Efeitos de vizinhança associados a fenômenos aerodinâmicos quase-estáticos e ressonantes

Abstract

Com o aumento da ocupação urbana, e consequentemente sua valorização econômica, junto ao desenvolvimento das técnicas construtivas e dos materiais, a construção de “arranha-céus” já é uma realidade brasileira. Tais estruturas estão sujeitas à possibilidade de desenvolvimento de fenômenos aerodinâmicos mais severos, incluindo os chamados de efeitos de vizinhança. Esses efeitos surgem devido à alteração da força do vento provocada por edifícios ou obstáculos presentes nas proximidades do edifício analisado, podendo ser amplificada ou reduzida. Compreender e quantificar os efeitos de vizinhança é fundamental para projetar edifícios seguros e eficientes, no entanto, há uma complexidade nesse fenômeno que o caracteriza como o maior desafio da engenharia do vento e, portanto, de modo geral, dificulta o aprimoramento das diretrizes de projeto. O trabalho propõe a estimativa e análise desses efeitos através de fatores de vizinhança, considerando as interferências nas forças aerodinâmicas globais em um edifício alto devido à presença de edificações no entorno, relacionando com a situação do edifício analisado de modo isolado. Para isso, foram usadas duas técnicas experimentais no túnel de vento da Universidade Federal do Rio Grande do Sul: 1) High Frequency Pressure Integration (HFPI) e 2) Método aerolástico com a Balança Dinâmica de Três Graus De Liberdade (BD3GDL). Através da aquisição das pressões do vento pela primeira técnica, foi feita a análise estática dos coeficientes aerodinâmicos globais e a análise dinâmica das forças globais de maneira temporal, de acordo com a teoria de vibração aleatória. A análise estática, com abordagem analítica-experimental, visa aumentar a base de dados existente sobre os efeitos da interferência na ação do vento em edificações que, por sua vez, corrobora como fundamentação nas atualizações da norma brasileira ABNT NBR 6123, particularmente no tema abordado em seu Anexo G. Já a análise dinâmica teve o intuito de analisar e verificar a presença de amplificações nas respostas da edificação causadas por fenômenos ressonantes. Como a análise dinâmica pelo HFPI é parcialmente proveniente de uma abordagem numérica, algumas limitações estão intrinsecamente contidas na metodologia, sendo desprezados os efeitos da interação fluido-estrutura. Essas limitações foram avaliadas a partir dos resultados provenientes da segunda técnica experimental que permite a modelagem aeroelástica de estruturas. Os resultados apontaram ótima consistência entre as técnicas experimentais até velocidades do vento que englobam as máximas utilizadas nas principais normas do mundo. No entanto, a natureza da análise afeta substancialmente os efeitos de vizinhança, modificando tanto a magnitude quanto a localização dos fatores de vizinhança mais críticos. No geral, os resultados obtidos confirmaram a natureza complexa do fenômeno. No entanto, a magnitude desses resultados apresentou consistência com os valores estabelecidos por normas e pesquisas referenciadas, divergindo com a norma brasileira apenas nas coordenadas dos efeitos de vizinhança críticos, visto que essa norma apresenta clara defasagem nesse parâmetro, necessitando de revisão.