Observação e Análise do Comportamento Dinâmico de Edifícios de Betão Armado

140 Pages·2016·5.96 MB·Portuguese

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA
Área Departamental de Engenharia Civil

Observação e Análise do Comportamento Dinâmico de
Edifícios de Betão Armado

ANA PATRÍCIA PEREIRA GOMES
(Licenciada em Engenharia Civil)

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de
Especialização de Estruturas

Orientador:
Doutor Paulo Jorge Henriques Mendes, Prof Adjunto (ISEL)
Júri:
Presidente:
Mestre Cristina Ferreira Xavier Brito Machado, Prof.ª Coordenadora (ISEL)
Vogais:
Doutor Sérgio Bruno Martins de Oliveira, Eq. Prof. Adjunto (ISEL)
Doutor Paulo Jorge Henriques Mendes, Prof. Adjunto (ISEL)

Novembro de 2016

Dedicatória

Aos meus pais Leonel e Esmeralda
e ao Hugo
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Agradecimentos
A realização desta dissertação de mestrado contou com importantes apoios e incentivos sem os
quais não se teria realizado e aos quais estarei eternamente grata. Gostaria de agradecer a
todos aqueles que de uma forma direta ou indireta contribuíram e apoiaram para a
concretização deste objetivo.
Ao meu orientador, Professor Paulo Mendes, agradeço a disponibilidade para me aceitar como
sua orientanda, os conhecimentos prestados ao longo deste trabalho, pelo seu apoio, incentivo
e paciência demostrada.
Agradeço ao ISEL e a todos os professores que me acompanharam nestes cinco anos de
formação, pelos importantes contributos para a minha formação pessoal, técnica e cientifica.
Gostaria de agradecer a todos os colegas que me acompanharam durante esta longa etapa, pelo
apoio, incentivo, compreensão e ajuda na elaboração deste trabalho, destacando a Mariana
Simarro, o Guilherme Garcia, o Rui Duarte e o Naim Suleyman.
Aos meus familiares, em especial aos meus avós maternos e tia, pelo amor, força, incentivo e
admiração demonstrada ao longo destes anos.
Por fim, gostaria de expressar o meu agradecimento aos meus queridos pais, Leonel e
Esmeralda, pela excelente educação e formação que me proporcionaram, pelos valores
transmitidos ao longo do meu percurso académico e pelo apoio incondicional. Acima de tudo
proporcionam-me uma vida feliz e confortável, repleta de amor e carinho. Como não poderia
deixar de ser, um obrigado muito especial e profundo ao Hugo, por ser fundamental na minha
vida, por me acompanhar, incentivar e apoiar, sempre com muito amor e carinho.
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OBSERVAÇÃO E ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE EDIFÍCIOS DE
BETÃO ARMADO

Resumo
Neste trabalho mostra-se uma perspetiva sobre a observação e análise do comportamento
dinâmico de edifícios de betão armado, recorrendo à análise e comparação de resultados de
modelos numéricos e resultados experimentais provenientes da realização de ensaios de
vibrações, com vista à caracterização dos principais parâmetros da resposta dinâmica,
nomeadamente frequências naturais, modos de vibração e amortecimentos modais.
Numa fase inicial do trabalho apresentam-se os conceitos fundamentais da dinâmica de
estruturas, aplicados ao estudo de sistemas de um grau de liberdade, no domínio do tempo, no
domínio da frequência, sendo depois generalizados para sistemas de vários graus de liberdade
recorrendo a um exemplo de um modelo de dois graus de liberdade, associado a um modelo
físico de um pórtico de dois pisos.
São também abordados alguns dos principais conceitos associados à realização de ensaios de
vibrações, que vão desde a descrição dos principais tipos de ensaios, passando pela indicação
de alguns dos equipamentos utilizados (sistemas de aquisição e sensores) e pelo planeamento
necessário para a sua execução, até às metodologias envolvidas no pré-processamento e no
processamento dos registos de aceleração obtidos em ensaios de vibrações.
Descrevem-se os principais conceitos associados à implementação de metodologias de
identificação modal no domínio da frequência, recorrendo a resultados gerados numericamente
e obtidos experimentalmente para o modelo físico do edifício de dois pisos, os quais são
comparados com resultados de modelos numéricos.
O trabalho termina com a apresentação de um estudo de caso referente à caracterização do
comportamento dinâmico de um edifício de betão armado com 16 pisos, no qual se começa por
estabelecer as principais hipóteses assumidas para o desenvolvimento do modelo numérico.
Descrevem-se os procedimentos adotados para a realização de um ensaio de vibração ambiental,
indicando-se os pontos instrumentados e os parâmetros utilizados na realização do ensaio,
posteriormente procede-se à identificação modal dos principais parâmetros da resposta
dinâmica (frequências naturais e modos de vibração), a partir das histórias de acelerações
obtidas no ensaio. Finalmente é apresentada uma comparação entre os resultados experimentais
e numéricos, em termos de frequências naturais e modos de vibração.

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OBSERVATION AND ANALYSIS OF REINFORCED CONCRETE BUILDINGS
DYNAMIC BEHAVIOUR

Abstract
In this work, it’s shown a perspective about the observation and analysis of the dynamic
behaviour of reinforced concrete buildings, based on the analysis and comparison of numeric
results and experimental results from vibration tests, which aims the characterization of the
main parameters of the dynamic response, namely natural frequencies and modes shapes.
At the beginning of the work the fundamental concepts of structural dynamics are presented,
applied to a single degree of freedom system, in time domain, frequency domain, and then are
generalized to multi degrees of freedom systems, using an example of a physical model of a
two-story building.
Some of the main concepts related with vibration testing are also discussed, namely the
description of the main types of tests, the indication of some of the equipment used (acquisition
systems and sensors), the planning process to carry out it, the pre-processing and processing
methodologies of the acceleration records, obtained from vibration tests.
The main concepts related with the implementation of modal identification techniques in the
frequency domain are described, using numerically generated results for a two-story building
model and experimental data obtained from the physical model of the two-story building, which
are compared with results of numerical models.
The main goal of this work is the dynamic characterization of a 16th story reinforced concrete
building, which starts with an approach to the assumed main hypothesis for the numerical
model development. The procedures adopted to carry out an ambient vibration test are
described, indicating the instrumented points and the parameters used in the test, and then
proceed to the modal identification of the main parameters of the dynamic response (natural
frequencies and mode shapes), from the time acceleration records obtained in the test. Finally,
a comparison between experimental and numerical results, in terms of natural frequencies and
modes of vibration, is presented.

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