary analysis.
Assunto
Engenharia de estruturas, Concreto armado
Palavras-chave
Engenharia de estruturas