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Análise da resposta dinâmica de passarelas de pedestres considerando-se uma modelagem probabilística do caminhar humano. / Analysis of the dynamic response of footbridges considering a probabilistic modeling of human gait.Jorge Maurício dos Santos Souza 11 October 2012 (has links)
Nowadays, the pedestrian footbridges present greater slenderness and have been constructed with increasingly daring structures. This fact have generated very slender footbridges and consequently changed the serviceability and ultimate limit states associated to their design. Therefore, in this investigation, the walking loading was modelled based on a probabilistic approach, in order to describe the walking force in a given pedestrian population, aiming a human comfort analysis. The pedestrian walking dynamic action is modelled considering the random nature of the following parameters: pedestrian weight, step frequency and dynamic coefficients. The mathematical model is then applied to calculate the probability of having the structure dynamic response in a particular acceleration range. The investigated structural model is associated to a steel-concrete composite footbridge, built in the campus of the Institute of Traumatology and Orthopaedics (INTO), at the city of Rio de Janeiro, Brazil. Based on the use of probabilistic methods, it was possible to determine whether the footbridge peak accelerations exceed or not the human comfort criteria established in the design standards and recommendations. The results have indicated that the peak accelerations calculated based on the deterministic methods may be overestimated in some design situations / Passarelas de pedestres com arquitetura moderna, esbeltas e leves são uma constante nos dias atuais, apresentando grandes vãos e novos materiais. Este arrojo arquitetônico tem gerado inúmeros problemas de vibrações excessivas, especialmente sobre passarelas mistas (aço-concreto). As normas e recomendações de projeto consideram, ainda, que as forças induzidas pelo caminhar humano são determinísticas. Todavia, o caminhar humano e as respectivas forças dinâmicas geradas apresentam comportamento randômico. Deste modo, o presente trabalho de pesquisa objetiva contribuir com os projetistas estruturais, a partir do emprego de uma abordagem probabilística para avaliação do estado limite de utilização deste tipo de estrutura, associado a vibrações excessivas que podem vir a causar desconforto humano. Para tal, utiliza-se como modelo estrutural uma passarela de pedestres mista (aço-concreto) construída no campus do Instituto de Traumatologia e Ortopedia (INTO), na cidade do Rio de Janeiro. Com base na utilização dos métodos probabilísticos, torna-se possível determinar a probabilidade dos valores das acelerações de pico da estrutura ultrapassarem ou não os critérios de conforto humano estabelecidos em normas e recomendações de projeto. Os resultados apontam para o fato de que os valores das acelerações de pico calculadas com base exclusivamente nos métodos determinísticos podem ser superestimados em algumas situações de projeto.
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Análise da resposta dinâmica de passarelas de pedestres considerando-se uma modelagem probabilística do caminhar humano. / Analysis of the dynamic response of footbridges considering a probabilistic modeling of human gait.Jorge Maurício dos Santos Souza 11 October 2012 (has links)
Nowadays, the pedestrian footbridges present greater slenderness and have been constructed with increasingly daring structures. This fact have generated very slender footbridges and consequently changed the serviceability and ultimate limit states associated to their design. Therefore, in this investigation, the walking loading was modelled based on a probabilistic approach, in order to describe the walking force in a given pedestrian population, aiming a human comfort analysis. The pedestrian walking dynamic action is modelled considering the random nature of the following parameters: pedestrian weight, step frequency and dynamic coefficients. The mathematical model is then applied to calculate the probability of having the structure dynamic response in a particular acceleration range. The investigated structural model is associated to a steel-concrete composite footbridge, built in the campus of the Institute of Traumatology and Orthopaedics (INTO), at the city of Rio de Janeiro, Brazil. Based on the use of probabilistic methods, it was possible to determine whether the footbridge peak accelerations exceed or not the human comfort criteria established in the design standards and recommendations. The results have indicated that the peak accelerations calculated based on the deterministic methods may be overestimated in some design situations / Passarelas de pedestres com arquitetura moderna, esbeltas e leves são uma constante nos dias atuais, apresentando grandes vãos e novos materiais. Este arrojo arquitetônico tem gerado inúmeros problemas de vibrações excessivas, especialmente sobre passarelas mistas (aço-concreto). As normas e recomendações de projeto consideram, ainda, que as forças induzidas pelo caminhar humano são determinísticas. Todavia, o caminhar humano e as respectivas forças dinâmicas geradas apresentam comportamento randômico. Deste modo, o presente trabalho de pesquisa objetiva contribuir com os projetistas estruturais, a partir do emprego de uma abordagem probabilística para avaliação do estado limite de utilização deste tipo de estrutura, associado a vibrações excessivas que podem vir a causar desconforto humano. Para tal, utiliza-se como modelo estrutural uma passarela de pedestres mista (aço-concreto) construída no campus do Instituto de Traumatologia e Ortopedia (INTO), na cidade do Rio de Janeiro. Com base na utilização dos métodos probabilísticos, torna-se possível determinar a probabilidade dos valores das acelerações de pico da estrutura ultrapassarem ou não os critérios de conforto humano estabelecidos em normas e recomendações de projeto. Os resultados apontam para o fato de que os valores das acelerações de pico calculadas com base exclusivamente nos métodos determinísticos podem ser superestimados em algumas situações de projeto.
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Análise dinâmica de passarelas de pedestres mistas (açoconcreto)com aberturas na alma das vigas de aço. / Dynamic analysis of mixed pedestrian walkways (steelconcrete) with holes in the steel beams web.Fábio Faria Feitosa 27 September 2012 (has links)
Limitações de altura têm sido impostas sobre edificações por regulamentos de
zoneamento urbano e aspectos econômicos e estéticos. Além disso, para se
proporcionar a passagem de tubulações de grande diâmetro sob vigas de aço, um
pé-direito alto é normalmente requerido. Uma solução frequentemente utilizada em
projeto diz respeito à abertura de furos na alma das vigas de aço para passagem
das tubulações de serviço. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva a
avaliação da resposta dinâmica de passarelas para pedestres, onde o projeto
estrutural prevê a utilização de vigas celulares em aço. Objetiva-se verificar a
influência das aberturas nas almas dessas vigas sobre a resposta dinâmica das
passarelas. As ações dinâmicas representativas do caminhar dos pedestres são
simuladas por meio de um modelo matemático que considera uma descrição
espacial e temporal e, ainda, inclui o efeito do impacto do calcanhar humano. Os
modelos estruturais investigados correspondem a passarelas mistas (aço-concreto)
com 10m a 30m de extensão. São empregadas técnicas usuais de discretização, via
método dos elementos finitos, por meio do programa Ansys. A resposta dinâmica das
passarelas é obtida para duas situações distintas: vigas de alma cheia e vigas
celulares. Uma avaliação crítica sobre a resposta dinâmica das passarelas possibilita
verificar a influência dos furos nas almas das vigas metálicas, mediante a obtenção
das acelerações de pico, focando aspectos associados ao conforto humano,
considerando-se comparações com normas e recomendações de projeto. / Height limitations are frequent in multi-storey buildings due to zoning
regulations, economic requirements and aesthetical considerations. Moreover, to
provide for the passage of large diameter pipes in steel beams a high ceilings is
usually required. The most adopted solution is the use of holes in the steel beams
web in order to enable the passage of services. Therefore, the main objective of this
research work is to evaluate the dynamic behaviour of footbridges, where structural
design includes the use of cellular steel beams. The present study was carried out
based on a load model developed to incorporate the dynamic effects induced by
people walking. In this load model the transient effect due to the human heel impact
was considered and the position of the dynamic load is changed according to
individual position. The investigated structural model was based on a series of steelconcrete
composite footbridges, with main spans varying from 10m to 30m. The
proposed computational model, developed for the structural system dynamic
analysis, adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element
method simulations, based on the Ansys program. The footbridges dynamic
response was investigated considering two different design solutions: beams filled
soul and cellular beams. The influence of the holes in the composite beams web over
the footbridges dynamic response was investigated and the peak accelerations were
obtained and compared with results supplied by design codes and recommendations
aiming human comfort evaluations.
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Análise dinâmica de passarelas de pedestres mistas (açoconcreto)com aberturas na alma das vigas de aço. / Dynamic analysis of mixed pedestrian walkways (steelconcrete) with holes in the steel beams web.Fábio Faria Feitosa 27 September 2012 (has links)
Limitações de altura têm sido impostas sobre edificações por regulamentos de
zoneamento urbano e aspectos econômicos e estéticos. Além disso, para se
proporcionar a passagem de tubulações de grande diâmetro sob vigas de aço, um
pé-direito alto é normalmente requerido. Uma solução frequentemente utilizada em
projeto diz respeito à abertura de furos na alma das vigas de aço para passagem
das tubulações de serviço. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva a
avaliação da resposta dinâmica de passarelas para pedestres, onde o projeto
estrutural prevê a utilização de vigas celulares em aço. Objetiva-se verificar a
influência das aberturas nas almas dessas vigas sobre a resposta dinâmica das
passarelas. As ações dinâmicas representativas do caminhar dos pedestres são
simuladas por meio de um modelo matemático que considera uma descrição
espacial e temporal e, ainda, inclui o efeito do impacto do calcanhar humano. Os
modelos estruturais investigados correspondem a passarelas mistas (aço-concreto)
com 10m a 30m de extensão. São empregadas técnicas usuais de discretização, via
método dos elementos finitos, por meio do programa Ansys. A resposta dinâmica das
passarelas é obtida para duas situações distintas: vigas de alma cheia e vigas
celulares. Uma avaliação crítica sobre a resposta dinâmica das passarelas possibilita
verificar a influência dos furos nas almas das vigas metálicas, mediante a obtenção
das acelerações de pico, focando aspectos associados ao conforto humano,
considerando-se comparações com normas e recomendações de projeto. / Height limitations are frequent in multi-storey buildings due to zoning
regulations, economic requirements and aesthetical considerations. Moreover, to
provide for the passage of large diameter pipes in steel beams a high ceilings is
usually required. The most adopted solution is the use of holes in the steel beams
web in order to enable the passage of services. Therefore, the main objective of this
research work is to evaluate the dynamic behaviour of footbridges, where structural
design includes the use of cellular steel beams. The present study was carried out
based on a load model developed to incorporate the dynamic effects induced by
people walking. In this load model the transient effect due to the human heel impact
was considered and the position of the dynamic load is changed according to
individual position. The investigated structural model was based on a series of steelconcrete
composite footbridges, with main spans varying from 10m to 30m. The
proposed computational model, developed for the structural system dynamic
analysis, adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element
method simulations, based on the Ansys program. The footbridges dynamic
response was investigated considering two different design solutions: beams filled
soul and cellular beams. The influence of the holes in the composite beams web over
the footbridges dynamic response was investigated and the peak accelerations were
obtained and compared with results supplied by design codes and recommendations
aiming human comfort evaluations.
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