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.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-20T14:43:50Z No. of bitstreams: 1 2013_MuriloCandidodeOliveira.pdf: 16383183 bytes, checksum: 000282b89676dd39d480cbb8c55a0b64 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-21T11:11:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_MuriloCandidodeOliveira.pdf: 16383183 bytes, checksum: 000282b89676dd39d480cbb8c55a0b64 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-21T11:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_MuriloCandidodeOliveira.pdf: 16383183 bytes, checksum: 000282b89676dd39d480cbb8c55a0b64 (MD5) / O presente trabalho consiste na concepção, fabricação e teste de um protótipo de vibrógrafo cuja função é adquirir e armazenar dados de vibração em cabos de linhas de transmissão de energia elétrica. Esses dados são essenciais para o estudo da resistência a fadiga nos cabos, o que permite ao projetista estimar a vida útil de uma determinada linha de transmissão. O vibrógrafo desenvolvido é baseado numa placa micro-controlada que gerencia um sensor de deslocamento, um conversor A/D, uma porta rs232 e um gravador SDcard. Este vibrógrafo opera de modo análogo aos equipamentos comerciais, porém armazena os dados no domínio do tempo, preservando inúmeras informações temporais, o que o diferencia dos equipamentos comerciais. O projeto mecânico do vibrógrafo contempla a realização dos métodos de medição direto e inverso, típicos para esse tipo de ensaio. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents consists of the design, fabrication and testing of a prototype vibrometer whose function is to acquire and store vibration data cables for transmission lines of electricity. These data are essential for the study of fatigue resistance in the cables, allowing the designer to estimate the useful life of a given transmission line. The vibrometer is developed based on a micro-plate which manages a controlled displacement sensor, an A/ D converter, an RS232 port and a recorder SDcard. This vibrógrafo operates similarly to commercial equipment, but stores the data in the time domain, preserving numerous temporal information, which differentiates it from commercial equipment. The mechanical design of the vibrometer contemplates the realization of direct measurement methods and inverse, typical for this type of test.

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.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3700_dissertacao_revisao_FINAL.pdf: 4796906 bytes, checksum: 27240528feeaf8b6ccc5c0c0b494f497 (MD5) Previous issue date: 2009-08-31 / O principal objetivo deste trabalho é utilizar o modelo matemático de mesoescala WRF para realizar a simulação do comportamento temporal e espacial da Camada Limite Planetária sobre a Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) no Espírito Santo, tendo em vista o conhecimento de suas propriedades dinâmicas e termodinâmicas. Para avaliar os resultados das previsões do modelo WRF, são utilizados dados experimentais de várias estações meteorológicas de superfície bem com dados de radiossondagens. Foram escolhidos dois períodos distintos para a realização deste trabalho: Inverno, (entre 20 de julho de 2008 e 26 de julho de 2008) e verão (entre 01 de março de 2009 a 07 de março de 2009). As comparações com dados experimentais indicam que o modelo WRF consegue melhor ajuste principalmente para o período do verão, a temperatura potencial bem como a temperatura a 2m são bem representadas em todos os períodos, entretanto a velocidade do vento a 10m mostra que em algumas regiões o modelo não conseguiu não obteve um resultado satisfatório.

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.

Este estudo apresenta uma análise sobre o estudo de calibração da balança aerodinâmica do Túnel Aerodinâmico número 2, pertencente à Divisão de Aerodinâmica do Instituto de Aeronáutica e Espaço, IAE/ALA/TA-2. Trata-se de uma balança externa com seis componentes que permite instalação de diferentes conjuntos de transdutores de força, de acordo com os requisitos do ensaio. Balanças multi-componentes são utilizadas em túneis de vento para medição de esforços aerodinâmicos dos modelos ensaiados. A balança é calibrada anteriormente a uma campanha de ensaios e como resultado é fornecida uma matriz de calibração. O processo de calibração consiste na aplicação de cargas conhecidas na balança e na leitura dos sinais fornecidos por transdutores de força instalados na base da balança. As cargas são aplicadas no local onde o modelo a ser ensaiado será fixado. A modelagem matemática da calibração é multicomponente e relaciona as grandezas de saída (os mensurandos), que são forças e momentos aerodinâmicos, às grandezas de entrada, que são as leituras dos transdutores. Ajuste de curva utilizando o método de mínimos quadrados é aplicado aos dados experimentais considerando a modelagem matemática adotada. Diferentes valores de incerteza foram atribuídos aos mensurandos: incerteza igual a 1, desvio padrão do ajuste, desvio padrão experimental e desvio padrão da média. A redução de dados fornece, além da matriz de calibração, a incerteza dos valores estimados e a qualidade do ajuste de curva. A avaliação de incerteza segue a padronização internacional adotada pelos países da Convenção do Metro, da qual o Brasil é um Estado-Membro. Um conjunto de dados de um histórico com oito calibrações da balança provenientes de diferentes campanhas realizadas entre 2005 e 2010 foi selecionado para ser estatisticamente analisado. O objetivo específico desta análise é caracterizar o comportamento metrológico da balança no tempo. O modelo matemático adotado para representar o comportamento da balança foi a média ponderada. Para comparar os dados experimentais originados nas oito diferentes calibrações, foi utilizada uma versão adimensionalizada da matriz de calibração. A adimensionalização da balança é obtida a partir da conversão dos valores dos sinais elétricos dos transdutores em valores de força utilizando informações declaradas nos certificados de calibração dos transdutores. Um código computacional foi elaborado para tornar possível o armazenamento sistematizado de dados de calibração e a redução de dados. Com a inclusão de informação de novas calibrações na base de dados, espera-se que no futuro seja obtida a deriva do instrumento no tempo. Como resultado, são apresentados os parâmetros e incertezas associadas que representam o comportamento da balança no tempo e verificou-se que o desvio padrão experimental resultou em melhor qualidade de ajuste.

A formação do perfil de velocidades do vento é influenciada pela rugosidade e topografia do terreno; em um terreno plano, por exemplo, as velocidades são diminuídas conforme a sua proximidade com a superfície terrestre, determinando a constituição da camada limite atmosférica (C.L.A.). O escoamento do vento em terrenos complexos, ou seja, terrenos que possuem morros e taludes, sejam isolados ou múltiplos, possui o perfil de velocidades modificado, fazendo com que para cotas mais próximas da superfície se observe um aumento das velocidades. A este incremento de velocidades dá-se o nome de speed-up. Esta pesquisa tem como foco a investigação da estrutura do escoamento do vento, analisando minuciosamente o perfil de velocidades em um escoamento turbulento, para topografias isoladas e complexas. Para tanto, foram utilizados dois métodos para obtenção do perfil de velocidades: ensaios experimentais em túnel de vento e aplicação de normas e modelos analítcos de carregamento do vento. O plano experimental engloba nove topografias dentre as quais estão: quatro morros bidimensionais (2D) isolados, quatro morros tridimensionais (3D) isolados e um morro 3D de uma topografia complexa. Os modelos foram ensaiados para duas categorias de terreno, conforme a Norma Brasileira NBR 6123 (ABNT, 1988): I – superfícies lisas de grandes dimensões e III-IV – terreno coberto por obstáculos, no túnel de vento Prof° Joaquim Blessmann. Após a execução do plano experimental aplicou-se modelos analíticos com as mesmas parametrizações do modelo experimental e por fim foram comparados entre si. Os modelos analíticos estudados foram: Jackson e Hunt (1975, Lemelin, Surry e Davenport (1988) e as normas estudadas são: NBR 6123 (ABNT, 1988), Eurocode 1 (CEN-TC, 2010), AIJ (AIJ, 2004), NBCC (NRCC, 2010), AS/NZS (AS/NZS, 2011), ASCE (ASCE, 2010). O estudo comparativo entre os modelos analíticos e normas revela a inexistência de uma homogeneidade entre os modelos, visto que a formulação de cálculo é distinta, quando temos uma topografia em análise. Além disso, os modelos analíticos, quando comparados com os ensaios experimentais, tendem a ser mais conservadores tanto para modelos 2D ou 3D, para pontos à barlavento, no cume e à sotavento do morro. A NBR 6123 apresentou os maiores incrementos de velocidades em comparação com os demais modelos e com os dados experimentais. / The formation of the wind speed profile is influenced by the roughness and topography of the ground; on a flat ground, for example, the speeds are reduced according to their proximity to the earth’s surface, determining the constitution of the atmospheric boundary layer (C.L.A.). The wind flow in complex terrain, in other words, whether single or multiples, has the modified wind speed profile, causing closest to the surface dimensions is observed increased speeds. To this increase speeds gives the name of speed-up. This research focuses on the investigation of the wind flow structure, thoroughly analyzing the speeds profile in turbulent flow, for isolated and complex topographies. For this purpose, two methods for obtaining the speed profile were used: experimental tests in a wind tunnel and application standards or wind loading codes. The experimental plan includes nine topographies among which are: four 2D hills (2D) isolates, four 3D hills (3D) isolates and a complex topography hill. The models were tested for two roughness according to the Brazilian standard NBR 6123 (ABNT, 1988): I – smooth surfaces large dimensions and III-IV – ground covered by obstacles, in the wind tunnel Prof° Joaquim Blessmann. After the execution of the experimental tests were applied analytical models with the same parametrization of the experimental model and finally were compared. The analytical models studied were: Jackson e Hunt (1975, Lemelin, Surry e Davenport (1988), NBR 6123 (ABNT, 1988), Eurocode 1 (CEN-TC, 2010), AIJ (AIJ, 2004), NBCC (NRCC, 2010), AS/NZS (AS/NZS, 2011), ASCE (ASCE, 2010. The compararative study between the analytical models and standards reveals the lack of homogeneity between the models, since the calculation formulation is different when we have a topography analysis. Furthermore, analytical models, compared with the experimental tests tend to be more conservative for both 2D and 3D models, points to the windward, top of the hill and leeward. The NBR 6123 showed the largest increases in speed compared to the other models and experimental data.

A formação do perfil de velocidades do vento é influenciada pela rugosidade e topografia do terreno; em um terreno plano, por exemplo, as velocidades são diminuídas conforme a sua proximidade com a superfície terrestre, determinando a constituição da camada limite atmosférica (C.L.A.). O escoamento do vento em terrenos complexos, ou seja, terrenos que possuem morros e taludes, sejam isolados ou múltiplos, possui o perfil de velocidades modificado, fazendo com que para cotas mais próximas da superfície se observe um aumento das velocidades. A este incremento de velocidades dá-se o nome de speed-up. Esta pesquisa tem como foco a investigação da estrutura do escoamento do vento, analisando minuciosamente o perfil de velocidades em um escoamento turbulento, para topografias isoladas e complexas. Para tanto, foram utilizados dois métodos para obtenção do perfil de velocidades: ensaios experimentais em túnel de vento e aplicação de normas e modelos analítcos de carregamento do vento. O plano experimental engloba nove topografias dentre as quais estão: quatro morros bidimensionais (2D) isolados, quatro morros tridimensionais (3D) isolados e um morro 3D de uma topografia complexa. Os modelos foram ensaiados para duas categorias de terreno, conforme a Norma Brasileira NBR 6123 (ABNT, 1988): I – superfícies lisas de grandes dimensões e III-IV – terreno coberto por obstáculos, no túnel de vento Prof° Joaquim Blessmann. Após a execução do plano experimental aplicou-se modelos analíticos com as mesmas parametrizações do modelo experimental e por fim foram comparados entre si. Os modelos analíticos estudados foram: Jackson e Hunt (1975, Lemelin, Surry e Davenport (1988) e as normas estudadas são: NBR 6123 (ABNT, 1988), Eurocode 1 (CEN-TC, 2010), AIJ (AIJ, 2004), NBCC (NRCC, 2010), AS/NZS (AS/NZS, 2011), ASCE (ASCE, 2010). O estudo comparativo entre os modelos analíticos e normas revela a inexistência de uma homogeneidade entre os modelos, visto que a formulação de cálculo é distinta, quando temos uma topografia em análise. Além disso, os modelos analíticos, quando comparados com os ensaios experimentais, tendem a ser mais conservadores tanto para modelos 2D ou 3D, para pontos à barlavento, no cume e à sotavento do morro. A NBR 6123 apresentou os maiores incrementos de velocidades em comparação com os demais modelos e com os dados experimentais. / The formation of the wind speed profile is influenced by the roughness and topography of the ground; on a flat ground, for example, the speeds are reduced according to their proximity to the earth’s surface, determining the constitution of the atmospheric boundary layer (C.L.A.). The wind flow in complex terrain, in other words, whether single or multiples, has the modified wind speed profile, causing closest to the surface dimensions is observed increased speeds. To this increase speeds gives the name of speed-up. This research focuses on the investigation of the wind flow structure, thoroughly analyzing the speeds profile in turbulent flow, for isolated and complex topographies. For this purpose, two methods for obtaining the speed profile were used: experimental tests in a wind tunnel and application standards or wind loading codes. The experimental plan includes nine topographies among which are: four 2D hills (2D) isolates, four 3D hills (3D) isolates and a complex topography hill. The models were tested for two roughness according to the Brazilian standard NBR 6123 (ABNT, 1988): I – smooth surfaces large dimensions and III-IV – ground covered by obstacles, in the wind tunnel Prof° Joaquim Blessmann. After the execution of the experimental tests were applied analytical models with the same parametrization of the experimental model and finally were compared. The analytical models studied were: Jackson e Hunt (1975, Lemelin, Surry e Davenport (1988), NBR 6123 (ABNT, 1988), Eurocode 1 (CEN-TC, 2010), AIJ (AIJ, 2004), NBCC (NRCC, 2010), AS/NZS (AS/NZS, 2011), ASCE (ASCE, 2010. The compararative study between the analytical models and standards reveals the lack of homogeneity between the models, since the calculation formulation is different when we have a topography analysis. Furthermore, analytical models, compared with the experimental tests tend to be more conservative for both 2D and 3D models, points to the windward, top of the hill and leeward. The NBR 6123 showed the largest increases in speed compared to the other models and experimental data.