Análise estrutural dinâmica de pisos de edifícios submetidos a atividades humanas rítmicas com base no uso de modelos biodinâmicos: modelagem experimental e numérica

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Sousa, Felipe Almeida de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Palavras-chave em Português: Civil engineering; Structural analysis (Engineering); Floors, Concrete; Human comfort; Finite element method; Engenharia civil; Análise estrutural (Engenharia); Pisos de concreto; Conforto humano; Método dos elementos finitos; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20740

O trabalho de pesquisa tem como objetivo principal a avaliação da resposta estrutural dinâmica de pisos de edifícios, considerando-se a aplicação de carregamentos humanos rítmicos (atividades aeróbicas). Neste sentido, é proposto um modelo biodinâmico composto por massa, amortecimento e rigidez, constituído por um grau de liberdade (SDOF), para simular as ações humanas rítmicas sobre os pisos de edificações, objetivando a avaliação do efeito da interação dinâmica pessoa-estrutura. Deste modo, no âmbito da análise dinâmica, o estudo investiga um piso de concreto armado real existente, localizado no 8° andar da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), com dimensões de 16 m x 36 m e área de 576 m2. De acordo com este contexto, são realizadas inicialmente análises modais experimentais, utilizando estratégias distintas, objetivando a avaliação do comportamento global dinâmico do piso do edifício investigado, com o propósito de calibrar o modelo de elementos finitos desenvolvido para a representação da estrutura. Em seguida, são realizados testes de monitoração experimental dinâmica com base em análises de vibração forçada desenvolvidas sobre as lajes de concreto do piso, visando assim uma análise comparativa entre a resposta estrutural dinâmica experimental e os resultados obtidos por meio da modelagem numérica. Para tal, são utilizadas inúmeras funções matemáticas tradicionais representativas das ações dinâmicas humanas rítmicas, correspondentes aos modelos de “força-dura”, além do emprego dos sistemas biodinâmicos. Com base nas respostas dinâmicas obtidas, constata-se que os modelos biodinâmicos produzem resultados mais próximos daqueles observados nos testes experimentais realizados sobre o piso, uma vez que estes modelos incorporam o efeito da interação dinâmica pessoa-estrutura, além das características de cada indivíduo (massa, amortecimento e rigidez), resultando em atenuações sobre os valores dos deslocamentos e acelerações. Além disso, foi realizado um estudo paramétrico, com o intuito de analisar o comportamento estrutural dinâmico em relação aos critérios de conforto humano, considerando-se para tal os limites estabelecidos via utilização de normas e critérios de projeto. Desta forma, os resultados alcançados indicam que os modelos tradicionais de carregamento dinâmico (“força-dura”) tendem a apresentar respostas dinâmicas mais conservadoras, enquanto que a modelagem com base no emprego de sistemas biodinâmicos fornece valores de resposta (deslocamentos e acelerações) mais próximos da resposta determinada via monitoração experimental dinâmica do piso investigado. Finalmente, destaca-se que a metodologia de análise proposta neste trabalho de pesquisa pode ser considerada como sendo uma alternativa viável para a caracterização das ações dinâmicas humanas rítmicas sobre pisos de edifícios.