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Análise dinâmica de edifício de seção H sob ação do vento

The verticalization of large urban centers is an architectural trend and a necessity, given the scarcity of land and its high cost. While low and heavy buildings do not suffer from the dynamic effects of the wind, tall, light and slender buildings face this difficulty. Thus, there is a need to apply...

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Autor principal:	Mattias, Lucas Willian Aguiar
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Edifícios altos - Análises Pressão do vento Dinâmica estrutural - Análises Edifícios - Aerodinâmica Fluidodinâmica computacional Túneis aerodinâmicos Métodos de Simulação Tall buildings - Analysis Wind-pressure Structural dynamics - Analysis Computational fluid dynamics Wind tumels Simulation methods CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL Engenharia Civil
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25911
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id	riut-1-25911
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spelling	riut-1-259112021-09-03T06:05:51Z Análise dinâmica de edifício de seção H sob ação do vento Dynamics analysis of an H-shape tall building on wind action Mattias, Lucas Willian Aguiar Abdalla Filho, João Elias https://orcid.org/ 0000-0002-0560-2890 http://lattes.cnpq.br/5937902167536869 Abdalla Filho, João Elias https://orcid.org/ 0000-0002-0560-2890 http://lattes.cnpq.br/5937902167536869 Lopez, Rafael Holdorf https://orcid.org/0000-0001-9037-0176 http://lattes.cnpq.br/1123939877124649 Stramandinoli, Renata Sá Brito http://lattes.cnpq.br/4483312767067316 Moro Filho, Roberto Carlos https://orcid.org/ 0000-0002-7041-1468 http://lattes.cnpq.br/6076098907212119 Edifícios altos - Análises Pressão do vento Dinâmica estrutural - Análises Edifícios - Aerodinâmica Fluidodinâmica computacional Túneis aerodinâmicos Métodos de Simulação Tall buildings - Analysis Wind-pressure Structural dynamics - Analysis Edifícios - Aerodinâmica Computational fluid dynamics Wind tumels Simulation methods CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL Engenharia Civil The verticalization of large urban centers is an architectural trend and a necessity, given the scarcity of land and its high cost. While low and heavy buildings do not suffer from the dynamic effects of the wind, tall, light and slender buildings face this difficulty. Thus, there is a need to apply more precise methods in determining the load due to the wind and also in the dynamic analysis of the structure. This work analyzes a tall building of H-shape. This type of geometry is used for architectural reasons to meet the criteria of ventilation, lighting and, sometimes, to meet the utilization coefficients and occupancy rate. Normative standards usually adopt regular geometries for determining the wind load, thus arises the need to seek more reliable means, such as the reduced model test in a wind tunnel. In this work, the computational model test was performed using Computational Fluid Dynamics (CFD), validating the results in comparison with data obtained in a wind tunnel. Dynamic wind load is applied by the Synthetic Wind Method. Determining the wind load is only one step in the problem, since it is also necessary to determine the structure’s response by means of a dynamic analysis and understand what effects the simplification of obtaining the load generates on the building. The structure analysis is performed using Finite Elements Method and the Hilber-Hughes-Taylor (HHT) Method lasting 30s. Thus, the objective of this paper is to evaluate the dynamic behavior of the building with type H-shape by the action of the wind. This work presents an important contribution in the field of dynamic analysis, highlighting how displacement amplifications occur and the behavior of the structure response function. For the structural analysis with incidence of wind at 0º there was a reduction in the responses, highlighting the frontal displacements that reduced 32%. At 45º, the displacements at the top had a reduction in the order of 25% in the H-shape. The critical case of the analysis was for incidence at 90°, where the frontal displacements suffered an increase of approximately 15%, which can lead to underdimensioning and consequent to a possible collapse of the structure. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A verticalização dos grandes centros urbanos é uma tendência arquitetônica e necessidade, visto a escassez de terrenos e o seu alto custo. Enquanto edifícios baixos e pesados não sofrem com os efeitos dinâmicos do vento, edifícios altos, leves e esbeltos enfrentam essa dificuldade. Desta forma, surge a necessidade de aplicação de métodos mais precisos na determinação do carregamento devido ao vento e também na análise dinâmica da estrutura. Neste trabalho analisa-se um edifício alto de seção H. Este tipo de geometria é utilizado por questões arquitetônicas para atender a critérios de ventilação, iluminação e, por vezes, para atender aos coeficientes de aproveitamento e taxa de ocupação. Os códigos normativos normalmente adotam geometrias regulares para a determinação da carga do vento, surgindo assim a necessidade de se buscar meios mais confiáveis, como o ensaio de modelo reduzido em túnel de vento. Neste trabalho, realiza-se o ensaio em modelo computacional por meio de Computational Fluid Dynamics (CFD), validando os resultados comparativamente com dados obtidos em túnel de vento. A carga dinâmica do vento é aplicada pelo método do vento sintético. Determinar a carga do vento é uma etapa do problema, visto que também é necessário a determinação da resposta da estrutura por meio de uma análise dinâmica e entender quais os efeitos que a simplificação da obtenção do carregamento gera no edifício. A análise da estrutura é realizada por meio de elementos finitos e do método Hilber-Hughes-Taylor (HHT) com duração de 30s. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento dinâmico do edifício com seção do tipo H pela ação do vento. Este trabalho apresenta importante contribuição no campo da análise dinâmica, destacando como ocorre as amplificações de deslocamentos e o comportamento da função resposta da estrutura. Para a análise estrutural com incidência de vento a 0º houve redução das respostas, destacando-se os deslocamentos frontais que reduziram 32%. Para 45º, os deslocamentos no topo tiveram uma redução na ordem de 25% na seção H. O caso crítico da análise foi para incidência a 90°, onde os deslocamentos frontais sofreram aumento de aproximadamente 15%, que pode levar a subdimensionamento e consequente a um possível colapso da estrutura. 2021-09-02T20:55:40Z 2021-09-02T20:55:40Z 2021-04-29 masterThesis MATTIAS, Lucas Willian Aguiar. Análise dinâmica de edifício de seção H sob ação do vento. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25911 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil UTFPR
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description	The verticalization of large urban centers is an architectural trend and a necessity, given the scarcity of land and its high cost. While low and heavy buildings do not suffer from the dynamic effects of the wind, tall, light and slender buildings face this difficulty. Thus, there is a need to apply more precise methods in determining the load due to the wind and also in the dynamic analysis of the structure. This work analyzes a tall building of H-shape. This type of geometry is used for architectural reasons to meet the criteria of ventilation, lighting and, sometimes, to meet the utilization coefficients and occupancy rate. Normative standards usually adopt regular geometries for determining the wind load, thus arises the need to seek more reliable means, such as the reduced model test in a wind tunnel. In this work, the computational model test was performed using Computational Fluid Dynamics (CFD), validating the results in comparison with data obtained in a wind tunnel. Dynamic wind load is applied by the Synthetic Wind Method. Determining the wind load is only one step in the problem, since it is also necessary to determine the structure’s response by means of a dynamic analysis and understand what effects the simplification of obtaining the load generates on the building. The structure analysis is performed using Finite Elements Method and the Hilber-Hughes-Taylor (HHT) Method lasting 30s. Thus, the objective of this paper is to evaluate the dynamic behavior of the building with type H-shape by the action of the wind. This work presents an important contribution in the field of dynamic analysis, highlighting how displacement amplifications occur and the behavior of the structure response function. For the structural analysis with incidence of wind at 0º there was a reduction in the responses, highlighting the frontal displacements that reduced 32%. At 45º, the displacements at the top had a reduction in the order of 25% in the H-shape. The critical case of the analysis was for incidence at 90°, where the frontal displacements suffered an increase of approximately 15%, which can lead to underdimensioning and consequent to a possible collapse of the structure.
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