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- Verificação experimental do nível de precisão do método dos elementos de fibras de contactoPublication . Estêvão, João Manuel Carvalho; Carreira, A. S.A obtenção de soluções analíticas de sistemas dinâmicos com distribuição contínua da massa apresenta uma elevada complexidade. Os problemas práticos envolvem, normalmente, um processo de discretização com maior ou menor número de graus de liberdade. Nestes problemas discretos, a massa do sistema dinâmico é concentrada num número finito de nós. Contudo, este processo de discretização origina soluções que correspondem somente a uma aproximação da solução exata, pois a massa está distribuída de uma forma contínua. O número mínimo de graus de liberdade a considerar na resolução deste tipo de problemas depende muito da sua natureza, e do método adotado para a análise da estrutura. O método dos elementos de fibras de contacto (MEFC) é um novo método de análise de estruturas, que pode ser usado na análise dinâmica de sistemas dinâmicos contínuos, pois recorre a micromodelos das estruturas. Para melhor entendermos a capacidade deste novo método nos resultados da análise dinâmica de uma estrutura, foi realizada uma comparação entre os valores obtidos via experimental e os obtidos pelo MEFC. Os resultados obtidos parecem indicar que este novo método pode conduzir a valores muito próximos dos obtidos por via experimental.
- Using the new Fibre Contact Element Method for dynamic structural analysisPublication . Estêvão, João Manuel Carvalho; Carreira, A. S.In literature, there are many methods proposed for structural analysis based on discrete element formulations, mainly for nonlinear problems. One of these new methods is the Fibre Contact Element Method (FCEM). Many of these methods have been used for structural dynamic analysis problems. However, there are some questions about their precision in capturing the dynamic elastic response of structures when comparing to methods based on continuous models, like the well known Finite Element Method (FEM). For this reason, the results obtained with FCEM were extensively compared with FEM results and with laboratorial tests, to better understand the performance of this new method in capturing the elastic dynamic response of structures. Results indicate that this kind of discrete methods are able to determine the vibration modes of a structure with equal or better precision level than the obtained with FEM. FCEM was also used to capture the dynamic response of a reinforced concrete frame with infill walls, as a way to show the method capabilities in reproducing the dynamic behaviour of structures that have an almost continuous mass distribution.
- Use of vibration measurements to determine the most suitable locations to improve sound insulation in buildingsPublication . Rosão, Vitor; Carreira, A. S.In the present work in situ sound insulation measurements were performed, according to the applicable standards of ISO 140 series, and vibration measurements of the separator elements in question (floor, ceiling, side walls). We intend to compare the results of direct measure-ments of sound insulation with the results of the predictions of sound insulation, based on the vibration measurements, to verify the feasibility of using vibration measurements to determine the most suitable locations of sound propagation (floor, ceiling, side walls) to act in order to improve, where it is needed, sound insulation in buildings. The principles of sound propaga-tion considered in EN 12354 series standards are used, e.g., 5 major structural paths, depend-ing on the sound radiating element in the receiver compartment [1) partition wall, 2) ceiling, 3) floor, 4) wall left side, 5) wall right side] and 2 major airborne path [1) openings in the par-tition element, 2) openings in other elements]. Different Radiation Factors, to convert vibra-tion of elements in sound are also considered, depending on the radiation element type and on the frequency in question.
- Análise comparativa de medições de vibração e de isolamento sonoro em edifíciosPublication . Rosão, Vitor; Carreira, A. S.No presente trabalho foram efetuadas medições de isolamento sonoro in situ, de acordo com as normas aplicáveis da série ISO 140, e medições de vibração dos elementos separadores em causa. Pretende-se comparar os resultados das medições diretas de isolamento sonoro com os resultados das previsões de isolamento sonoro, tendo por base as medições de vibração, de forma a verificar a viabilidade de aplicação desta metodologia na determinação mais rigorosa dos caminhos de propagação sonora entre espaços e da definição mais rigorosa, eficaz e direcionada das intervenções de melhoria de isolamento sonoro a efetuar, quando necessárias.
- Experimental test methodology to evaluate sound propagation paths between interior spaces of buildingsPublication . Gervásio, Nuno; Carreira, A. S.; Rosão, VitorWhen is detected in situ the existence of poor sound insulation, typically the non-compliance with the acoustic requirements of buildings, between two spaces – source and receiver - and if we want to solve the problem, it is necessary to know which sound paths most contribute to the difference of sound levels between these spaces. However, the classical sound insulation measurement does not make this distinction, it only provides the difference in sound levels. In order to overcome this difficulty, a new test methodology is proposed to estimate the sound propagation paths between building rooms, generated by sound sources located in the interior. The proposed methodology is based on the use of vibration measurements of structural elements (slabs) and non-structural elements (parti-tion walls) to estimate the sound field in the receiver space, together with sound measure-ments to estimate the sound field in the source space. With this alternative methodology to determine the sound insulation of a space, it is intended to obtain more rigorous results with respect to: i) determination of the contribution of each of the structural paths, in a certain sound isolation, in order to define the sound paths in which an acoustic rehabilita-tion intervention is most effective; ii) determining the possible existence of airborne paths that contribute to the reduction of sound insulation. In order to validate the proposed methodology, in situ sound insulation measurements were carried out, according to the applicable standards of ISO 16283 series, and vibration measurements of the separator el-ements (floor, ceiling, side walls) of interior spaces in existing buildings.
- Caracterização da propagação de vibração através de estruturas de edifícios de betão armadoPublication . Carreira, A. S.; Neves e Sousa, AlbanoEste artigo descreve os parâmetros que controlam a propagação da vibração através de estruturas de edifícios de betão armado para frequências abaixo de 200 Hz. A influência das propriedades dos materiais e das dimensões dos elementos estruturais foi avaliada com modelos de elementos finitos validados experimentalmente, considerando cinco tipos de funções de transferência de aceleração: i) da fundação para o primeiro piso; ii) entre pisos intermédios; iii) do último piso para a cobertura; iv) entre troços do mesmo piso intermédio; e v) entre troços da cobertura. Os resultados mostram que a transmissão de vibração depende não tanto do número de pisos mas mais de parâmetros como a espessura da laje, no caso da transmissão da vibração num pavimento, ou a esbelteza dos pilares, no caso da propagação de vibração das fundações para o primeiro piso. Observa-se que, apesar da amplitude de vibração ser maior para elementos estruturais mais flexíveis, os elementos mais rígidos transmitem efectivamente mais energia devido a um menor efeito dissipativo. Os resultados também mostram que a atenuação piso-a-piso é aproximadamente constante para todos os pisos excepto a cobertura, onde a atenuação diminui por via da redução do número de caminhos de dissipação de energia.
- Prediction of low frequency sound fields in buildings near railway linesPublication . Neves e Sousa, Albano; Lopes, Isabel; Carreira, A. S.The design of new buildings in the vicinity of railway lines must consider protection against noise and vibrations induced by railway traffic. However, the prediction methods available involve heavy numerical models which have frequency limitations. In this paper a prediction method combining finite elements (FEM) with natural mode analysis is presented for use in reinforced concrete buildings with heavy walls. The method considers 2D FEM models of the railway, ground and buildings to identify the transfer function of vibration from the railway to building foundations. Also 3D models of the buildings are considered to identify the transfer functions of vibration from foundations to walls and floors. Finally, as the impedance of heavy walls and floors is much higher than the acoustic impedance of air, the numerically assessed vibration fields of walls and floors are used to calculate sound fields in rooms by means of natural mode analysis. A set of in situ measurements were made in two different situations in order to calibrate the prediction method and also to identify the factors which most affect vibration and sound transmission.
- Transmissão de vibração e ruído de baixa frequência em edifícios de betão armadoPublication . Carreira, A. S.; Neves e Sousa, AlbanoA vibração e o ruído de baixa frequência gerados em edifícios por fontes internas, como os equipamentos mecânicos, e externas, como o tráfego rodoviário e ferroviário, podem causar incómodo e sérios problemas de saúde para as pessoas expostas, assim como interferir com o funcionamento de eventuais equipamentos de alta precisão e sensibilidade. A presença de elevados conteúdos energéticos na gama das baixas frequências num número considerável de fontes, assim como o facto da vibração se propagar pelo solo e pelas estruturas com reduzida atenuação, justificam uma avaliação cuidada do problema da vibração e do ruído estrutural no interior dos edifícios residenciais e ocupacionais. A previsão dos campos sonoros e de vibração gerados nos edifícios constitui um processo complexo devido ao elevado número de graus de liberdade envolvidos. As razões para essa complexidade prendem-se com a dificuldade em caracterizar e modelar com precisão as fontes de vibração, em avaliar os percursos de transmissão estrutural e em estimar o ruído gerado nos compartimentos pela vibração dos elementos de construção. Vários trabalhos têm sido realizados para compreender e simular a interação dinâmica entre as fontes exteriores e o meio envolvente, resultando em modelos de previsão da vibração através do solo. No entanto, o processo de transmissão da vibração através dos edifícios, de constituição muito variável, tem recebido menos atenção por parte da comunidade científica. É neste contexto que surge o presente trabalho, centrado nos percursos de transmissão da vibração nos edifícios com estrutura de betão armado. Dos métodos existentes para modelação de estruturas e previsão de vibrações e campos sonoros em edifícios, o método dos elementos finitos (MEF) é o mais atrativo, conseguindo-se resultados fiáveis sem esforço computacional exagerado até à gama de frequências de 100 Hz a 150 Hz. Para prever a vibração e o ruído com frequências superiores, o MEF requer modelos mais complexos e morosos, sendo assim importante desenvolver métodos simples para serem utilizados com confiança pelos profissionais do setor. Com esta tese pretende dar-se um contributo para melhorar o conhecimento sobre os mecanismos de transmissão da vibração em edifícios com estrutura em betão armado. Para o efeito, realizam-se ensaios de vibração forçada em edifícios reais e desenvolvem-se os respetivos modelos de elementos finitos, os quais servem de base a análises paramétricas realizadas por tipo de elemento de construção e por tipo de nó estrutural de ligação, para vibrações geradas em fontes localizadas no exterior e no interior dos edifícios. Identificam-se assim os parâmetros mecânicos e geométricos que, na gama de frequências entre os 20 Hz e os 250 Hz, condicionam a transmissão da vibração através das estruturas, em altura e em planta, e definem-se os padrões de propagação da vibração entre pisos. Com o conhecimento adquirido dos mecanismos de transmissão estrutural da vibração, desenvolve-se um método simplificado para previsão da transmissão da vibração do exterior para os pavimentos dos edifícios. O método desenvolvido numericamente para edifícios com vários pisos e estrutura constituída por lajes vigadas e pilares de betão armado baseia-se na utilização de funções de transferência simplificadas da vibração entre secções fundamentais da estrutura. São desenvolvidos dois tipos de funções simplificadas, um com base em valores medianos de comportamento e outro dependente das características mecânicas e geométricas dos elementos estruturais que condicionam o processo de transmissão da vibração. O método simplificado é validado em três edifícios em construção por comparação com os resultados obtidos de modelos de elementos finitos validados experimentalmente.
- Sobre a necessidade de consideração da componente vibração em projetos onde não é normalmente consideradaPublication . Rosão, Vitor; Carreira, A. S.As componentes que são normalmente consideradas nas Avaliações de Impacte Ambiental, para um determinado tipo de projeto, estão mais ou menos bem definidas. No caso da componente Vibração é usual a sua consideração em projetos manifestamente vibráteis, nomeadamente projetos ferroviários e pedreiras. Contudo existem outros tipos de projetos, em que não é usual a consideração da componente Vibração, mas em que os impactes ambientais associados podem não ser negligenciáveis, nomeadamente projetos rodoviários, aeroportuários e parques eólicos. O objetivo da presente comunicação é assim explicitar e demonstrar a pertinência e necessidade de consideração da componente Vibração em outros tipos de projetos, que não os habituais, recorrendo a resultados de medições in situ de vibração, para esses tipos de projeto, e à informação bibliográfica, nacional e internacional, disponível sobre a matéria.
- Projetos de escolas resilientes aos sismos no território do Algarve e de Huelva (PERSISTAH)Publication . Estêvão, João M. C.; Amaral Ferreira, Mónica; Braga, Alfredo Manuel Gonçalves Silva; Carreira, Ana; Barreto, Vítor; Requena-Garcia-Cruz, Maria-Victoria; Segovia Verjel, María Luisa; Romero-Sánchez, Emilio; De Miguel, Jaime; Morales-Esteban, Antonio; Sá, Luis Fazendeiro; Oliveira, C. S.O projeto PERSISTAH propõe estudar o risco sísmico das escolas do primeiro ciclo do ensino básico localizadas nas regiões do Algarve (Portugal) e de Huelva (Espanha), dando assim cumprimento aos objetivos das Plataformas Nacionais para a Redução do Risco de Catástrofes (PNRRC) das Comissões Nacionais de Proteção Civil de Portugal e Espanha. O PERSISTAH tem como principais objetivos, melhorar o conhecimento mútuo das realidades das duas regiões, designadamente dos códigos sísmicos de cada país, e sobre as práticas construtivas regionais. Para tal foi criada uma ficha global de recolha de informação sobre as escolas do 1º ciclo (142 no Algarve e 139 em Huelva), que tendo em conta as especificidades das duas regiões. Foi desenvolvido um programa informático para a gestão da segurança sísmica das escolas, composto por três módulos: i) gestão da base de dados das escolas; ii) definição da ação sísmica a considerar; e iii) determinação do grau de dano e o School-Score de cada escola (um sistema de hierarquização do risco sísmico dos edifícios das escolas). Também foram desenvolvidos materiais pedagógicos para as crianças e professores. Os resultados obtidos com o programa informático desenvolvido mostram que os espectros de resposta estabelecidos pelos códigos sísmicos de Portugal e de Espanha são muito diferentes. Além disso, também se observaram diferenças muito significativas em função da lei de atenuação usada.