O objeto desta pesquisa consiste em avaliar e propor índices de conforto térmico humano por meio de variáveis ambientais, subjetivas e individuais, em escala climática local e regional. Para tanto, parte-se da hipótese de que o estudo abrangente do conforto térmico humano em escala local, por meio de entrevistas e análise do tempo in-loco, forneceria subsídios para o desenvolvimento de um índice que transite até a escala regional do clima. Parte-se, então, de um método indutivo experimental (levantamento em campo de variáveis climáticas, individuais e subjetivas) onde foram feitas coletas em campo no período de agosto de 2015, janeiro e julho de 2016, com a aplicação de questionários à população simultâneos a coleta de dados meteorológicos. Os resultados do estudo apontaram para a determinação da influência das particularidades climáticas regionais no conforto e na sensação térmica das pessoas entrevistadas, por meio dos efeitos diretos do clima regional. Confirmou-se a existência da influência do sexo dos indivíduos em relação às suas respostas de sensação térmica, bem como a influência dos aspectos fisiológicos tais como o índice de massa corporal e a faixa etária, na preferência térmica dos destes entrevistados. O presente estudo também possibilitou a calibração das faixas interpretativas de conforto térmico de diferentes índices de conforto para a área de estudo. Foram propostos quatro índices de conforto humano com base nas variáveis ambientais, subjetivas e individuais locais, sendo um índice exclusivo para a situação de verão, outro calculado para o inverno, um terceiro índice desenvolvido para ambas as situações sazonais (verão e inverno) e um quarto índice, também para ambas as situações sazonais, porém, tendo como variáveis de partida apenas a temperatura do ar, da umidade relativa do ar e da velocidade do vento. Por fim, foram avaliadas estatisticamente a abrangência espacial e a extrapolação da escala de análise dos resultados para um dos índices desenvolvidos, propondo a validação deste para a escala climática regional. Os resultados apresentados possibilitaram a avaliação do conforto humano, das variáveis ambientais, subjetivas e individuais, bem como o desenvolvimento de um índice adequado tanto para escala local quanto para a escala regional do clima, o que conferiu uma resposta conclusiva à hipótese central apresentada. / This research aims to evaluate and propose human thermal comfort indexes using environmental, individual and subjective variables in the local and regional climatic scales. For that, the hypothesis tested is that the comprehensive study of human thermal comfort, by means of interviews and in-situ weather analysis, provides the basis for the development of an index suitable to be applied also in the regional climatic scale. The first step in the research consisted of an experimental inductive method of field data collection of climatic, individual and subjective variables. Data was collected in the periods of August 2015, January and July of 2016, with questionnaires being applied to the population simultaneously to the collection of meteorological data. Results point to the influence of regional climatic characteristics over the thermal comfort of interviewed individuals, through the direct effects of regional climatic conditions. The influence of gender in thermal comfort responses was confirmed, as well as physiological aspects such as Body Mass Index and age group, in the thermal preference of interviewed individuals. This study also made it possible to calibrate different human thermal comfort classes for the different comfort indexes used in the area of study. Four human thermal comfort indexes were proposed based on environmental, subjective and individual local variables. One index was calculated for Summer, another for Winter, and a third index was developed for both seasons. A fourth index was also calculated for both seasons but using only air temperature, relative humidity and wind speed as variables. Lastly, the spatial representativeness and scale extrapolation of the results for one of the developed models were evaluated statistically in order to propose its validation to the regional climatic scale. Results present the evaluation of human thermal comfort and environmental, subjective and individual variables, as well as the development of an index suitable for both local and regional climatic scales, which provided an appropriate answer to the central hypothesis presented.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) e de aço são frequentemente submetidas a ações dinâmicas de magnitude variável, devido à travessia de pedestres sobre a laje de concreto. Estas ações dinâmicas podem produzir vibrações excessivas e dependendo de sua magnitude e intensidade, estes efeitos adversos podem comprometer a confiabilidade e a resposta do sistema estrutural e, também, podem levar a uma redução da expectativa de vida útil da passarela. Por outro lado, a experiência e o conhecimento dos engenheiros estruturais em conjunto com o uso de novos materiais e tecnologias construtivas têm produzido projetos de passarelas mistas (aço-concreto) bastante arrojados. Uma consequência direta desta tendência de projeto é um aumento considerável das vibrações estruturais. Com base neste cenário, esta dissertação visa investigar o comportamento dinâmico de três passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) localizadas no Rio de Janeiro, submetidas ao caminhar humano. Estes sistemas estruturais são constituídos por uma estrutura principal de aço e laje em concreto e são destinados à travessia de pedestres. Deste modo, foram desenvolvidos modelos numérico-computacionais, adotando-se as técnicas tradicionais de refinamento presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no uso do software ANSYS. Estes modelos numéricos permitiram uma completa avaliação dinâmica das passarelas investigadas, especialmente em termos de conforto humano. As respostas dinâmicas foram obtidas em termos de acelerações de pico e comparadas com valores limites propostas por diversos autores e normas de projeto. Os valores de aceleração de pico e aceleração rms encontrados na presente investigação indicaram que as passarelas analisadas apresentaram problemas relacionados com o conforto humano. Assim sendo, considerando-se que foi detectado que estas estruturas poderiam atingir níveis elevados de vibração que possam vir a comprometer o conforto dos usuários, foi verificado que uma estratégia para o controle estrutural era necessária, a fim de reduzir as vibrações excessivas nas passarelas. Finalmente, uma investigação foi realizada com base em alternativas de controle estrutural objetivando atenuar vibrações excessivas, a partir do emprego de sistemas de atenuadores dinâmicos sintonizados (ADS). / Steel and steel-concrete composite pedestrian footbridges are frequently subjected to dynamic actions with variable magnitudes due to the pedestrian crossing on the concrete deck. These dynamic actions can produce excessive vibrations and depending on their magnitude and intensity, these adverse effects can compromise the structural systems response and its reliability and may also lead to a reduction of the expected footbridge service life. The structural engineers experience and knowledge together with the use of newly developed materials and technologies have produced steel-concrete composite daring footbridges. A direct consequence of this design trend is a considerable increase of structural vibrations. Based on this scenario, this dissertation aims to investigate the dynamic behaviour of three steel-concrete composite pedestrian footbridge submitted to human walking vibration, located at Rio de Janeiro. These structural systems are composed by steel structure and a concrete slab and are destined for pedestrian crossing. Computational models were developed adopting the usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations using ANSYS software. These numerical models have enabled a complete dynamic evaluation of the investigated footbridges especially in terms of human comfort and its associated vibration serviceability limit states. The dynamic responses were obtained in terms of peak accelerations and were compared to the limiting values proposed by authors and design standards. The peak acceleration values found in the present investigation indicated that the analysed footbridges have presented problems related to human comfort. Considering that it was detected that these structures could reach high vibration levels that might compromise the footbridge users comfort, it was proposed a structural control system in order to reduce the excessive vibrations. Thus, an investigation was performed based on some structural control alternatives for attenuating excessive vibrations using tuned mass damper (TMD) systems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um aumento crescente dos problemas estruturais associados à vibração excessiva de pisos de edificações de estruturas mistas (aço-concreto) e de concreto armado devido a atividades humanas rítmicas constitui a principal motivação para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto respaldada na obtenção da resposta dinâmica de pisos mistos (aço-concreto) e de concreto armado, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Para tal, os modelos estruturais estudados baseiam-se em pisos de edificações mistas (aço-concreto) e de concreto armado submetidos a aulas de ginástica aeróbica. São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Um estudo paramétrico foi realizado sobre os modelos estruturais investigados e foram obtidos valores elevados para as acelerações de pico violando os critérios de projeto e indicando níveis de vibrações excessivas. Considerando-se os aspectos mencionados anteriormente foi desenvolvida uma estratégia com base em alternativas viáveis para o controle estrutural, objetivando a atenuação das vibrações excessivas a partir da instalação de atenuadores dinâmicos sincronizados (ADS) nos pisos analisados. / The increasing incidence of building vibration problems due to human rhythmic activities led to a specific design criterion to be addressed in structural design. This was the main motivation for the development of a design methodology centred on the composite (steel-concrete) and reinforced concrete building floors dynamic response when submitted to dynamic loads due to human rhythmic activities. The structural system is composed by a composite (steel-concrete) and a reinforced concrete building floor subjected to aerobics. The proposed analysis methodology adopted the usual mesh refinement techniques present in the finite element method (FEM) simulations implemented in the ANSYS program. An extensive parametric study was developed and the results have demonstrated that the analysed composite and reinforced floor have presented high values of accelerations and excessive vibrations. Considering all aspects mentioned before, it was developed a structural control strategy aiming to reduce the floor excessive vibrations. Finally, an investigation was performed based on some structural control alternatives for attenuating excessive vibrations using Tuned Mass Damper (TMD) systems.

Edificações construídas conforme os parâmetros permitidos pela legislação de uso do solo nem sempre garantem bons resultados em relação ao acesso solar. Obras com limites em divisas de terrenos, super utilização dos limites de ocupação e de altura legalmente permitidos no município de Curitiba para edificações em zonas residenciais comumente bloqueiam o acesso solar no interior das edificações, causando frequentemente sombreamento, aumento da umidade e frio no período de inverno, condições agravadas pela tendência atual de adensamento e verticalização urbanos. Considerando que Curitiba é a capital mais fria do Brasil, este fato torna-se preocupante sob a análise do conforto ambiental destes edifícios. O trabalho visa contribuir para a melhoria do conforto ambiental em construções residenciais de Curitiba, a partir da elaboração de modelos para verificação da eficácia da legislação vigente, e a proposição de parâmetros obtidos através do conceito de envelope solar que propiciem o ganho efetivo de insolação e luz natural. Para isto, foram realizadas simulações de ocupação de acordo com o permitido por lei no município com os programas Google SketchUp 7.0.657 Pro, AutoCAD 2007 e através de maquete física no equipamento Heliodon. Foram realizadas também simulações com o programa Relux Professional 2007, que forneceu dados em lux para cada implantação avaliada. Os dados obtidos com a simulação de ocupação permitida por lei foram comparados com os obtidos pela simulação desta mesma ocupação com o uso do envelope solar para dimensionamento dos limites máximos construtivos, que demonstrou um acréscimo significativo no ganho de insolação no interior da edificação. Por fim, foram sugeridas as orientações com o melhor potencial de acesso solar para cada Zona residencial avaliada. / Buildings constructed according to the parameters allowed by the law of soil use and occupation do not always yield satisfactory results with regard to solar access. Buildings erected on the plot limits, overuse of the limits of height and occupancy legally permitted in the city of Curitiba for buildings in residential areas commonly block solar access within the buildings, often causing shading, increased humidity and cold in winter conditions, together with the current trend of urban densification and verticalization. Considering that Curitiba is the coldest capital of Brazil, this fact becomes alarming with regard to indoor comfort analyses in such buildings. The thesis aims to contribute for the improvement of environmental comfort in residential buildings in Curitiba, presenting models to check the effectiveness of the current legislation in providing solar gains and daylight, next to the use of the solar envelope concept. For this, simulations were carried out regarding maximum plot occupation permitted by law with Google SketchUp 7.0.657 Pro, AutoCAD 2007 and by means of a physical model in the Heliodon device. Were also carried out simulations with the software Relux Professional 2007, which provided data in lux evaluated for each deployment The similarity of the results confirmed the reliability of the method. The data obtained from the simulation of maximum occupancy were compared to those obtained considering the use of the solar envelope concept, the latter showing a significant increase in daylight inside the building. Finally, guidelines have been suggested with the best potential for solar access for each residential area evaluated. Keywords: Soil use and occupation. Insolation. Daylight. Simulation. Solar envelope.

As betoneiras, embora sejam equipamentos aparentemente inofensivos e que não trazem muitos riscos aos trabalhadores, esconde um problema muito grave associado à sua operação, que são os altos níveis de ruído produzido. Normalmente os operadores de betoneiras são aqueles que ficam mais expostos a estes elevados níveis de ruído e, também há os demais operadores e a vizinhança. Esta pesquisa, além de quantificar tais impactos, sugere formas para amenizar os níveis de ruído assimilados por estes operadores de betoneiras e que são provenientes deste equipamento, atuando na fonte geradora. Para minimização do nível de ruído, foi desenvolvida tampa de proteção para ser utilizada na boca do tambor, de modo que não interferisse no modo de operação da betoneira e que também servisse para atenuar o ruído durante a mistura do agregado. Foi objeto de estudo a análise e aplicação de dois materiais, sendo eles placas de EVA e borracha líquida, para revestimento do tambor da betoneira, que contribuísse para a redução do nível de ruído. Os níveis de pressão sonora equivalente foram coletados na frente, atrás e nas laterais da betoneira a distâncias de 1 a 8 metros. Os resultados demonstraram que é possível minimizar o ruído garantindo um conforto acústico durante o uso da betoneira em um canteiro de obras. Os ensaios comprovaram que, dentre as opções analisadas, o melhor revestimento é a borracha líquida que pode ser utilizada externamente ao tambor da betoneira reduzindo o ruído em 13 dB(A), chegando a 17 dB(A), com o uso da tampa de proteção. / The concrete mixers, although seemingly harmless and equipment that do not bring many risks to workers, hides a very serious problem associated with their operation, which are the high levels of noise produced. Usually the mixers operators are those that are more exposed to these high levels of noise and there are also other operators and the neighborhood. This research and to quantify these impacts, suggests ways to mitigate the noise levels assimilated by these mixers operators and discharged from this equipment, acting at the source. To minimize the noise level cap has been developed for use in the mouth of the barrel, so it does not interfere with the mixer operating mode and also serve to reduce the noise when mixing the aggregate. Object of study was the analysis and application of two materials, namely plates EVA and liquid rubber, to drum coating the mixer, which would help reduce the noise level. The equivalent sound pressure levels were collected in front, behind and on the sides of the mixer at distances 1-8 meters. The results showed that it is possible to minimize noise ensuring acoustic comfort while using the mixer on a construction site. Tests have shown that among the options considered, is the best coating liquid rubber which may be used externally to the mixer drum 13 reducing the noise in dB (A), reaching 17 dB (A) with the use of lid protection.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Atualmente, as novas tendências arquitetônicas e as exigências de mercado, vêm conduzindo a engenharia estrutural na busca por soluções cada vez mais arrojadas, as quais exigem grande experiência e conhecimento dos projetistas estruturais aliados a utilização de novos materiais e tecnologias. Esta filosofia de concepção estrutural está inserida em uma das mais importantes tendências de projeto dos últimos anos, ou seja: a busca por sistemas estruturais de rápida execução, dotados de peças de menor peso próprio e que possam vencer grandes vãos com um mínimo de elementos verticais, permitindo assim uma maior flexibilidade na adequação de ambientes. Por outro lado, esta filosofia de projeto tem conduzido a elementos estruturais cada vez mais esbeltos e com freqüências naturais cada vez mais baixas e, por conseguinte, mais próximas das faixas de freqüência das excitações dinâmicas associadas às atividades humanas, tais como: andar, correr, pular, etc. Devido as razões expostas no parágrafo anterior, os sistemas estruturais de engenharia tornaram-se bastante vulneráveis aos efeitos de vibrações induzidas por pequenos impactos como é o caso do caminhar de pessoas sobre pisos, resultando em desconforto para as pessoas. Deve-se destacar, ainda, que tais considerações de projeto têm atendido aos estados limites últimos. Todavia, os estados limites de utilização desses sistemas estruturais precisam ser analisados, sem sombra de dúvida, de maneira mais criteriosa. Deste modo, no sentido de contribuir para fornecer subsídios aos engenheiros estruturais, no que tange a análise dinâmica de estruturas submetidas a excitações induzidas pelos seres humanos, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento representativos do caminhar das pessoas. A variação espacial e temporal da carga dinâmica é considerada ao longo da análise e, bem como, o efeito transiente do impacto do calcanhar humano nos pisos é levado em conta. Assim sendo, são considerados nesta dissertação diversos modelos estruturais associados a pisos mistos (aço-concreto). Técnicas usuais de discretização, com base no emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF), via utilização do programa computacional Ansys, são consideradas neste estudo. Uma análise extensa acerca da resposta dinâmica dos pisos é feita, mediante o emprego dos modelos de carregamento desenvolvidos, principalmente, em termos dos valores das acelerações. Na seqüência, os resultados encontrados são comparados com aqueles fornecidos pela literatura técnica disponível sobre o assunto sob o ponto de vista associado ao conforto humano. Investiga-se, também, a influencia da variação de parâmetros estruturais sobre a resposta dinâmica dos modelos, tais como: comprimento vão, taxa de amortecimento, espessura das lajes e, ainda, rigidez das ligações viga coluna. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro importante diz respeito ao fato de que em diversos pisos analisados observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema. / Nowadays, the new architectural tendency and the market requirements, are leading structural engineering in the search for bolder solutions, which demands great experience and knowledge of the structural designers associated to the use of new materials and technologies. This philosophy of structural conception is inserted in one of the most important trends of project of the last years that means: the search for structural systems of fast execution, endowed with parts of lower weight and that can be successfully large with a minimum of vertical elements, thus allowing a higher flexibility in the ambients adequacy. On the other hand, this project philosophy has lead to structural elements more and more slender and with natural frequencies much and much lower and, therefore, closer to the frequency of the dynamic excitation associated to the human beings activities, such as: walking, running, jumping, etc. Due to the reasons described in the previous paragraph, the structural engineering systems became sufficiently vulnerable to the effects of vibrations induced by small impacts as it is the case of walking of people on floors, resulting in discomfort to the people. It must be highlighted, also, that such project considerations have fulfilled the required limit states. However, the limit states of use for these structural systems need to be analysed, with no doubt, in a more sensible way. In this way, willing to contribute to supply subsidies to the structural engineers, in the dynamic analysis of structures subject to excitation induced by human beings, several loads models are developed to represent the act of walking. The space and time variation of the dynamic load is considered through the analysis and the transient effect of the impact of the human heel on the floor is taken into consideration, as well. In this way, It is considered in this dissertation, several structural models associated to composite floors (steel-concrete). In this study, it was considered the usual techniques of discretization, based on the Finite Element Method (FEM) using the computer program Ansys. An extensive analysis concerning the dynamic response of the floors is made, by means of the application of the developed load models, mainly, in terms of the values of the accelerations. The results obtained are compared to those supplied by the techinical literature available about the subject with the point of view associated to the human comfort. It is also investigated, the influence of the structural parameter variation on the dynamic response of the models, such as: span length, damping ratio, thickness of the slab and, also, rigidity of the beam columns. The results obtained along the study clearly indicate that the structural designers must be alerted to important distortions that may occur when the project rules are used without the necessary caution. Another important remark is regarded to the fact that in several analysed floors it is observed that the criteria of human comfort are not satisfied which demonstrate the importance of the consideration of the dynamic effect caused by human beings in the analysis of this type of problem.

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.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) e de aço são frequentemente submetidas a ações dinâmicas de magnitude variável, devido à travessia de pedestres sobre a laje de concreto. Estas ações dinâmicas podem produzir vibrações excessivas e dependendo de sua magnitude e intensidade, estes efeitos adversos podem comprometer a confiabilidade e a resposta do sistema estrutural e, também, podem levar a uma redução da expectativa de vida útil da passarela. Por outro lado, a experiência e o conhecimento dos engenheiros estruturais em conjunto com o uso de novos materiais e tecnologias construtivas têm produzido projetos de passarelas mistas (aço-concreto) bastante arrojados. Uma consequência direta desta tendência de projeto é um aumento considerável das vibrações estruturais. Com base neste cenário, esta dissertação visa investigar o comportamento dinâmico de três passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) localizadas no Rio de Janeiro, submetidas ao caminhar humano. Estes sistemas estruturais são constituídos por uma estrutura principal de aço e laje em concreto e são destinados à travessia de pedestres. Deste modo, foram desenvolvidos modelos numérico-computacionais, adotando-se as técnicas tradicionais de refinamento presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no uso do software ANSYS. Estes modelos numéricos permitiram uma completa avaliação dinâmica das passarelas investigadas, especialmente em termos de conforto humano. As respostas dinâmicas foram obtidas em termos de acelerações de pico e comparadas com valores limites propostas por diversos autores e normas de projeto. Os valores de aceleração de pico e aceleração rms encontrados na presente investigação indicaram que as passarelas analisadas apresentaram problemas relacionados com o conforto humano. Assim sendo, considerando-se que foi detectado que estas estruturas poderiam atingir níveis elevados de vibração que possam vir a comprometer o conforto dos usuários, foi verificado que uma estratégia para o controle estrutural era necessária, a fim de reduzir as vibrações excessivas nas passarelas. Finalmente, uma investigação foi realizada com base em alternativas de controle estrutural objetivando atenuar vibrações excessivas, a partir do emprego de sistemas de atenuadores dinâmicos sintonizados (ADS). / Steel and steel-concrete composite pedestrian footbridges are frequently subjected to dynamic actions with variable magnitudes due to the pedestrian crossing on the concrete deck. These dynamic actions can produce excessive vibrations and depending on their magnitude and intensity, these adverse effects can compromise the structural systems response and its reliability and may also lead to a reduction of the expected footbridge service life. The structural engineers experience and knowledge together with the use of newly developed materials and technologies have produced steel-concrete composite daring footbridges. A direct consequence of this design trend is a considerable increase of structural vibrations. Based on this scenario, this dissertation aims to investigate the dynamic behaviour of three steel-concrete composite pedestrian footbridge submitted to human walking vibration, located at Rio de Janeiro. These structural systems are composed by steel structure and a concrete slab and are destined for pedestrian crossing. Computational models were developed adopting the usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations using ANSYS software. These numerical models have enabled a complete dynamic evaluation of the investigated footbridges especially in terms of human comfort and its associated vibration serviceability limit states. The dynamic responses were obtained in terms of peak accelerations and were compared to the limiting values proposed by authors and design standards. The peak acceleration values found in the present investigation indicated that the analysed footbridges have presented problems related to human comfort. Considering that it was detected that these structures could reach high vibration levels that might compromise the footbridge users comfort, it was proposed a structural control system in order to reduce the excessive vibrations. Thus, an investigation was performed based on some structural control alternatives for attenuating excessive vibrations using tuned mass damper (TMD) systems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um aumento crescente dos problemas estruturais associados à vibração excessiva de pisos de edificações de estruturas mistas (aço-concreto) e de concreto armado devido a atividades humanas rítmicas constitui a principal motivação para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto respaldada na obtenção da resposta dinâmica de pisos mistos (aço-concreto) e de concreto armado, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Para tal, os modelos estruturais estudados baseiam-se em pisos de edificações mistas (aço-concreto) e de concreto armado submetidos a aulas de ginástica aeróbica. São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Um estudo paramétrico foi realizado sobre os modelos estruturais investigados e foram obtidos valores elevados para as acelerações de pico violando os critérios de projeto e indicando níveis de vibrações excessivas. Considerando-se os aspectos mencionados anteriormente foi desenvolvida uma estratégia com base em alternativas viáveis para o controle estrutural, objetivando a atenuação das vibrações excessivas a partir da instalação de atenuadores dinâmicos sincronizados (ADS) nos pisos analisados. / The increasing incidence of building vibration problems due to human rhythmic activities led to a specific design criterion to be addressed in structural design. This was the main motivation for the development of a design methodology centred on the composite (steel-concrete) and reinforced concrete building floors dynamic response when submitted to dynamic loads due to human rhythmic activities. The structural system is composed by a composite (steel-concrete) and a reinforced concrete building floor subjected to aerobics. The proposed analysis methodology adopted the usual mesh refinement techniques present in the finite element method (FEM) simulations implemented in the ANSYS program. An extensive parametric study was developed and the results have demonstrated that the analysed composite and reinforced floor have presented high values of accelerations and excessive vibrations. Considering all aspects mentioned before, it was developed a structural control strategy aiming to reduce the floor excessive vibrations. Finally, an investigation was performed based on some structural control alternatives for attenuating excessive vibrations using Tuned Mass Damper (TMD) systems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Ao longo dos anos, inúmeros estádios de futebol no Brasil têm sido projetados para suportar as cargas acidentais (carga de pessoas) como sendo do tipo estática (4kN/m2). Entretanto, ultimamente com base na mudança do comportamento do público, especialmente em jogos de futebol, através da ação de torcidas organizadas e, ainda, com o emprego desses estádios para shows de música, os sistemas estruturais passaram a sofrer um maior impacto pela natureza dinâmica dos carregamentos solicitantes. Assim sendo, alguns destes estádios passaram a apresentar problemas de vibrações excessivas e tornou-se necessária a consideração efetiva das cargas dinâmicas nos projetos estruturais. Deste modo, este trabalho de pesquisa objetiva o estudo do comportamento dinâmico e avaliação do desempenho do sistema estrutural das arquibancadas do Estádio Nacional de Brasília, no que diz respeito ao conforto humano. Cabe ressaltar que o referido estádio foi projetado e construído para ser utilizado na Copa do Mundo de 2014, realizada no Brasil. Os resultados alcançados ao longo do desenvolvimento deste estudo são confrontados com aqueles fornecidos por normas e recomendações internacionais de projeto. Os resultados revelam a importância da análise dinâmica para o projeto de estádios de futebol, no que tange a obtenção de dados relevantes para o conforto humano e, bem como, segurança dos usuários desse tipo de estrutura. / Over the years, many soccer stadiums in Brazil have been designed to withstand accidental loads (people loads) to be of static type (4kN/m2). However, based on the changes in the peoples behaviour, especially in soccer matches, through the action of groups of fans and also with the use of these structures for music shows, these structural systems have been subjected to dynamic impacts related to the dynamic nature of the applied loads. Therefore, some of these stadiums have presented excessive vibration problems and have required an effective consideration of the dynamic loadings in the structural design. This way, this research aims to study the dynamic behaviour and evaluate the structural system performance of the Brasilia National Stadium grandstands, when the human comfort is considered. It should be noted that the stadium was designed and constructed to be used at the World Cup 2014, held in Brazil. The results achieved during the development of this study are compared with those provided by design standards and international recommendations. The presented results show the relevance of the dynamic analysis in the structural design of soccer stadiums, with respect to obtaining relevant data for human comfort and as well safety of users of this type of structure.