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Alkali-silica reaction (ASR) is a deleterious expansion phenomenon affecting concrete structures worldwide. It occurs when a susceptible chemical composition of concrete components is present, and it is particularly rampant in inherently humid environments. This phenomenon is exacerbated when found in mass concrete structures such as dams and foundations. The amount of volumetric ASR strain used to be deemed as nearly constant, however, recent advances have shown that it is actually affected by the distribution of volumetric stresses. Therefore, this behavior demands an update in the numerical models that have been devised to simulate the anisotropic ASR-driven expansion. This paper deals with Saouma & Perotti’s thermo-chemo-mechanical coupled model, which has been applied in a solely mechanical manner, and updated to account for a varying volumetric strain. A simulation of the experiment that shed new light on the variation of ASR volumetric strain was then carried out with the finite element method package COMSOL. As a result, significantly smaller errors in predicted strains were attained by the updated model in comparison to the original one, and consequently, the new model poses a promising tool for a more accurate simulation of ASR expansion. Resumo A reação álcali-agregado é um fenômeno expansivo e deletério que afeta estruturas de concreto em todo o mundo. Ela ocorre quando existe uma composição quimicamente susceptível de componentes do concreto, e é particularmente pronunciada em ambientes inerentemente úmidos. Este fenômeno é exacerbado em estruturas de concreto-massa, como represas e fundações. Anteriormente a deformação volumétrica das reações álcali-agregado era tida como quase constante, entretanto, avanços recentes mostraram que esta é, de fato, afetada pela distribuição das tensões volumétricas. Portanto, este comportamento demanda uma atualização nos modelos numéricos que foram desenvolvidos para simular a expansão anisotrópica induzida pela RAA. Este artigo lida com o modelo termo-quimo-mecânico de Saouma e Perotti, o qual foi aplicado em maneira puramente mecânica, e atualizado para uma deformação volumétrica variável. Uma simulação do experimento que que trouxe uma nova luz sobre a variação da deformação volumétrica foi então empreendida com o pacote do método de elementos finitos COMSOL. Como resultado, erros significativamente menores nas deformações preditas foram obtidos pelo modelo atualizado, em comparação com o modelo original, e, consequentemente, o novo modelo posta-se como uma simulação mais acurada da expansão devida à RAA.

Não recebi financiamento This work aims to evaluate the use of a reinforcement system to strengthen structural masonry panels under vertical and lateral load. The reinforcement system is the Eco-friendly Ductile Cementitious Composite (EDCC). This is a ductile material used for repair and reinforcement of structural masonry walls. The first part of methodology consists in analyzing the structural behavior of masonry reinforced with EDCC, based on experimental test results performed by the research group. The study assessed the influence of the EDCC on masonry compression, flexure, and shear strength. The second part of the methodology consists of finite element modelling of the experimental tests, to calibrate valid models for the correct simulation of the tests. It was possible to determine accurate models simulating the behavior of masonry coated with EDCC submitted to compression, flexure, and shear loads. A formulation to predict the coated masonry compression load capacity is derivate from the models results. The models and the experimental tests returned positive values in relation to the use of EDCC with reinforcement material, showing that there is an increase in strength and ductility of the walls with the increase of the EDCC layer. A proposta do presente trabalho é avaliar a utilização de um sistema de reforço aplicado em paredes de alvenaria estrutural sob ações verticais e laterais fora do plano. Para a pesquisa, foi escolhido o sistema de reforço Eco-friendly Ductile Cementitious Composite (EDCC), material dúctil utilizado para reparo e reforço de paredes de alvenaria estrutural. A primeira parte da metodologia consiste na avaliação do comportamento da alvenaria estrutural reforçada com EDCC, com base em resultados experimentais obtidos pelo grupo de pesquisa. É avaliada a influência do EDCC do desempenho à compressão, à flexão e ao cisalhamento da alvenaria. A segunda parte do trabalho consiste na modelagem em elementos finitos dos ensaios experimentais, com o objetivo de calibrar modelos válidos para a correta simulação dos ensaios realizados experimentalmente. Foi possível determinar modelos fidedignos ao comportamento da alvenaria revestida com EDCC submetida à compressão, flexão e cisalhamento; além de uma formulação que permite prever o aumento de capacidade de carga das pequenas paredes revestidas submetidas à compressão. Tanto os modelos quanto os ensaios experimentais retornaram valores positivos em relação ao uso do EDCC com material de reforço, mostrando que há aumento da resistência e ductilidade das paredes com o aumento da camada de EDCC.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:44:59Z No. of bitstreams: 1 Danielle Fernandes Campista_BDTD.pdf: 9225030 bytes, checksum: edece0f55b3559ef1af80f37d89380c6 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danielle Fernandes Campista_BDTD.pdf: 9225030 bytes, checksum: edece0f55b3559ef1af80f37d89380c6 (MD5) Previous issue date: 2019-05-31 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Generally, soccer stadiums have been designed to stand accidental loads (people loads), associated with static loads. However, over the years, based on the changes in the people s behaviour, especially in soccer matches, from the organized crowd action; and also based on the use of soccer stadiums for music shows, these structural systems have been subjected to dynamic impacts due to the nature of the dynamic loads coming from people. Therefore, some of these stadiums have presented excessive vibration problems and have required an effective consideration of the dynamic loadings in the structural design. According to this context, this research work aims to study the dynamic behaviour and evaluate the structural system performance of the soccer stadiums grandstands, when the human comfort is considered, based on modelling of the biodynamic systems representative of people. This way, this investigation considers the development of the study, based on the Brasilia National Stadium grandstands. Thus, the numerical modeling of the investigated structural system was carried out based on the ANSYS computational program, using the discretization techniques present in the Finite Element Method (FEM). Regarding the modeling of dynamic actions representative of the people (soccer fans), the biodynamic systems were considered coupled to the structural system of the investigated grandstands. This investigation considers the effect of the dynamic interaction individuals-structure (soccer fans-grandstand), based on the use of biodynamic models corresponding to mass-spring-damping systems, with one degree of freedom (SDOF), in order to represent the behaviour of the human body. The dynamic characteristics of the biodynamic systems (mass, stiffness and damping) were determined based on experimental tests; and also based on the mathematical resolution of a classical optimization problem using Genetic Algorithms (GA). The obtained results of this research clearly show the relevance of the investigation related to the vibration analysis of soccer stadium grandstands, considering the dynamic interaction effect of individuals-structure, especially with respect to the more realistic and detailed quantitative analyses, on the peak accelerations values and subsequent human comfort assessment of the structure. De modo geral, os estádios de futebol têm sido projetados para suportar as cargas acidentais (cargas das pessoas), como sendo associadas a carregamentos estáticos. Todavia, ao longo dos anos, com base na modificação do comportamento do público, especialmente em jogos de futebol, a partir da ação de torcidas organizadas; e, ainda, com o emprego de estádios de futebol para shows de música, estes sistemas estruturais passaram a sofrer um maior impacto em função da natureza da ação dos carregamentos dinâmicos oriundos das pessoas. 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. De acordo com este contexto, este trabalho de pesquisa tem como objetivo o estudo do comportamento estrutural dinâmico e avaliação do desempenho de arquibancadas de estádios de futebol, no que diz respeito à avaliação do conforto humano, com base no emprego de sistemas biodinâmicos representativos das pessoas. Para tal, esta investigação considera o desenvolvimento do estudo com base no projeto estrutural das arquibancadas do Estádio Nacional de Brasília. Deste modo, a modelagem numérica do sistema estrutural investigado foi realizada com base no emprego do programa computacional ANSYS, a partir da utilização de técnicas usuais de discretização, por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF). No que tange à modelagem das ações dinâmicas representativas das pessoas (torcidas), foram utilizados sistemas biodinâmicos acoplados ao sistema estrutural das arquibancadas. A investigação considera o efeito da interação dinâmica indivíduos-estrutura (torcidas-arquibancada), a partir do emprego de modelos biodinâmicos correspondentes a sistemas do tipo massa-mola-amortecedor, com um grau de liberdade (S1GL), de maneira a representar o comportamento dinâmico do corpo humano. As características dinâmicas dos sistemas biodinâmicos (massa, rigidez e amortecimento) foram determinadas mediante a realização de testes experimentais; e, também, com base na resolução matemática de um problema clássico de otimização, mediante a utilização de Algoritmos Genéticos (AG). Os resultados obtidos ao longo do desenvolvimento deste trabalho de pesquisa evidenciam com clareza a relevância da investigação acerca da análise de vibrações de arquibancadas de estádios de futebol, considerando-se o efeito da interação dinâmica indivíduos estrutura, especialmente no que diz respeito a análises mais realistas, sob um ponto de vista quantitativo, acerca dos valores das acelerações de pico e posterior avaliação do conforto humano da estrutura.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:00:29Z No. of bitstreams: 1 Alan Barile.pdf: 5097869 bytes, checksum: 83bfcb94d1fb7e84481a2b06c580eff0 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:00:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alan Barile.pdf: 5097869 bytes, checksum: 83bfcb94d1fb7e84481a2b06c580eff0 (MD5) Previous issue date: 2019-05-17 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nowadays, the design and construction of tall and slender buildings to attend the demand of population growth; and, as well as, the reduction of free spaces available in urban areas, have resulted in relevant structural problems related to excessive vibrations and human discomfort caused by the dynamic characteristics of the wind loadings. The use of experimental tests in wind tunnels is still the most reliable way of evaluating the dynamic structural response of buildings. However, such methodology may lead to delays; and, furthermore, cost growth in the design phase of a building. A viable alternative to the use of wind tunnels is the use of simplified methodologies to estimate the dynamic response. Within this context, stand out the normative methods that are generally based on the Davenport Gust Factor Method, the Database Assisted Methods, which consider the data obtained in tests performed in wind tunnels, considering standardized geometries for the calculation of the responses, and the Spectral Representation Method, used to generate the wind load considering its dynamic characteristics. Thus, in order to compare the mentioned methodologies, this master's thesis considers four models of buildings, namely: two simplified models, the first with dimensions of 40 mx 40 mx 200 m and second with dimensions of 30 mx 45 mx 180 m, both with characteristics provided in articles pertinent to the subject addressed in this work; in addition to two structural models of real buildings, the first building in reinforced concrete with dimensions of 20,24 mx 29,19 m and total height of the order of 70 m and the second building in steel-concrete composite structure with dimensions of 32 mx 45 m and height total of 172,80 m. The comparisons were made based on the maximum values of the longitudinal and transverse accelerations, respectively, calculated at the top of the buildings with the use of all methods studied. Regarding real buildings, an evaluation of human comfort was carried out. Among the standards and methods considered, the American design standard and the Spectral Representation Method presented values of the along-wind accelerations closer to those obtained in the experimental tests carried out in wind tunnels. Considering the values of the across-wind accelerations, none of the standards presented satisfactory results. However, in spite of the differences found, this research clearly shows the importance of considering the across-wind acceleration, which, in the majority of cases, presented a higher value throughout the analyzes, being, therefore, a determining factor for the human comfort assessment. Atualmente, o projeto e a construção de edifícios altos e esbeltos para atender ao crescimento populacional, bem como a redução dos espaços livres disponíveis em áreas urbanas, têm originado problemas estruturais relevantes causados pela ação dinâmica do vento e associados a vibrações excessivas e desconforto humano. A utilização de testes experimentais em túneis de vento ainda é a forma mais confiável de avaliar a resposta estrutural dinâmica de edifícios. Todavia, tal metodologia pode gerar atrasos e, ainda, crescimento dos custos na fase de projeto de um edifício. Uma alternativa viável ao emprego dos túneis de vento diz respeito à utilização de metodologias simplificadas para se estimar a resposta dinâmica. Dentro desse contexto, destacam-se os métodos normativos que geralmente são baseados no Método do Fator de Rajada de Davenport, os Métodos Assistidos por Base de Dados, que consideram os dados obtidos em ensaios realizados em túneis de vento, considerando-se geometrias padronizadas para o cálculo das respostas, e o Método da Representação Espectral, utilizado para gerar o carregamento de vento considerando suas características dinâmicas. Assim sendo, objetivando comparar as metodologias mencionadas, esta dissertação de mestrado considera quatro modelos de edificações, a saber: dois modelos simplificados, o primeiro com dimensões de 40 m x 40 m x 200 m e o segundo com dimensões de 30 m x 45 m x 180 m, ambos com características fornecidas em artigos pertinentes ao assunto abordado no trabalho; além de dois modelos estruturais de edifícios reais, sendo a primeira edificação em concreto armado com dimensões de 20,24 m x 29,19 m e altura total da ordem de 70 m e o segundo edifício em estrutura mista aço-concreto com dimensões de 32 m x 45 m e altura total de 172,80 m. As comparações foram realizadas com base nos valores máximos das acelerações longitudinal e transversal, respectivamente, calculadas no topo dos edifícios com a utilização de todos os métodos estudados. No que tange aos edifícios reais, foi realizada uma avaliação do conforto humano. Dentre as normas e métodos considerados, a norma de projeto americana e o Método da Representação Espectral apresentaram valores das acelerações longitudinais mais próximos daqueles obtidos nos testes experimentais realizados em túneis de vento. Considerando-se os valores das acelerações transversais, nenhuma norma de projeto estudada apresentou resultados satisfatórios. Contudo, apesar das diferenças encontradas, essa investigação mostra com clareza a importância da consideração da aceleração transversal que, na maioria dos casos, apresentou valor mais elevado ao longo das análises, sendo, portanto, um fator determinante para a verificação do conforto humano.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:00:16Z No. of bitstreams: 2 Jean Carlos Mota Silva_BDTD1.pdf: 3913386 bytes, checksum: c63c0ed471b6b86950d2ec1682734a47 (MD5) Jean Carlos Mota Silva_BDTD2.pdf: 14812057 bytes, checksum: eab6ac540462c391474e85e8db832fb1 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Jean Carlos Mota Silva_BDTD1.pdf: 3913386 bytes, checksum: c63c0ed471b6b86950d2ec1682734a47 (MD5) Jean Carlos Mota Silva_BDTD2.pdf: 14812057 bytes, checksum: eab6ac540462c391474e85e8db832fb1 (MD5) Previous issue date: 2018-12-17 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro In the last decades was remarkable the urban verticalization in Brazil, where even in medium-sized cities, it was observed the construction of numerous buildings with considerable height. Parallel to this process of verticalization of the constructions, the technological advance of the materials, mainly of the concrete and of the steel, allowed a significant reduction of the sections of the structural elements. This fact corroborated that the design of these buildings use increasingly flexible structural systems, which can promote the existence of low values of natural frequencies, causing excessive vibration problems. Another important factor is the effect of rigidity of sealing masonry and soil-structure interaction on the structural response of high-rise buildings, which are usually disregarded in the practice of structural calculation offices, and the calculation is based on the hypothesis that masonry are considered as distributed loads acting on the beams in indescribable supports. Therefore, this research aims to conduct an analysis of human comfort of buildings, when subjected to the nondeterministic action of the wind, through investigation of the dynamic response, in order to elaborate a more realistic design methodology, in view of the important effects, which are usually disregarded in current project practice. In this way, the dynamic structural behavior of the building in reinforced concrete, with a height of 48 meters, composed of 16 floors and dimensions of 15.0m by 14.2m is investigated. For this, numerical models with different characteristics were developed aiming a more realistic representation of the investigated building, through the use of the Finite Element Method (MEF), based on the use of the ANSYS program. The results obtained in this investigation point to quantitative differences in design relevant to the assessment of the structural response of the reinforced concrete building under study (values of natural frequencies, displacements and maximum accelerations), considering the effect of the masonry panels and influence of the soil-structure interaction on the numerical modeling of the system. Nas últimas décadas foi notável a verticalização urbana no Brasil, onde inclusive em médias cidades, observou-se a construção de inúmeros edifícios com altura considerável. Paralelamente a esse processo de verticalização das construções, o avanço tecnológico dos materiais, principalmente do concreto e do aço, permitiu uma significativa diminuição das seções dos elementos estruturais. Esse fato corroborou para que o projeto desses edifícios utilize sistemas estruturais cada vez mais flexíveis, o que pode promover a existência de baixos valores de frequências naturais, causando problemas de vibrações excessivas. Outro importante fator refere-se ao efeito da rigidez das alvenarias de vedação e da interação solo-estrutura sobre a resposta estrutural de edifícios altos, aspectos esses, normalmente desconsiderados na prática dos escritórios de cálculo estrutural, sendo o cálculo baseado na hipótese de que as alvenarias são consideradas como carregamentos distribuídos atuantes sobre as vigas em apoios indeslocáveis. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem como objetivo proceder a uma análise de conforto humano de edifícios, quando submetidos à ação não determinística do vento, mediante investigação da resposta dinâmica, de maneira a elaborar uma metodologia de projeto mais realista, tendo em vista a consideração de efeitos importantes, que usualmente são desconsiderados na prática corrente de projeto. Desta forma, investiga-se o comportamento estrutural dinâmico de edifício em concreto armado, com altura de 48 metros, composto de 16 pavimentos e dimensões em planta de 15,0m por 14,2m. Para tal, foram desenvolvidos modelos numéricos com características distintas objetivando uma representação mais realista do edifício investigado, via emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF), com base no emprego do programa ANSYS. Os resultados alcançados nesta investigação apontam para diferenças quantitativas de projeto relevantes em relação à avaliação da resposta estrutural do edifício de concreto armado em estudo (valores das frequências naturais, deslocamentos e acelerações máximas), a partir da inclusão do efeito dos painéis das alvenarias e da influência da interação solo-estrutura na modelagem numérica do sistema.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:03:27Z No. of bitstreams: 1 Rodrigo Cesar Oliveira Drummond.pdf: 10500380 bytes, checksum: ade8d1223d8af0598290faa9b0465919 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:03:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Cesar Oliveira Drummond.pdf: 10500380 bytes, checksum: ade8d1223d8af0598290faa9b0465919 (MD5) Previous issue date: 2017-07-24 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro Significant technological advances in materials and building processes systems have provided a substantial growth of the architectural designs, resulting in increasingly tall and slender structural building systems. This architectural style has led the structural design of these buildings to structural solutions composed of more flexible systems and, consequently, these buildings have presented values of low natural frequencies, becoming more susceptible to excessive vibrations problems. Therefore, this research work aims to investigate the dynamic structural response and subsequent evaluation of the human comfort of buildings, when subjected to the non-deterministic action of wind loads, based on the consideration of the soil-structure interaction effect and also the contribution of the effect of the masonry of the models. In this context, the dynamic structural response of a reinforced concrete building, composed by 22 floors, with a height of 63.8 m was investigated. The results obtained from the numerical analyses, in terms of maximum displacement values and peak accelerations, can be compared to the limit values established by technical codes and international design recommendations in order to critically evaluate the levels of human comfort of the studied building, considering current design situations. Os significativos avanços tecnológicos das ciências dos materiais e dos sistemas e processos construtivos tem proporcionado um crescimento significativo de projetos arquitetônicos arrojados e com isto acarretando em sistemas estruturais de edifícios cada vez mais altos e esbeltos. Este estilo arquitetônico têm conduzido o projeto estrutural dessas edificações a soluções compostas por sistemas mais flexíveis e, desta forma, estes edifícios têm apresentado baixos valores de frequências naturais, tornando-se mais suscetíveis aos problemas de vibrações excessivas. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva a investigação da resposta estrutural dinâmica e posterior avaliação do conforto humano de edifícios, quando submetidos à ação não determinística das cargas de vento, com base na consideração do efeito proveniente da interação solo-estrutura e da contribuição das alvenarias dos modelos. Deste modo, investiga-se a resposta estrutural dinâmica de um edifício de concreto armado composto por 22 pavimentos e apresentando uma altura total de 63,8 m. Os resultados obtidos ao longo das análises numéricas realizadas, em termos dos valores dos deslocamentos máximos e das acelerações de pico, são comparados com os valores limites estabelecidos por normas técnicas e recomendações internacionais de projeto, de modo a avaliar de forma crítica os níveis de conforto humano do edifício em estudo, no que tange a situações da prática corrente de projeto.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:45:10Z No. of bitstreams: 1 Rafael Rangel Barboza.pdf: 5131967 bytes, checksum: ef7b5ca12af0ac83585037fab95894dd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Rangel Barboza.pdf: 5131967 bytes, checksum: ef7b5ca12af0ac83585037fab95894dd (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro Based on a favourable economic scenario combined with a significative technological advance in science materials and also construction processes, it must be emphasized that the Brazilian cities have shown substantial growth, regarding the construction of tall and slender buildings. This architectural trend has conducted the design of these buildings to solutions composed by very flexible structural systems, resulting in slender buildings with very low natural frequencies values and therefore more susceptible to problems of excessive vibrations, undesirable crack openings and even discomfort to the occupants. This way, having in mind the slenderness levels presented more recently, these buildings need to have their structural dynamic behaviour investigated, in order to ensure the human comfort. Thus, the aim of this research work is to investigate the dynamic behaviour, evaluates the human comfort and also study the structural control strategies aiming to reduce the excessive vibrations of tall buildings when subjected to the non-deterministic action of the wind, based on the consideration of the soil-structure interaction effect. In this study two structural models are investigated: the first one is related to a forty two-storey reinforced concrete building with 123,9 m high and the second model corresponds to a forty eight-storey steel-concrete composite building with 172,8 m, The results obtained along the numerical analysis performed on the investigated structural models, in terms of the displacements and accelerations values, are compared with the limits proposed by technical guides and design recommendations, aiming to evaluate the human comfort levels of the analysed buildings with and without the use of vibration control systems (passive damper systems), regarding to the situations of the design practice. Considerando-se um cenário econômico favorável, combinado com avanços tecnológicos significativos da ciência dos materiais e, bem como, dos processos construtivos, convém ressaltar que as grandes cidades brasileiras têm apresentado um crescimento substancial, no que diz respeito à construção de edifícios altos e esbeltos. Esta tendência arquitetônica tem conduzido o projeto dessas edificações a soluções compostas por sistemas estruturais mais flexíveis, e, desta maneira, resultando em edifícios esbeltos e com valores de frequências naturais muito baixas, consequentemente, mais suscetíveis aos problemas de vibrações excessivas, abertura de fissuras indesejáveis e até mesmo desconforto dos ocupantes. Assim sendo, tendo em mente os níveis de esbeltez apresentados mais recentemente, estes edifícios necessitam ter o seu comportamento estrutural dinâmico investigado apropriadamente, de maneira a garantir o conforto humano dos usuários. Deste modo, este trabalho de pesquisa objetiva a investigação do comportamento dinâmico, avaliação do conforto humano e, ainda, o estudo de estratégias para o controle de vibrações excessivas de edifícios altos, quando submetidos à ação não determinística do vento, com base na consideração do efeito proveniente da interação solo-estrutura. Ao longo deste estudo são investigados dois modelos estruturais: o primeiro edifício é de concreto armado, com 42 pavimentos e altura total de 123,9 m, e o outro modelo corresponde a um edifício misto (aço-concreto), com 48 pavimentos e altura total de 172,8 m. Os resultados obtidos ao longo das análises numéricas realizadas sobre as edificações em estudo, em termos dos valores dos deslocamentos e acelerações de pico, são comparados com os valores limites estabelecidos por normas técnicas e recomendações de projeto, de modo a avaliar de forma crítica os níveis de conforto humano dos edifícios com e sem o emprego de sistemas de controle de vibrações (sistemas de atenuadores passivos), no que tange a situações da prática corrente de projeto.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:02:47Z No. of bitstreams: 1 Ivis Fernandes Bravo Duarte.pdf: 8525863 bytes, checksum: 83f88243159af90328b64ffcaa2ad57b (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:02:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ivis Fernandes Bravo Duarte.pdf: 8525863 bytes, checksum: 83f88243159af90328b64ffcaa2ad57b (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 In Brazil, until recently, it was not common in design the pedestrian footbridges serviceability limit states verification when the human comfort is considered, with regard to the dynamic character of the people walking on the structure. However, as the main objective of the footbridges is the crossing of pedestrians, these structural models should present a proper dynamic behaviour, without risks of excessive vibrations or human discomfort. Thus, this research aims to study the dynamic response and proceed human comfort analysis of steel-concrete composite footbridges, when subjected to the human walking, based on the use of biodynamic models in order to simulate the pedestrians. The investigated structural model corresponds to a real pedestrian footbridge, built on Ayrton Senna Av., in the city of Rio de Janeiro/RJ, Brazil, presenting a central span with 68,6 m long. This way, this research work aims to develop a analysis methodology for the investigation of the dynamic structural behaviour of pedestrian footbridges, based on the numerical modelling, structural analysis, consideration of the effect of the pedestrian-structure dynamic interaction and, finally, an evaluation human comfort, based on the use of biodynamic models. The results obtained during the study have indicated a high degree of human discomfort when the pedestrians crossing the analysed structure. No Brasil, até recentemente, não era comum nos escritórios de cálculo a verificação de passarelas de pedestres quanto ao atendimento dos estados limite de utilização associados ao conforto humano, no que diz respeito ao caráter dinâmico do caminhar das pessoas sobre a estrutura. Entretanto, como o objetivo principal das passarelas é o de transporte de pedestres, estes modelos estruturais devem apresentar um comportamento dinâmico apropriado, sem riscos de vibrações excessivas ou mesmo de desconforto humano. Deste modo, este trabalho de pesquisa tem como objetivo o estudo da resposta dinâmica e análise de conforto humano de passarelas mistas (aço-concreto), quando submetidas ao caminhar humano, com base no emprego de modelos biodinâmicos representativos dos pedestres. O modelo estrutural investigado corresponde a uma passarela de pedestres real, construída sobre a Avenida Ayrton Senna, na cidade do Rio de Janeiro/RJ, Brasil, possuindo um vão central com 68,6m de comprimento. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para a análise do comportamento estrutural dinâmico de passarelas de pedestres, com base na modelagem numérica, análise estrutural, consideração do efeito da interação dinâmica pedestre-estrutura e, finalmente, avaliação do conforto humano, com base no emprego de modelos biodinâmicos. Os resultados alcançados ao longo do estudo indicam um alto grau de desconforto humano quando os pedestres utilizam a estrutura em análise.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:02:38Z No. of bitstreams: 1 Fabio Paiva Teixeira.pdf: 4844130 bytes, checksum: 4303c6468adf97da62c60e2a1b91dfde (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Paiva Teixeira.pdf: 4844130 bytes, checksum: 4303c6468adf97da62c60e2a1b91dfde (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 In the last decades, based on the substantial growth of urban populations, the demand for space for housing has grown dramatically. To meet these needs, building ever higher and more slender are designed and increasing spans has been used. New materials are created and improved to be extracted maximum performance at the lowest cost. Thus, this research work aims to study the structural behaviour and human comfort of reinforced concrete buildings. To do this, it is considered throughout the study the design of four different reinforced concrete buildings with height in the range of 30m to 70m (10 to 24 floors), subjected to the actions of usual design loadings on residential buildings in addition to wind loads. Regarding the development of the computational model, usual mesh refinement techniques are used, based on the finite element method simulations, and implemented in the ANSYS program. Initially, the structural models static (displacements and efforts) and dynamic (peak accelerations) response is obtained and compared, based on the limiting values proposed by design standards and technical recommendations. Based on the developed qualitative and quantitative analyses on the investigated structural models response, the structural performance of the analysed buildings is evaluated, on the point of view of human comfort. Nas últimas décadas, a partir do crescimento substancial da população das grandes cidades, a demanda por espaço para habitação tem crescido de maneira importante. Para atender a estas necessidades, edificações cada vez mais altas e mais esbeltas são projetadas e vãos cada vez maiores são utilizados. Novos materiais são criados e aprimorados para que seja extraído o máximo de desempenho com o menor custo. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento estrutural e avaliação de conforto humano de edifícios de concreto armado. Para tal, são considerados ao longo do estudo quatro projetos de edificações de concreto armado distintos, com alturas variando na faixa de 30m a 70m (11 a 24 pavimentos), submetidos às ações das cargas usuais de projeto atuantes sobre edifícios residenciais, além das cargas de vento. No que tange ao desenvolvimento dos modelos computacionais são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Inicialmente, a resposta estrutural estática (deslocamentos e esforços) e dinâmica (acelerações de pico) dos modelos é obtida e comparada com base nos valores limites propostos por normas e recomendações de projeto. A partir de análises qualitativas e quantitativas desenvolvidas sobre a resposta dos modelos em estudo o desempenho estrutural dos edifícios analisados é avaliado, no que diz respeito ao conforto humano.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:02:22Z No. of bitstreams: 1 Williams Dias Lozada Pena.pdf: 5775822 bytes, checksum: 9963932b49ed3d11a2a2c981d9bbe5de (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Williams Dias Lozada Pena.pdf: 5775822 bytes, checksum: 9963932b49ed3d11a2a2c981d9bbe5de (MD5) Previous issue date: 2015-03-26 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The structural engineer needs to adapt with the exigencies of low weight and less space occupied by the structures, which have been increasing more and more over the years. Related to footbridges, the structure slenderness and the low weight may lead to vibrations problems due to resonance with pedestrians walking. These problems may vary from a simple discomfort up to big problems, like the structural collapse. According to these premises, this dissertation aims to investigate two structural models, the first one in reinforced concrete and the other is related to a steel-concrete composite pedestrian footbridge, which will be analyzed by finite element method simulations using the software ANSYS. The numerical models make possible to evaluate the natural frequencies of structures and study the response due to forced vibrations induced by pedestrians walking. The dynamic responses of the investigated footbridges will be analyzed considering the maximum displacements and accelerations. The obtained results were compared with the main guidelines related to human comfort with regard to pedestrian walking on footbridges, in such a way that it showed possible problems due to vibrations, after analyzing the results obtained in the investigation. Thus, it was performed a study considering the variance of pedestrian position in order to analyze the dynamic response of the investigated footbridges in these cases. Com o passar dos anos a engenharia estrutural passou a lidar com a exigência cada vez maior de estruturas que ocupem menos espaço e sejam consideravelmente mais leves. No caso de passarelas de pedestres, a esbeltez da estrutura aliada a um baixo peso pode acarretar em problemas de vibrações devido à ressonância com o caminhar dos pedestres. Estes problemas podem variar desde uma simples sensação de desconforto até problemas mais graves como o colapso estrutural. Com base nestas premissas, esta dissertação visa investigar dois modelos estruturais, um em concreto armado e outro misto, do tipo aço concreto, onde os modelos serão estudados mediante o emprego do método dos elementos finitos através do programa ANSYS. Os modelos numéricos permitem determinar as frequências naturais da estrutura e consequentemente estudar as respostas dos modelos mediante análises de vibrações forçadas. As respostas dinâmicas da estrutura serão obtidas em termos dos valores dos deslocamentos máximos e das acelerações de pico. Os resultados obtidos foram comparados com os principais guias que regem o conforto humano no caso de caminhar de pessoas em passarelas de pedestres, de forma que houve indicativos de possíveis desconfortos após a análise dos resultados obtidos ao longo da investigação. Finalmente, foi feito um estudo considerando-se movimentos aleatórios dos pedestres sobre as passarelas, objetivando estudar os níveis da resposta dinâmica das estruturas nestas situações.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:01:46Z No. of bitstreams: 1 Joesley Pereira Mendes.pdf: 11549187 bytes, checksum: ca07ea0cb5b452c747093bac7706985f (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joesley Pereira Mendes.pdf: 11549187 bytes, checksum: ca07ea0cb5b452c747093bac7706985f (MD5) Previous issue date: 2014-05-29 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro 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 system s 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 user s 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. 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).