Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na Bosch Termotecnologia, S. A. e orientado pelo Eng.º João Capela / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Em um ambiente típico de cidade, onde vários edifícios altos e outros tipos de edificações encontram-se agrupados em grande proximidade, cada edifício pode influenciar o campo aerodinâmico dos outros e, portanto, as forças do vento agindo sobre os outros ao seu redor. A influência da vizinhança em determinadas situações pode ser favorável, por exemplo, servindo como proteção à incidência direta do vento. Entretanto, há casos em que a ação do vento pode causar efeitos indesejáveis: picos de sucção localizados, aumento dos valores médios das forças cortantes, momentos fletores e momentos torçores atuantes na edificação. Este trabalho visou analisar a resposta torcional devida aos efeitos estáticos da ação do vento em modelos reduzidos ensaiados no túnel de vento, de diversas configurações arquitetônicas, simulando as principais características reais do escoamento em que a edificação está imersa. Os resultados experimentais obtidos nos ensaios foram comparados com estimativas teóricas indicadas nas normas brasileira, canadense e alemã, e por um trabalho de pesquisa realizado por Isyumov, no Canadá. A análise dos resultados demonstrou que a NBR-6123, na sua recomendação das excentricidades das forças de arrasto para cálculo do momento torçor, subestima a indicação para a excentricidade na situação de edificações isoladas, porém cobre a maioria dos casos na prescrição da excentricidade para a situação de prédios submetidos aos efeitos de vizinhança.

A atual tendência que se apresenta no cenário construtivo mundial compreende a exploração cada vez mais intensa dos espaços urbanos, através de edificações que buscam maximizar a relação área construída / espaço urbano disponível. Desta forma, a dimensão vertical dos edifícios vem tornando-se cada vez mais pronunciada. Associados a isto, o desenvolvimento de materiais mais resistentes e de peso específico reduzido, bem como o uso de técnicas construtivas mais eficientes, conduzem mais e mais a estruturas leves e flexíveis, sujeitas aos efeitos dinâmicos do vento. A eficiência, a segurança e os custos da construção estão diretamente atrelados à exatidão com que estes efeitos dinâmicos do vento são estimados e considerados no momento do projeto destas edificações. As técnicas analíticas para a sua avaliação, quando verificadas através de medições em escala real, têm se mostrado antieconômicas, uma vez que superestimam o valor das respostas, a favor da segurança. Por outro lado, o uso de técnicas experimentais, através da condução de ensaios em túnel de vento com modelos reduzidos, pode-se mostrar bastante eficiente, em termos de previsão de resultados. Essas técnicas precisam ser ainda melhoradas, de modo a incorporar o conhecimento que vem sendo gerado, acompanhando as mudanças pelas quais a Engenharia Civil vem passando. Neste contexto este trabalho se insere. Utilizando como base de conhecimento o trabalho desenvolvimento por outros pesquisadores, um dispositivo aeroelástico para ensaios de edifícios altos frente à ação dinâmica do vento é proposto, construído e testado. Os resultados dos ensaios são aqui comparados com outros estudos realizados sobre o mesmo protótipo, bem como com os procedimentos indicados pela Norma Brasileira NBR-6123/88 e pelo Supplement to the NBCC/85 do Canadá. Indicam a coerência e a viabilidade de utilização das técnicas de modelagem aqui propostas.

Séries de dados de velocidades máximas anuais do vento, classificadas segundo o tipo de tormenta (ventos EPS ou TS) e a direção (octantes), são utilizadas para o ajuste de um modelo baseado em regressão linear múltipla, permitindo a estimativa dos ventos extremos no interior da região definida pelas estações meteorológicas disponíveis. A correlação entre as velocidades do vento e a temperatura do ar durante tormentas também é investigada, bem como o comportamento estatístico das temperaturas durante ventos fortes. / Maximum annual wind velocities series, classified according to storm type (EPS or TS winds) and direction (octants), are used to fit a model based in multiple linear regression, which provides the estimation of extreme winds inside the region defined by the availible meteorological stations. The correlation between wind velocity and air temperature during storms is also investigated, as well as the statistical behaviour of air temperature during strong winds.

A utilização de torres metálicas treliçadas vem, nos últimos anos, se intensificando em todo o Brasil. Este aumento é resultado do salto tecnológico pelo qual o país passou no início da década de 90, onde a necessidade de ampliação dos sistemas de telecomunicações, principalmente, da telefonia celular, se tornou imprescindível para o seu crescimento tecnológico. Em função disso, vários são os projetos de torres metálicas treliçadas que tem sido contratados pelas diversas empresas de telefonia celular, espalhadas por todo país. No Brasil, onde, pelas benesses da natureza, não há registros de terremotos significativos, e devido ao baixo peso deste tipo de estrutura, a força do vento é o carregamento determinante para a elaboração do projeto estrutural de torres metálicas treliçadas. Sendo assim, se faz necessário perguntar: será que estes projetos estão atendendo às recomendações da norma de vento (NBR 6123/88)? Quais são os riscos aos quais as populações estão sujeitas com a edificação de torres cada vez mais próximas de suas casas? Neste trabalho, tomando como exemplo o projeto de uma torre metálica treliçada que colapsou no ano de 2000 na cidade de Porto Alegre-RS, foram feitas investigações numéricas no sentido de avaliar a integridade estrutural daquela torre ante os carregamentos devidos aos ventos locais, onde se concluiu que a carga de vento implícita no dimensionamento foi bem abaixo daquela calculada pelos padrões da norma brasileira Uma investigação experimental em dois modelos seccionais, um em latão e outro em madeira, construídos a partir de dois trechos da torre estudada, foi realizada a fim de analisar parâmetros aerodinâmicos como coeficientes de arrasto, ângulo de incidência do vento sobre a torre, índice de área exposta e fator de proteção. Os modelos foram construídos na oficina Paulo Francisco Bueno - LAC/UFRGS e ensaiados no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann do Laboratório de Aerodinâmica das Construções da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – LAC/UFRGS. Neste trabalho são apresentados os resultados destes experimentos, bem como uma comparação destes resultados com informações até então disponíveis na literatura técnica, além de uma contribuição técnica ao capítulo 9 da NBR 6123/88.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:13:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343278.pdf: 6928134 bytes, checksum: 749284b620000ed07d88043153645745 (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho, o enfoque é dado ao dimensionamento de atenuadores dinâmicos sintonizados ? ADS. Além de dimensionar as constantes de mola e amortecimento, determinou-se também o número ideal de atenuadores. Controladores estruturais do tipo ADS são vastamente aplicados na engenharia estrutural, com o objetivo de minimizar as oscilações em construções esbeltas sujeitas a ações de natureza dinâmica. O presente trabalho motivou-se principalmente pela carência nos estudos sobre dimensionamento de múltiplos ADS com determinação do número ideal de controladores. Deste modo, são dimensionados múltiplos ADS em uma estrutura alta submetida à ação dinâmica do vento, com base nos estudos conduzidos por Ankireddi e Yang (1996), o qual avalia a influência da massa de ADS simples no controle estrutural de estruturas submetidas à ação dinâmica do vento. Portanto, adaptou-se os algoritmos BSA e Harmony Search para que se determine o número ideal de ADS. De fato, o esquema proposto parte de uma configuração universal pré-definida de ADS, descartando-se os ADS desnecessários. Simultaneamente, o algoritmo determina os valores ótimos das constantes de rigidez k_d e amortecimento c_d, para cada ADS. A estrutura em estudo possui 400 m de altura e foi submetida à ação do vento sinóptico com flutuação da velocidade do vento na direção longitudinal gerado por intermédio do espectro de potência de Kaimal. Através da análise dinâmica, possibilitou-se comparar a resposta da estrutura com controle de ADS simples e com múltiplos ADS. Posto que, nem sempre utilizar-se múltiplos ADS significa um expressivo ganho no controle estrutural, em relação ao ADS simples, outros fatores são avaliados. O uso de múltiplos ADS possibilita a redução da massa de cada ADS, facilitando a instalação dos mesmos. Além disso, partindo-se da configuração ideal de múltiplos ADS, arguiu-se a hipótese de que um dos controladores estivesse inoperante durante toda a excitação do vento, simulando a falha ou um período de manutenção do equipamento. Assim, constatou-se que múltiplos ADS garantem que a estrutura esteja protegida mesmo quando um dos ADS esteja inoperante.<br> / Abstract : In this work, the focus is given to the design of tuned mass damper - TMD, and scale the constant spring and damping, also determined the optimal number of attenuators. Structural controllers of TMD type are widely applied in structural engineering, in order to mitigate the fluctuations in slender buildings subject to actions of dynamic source. This work primarily motivated up for the absence in studies of multiple TMD design to determine the optimal number of controllers. Thus, are sized multiple TMD on a tall building subjected to wind dynamic action, based on studies conducted by Ankireddi and Yang (1996), which evaluates the influence of simple TMD on mass structural control structures subjected to wind dynamic action, therefore, it was adapted the BSA and Harmony Search algorithms for determine the ideal number of TMD. In fact, the scheme proposed part of a pre-defined universal configuration TMD, discarding unnecessary TMD. At the same time, the algorithm determines the optimal values of the constants stiffness k_d and damping c_d for each TMD. The structure under study has 400 m high and was subjected to the action of the synoptic wind with fluctuating wind speed in the longitudinal direction generated through the Kaimal power spectrum. Through dynamic analysis, it was possible to compare the response of the structure with simple TMD control and multiple TMD. Though not always be used multiple TMD means a significant gain in structural control, compared to the simple TMD, other factors are evaluated. The use of multiple TMD enables the reduction of the mass of each TMD, making it easier to install them. Furthermore, starting from the ideal multiple TMD configuration, the hypothesis is argued, that one of the controllers was dead during the entire wind excitation, simulating an equipment failure or maintenance period. Thus, it was found that multiple TMD ensure that the structure is protected even when one of the TMD is inoperative.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344644.pdf: 4287031 bytes, checksum: df51b0a1e8a46a3d53e3196cbbb16141 (MD5) Previous issue date: 2016 / A demanda por fontes de energia renováveis limpas é um fenômeno de escala mundial. O Brasil acompanha essa tendência e, desde 2009, vem incentivando o crescimento destas formas de geração de energia. Particularmente, a energia eólica chama atenção pela velocidade com que se expande no país. Por outro lado, este mercado tem apresentado resultados que precisam ser devidamente analisados. Estudos realizados com parques eólicos em operação no Brasil mostram que muitos destes estão produzindo abaixo do esperado, um problema que afeta o proprietário do parque, em termos de receita; o governo, em termos de planejamento estratégico e fornecimento de energia; e a população, que paga por uma energia mais cara e que não tem ainda a devida garantia de disponibilidade. Em face deste contexto, apresenta-se um Modelo para Garantia da Disponibilidade de Turbinas Eólicas, fundamentado na organização e sistematização do conhecimento, e estruturado em técnicas para prover ações de manutenção. Pretende-se que as soluções desenvolvidas contribuam para adequar a quantidade de energia produzida ao nível da estimada nos diversos parques eólicos já em funcionamento no Brasil. Com o intuito de facilitar e viabilizar a aplicação do modelo proposto, foi desenvolvida uma ferramenta computacional denominada MADE. Tanto o modelo, quanto o software, passaram por um processo de validação, junto a profissionais do setor eólico e da área de metodologia e sistematização, a fim de autenticar sua aplicabilidade e resposta ao problema. Os resultados obtidos indicam que a solução proposta é, de fato, um caminho para suportar a gestão de manutenção com vistas à garantia de disponibilidade dos parques eólicos em operação.<br> / Abstract : The demand for clean renewable energy sources is a worldwide phenomenon. Brazil follows this trend and since 2009 has encouraged the growth of these forms of energy generation. Particularly wind power draws attention due the fast expansion in the country. In the other hand, this same market has shown results that must be properly analyzed. Studies of wind farms in operation in Brazil show that many of these parks are producing below the expectations: a problem that affects the owner of the park in terms of revenue; the government, in terms of strategic planning and energy supply; and the people who pay for a more expensive energy and that does not present the due availability guarantee. Given this context, one presents a Model for Availability Guarantee of Wind Turbines, based on the organization and systematization of knowledge, and structured techniques to provide maintenance actions. The solutions presented aims to contribute for the adequacy of the quantity of energy produced by the several wind farms already operating in Brazil. For the purpose of facilitate and make viable the implementation of the proposed model, a computational tool called MADE was developed. Both model and software went through a validation process with professionals of the wind sector and the methodology and systematization area in order to authenticate their applicability and response to the problem. The results indicate that the proposed solution is indeed one way to support the maintenance management to guarantee availability of farms in operation.

Séries de dados de velocidades máximas anuais do vento, classificadas segundo o tipo de tormenta (ventos EPS ou TS) e a direção (octantes), são utilizadas para o ajuste de um modelo baseado em regressão linear múltipla, permitindo a estimativa dos ventos extremos no interior da região definida pelas estações meteorológicas disponíveis. A correlação entre as velocidades do vento e a temperatura do ar durante tormentas também é investigada, bem como o comportamento estatístico das temperaturas durante ventos fortes. / Maximum annual wind velocities series, classified according to storm type (EPS or TS winds) and direction (octants), are used to fit a model based in multiple linear regression, which provides the estimation of extreme winds inside the region defined by the availible meteorological stations. The correlation between wind velocity and air temperature during storms is also investigated, as well as the statistical behaviour of air temperature during strong winds.

A utilização de torres metálicas treliçadas vem, nos últimos anos, se intensificando em todo o Brasil. Este aumento é resultado do salto tecnológico pelo qual o país passou no início da década de 90, onde a necessidade de ampliação dos sistemas de telecomunicações, principalmente, da telefonia celular, se tornou imprescindível para o seu crescimento tecnológico. Em função disso, vários são os projetos de torres metálicas treliçadas que tem sido contratados pelas diversas empresas de telefonia celular, espalhadas por todo país. No Brasil, onde, pelas benesses da natureza, não há registros de terremotos significativos, e devido ao baixo peso deste tipo de estrutura, a força do vento é o carregamento determinante para a elaboração do projeto estrutural de torres metálicas treliçadas. Sendo assim, se faz necessário perguntar: será que estes projetos estão atendendo às recomendações da norma de vento (NBR 6123/88)? Quais são os riscos aos quais as populações estão sujeitas com a edificação de torres cada vez mais próximas de suas casas? Neste trabalho, tomando como exemplo o projeto de uma torre metálica treliçada que colapsou no ano de 2000 na cidade de Porto Alegre-RS, foram feitas investigações numéricas no sentido de avaliar a integridade estrutural daquela torre ante os carregamentos devidos aos ventos locais, onde se concluiu que a carga de vento implícita no dimensionamento foi bem abaixo daquela calculada pelos padrões da norma brasileira Uma investigação experimental em dois modelos seccionais, um em latão e outro em madeira, construídos a partir de dois trechos da torre estudada, foi realizada a fim de analisar parâmetros aerodinâmicos como coeficientes de arrasto, ângulo de incidência do vento sobre a torre, índice de área exposta e fator de proteção. Os modelos foram construídos na oficina Paulo Francisco Bueno - LAC/UFRGS e ensaiados no Túnel de Vento Prof. Joaquim Blessmann do Laboratório de Aerodinâmica das Construções da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – LAC/UFRGS. Neste trabalho são apresentados os resultados destes experimentos, bem como uma comparação destes resultados com informações até então disponíveis na literatura técnica, além de uma contribuição técnica ao capítulo 9 da NBR 6123/88.