Plataforma de ensaios dinâmicos : estudos preliminares, projeto e construção

Abstract

Este trabalho trata do projeto e construção de uma plataforma para a realização de ensaios dinâmicos com pessoas em movimento sobre uma laje. Procurou-se inicialmente localizar projetos já executados de plataformas de ensaios dinâmicos e estudar os carregamentos produzidos por movimentos de pessoas em lajes e a resposta da estrutura a esses carregamentos. Foram estudados também os limites estabelecidos por diferentes normas para essas respostas dinâmicas, tendo em vista tanto o estado limite último como a estrutura em serviço porque o corpo humano é bastante sensível às vibrações estruturais. Passou-se a estudos paramétricos de várias configurações de lajes (diferentes vãos, espessuras e condições de apoio), buscando uma configuração que possuísse freqüência natural próxima das freqüências dos carregamentos humanos. A laje deveria ter dimensões apropriadas ao espaço físico disponível, freqüência fundamental inferior a 5 Hz e flecha máxima instantânea compatível com as indicações da norma brasileira NBR6118:2003. A estrutura adotada consiste de uma laje retangular maciça de concreto armado engastada em duas bordas opostas em vigas metálicas com conectores de cisalhamento tipo U. As outras duas bordas são livres. As vigas metálicas de apoio da laje, por sua vez, apóiam-se sobre 8 perfis metálicos (dois em cada canto da laje) que se apóiam dois a dois sobre colunas curtas de aço de perfil H. Perfis U de aço são soldados às quatro colunas, formando um quadro horizontal. Foram realizadas análises numéricas da plataforma de ensaios dinâmicos em vibração livre e forçada para obter as freqüências naturais e os modos de vibração correspondentes, considerando peso próprio da estrutura e carregamento que simula o peso das pessoas. Obtida uma configuração de estrutura que cumprisse os requisitos estipulados, foi feito o dimensionamento da laje levando-se em conta as recomendações da norma brasileira NBR6118:2003. A etapa final do trabalho foi a construção da plataforma, começando pela parte metálica e terminando com a concretagem da laje usando concreto bombeado. Apesar da cura cuidadosa do concreto, ocorreu fissuração devido à retração e a laje apresentou grande flecha imediata ao se proceder à desforma, o que não inviabilizará a realização dos ensaios dinâmicos previstos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work is about the design and construction of a platform for dynamic tests with people moving on a slab. Initially tried to find projects already implemented in platforms and dynamic tests and to study the loads produced by movements of people on slabs and structure's response to these loads. Were studied also the limits established by different standards for these dynamic responses, taking into account the ultimate limit state as the structure in service because the human body is very sensitive to structural vibrations. It was taken parametric studies of various configurations of slabs (different spans, thicknesses and conditions of support), looking a configuration that have natural frequency close to the frequencies of the human loads. The slab should have appropriate dimensions to the physical space available, fundamental frequency below 5 Hz and maximum deflection instant compatible with the indications of the Brazilian standard NBR6118: 2003. The structure adopted consists of a solid rectangular slab reinforced concrete studded in two opposite edges of steel beams with shear connectors type U. The other two edges are free. The steel beams supporting the slab, in turn, rely on eight metal profiles (two in each corner of the slab) that rely on two to two short columns of steel profile H. Profiles U in steel are welded to four columns, forming a horizontal frame. We performed numerical analysis of the dynamic test platform for free vibration and forced to obtain the natural frequencies and vibration modes corresponding, considering self-weight of the structure and load that simulates people’s weight. Obtain a configuration of structure that fulfilled the requirements stipulated, was made the design of the slab taking into account the recommendations of the Brazilian standard NBR6118: 2003. The final stage of work was the construction of the platform, starting it with the metal part and ending with the concrete slab using concrete pumped. In spite of a careful curing of concrete, cracking occurred due to retraction and the slab showed a great immediate deformation, which does not prevent the realization of dynamic tests provided.