Análise dinâmica de vigas finitas sobre fundação elástica sujeitas a cargas móveis

Pedro André Santos de Castro Jorge

Key information

Authors:

Pedro André Santos de Castro Jorge (Pedro André Santos de Castro Jorge)

Supervisors:

Fernando Manuel Fernandes Simões (Fernando Manuel Fernandes Simões); António Manuel Figueiredo Pinto da Costa (António Manuel Figueiredo Pinto da Costa)

Published in

11/13/2013

Abstract

This dissertation presents a study on the dynamic response of beams on an elastic foundation subjected to the action of moving loads. A finite element model was programmed in MatLab environment to analyse this problem and the results obtained were validated by comparison with scientific articles on the subject. The response of the system is studied for three types of mechanical behavior of the foundation: (a) linear elastic (classic Winkler model), (b) nonlinear elastic and (c) bilinear elastic (i.e., with different behavior in tension and compression). For each of these, the mathematical formulation and method for solving the governing differential equations of motion are explained and followed by a discussion of the results of the analyses. The effects of the load velocity, beam length and foundation stiffness on the amplifications of deflections and bending moments are investigated. Critical velocities are determined for beams with or without damping, on uniform foundations or foundations composed of two sub-domains with different values of stiffness. No presente trabalho estuda-se a resposta dinâmica de vigas assentes em fundações elásticas e sujeitas à acção de cargas móveis. Desenvolve-se um programa de elementos finitos em ambiente MatLab para analisar este problema, tendo os respectivos resultados sido validados por comparação com os de artigos científicos. Analisam-se as respostas do sistema para três tipos de comportamento da fundação: (a) elástico linear (modelo clássico de Winkler), (b) elástico não linear e (c) elástico bilinear (isto é, com comportamento distinto quando a fundação se encontra à tracção ou à compressão). Expõe-se para cada um a respectiva formulação matemática do problema, o método usado na resolução das equações diferenciais que regem o movimento e conclui-se com a apresentação e discussão dos resultados obtidos. Analisa-se o efeito da velocidade da carga, comprimento da viga e rigidez do solo de fundação nas amplificações de deslocamentos e momentos flectores da viga. Determinam-se também velocidades críticas para vigas com ou sem amortecimento, com fundações uniformes ou divididas em dois sub-domínios de rigidezes diferentes.