Análise de vibrações de uma laje mista de concreto e perfis de PRFV induzidas por atividades humanas

Autor: Junges, Paulo
Jazyk: portugalština
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCUniversidade Federal de Santa CatarinaUFSC.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010
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Nas últimas décadas houve um grande avanço na aplicação de novos materiais em estruturas de Engenharia Civil, dentre os quais se destacam os materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF). Inicialmente os PRF foram utilizados em reforço estrutural, mas recentemente vem sendo utilizados também na construção de novos sistemas estruturais, principalmente em sistemas de pontes e passarelas. Sistemas inovadores que combinam concreto com materiais PRF proporcionam estruturas mais leves e esbeltas em comparação com estruturas convencionais de concreto, conseqüentemente mais sensíveis a carregamentos dinâmicos, podendo levar ao surgimento de vibrações excessivas. Dentre as várias fontes de excitação, atividades como o caminhar e o pular são as principais fontes causadoras de vibrações, principalmente em pavimentos e passarelas. Seguindo a linha de pesquisa de novos sistemas estruturais, a Universidade Federal de Santa Catarina vem desenvolvendo um sistema de laje mista composta de uma capa de concreto reforçado com fibra disposta sobre perfis I pultrudados de PRFV, para utilização em passarelas, fazendo-se necessário o estudo do comportamento dinâmico do mesmo quando submetido a atividades humanas, objeto principal deste trabalho. Antes do estudo do comportamento dinâmico, investiga-se o comportamento estático da laje mista sob flexão. Inicialmente avalia-se a rigidez à flexão dos perfis pultrudados de PRFV, tanto por meio de uma análise numérica de elementos finitos, com as propriedades elásticas estimadas por meio da Teoria Clássica da Laminação, como a partir de uma análise experimental, utilizando uma metodologia baseada na Teoria de Viga de Timoshenko e em ensaios de flexão a três pontos dos perfis. Houve uma ótima correlação entre os resultados de rigidez obtida numérica e experimentalmente. Em seguida, mostram-se os critérios de dimensionamento da laje mista, tanto para o Estado Limite de Serviço quanto para o Estado Limite Último, visando aplicação em passarelas. Estuda-se o comportamento estrutural estático de uma fatia representativa da laje, de 0,80m de largura e 4 m de vão, submetida à flexão, de três maneiras: teórica, numérica e experimental. A caracterização dinâmica da fatia representativa da laje mista é apresentada na seqüência, encontrando-se as freqüências naturais e respectivos modos de vibração da laje, e em seguida apresenta-se a resposta da estrutura quando submetida a carregamentos dinâmicos provenientes de cargas de caminhar e pular de pessoas, tanto de modo numérico como experimental. Para finalizar, mostra-se um estudo inicial, numérico, do comportamento dinâmico de lajes mistas com dimensões maiores, visando a aplicação em tabuleiros de passarelas. Conclusões e algumas recomendações para trabalhos futuros são assinaladas ao final do trabalho.Nas últimas décadas houve um grande avanço na aplicação de novos materiais em estruturas de Engenharia Civil, dentre os quais se destacam os materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF). Inicialmente os PRF foram utilizados em reforço estrutural, mas recentemente vem sendo utilizados também na construção de novos sistemas estruturais, principalmente em sistemas de pontes e passarelas. Sistemas inovadores que combinam concreto com materiais PRF proporcionam estruturas mais leves e esbeltas em comparação com estruturas convencionais de concreto, conseqüentemente mais sensíveis a carregamentos dinâmicos, podendo levar ao surgimento de vibrações excessivas. Dentre as várias fontes de excitação, atividades como o caminhar e o pular são as principais fontes causadoras de vibrações, principalmente em pavimentos e passarelas. Seguindo a linha de pesquisa de novos sistemas estruturais, a Universidade Federal de Santa Catarina vem desenvolvendo um sistema de laje mista composta de uma capa de concreto reforçado com fibra disposta sobre perfis I pultrudados de PRFV, para utilização em passarelas, fazendo-se necessário o estudo do comportamento dinâmico do mesmo quando submetido a atividades humanas, objeto principal deste trabalho. Antes do estudo do comportamento dinâmico, investiga-se o comportamento estático da laje mista sob flexão. Inicialmente avalia-se a rigidez à flexão dos perfis pultrudados de PRFV, tanto por meio de uma análise numérica de elementos finitos, com as propriedades elásticas estimadas por meio da Teoria Clássica da Laminação, como a partir de uma análise experimental, utilizando uma metodologia baseada na Teoria de Viga de Timoshenko e em ensaios de flexão a três pontos dos perfis. Houve uma ótima correlação entre os resultados de rigidez obtida numérica e experimentalmente. Em seguida, mostram-se os critérios de dimensionamento da laje mista, tanto para o Estado Limite de Serviço quanto para o Estado Limite Último, visando aplicação em passarelas. Estuda-se o comportamento estrutural estático de uma fatia representativa da laje, de 0,80m de largura e 4 m de vão, submetida à flexão, de três maneiras: teórica, numérica e experimental. A caracterização dinâmica da fatia representativa da laje mista é apresentada na seqüência, encontrando-se as freqüências naturais e respectivos modos de vibração da laje, e em seguida apresenta-se a resposta da estrutura quando submetida a carregamentos dinâmicos provenientes de cargas de caminhar e pular de pessoas, tanto de modo numérico como experimental. Para finalizar, mostra-se um estudo inicial, numérico, do comportamento dinâmico de lajes mistas com dimensões maiores, visando a aplicação em tabuleiros de passarelas. Conclusões e algumas recomendações para trabalhos futuros são assinaladas ao final do trabalho.Nas últimas décadas houve um grande avanço na aplicação de novos materiais em estruturas de Engenharia Civil, dentre os quais se destacam os materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF). Inicialmente os PRF foram utilizados em reforço estrutural, mas recentemente vem sendo utilizados também na construção de novos sistemas estruturais, principalmente em sistemas de pontes e passarelas. Sistemas inovadores que combinam concreto com materiais PRF proporcionam estruturas mais leves e esbeltas em comparação com estruturas convencionais de concreto, conseqüentemente mais sensíveis a carregamentos dinâmicos, podendo levar ao surgimento de vibrações excessivas. Dentre as várias fontes de excitação, atividades como o caminhar e o pular são as principais fontes causadoras de vibrações, principalmente em pavimentos e passarelas. Seguindo a linha de pesquisa de novos sistemas estruturais, a Universidade Federal de Santa Catarina vem desenvolvendo um sistema de laje mista composta de uma capa de concreto reforçado com fibra disposta sobre perfis I pultrudados de PRFV, para utilização em passarelas, fazendo-se necessário o estudo do comportamento dinâmico do mesmo quando submetido a atividades humanas, objeto principal deste trabalho. Antes do estudo do comportamento dinâmico, investiga-se o comportamento estático da laje mista sob flexão. Inicialmente avalia-se a rigidez à flexão dos perfis pultrudados de PRFV, tanto por meio de uma análise numérica de elementos finitos, com as propriedades elásticas estimadas por meio da Teoria Clássica da Laminação, como a partir de uma análise experimental, utilizando uma metodologia baseada na Teoria de Viga de Timoshenko e em ensaios de flexão a três pontos dos perfis. Houve uma ótima correlação entre os resultados de rigidez obtida numérica e experimentalmente. Em seguida, mostram-se os critérios de dimensionamento da laje mista, tanto para o Estado Limite de Serviço quanto para o Estado Limite Último, visando aplicação em passarelas. Estuda-se o comportamento estrutural estático de uma fatia representativa da laje, de 0,80m de largura e 4 m de vão, submetida à flexão, de três maneiras: teórica, numérica e experimental. A caracterização dinâmica da fatia representativa da laje mista é apresentada na seqüência, encontrando-se as freqüências naturais e respectivos modos de vibração da laje, e em seguida apresenta-se a resposta da estrutura quando submetida a carregamentos dinâmicos provenientes de cargas de caminhar e pular de pessoas, tanto de modo numérico como experimental. Para finalizar, mostra-se um estudo inicial, numérico, do comportamento dinâmico de lajes mistas com dimensões maiores, visando a aplicação em tabuleiros de passarelas. Conclusões e algumas recomendações para trabalhos futuros são assinaladas ao final do trabalho.Nas últimas décadas houve um grande avanço na aplicação de novos materiais em estruturas de Engenharia Civil, dentre os quais se destacam os materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF). Inicialmente os PRF foram utilizados em reforço estrutural, mas recentemente vem sendo utilizados também na construção de novos sistemas estruturais, principalmente em sistemas de pontes e passarelas. Sistemas inovadores que combinam concreto com materiais PRF proporcionam estruturas mais leves e esbeltas em comparação com estruturas convencionais de concreto, conseqüentemente mais sensíveis a carregamentos dinâmicos, podendo levar ao surgimento de vibrações excessivas. Dentre as várias fontes de excitação, atividades como o caminhar e o pular são as principais fontes causadoras de vibrações, principalmente em pavimentos e passarelas. Seguindo a linha de pesquisa de novos sistemas estruturais, a Universidade Federal de Santa Catarina vem desenvolvendo um sistema de laje mista composta de uma capa de concreto reforçado com fibra disposta sobre perfis I pultrudados de PRFV, para utilização em passarelas, fazendo-se necessário o estudo do comportamento dinâmico do mesmo quando submetido a atividades humanas, objeto principal deste trabalho. Antes do estudo do comportamento dinâmico, investiga-se o comportamento estático da laje mista sob flexão. Inicialmente avalia-se a rigidez à flexão dos perfis pultrudados de PRFV, tanto por meio de uma análise numérica de elementos finitos, com as propriedades elásticas estimadas por meio da Teoria Clássica da Laminação, como a partir de uma análise experimental, utilizando uma metodologia baseada na Teoria de Viga de Timoshenko e em ensaios de flexão a três pontos dos perfis. Houve uma ótima correlação entre os resultados de rigidez obtida numérica e experimentalmente. Em seguida, mostram-se os critérios de dimensionamento da laje mista, tanto para o Estado Limite de Serviço quanto para o Estado Limite Último, visando aplicação em passarelas. Estuda-se o comportamento estrutural estático de uma fatia representativa da laje, de 0,80m de largura e 4 m de vão, submetida à flexão, de três maneiras: teórica, numérica e experimental. A caracterização dinâmica da fatia representativa da laje mista é apresentada na seqüência, encontrando-se as freqüências naturais e respectivos modos de vibração da laje, e em seguida apresenta-se a resposta da estrutura quando submetida a carregamentos dinâmicos provenientes de cargas de caminhar e pular de pessoas, tanto de modo numérico como experimental. Para finalizar, mostra-se um estudo inicial, numérico, do comportamento dinâmico de lajes mistas com dimensões maiores, visando a aplicação em tabuleiros de passarelas. Conclusões e algumas recomendações para trabalhos futuros são assinaladas ao final do trabalho.Nas últimas décadas houve um grande avanço na aplicação de novos materiais em estruturas de Engenharia Civil, dentre os quais se destacam os materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF). Inicialmente os PRF foram utilizados em reforço estrutural, mas recentemente vem sendo utilizados também na construção de novos sistemas estruturais, principalmente em sistemas de pontes e passarelas. Sistemas inovadores que combinam concreto com materiais PRF proporcionam estruturas mais leves e esbeltas em comparação com estruturas convencionais de concreto, conseqüentemente mais sensíveis a carregamentos dinâmicos, podendo levar ao surgimento de vibrações excessivas. Dentre as várias fontes de excitação, atividades como o caminhar e o pular são as principais fontes causadoras de vibrações, principalmente em pavimentos e passarelas. Seguindo a linha de pesquisa de novos sistemas estruturais, a Universidade Federal de Santa Catarina vem desenvolvendo um sistema de laje mista composta de uma capa de concreto reforçado com fibra disposta sobre perfis I pultrudados de PRFV, para utilização em passarelas, fazendo-se necessário o estudo do comportamento dinâmico do mesmo quando submetido a atividades humanas, objeto principal deste trabalho. Antes do estudo do comportamento dinâmico, investiga-se o comportamento estático da laje mista sob flexão. Inicialmente avalia-se a rigidez à flexão dos perfis pultrudados de PRFV, tanto por meio de uma análise numérica de elementos finitos, com as propriedades elásticas estimadas por meio da Teoria Clássica da Laminação, como a partir de uma análise experimental, utilizando uma metodologia baseada na Teoria de Viga de Timoshenko e em ensaios de flexão a três pontos dos perfis. Houve uma ótima correlação entre os resultados de rigidez obtida numérica e experimentalmente. Em seguida, mostram-se os critérios de dimensionamento da laje mista, tanto para o Estado Limite de Serviço quanto para o Estado Limite Último, visando aplicação em passarelas. Estuda-se o comportamento estrutural estático de uma fatia representativa da laje, de 0,80m de largura e 4 m de vão, submetida à flexão, de três maneiras: teórica, numérica e experimental. A caracterização dinâmica da fatia representativa da laje mista é apresentada na seqüência, encontrando-se as freqüências naturais e respectivos modos de vibração da laje, e em seguida apresenta-se a resposta da estrutura quando submetida a carregamentos dinâmicos provenientes de cargas de caminhar e pular de pessoas, tanto de modo numérico como experimental. Para finalizar, mostra-se um estudo inicial, numérico, do comportamento dinâmico de lajes mistas com dimensões maiores, visando a aplicação em tabuleiros de passarelas. Conclusões e algumas recomendações para trabalhos futuros são assinaladas ao final do trabalho.Nas últimas décadas houve um grande avanço na aplicação de novos materiais em estruturas de Engenharia Civil, dentre os quais se destacam os materiais poliméricos reforçados com fibras (PRF). Inicialmente os PRF foram utilizados em reforço estrutural, mas recentemente vem sendo utilizados também na construção de novos sistemas estruturais, principalmente em sistemas de pontes e passarelas. Sistemas inovadores que combinam concreto com materiais PRF proporcionam estruturas mais leves e esbeltas em comparação com estruturas convencionais de concreto, conseqüentemente mais sensíveis a carregamentos dinâmicos, podendo levar ao surgimento de vibrações excessivas. Dentre as várias fontes de excitação, atividades como o caminhar e o pular são as principais fontes causadoras de vibrações, principalmente em pavimentos e passarelas. Seguindo a linha de pesquisa de novos sistemas estruturais, a Universidade Federal de Santa Catarina vem desenvolvendo um sistema de laje mista composta de uma capa de concreto reforçado com fibra disposta sobre perfis I pultrudados de PRFV, para utilização em passarelas, fazendo-se necessário o estudo do comportamento dinâmico do mesmo quando submetido a atividades humanas, objeto principal deste trabalho. Antes do estudo do comportamento dinâmico, investiga-se o comportamento estático da laje mista sob flexão. Inicialmente avalia-se a rigidez à flexão dos perfis pultrudados de PRFV, tanto por meio de uma análise numérica de elementos finitos, com as propriedades elásticas estimadas por meio da Teoria Clássica da Laminação, como a partir de uma análise experimental, utilizando uma metodologia baseada na Teoria de Viga de Timoshenko e em ensaios de flexão a três pontos dos perfis. Houve uma ótima correlação entre os resultados de rigidez obtida numérica e experimentalmente. Em seguida, mostram-se os critérios de dimensionamento da laje mista, tanto para o Estado Limite de Serviço quanto para o Estado Limite Último, visando aplicação em passarelas. Estuda-se o comportamento estrutural estático de uma fatia representativa da laje, de 0,80m de largura e 4 m de vão, submetida à flexão, de três maneiras: teórica, numérica e experimental. A caracterização dinâmica da fatia representativa da laje mista é apresentada na seqüência, encontrando-se as freqüências naturais e respectivos modos de vibração da laje, e em seguida apresenta-se a resposta da estrutura quando submetida a carregamentos dinâmicos provenientes de cargas de caminhar e pular de pessoas, tanto de modo numérico como experimental. Para finalizar, mostra-se um estudo inicial, numérico, do comportamento dinâmico de lajes mistas com dimensões maiores, visando a aplicação em tabuleiros de passarelas. Conclusões e algumas recomendações para trabalhos futuros são assinaladas ao final do trabalho.
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