Dinâmica de Estruturas e Engenharia Sísmica

Código:

EC0050

Sigla:

DEES

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Estruturas

Ocorrência: 2009/2010 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Estruturas e Geotecnia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEC	45	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	5	-	5	60	133

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
A análise dinâmica de estruturas surge na sequência da análise sob acções estáticas leccionada nas unidades curriculares de Teoria de Estruturas 1 e 2, constituindo um desenvolvimento e aquisição de conhecimentos adicionais sobre o comportamento de estruturas. A necessidade regulamentar de utilização da análise dinâmica (sísmica em particular) na prática corrente de Engenharia Civil, conjugada com os poderosos meios computacionais já disponíveis, reforça a pertinência do ensino das matérias de Dinâmica de Estruturas e de Engenharia Sísmica que já conta cerca de 25 anos no curso de Engenharia Civil da FEUP.

OBJECTIVOS:
1- Complementar a compreensão de formulações básicas de análise de sistemas lineares sob acções dinâmicas de carácter determinístico, em face de matéria já leccionada na unidade curricular de Teoria de Estruturas 2.
2- Introdução de alguns procedimentos básicos de análise dinâmica experimental.
3- Aplicação dos métodos da Dinâmica Estrutural à análise do comportamento de estruturas de Engenharia Civil sob acções dinâmicas, com especial ênfase para a resposta sísmica de estruturas de edifícios em face dos actuais preceitos regulamentares (RSA, REBAP e Eurocódigos 8 e 2).
4- Sensibilização para os princípios básicos de dimensionamento sísmico subjacentes à filosofia da regulamentação actual e compreensão da sua importância para uma boa concepção de estruturas sismo-resitentes.

CONHECIMENTOS PRÉVIOS:
Matérias de análise e comportamento estrutural tratadas nas unidades curriculares de Mecânica, Resistência dos Materiais, Teoria das Estruturas e Estruturas de Betão.

DISTRIBUIÇÃO PERCENTUAL:
Conteúdo científico: 70%
Conteúdo tecnológico: 30%

COMPETÊNCIAS E RESULTADOS DE APRENDIZAGEM:
Conhecimento - Identificar os conceitos e as particularidades da formulação das equações de equilíbrio inerentes à dinâmica de estruturas. Descrever os principais métodos de análise dinâmica de sistemas estruturais solicitados por diversos tipos de acções dinâmicas. Identificar os principais aspectos da resposta sísmica de estruturas de Engenharia Civil, descrevendo aspectos básicos relativos ao comportamento não-linear de estruturas. Ilustrar e reforçar conceitos importantes como ductilidade, comportamento histerético, dissipação de energia e sua importância no desempenho sísmico de estruturas. Descrever métodos de distribuição de acções horizontais em estruturas de edifícios e consequente obtenção de efeitos nos elementos estruturais. Identificar os principais cuidados a adoptar numa boa concepção sismo-resistente de estruturas.
Compreensão e aplicação - Interpretar e resolver um conjunto de problemas práticos de estruturas de engenharia civil solicitados por acções dinâmicas em geral e sísmica em particular, usando os métodos leccionados para o cálculo da resposta dinâmica. Aplicar conhecimentos transmitidos na avaliação experimental da resposta de pequenos modelos físicos, procurando realizar previsões de comportamento com base em simulações numéricas.
Análise - Analisar e distinguir as particularidades da resposta dinâmica de estruturas de engenharia civil em face do tipo de acções solicitantes (condições iniciais, acções harmónicas, impulsivas, quaisquer e sísmica).

Programa

PARTE I: Dinâmica Estrutural

Importância da Análise Dinâmica de Estruturas de Engenharia Civil.

Sistemas lineares (osciladores) de um grau de liberdade (g.l.).
- Breves revisões de matéria já leccionada em TE2 relativa a: modelos matemáticos; resposta a vibrações livres sem e com amortecimento; resposta a solicitações sinusoidais; identificação experimental da frequência natural e do coeficiente de amortecimento.
- Funções de forma e definição de sistemas de 1 g.l. generalizados.
- Resposta a formas especiais de excitação harmónica.
- Resposta a uma acção qualquer, no domínio do tempo (integral de Duhamel).
- Relação excitação-resposta no domínio da frequência (análise de Fourier) para uma acção qualquer.
- Revisões sobre resposta sísmica de um oscilador linear de um g.l. e espectros de resposta.
- Análise vibratória pelo método de Rayleigh.

Sistemas lineares com vários graus de liberdade.
- Breves revisões de matéria já leccionada em TE2 relativa a: modelos matemáticos; resposta a vibrações livres sem amortecimento; frequências e modos de vibração; condições de ortogonalidade; resposta a vibrações livres com amortecimento; método de sobreposição modal para análise a uma solicitação qualquer, em particular acções sinusoidais e acção sísmica por espectros de resposta (incluindo métodos de combinação modal).
- Método de Rayleigh para análise de resposta sísmica, como caso particular do método de sobreposição modal.
- Matriz de amortecimento de Rayleigh e sua obtenção; referência a outras formulações.
- Análise dinâmica por integração directa no domínio do tempo.


PARTE II: Engenharia Sísmica

Comportamento, modelação e análise de estruturas de Engenharia Civil sob acção sísmica.
- Caracterização da acção dos sismos e seu enquadramento regulamentar: RSA e EC8
- Aspectos básicos da resposta sísmica de estruturas. Particularidade da acção sísmica e a ductilidade estrutural. Diferentes tipos de sistemas estruturais em edifícios, no que respeita à resistência sísmica.
- Critérios de concepção sismo-resistente de edifícios, regularidades, irregularidades, etc. (breves referências de enquadramento no EC8 e ao RSA)
- Determinação dos efeitos da acção dos sismos. Enquadramento das diversas metodologias de modelação e análise, gerais exactas e simplificadas, baseadas em modelos estruturais planos e tridimensionais.

Noções gerais de métodos de dimensionamento sísmico.
- Dimensionamento directo (RSA e EC8)
- Dimensionamento por capacidade resistente. Aspectos básicos e referências ao EC8.
- Métodos de controlo ou verificação do desempenho sísmico. Análises pushover (EC8) e analises dinâmicas não-lineares no domínio do tempo.
- Projecto sísmico de acordo com o EC8. Princípios gerais, objectivos, conceitos e metodologias. Principais novidades relativamente ao RSA: classes de ductilidade, condições de regularidade estrutural, coeficientes de comportamento. Espectro de resposta elástico e espectro de resposta de projecto. Orientações de boa concepção de estruturas sismo-resitentes. Breves referências aos princípios básicos de dimensionamento e pormenorização, em função das classes de ductilidade.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas de apresentação dos principais conceitos e metodologias de análise dinâmica, devidamente complementada com a apresentação de exemplos de aplicação, bem como de alguns ensaios experimentais sobre pequenos modelos físicos.
As aulas práticas servem essencialmente para o aprofundamento da discussão e resolução de problemas práticos lançados nas aulas teóricas.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	48,00
Trabalho prático de consolidação de conhecimentos, com compomente experimental	Trabalho escrito	4,00		2009-10-06
Trabalho prático de índole analítica/numérica	Trabalho escrito	4,00		2009-10-27
Mini-teste global	Exame	3,00		2009-11-02
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

A disciplina de Avaliação Distribuída, no regime excepcional de 2009/10, inclui apenas 1 mini-teste complementado com a realização de 2 trabalhos práticos.
Os trabalhos práticos valem um total de 5 valores, devendo ser realizados pelos alunos, entregues ao docente das aulas práticas que os analisará e discutidos com os docentes.
O 1º trabalho prático será apresentado na aula teórica do dia 29 de Setembro, com a realização da
componente experimental no dia 30 de Setembro, devendo o correspondente relatório/resolução ser entregue até às 18h do dia 6 de Outubro.
o 2º trabalho prático será apresentado na aula teórica do dia 20 de Outubro, devendo o correspondente relatório/resolução ser entregue até às 18h do dia 27 de Outubro.
A discussão oral dos trabalhos será realizada no dia 30 de Outubro, a partir das 14h30m.

Fórmula de cálculo da classificação final

Será realizado um mini-teste no dia 2 ou 4 ou 6 de Novembro de 2009 (ainda a fixar) para a cotação total de 15v valores.
Em observância das normas de avaliação MIEC 2009/10, as notas dos trabalhos são acumuladas à do mini-teste, sendo aplicado um factor de validação (não superior a 1) à nota dos trabalhos e calculado da seguinte forma:
FV = NMT/40 , não superior a 1, onde NMT é a nota do mini-teste em percentagem (0 a 100%).

Avaliação especial (TE, DA, ...)

REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES EM MOBILIDADE:
Domínio da Língua Portuguesa e/ou Inglesa;
Frequência de disciplinas de graduação introdutórias à temática científica versada na presente disciplina;
Avaliação através de exame e/ou trabalho(s) especialmente definidos em face do perfil do estudante.
REGRAS ESPECIAIS PARA TRABALHADORES ESTUDANTES E SIMILARES:
Os alunos com estatuto de trabalhador estudante ou similar, estão dispensados da realização dos trabalhos práticos, devendo realizar o mini-teste juntamente com os restantes alunos, para a cotação total de 20 valores. O correspondente recurso será realizado para idêntica cotação, nas mesmas condições e data dos restantes alunos conforme descrito no ponto anterior.

Melhoria de classificação

O recurso para recuperação do mini-teste será realizado na semana de intervalo entre a época normal e a de recurso (28 de Janeiro a 3 de Fevereiro de 2010), mediante inscrição de acordo com as normas de avaliação MIEC 2009/10, nas mesmas condições do mini-teste (15 valores) e da acumulação com notas dos trabalhos que são afectadas do factor de validação agora calculado pela mesma fórmula mas com base na nota percentual da prova de recuperação.

Observações

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Tempo de trabalho estimado fora das aulas: 6 horas