Análise dinâmica de lajes nervuradas bidirecionais : estudo experimental e numérico

Abstract

As lajes nervuradas são recorrentemente adotadas em projetos por diversos motivos. No âmbito arquitetônico possibilitam ambientes amplos e com maior dinâmica para os layouts. No tocante ao canteiro de obras utilizam tecnologia acessível e de fácil execução. No domínio do projeto estrutural são lajes otimizadas. As lajes nervuradas possuem muitas variações, podendo ser moldadas in loco ou com nervuras pré-moldadas, concretadas com fôrmas recuperáveis ou perdidas e as nervuras podem ser em uma ou duas direções. O seu comportamento estrutural pode ser compreendido como intermediário entre a placa (laje maciça) e a grelha (grelha de vigas), havendo, por isso, várias formas de idealizar este comportamento. Destacam-se três procedimentos normalmente utilizados na análise dessas lajes: metodologia de dimensionamento da laje maciça considerando as propriedades da seção da nervura (análise pela teoria de placas); analogia de grelhas; e o Método dos Elementos Fintos (MEF). Essas metodologias por adotarem simplificações diferentes podem gerar análises com resultados diferentes, tanto na análise estática quanto na análise dinâmica. O interesse na análise dinâmica dessas lajes surge pelo fato de que elas possibilitam a construção de grandes vãos e algumas análises mostraram que nessa situação podem apresentar frequência fundamental com valores próximos a frequências de atividades humanas, necessitando assim de uma análise dinâmica com acurácia. Aprimorar o entedimento sobre o comportamento dessas lajes e gerar contribuições na forma como são modeladas (analogia de grelhas eMEF) é o objetivo destre trabalho. Para tal, comparam-se resultados dos modelos computacionais com dados experimentais. Os resultados mostram que alguns parâmetros desconsiderados ou reduzidos nas análises, como a resistência à tração no concreto e a constante dtorção, modificam significativamente o comportamento do modelo computacional.

The ribbed slabs are recurrently adopted in projects for several reasons. In the architectural scope, they allow for spacious environments with greater dynamics for layouts. With regard to the construction site, they use affordable and easy-to-execute technology. In the field of structural design are optimized slabs. The ribbed slabs have many variations, and can be cast in situ or with precast ribs, concreted with recoverable or lost formwork, and the ribs can be in one or two directions. Its structural behavior can be understood as intermediate between the plate (solid slab) and the grid (beam grid), due to this fact, there are several ways to idealize its behavior. Three procedures normally used in the analysis of these slabs stand out: solid slab design methodology considering the properties of the rib section (analysis using plate theory); grid analogy; and the Finite Element Method (FEM). These methodologies, by adopting different simplifications, can generate analyzes with different results, both in static and dynamic analysis. The interest in the dynamic analysis of these slabs arises from the fact that they allow the construction of large spans and some analyzes have shown that in this situation they can present fundamental frequency with values close to the frequencies of human activities, thus requiring an accurate dynamic analysis. Improving the understanding of the behavior of these slabs and generating contribuitions in the way they are modeled in the grid analogy and using the FEM in the objective of this work. The results show that some parameters that are neglected in some analyzes, such as torsional constant and tensile strength in concrete, significantly modify the behavior of the computational model.