Monitoração experimental e modelagem numérica sobre a resposta estrutural dinâmica de passarelas de pedestres. - Debona, Gilvan Lunz (2016)
O estudo do comportamento dinâmico de passarelas de pedestres por parte dos engenheiros civis não é considerado um procedimento regular nos escritórios de projeto de estruturas, especialmente no que diz respeito ao atendimento dos estados limite de utilização (conforto humano). Contudo, estes modelos estruturais devem apresentar um comportamento dinâmico apropriado, livres dos riscos inerentes à presença de vibrações excessivas ou de desconforto humano. Deste modo, objetivando contribuir para o estudo deste tema de pesquisa, o objetivo principal deste trabalho diz respeito à monitoração experimental e modelagem numérica da resposta estrutural dinâmica de passarelas de pedestres, com base na consideração do efeito da interação dinâmica pedestre-estrutura. Para tal, o modelo estrutural investigado neste trabalho de pesquisa é associado a uma passarela de pedestres de concreto armado localizada na Faculdade de Engenharia (FEN) no campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). O sistema estrutural é do tipo simplesmente apoiado com vão de 24,4 m, utilizado correntemente para a travessia de pedestres. Inicialmente, a análise modal da passarela foi conduzida a partir do desenvolvimento de monitoração experimental dinâmica, mediante o emprego de acelerômetros instalados sobre a estrutura e pedestres, com base no uso de um dispositivo para aquisição de dados, via vibrometria a laser (PDV-100: Portable Digital Vibrometer) e, ainda, a partir da utilização de outro sistema para a medição de vibrações (Shaker). No que tange aos ensaios de vibração livre foram utilizadas duas técnicas: SIMO (Single Input Multiple Output) e SISO (Single Input Single Output). Com relação à técnica SIMO, uma força de excitação é aplicada sobre um ponto da estrutura (entrada) e a resposta estrutural dinâmica (saída) é obtida simultaneamente em vários pontos do modelo. No que diz respeito à técnica SISO, a força é aplicada sobre a estrutura e a resposta dinâmica é obtida, individualmente, em cada ponto do sistema, considerando-se a variação da posição de aplicação da força de excitação (entrada) quanto do sensor de medição (saída). Com referência aos testes de vibração forçada foram utilizadas as cargas dinâmicas oriundas dos pedestres, considerando-se dois tipos de excitações: a primeira destina-se a excitar a passarela com base no controle dos passos dos pedestres e do movimento do corpo humano, utilizando-se um metrônomo e acelerômetros instalados sobre o modelo estrutural e nos pedestres; a segunda relaciona-se com a caminhada aleatória das pessoas sobre o sistema estrutural, tal como ocorre correntemente durante a vida útil da estrutura. Finalmente, um modelo em elementos finitos foi desenvolvido, incorporando o efeito da interação dinâmica pedestre-estrutura, com base no emprego de modelos biodinâmicos representativos dos pedestres. Este modelo numérico foi empregado para a calibração dos resultados obtidos via monitoração experimental da passarela. Em seguida, a resposta estrutural dinâmica do modelo estrutural foi avaliada e os níveis de conforto humano foram comparados com inúmeros critérios estabelecidos em normas e recomendações de projeto.