O tema está relacionado com o constante crescimento da necessidade em implantarnovas torres de telecomunicações devido ao crescimento acelerado da infraestrutura de telecomunicações no Brasil. Todos os dias, novos sistemas de transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas estão sendo implantados no território brasileiro. O objetivo deste trabalho é propor um procedimento seguro e eficaz para a análise estrutural de torres de telecomunicações em concreto armado de grande esbeltez, com base em um modelo dinâmico não linear, submetendo à carga de vento. Estas cargas são simuladas pelo método do vento sintético proposto por Franco (1993). A análise do concreto armado será realizada de acordo com a NBR-6118 (ABNT, 2007). A fim de determinar com precisão os deslocamentos da estrutura submetida ao carregamento de vento, um método iterativo computacional será utilizado obter as respostas não lineares. Realiza-se uma análise linear e, a partir dos resultados de esforços solicitantes, as tensões e a porção fissurada de cada seção transversal é obtida e parte-se para a determinação dos deslocamentos de 2ª ordem da torre. Em cada iteração, um procedimento do tipo P-Delta será utilizado para levar em conta a não linearidade geométrica da estrutura. As condições de contorno do problema estão relacionadas com a restrição do nível de tensões, deslocamentos e frequências de vibração da estrutura. Ao fim, uma análise dinâmica em torno da configuração não linear será realizada, e o deslocamento total da torre será dado pela somatória da componente estática com a componente flutuante do vento. / The theme is related to the constant growth in the need to deploy new telecommunications towers due to the accelerated growth of telecommunications infrastructure in Brazil. Every day, new systems of transmission and reception of electromagnetic waves are being implanted in the Brazilian territory. The objective of this work is to propose a safe and efficient procedure for the structural analysis of telecommunication towers with high slenderness constructed in reinforced concrete, based on a dynamic nonlinear model, submitting it to the wind load. These loads are simulated by the synthetic wind method proposed by Franco (1993). The analysis of the reinforced concrete will be held according to NBR-6118 (ABNT, 2007). In order to determine accurately the displacements of the structure subjected to wind loading, an iterative computational method will be held to obtain non-linear responses. A linear analysis is carried out and, with the results of the forces, the tensions and the fissured portion of each cross section are obtained and then 2nd order displacements of the tower. In each iteration, a P-Delta type procedure will be held to take into account the geometric non-linearity of the structure. The boundary conditions of the problem are related to the restriction of the stress level, displacements and vibration frequencies of the structure. At the end, a dynamic analysis around the nonlinear configuration will be performed, and the total displacement of the tower will be given by the sum of the static component with the floating component of the wind.

Este trabalho de pesquisa apresenta um modelo numérico para a análise de estruturas planas sob excitação aleatória induzida pelo vento. O comportamento não-linear da estrutura é considerado adotando-se um modelo constitutivo elasto-plástico para o material, aço estrutural. Os elementos das estruturas estudadas estão sujeitos ao surgimento e desaparecimento de rótulas plásticas, levando a um dimensionamento mais econômico. O conhecimento a respeito de vibrações aleatórias de estruturas lineares encontra-se estabelecido. Por outro lado, poucos resultados encontram-se disponíveis para o caso não linear considerado. Para a simulação de vibrações aleatórias uma análise de Monte Carlo é utilizada. Uma função de densidade espectral de potência das velocidades do vento é usada para gerar um certo número de funções harmônicas de carregamento. Os ângulos de fases destes harmônicos são gerados por um algoritmo pseudo-aleatório. Para cada função de carregamento realiza-se uma integração direta no tempo pelo método de Newmark. A grande quantidade de dados de resposta é tratada estatisticamente de modo a permitir a obtenção de conclusões, a respeito da possibilidade de ocorrência de eventos desfavoráveis, do ponto de vista da engenharia. / This work presents a numerical model to analyze structures under random dynamic excitation induced by the wind. The structure is considered to have nonlinear behavior due to the elastic-plastic constitutive law adopted for the material, structural steel. The members of the studied structures may experience formation or disappearance of plastic hinges, leading to a more economic design. Random vibrations of linear structures is a well established subject. On the other hand, very few results are available for the nonlinear case as the one considered. To simulate random vibrations a Monte Carlo type analysis is used. A power spectral density function for wind velocity is used to generate a large number of harmonic input functions. Their phase angles are generated via a pseudo-random algorithm. Numerical time integration using Newmark’s method is performed for each input function. The large amount of response data obtained is statistically treated to allow for useful engineering conclusions on the probability of occurrence of unfavorable events.

O tema está relacionado com o constante crescimento da necessidade em implantarnovas torres de telecomunicações devido ao crescimento acelerado da infraestrutura de telecomunicações no Brasil. Todos os dias, novos sistemas de transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas estão sendo implantados no território brasileiro. O objetivo deste trabalho é propor um procedimento seguro e eficaz para a análise estrutural de torres de telecomunicações em concreto armado de grande esbeltez, com base em um modelo dinâmico não linear, submetendo à carga de vento. Estas cargas são simuladas pelo método do vento sintético proposto por Franco (1993). A análise do concreto armado será realizada de acordo com a NBR-6118 (ABNT, 2007). A fim de determinar com precisão os deslocamentos da estrutura submetida ao carregamento de vento, um método iterativo computacional será utilizado obter as respostas não lineares. Realiza-se uma análise linear e, a partir dos resultados de esforços solicitantes, as tensões e a porção fissurada de cada seção transversal é obtida e parte-se para a determinação dos deslocamentos de 2ª ordem da torre. Em cada iteração, um procedimento do tipo P-Delta será utilizado para levar em conta a não linearidade geométrica da estrutura. As condições de contorno do problema estão relacionadas com a restrição do nível de tensões, deslocamentos e frequências de vibração da estrutura. Ao fim, uma análise dinâmica em torno da configuração não linear será realizada, e o deslocamento total da torre será dado pela somatória da componente estática com a componente flutuante do vento. / The theme is related to the constant growth in the need to deploy new telecommunications towers due to the accelerated growth of telecommunications infrastructure in Brazil. Every day, new systems of transmission and reception of electromagnetic waves are being implanted in the Brazilian territory. The objective of this work is to propose a safe and efficient procedure for the structural analysis of telecommunication towers with high slenderness constructed in reinforced concrete, based on a dynamic nonlinear model, submitting it to the wind load. These loads are simulated by the synthetic wind method proposed by Franco (1993). The analysis of the reinforced concrete will be held according to NBR-6118 (ABNT, 2007). In order to determine accurately the displacements of the structure subjected to wind loading, an iterative computational method will be held to obtain non-linear responses. A linear analysis is carried out and, with the results of the forces, the tensions and the fissured portion of each cross section are obtained and then 2nd order displacements of the tower. In each iteration, a P-Delta type procedure will be held to take into account the geometric non-linearity of the structure. The boundary conditions of the problem are related to the restriction of the stress level, displacements and vibration frequencies of the structure. At the end, a dynamic analysis around the nonlinear configuration will be performed, and the total displacement of the tower will be given by the sum of the static component with the floating component of the wind.

Este trabalho de pesquisa apresenta um modelo numérico para a análise de estruturas planas sob excitação aleatória induzida pelo vento. O comportamento não-linear da estrutura é considerado adotando-se um modelo constitutivo elasto-plástico para o material, aço estrutural. Os elementos das estruturas estudadas estão sujeitos ao surgimento e desaparecimento de rótulas plásticas, levando a um dimensionamento mais econômico. O conhecimento a respeito de vibrações aleatórias de estruturas lineares encontra-se estabelecido. Por outro lado, poucos resultados encontram-se disponíveis para o caso não linear considerado. Para a simulação de vibrações aleatórias uma análise de Monte Carlo é utilizada. Uma função de densidade espectral de potência das velocidades do vento é usada para gerar um certo número de funções harmônicas de carregamento. Os ângulos de fases destes harmônicos são gerados por um algoritmo pseudo-aleatório. Para cada função de carregamento realiza-se uma integração direta no tempo pelo método de Newmark. A grande quantidade de dados de resposta é tratada estatisticamente de modo a permitir a obtenção de conclusões, a respeito da possibilidade de ocorrência de eventos desfavoráveis, do ponto de vista da engenharia. / This work presents a numerical model to analyze structures under random dynamic excitation induced by the wind. The structure is considered to have nonlinear behavior due to the elastic-plastic constitutive law adopted for the material, structural steel. The members of the studied structures may experience formation or disappearance of plastic hinges, leading to a more economic design. Random vibrations of linear structures is a well established subject. On the other hand, very few results are available for the nonlinear case as the one considered. To simulate random vibrations a Monte Carlo type analysis is used. A power spectral density function for wind velocity is used to generate a large number of harmonic input functions. Their phase angles are generated via a pseudo-random algorithm. Numerical time integration using Newmark’s method is performed for each input function. The large amount of response data obtained is statistically treated to allow for useful engineering conclusions on the probability of occurrence of unfavorable events.

In this thesis, three improved analysis techniques for scatterometer wind estimation are presented. These techniques build upon previous methods that help validate scatterometer data. This thesis examines the theory connecting the 1D and 2D kinetic energy spectra and uses QuikSCAT data to measure the 2D kinetic energy spectrum of ocean winds. The measured 2D kinetic energy spectrum is compared to the traditional 1D kinetic energy spectrum. The relationship between the 2D kinetic energy spectra and the 1D kinetic energy spectra confirms findings from previous studies that ocean winds modeled in 2D are isotropic and nondivergent. The 1D and 2D kinetic energy spectra also confirm the known conclusion that the zonal and meridional components of ocean winds are uncorrelated. Through simulation, the wind response function (WRF) is calculated for three different QuikSCAT processing algorithms. The WRF quantifies the contribution that the wind at each point of the surface makes to a given wind estimate. The spatial resolution of the different processing algorithms is estimated by their WRFs. The WRFs imply that the spatial resolution of ultrahigh resolution (UHR) processing is finer than the spatial resolution of conventional drop-in-the-bucket (DIB) processing; the spatial resolution of UHR processing is ~5-10 km while the spatial resolution of DIB slice processing is ~12-15 km and the spatial resolution of coarse resolution DIB egg processing is ~30 km. Simulation is used to analyze the effectiveness of various wind retrieval and ambiguity selection algorithms. To assist in the simulation, synthetic wind fields are created through extrapolating the 2D Fourier transform of a numerical weather prediction wind field. These synthetic wind fields are sufficiently realistic to evaluate ambiguity selection algorithms. The simulation employs the synthetic wind fields to compare wind estimation with and without direction interval retrieval (DIR) applied. Both UHR and DIB wind estimation processes are performed in the simulation and UHR winds are shown to resolve finer resolution wind features than DIB winds at the cost of being slightly noisier. DIR added to standard QuikSCAT UHR wind estimation drops the wind direction root-mean-squared error by ~10° to ~24.74° in the swath sweet spot.