Dynamic structural response evaluation of steel buildings based on experimental monitoring and numerical modeling

Autor: Miranda, Leonardo Ferreira de
Přispěvatelé: Silva, José Guilherme Santos da, Debona, Gilvan Lunz, Pereira, André Maués Brabo, Soeiro, Francisco José da Cunha Pires
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
Popis: Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2021-07-24T00:08:54Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo Ferreira de Miranda - 2019 - Completo.pdf: 8913617 bytes, checksum: bb7bdb057607cd17487fcbbdfa5e8811 (MD5) Made available in DSpace on 2021-07-24T00:08:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo Ferreira de Miranda - 2019 - Completo.pdf: 8913617 bytes, checksum: bb7bdb057607cd17487fcbbdfa5e8811 (MD5) Previous issue date: 2019-10-25 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this work, the dynamic response of a 5-story steel building constructed in laboratory was determined based on dynamic experimental monitoring and numerical analyses. The dynamic experimental monitoring makes possible the extraction of modal parameters (natural frequencies, vibration modes and damping coefficients). These parameters are relevant for the characterization of the structural system, and are calculated based on the accelerations, velocities and displacements experimental signals. To validate the dynamic response, both numerical and experimental results were correlated and presented in terms of modal parameters, time history functions and frequency response functions (FRFs). This way, the numerical model used for the steel building dynamic analysis adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element modelling (FEM) simulations implemented in the ANSYS program. The floor steel columns were represented by three-dimensional gantry elements, where flexural and torsional effects are considered, and the slabs were represented by shell elements. A forced vibration analysis was carried out and the dynamic response of the building, when subjected to impact loads, was compared with the actual structural response of the steel building model. Based on the good agreement between the numerical and experimental results, the conclusions emphasize the relevance of the dynamic experimental monitoring in order to characterize and adjust the developed FEM of the building. Neste trabalho, a resposta dinâmica de um edifício em aço de cinco andares construído em laboratório foi determinada com base em monitoração experimental dinâmica e análises numéricas. A monitoração experimental dinâmica possibilita a extração dos parâmetros modais (frequências naturais, modos de vibração e coeficientes de amortecimento). Esses parâmetros são relevantes para a caracterização do sistema estrutural e são calculados com base nos sinais experimentais de acelerações, velocidades e deslocamentos. Para validar a resposta dinâmica, os resultados numéricos e experimentais foram correlacionados e apresentados em termos de parâmetros modais, funções no domínio do tempo e funções de resposta em frequência (FRFs). Desta forma, o modelo numérico utilizado para a análise dinâmica do edifício em aço adotou as técnicas usuais de refinamento de malha presentes nas simulações de modelagem de elementos finitos (MEF) implementadas no programa ANSYS. Os pilares de aço foram representados por elementos de pórtico tridimensionais, onde os efeitos de torção e flexão são considerados, e as lajes foram representadas por elementos de casca. Uma análise de vibração forçada foi realizada e a resposta dinâmica do edifício, quando submetida a cargas de impacto, foi comparada com a resposta estrutural real do modelo do edifício em aço. Com base na boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais, as conclusões enfatizam a relevância da monitoração experimental dinâmica, a fim de caracterizar e ajustar o MEF desenvolvido do edifício.
Databáze: OpenAIRE
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