Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-02T18:44:58Z No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 1707784 bytes, checksum: 0148be9b0994a40385d221d87ca55f90 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:01:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 1707784 bytes, checksum: 0148be9b0994a40385d221d87ca55f90 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:01:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 1707784 bytes, checksum: 0148be9b0994a40385d221d87ca55f90 (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O avanço da tecnologia de materiais e o desenvolvimento de novas técnicas de execução mais sofisticadas permitiram a construção de estruturas mais leves e com elevada capacidade portante. Este processo iniciado durante a revolução industrial se estende até os dias atuais e impôs a necessidade de se verificar, durante a fase de projeto, o comportamento dinâmico das estruturas, com poucas exceções. Apesar disso algumas estruturas apresentam grandes amplitudes de deslocamentos por experimentarem combinações de ações imprevistas. Esta situação indesejada acelera o processo de fadiga dos materiais e em determinadas situações impede o uso da estrutura e/ou equipamentos. Uma forma eficiente de se atenuar as vibrações de uma estrutura é através de sistemas passivos de controle de vibrações via materiais viscoelásticos. Neste sentido, este trabalho abordará o método GHM utilizado na modelagem numérica de materiais viscoelásticos no domínio do tempo via Método dos Elementos Finitos. Com o intuito de validar este método, alguns tipos de elementos finitos formulados através deste método são apresentados e suas respostas no domínio da frequência obtidas para uma determinada estrutura são comparadas com aquelas obtidas pela formulação clássica. São apresentados, também, alguns exemplos de aplicação deste método. São modeladas numericamente vigas sanduíche e um modelo de riser e as frequências naturais e taxas de amortecimento identificadas com os modelos numéricos são comparadas com aquelas identificadas através de ensaios experimentais. / Advances in materials technology and development of new sophisticated construction techniques allowed the construction of lighter structures and with high bearing capacity. This process started during the industrial revolution and extends to present days and imposed the necessity to check, along the design phase, the dynamic behavior of structures, with few exceptions. Despite that, some structures have large amplitudes of displacements under unexpected actions. This unwanted situation speeds up the fatigue of materials and in certain situations prevent the use of the structure and/or equipment. An efficient way to attenuate these vibrations is through passive vibration control systems with viscoelastic materials. In this sense, this work will address the GHM method used in numerical modeling of viscoelastic materials in time domain with Finite Element Method. In order to validate this method, some types of finite elements formulated using this method are presented and their responses in frequency domain obtained for a given structure are compared with those obtained by classical formulation. Are also outlined a few examples using this method. Sandwich beams and a riser model are modeled numerically and the natural frequencies and damping ratios identified with the numerical responses are compared with those identified through experimental tests.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-16T16:28:17Z No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 5861193 bytes, checksum: 8e75fc60830c02857375c1b6cd363132 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T10:34:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 5861193 bytes, checksum: 8e75fc60830c02857375c1b6cd363132 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T10:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 waldirnemefelippefilho.pdf: 5861193 bytes, checksum: 8e75fc60830c02857375c1b6cd363132 (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / As estruturas atuais de engenharia civil têm apresentado pronunciado comportamento dinâmico, impondo a necessidade de se veri car, durante a fase de projeto, este comportamento. Apesar dessas veri cações e das recomendações normativas, algumas estruturas apresentam grandes amplitudes de deslocamentos ao experimentarem combinações de ações imprevistas, sendo necessária a aplicação de um sistema para controle de vibrações. Uma forma e ciente de controle destas estruturas é através de sistemas passivos via materiais viscoelásticos (MVE). Modelos determinísticos são numerosos na literatura e conseguem aproximar relativamente bem o comportamento dinâmico de estruturas amortecidas via MVE. Esses modelos, porém, são incapazes de capturar as incertezas associadas, por exemplo, às propriedades mecânicas dos materiais. Uma forma para capturar essas incertezas é através da modelagem não determinística. Neste sentido, este trabalho discutirá a modelagem numérica dos MVE abordando alguns dos fatores que in uenciam o desempenho de modelos numéricos, estratégias para ajuste dos parâmetros que de nem o comportamento dependente da frequência desses materiais e apresentará uma proposta de um modelo não determinístico. Comparam-se as frequências naturais e taxas de amortecimento de vigas sanduíche identi cadas com os resultados obtidos com o modelo proposto e aqueles obtidos através de ensaios experimentais. Pretende-se com este modelo fornecer ao projetista, ao invés de um único valor para os parâmetros modais da estrutura e deslocamentos, uma representação probabilística. / The current civil engineering structures have shown pronounced dynamic behavior, imposing the need to check, during the design phase, this behavior. Despite these veri cations and normative recommendations, some structures experience large amplitudes of displacements under unexpected actions, then a vibration control system is required. An e cient way to control these structures is through passive vibration control systems with viscoelastic materials (VEM). Deterministic models are numerous in literature and they present fairly good approximations for the dynamics behavior of structures damped with VEM. These models however are unable to capture uncertainties associated, for instance, with the mechanical properties of materials. One way to capture these uncertainties is through non-deterministic models. Thus, this thesis discusses the numerical modeling of MVE addressing some of the factors that in uence the performance of numerical models, some strategies to adjust the parameters that de ne the frequency dependent behavior of these materials and present a proposal for a non-deterministic model. The aim of this model is provide to the designer, rather than a single value for the structures modal parameters and displacements, a probabilistic representation.

Considerando-se as exigências impostas por projetos arquitetônicos cada vez mais arrojados as passarelas de pedestres têm sido comumente projetadas cada vez mais leves e com grandes vão livres. Este procedimento tem gerado sistemas estruturais bastante esbeltos e os estados limites últimos e de utilização que norteiam o dimensionamento tem sido modificados. Uma outra conseqüência desta tendência de projeto diz respeito a um aumento considerável dos problemas referentes à vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Tendo em mente todos esses aspectos, o desenvolvimento desta dissertação tem como objetivos o estudo da influência da modelagem do carregamento dinâmico, proveniente dos pedestres, impacto do calcanhar humano e, bem como, do amortecimento estrutural sobre a resposta dinâmica de passarelas mistas (aço-concreto). Para tal, um modelo mais realista que incorpora as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres, de modo a considerar o impacto transiente do calcanhar dos mesmos será objeto de estudo na presente investigação. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal.O modelo estrutural utilizado baseia-se no projeto de diversas passarelas mistas (aço-concreto). A resposta dinâmica das passarelas, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas de projeto, objetivando a verificação do conforto humano. Com base nos resultados alcançados nesta dissertação foi possível demonstrar a importância dos parâmetros investigados (modelagem da carga dinâmica, efeito do calcanhar humano e amortecimento estrutural) e como estes influenciam substancialmente na avaliação da resposta dinâmica das passarelas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando os efeitos dinâmicos são desprezados na análise deste tipo de estrutura. Os valores máximos de acelerações encontrados violam os critérios de conforto humano quando comparados com aqueles previstos em diversas recomendações de projeto. Portanto, verifica-se que as passarelas de pedestres podem atingir níveis de vibração elevados os quais podem comprometer o conforto humano e a segurança dos usuários da obra.

Considerando-se as exigências impostas por projetos arquitetônicos cada vez mais arrojados as passarelas de pedestres têm sido comumente projetadas cada vez mais leves e com grandes vão livres. Este procedimento tem gerado sistemas estruturais bastante esbeltos e os estados limites últimos e de utilização que norteiam o dimensionamento tem sido modificados. Uma outra conseqüência desta tendência de projeto diz respeito a um aumento considerável dos problemas referentes à vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Tendo em mente todos esses aspectos, o desenvolvimento desta dissertação tem como objetivos o estudo da influência da modelagem do carregamento dinâmico, proveniente dos pedestres, impacto do calcanhar humano e, bem como, do amortecimento estrutural sobre a resposta dinâmica de passarelas mistas (aço-concreto). Para tal, um modelo mais realista que incorpora as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres, de modo a considerar o impacto transiente do calcanhar dos mesmos será objeto de estudo na presente investigação. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal.O modelo estrutural utilizado baseia-se no projeto de diversas passarelas mistas (aço-concreto). A resposta dinâmica das passarelas, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas de projeto, objetivando a verificação do conforto humano. Com base nos resultados alcançados nesta dissertação foi possível demonstrar a importância dos parâmetros investigados (modelagem da carga dinâmica, efeito do calcanhar humano e amortecimento estrutural) e como estes influenciam substancialmente na avaliação da resposta dinâmica das passarelas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando os efeitos dinâmicos são desprezados na análise deste tipo de estrutura. Os valores máximos de acelerações encontrados violam os critérios de conforto humano quando comparados com aqueles previstos em diversas recomendações de projeto. Portanto, verifica-se que as passarelas de pedestres podem atingir níveis de vibração elevados os quais podem comprometer o conforto humano e a segurança dos usuários da obra.