Nonlinear dynamic analysis of mixed floors (steel-concrete) subjected to rhythmic human actions.

Atualmente, o crescimento dos problemas de vibrações excessivas sobre pisos mistos (aço-concreto) tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos estruturais submetidos à ação de atividades humanas rítmicas. Com base no desenvolvimento desta dissertação de mestrado, objetiva-se, principalmente, verificar a influência das ligações estruturais (ligações viga-viga), sobre a resposta dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) de edificações, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Deste modo, o carregamento dinâmico empregado para a simulação das atividades humanas sobre o modelo estrutural investigado foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo analisado nesta dissertação corresponde a um piso misto (aço-concreto) com uma área total de 1600m2 e consiste de um ambiente onde serão desenvolvidas atividades de ginástica aeróbica. O sistema estrutural é constituído por lajes de concreto armado apoiadas sobre vigas de aço, simulando o comportamento de um sistema estrutural misto (aço-concreto) com interação total. A metodologia de análise desenvolvida emprega técnicas usuais de discretização presentes no método dos elementos finitos, com base no emprego do programa ANSYS. A modelagem do sistema contempla ligações estruturais do tipo rígidas, semirrígidas e flexíveis. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados por normas de projeto, baseando-se em critérios de conforto humano. As conclusões alcançadas ao longo deste trabalho de pesquisa revelam que as ligações estruturais do tipo viga-viga não apresentam influência significativa, no que diz respeito a resposta dinâmica não-linear da estrutura. Por outro lado, as acelerações de pico obtidas com base na análise dinâmica não-linear apresentam valores elevados indicando que o piso misto (aço-concreto) investigado apresenta problemas de vibração excessiva inerentes ao conforto humano.Nowadays, the increasing incidence of composite (steel-concrete) floors vibration problems due to human rhythmic activities led to a specific design criteria to be addressed in structural design. The main objective of this investigation is to evaluate the influence of the structural connections (beam-to-beam connections) on the composite floors nonlinear dynamic response, when submitted to human rhythmic dynamic loads. The dynamic loads were obtained through experimental tests with individuals carrying out rhythmic and non-rhythmic activities. The investigated structural model was based on building composite floors and consisted of a typical office building interior bay with a total are of 1600m2 used for aerobics. The structural system are composed of a composite (steel-concrete) solution made of an I steel profile and a reinforced concrete slab. In this investigation a complete interaction between the concrete slab and steel beams was considered. The proposed analysis methodology adopted the usual mesh refinement techniques present in the finite element method simulations implemented in the ANSYS program. The structural system finite element modelling have considered rigid, semi-rigid and pinned beam-to-beam joints. The peak accelerations were compared with limits proposed by design codes and recommendations, based on human comfort criteria. The results obtained in this investigation indicated that the structural connections (beam-to-beam connections) can have a relevant influence on the composite floor nonlinear dynamic response. On the other hand, the peak accelerations obtained in this investigation, based on a nonlinear dynamic analysis, indicated that the investigated composite floor violated the human comfort criteria, as well as its vibration serviceability limit states