Análise dinâmica de laje de ambiente de trabalho submetida a cargas de caminhada

Excessive vibrations in civil structures have been studied along decades. From the 19th century to present days, the occurrences of such phenomenon have surprised both engineering professionals and users of affected structures (e.g.: bridges, footbridges, grandstands). This phenomenon can result in many negative consequences, such as: dissatisfaction of users, people’s feeling of insecurity; loss of productivity at a workplace; further economic losses; etc. From the 1950s and 1960s, cases involving excessive floor vibrations started being reported regularly and, up to date, research studies on these cases have been continuously published in the scientific literature. The dynamic behavior of office floors is a significant research theme, once floors are daily subjected to walking induced loads. Currently, criteria of design guides/standards recommend computational simulations of a single-walker excitation for verifying vibration serviceability of office floors. However, the recurrent number of excessive vibration cases leads to doubts the effectiveness of such recommendation. In this context, this work presents investigations on the dynamic behavior of a FEM (Finite Element Method) model of office floor subjected to walking loads in different scenarios of people’s transit. In these simulations, the walking load model expressed by the Fourier Series was used, with recommendations of the international standard ISO 10137. It was simulated resonant excitation scenarios with one person into walking activity, two people walking along the same trajectory, and two people walking along the different trajectories. Levels of synchronization between people’s walking excitations and time differences between walkers were considered. Results indicate that RMS acceleration values (measured at the center of the slab) of two-walker scenarios exceed, in most scenarios, those ones measured in one-walker scenarios, with significant percentage changes. Such fact suggests the need for considering different numbers of walker in normative reccomendations, aiming at contributing to more efficient structural design of office floors, in terms of prevention of excessive vibrations due to walking-induced excitation.NenhumaVibrações excessivas em estruturas têm sido investigadas durante décadas. Desde o século XIX até a contemporaneidade, ocorrências de tal fenômeno têm surpreendido tanto profissionais da engenharia quanto usuários de estruturas afetadas (pontes, passarelas, arquibancadas). Tal fenômeno pode resultar em várias consequências negativas, como: insatisfação dos usuários; sentimento de insegurança nas pessoas; prejuízos econômicos; perda de produtividade num ambiente de trabalho; etc. A partir das décadas de 1950 e 1960, situações de vibrações excessivas em lajes começaram a ser relatadas com regularidade e, até o momento, estudos de caso continuam a ser publicados na literatura científica. O comportamento dinâmico de Lajes de Ambientes de Trabalho (LATs) é um tema significativo devido ao fato destas estruturas estarem, diariamente, suscetíveis a vibrações devido à atuação de cargas de caminhada. Atualmente, critérios normativos para o projeto de lajes recomendam a hipótese na qual uma única pessoa caminha sobre a estrutura, enquanto verificação deste Estado Limite de Serviço de Vibrações Excessivas (ELS-VE). Entretanto, o recorrente número de registros de vibrações excessivas em LATs coloca em dúvida a eficiência de tal recomendação. Nesse contexto, este trabalho apresenta investigações sobre o comportamento dinâmico de um modelo numérico (via método dos elementos finitos) de uma LAT submetida a cargas de caminhada em diferentes cenários de movimentação de pessoas. Nas simulações, foi utilizado o modelo de carga expresso pela Série de Fourier, com recomendações da ISO 10137. Foram realizadas simulações considerando cenários com uma pessoa, com duas pessoas caminhando numa mesma trajetória e com duas pessoas caminhando em trajetórias distintas, em situação de ressonância. Graus diversos de sincronização entre os passos das pessoas e diferenças de tempo entre o início da trajetórias de um e outro indivíduo foram incluídos. Resultados indicam que valores RMS de aceleração (medidos no centro da laje) dos cenários com duas pessoas excedem, na maior parte dos cenários, acelerações em cenários com uma pessoa, possuindo significativos variações percentuais. Tal fato sugere a necessidade da consideração de diferentes números de pessoas em recomendações normativas afins, visando contribuir para a elaboração de critérios mais eficientes para projetos de LATs, no que concerne à prevenção de vibrações excessivas por ação de cargas de caminhada