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Efeitos de segunda ordem em edifícios usuais de concreto armado / Second order effects in usual reinforced concrete buildings

Regina Maria dos Santos Carmo 14 September 1995 (has links)
Neste trabalho são estudados os parâmetros de verificação do estado limite de deformações excessivas (a relação flecha-altura-a/H) e da estabilidade global (o parâmetro &#945 e o coeficiente &#947z) das estruturas de edifícios. Através da utilização de exemplos de estruturas de trinta (30) edifícios usuais de concreto armado, estabelece-se uma relação entre esses parâmetros, objetivando propiciar ao projetista de estruturas condições de avaliar a eficiência e o grau de confiabilidade de cada um deles. São também discutidos e comparados alguns dos procedimentos usuais para realizar uma análise global de segunda ordem das estruturas. Nesta análise deve-se levar em conta tanto a não-linearidade física (NLF) quanto a geométrica (NLG) e, para tanto, são adotados métodos rigorosos e aproximados. Quer-se com isso, principalmente, analisar o processo simplificado como suficiente para se obter os esforços finais de segunda ordem, uma vez que se pretende incluir tal procedimento na norma brasileira NB-1, atualmente em fase de revisão. / In this work, a servicebility pararneter (displacement-height ratio - a/H) is studied, as well as the global stability parameters of building structures (&#945 and &#947z stability coefficients). By analyzing thirty (30) actual reinforced concrete building structures, a relationship among these parameters (&#945, &#947z and a/H) is achieved aiming to demonstrate to the building structure designers their level of efficiency and reliability for practical purposes. Some standard procedures for global second order structure analysis are also discussed with comparison among them. In this analysis, the material and the geometric non-linearities have to be considered and for that one can adopt approximated and accureted methods. Mainly, the interest is to verify the possibility of using the simplified method as a proper tool to compute the final second order efforts of buildings, once this procedure could be included into the Brazilian Code, NB-1, which is being revised.
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A requalificação de edifícios altos residencias no centro da cidade de São Paulo: em busca de qualidade ambiental / The refurbishment of tall buildings in the center of city of São Paulo: looking of environmental performance

Monica dos Santos Dolce Uzum 15 April 2011 (has links)
O objeto da pesquisa é a requalificação de edifícios altos residenciais acima de 15 pavimentos, situados no centro da cidade de São Paulo e construídos entre 1930 e 1964, sendo a maioria de um cômodo, conhecidos como kitchenettes, com ênfase nas possibilidades de renovação arquitetônica e requalificação tecnológica para sua reocupação, visando as questões de desempenho ambiental. No momento atual das cidades modernas, um número significativo de edifícios de médio e grande porte, encontrados em diferentes partes do mundo, inevitavelmente necessitam e recorrem a projetos de requalificação arquitetônica e tecnológica. É verificado que o centro da cidade de São Paulo possui um estoque edificado obsoleto e uma grande potencialidade para receber novas edificações, além de requalificar as existentes. Com isso, o objetivo principal desta pesquisa é qualificar o edifício existente provendo conforto ergonômico, térmico, luminoso e acústico, mediante padrões e critérios pré-estabelecidos de desempenho ambiental. Como resultado é verificado que existem possibilidades de intervenção que permite ao edifício alcançar melhor desempenho ambiental, com um redesenho das unidades a fim de criar apartamentos de um e dois dormitórios, melhorando o aproveitamento da ventilação e iluminação natural e inserindo barreiras contra o ruído urbano nas fachadas. / The object of this research is the refurbishment of tall buildings over 15 floors, situated in the center of city of São Paulo and built between 1930 and 1964, most of them with just one bedroom, known as kitchenetts, with emphasis on opportunities of architectural upgraded and technological refurbishment for them reoccupation, targeting the issues of environmental performance. In the actual moment of modern cities, a significant number of medium and big buildings, found in different parts of the world, inevitably need and require projects of architectural and technological refurbishment. It is verified that São Paulo downtown has a built obsolete inventory and it is prone to receive new buildings, besides the refurbishment of existing ones. Thus, the main aim of this research is to refurbish the actual building, providing it with ergonomic, thermal, light and sound comfort through standards and pre-determined criteria of environmental performance. As a result it is found that there are intervention possibilities that allows the building reach a better environmental performance, with a new units drawing with the aim of create apartments of one or two bedrooms, improving the use of natural ventilation and lighting and putting barriers against urban noises in the buildings front.
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Uma visão crítica do edifício alto sob a ótica da sustentabilidade / A critical view of tall buildings on sustainable perspective

Erica Mitie Umakoshi 15 December 2008 (has links)
Nas últimas duas décadas, tem-se, rotineiramente, observado o surgimento, em diferentes partes do mundo, de grupos de edifícios altos apresentados como sustentáveis ou ambientalmente corretos, merecendo especial destaque àqueles surgidos no contexto europeu. Há que se frisar, contudo, que elementos atinentes à Sustentabilidade estão, muitas vezes, intrinsecamente ligados a um elemento específico do edifício, como é o caso das fachadas, fator que, portanto, torna questionável a comentada atribuição. Destarte, com fulcro na tese de doutorado intitulada A Sustentabilidade do Edifício Alto: Uma nova geração de edifícios altos e sua inserção urbana, busca a presente pesquisa efetivar uma análise crítica acerca da geração de edifícios altos pautados em questões ambientais e de sustentabilidade. Para tanto, são apresentadas, inicialmente, discussões que circundam a utopia na arquitetura desde o início do século 20, as quais sempre estiveram atreladas à análise do edifício alto e do edifício alto verde. Não obstante, são expostos, na seqüência, os contextos urbanos nos quais o edifício alto, nas últimas décadas do século 20 e no início do século 21, possuiu grande destaque, seja por ter feito parte de um planejamento urbano, seja por motivos relacionados à sua imagem, ou seu desempenho ambiental. Além disso, mereceram realce os escritórios de arquitetura que, ao redor do mundo, exteriorizam-se como produtores dessa tipologia. Por derradeiro, demonstrou-se imprescindível a confecção de uma análise dos estudos de caso em consonância com critérios de desempenho ambiental, estudos estes que, não se restringindo a edifícios construídos, compõem-se de edifícios em operação, de aprovados para serem construídos e daqueles que foram projetados para concursos de arquitetura. Com efeito, trazendo a pesquisa um panorama geral no que tange à sustentabilidade do edifício alto, acaba ela por destacar os impactos ambientais de escala urbana, com ênfase nas questões relacionadas ao projeto de arquitetura. Enfim, propõe-se o presente estudo a revelar uma visão crítica acerca do projeto do edifício alto ligado às questões de sustentabilidade, cuja compreensão se dará por meio de uma ótica que, amplamente, aborde tudo aquilo que é proposto, aprovado, construído e alcançado por intermédio dos edifícios em operação. / In the last two decades it has been observed the rise groups of tall buildings presented as sustainable or environmental, in different parts of the world, deserving special attention those located in the European context. It should be stressed, however, that elements pertaining to sustainability are often intrinsically linked to a specific element of the building, such as facades, a factor which therefore makes it questionable. Thus, based in the PhD thesis entitled The Sustainability of Tall Building: A new generation of tall buildings and their integration into urban context, this dissertation seeks to present research a critical effect on the generation of tall buildings aligned with environmental issues and sustainability. Following this objective, discussions surrounding the utopia in architecture from the early 20th century are initially introduced, which have always been associated with analysis of tall building and the green tall building. Nevertheless, the urban contexts in which the tall building became a predominant typology and a interesting architectural object either for having been part of an urban planning, both for reasons related to his image, in recent decades of the 20th century and early 21st century, have been also presented and discussed. Moreover, a deserved highlight has been given to the architectural offices that, around the world, externalize themselves as producers of this typology. At last, it was shown essential to make an analysis of case studies aligned with environmental performance criteria. The case studies are not limited to buildings in operation, or approved to be built, they also include designs proposals for architecture competitions. Indeed, bringing the research an overview with regard to the sustainability of the tall building, it ends up bringing about issues of urban environmental impact, however, without losing the focus on the related environmental performance of the architectural design. Finally, this study brings a critical view on the design of the tall building with regards to issues of sustainability, which understanding is given through an optic that, broadly, addressing everything that is proposed, approved, built and achieved through the buildings in operation.
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Efeitos de segunda ordem em edifícios usuais de concreto armado / Second order effects in usual reinforced concrete buildings

Carmo, Regina Maria dos Santos 14 September 1995 (has links)
Neste trabalho são estudados os parâmetros de verificação do estado limite de deformações excessivas (a relação flecha-altura-a/H) e da estabilidade global (o parâmetro &#945 e o coeficiente &#947z) das estruturas de edifícios. Através da utilização de exemplos de estruturas de trinta (30) edifícios usuais de concreto armado, estabelece-se uma relação entre esses parâmetros, objetivando propiciar ao projetista de estruturas condições de avaliar a eficiência e o grau de confiabilidade de cada um deles. São também discutidos e comparados alguns dos procedimentos usuais para realizar uma análise global de segunda ordem das estruturas. Nesta análise deve-se levar em conta tanto a não-linearidade física (NLF) quanto a geométrica (NLG) e, para tanto, são adotados métodos rigorosos e aproximados. Quer-se com isso, principalmente, analisar o processo simplificado como suficiente para se obter os esforços finais de segunda ordem, uma vez que se pretende incluir tal procedimento na norma brasileira NB-1, atualmente em fase de revisão. / In this work, a servicebility pararneter (displacement-height ratio - a/H) is studied, as well as the global stability parameters of building structures (&#945 and &#947z stability coefficients). By analyzing thirty (30) actual reinforced concrete building structures, a relationship among these parameters (&#945, &#947z and a/H) is achieved aiming to demonstrate to the building structure designers their level of efficiency and reliability for practical purposes. Some standard procedures for global second order structure analysis are also discussed with comparison among them. In this analysis, the material and the geometric non-linearities have to be considered and for that one can adopt approximated and accureted methods. Mainly, the interest is to verify the possibility of using the simplified method as a proper tool to compute the final second order efforts of buildings, once this procedure could be included into the Brazilian Code, NB-1, which is being revised.
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Efeito do vento em edifícios altos : aplicação a um caso concreto

Ferreira, Nuno André Costa January 2008 (has links)
Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008
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Determinação dos efeitos de vizinhança na resposta dinâmica de edifícios altos sob a ação do vento / Determination of the effects of neighbouring buildings on the dynamic response of tall buildings under wind loading

Bênia, Maria Cristina Dolz January 2013 (has links)
O processo de crescimento das cidades gerou uma necessidade pelo melhor aproveitamento do espaço urbano, contribuindo para os processos de verticalização e densificação das áreas construídas. Sendo assim, a tendência é de construção de edifícios cada vez mais altos e agrupados, duas características que influenciam na resposta das estruturas à ação do vento. Edifícios altos modernos são estruturas, em geral, leves, flexíveis e pouco amortecidas, o que os torna mais susceptíveis a problemas causados por vibrações induzidas pela ação do vento. Estes problemas podem gerar desconforto aos usuários ou até mesmo, em casos mais severos, danos estruturais. O agrupamento de edifícios propicia o surgimento de efeitos de interferência, que alteram o escoamento em torno das estruturas e, consequentemente, o carregamento devido à ação do vento. Forças aerodinâmicas e a resposta de edifícios altos a ação destas forças podem aumentar ou diminuir significativamente devido à presença de edificações vizinhas. Devido à complexidade dos efeitos de interferência entre edifícios, há ainda muitas lacunas no entendimento do fenômeno, embora o assunto seja estudado por diversos pesquisadores desde a década de 1930. Com o objetivo de contribuir para o estadoda- arte do conhecimento do fenômeno de efeitos de interferência em edifícios altos, neste trabalho foram realizados ensaios em túnel de vento com modelo reduzido do edifício padrão da Commonwealth Aeronautical Research Council (CAARC) para 18 configurações de vizinhança. Para determinação da resposta do edifício, em termos de suas componentes médias e flutuantes, para deslocamentos longitudinais e transversais à direção do vento incidente e a torção, utilizou-se uma balança dinâmica de três graus de liberdade (BD3GDL), dois em flexão, admitindo que são ortogonais entre si e aproximados de forma linear, e um torção, aproximado de forma constante. A presença de edificações vizinhas causou, em geral, o efeito de proteção esperado provocando a diminuição das respostas médias longitudinal e transversal do edifício principal, quando comparada à resposta da edificação isolada. No entanto, a resposta flutuante sofreu amplificações significativas, para os três graus de liberdade, para determinadas configurações de vizinhança. / The population explosion in modern cities has generated a need for the better use of urban spaces, contributing to the vertical growth and densification of built-up areas. Considering this, current trends are to build taller towers with minimal space between buildings; two characteristics which influence the structural response of buildings under wind loading. In general, modern tall buildings are lightweight, flexible structures with low levels of inherent structural damping, which render them highly susceptible to problems caused by windinduced vibrations. These problems include discomfort suffered by building tenants, and in severe cases, damage to the building’s structure. The close grouping of buildings increases interference effects, altering the flow around buildings, and consequentially the loading caused by the wind. The aerodynamic forces, and associated responses, of tall-buildings can be significantly increased or reduced by the presence of neighboring buildings. Due to the complexity of inference effects between buildings, there remain many unknowns in the understanding of the phenomenon, even though the subject has been studied by many researchers since the 1930s. It is with the objective of contributing to the state-of-the-art of the building interference effects that, in this study, wind-tunnel investigations were performed on the reduced scaled model building of the internationally recognized benchmark Commonwealth Aeronautical Research Council (CAARC) design for 18 different neighboring configurations. For the determination of the building’s response, in terms of mean and fluctuating components of along-wind and cross-wind displacements and torsion, the three degrees-of-freedom dynamic balance (BD3GDL) was utilized; which possesses two degreesof- freedom in linear bending along the orthogonal directions, and a constant rotation about its vertical axis. The presence of neighboring buildings generally provided the study building with protection, as was predicted, causing the reduction of mean displacements in both alongwind and cross-wind directions when compared against the isolated case. However, the fluctuating response in all three degrees-of-freedom suffered significant increases for certain proximity building configurations.
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Caracterização aerodinâmcia de edifícios através do espectro das cargas totais medidas em túnel de vento / Aerodynamic characterization of buildings through power spectrum of wind tunnel measured loads

Scharnberg, Fábio Augusto January 2018 (has links)
Nos últimos anos cresceu o interesse por construir edifícios cada vez mais altos, os quais estampam o poderio tecnológico e econômico das nações. Concomitantemente as estruturas se tornaram mais esbeltas e flexíveis e os fenômenos dinâmicos oriundos da ação do vento, que em edificações baixas não representam grande relevância no carregamento, começam a surgir e apresentar seus efeitos. Desta maneira, é importante conhecer como se desenvolve o escoamento do ar e a distribuição das pressões no entorno destas estruturas. Neste trabalho, caracteriza-se aerodinamicamente, através de dados oriundos de ensaios em túnel de vento, dois empreendimentos reais e presentes na engenharia nacional. Os carregamentos foram gerados através da integração simultânea de pressões e transformados em espectros de força, os quais auxiliam na visualização da energia cinética contida nas rajadas, na ocorrência de desprendimento cadenciado de vórtices, martelamento e na influência que as edificações vizinhas apresentam no escoamento. A análise é realizada local e globalmente, possibilitando verificar em que “zona”, ou faixa de altura, é mais significante para o carregamento da estrutura como um todo. O fenômeno de desprendimento de vórtices é caracterizado por um pico no espectro transversal à incidência do vento. Quando existem edificações ou obstáculos na região a barlavento, a estrutura pode ser martelada até a altura média destes obstáculos. Por fim, os resultados aqui apresentados podem servir de auxílio no pré-dimensionamento de estruturas com configurações similares, como comparativo e validação para pesquisas futuras e como referencial na elaboração de códigos normativos referentes ao tema. Destaca-se a importância de ensaios em túnel de vento, principalmente quando a estrutura a ser analisada possui um detalhamento arquitetônico complexo. Estes ensaios permitem ao projetista simular todos os casos de carregamento e os efeitos de vizinhança com maior confiabilidade e precisão em relação a métodos simplificados contidos, atualmente, em códigos e normas. / In recent years many high-rise buildings have been built, which are a way to represent the economic and technological power of nations. Concomitantly, the structures have become slender and more flexible, and the dynamic phenomena of wind, which in low buildings do not represent a great relevance in the loading, start to show their effects. In this way, it is extremely important to know how the wind flow and the pressure distribution occur around these structures. In this research, two real projects, present in the national engineering, are characterized aerodynamically through data from wind tunnel tests. The loadings were processed through the simultaneous integration of pressures and transformed into force spectra, which aid in the visualization of the kinetic energy contained in the bursts, in the occurrence of vortex shedding, buffeting and the influence of the neighboring buildings on the wind flow. The analysis is performed locally and globally, making it possible to verify which "zone", or height range, is more significant to the loading of the structure as a whole. It can be seen that the phenomenon of vortex shedding is characterized by a peak in the crosswind spectrum and the buffeting phenomenon appears when there are buildings or obstacles in the windward region. Finally, the results presented here can be helpful in the pre-design of structures with similar configurations, in the comparison and validation for future researches and as a reference in the review of normative codes. Emphasis is given to the importance of wind tunnel testing, which allows the designer to simulate all loading cases and neighborhood effects with greater precision compared to simplified methods currently contained in codes and standards.
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Efeito do entorno urbano sobre as ações do vento em edifícios / Influence of the urban environment on wind loads on buildings

Bórtoli, Mario Eduardo de January 2005 (has links)
Neste trabalho de pesquisa desenvolveu-se uma metodologia, através de ensaios em túnel de vento, para determinar as cargas sobre estruturas altas situadas em centros urbanos e considerando a distribuição aleatória do entorno superficial. Assim, como este estudo trata do problema da determinação de cargas de estruturas situadas em centros urbanos, produziu-se, em primeiro lugar, o campo de velocidades de fundo, caracterizado por um terreno suburbano e definido pelo Código Brasileiro NBR/6123, Terreno Categoria IV. Posteriormente, nas cercanias do modelo em estudo, adicionou-se o entorno superficial. Para contemplar as variações das cargas provocadas pelo vento no entorno rugoso, as estruturas que o conformam dimensionaram-se através da Técnica Monte Carlo. Apresenta-se um método para reproduzir o entorno superficial em zonas centrais de grandes cidades, considerando a natureza aleatória das dimensões e a separação das construções, permitindo simular campos ou processos aleatórios, neste caso o entorno, definido como um campo aleatório tridimensional, em termos da densidade de probabilidade e da densidade espectral das construções. Analisou-se a estrutura da camada limite urbana na região inferior, por meio das medições em diferentes alturas das velocidades medias e flutuantes, intensidade de turbulência, macroescala integral e escala temporal da turbulência e espectros da componente de velocidade flutuante longitudinal. A bibliografia indica que para verificar a presença da subcamada rugosa, em camada limite sobre superfície rugosa, é suficiente comprovar que as tensões de Reynolds aumentam com a altura de medição. Neste trabalho, sem haver realizado medições de Tensões de Reynolds, foi possível reconhecer a presença da subcamada rugosa através de medições e comparações em diferentes alturas de velocidades médias e valores estatísticos da componente flutuante longitudinal do escoamento médio. Verificou-se que o campo de velocidade em centro urbano é nitidamente tridimensional e que a direção do vento de fundo influi no campo de velocidade. Ademais, sugeriu-se um espectro de potência para análise dinâmica de edifícios altos expostos à ação do vento em ambientes urbanos, assim como recomendações referidas à variação de velocidade e intensidade de turbulência da componente longitudinal da turbulência. Para analisar a confiabilidade das cargas de vento sugeridas nos códigos de vento Argentino e Brasilero estudaram-se as cargas sobre dois modelos de diferentes alturas, medidas em condição de modelo isolado e situado em seis situações de entornos rugosos diferentes. As cargas medidas foram momentos de flexão na base longitudinal e transversal ao escoamento médio e momento de torção. Com os resultados obtidos, pode-se avaliar as diferenças com respeito às cargas sugeridas pelos códigos NBR 6123 e CIRSOC 102 e as variações provocadas ao modificar as rugosidades superficiais. / In this research work a methodology to determine loads on tall structures located in urban centres is proposed. The proposal is based in wind tunnel tests and considers a random distribution of the surface environment. As this study deals with the determination of wind loads on structures located in urban centres, firstly the background wind velocity field, characterized by a suburban terrain, which is defined by the Brazilian code of practice NBR/6123 as a terrain of Category IV, had to be reproduced. Thereafter, the near environment of the model under study was added. In order to take into account the variations of loads caused by the random environment, the structures that shape it were dimensioned using the Monte Carlo technique. A procedure to reproduce the surface neighbouring in central areas of large cities considering the random nature of both size and distribution of buildings is presented. This procedure allows simulating either random fields or processes, in this case the neighbouring, which is defined as a three-dimensional random field, in terms of both its probability density and its spectral density. The structure of the lower part of the urban boundary layer was studied by means of measurements at different heights of both fluctuating and mean velocities, turbulence intensity, integral macroscale and time scale of turbulence, and spectra of the longitudinal fluctuating velocity component. It is widely accepted in the literature that verifying that the Reynold stresses increases with height is sufficient to prove the existence of the rough sublayer in a boundary layer over rough surface. As in this work Reynolds stresses were not measured, it was possible to distinguish the presence of a roughness surface through measurements and comparisons of mean velocities and statistical values of the longitudinal fluctuating component of the mean flow at different heights. It was verified that the velocity field in an urban centre is clearly three-dimensional and that the direction of the background wind has influence on the velocity field. Furthermore, a power spectrum for the dynamic analysis of tall buildings exposed to wind in urban environments is suggested as well as guidelines regarding the variation of both the velocity and turbulence intensity of the longitudinal component of the turbulence. Loads over two models were studied in order to analyse the reliability of the loads suggested by codes of Argentina e Brasilero. The models had different heights and loads were measured with the models isolated and in six situations of different rough urban environments. The loads that were measured were longitudinal-to-the-mean-flow and transversal-to-themean- flow bending and torsion moments. With these results it was possible to assess the differences with regard to loads suggested by the code NBR 6123 and CIRSOC 102 and the variations appearing when changing the surface roughness.
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Uma comparação de métodos para avaliar a resposta dinâmica de edifícios altos em túnel de vento / A comparison of methods for assessing the dynamic response of tall building in wind tunnel

Sartori, Fernando César January 2010 (has links)
Atualmente, o cenário econômico mundial compreende a exploração cada vez mais intensa dos espaços urbanos, através de edificações que buscam maximizar a relação entre área construída e área disponível. Estas edificações, mais flexíveis e mais altas, dependem de avanços no uso de sistemas estruturais inovadores e materiais de elevada resistência com massa reduzida. Como consequência, a sensibilidade à ação dinâmica do vento aumentou. Estruturas esbeltas e flexíveis possuem frequências naturais de vibração livre mais baixas, o que as faz mais suscetíveis a vibrações induzidas pela turbulência atmosférica e pelo desprendimento de vórtices alternados. Essas vibrações têm o potencial de reduzir a segurança estrutural e causar desconforto aos usuários da edificação. A previsão da resposta induzida pela ação dinâmica do vento por métodos analíticos é complexa e de difícil resolução, principalmente para os efeitos transversais no sentido da velocidade média do vento. Em contrapartida, o uso de técnicas experimentais, através de ensaios em túnel de vento com modelos reduzidos, tem se mostrado bastante eficiente em termos de previsão de resultados. Neste contexto, este trabalho apresenta uma investigação numérica e experimental das parcelas estática e flutuante, da resposta nas direções longitudinal e transversal, dos efeitos da ação do vento sobre edifícios altos. O estudo experimental apresenta uma comparação de duas técnicas utilizadas no Túnel de Vento Professor Joaquim Blessmann, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com um modelo em escala reduzida do CAARC Standard Tall Building. O método experimental de Integração de Pressões em Alta Frequência (HFPI – High Frequency Pressure Integration), está baseado na medição simultânea de pressões dinâmicas no edifício, através de transdutores eletrônicos, e posteriormente na integração dessas pressões para chegar-se a forças dinâmicas que são utilizadas em conjunto com um modelo numérico. A outra técnica consiste no uso de uma base flexível para modelagem aeroelástica de edifícios, através da qual se medem deslocamentos no topo ou momentos fletores na base. Os resultados experimentais são comparados com os resultados teóricos provenientes de formulações analíticas. Utiliza-se a NBR-6123 (1988), Capítulo 9, para a estimativa da resposta dinâmica na direção longitudinal ao vento. Já para a estimativa da resposta na direção transversal ao vento, utilizam-se a metodologia desenvolvida por Liang et al. (2002, pp. 1757-1770), que apresenta um completo modelo analítico para cargas dinâmicas transversais ao vento, e o processo da norma brasileira NBR-6123 Capítulo 10, que considera no cálculo da amplitude à máxima resposta. Demonstra-se que as duas técnicas conduzem a resultados compatíveis para o modelo testado, ao mesmo tempo em que se discutem as respectivas vantagens ou limitações em outras aplicações. / The world economic scenario is presently motivating intense urban land exploration, by means of building technologies that pursue maximizing the relation of built to available area. The buildings are far taller and more flexible than ever, relying on innovative structural systems and materials of improved resistance and reduced weight. As a predictable consequence, the sensitivity of such constructions to the dynamic wind loading has been increased. Such slender and more flexible structures present lower natural vibration frequencies, which makes them more prone to oscillate under atmospheric turbulence and alternate vortex shedding. These vibrations may have the capacity of reducing structural safety or causing discomfort to building users. The estimation of structural response induced by dynamic wind loading through analytical methods is quite complex and unreliable, mainly in respect to across-wind effects. On the other hand, the use of experimental techniques with reduced models tested in wind tunnels has proved to be very accurate and efficient. Within this context, this work presents numerical and experimental investigations of both static (mean) and dynamic (fluctuating) responses for wind loading on tall buildings for both along- and across-wind directions. It is an experimental study consisting of a comparison of two techniques presently used at the Boundary Layer Wind Tunnel "Professor Joaquim Blessmann" at the Federal University of Rio Grande do Sul with the benchmark model CAARC Standard Tall Building. The HFPI (High Frequency Pressure Integration) technique consists in simultaneously measuring the wind induced dynamic pressures at a stiff model surface, with electronic transducers, and integrating these pressures to yield the dynamic wind forces to be used along with a numerical model. The another technique makes use of a flexible base that along with a stiff model compose an aeroelastic model for the building allowing displacements and accelerations of the top and moments of the base to be measured. Experimental results are also compared with theoretical results of analytical procedure. Along-wind response is estimated according to the Brazilian Code NBR-6123 (1988), Chapter 9. The cross-wind response is estimated with the Liang et al. (2002, pp. 1757-1770) model, that it presents a complete analytical model for cross-wind dynamic loads, and the procedure of the Brazilian Code NBR-6123, Chapter 10, which considers to the calculation of the amplitude of the maximum response. It is finally shown that the two experimental techniques conduce to compatible results for the model tested, while advantages and limitations in other applications are also discussed.
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Resposta dinâmica de edifícios altos frente à ação do vento : comparação de técnicas experimentais em túnel de vento / Dynamic response of tall buildings under wind action: comparison of experimental techniques in wind tunnel

Vanin, Débora Delai January 2011 (has links)
Ao contrário de edificações baixas, nas quais os carregamentos verticais são predominantes, nos edifícios altos os carregamentos horizontais devidos à ação do vento possuem grande importância, muitas vezes se tornando as principais solicitações da edificação. Este trabalho aborda o tema de efeitos dinâmicos em edifícios altos devidos à ação do vento, que provocam, principalmente, oscilações devidas ao desprendimento de vórtices, tanto na direção transversal ao escoamento do vento, quanto oscilações torcionais. Estas oscilações, muitas vezes se tornam ressonantes, provocando grandes deslocamentos à estrutura. Um dos edifícios estudados é um modelo criado a fim de permitir a comparação entre diversos estudos realizados em túneis de vento diferentes, possuindo ampla bibliografia, denominado CAARC Standard Tall Building. O outro modelo é de um edifício real (RCA), construído no Brasil, que apresenta arquitetura diferenciada. Busca-se determinar a resposta em termos de suas componentes médias e flutuantes, para deslocamentos longitudinais e transversais à direção do vento e a torção, através do uso de uma balança dinâmica de três graus de liberdade (BD3GDL), dois em flexão, admitindo que são ortogonais entre si e aproximados de forma linear, e um em torção, aproximado de forma constante, e através do método de integração de pressões em alta freqüência, utilizando modelos em escala reduzida em ensaios em túnel de vento. O primeiro apresentou, para ventos perpendiculares às fachadas, boa concordância entre as respostas encontradas através dos métodos experimentais, além de concordarem também com as respostas encontradas por outros autores. O segundo modelo apresentou no geral, também, boa concordância entre as curvas de resposta obtidas nos ensaios experimentais, para ventos perpendiculares às quatro fachadas, e os métodos teórico-numéricos considerados neste estudo. A BD3GDL simulou satisfatoriamente bem o comportamento dos edifícios altos frente à ação do vento, até mesmo efeitos dinâmicos como o desprendimento cadenciado de vórtices, e mostrou-se uma ferramenta útil em ensaios em túnel de vento, pela facilidade em ajustar os parâmetros dinâmicos dos edifícios testados e pelos resultados coerentes com o esperado e com outros autores e métodos analíticos. / Opposite to low buildings, where vertical loads are predominant, in tall buildings horizontal loads due to wind action have great importance, often becoming the main loading of the building. This research approaches the issue of dynamic wind effects in tall buildings, which cause mainly cross-wind and torsional excitations due to vortex shedding. These oscillations often become resonant, causing large displacements of the structure. One of the buildings studied is a model created in order to allow comparison among various studies in different wind tunnels, having wide bibliography, called CAARC Standard Tall Builging. The other model is a real building (RCA), built in Brazil, with distinct architecture. The aim is to determine along-wind, cross-wind and torsional response in terms of their mean and fluctuating components, using a dynamic balance with three degrees of freedom (BD3GDL), two bending, assuming they are orthogonal and linear, and one torsional, which is assumed constant along the height, and through the high frequency pressure integration (HFPI) method, using reduced scale models in wind tunnel tests. The obtained experimental results for CAARC for normal wind acting on the facade were compared with other researchers’ values and they were in good agreement. The obtained experimental results for the Brazilian building for normal wind to the four facades, were compared with values obtained from theoretical-numerical methods considered in this study and they were, generally, also in good agreement. The BD3GDL simulated satisfactorily well the dynamic behavior of tall buildings under wind loading, even for an aeroelastic phenomena such as the resonance due to vortex shedding. The dynamic balance with three degrees of freedom has proved a useful tool in wind tunnel tests, for the facility to adjust the dynamic parameters of buildings tested and the results consistent with expectations as well as with other authors and analytical methods.

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