Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado submetidas ao vento sintético

232 Pages·2017·4.11 MB·Portuguese

MURILO SASAKI DE PAULA E SILVA

Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado
submetidas ao vento sintético

Dissertação apresentada à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para obtenção do título
de Mestre em Ciências

Área de concentração: Engenharia de Estruturas

Orientador: Prof. Dr. Reyolando Manoel Lopes
Rebello da Fonseca Brasil

São Paulo
2017

MURILO SASAKI DE PAULA E SILVA

Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado
submetidas ao vento sintético

Dissertação apresentada à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para obtenção do título
de Mestre em Ciências

Orientador: Prof. Dr. Reyolando Manoel Lopes
Rebello da Fonseca Brasil

São Paulo
2017
Este exemplar foi revisado e corrigido em relação à versão original, sob
responsabilidade única do autor e com a anuência de seu orientador

São Paulo, ______ de _______________________ de ________

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convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.

Catalogação na publicação
Serviço de Biblioteca e Documentação
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Silva, Murilo Sasaki de Paula
Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado submetidas ao
vento sintético / M. S. P. Silva – versão corr. – São Paulo, 2017.
232 p.

Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.
Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica.

1.DINÂMICA DAS ESTRUTURAS 2.CONCRETO ARMADO 3.VENTO
SINTÉTICO I.Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de
Engenharia de Estruturas e Geotécnica II.t.
AGRADECIMENTOS

Ao professor Reyolando M. L. R. F. Brasil, pela orientação, bom humor, paciência e
conhecimento fornecidos durante o programa.

Ao professor Marcelo Araújo Silva, pela ajuda, indicação do tema e sugestões para a
melhoria deste trabalho.

Ao professor Pedro Almeida, por sua disposição em participar da banca examinadora
de qualificaçãoe por contribuir com sua vasta experiência.

Aos meus paisEvódio de Paula e Silva e Maria Fumie de Paula e Silva,pelo constante
apoioe incentivo prestados durante o desenvolvimento deste trabalho.

Ao meu amigoMarcelo Cherem, pela paciência ao me ensinar sobre o comportamento
do concreto armado aplicado na engenharia de estruturas.

Ao meu amigo Wagner de Moraes e Carvalho, pela amizade, constante estímulo, e
valiosos conselhos fornecidos no âmbito profissional e pessoal.

Ao meu amigo André Filgueiras, pela ajuda com toda a programação computacional,
sem a qual, o trabalho nem teria começado.

RESUMO

SILVA, Murilo Sasaki de Paula. Análise Dinâmica Não Linear em Torres de Concreto
Armado Submetidas ao Vento Sintético. 2017. 232 p. Dissertação (Mestrado em
Engenharia de Estruturas) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017.

O tema está relacionado com o constante crescimento da necessidade em implantarnovas
torres de telecomunicações devido ao crescimento acelerado da infraestrutura de
telecomunicações no Brasil. Todos os dias, novos sistemas de transmissão e recepção de
ondas eletromagnéticas estão sendo implantadosno território brasileiro. O objetivo deste
trabalho é propor um procedimento seguro e eficaz para a análise estrutural de torres de
telecomunicações em concreto armado de grande esbeltez, com base em um modelo dinâmico
não linear, submetendo à carga de vento. Estas cargas são simuladas pelo método do vento
sintético proposto por Franco (1993). A análise do concreto armado será realizada de acordo
com a NBR-6118 (ABNT, 2007). A fim de determinar com precisão os deslocamentos da
estrutura submetida ao carregamento de vento, um método iterativo computacional será
utilizado obter as respostas não lineares. Realiza-se uma análise linear e, a partir dos
resultados de esforços solicitantes, as tensões e a porção fissurada de cada seção transversal é
obtida e parte-se para a determinação dos deslocamentos de 2ª ordem da torre. Em cada
iteração, um procedimento do tipo P-Delta será utilizado para levar em conta a não
linearidadegeométrica da estrutura. As condições de contorno do problema estão relacionadas
com a restrição do nível de tensões, deslocamentos e frequências de vibração da estrutura. Ao
fim, uma análise dinâmica em torno da configuração não linear será realizada, e o
deslocamento total da torre será dado pela somatória da componente estática com a
componente flutuante do vento.
Palavras-Chave: Análise dinâmica não linear, carregamento de vento, concreto armado,
rigidez efetiva, ventosintético.

ABSTRACT

SILVA, Murilo Sasaki de Paula. Dynamic Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete
Towers Subjected to the Synthetic Wind. 2017. 232 p. Thesis (Master Degree inStructural
Engineering) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017.

The theme is related to the constant growth in the need to deploy new telecommunications
towers due to the accelerated growth of telecommunications infrastructure in Brazil. Every
day, new systems of transmission and reception of electromagnetic waves are being implanted
in the Brazilian territory. The objective of this work is to propose a safe and efficient
procedure for the structural analysis of telecommunication towers with high slenderness
constructed in reinforced concrete, based on a dynamic nonlinear model, submitting it to the
wind load. These loads are simulated by the synthetic wind method proposed by Franco
(1993). The analysis of the reinforced concrete will be held according to NBR-6118 (ABNT,
2007). In order to determine accurately the displacements of the structure subjected to wind
loading, an iterative computational method will be held to obtain non-linear responses. A
linear analysis is carried out and, with the results of the forces, the tensions and the fissured
portion of each cross section are obtained and then 2nd order displacements of the tower. In
each iteration, a P-Delta type procedure will be held to take into account the geometric non-
linearity of the structure. The boundary conditions of the problem are related to the restriction
of the stress level, displacements and vibration frequencies of the structure. At the end, a
dynamic analysis around the nonlinear configuration will be performed, and the total
displacement of the tower will be given by the sum of the static component with the floating
component of the wind.
Key Words - Nonlinear dynamic analysis, wind load, reinforced concrete, effective stiffness,
synthetic-wind.