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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2021.tde-01102021-150928
Documento
Autor
Nombre completo
Lara Kawai Marcos
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2021
Director
Tribunal
Carrazedo, Ricardo (Presidente)
Araújo, Daniel de Lima
Barbosa, Cláudius de Sousa
Debs, Mounir Khalil El
Siqueira, Gustavo Henrique
Título en portugués
Estudo numérico e experimental do comportamento dinâmico de lajes pré-moldadas
Palabras clave en portugués
Análise dinâmica
Análise experimental
Análise numérica
Conforto
Laje alveolar
Laje duplo T
Lajes pré-moldadas
Vibração
Vigota nervurada
Resumen en portugués
As lajes pré-moldadas em painéis de concreto protendido ou mesmo nervuradas existentes no mercado, a saber, lajes alveolares, duplo T (DT) e nervuras treliçadas ou protendidas, são muito eficientes sobre o ponto de vista estrutural e amplamente utilizadas no Brasil e no mundo. O estudo a respeito do comportamento dinâmico dessas lajes submetidas a atividades humanas é necessário para auxiliar os projetistas na compreensão e análise da vibração. Dessa forma, esse trabalho consiste no estudo dessas três tipologias de lajes pré-moldadas e como suas características afetam a vibração devido à ação humana. Primeiramente foram feitos estudos de caso em lajes constituídas de painel alveolar, painel duplo T e nervurada (treliçada). No estudo experimental percebeu-se forte influência da rigidez transversal das lajes no comportamento dinâmico e a importância de um modelo numérico para representar a ortotropia dessas lajes. Um método para cálculo da rigidez transversal das lajes alveolares foi desenvolvido e testado, com bons resultados. Em seguida, foi realizado um estudo paramétrico no qual avaliou-se os efeitos da rigidez do apoio, massa adicional, seção transversal, vão livre, largura, nível de amortecimento e excitação (caminhar e pular) no comportamento dinâmico. A análise paramétrica indicou que a aceleração não foi diretamente influenciada pela frequência fundamental das lajes. O vão livre e a largura da laje foram as características que mais afetaram o comportamento dinâmico: o aumento da largura reduziu as frequências naturais e ocasionou modos de vibração com frequências naturais próximas. O aumento da altura da seção transversal e a redução da massa adicional existente sobre a laje aumentaram as frequências naturais. No entanto, em alguns casos a frequência foi alterada para um valor próximo da frequência de excitação, sendo evidente o efeito da sintonização da estrutura com os harmônicos da excitação. Assim, é recomendado que sejam realizadas variações na frequência de excitação dentro da faixa de possível interesse, a fim de verificar a maior aceleração esperada para a laje. Finalmente, o aumento do amortecimento conseguiu reduzir as acelerações no caso de ressonância, no entanto teve pouca influência nas demais situações.
Título en inglés
Experimental and numerical study on dynamic behavior of precast floors
Palabras clave en inglés
Beam-and-block slab
Comfort
Double tee slab
Experimental analysis
Hollow core slab
Numerical analysis
Precast floors
Precast slabs
Vibration
Vibration serviceability
Resumen en inglés
Precast floors, prestressed or ribbed slabs, such as hollow core slabs, double tee and beam-and-blocks are highly efficient because they have great strength and stiffness with low self-weight, being widely employed worldwide. The study on vibration sensitivity of these precast floors is crucial to help designers to better understand this behavior. Therefore, this work aims to contribute to a better comprehension on vibration sensitivity of precast floors (hollow core, double tee and beam-and-blocks) and how the structural characteristics affects their dynamics. Firstly, tree case studies were performed in hollow core, double tee (DT) and beam-and-block slabs. The case studies pointed out the importance of transverse stiffness of these slabs in their dynamic behavior and allowed the development of representative numerical models for vibration analysis. A method for calculating the transverse stiffness of hollow core slabs was developed and tested, presenting great results. After the case studies, the parametric analyses were performed, varying the spans, slab's width, cross sections, additional mass, damping ratio and excitation (walk and jump). The parametric analysis showed that the natural frequency and the slab acceleration are not directly related. The span and width had an important influence in the dynamic behavior: the width increase reduced the natural frequencies and created closely spaced mode shapes. The increase in section depth and reduction in the systems mass increased the natural frequencies. However, in some cases the frequency altered to a value close to excitation frequency, resulting in poor vibration behavior. Thus, it is recommended to slightly vary the excitation frequency to assess worst acceleration scenarios. Finally, the damping ratio increase could decrease high accelerations in resonance cases, however, it did not change accelerations in other cases.
 
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Fecha de Publicación
2021-10-14
 
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