Author(s):
Gomes, Ana Patrícia Pereira
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/6743
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Análise dinâmica; Análise modal; Comportamento dinâmico; Dinâmica de estruturas; Ensaios de medição de vibrações ambiente; Ensaios de vibração; Elasticidade linear; Frequências naturais; Identificação modal; Modelos numéricos; Modelos físicos; Modos de vibração; Monitorização dinâmica; Dynamics analysis; Modal analysis; Dynamic behaviour; Structural dynamics; Ambient vibration tests; Vibration tests; Linear elasticity; Natural frequencies; Modal identification; Numerical models; Physical models; Mode shapes; Dynamic monitoring
Description
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas
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 l iberdade 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.
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 16thstory 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.
