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Tipo do documento: Dissertação
Título: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de edifícios submetidos a cargas de vento via utilização de técnicas de CFD e bases de dados aerodinâmicos com testes em túnel de vento
Título(s) alternativo(s): Vibration analysis and human comfort assessment of buildings subjected to wind loads based on CFD techniques and aerodynamic data bases with wind tunnel tests
Autor: Deus, Leandro de Andrade de 
Primeiro orientador: Silva, José Guilherme Santos da
Primeiro membro da banca: Soeiro, Francisco José da Cunha Pires
Segundo membro da banca: Burgos, Rodrigo Bird
Terceiro membro da banca: Carvalho, Hermes
Resumo: A modelagem e o cálculo das cargas dinâmicas oriundas da ação do vento sobre edifícios necessitam de metodologias de análise mais elaboradas, levando-se em conta a complexidade do fenômeno, além do caráter absolutamente randômico de seu comportamento. Por outro lado, a interação das ações do vento sobre as fachadas de edifícios é preponderante e deve ser considerada ainda na fase de projeto. Cabe destacar que nas últimas décadas, o projeto e construção de edifícios altos e esbeltos têm produzido sistemas estruturais flexíveis, com baixos valores de frequência natural e, portanto, mais suscetíveis a problemas de vibrações excessivas, quando submetidos a cargas de vento não determinísticas. Assim sendo, este trabalho de pesquisa visa estudar a resposta estrutural dinâmica e avaliar os níveis de conforto humano de um edifício de concreto armado composto por 40 pavimentos, com 150 m de altura, e dimensões de piso de 30 m por 60 m. A análise dinâmica do edifício submetido a cargas dinâmicas não determinísticas de vento é realizada com base no emprego do Método da Representação Espectral (MRE). Por outro lado, para respaldar esta investigação, os coeficientes de pressão do vento foram calculados de maneiras distintas, via utilização de técnicas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD: Computational Fluid Dynamics), a partir do uso de bases de dados aerodinâmicos das plataformas HFPI-TPU e DEDM-HR, com testes em túnel de vento; e, ainda, via emprego da norma brasileira de projeto NBR 6123. O modelo numérico desenvolvido para a análise dinâmica do edifício em estudo adota técnicas usuais de discretização presentes nas simulações do método dos elementos finitos e implementadas no programa ANSYS. As principais conclusões obtidas neste trabalho de pesquisa objetivam alertar os engenheiros civis para modificações importantes associadas à resposta dinâmica da estrutura, quando são utilizadas diferentes estratégias para avaliação dos coeficientes de pressão do vento sobre as fachadas de edifícios.
Abstract: The modelling and calculation of the dynamic loads coming from the wind action on buildings require more elaborate analysis methodologies, taking into account the complexity of the phenomenon, in addition to the absolutely random nature of its behaviour. On the other hand, the interaction of wind actions on the buildings facades is preponderant and must be considered in the project phase. It should be noted that in recent decades, the design and construction of tall and slender buildings have produced flexible structural systems, with low natural frequency values and, therefore, more susceptible to excessive vibrations problems, when subjected to non-deterministic wind loads. This way, this research work aims to study the dynamic structural response and assess the human comfort of a 40-storey 150 m high reinforced concrete building with floor dimensions of 30 m by 60 m. The building dynamic analysis when subjected to non-deterministic dynamic wind loads is performed based on the use of the Spectral Representation Method (SRM). On the other hand, to support this investigation, the wind pressure coefficients were calculated through different ways, considering Computational Fluid Dynamics (CFD: Computational Fluid Dynamics) techniques, using aerodynamic databases from HFPI-TPU and DEDM-HR platforms, with wind tunnel tests; and also utilising the Brazilian design code NBR 6123. The numerical model developed for the reinforced concrete building dynamic analysis, adopted the usual mesh refinement techniques present in finite element method simulations and implemented in the ANSYS program. The main conclusions obtained in this research work aim to alert the civil engineers to the relevant modifications associated with the structure dynamic response, when different strategies are used to assess the wind pressure coefficients on the building’s facades.
Palavras-chave: Civil engineering
Buildings - Aerodynamics
Winds
Human comfort
Structural analysis (Engineering)
Computational fluid dynamics
Engenharia civil
Edifícios - Aerodinâmica
Ventos
Conforto humano
Análise estrutural (Engenharia)
Fluidodinâmica computacional
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: DEUS, Leandro de Andrade de. Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de edifícios submetidos a cargas de vento via utilização de técnicas de CFD e bases de dados aerodinâmicos com testes em túnel de vento. 2022. 144 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18960
Data de defesa: 9-Set-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

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