Vibrações induzidas por atividades humanas em passarelas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2000.Os problemas de vibrações tomam-se cada vez mais importantes devido à freqüente necessidade de se otimizar os projetos de estruturas. A presença de materiais de construção de alta resistência, soldas ou juntas de dilatação, que são cada vez mais comuns, e sistemas estruturais cada vez mais esbeltos e flexíveis, com menor amortecimento, contribuem para esse novo contexto. Houveram também, mudanças na natureza e intensidade das cargas que atuam, principalmente, em estruturas como estádios e ginásios, onde não se previa o atual comportamento das pessoas, como por exemplo das torcidas organizadas. Portanto, todos estes fatores são indicadores para uma análise dinâmica estrutural. Dentro dos problemas dinâmicos que se apresentam na Engenharia Estrutural, ocupam um lugar de destaque aqueles produzidos pelas atividades humanas como andar, correr e pular. Este trabalho faz parte de uma pesquisa, onde se procura estudar o comportamento de estruturas que são susceptíveis à estas ações, tais como passarelas para pedestres, salões de dança e trampolins. Assim, foram escolhidos seis tipos de passarelas para pedestres existentes na cidade de Brasília, com o intuito de se avaliar os seus níveis de segurança e conforto. Essas estruturas foram modeladas pelo método de elementos finitos e foram submetidas a análises de vibração livre e forçada. Para obtenção das respostas estática e dinâmica foi utilizado o programa computacional ANSYS. As análises de vibração livre foram realizadas para se encontrar as características dinâmicas de cada uma das passarelas estudadas, determinando-se os seus dez primeiros modos e freqüências naturais de vibração. A análise de vibração forçada, entretanto, somente foi feita para as passarelas mais flexíveis, de acordo com os resultados obtidos no estudo de vibrações livres. Essas passarelas foram submetidas a carregamentos dinâmicos produzidos pela locomoção de um ou mais pedestres caminhando ou correndo. Mediante a análise dos resultados obtidos, foram sugeridas algumas medidas de correção como a instalação de amortecedores afinados e barras de travamento nas passarelas mais flexíveis, comprovando-se, deste modo, a importância de um estudo dinâmico nesse tipo de estrutura.Nowadays, vibrations problems in structures became more important not only due to the presence of high strength construction materiais, welded and expansion joints, but also because structural Systems are lighter more flexible, and has less damping. Besides, there were also changes on the nature and intensity of loads applied in special structures such as stadiums and gymnasiums, in which it was not considered the person’s real behavior alone or in organized fan clubs in which jumping, dancing, running introduced random higher stresses. Consequently, those factors have introduced the need to carry out dynamic structural analysis. Some important dynamic problems presented in Structural Engineering are caused by human activities such as walking, running, jumping. This work is part of a research designed to study structures behaviors that are susceptible to those human bom loads and stresses, such as in footbridges, dancing rooms, springboards, and so on. For this reason, six different types of footbridges in Brasília were chosen, with the purpose to evaluate the level of safety and comfort. Those structures were modeled using fínite element method and submitted to free and forced vibration analysis. A Computer program called ANSYS was used to obtain static and dynamic data. Free vibration analysis was used to obtain dynamics characteristics of each footbridge studied, such as the first ten natural vibration modes and their related frequencies. However, forced vibration analysis was carried out only for the more flexible footbridges according to the results obtained in the free vibration analysis. The footbridges were submitted to dynamics loads due the locomotion of one or more pedestrian walking or running. The analysis of the free and forced vibration data suggested changes in the more flexible existing footbridges, such as the installation of tuned dampers and counterbracing bars, to reduce their flexibility, which shows the importance of the dynamic structural analysis