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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17618| Tipo do documento: | Dissertação |
| Título: | Investigação sobre o comportamento dinâmico de pisos mistos submetidos a ações humanas rítmicas considerando-se metodologias distintas para análise do conforto humano |
| Título(s) alternativo(s): | Investigation on the dynamic behavior of composite floors on rhythmic human actions considering different methodologies for the analysis of human comfort |
| Autor: | Castelo Branco, Nathalia de Almeida  |
| Primeiro orientador: | Silva, José Guilherme Santos da |
| Primeiro membro da banca: | Soeiro, Francisco José da Cunha Pires |
| Segundo membro da banca: | Costa, Miguel Henrique de Oliveira |
| Terceiro membro da banca: | Debona, Gilvan Lunz |
| Resumo: | A aplicação de técnicas construtivas envolvendo pisos mistos (aço-concreto) leves tem crescido nos últimos anos devido à otimização com referência ao tempo de construção e a flexibilidade do uso final da estrutura. No entanto, esta prática apresenta como tendência a redução das frequências naturais e do amortecimento destes pisos, gerando preocupação quanto à resposta dinâmica quando estes são submetidos a atividades humanas rítmicas. Desta maneira, este trabalho de pesquisa visa analisar o comportamento estrutural dinâmico de um piso misto (aço-concreto) quando submetido a ações humanas rítmicas, além de avaliar o conforto humano dos ocupantes. Neste contexto, foram utilizadas formulações matemáticas tradicionais para a representação do carregamento dinâmico (modelos de “força dura”); e, também, considerando-se o emprego de sistemas biodinâmicos associados a sistemas do tipo “massa-mola-amortecedor”, com um grau de liberdade (S1GL), objetivando representar as ações dinâmicas produzidas por pessoas praticando atividades humanas rítmicas. O piso misto (aço-concreto) analisado neste estudo possui dimensões de 22,5 m x 14 m, totalizando 315 m² de área, sendo apoiado por treliças de aço do tipo joists com 14 m de vão, e as lajes de concreto possuem espessura de 6,5 cm. O modelo numérico em elementos finitos foi desenvolvido com base no emprego do programa computacional ANSYS. Inicialmente, mediante análise modal (autovalores e autovetores), verifica-se que frequência fundamental da estrutura encontra-se em faixa próxima aos harmônicos da frequência de excitação humana, indicando uma tendência de vibração excessiva e desconforto humano. Diante do exposto, ao avaliar o comportamento estrutural dinâmico do piso, percebe-se que os modelos de carregamento de “força-dura” produzem deslocamentos e acelerações bastante superiores àquelas encontradas com base no uso dos sistemas biodinâmicos, que incorporam as características dinâmicas dos indivíduos. Observa-se que em todas as situações de projeto investigadas, os limites para as acelerações de pico não foram atendidos, resultando em desconforto humano para os ocupantes. Por outro lado, mediante os critérios de projeto associados aos valores de RMS e VDV, ressalta-se que houve violação em todas as situações, exceto para o modelo matemático que considera o uso dos sistemas biodinâmicos, com atenuações importantes da resposta dinâmica do piso misto (aço-concreto). |
| Abstract: | The use of construction techniques with lightweight steel-concrete composite floors has increased in recent years due to the optimization of construction time and flexibility in end use. However, this practice leads to a reduction in the natural frequencies and damping of these floors, which raises concerns about their dynamic response when exposed to human rhythmic activities. Therefore, this research work aims to analyse the structural dynamic behaviour of a steel-concrete composite floor when subjected to human rhythmic activities and evaluate the human comfort. In this context, traditional mathematical functions were used to represent the dynamic loading models (force-only models). Moreover, the use of biodynamic systems "mass-spring-damper" with one degree of freedom (SDOF) was considered to represent the dynamic actions produced by humans during aerobics. The steel-concrete composite floor studied has dimensions of 22.5 m x 14 m with a total area of 315 m², with support steel joists with 14 m in length, and the concrete slab has a thickness of 6.5 cm. The finite element numerical model was developed using ANSYS software. From the modal analysis (eigenvalues and eigenvectors), it can be firstly observed that the fundamental frequency of the structure is in the frequency range of human excitation harmonics, indicating a tendency to excessive vibration and human discomfort. When evaluating the dynamic structural dynamic behaviour of the composite floor, it is observed that the loading models based on the "force-only" have significantly higher displacements and accelerations than the models based on the use of biodynamic systems, where the dynamic characteristics of each individual are taken into account. It can be observed that in all the design situations studied, the peak acceleration limits are exceeded, causing discomfort to the users. Regarding the comfort criteria associated with RMS and VDV, it should be emphasized that all the studied situations exceed the limits, except for the mathematical model that considers the use of biodynamic systems with a significant damping of the dynamic response of the steel concrete composite floor. |
| Palavras-chave: | Civil engineering Structural analysis (Engineering) Mixed construction Floors Human comfort Finite element method Engenharia civil Análise estrutural (Engenharia) Construção mista Pavimentos Conforto humano Método dos elementos finitos |
| Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| 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: | CASTELO BRANCO, Nathalia de Almeida. Investigação sobre o comportamento dinâmico de pisos mistos submetidos a ações humanas rítmicas considerando-se metodologias distintas para análise do conforto humano. 2021. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17618 |
| Data de defesa: | 9-Dez-2021 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
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| Dissertação - Nathalia de Almeida Castelo Branco - 2021 - Completo.pdf | 5,65 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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