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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11471| Tipo do documento: | Tese |
| Título: | Modelagem de sistemas biodinâmicos para avaliação do comportamento estrutural dinâmico de pisos mistos (aço-concreto) de edifícios submetidos a atividades humanas rítmicas |
| Título(s) alternativo(s): | Modelling of biodynamic systems for evaluation of the dynamic structural behaviour of steel concrete composite building floors subjected to human rhythmic activities |
| Autor: | Campista, Fernanda Fernandes  |
| Primeiro orientador: | Silva, José Guilherme Santos da |
| Primeiro membro da banca: | Soeiro, Francisco José da Cunha Pires |
| Segundo membro da banca: | Burgos, Rodrigo Bird |
| Terceiro membro da banca: | Gonçalves, Paulo Batista |
| Quarto membro da banca: | Carvalho, Eliane Maria Lopes |
| Quinto membro da banca: | Debona, Gilvan Lunz |
| Resumo: | O principal objetivo deste trabalho de pesquisa é o de avaliar o comportamento estrutural dinâmico de pisos de edificações, quando submetidos a atividades humanas rítmicas (atividades aeróbicas), com base em testes experimentais e modelagem numérica. O foco desta investigação é o de avaliar os níveis de conforto humano de pisos, simulando as pessoas com base no emprego de sistemas biodinâmicos. Este trabalho de pesquisa considera o efeito da interação dinâmica indivíduos-estrutura, a partir do emprego de modelos biodinâmicos, correspondentes a sistemas do tipo massa-mola-amortecedor , com um grau de liberdade (S1GL), de maneira a representar o comportamento dinâmico das pessoas. As características dinâmicas dos sistemas biodinâmicos (massa, rigidez e amortecimento) foram determinadas mediante a realização de testes experimentais; e, também, com base na resolução matemática de um problema clássico de otimização, mediante a utilização de Algoritmos Genéticos (AG). Em seguida, modelos matemáticos tradicionais de carregamento dinâmico (modelos de força dura ) são considerados na análise dinâmica para efeito de comparação de resultados. O modelo estrutural estudado corresponde a um piso misto (aço-concreto) com dimensões de 40m x 40m e uma área total de 1600m². A estrutura representa um andar interior típico de um edifício comercial utilizado para aulas ginástica aeróbica. O piso misto é apoiado por colunas de aço e submetido a cargas rítmicas de ginástica aeróbica. O sistema é composto por vigas mistas e uma laje de concreto com 100mm de espessura, e a altura das colunas é igual a 4m. A modelagem numérica da estrutura foi realizada a partir do uso do programa computacional ANSYS, via emprego do método dos elementos finitos (MEF). Assim sendo, a resposta estrutural dinâmica do piso misto (aço-concreto) investigado foi avaliada em função dos valores das acelerações máximas, RMS e VDV, com base em critérios de conforto humano atuais. Os resultados encontrados ao longo desta investigação indicam reduções quantitativas significativas referentes aos valores das acelerações de pico, quando os sistemas biodinâmicos são considerados na análise, em comparação com os resultados fornecidos pelos modelos matemáticos de força dura . |
| Abstract: | The main objective of this research work is to investigate the dynamic structural response of building floors, when subjected to rhythmic human activities (aerobics), based on experimental tests and numerical modelling. The focus of this investigation is to assess the human comfort of floors, simulating the individuals based on the use of biodynamic systems. This research work considers the effect of the dynamic interaction individuals-structure, based on the use of biodynamic models corresponding to mass-spring-damping systems, with one degree of freedom (SDOF), in order to represent the people s dynamic behaviour. The dynamic characteristics of the biodynamic systems (mass, stiffness and damping) were determined based on experimental tests, and also based on the mathematical resolution of a classical optimization problem using Genetic Algorithms (GA). After that, traditional dynamic loading mathematical models ( force only models) are considered in the dynamic analysis to results comparisons. The analysed structural model is related to a steel-concrete composite floor with dimensions of 40m x 40m and total area of 1600m². The structure represents a typical interior floor of a commercial building used for aerobics. The composite floor is supported by steel columns and is currently submitted to aerobic rhythmic loads. The system is made from composite beams and a 100mm thick concrete slab and the columns height is equal to 4m. The numerical modelling of the structure was performed based on the use of the ANSYS computational program and utilizing the Finite Element Method (FEM) simulations. Thus, the dynamic response of the investigated composite floors was evaluated in terms of RMS of the peak accelerations, RMS and VDV values, based on current human comfort criteria. The results found along this investigation have indicated significant reductions of the peak accelerations values, when the biodynamic systems were considered in comparison with the results provided by the force only models. |
| Palavras-chave: | Civil Engineering Mixed construction Structural analysis (engineering) Buildings Steel-concrete composite floors Biodynamic models Structural dynamics Experimental tests Human comfort analysis Numerical modelling Engenharia civil Construção mista Análise estrutural (Engenharia) Edifícios Pisos mistos (aço-concreto) Sistemas biodinâmicos Dinâmica estrutural Testes experimentais Análise de conforto humano Modelagem numérica |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
| Idioma: | por |
| País: | BR |
| Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
| Sigla da instituição: | UERJ |
| Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
| Citação: | CAMPISTA, Fernanda Fernandes. Modelagem de sistemas biodinâmicos para avaliação do comportamento estrutural dinâmico de pisos mistos (aço-concreto) de edifícios submetidos a atividades humanas rítmicas. 2019. 245 f. Tese (Doutorado em Estruturas; Geotecnia; Construção Civil) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11471 |
| Data de defesa: | 14-Jun-2019 |
| Aparece nas coleções: | Doutorado em Engenharia Civil |
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