ANÁLISE DINÂMICA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO

Transcrição

1 Promoção Realização 21 a 25 de setembro de 2009 Hotel Maksoud Plaza São Paulo ANÁLISE DINÂMICA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO Eng. Marco Juliani Diretor IEME BRASIL Ltda. Doutor em Engenharia - EPUSP

2 Comunicados Os conceitos e opiniões apresentados nesta atividade são de responsabilidade exclusiva do palestrante. O Congresso não se responsabiliza por opiniões ou pareceres emitidos por terceiros, associados ou não, ou pelo emprego indevido das informações aqui contidas. É proibida a reprodução total ou parcial deste material sem a aprovação prévia e por escrito do XV COBREAP.

3 CONCEITOS GERAIS DE DINÂMICA DAS ESTRUTURAS

4 HISTÓRICO Início Música 4000 A. C. Chineses, Hindus, Japoneses, Egípcios 3000 A. C. Harpas nas tumbas egípcias 1500 A. C. Gregos (atual sistema de música) 500 A. C. Pitágoras é considerado a primeira pessoa a investigar sons musicais com base científica 132 D.C. Primeiro sismógrafo do mundo inventado na China

5 SISTEMAS COM UM GRAU DE LIBERDADE

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8 FI(t) + FD(t) + FS(t) = P(t) FI(t) = m ü(t) Princípio de D Alembert FD(t) = c ů(t) amortecimento t viscoso FS(t) = ku(t) força elástica

9 Equação geral da Dinâmica: m ü(t) + c ů(t) + k u(t) = P(t)

10 A frequência natural do sistema (SDOF), que independe da força aplicada, é dada pela seguinte expressão: 1 k f n = 2ππ m

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13 SISTEMAS COM MÚLTIPLOS GRAUS DE LIBERDADE

14 Equação de Movimento Para um Sistema de Múltiplos Graus de Liberdade (MDOF): [ M ][&& x] + [ C] x& + [ K] x = { F( t)} Onde: [M] Matriz de Massa [C] Matriz de Amortecimento [K] Matriz de Rigidez id

15 Frequências Naturais e Deformadas Modais A solução da equação de movimento gera uma equação característica que é um polinômio de N raízes. Estas raízes constituem os denominados Estas raízes constituem os denominados autovalores - frequências naturais.

16 Frequências Naturais e Deformadas Modais Associado a cada autovalor existe um autovetor deformada modal. Assim sendo, a um determinado modo de Assim sendo, a um determinado modo de vibração, corresponde uma frequência natural e uma deformada modal.

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20 Corte Geral da Casa de Força de Itaipu com o Edifício da Produção em destaque

21 Primeiro Modo de Vibração da U9 f 1 = 1.25 Hz Análise Teórica Animação U-9 (1 o modo)

22 Décimo Modo de Vibração da U9A (flexão das lajes) f 10 = 6.59 Hz Análise Teórica Animação U-9A (10 o modo)

23 ANÁLISE MODAL

24 O QUE É ANÁLISE MODAL? Análise modal é o processo de determinação das características dinâmicas inerentes a um sistema em termos de freqüências naturais, fatores de amortecimento e deformadas modais, usando-as para formular um modelo matemático para os eu comportamento dinâmico.

25 QUANDO FAZER ENSAIO DINÂMICO ٠ As cargas são modificadas d ٠ A geometria é alterada ٠ A estrutura foi danificada ٠ Realização de reparos ou alterações

26 METODOLOGIA DO ENSAIO DINÂMICO 1) Excitação da estrutura AMBIENTAL VIBRODINA IMPACTOS 2) Medições das vibrações SISMÔMETROS ACELERÔMETROS

27 3) Controle da excitação, registro e análise dos dados SOFTWARE IEME BRASIL AMPLIFICADORES FILTROS

28 VIBRODINA

29 VIBRODINA

30 ESQUEMA VIBRODINA

31 OBJETIVOS DOS ENSAIOS DINÂMICOS ٠ Avaliar a segurança de estruturas t em construção ٠ Confirmar os parâmetros usados em projeto ٠ Avaliar as características dinâmicas ٠ Detecção de danos estruturais ٠ Diagnóstico em situação de emergêcia

32 CASOS REAIS

33 ESTÁDIO PALESTRA ITÁLIA

34 ESTÁDIO PALESTRA ITÁLIA

35 SAMBÓDROMO - SÃO PAULO

36 SAMBÓDROMO - SÃO PAULO

37 PONTE SOBRE O RIO GUANDU RODOVIA PRESIDENTE DUTRA

38 PONTE SOBRE O RIO GUANDU RODOVIA PRESIDENTE DUTRA

39 MARACANÃ

40 MARACANÃ

41 PONTE RIO - NITERÓI

42 PONTE RIO - NITERÓI

43 PONTE ATIBAINHA

44 PONTE ATIBAINHA Monitoramento dinâmico Modelo matemático

45 METRÔ-SP

46 PONTE SOBRE O MAR PEQUENO

47 PONTE SOBRE O MAR PEQUENO

48 OBELISCO DO IBIRAPUERA

49 Figura Modo de vibração F = 1,24 Hz Figura Modo de vibração F = 5,00 Hz Figura Modo de vibração F = 6,55 Hz

50 EXEMPLO 1: PONTE SOBRE O RIO RIBEIRA DO IGUAPE

51 PONTE SOBRE O RIO RIBEIRA DE IGUAPE

52 ENSAIO DINÂMICO E MONITORAÇÃO

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54 MODELO MATEMÁTICO MÉTODOS DOS ELEMENTOS FINITOS - PROGRAMA ANSYS SUPERESTRUTURA: 1899 nós 564 elementos de barras 1648 elementos de placas MESOESTRUTURA: INFRAESTRUTURA: 276 nós 134 elementos de barras 216 elementos de placas 1020 nós 390 elementos de barras 630 elementos de mola

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56 FREQUÊNCIAS NATURAIS - ENSAIOS MODOS TORSIONAIS: Todos os tramos = 4,60 Hz MODOS HORIZONTAIS TRANSVERSAIS Modo mais baixo = 1,85 Hz

57 FREQUÊNCIAS NATURAIS - ENSAIOS MODOS FLEXIONAIS Tramos 1 a 4 = 3,25 Hz Tramo 5 = 2,9 Hz Tramos 6 e 7 = 285H 2,85 Hz Tarmos 8 a 10 = 3,25 Hz

58 RESULTADOS DO MODELO MATEMÁTICO MODO TRANSVERSAL HORIZONTAL f nat = 1,61 Hz MODO TORSIONAL f nat = 4,44 Hz

59 RESULTADOS DO MODELO MATEMÁTICO MODO FLEXIONAL f nat = 3,27 Hz

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62 INSPEÇÃO SUBAQUÁTICA - Mergulhadores especializados e equipamentos apropriados - Todos os tubulões submersos e respectivos blocos de travamento - Anomalias principais: vazio na face inferior dos blocos de travament, com maior intensidade nos vãos 5, 6 e 7 fissuras verticais em tubulões dos eixos 6 e 7,algumas estendendo-se se do bloco até o leito do rio.

63 INSPEÇÃO SUBAQUÁTICA

64 CONCLUSÕES - MODOS TORSIONAIS: OK - MODOS HORIZONTAIS TRANSVERSAIS: OK - MODOS FLEXIONAIS: Reforçar tubulões dos pórticos 6 e 7

65 EXEMPLO 2: ESTÁDIO DO MORUMBI

66 ESTÁDIO DO MORUMBI OBJETIVOS: - Verificação das propriedades dinâmicas - Liberação do Estádio

67 ESTÁDIO DO MORUMBI

68 ESTÁDIO DO MORUMBI

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70 ESTÁDIO DO MORUMBI

71 ESTÁDIO DO MORUMBI

72 Situação Original

73 Alternativa de Adequação Dinâmica 1

74 Alternativa de Adequação 2

75 Alternativa de Adequação 3

76 Alternativa de Adequação 4

77 Alternativa de Adequação 5

78 SOLUÇÃO DE INTERVENÇÃO PARA ADEQUAÇÃO DINÂMICA NÃO EXECUTADA

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86 Seção Transversal e Solução Projetada

87 AMORTECEDOR

88 Arranjo do Sistema de Molas e Amortecedores

89 Funções de Transferência - Direção Radial

90 OBRIGADO!