Análise dinâmica de sistemas estruturais reticulados com restrições de contato

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Publicada em 14/09/2016

Discente: Letícia Reis Batista Rosas

Resumo:

Com o avanço da construção civil, tem-se projetado elementos estruturais cada vez mais esbeltos, o que os torna mais susceptíveis a problemas excessivos de vibrações. Em muitas situações, esses elementos estão apoiados em outros corpos, tais como o solo, que podem oferecer restrições de movimentos em algumas direções. Nesse contexto, a análise estática e dinâmica desses elementos considerando a interação com esse outro meio torna-se importante na concepção de um projeto estrutural. Este trabalho tem como objetivo realizar análise dinâmica de sistemas estruturais considerando sua interação com o solo. As análises são realizadas utilizando o sistema computacional CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis), desenvolvido por Silva (2009). O solo é representado através do modelo de molas discretas e dos modelos contínuos de Winkler e Pasternak. São considerados os efeitos oriundos da não linearidade geométrica da estrutura e, em algumas análises, considera-se também o comportamento não linear do solo. A estratégia de modelagem utilizada baseia-se na aplicação do Método dos Elementos Finitos, e o problema de autovalor para determinação das frequências naturais é resolvido pelo método de Jacobi. O problema transiente não linear é resolvido através do método de integração de Newmark, em combinação com a estratégia incremental e iterativa de Newton-Raphson. Situações práticas envolvendo a interação entre o solo e a estrutura são avaliadas no decorrer do estudo, procurando evidenciar a influência do contato na trajetória de equilíbrio, na distribuição dos esforços, nas frequências naturais de vibração e na resposta transiente dessas estruturas.

Abstract:

With the progress of construction, it has been designed thinner structural elements, which makes them more susceptible to excessive vibration problems. In many situations, these elements are supported by other means, such as soil, which may offer restriction of movement in some directions. In this context, static and dynamic analysis of these elements considering the interaction with another means becomes important at conception of a structural design. This work intends to develop dynamic analysis of structural systems considering their interaction with the ground. The analyzes were performed using the computer system CS-ASA (Computational System for Advanced Structural Analysis), developed by Silva (2009). The soil was represented by the model of discrete springs, and continuous models of Winkler and Pasternak. It was felt the effects from the geometric nonlinearity of the structure and, in some analyzes, are also considered the non-linear behavior of the soil. The modeling strategy used is based on the application of the Finite Element Method, and the eigenvalue problem to determine the natural frequencies was resolved by the Jacobi method. The nonlinear transient problem was solved by the Newmark integration method in combination with the incremental and iterative Newton-Raphson strategy. Practical situations involving the interaction between soil and structure were evaluated during the study, showing the influence of contact in equilibrium path, the natural vibration frequency and transient response of these structures.

Palavras-chave:

Análise dinâmica não linear; Interação solo-estrutura; CS-ASA; Modelos de Winkler e Pasternak

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Construção Metálica

Orientadores:

- Andréa Regina Dias da Silva
- Ricardo Azoubel da Mota Silveira

Banca Examinadora:

Profa. Andréa Regina Dias da Silva, UFOP (Presidente)
Prof. Ricardo Azoubel da Mota Silveira, UFOP
Profa. Kátia Inácio da Silva, UFOP
Prof. Alexandre da Silva Galvão, UFSJ

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