Caracterização dinâmica de um edifício existente de betão armado através de ensaios de vibração ambiental

Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Este trabalho aborda a caracterização do comportamento dinâmico de um edifício de betão armado, através da realização de ensaios de vibração ambiental que permitem a identificação das frequências naturais e dos modos de vibração e possibilitam a calibração de modelos numéricos desenvolvidos em programas de análise estrutural. Inicialmente descrevem-se alguns aspetos históricos associados à mecânica e/ou à dinâmica estrutural que possibilitam enquadrar os atuais fundamentos da análise dinâmica de estruturas que são abordados posteriormente. Esses fundamentos descrevem o comportamento de modelos físicos com um e com vários graus de liberdade, analisados no domínio do tempo e/ou no domínio da frequência. Numa segunda fase são descritas as metodologias mais utilizadas para caracterizar o comportamento dinâmico de estruturas em pórticos de betão armado, realçando as técnicas experimentais e numéricas utilizadasatualmente pela comunidade científica para este tipo de abordagem. Paralelamente, é estudada a influência dos painéis de enchimento de alvenaria de tijolo e a influência da existência de juntas no comportamento dinâmico de edifícios. O trabalho termina com uma caracterização dinâmica do Edifício Ferreira Cardoso, no Campus do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, envolvendo ensaios de vibração ambiental e resultados de um modelo numérico desenvolvido em SAP2000. Os resultados experimentais e numéricos são comparados, em termos das frequências naturais e modos de vibração, seguindo-se uma calibração e aperfeiçoamento do modelo numérico com vista a futuros estudos.

Abstract: This work deals with the characterization of the dynamic behavior of a reinforced concrete building, through ambient vibration tests that permits the identification of natural frequencies and mode shapes and enable calibration ofnumerical models developed in structural analysis programs. Initially describes some historical aspects related to mechanical and / or structural dynamics that allow frame the current fundamentals of dynamic analysis of structures that are discussed later. These fundamentalsdescribe the behaviour of physical models with one and with several degrees of freedom, analyzed in the time domain and / or frequency domain. In a second phase, the methodologies used to characterize the dynamic behavior of reinforced concrete are described, highlighting the experimental and numerical techniques currently used by the scientificcommunity for this type of approach. Simultaneously, the influence of brick masonry infill panels and the influence of the existence of separation joints in the dynamic behavior of buildings are studied. The work ends with a dynamic characterization of Ferreira Cardoso Building on the campus of the Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, involving ambient vibration tests and results of a numerical model developed in SAP2000. The experimental and numerical results are compared in terms of natural frequencies and mode shapes, followed by an adjustment and improvement of the numerical model owing future studies.