Avaliação experimental e numérica do comportamento dinâmico dos degraus de bancada do estádio do Dragão

• Autor(a) principal: Leite, Jorge Aníbal de Andrade
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/9307
• topic: Estádio do Dragão; Bancadas; Degraus de bancada; Modelação numérica; Ensaios dinâmicos; Calibração experimental; Algoritmos genéticos; Dragon Stadium; Stands; Seating deck units; Numerical modelation; Dynamic tests; Experimental calibration; Genetic algorithm; Estruturas

A presente dissertação visa a avaliação experimental e numérica do comportamento dinâmico dos degraus de bancada do estádio do Dragão, envolvendo a sua modelação numérica, a caracterização experimental das suas propriedades dinâmicas e a calibração baseada em algoritmos genéticos. Neste âmbito foram descritos os ensaios dinâmicos que usualmente são utilizados na caracterização dinâmica de estruturas, assim como as técnicas mais usuais de identificação modal. Foram também descritas as metodologias iterativas utilizadas na calibração de modelos de elementos finitos, tendo sido abordados os principais aspetos relacionados com análise de sensibilidade, as técnicas de emparelhamento de modos de vibração e a otimização com recurso a algoritmos genéticos. É ainda descrita uma metodologia de implementação computacional inovadora desenvolvida na articulação entre os programas comerciais ROBOT, EXCEL e MATLAB. O caso de estudo teve como foco um conjunto de degraus de bancada com um vão aproximado de 8 m, localizados na bancada inferior sul do estádio do Dragão. Para o efeito foi desenvolvido um modelo numérico constituído por 10 degraus de bancada o qual inclui os apoios dos degraus nas vigas de suporte das bancadas. Foi realizada a caracterização experimental do comportamento dinâmico das bancadas inferior norte e sul do estádio do Dragão, com base em duas campanhas de ensaios dinâmicos e que permitiram a caracterização das propriedades dinâmicas em termos de frequências naturais, modos de vibração e coeficientes de amortecimento. Foi ainda realizada uma inspeção visual aos degraus de bancada e realizado um ensaio de caracterização de betão com recurso a ultra-sons. A calibração numérica do modelo de elementos finitos foi realizada com base numa metodologia iterativa assente em algoritmos genéticos, e utilizando uma ferramenta computacional inovadora que compreende a articulação entre os programas comerciais ROBOT e MATLAB por aplicação de uma rotina API numa folha de cálculo EXCEL. O processo de calibração envolveu a resolução de um problema de otimização que consistiu na minimização de uma função objetivo que inclui os resíduos dos parâmetros modais numéricos e experimentais. A correspondência entre os modos de vibração foi realizada com recurso ao parâmetro MAC. Os resultados da calibração dos degraus de bancada do estádio do Dragão demonstraram uma muito boa aproximação entre os parâmetros modais numéricos e experimentais e uma significativa melhoria do modelo numérico antes da calibração. Por outro lado a estabilidade de um significativo número de parâmetros, considerando diferentes populações iniciais, provou a robustez do algoritmo genético no âmbito da otimização de modelos numéricos.