Análise dinâmica via método dos elementos finitos do Estádio Nacional de Brasília

Abstract

O presente trabalho trata de uma análise dinâmica numérica do Novo Estádio Nacional de Brasília, por meio do Método dos Elementos Finitos, para analisar os níveis de vibração aos quais o estádio poderá ser submetido. A primeira parte do estudo é uma Análise Modal, dando foco aos 12 primeiros modos de vibração da estrutura, que são os de maior interesse por terem valores de frequências naturais aproximadamente na mesma faixa das frequências características dos carregamentos desenvolvidos por atividades humanas. Em seguida, é feita uma análise transiente, em que a estrutura é submetida a carregamentos dinâmicos que simulam a atividade de torcidas pulando nas arquibancadas. Para esta tarefa são utilizados variados modelos de carregamento em algumas situações diversas. Os modelos se diferem quanto aos parâmetros de carregamento e a ocupação das arquibancadas por parte da torcida, na tentativa de simular as situações mais prováveis de carregamento e encontrar as mais críticas. As respostas dinâmicas (acelerações resultantes nas três direções) de cada modelo são comparadas umas com as outras, para melhor entendimento de como os parâmetros adotados influenciam essas respostas. Por último, as maiores respostas são comparadas a valores limites sugeridos por documentos normativos levantados para o estudo. Na maior parte das situações analisadas, as respostas se mostram aceitáveis, entretanto, em cerca de 25% delas, as acelerações resultantes ultrapassam os limites estabelecidos, o que indica que algumas situações específicas podem ser preocupantes e podem causar desconforto aos usuários. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work deals with a numerical dynamic analysis of the new Estádio Nacional de Brasília, based on the Finite Element Method, to analyze the vibration levels it can be subjected to. The first part of the study is a modal analysis, focusing on the 12 first vibration modes, which are the ones of most interest, because their natural frequencies are all approximately in the same range of the frequencies of dynamic loads developed by human activities. Secondly, a transient analysis is carried out, in which the structure is subjected to dynamic loads that simulate jumping crowds on the grandstands. For this task, some assorted dynamic load models are used in some diverse situations. The dynamic load models differ from one another in terms of load parameters and crowd occupation of the grandstands, trying to simulate the most probable load situations and find the most critical ones. The dynamic responses of the stadium structure (accelerations in all three directions) are compared to each other, in order to understand how the parameters involved influence the responses. At last, the peak accelerations are compared to limit ranges suggested by some international standards that were surveyed. In most situations, the responses are acceptable, however, in around 25% of them, the peak accelerations exceed the acceptable limits, and that indicates that some specific situations can be troublesome and they may compromise the comfort of the crowds.