STATIC AND DYNAMIC ANALYSIS OF INDUSTRIAL BUILDINGS USING THE FINITE ELEMENTS METHOD

Neste trabalho é discutida a análise elasto-linear em regime estático e dinâmico de edifícios industriais usando-se a técnica dos elementos finitos (MEF). A discretização e análise da estrutura são feitas com elementos finitos de barra para o subsistema do pórtico espacial e lâmina plana (chapa e placa) para os pisos. Assim, a estrutura tridimensional resultante (edifício) é analisada de forma totalmente integrada, assim permitindo que as interações sub-estruturais sejam incorporadas de forma simultânea, repercutindo no comportamento estrutural global. Na formulação dos elementos finitos de barra foi considerada a teoria de Timoshenko, que leva em conta a deformação por cortante. Já na formulação dos elementos finitos de lâmina plana, o efeito chapa foi levado em conta através do elemento finito CST e o efeito placa, contabilizado através do elemento finito DST, embasado na teoria de Reissner-Mindlin, que à semelhança com a teoria de vigas de Timoshenko, leva em conta a deformação por cortante. Outro enfoque do trabalho é a consideração da excentricidade existente entre o eixo médio longitudinal das barras e o plano médio das placas do piso, o que torna a modelagem mais realista. Neste trabalho a análise dinâmica do edifício e suas sub-estruturas se restringem apenas a determinação das freqüências naturais, onde as influências da deformação por cortante e inércia rotatória nas matrizes de massa de barra e placas são levadas em conta. Exemplos numéricos são apresentados e comparados com resultados de outros trabalhos ou de pacotes numéricos comerciais.This work deals with an elastostatic, dynamic analysis of industrial buildings using the finite element method. The structural modeling for the beam-slab building is made by using frame finite elements to frame building sub-system and flat shell elements for the ( membrane plus flexure behavior) slab structural subsystem. Then, the coupled threedimensional structure is analyzed on a fully integrated way, so that sub-structural interactions are simultaneously taken into account. The bending effects in frame elements are based on Timoshenko beam theory where shear deformation is incorporated. The flat shell element assemblage is made by superposition membrane problem (using the classical 2D plane element CST) and bending problem (using DST element) in order to incorporate the shear deformation effect. Another focus of this work is concerned to study displacement changes due to excentricity between the beam neutral line and the plate median plane. In this work the dynamic analysis of beam-slab building and its structural subsystems is restricted to natural frequency evaluation. For these analyses both shear deformation and rotator inertia effects for mass matrix computation are taken into account for frame and flat shell elements. Numerical examples are presented and compared with other results taken from literature or run from commercial structural analysis packages