Dissertação

{pt_PT=Modelação e Análise de Cúpulas Geodésicas} {} EVALUATED

{pt=A partir do conceito de "energetic-synergetic" de Buckminster Fuller, surgiu o interesse em estudar cúpulas geodésicas, Vn, que são definidas por redes geodésicas triangulares de barras e nós. A frequência, Vn corresponde ao número de divisões, n, do triângulo inicial. Após a formulação das geometrias Vn (n=2,4,6,8), recorrendo à programação em Matlab, são determinados dois casos de estudo: um em que as estruturas estão à superfície, sujeitas à ação do vento (caso de estudo 1), e outro em que as estruturas estão enterradas, sujeitas às pressões do solo (caso de estudo 2). O Método dos Elementos Finitos (a partir dos programas Sap2000 e Inventor é o utilizado para a formulação e análise dos cenários, pois permite simular características mecânicas, comportamentos e geometrias complexas. São realizados dimensionamentos dos elementos estruturais: faces, barras e nós, verificando os ELU e ELUt com a aplicação das normas dos respetivos Eurocódigos. O aço, o bambu e a madeira são os materiais usados na construção dos modelos. A conclusão geral nos dois casos de estudo é que o efeito da flexão é o mais condicionante para qualquer modelo face à tração / compressão, nos elementos de face e de barra. Conclui-se que a madeira pode atuar como material estrutural desde que os esforços não sejam elevados e existam condições de meio. Caso contrário, o aço apresenta uma melhor aplicabilidade em cenários com elevados esforços atuantes. Os nós estão apenas sujeitos ao esforço axial provenientes das barras, verificando-se nestes um bom comportamento do bambu. , en=The desire to study geodesic structures came from the energetic-synergetic concept, by Buckminster Fuller, defined by triangular geodesic grids of frames and joints. The frequency, Vn, corresponds to the number of divisions, n, made to the initial triangle. Using Matlab software to design Vn (n=2,4,6,8) geometries two different case studies were evaluated: one where the structures are at surface level exposed to wind (case study 1) and another where the structures are underground and subjected to the ground pressure above it (case study 2). The Finite Element Method (from Sap2000 and Inventor) is the method used to design and perform the analysis of both case studies allowing to simulate mechanical characteristics, behaviours and complex geometries. The structural elements are designed: shells, frames and joints, complying with ULS and SLS limit states according to the corresponding Eurocodes. The materials used in the design of the models are steel, bamboo and wood. The bottom line in both case studies is that all the models are more affected by the bending effect than by the tensile/compression forces, regarding the shell and frame elements. It’s possible to use wood as a structural material if the forces and the environmental conditions are within a reasonable level. Otherwise, for other situations with a higher level of forces, steel remains a valid option, since it’s a strong and resistant material. The joints are subjected to axial forces due to the frames, where bamboo has proven to be a material with a proper behaviour to withstand those forces.}
{pt=Dimensionamento de estruturas, Cúpulas geodésicas, Domos geodésicos, en=Structural design, Geodesic Structures, Geodesic domes}

Janeiro 25, 2021, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Manuel Coelho Guerreiro

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado