MURILO SASAKI DE PAULA E SILVA Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado submetidas ao vento sintético Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Ciências Área de concentração: Engenharia de Estruturas Orientador: Prof. Dr. Reyolando Manoel Lopes Rebello da Fonseca Brasil São Paulo 2017 MURILO SASAKI DE PAULA E SILVA Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado submetidas ao vento sintético Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Ciências Orientador: Prof. Dr. Reyolando Manoel Lopes Rebello da Fonseca Brasil São Paulo 2017 Este exemplar foi revisado e corrigido em relação à versão original, sob responsabilidade única do autor e com a anuência de seu orientador São Paulo, ______ de _______________________ de ________ Assinatura do autor: __________________________ Assinatura do orientador: __________________________ Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte. Catalogação na publicação Serviço de Biblioteca e Documentação Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Silva, Murilo Sasaki de Paula Análise dinâmica não linear em torres de concreto armado submetidas ao vento sintético / M. S. P. Silva – versão corr. – São Paulo, 2017. 232 p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica. 1.DINÂMICA DAS ESTRUTURAS 2.CONCRETO ARMADO 3.VENTO SINTÉTICO I.Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica II.t. AGRADECIMENTOS Ao professor Reyolando M. L. R. F. Brasil, pela orientação, bom humor, paciência e conhecimento fornecidos durante o programa. Ao professor Marcelo Araújo Silva, pela ajuda, indicação do tema e sugestões para a melhoria deste trabalho. Ao professor Pedro Almeida, por sua disposição em participar da banca examinadora de qualificaçãoe por contribuir com sua vasta experiência. Aos meus paisEvódio de Paula e Silva e Maria Fumie de Paula e Silva,pelo constante apoioe incentivo prestados durante o desenvolvimento deste trabalho. Ao meu amigoMarcelo Cherem, pela paciência ao me ensinar sobre o comportamento do concreto armado aplicado na engenharia de estruturas. Ao meu amigo Wagner de Moraes e Carvalho, pela amizade, constante estímulo, e valiosos conselhos fornecidos no âmbito profissional e pessoal. Ao meu amigo André Filgueiras, pela ajuda com toda a programação computacional, sem a qual, o trabalho nem teria começado. RESUMO SILVA, Murilo Sasaki de Paula. Análise Dinâmica Não Linear em Torres de Concreto Armado Submetidas ao Vento Sintético. 2017. 232 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. O tema está relacionado com o constante crescimento da necessidade em implantarnovas torres de telecomunicações devido ao crescimento acelerado da infraestrutura de telecomunicações no Brasil. Todos os dias, novos sistemas de transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas estão sendo implantadosno território brasileiro. O objetivo deste trabalho é propor um procedimento seguro e eficaz para a análise estrutural de torres de telecomunicações em concreto armado de grande esbeltez, com base em um modelo dinâmico não linear, submetendo à carga de vento. Estas cargas são simuladas pelo método do vento sintético proposto por Franco (1993). A análise do concreto armado será realizada de acordo com a NBR-6118 (ABNT, 2007). A fim de determinar com precisão os deslocamentos da estrutura submetida ao carregamento de vento, um método iterativo computacional será utilizado obter as respostas não lineares. Realiza-se uma análise linear e, a partir dos resultados de esforços solicitantes, as tensões e a porção fissurada de cada seção transversal é obtida e parte-se para a determinação dos deslocamentos de 2ª ordem da torre. Em cada iteração, um procedimento do tipo P-Delta será utilizado para levar em conta a não linearidadegeométrica da estrutura. As condições de contorno do problema estão relacionadas com a restrição do nível de tensões, deslocamentos e frequências de vibração da estrutura. Ao fim, uma análise dinâmica em torno da configuração não linear será realizada, e o deslocamento total da torre será dado pela somatória da componente estática com a componente flutuante do vento. Palavras-Chave: Análise dinâmica não linear, carregamento de vento, concreto armado, rigidez efetiva, ventosintético. ABSTRACT SILVA, Murilo Sasaki de Paula. Dynamic Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Towers Subjected to the Synthetic Wind. 2017. 232 p. Thesis (Master Degree inStructural Engineering) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. The theme is related to the constant growth in the need to deploy new telecommunications towers due to the accelerated growth of telecommunications infrastructure in Brazil. Every day, new systems of transmission and reception of electromagnetic waves are being implanted in the Brazilian territory. The objective of this work is to propose a safe and efficient procedure for the structural analysis of telecommunication towers with high slenderness constructed in reinforced concrete, based on a dynamic nonlinear model, submitting it to the wind load. These loads are simulated by the synthetic wind method proposed by Franco (1993). The analysis of the reinforced concrete will be held according to NBR-6118 (ABNT, 2007). In order to determine accurately the displacements of the structure subjected to wind loading, an iterative computational method will be held to obtain non-linear responses. A linear analysis is carried out and, with the results of the forces, the tensions and the fissured portion of each cross section are obtained and then 2nd order displacements of the tower. In each iteration, a P-Delta type procedure will be held to take into account the geometric non- linearity of the structure. The boundary conditions of the problem are related to the restriction of the stress level, displacements and vibration frequencies of the structure. At the end, a dynamic analysis around the nonlinear configuration will be performed, and the total displacement of the tower will be given by the sum of the static component with the floating component of the wind. Key Words - Nonlinear dynamic analysis, wind load, reinforced concrete, effective stiffness, synthetic-wind.