Orientador: Isaias Vizotto

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo

Resumo: Este trabalho realiza uma análise numérica e experimental do comportamento de estruturas em cascas de formas livres sob a ação do vento. Inicialmente foram gerados modelos computacionais de formas otimizadas, sendo uma casca de planta pentagonal e outra hexagonal. Na sequência foram...

Resumo: Este trabalho realiza uma análise numérica e experimental do comportamento de estruturas em cascas de formas livres sob a ação do vento. Inicialmente foram gerados modelos computacionais de formas otimizadas, sendo uma casca de planta pentagonal e outra hexagonal. Na sequência foram construídos modelos físicos reduzidos em laboratório e submetidos a uma série de ensaios em túnel de vento. E, finalmente foram realizadas simulações numéricas dessas estruturas submetidas à ação do vento utilizando o programa computacional ANSYS-CFX do Laboratório de Informática da FEC-UNICAMP. Os modelos físicos reduzidos analisados foram gerados utilizando o software ANSYS e o programa computacional desenvolvido por Vizotto (1993), e construídos no Laboratório de Automação e Prototipagem para Arquitetura e Construção (LaPAC) da FEC-UNICAMP, utilizando inicialmente isopor de alta densidade, que foi posteriormente empregado para execução de fôrmas de concreto armado para moldar os modelos finais em material composto por fibra de vidro e resina, para serem ensaiados no túnel de vento do Laboratório de Conforto Ambiental e Física Aplicada (LaCAF) da FEC-UNICAMP. Os testes no túnel de vento do LaCAF foram realizados em dezesseis fases, sendo compostas por análises para obtenção dos coeficientes de pressão externa e interna, com ventos em regime laminar e turbulento, a 0º e 36º para a casca com forma de planta pentagonal, e a 0º e 30º para a casca com forma de planta hexagonal. Para análises por meio de simulação fluidodinâmica computacional pelo ANSYS-CFX, foi realizada inicialmente uma análise comparativa para os resultados dos coeficientes de pressões externas de um modelo de cúpula sobre o terreno da NBR 6123:1988. O software ANSYS-CFX demonstrou ótima eficiência na configuração realizada, apresentando resultados muito próximos aos da norma brasileira, e essa configuração também foi utilizada na validação física entre os ensaios no túnel de vento e as simulações pelo ANSYS-CFX. É sugerida a utilização dos dados finais na elaboração de normas específicas e uma configuração adequada e segura dentro das características consideradas para a utilização do software ANSYS-CFX como ferramenta para obtenção de coeficientes de pressões

Abstract: This work performs a numerical and experimental analysis of behavior of structures in free form shells about wind action. At first, computational models were generated in optimized forms, being one shell of pentagonal shape and another one hexagonal. After this, reduced physical models...

Abstract: This work performs a numerical and experimental analysis of behavior of structures in free form shells about wind action. At first, computational models were generated in optimized forms, being one shell of pentagonal shape and another one hexagonal. After this, reduced physical models were built in laboratory and subjected to several tests in the tunnel of wind. Finally, numerical analyzes of these structures subjected to wind action were achieved using ANSYS computational program from FEC-UNICAMP computer laboratory. Two reduced physical models were analyzed, using the software ANSYS and the computational program that was developed by VIZOTTO I. (1993), and built at the Laboratory of Automation and Prototyping for Architecture and Construction site (LaPAC) from FECUNICAMP. The techniques: one hexagonal and another pentagonal, both made, at first, with Styrofoam in large dense, that was applied to execution of forms of concrete to be sculptured and finalized as a material composed of glass fiber and resin for future test in the wind tunnel at (LaCAF) from FEC-UNICAMP Environmental Comfort and Applied Physics Laboratory. The tests at the wind tunnel from LaCAF were made into sixteen phases, composed by analysis to obtain the coefficients of outside and inside pressure with wind in turbulent and laminar state, at 0º and 30º for hexagonal shape and turbulent and laminar, at 0º and 36º for pentagonal shape. To analyze by simulation computational fluid dynamics by ANSYS-CFX, at first were achieved a comparative analysis to the results of coefficients of outside pressure from a model of dome on the land from NBR 6123:1980. The software ANSYS-CFX showed an excellent efficiency on the made configuration, showing results very closed to the Brazilian rule, and this configuration also was used in the physical validation between the tests at wind tunnel and the simulations by ANSYS-CFX. It is suggested the usage of final data on specific standard preparation and safe configuration for ANSYS software application as a tool to achieve pressure coefficients