Jonylson Carvalho de Amarante

Título

Instabilidade Estrutural de Reservatório D’água Elevado sob Ação Sísmica

Orientador(es)

Ronaldo Carvalho Battista e Eliana Maria Lopes Carvalho

Resumo

A ação sísmica provoca forças de inércias que causam fortes vibrações e esforços internos na meso-estrutura de reservatórios d’água elevados. Apresenta-se neste trabalho um modelo matemático-numérico para o estudo do problema de interação dinâmica fluido-estrutura induzida pela ação sísmica na base da torre treliçada, no topo da qual se encontra o reservatório d’água. Um modelo analítico linearizado para simulação do movimento do fluido foi utilizado na elaboração da modelagem do sistema. Estando o reservatório acoplado à estrutura, a excitação dinâmica de base induz um movimento oscilatório no fluido, podendo levar a uma situação limite entre formação e quebra de ondas, gerando assim forças hidrodinâmicas que podem tornar o sistema estrutural instável. As equações acopladas do movimento da estrutura e do fluido sob ação sísmica foram desenvolvidas segundo o Método da Superposição Modal e solucionadas por meio do algoritmo de integração numérica de quarta ordem do Método de Runge-Kutta.

Abstract

The seismic action causes inertia forces and induce strong vibrations and large member forces in the meso-structure of elevated water tanks. This work presents a mathematical-numerical model to study the dynamic fluid-structure interaction problem induced by the seismic action in the base of the trussed tower-structure, on the top of which is the water tank. An analytical linearized model for simulation of the movement of the fluid was used in the system’s modelling. Being the water tank coupled to the structure, the base excitation induces an oscillatory movement in the fluid, that could lead to a limit situation between the formation and break of waves, thus generating hydrodynamic forces that can turn unstable the structural system. The coupled equations of movement of the structure and of the fluid under seismic action were developed within the framework of Modal Superposition Method and solved with the Runge-Kutta fourth order algorithm for numeric integration of the coupled equations.