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- Vibrações induzidas por peões em escadas metálicasPublication . Andrade, Pedro; Santos, José; Escórcio, Patrícia
- Direct integration methods versus modal superposition method, on predicting staircases vibrationsPublication . Andrade, Pedro; Santos, José; Escórcio, PatríciaThe majority of Finite Element software’s present two different solutions methods to perform time history analysis of the equations of motion due to dynamic (time-varying) loads: Direct Integration and Modal Superposition. This paper aims to assess which method should be employed in the design of modern flexible staircases, to more efficiently predict human induced vibrations. This was verified by estimating vibrations on a real staircase using the two time domain analysis methods and, then, comparing with vibrations experimentally measured. The results indicate that Direct Integration could yield to overestimated responses due to the limited capacity, as the vibration modes increase, of FE numerical models to realistic predict natural frequencies and modal shapes of a real structure. Therefore, Modal Superposition is suggested to be used for design routines, excluding, for the same reason, the vibration modes with higher frequency content. © 2020 The Authors. Published by ELSEVIER B.V. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0) Peer-review under responsibility of the European Structural Integrity Society (ESIS) ExCo Keywords: Modal Superposition; Direct Integration; Duhamel Integral; Human Walking Vibrations; Flexible Staircases. * Corresponding author. Tel.: +351 291 705 197. E-mail address: jmmns@fe.up.pt Available online at www.sciencedirect.com ScienceDirect Structural Integrity Procedia 00 (2019) 000–000 www.elsevier.com/locate/procedia 2452-3216 © 2020 The Authors. Published by ELSEVIER B.V. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0) Peer-review under responsibility of the European Structural Integrity Society (ESIS) ExCo 1st Virtual European Conference on Fracture Direct Integration Methods versus Modal Superposition Method, on Predicting Staircases Vibrations Pedro Andradea , José Santosb,c,*, Patrícia Escórciob a University of Madeira, 9020-105 Funchal, Portugal b University of Madeira, Faculty of Exact Sciences and Engineering, Department of Civil Engineering and Geology, 9020-105 Funchal, Portugal c CONSTRUCT-LABEST, Faculty of Engineering (FEUP), University of Porto, Portugal Abstract The majority of Finite Element software’s present two different solutions methods to perform time history analysis of the equations of motion due to dynamic (time-varying) loads: Direct Integration and Modal Superposition. This paper aims to assess which method should be employed in the design of modern flexible staircases, to more efficiently predict human induced vibrations. This was verified by estimating vibrations on a real staircase using the two time domain analysis methods and, then, comparing with vibrations experimentally measured. The results indicate that Direct Integration could yield to overestimated responses due to the limited capacity, as the vibration modes increase, of FE numerical models to realistic predict natural frequencies and modal shapes of a real structure. Therefore, Modal Superposition is suggested to be used for design routines, excluding, for the same reason, the vibration modes with higher frequency content.
- Application of the effective impulse approach to stairsPublication . Andrade, Pedro; Santos, José; Escórcio, PatríciaOne of the most commonly used simplified methods for predicting man induced vibrations in floors with high fundamental frequencies is the Effective Impulsive approach, first developed by the ARUP's company and later modified by the design guide SCI P354. Since the Effective Impulse approach was designed to be used in floors, its use in stairs can be arguable. To better understand the effectiveness of this method in stairs, in this paper are experimentally measured vibrations on a staircase with a poor dynamic behavior and then compared to the vibrations predicted using the Effective Impulse approach. The results indicate that this approach can be used, especially in the stair descends. The serviceability of the analyzed staircase was also verified by comparing the measured and predicted vibrations with the acceptable limits proposed by various authors and design guides.
- Pre-design of laterally supported stair stepsPublication . Santos, José; Andrade, Pedro; Escórcio, PatríciaIt is becoming increasingly common to design monumental staircases and their steps with elevated stiffness and low mass, obtaining high natural frequencies, off the range of frequencies that are excitable by pedestrians. However, this sometimes leads to unacceptable levels of vibration, with impulsive responses. In many cases the dynamic behaviour of steps is almost independent from the rest of the staircase, causing a phenomenon de signated as local vibrations, which could be much more severe than the global vibrations of the staircase. In order to avoid this problem, this paper presents a simplified expression to pre-design stair steps which guarantee that excessive vibrations will not occur, without the need to perform a dynamic analysis. The ex pression was deduced based on the results of an experimental campaign, several numerical analyses and a theoretical analysis. During this study it was necessary to define an acceptable limit of vibrations specific for this type of vibration, which affects mainly the feet of pedestrians. The expression deduced is easy to apply because it depends only of vertical stiffness of the step. Finally, the pre-design expression is also applied to the staircase used in the experimental campaign, and it was concluded that it would be easy to avoid excessive vibrations, with a negligible cost increase.
- Using BIM to improve building energy efficiency: a scientometric and systematic reviewPublication . Pereira, Vítor; Santos, José; Leite, Fernanda; Escórcio, PatríciaThe Architecture, Engineering, Construction, and Operations (AECO) sector is responsible for a great pro portion of the global energy consumption and associated environmental impacts. On this front, and from a sustainability improvement perspective, the use of Building Information Modelling (BIM) capabilities could represent an opportunity to improve these impacts in all steps of a building’s life. The main purpose of the current paper is to identify the areas in which BIM technology can or already is playing a role in improving building efficiency, helping AECO sector stakeholders in reducing environmental impacts. In the current paper, the impact of using BIM to enhance the building energy efficiency is explored through a scientometric analysis and a systematic literature review. There is a high interest among the scientific community in these fields, given the recent rise in publications and citation numbers. Moreover, there is a lack of interoperability between BIM and energy analysis tools, a high potential for integrating BIM with other technologies, such as thermography, Geographic Information Systems (GIS) and monitoring, and a very positive impact from the use of BIM in the optimisation of construction solutions which allow energy savings in the AECO sector.
- Numerical methods to predict human induced vibrations on low frequency stairs. Part 2: evaluation by comparing with experimental dataPublication . Andrade, Pedro; Santos, José; Escórcio, PatríciaNowadays, vibration serviceability criteria are becoming the governing factor in the design of most modern staircases, because their increasing susceptibility to human induced vibrations. Although more awareness have been raised to the dynamic design of new staircases, there are still few studies found in the literature that compare the different results of numerical methods for predicting vibrations with experimental data, in order to validate the same. Hence, this paper employs the main existing numerical methods to an actual staircase with known liveness, by comparing the predicted results with the experimental data, to evaluate their accuracy when designing flexible staircases. This paper is Part 2 of a set of two papers. In Part 1, the different numerical methods are presented and details are given of how to apply them. To accomplish this, an in-situ staircase dynamic characterisation and several walking tests are performed. The measured vibrations are initially compared with different proposed acceptable limits to confirm that the vi brations exceed the limits. The different numerical methods are then employed and the predicted results are compared with the experimental results. Lastly, the main findings of this work are discussed together with those of diverse researchers who also applied one of these procedures to estimate vibrations. The results obtained showed that, with two of the numerical procedures applied (footfall force time histories and simplified vibration evaluation), it was possible to effectively predict the vibrations, while with the remaining two (Fourier series walking models and steady-state analysis), in general, overestimated responses were predicted.
- BIM na hotelaria: possibilidades e desafiosPublication . Santos, José; Escórcio, PatríciaAtualmente o BIM é entendido como uma ferramenta de gestão do ciclo de vida do edifício. De facto, um modelo BIM contém toda a informação do edifício incluindo as fases de projeto, construção e manutenção. Informação essa que é relevante para a gestão do mesmo. Os edifícios de serviços, dos quais se destacam os hotéis, necessitam de uma gestão permanente das suas instalações, dada a elevada quantidade de sistemas e de operações realizadas no dia a dia. Uma parte desta gestão depende da informação do estado edifício, informação essa que atualmente está disponível no modelo BIM desse edifício. Assim, poderão surgir sinergias juntando os modelos BIM à gestão das instalações dos hotéis. Neste artigo são identificadas as principais oportunidades e desafios à implementação do BIM na hotelaria, através de uma recolha bibliográfica e da utilização de um software. Verificou-se que existem inúmeras vantagens para o setor da hotelaria em adotar o BIM na gestão das suas instalações. Estas estão relacionadas com o facto de a informação estar centralizada, disponível instantaneamente e da mesma poder ser visualizada e editada interactivamente (3D). Relativamente aos obstáculos indicados, estes são típicos dos processos de mudança, pelo que se espera diminuam ao longo do tempo.
- Plano para integração do BIM em diversas disciplinas do curso de engenharia civil da UMaPublication . Escórcio, Patrícia; Santos, JoséApós a introdução do ensino de um software BIM (Autodesk Revit) na UC de Desenho Técnico Assistido por Computador do 1º ano do curso de Engenharia Civil, na Universidade da Madeira, em 2010, verificou-se que o nível de conhecimento BIM dos alunos se situa ao nível do modelador BIM e continua a ser insuficiente face às necessidades das indústrias AECO. Para uma formação mais sólida e completa na área do BIM, é importante estimular o desenvolvimento de competências de trabalho colaborativas e interdisciplinares, promover o conhecimento na área da aplicação de materiais de construção, métodos de construção, projeto de especialidades, gestão de custos e materiais, deteção de conflitos e de uma forma genérica, fomentar a utilização de outras ferramentas BIM, noutras UCs ao longo do curso. Assim, neste trabalho é feita uma análise aos conteúdos programáticos das diferentes UCs do curso de Engenharia Civil para se verificar como e onde podem ser utilizados modelos e softwares BIM. Para tal foi necessário definir previamente um conjunto de competências necessárias para os docentes e um conjunto de competências que se pretende que os alunos atinjam. Deste modo, foi definido um plano de integração BIM para mais de uma dezena de UCs de modo a sensibilizar e motivar os respetivos docentes.
- Utilização de ferramentas BIM na avaliação da eficiência energética dos edifícios: estado da artePublication . Santos, José; Escórcio, Patrícia; Pereira, VítorNa última década as exigências relativas à eficiência energética dos edifícios aumentaram substancialmente. Por sua vez, as ferramentas BIM têm permitido a realização de tarefas de otimização de soluções na fase de conceção que antes eram muito trabalhosas, assim como difíceis de conciliar. Neste artigo faz-se uma revisão bibliográfica sobre a utilização de ferramentas BIM com a finalidade de obter edifícios energeticamente mais eficientes. São identificados e analisados os tópicos mais relevantes sobre o tema, assim como identificadas as ferramentas BIM mais utilizadas. Constata-se que embora haja ainda muitos aspetos a melhorar, já é possível usar as ferramentas BIM para obter edifícios mais eficientes.
- Integração de software BIM na disciplinas de desenho técnico e assistido por computador da UMaPublication . Escórcio, Patrícia; Santos, JoséO Building Information Modeling (BIM) representa uma grande mudança de paradigma relativamente ao conceito de modelação dos edifícios uma vez que envolve todas as especialidades ligadas ao seu projeto, à sua construção e à sua gestão ao longo da sua vida. Contudo, apesar das suas inúmeras vantagens, tem-se verificado que a sua implementação tem sido demorada e ainda não é amplamente utilizado na indústria AECO. De forma a fomentar a utilização de modelos BIM e promover o entendimento do conceito BIM face ao tradicional CAD, foi introduzido na UC de Desenho Técnico Assistido por Computador do 1º ano dos cursos de Engenharia Civil e Engenharia Eletrotécnica da Universidade Madeira o ensino de um software BIM (Autodesk Revit), além do ensino do software CAD (Autodesk AutoCAD). Neste trabalho: i) é avaliada a facilidade da aprendizagem do software BIM comparativamente ao software CAD, ii) são identificados os conhecimentos BIM apreendidos pelos alunos, e iii) é feita uma reflexão sobre como e onde deve o ensino do BIM ser prolongado ao longo do curso de Engenharia Civil. Verificou-se que: i) o software BIM é mais intuitivo e fácil de aprender pelos alunos, ii) a grande maioria dos conhecimentos BIM ensinados é apreendida pelos estudantes, iii) a melhor forma de prolongar o ensino do BIM, dadas as diversas limitações, será a sua introdução parcial em diversas UCs.