Estudo numérico de um edifício de pórtico plano submetido à excitação sísmica aleatória

Abstract

Este trabalho consiste em determinar e avaliar as respostas dinâmicas de um edifício de pórtico plano submetido a um evento sísmico aleatório. Para isso, é desenvolvida uma rotina numérico-computacional em MATLAB. Para a geração do sinal sísmico aleatório, é utilizado o espectro de Kanai-Tajimi (no domínio da frequência) e então é gerada a aceleração do solo no domínio do tempo, utilizando o método proposto por Shinozuka, gerando assim, a aceleração aleatória que representa o terremoto. O método de elementos finitos é utilizado para a geração das matrizes de massa e rigidez do pórtico plano e o método de Rayleigh para obtenção da matriz de amortecimento proporcional. O método de Newmark é então utilizado para resolver a análise dinâmica da estrutura, tendo como dados de entrada a aceleração sísmica gerada e as matrizes de massa, rigidez e amortecimento do pórtico plano. Ainda neste trabalho, para efeito de comparação, é realizado o cálculo da resposta da estrutura submetida ao sismo através da norma brasileira para projeto de estruturas resistentes a sismos, NBR 15421/2006. Os resultados obtidos tanto pela análise dinâmica quanto pela norma foram condizentes com os encontrados na literatura e extremamente coerentes na comparação entre si.

This monograph consists in determining and evaluating the dynamic responses of a plane frame building subjected to random seismic event. For this, a numerical-computational routine is developed in MATLAB language. To generate the random seismic signal, it is used the Kanai-Tajimi spectrum (in the frequency domain) and after that, the ground acceleration in the time domain is generated using the method proposed by Shinozuka, resulting in the random acceleration that is the earthquake. The finite element method it is used to generate the mass and stiffness matrices of the plane frame and the Rayleigh method for obtaining the proportional damping matrix. The Newmark method is then used for the dynamic analysis of the structure, having as input data the generated seismic acceleration and the mass, stiffness and damping matrices of the plane frame. Additionally in this monograph, for comparison purposes, the calculation of the response of the structure subjected to earthquake through the Brazilian standard for design of earthquake resistant structures, NBR 15421/2006, is performed. The results obtained by both the dynamic analysis as the standard were consistent with those found in the literature and extremely consistent in comparison to each other.