The vibration serviceability of footbridges has evolved from the adoption of a single pedestrian crossing in the resonance condition to load cases in which several pedestrians cross the structure simultaneously. However, in spite of this improvement, pedestrians continue to be considered as applied loads in codes of practice. Recent research has pointed out that modeling pedestrians as dynamic systems is a step further in the search for a more realistic design approach. This is explored in this paper, focusing on the case of vertical vibration. A two-span cable-stayed test structure was selected, and accelerations were measured from single and group crossings, both at the structure and at a pedestrian’s waist. Numerical simulations considering the pedestrians modeled as loads only and also as dynamic systems were implemented, and numerical and experimental time response vibration signatures were compared. Reductions of up to 25% and 20% in peak and RMS acceleration, respectively, were obtained when pedestrians were modeled as dynamic systems, in comparison with the less realistic model of pedestrians as loads only. Such reductions were shown to depend on the number of pedestrians involved in the group. The results, thus, highlight that pedestrian–structure interaction is an asset for the vibration serviceability design of footbridges.
1 October 2023 in Frontiers of Architectural Research
This paper presents a framework for the structural design of single-story industrial steel portal frames. The structural mechanical utilization, stability, and serviceability design requirements employing a parametric structural tridimensional computational model are included. The model parameterization consists of adopting the column, rafter, purlins, and cladding span lengths as parameters, as well as the cross-section sizes of these members, the latter in accordance with the standard commercial cross section’s tables. The main outcome is the possibility to scan the range of parameters and store the structural performance ratios, generating a solution space for this structural system. This space of valid solutions attending structural code requirements defines a set of valid structural system topological configuration and dimensions, making it possible to obtain relationships between the parameters and material consumption rate. Concave-hull 2D plots are used to visualize the solution space and identify the best choice of parameters in the design process. It is shown that the solution space generation and the concave-hull 2D plots are powerful design aids that help to identify the best combination of structural system topological dimensions and cross-section types and dimensions.
18 August 2021 in PARC: Pesquisa em Arquitetura e Construção
Entre 2011 e 2019, o conjunto das disciplinas de Estruturas de um curso de graduação em Arquitetura foi conduzido com experiências metodológicas incorporando simulações computacionais, aqui sumarizadas. As disciplinas têm ementas com temas que vão da mecânica e simulação estrutural; concepção estrutural; projeto e detalhamento de estruturas em concreto armado, em aço e em madeira. Esta experiência apontou que, alunos capacitados no uso de simuladores estruturais projetaram com uma consciência clara e profissional sobre a concepção Estrutural junto à Arquitetura, ao passo que verificaram a aceitabilidade estrutural com precisão. No entanto, o uso destes recursos adicionais demanda uma maior integração entre as disciplinas de estruturas e as disciplinas que lidam com conteúdo em comum: matemática; geometria, lógica de programação e projeto arquitetônico.
Resumo Estruturas recíprocas (ERs) são datadas do período neolítico, produzidas originalmente em madeira e compostas por elementos de dimensões reduzidas. Trata-se de um sistema estrutural que apresenta a capacidade de se adaptar a formas livres, complexas e com grande potencial estético, como indicado por diversas pesquisas contemporâneas. No entanto, acredita-se que essas estruturas poderiam fazer melhor uso das tecnologias digitais disponíveis de projeto, análises, fabricação e montagem. Este artigo tem o objetivo de identificar as atuais lacunas em que se pode concentrar esforços de pesquisa no sentido de tornar a tecnologia das ERs mais viável. Foi feita uma revisão sistemática da literatura (RSL) em sete bases de dados diferentes. Encontrou-se um total de 180 artigos, dos quais 49 foram selecionados para análise. Dentre eles, 27 identificaram lacunas existentes, que foram compiladas em cinco categorias: (a) dificuldades na concepção geométrica/estrutural; (b) necessidade de aprimoramento de ferramentas digitais; (c) dificuldade no projeto, análise, fabricação e montagem de conexões; (d) dificuldade de compreensão da real contribuição dos protótipos para aplicações em grande escala; e (e) necessidade de incorporar o processo de montagem no projeto de ERs. Foi possível concluir que o desenvolvimento de novos mecanismos de análise estrutural aliados à criação de novos detalhes construtivos pode contribuir para a expansão do uso das ERs.