Efeitos de vizinhança associados a fenômenos aerodinâmicos quase-estáticos e ressonantes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lavôr, Thiarly Feitosa Afonso de
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48922
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.
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spelling Efeitos de vizinhança associados a fenômenos aerodinâmicos quase-estáticos e ressonantesEfeito de vizinhançaTúnel de ventoEdifícios altosAnálise estáticaTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.Com o aumento da ocupação urbana, e consequentemente sua valorização econômica, junto ao desenvolvimento das técnicas construtivas e dos materiais, a construção de “arranha-céus” já é uma realidade brasileira. Tais estruturas estão sujeitas à possibilidade de desenvolvimento de fenômenos aerodinâmicos mais severos, incluindo os chamados de efeitos de vizinhança. Esses efeitos surgem devido à alteração da força do vento provocada por edifícios ou obstáculos presentes nas proximidades do edifício analisado, podendo ser amplificada ou reduzida. Compreender e quantificar os efeitos de vizinhança é fundamental para projetar edifícios seguros e eficientes, no entanto, há uma complexidade nesse fenômeno que o caracteriza como o maior desafio da engenharia do vento e, portanto, de modo geral, dificulta o aprimoramento das diretrizes de projeto. O trabalho propõe a estimativa e análise desses efeitos através de fatores de vizinhança, considerando as interferências nas forças aerodinâmicas globais em um edifício alto devido à presença de edificações no entorno, relacionando com a situação do edifício analisado de modo isolado. Para isso, foram usadas duas técnicas experimentais no túnel de vento da Universidade Federal do Rio Grande do Sul: 1) High Frequency Pressure Integration (HFPI) e 2) Método aerolástico com a Balança Dinâmica de Três Graus De Liberdade (BD3GDL). Através da aquisição das pressões do vento pela primeira técnica, foi feita a análise estática dos coeficientes aerodinâmicos globais e a análise dinâmica das forças globais de maneira temporal, de acordo com a teoria de vibração aleatória. A análise estática, com abordagem analítica-experimental, visa aumentar a base de dados existente sobre os efeitos da interferência na ação do vento em edificações que, por sua vez, corrobora como fundamentação nas atualizações da norma brasileira ABNT NBR 6123, particularmente no tema abordado em seu Anexo G. Já a análise dinâmica teve o intuito de analisar e verificar a presença de amplificações nas respostas da edificação causadas por fenômenos ressonantes. Como a análise dinâmica pelo HFPI é parcialmente proveniente de uma abordagem numérica, algumas limitações estão intrinsecamente contidas na metodologia, sendo desprezados os efeitos da interação fluido-estrutura. Essas limitações foram avaliadas a partir dos resultados provenientes da segunda técnica experimental que permite a modelagem aeroelástica de estruturas. Os resultados apontaram ótima consistência entre as técnicas experimentais até velocidades do vento que englobam as máximas utilizadas nas principais normas do mundo. No entanto, a natureza da análise afeta substancialmente os efeitos de vizinhança, modificando tanto a magnitude quanto a localização dos fatores de vizinhança mais críticos. No geral, os resultados obtidos confirmaram a natureza complexa do fenômeno. No entanto, a magnitude desses resultados apresentou consistência com os valores estabelecidos por normas e pesquisas referenciadas, divergindo com a norma brasileira apenas nas coordenadas dos efeitos de vizinhança críticos, visto que essa norma apresenta clara defasagem nesse parâmetro, necessitando de revisão.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)With the increase of urban occupation, and consequently its economic valuation, combined with the development of construction techniques and materials, the construction of skyscrapers is already a Brazilian reality. Such structures are susceptible to the development of severe aerodynamic phenomena including the so-called interference effects. These effects arise due to the change in wind load caused by buildings or obstacles present in the surroundings of the analyzed building, and can be amplified or reduced. Understanding and quantifying the interference effects is essential to design safe and efficient buildings, however, this is a complex phenomenon that characterizes it as the greatest challenge of wind engineering and thus limits improving design guidelines in a normative way. The study proposes the estimation and analysis of these effects through interference factors, considering the changes in the global aerodynamic loads on a tall building due to the presence of buildings in the surroundings, relating them to the situation of the building analyzed in isolation. For this, two experimental techniques were carried out in the wind tunnel of the Federal University of Rio Grande do Sul: 1) High Frequency Pressure Integration (HFPI) and 2) Aerolastic method with the Dynamic Balance of Three Degrees of Freedom (BD3GDL). By measuring the wind pressures by the first technique, the static analysis of the global aerodynamic coefficients and the dynamic analysis of the global forces in a time history, according to the random vibration theory, were performed. The static analysis, with an analytical-experimental approach, aims to increase the database about the wind-induced interference effects on buildings, in addition to contributing to the basis for updates to the Brazilian standard ABNT NBR 6123, particularly on the subject discussed in its Annex G. The dynamic analysis was performed to analyze and verify the presence of amplifications in the building responses caused by resonant phenomena. As the dynamic analysis by HFPI comes partially from a numerical approach, some limitations are intrinsically included in the methodology, not considering the effects of fluid-structure interaction. These limitations were evaluated based on the results from the second experimental technique that allows aeroelastic modeling of structures. The results showed excellent consistency between the experimental techniques up to wind velocities encompassing the maximum velocities used in major standards worldwide. However, the type of analysis substantially affects the interference effects, modifying both the magnitude and location of the most critical interference factors. In general, the results obtained confirmed the complex nature of the phenomenon. However, the magnitude of these results were consistent with the values determined by referenced standards and researches. In divergence with the Brazilian standard only in the coordinates of the critical effects, since this standard clearly lags in this parameter, requiring revision.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção CivilBrito, José Luís Vital deSouza, Acir Mércio LoredoLavôr, Thiarly Feitosa Afonso de2024-07-16T19:45:44Z2024-07-16T19:45:44Z2024-07-162023-07-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfLAVÔR, Thiarly Feitosa Afonso de. Efeitos de vizinhança associados a fenômenos aerodinâmicos quase-estáticos e ressonantes. 2023. xxvi, 266 f., il. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48922A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-07-16T19:45:44Zoai:repositorio.unb.br:10482/48922Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-16T19:45:44Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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