Solução de problemas dinâmicos envolvendo a interação solo-estrutura pelo método de espaço de estados

• Autor(a) principal: Grezelle, Patricia
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26159
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL; Mecânica do solo; Análise modal; Análise estrutural (Engenharia); Runge-Kutta, Fórmulas de; Soil mechanics; Modal analysis; Structural analysis (Engineering); Runge-Kutta formulas; Engenharia/Tecnologia/Gestão

Com o avanço das tecnologias construtivas, o adensamento populacional e a escassez de terrenos, os edifícios passaram a ficar cada vez mais altos e esbeltos, e regiões sismicamente ativas estão sendo habitadas. A análise do comportamento dinâmico na estrutura, considerando os efeitos de interação solo-estrutura (ISE), é importante para evitar estimativas errôneas na análise prévia do projeto e poder garantir a segurança e estabilidade estrutural. No entanto, o estudo envolve o uso de uma linguagem complexa e métodos que demandam alto custo computacional como é o caso do uso métodos de elementos finitos e elementos de contorno. No presente trabalho foi utilizado o método de solução de espaço de estados generalizado para N pavimentos, considerando apenas o efeito da flexão como resposta da vibração oriunda do problema acoplado solo-estrutura e excitação sísmica. O estudo consiste basicamente em quatro fases, todas aplicadas a estruturas metálicas bidimensionais. A primeira destina-se à validação do modelo de espaço de estados implementado nessa pesquisa. A segunda fase consiste na aplicação de um sismo agindo diretamente na primeira massa da estrutura metálica bidimensional com três pavimentos e comparar o algoritmo com a solução pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem de precisão. A terceira fase é a generalização do método de espaço de estado para problemas acoplados envolvendo ISE. A última fase é a comparação entre o pórtico (i) sendo excitado diretamente na estrutura e (ii) considerando o problema acoplado de ISE. Os cálculos foram implementados no software comercial Matlab e os resultados são apresentados no domínio do tempo e da frequência. Os resultados obtidos pelo método de espaço de estado, quando validado e comparado, tiveram excelente concordância com a solução analítica e com o método de Runge-Kutta, respectivamente.