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Análise do carregamento de multidões em passarelas utilizando um modelo de forças sincronizado no tempo e no espaço

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Análise do carregamento de multidões em passarelas utilizando um modelo de forças sincronizado no tempo e no espaço

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Título Análise do carregamento de multidões em passarelas utilizando um modelo de forças sincronizado no tempo e no espaço
Outro título Analysis of crowd loading on footbridges using a fully synchronized model in time and space
Autor Igleses, Marcéu Heinzmann
Orientador Gomes, Herbert Martins
Co-orientador Toso, Marcelo André
Data 2015
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Mecânica.
Assunto Engenharia mecânica
[en] Human induced structural vibration
[en] Mechanical vibration
[en] Pedestrian-footbridge interaction
Resumo Após incidentes envolvendo a travessia de pedestres em passarelas, como o da Millenium Bridge em Londres, muitos estudos têm sido realizados a fim de analisar e obter procedimentos para o dimensionamento destas estruturas, considerando os fatores mais importantes que envolvem a caminhada humana. Este trabalho verifica o comportamento estrutural de uma passarela sujeita ao carregamento causado por uma multidão de pedestres com uma densidade previamente definida, onde são apresentados dois modelos de forças: (a) modelo de força simples (MFS) em que a força das passadas sucessivas dos pedestres é representada por uma série de Fourier e a caminhada do pedestre é assumida com a velocidade constante em linha reta na direção do movimento; (b) modelo de força totalmente sincronizado (MFTS) onde parâmetros cinéticos e cinemáticos do pedestre são sincronizados no tempo e no espaço. O modelamento matemático foi realizado em linguagem de programação, utilizando o método de Newmark para a integração das equações de movimento, sendo utilizada a matriz de rigidez e massa de uma treliça espacial no modelamento da passarela. O modelo de força totalmente sincronizado se mostrou mais realista, uma vez que considera esforços verticais, laterais e longitudinais, sendo que o MFS apresentou comportamento que se observou poder subestimar as vibrações causadas na passarela, pois apresentaram diferenças significativas nas acelerações verticais, horizontais e longitudinais para o modelo completo. Ambos os modelos se mostraram mais realistas e precisos do que o método adotado pela única norma brasileira existente atualmente referente a cargas em passarelas e que considera a carga dos pedestres como uma carga uniformemente distribuída.
Abstract After incidents involving pedestrians crossing footbridges, like in the Millennium Bridge in London, many studies have been conducted to analyze and get procedures for the design of these structures, considering the most important factors involving human walk. This work analyzes the structural behavior of a footbridge subject to loading caused by a crowd of pedestrians with a predefined density. It is presented two force models: (a) a simple force model (SFM) where the load applied from successive steps is represented by a Fourier series and the pedestrian is assumed walking at constant speed and in straight lines; (b) a fully synchronized force model (FSFM) where kinetic and kinematic parameters of the pedestrian are synchronized in time and space. The mathematical modeling was performed in programming language using Newmark method for integration of equations of motion and spatial truss finite elements are used to simulate the mechanical behavior. The fully synchronized force model presented more realistic, since it considers vertical, lateral and transverse loadings. Although SFM showed similar behavior, vibrations were underestimated and some significant differences could be observed in horizontal, longitudinal and vertical accelerations for the full model. Anyway, both models shows to be more realistic and accurate than the method proposed by the only existing Brazilian standard that considers pedestrians as uniformly distributed live loads.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/131356
Arquivos Descrição Formato
000981008.pdf (1.363Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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