Modelo de estruturas pesadas na superfície do solo como atenuadores de vibração : A model of heavy surface walls as ground vibration attenuators

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carneiro, David Andrade Soares, 1996-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642077
Resumo: Orientador: Josué Labaki Silva
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Esta é uma opção atrativa para aplicações práticas devido ao seu baixo custo de operação e manutenção. O modelo numérico consiste no acoplamento do método dos elementos de contorno indireto e o método dos elementos finitos. A estrutura corresponde a longos muros modelados com elementos finitos isoparamétricos, quadrilaterais com quatro nós, em estado plano de deformação acoplados na superfície a um semi-espaço bidimensional, homogêneo, transversalmente isotrópico e viscoelástico com sua interface discretizada por elementos de contorno com interpolação constante. A resposta dinâmica do solo é obtida pela superposição das funções de Green para cargas aplicadas na superfície do solo uniformemente distribuídas. A compatibilidade cinemática e condições de equilíbrio são impostas na interface muro-solo. Os campos de tração e deslocamento dentro do semi-espaço são relacionados por meio de um conjunto de forças de superfície aplicadas nos elementos de contorno. O pós-processamento das forças de superfície permite avaliar os campos de deslocamento e quantidades derivadas destes ao longo do semi-espaço. As vibrações geradas por cargas harmônicas aplicadas sobre uma base rígida alongada ou ondas sísmicas elásticas incidem em muros flexíveis e rígidos. As soluções dos presentes modelos são comparadas com os resultados existentes de vibração de placas rígidas e estruturas massivas. A relação entre a performance do muro e seus parâmetros é investigada. Novos resultados apresentam um estudo paramétrico do muro como atenuador de vibração no solo. Os modos de vibrar apresentam um papel importante no desempenho de muros flexíveis. Movimentos de corpo rígido aparecem no caso de muros com alta rigidez, produzindo atenuações significativas nos deslocamentos. A influência da largura do muro é analisada por meio dos resultados obtidos com um modelo de ondas de Rayleigh colidindo com um ressonador unidimensional, bem como mediante ao estudo da influência da relação entre o comprimento de onda de Rayleigh e a largura do muro sob os efeitos de atenuação. O efeito de espalhamento de onda é ilustrado por meio de animações que mostram campos de deslocamentos e deformações no solo. Resultados mostram que as ondas de Rayleigh são convertidas em ondas de corpo, indicando que o muro é capaz de injetar quantidades consideráveis de energia para dentro do soloAbstract: Ground vibrations are generated by artificial excitations such as large rotating machines in operation, or natural ones such as seismic waves from earthquakes. These excitations produce destructive effects on buildings, which can fail under high vibration levels. This work presents a comprehensive numerical study of heavy surface structures as ground vibration attenuators. This is an attractive option for practical applications due to its low cost of operation and maintenance. The numerical model consists of coupling of the indirect boundary element method and the finite element method. The surface structure corresponds to long walls modeled using isoparametric, plane strain, four-noded, quadrilaterals finite element bonded to a two-dimensional, homogeneous, transversely isotropic, viscoelastic half-space with its interface discretized by constant boundary elements. The dynamic response of the soil is obtained by superposition of Green's functions for uniformly distributed surface loads. Continuity and equilibrium conditions are imposed at the wall-soil interface. Traction and displacement fields within the half-space are related through a set of contact tractions applied to the discretized boundary elements. Post-processing from these tractions allows evaluation of displacement fields and quantities derived from them throughout the half-space. Ground vibrations generated by time-harmonic loads applied over an elongated rigid raft or elastic seismic waves impinge on flexible and rigid walls. Solutions of the present models are compared with existing results of vibration of rigid plates and massive structures. The relation between the attenuation performance of the wall and its parameters is investigated. New research results present a parametric study of the wall as a ground vibration attenuator. Vibration modes play an important role in the performance of flexible walls. Rigid body motions appear in the case of stiff walls, yielding significant displacement attenuations. The influence of wall width is analyzed through results obtained with a model of Rayleigh waves impinging on a one-dimensional resonator, as well as through the study of the influence of the ratio of Rayleigh wavelength and wall width in the attenuation effects. The wave-scattering effect is illustrated by animations that show displacement and strain fields within the half-space. Results show that Rayleigh waves are converted into body waves, indicating that the wall is capable of injecting considerable amounts of energy into the soilMestradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoMestre em Engenharia Mecânica[s.n.]Labaki, Josué, 1982-Fabro, Adriano TodorovicSiqueira, Gustavo HenriqueUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCarneiro, David Andrade Soares, 1996-20212021-07-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (93 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642077CARNEIRO, David Andrade Soares. Modelo de estruturas pesadas na superfície do solo como atenuadores de vibração: A model of heavy surface walls as ground vibration attenuators. 2021. 1 recurso online (93 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642077. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1167263Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-09-14T17:47:04Zoai::1167263Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-09-14T17:47:04Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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