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Solução de problemas dinâmicos envolvendo a interação solo-estrutura pelo método de espaço de estados

With the advancement of construction technologies, population density, and land scarcity, buildings have become increasingly tall and slender, and seismically active regions are being inhabited. The analysis of the dynamic behavior in the structure, considering the effects of soil-structure interact...

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Autor principal:	Grezelle, Patricia
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Mecânica do solo Análise modal Análise estrutural (Engenharia) Runge-Kutta, Fórmulas de Soil mechanics Modal analysis Structural analysis (Engineering) Runge-Kutta formulas CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26159
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id	riut-1-26159
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spelling	riut-1-261592021-10-19T06:06:13Z Solução de problemas dinâmicos envolvendo a interação solo-estrutura pelo método de espaço de estados Dynamic problem solving involving soil-structure interaction by the state-space method Grezelle, Patricia Gomes, Francisco Augusto Aparecido https://orcid.org/0000-0001-6204-1439 http://lattes.cnpq.br/4960562897145659 Dalcanal, Paola Regina https://orcid.org/0000-0002-9576-2854 http://lattes.cnpq.br/3200777546844878 Gomes, Francisco Augusto Aparecido https://orcid.org/0000-0001-6204-1439 http://lattes.cnpq.br/4960562897145659 Dalcanal, Paola Regina https://orcid.org/0000-0002-9576-2854 http://lattes.cnpq.br/3200777546844878 Novak, Paulo Rogerio https://orcid.org/0000-0003-3080-8564 http://lattes.cnpq.br/7766888778491590 Santos, Rodrigo Borges https://orcid.org/0000-0002-4935-8009 http://lattes.cnpq.br/6783847794438620 Mecânica do solo Análise modal Análise estrutural (Engenharia) Runge-Kutta, Fórmulas de Soil mechanics Modal analysis Structural analysis (Engineering) Runge-Kutta formulas CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão With the advancement of construction technologies, population density, and land scarcity, buildings have become increasingly tall and slender, and seismically active regions are being inhabited. The analysis of the dynamic behavior in the structure, considering the effects of soil-structure interaction (SSI), is important to avoid erroneous estimates in the previous analysis of the project and to guarantee the safety and structural stability. However, the study involves the use of complex language and methods that demand high computational cost, such as the use of finite element and boundary element methods. In the present work, the generalized state-space solution method for N floors was used, considering only the bending effect as a response to the vibration arising from the coupled soil-structure problem and seismic excitation. The study basically consists of four phases, all applied to two-dimensional metallic structures. The first is intended to validate the state-space model implemented in this research. The second phase consists of the application of a seism acting directly on the first mass of the two-dimensional metallic structure with three floors and comparing the algorithm with the solution using the 4th-order precision Runge-Kutta method. The third phase is the generalization of the state-space method for coupled problems involving SSI. The last phase is the comparison between the structure (i) being excited directly in the structure and (ii) considering the coupled SSI problem. The calculations were implemented in the commercial Matlab software and the results are presented in the time and frequency domain. The results obtained by the state-space method, when validated and compared, had an excellent agreement with the analytical solution and with the Runge-Kutta method, respectively Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Com o avanço das tecnologias construtivas, o adensamento populacional e a escassez de terrenos, os edifícios passaram a ficar cada vez mais altos e esbeltos, e regiões sismicamente ativas estão sendo habitadas. A análise do comportamento dinâmico na estrutura, considerando os efeitos de interação solo-estrutura (ISE), é importante para evitar estimativas errôneas na análise prévia do projeto e poder garantir a segurança e estabilidade estrutural. No entanto, o estudo envolve o uso de uma linguagem complexa e métodos que demandam alto custo computacional como é o caso do uso métodos de elementos finitos e elementos de contorno. No presente trabalho foi utilizado o método de solução de espaço de estados generalizado para N pavimentos, considerando apenas o efeito da flexão como resposta da vibração oriunda do problema acoplado solo-estrutura e excitação sísmica. O estudo consiste basicamente em quatro fases, todas aplicadas a estruturas metálicas bidimensionais. A primeira destina-se à validação do modelo de espaço de estados implementado nessa pesquisa. A segunda fase consiste na aplicação de um sismo agindo diretamente na primeira massa da estrutura metálica bidimensional com três pavimentos e comparar o algoritmo com a solução pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem de precisão. A terceira fase é a generalização do método de espaço de estado para problemas acoplados envolvendo ISE. A última fase é a comparação entre o pórtico (i) sendo excitado diretamente na estrutura e (ii) considerando o problema acoplado de ISE. Os cálculos foram implementados no software comercial Matlab e os resultados são apresentados no domínio do tempo e da frequência. Os resultados obtidos pelo método de espaço de estado, quando validado e comparado, tiveram excelente concordância com a solução analítica e com o método de Runge-Kutta, respectivamente. 2021-10-18T14:13:52Z 2021-10-18T14:13:52Z 2021-08-30 masterThesis GREZELLE, Patricia. Solução de problemas dinâmicos envolvendo a interação solo-estrutura pelo método de espaço de estados. 2021. Dissertação (Mestrado em Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26159 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil UTFPR
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description	With the advancement of construction technologies, population density, and land scarcity, buildings have become increasingly tall and slender, and seismically active regions are being inhabited. The analysis of the dynamic behavior in the structure, considering the effects of soil-structure interaction (SSI), is important to avoid erroneous estimates in the previous analysis of the project and to guarantee the safety and structural stability. However, the study involves the use of complex language and methods that demand high computational cost, such as the use of finite element and boundary element methods. In the present work, the generalized state-space solution method for N floors was used, considering only the bending effect as a response to the vibration arising from the coupled soil-structure problem and seismic excitation. The study basically consists of four phases, all applied to two-dimensional metallic structures. The first is intended to validate the state-space model implemented in this research. The second phase consists of the application of a seism acting directly on the first mass of the two-dimensional metallic structure with three floors and comparing the algorithm with the solution using the 4th-order precision Runge-Kutta method. The third phase is the generalization of the state-space method for coupled problems involving SSI. The last phase is the comparison between the structure (i) being excited directly in the structure and (ii) considering the coupled SSI problem. The calculations were implemented in the commercial Matlab software and the results are presented in the time and frequency domain. The results obtained by the state-space method, when validated and compared, had an excellent agreement with the analytical solution and with the Runge-Kutta method, respectively
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