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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a carregamentos dinâmicos humanos rítmicos
Título(s) alternativo(s): Vibration analysis and assess the human comfort of (steel-concrete) composite floors subjected to rhythmic human dynamic loads
Autor: Santos, Elisângela Arêas Richter dos 
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: Rocha, Paulo Anderson Santana
Resumo: Nas últimas décadas, um avanço significativo das diferentes áreas do conhecimento, nomeadamente em relação à Engenharia Civil, tem possibilitado o desenvolvimento e execução de projetos estruturais inovadores e desafiadores, contemplando soluções arrojadas no sentido do atendimento aos projetos arquitetônicos, com base em critérios de economia, estabilidade e segurança. Deste modo, este conjunto de fatores tem corroborado para a concepção e projeto de estruturas cada vez mais leves e esbeltas, o que pode vir a gerar níveis preocupantes no que tange ao conforto humano dos usuários. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem por objetivo a análise de vibrações e avaliação do conforto humano de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a carregamentos dinâmicos humanos rítmicos. De acordo com este contexto, objetivando representar as ações dinâmicas produzidas por pessoas praticando atividades humanas rítmicas foram utilizadas formulações matemáticas tradicionais para a representação das cargas dinâmicas (modelos de “força dura”); e, também, considerando-se o emprego de sistemas biodinâmicos, representados por meio de sistemas do tipo “massa-mola-amortecedor” com um grau de liberdade (S1GL), tendo em mente a incorporação das características dinâmicas dos indivíduos. O modelo estrutural investigado é representativo de um andar interior típico de um edifício comercial e corresponde a um piso misto (aço-concreto) com dimensões de 40m x 40m e área total de 1.600m². A modelagem numérica da estrutura foi desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS. Inicialmente, mediante análise modal (autovalores e autovetores), verifica-se que frequência fundamental do piso encontra-se em faixa próxima aos harmônicos da frequência de excitação humana, indicando uma tendência de vibração excessiva e desconforto humano. Em seguida, com base na avaliação do comportamento dinâmico do piso em vibração forçada, foi verificado que os modelos de carregamento de “força-dura” produzem aumentos quantitativos significativos sobre a resposta do sistema (deslocamentos e acelerações), quando comparados aos modelos biodinâmicos. Por outro lado, cabe ressaltar que a modelagem das ações dinâmicas humanas, via emprego dos sistemas biodinâmicos, resultou em atenuações importantes sobre a resposta dinâmica do piso, conduzindo a resultados mais realistas. Finalmente, destaca-se que os resultados encontrados ao longo desta investigação indicam que a resposta dinâmica do piso misto (aço-concreto) analisado viola os critérios de projeto relativos ao conforto humano, para determinadas situações de carregamento.
Abstract: In recent decades, a significant advance in different areas of knowledge, namely associated to Civil Engineering, has enabled the development and execution of innovative and challenging structural projects, contemplating dare solutions in order to attend the architectural design, based on economic, stability and safety criteria. This way, these factors has contributed to the conception and project of increasingly lighter and slender structures, which can generate worrying levels regarding the user’s human comfort. Therefore, this research work aims to develop the vibration analysis and assess the human comfort of steel-concrete composite floors subjected to rhythmic human dynamic loads. According to this context, in order to represent the people dynamic actions practicing rhythmic human activities, traditional mathematical formulations were used to represent dynamic loads (“only-force” models); and, also, considering the use of biodynamic systems, represented by “mass-spring-damper” systems with one degree of freedom (S1GL), having in mind the incorporation of the dynamic characteristics of the people. The investigated structural model represents a typical interior floor of a commercial building and corresponds to a steel-concrete composite floor with dimensions of 40m x 40m and total area of 1,600m². The structure numerical modelling was developed based on the use of the finite element program ANSYS. Initially, through modal analysis (eigenvalues and eigenvectors), it was verified that the floor fundamental frequency is in a range close to the harmonics of the human excitation frequency, indicating a tendency of excessive vibration and human discomfort. Then, based on the floor dynamic behavior assessment in forced vibration, it was verified that the “only-force” loading models have produced significant quantitative increases on the system response (displacements and accelerations), when compared to the biodynamic models. On the other hand, it is worth mentioning that the dynamic human actions modelling, through the use of biodynamic systems, resulted in important attenuations on the floor dynamic response, leading to more realistic results. Finally, it is noteworthy that the results found throughout this investigation indicate that the analysed steel-concrete composite floor dynamic response violated the design criteria related to human comfort for certain loading situations.
Palavras-chave: Civil engineering
Mixed construction
Human comfort
Structural dynamics
Finite element method
Engenharia civil
Construção mista
Conforto humano
Dinâmica estrutural
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: SANTOS, Elisângela Arêas Richter dos. Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a carregamentos dinâmicos humanos rítmicos. 2022. 150 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18492
Data de defesa: 22-Jul-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

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