Interação entre Engenheiros de Estruturas e Laboratórios de Túnel de Vento mediante a incorporação do Método HFPI Brasileiro.

(1)

Interação entre Engenheiros de Estruturas

e Laboratórios de Túnel de Vento mediante

a incorporação do Método HFPI Brasileiro.

(2)

Interação entre Engenheiros de Estruturas

e Laboratórios de Túnel de Vento mediante

a incorporação do Método HFPI Brasileiro.

Sérgio Pinheiro e Sérgio Stolovas

SINERGIA

significa cooperação para

realizar uma determinada tarefa e

(3)

A implementação do

Método HFPI Brasileiro

visa aperfeiçoar a

SINERGIA

entre

Engenheiros de Estruturas e Laboratórios de

(4)

4

(5)

5

Método HFPI Brasileiro

( HFPI Brazilian Approach )

Inspirado no Método do Vento Sintético do

Professor Mário Franco

Autoria: STO Análise e Soluções Estruturais (Videira-SC)

BRE- Building Research Establishment (Watford-UK)

Exemplos-padrão: projetos desenvolvidos pela Kalkulo

Projetos Estruturais (Curitiba-PR)

Implementado como Aplicativo Computacional para

interface Universal com qualquer Software de Análise

Estrutural pelo Eng. Sérgio Pinheiro.

SINERGIA

(6)

6

Método HFPI Brasileiro

( HFPI Brazilian Approach )

Aplicativo Computacional para interface Universal

com qualquer Software de Análise Estrutural –

(7)

Objetivo essencial:

Aprimorar a maneira de interagir entre Escritórios

de Projeto Estrutural e Laboratório de Túnel de

Vento

- garantindo conclusões confiáveis ,

- fazendo que o Engenheiro de Estruturas compreenda

realmente os resultados do T.de V.,

- permitindo ajustes da estrutura em tempo real.

- Agilizando o processo de otimização

(8)

8

Quais são os procedimentos

realizados pelos Laboratórios de

Túnel de Vento pelos quais

“deduzem” as Forças Estáticas

Equivalentes e as acelerações

induzidas na estrutura?

(9)

O ensaio de Túnel de Vento permite inferir as

Histórias de Campos de Forças Instantâneas e

Simultâneas

que atuam sobre o edifício para cada

(10)

10

Fx(t) Fy(t) M(t)

As

Histórias de Campos de

Forças Instantâneas

simultâneas

são resumidas em

Histórias de Forças

generalizadas aferentes

aplicadas em cada andar

As Histórias de Forças

obtidas no Ensaio são

somente a matéria prima

para deduzir Forças

Estáticas Equivalentes e

(11)

Os

campos de Força

variam

com o tempo.

Trata-se de processos

aleatórios que assumimos

estacionários.

JAMAIS O VENTO EXERCE

CAMPOS DE FORÇAS

(12)

Fy(t)

Fx(t)

Esperar animação Arrasto Transversal Fx(t) Fy(t)

(13)

Fy(t)

Fx(t)

Arrasto Transversal Esperar animação Fx(t) Fy(t)

(14)

Como o Laboratório deduz as Forças Estáticas

Equivalentes e as Acelerações a partir dessas

Histórias de Forças instantâneas simultâneas?

Geralmente mediante metodologias de

Integração em Alta Frequência.

Cada laboratório tem um Método HFPI próprio.

Para aplicar o HFPI o Laboratório precisa receber

do Engenheiro de Estruturas os

Atributos modais

(15)

(16)

Análise Modal

Modo

Tp

1 6,58907

2 4,59932

3 3,03728

4 1,500509

5 1,30775

6 0,89932

7 0,76433

8 0,58449

9 0,51049

10 0,43478

(17)

Análise Modal

Modo

Tp

1 6,58907

2 4,59932

3 3,03728

4 1,500509

5 1,30775

6 0,89932

7 0,76433

8 0,58449

9 0,51049

10 0,43478

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Análise Modal

Modo

Tp

1 6,58907

2 4,59932

3 3,03728

4 1,500509

5 1,30775

6 0,89932

7 0,76433

8 0,58449

9 0,51049

10 0,43478

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Modo 1 Modo 4 Modo 7

Oscilação Livre de cada modo por separado (em escala uniforme do tempo) para o andar 56

T=6,59 s T=1,50 s T=0,76 s

T=4,59 s T=1,30 s T=0,58 s

(20)

História de deslocamentos da estrutura obtida mediante a

Integração de Pressões oriundas da Ação do Vento

(21)

(22)

A amplificação dos efeitos transversais são críticas no

(23)

As ações exercidas pelo vento são sempre de

natureza dinâmica

Daí que a deformação e os esforços internos da

estrutura em cada instante serão função tanto da

História das Ações (Túnel de Vento)

como dos Atributos Modais da Estrutura

(Engenheiro de Estruturas)

(24)

Por que a

SINERGIA

entre Engenheiros de Estruturas e

Laboratórios de Túnel de Vento é crítica?

Para obter os parâmetros de dimensionamento e de qualificação do

desempenho funcional é necessário Integrar a Equação do Movimento

da Estrutura. Para isso se precisa levar em conta:

a) História das Ações exercidas pelo Vento:

Laboratório de

Túnel de Vento

b) Atributos estruturais :

Escritório de

Projeto Estrutural

(25)

Por que a SINERGIA entre Engenheiros de Estruturas e

Laboratórios de Túnel de Vento é crítica?

Para obter os parâmetros de dimensionamento e de qualificação do

desempenho funcional é necessário Integrar a Equação do Movimento

da Estrutura. Para isso se precisa levar em conta:

a) História das Ações exercidas pelo Vento:

Laboratório de

Túnel de Vento

b) Atributos estruturais :

Escritório de

Projeto Estrutural

Interação entre Escritório de Projeto e Laboratório de

Ensaio de Túnel de Vento.

(26)

26

Interação entre Escritório de Projeto e Laboratório de Ensaio de

Túnel de Vento.

Escritório de Projeto

Estrutural

Laboratório de

Túnel de Vento

O Escritório de Projeto Estrutural envia

ao Laboratório de Túnel de Vento:

a) Listagem de Nós do modelo

estrutural com as coordenadas.

b) Listagem da Massa Solidária para

cada Nó.

c) Listagem de Formas Modais com os

deslocamentos modais para cada nó.

e) Listagem de Frequências (ou

Períodos) de Vibração para cada

forma modal.

f) Posição (coordenadas) do

Referencial

Usando os dados recebidos e as Histórias

de Forças Instantâneas que obteve dos

registros do Ensaio calcula mediante HFPI

(Integração de pressões em alta

frequência) ou métodos alternativos a

História de deformações máximas da

Estrutura e as Acelerações Extremas nos

nós críticos.

A partir disso emite o relatório completo

no qual são enunciados:

a) Qualificação do desempenho funcional

de acordo a critérios de conforto.

b) Os estados de Carga em termos de

“Forças Estáticas Equivalentes” para cada

direção de incidência do Vento.

(27)

27

Escritório de Projeto

Estrutural

Laboratório de

Túnel de Vento

Estrutura V1

Análise Modal V1 _{HFPI V1}

Forças Est.Equiv. V1

Estrutura V2

Estrutura V3

Interação entre Escritório de Projeto e Laboratório de Ensaio de

Túnel de Vento.

(28)

28

Escritório de Projeto

Estrutural

Laboratório de

Túnel de Vento

Modificação

Estrutura

Análise

Modal

HFPI

Forças

Estáticas

Equivalentes

A otimização do projeto obrigaria a iterações entre

Escritório de projeto e Laboratório (tempo e falta de

agilidade do processo)

Interação entre Escritório de Projeto e Laboratório de Ensaio de

Túnel de Vento.

(29)

29

Aspectos singulares do método:

a)Transforma os registros de túnel de Vento (Series temporais)

mediante algoritmos DCT em Cargas Harmônicas reduzindo a

1/1000 o input do programa estrutural sem perder exatidão.

b) Compacta massas trabalhando com um modelo auxiliar que

reduz os graus de liberdade do sistema sem perder exatidão,

otimizando a eficiência da análise.

c) Permite obter as acelerações e as cargas estáticas equivalentes a

partir das Series Temporais em interfase com qualquer software de

análise estrutural. Foi concebido para ser usado pelo Engenheiro de

Estruturas.

(30)

Método HFPI Brasileiro visa otimizar o processo e ganhar em

confiabilidade na análise de projetos de Edifícios Elevados

Escritório de Projeto Estrutural

_{Laboratório de Túnel}

de Vento

HFPI

Estrutura _{Análise Modal} _HFPI

ForçasEst.Equiv. e acelerações Séries temporais HFPI Forças Est.Equiv. e acelerações

Com as Series Temporais e ferramentas HFPI o Escritório de Projetos pode checar a consistência dos resultados emitidos pelo Laboratório e também modificar e obter quantas

(31)

Túnel de Vento Modelo

Analítico

- Acelerações,

- Cargas estáticas equivalentes ,

- Listagem de Nós e coordenadas, - Listagem de massas associadas aos nós,

- Modos de Vibração (deslocamentos modais correlacionados aos nós), - Frequências naturais

correlacionadas aos modos, - Um eixo vertical referencial,

Conformidade? Não Sim Modelo Analítico Auxiliar Simplificado (Dog-bone)

DCT

(Transformada cosseno discreta )

HFPI

Modelo Analítico Series Temporais de Ações do Vento Ajustes no Modelo Analítico Método Brasileiro (HFPI Brazilian Approach)

Interação com o Laboratório de Túnel de Vento usando o Método

(32)

Aplicativo HFPI Brasileiro

(33)

(34)

Análise Modal

 Coordenadas Nodais

 Frequências

 Formas Modais

 Massas

• Dados enviados normalmente

para ensaios em túneis

• Obtidos de qualquer software

de análise estrutural

(35)

Séries Temporais de Vento

 Registros para cada

direção de vento

 2048 registros por

direção (FX, FY, MZ)

 Frequência padrão de

registro: 4 hertz

• Registros obtidos pelo ensaio de

túnel de vento

• Fornecido para o engenheiro

estrutural

(36)

Ponto de Referência

 Necessário para definição

de Mz

 Geralmente tomado

como CG do tipo

• Extremamente importante que

engenheiro estrutural e túnel

trabalhem com o mesmo

referencial

• Caso contrário, resultados

inválidos

(37)

Processamento

 Grande quantidade de dados

 Método HFPI – Sérgio Stolovas

(38)

(39)

Forças Estáticas Equivalentes

 Estado de carga único para

cada direção de vento

 Maior energia de

deformação

 Forças na direção principal

e transversal

 Trio de carregamentos por

pavimento aplicados no

seu ponto de referência:

 FX, FY, MZ

(40)

Acelerações

 Aceleração máxima em

nós selecionados pelo

usuário

(41)

41

Escritório de Projeto Estrutural

_{Laboratório de Túnel}

de Vento

HFPI

_{Análise Modal}Estrutura _HFPI

ForçasEst.Equiv. e acelerações Séries temporais HFPI Forças Est.Equiv. e acelerações

Com as Series Temporais e ferramentas HFPI o Escritório de Projetos pode checar a consistência dos resultados emitidos pelo Laboratório e também modificar e obter quantas