Análise em túnel de vento do comportamento aerodinâmico de um edifício alto a partir da inserção de uma abertura de grandes dimensões no topo

Abstract

O anseio do ser humano pelas alturas, aliado ao desenvolvimento contínuo da Engenharia, permitiu a disseminação de estruturas alteadas pelo mundo. Em edifícios altos, o carregamento imposto pelo vento é de grande relevância, sendo, muitas vezes, o carregamento mais significativo para o projeto. Nesse sentido, dá-se destaque à implementação e desenvolvimento de técnicas capazes de mitigar a ação do vento, modificando propriedades estruturais e/ou aerodinâmicas dos edifícios. Dentre as diversas possibilidades que hoje existem, este trabalho tem o intuito de estudar a inserção de grandes aberturas em edifícios altos. Essa modificação aerodinâmica já foi estudada por alguns autores e implementada em vários edifícios do mundo; porém a exploração da técnica no âmbito nacional é inexistente. O presente trabalho analisa a linha do tempo das pesquisas sobre o tema a fim de entender quais fatores mais influenciam no sucesso da implementação desse recurso. Foi desenvolvido um estudo em túnel de vento de um edifício brasileiro, com a inserção de aberturas de grandes dimensões (4% da área da fachada) de diferentes relações altura:base. Foram criados quatro modelos, sendo um deles sem abertura e os demais com aberturas de mesma área, porém com diferentes relações de altura e largura. Após o ensaio, foram analisados coeficientes de força e momento global para todos modelos, além de espectros de potência de forças e momentos para cada ângulo de incidência do vento analisado. O modelo que apresentou maiores reduções de coeficientes de força, momento e pico de densidade espectral foi o modelo com abertura mais verticalizada (maior relação altura:base).

The human being's yearning for heights, allied to the continuous development of Engineering, allowed the dissemination of tall structures around the world. In high-rise buildings, the load imposed by the wind is of great relevance, being, often, the most significant load for the project. In this sense, emphasis is given to the implementation and development of techniques capable of mitigating the action of the wind, modifying structural and/or aerodynamic properties of buildings. Among the various possibilities that exist today, this work aims to study the insertion of large openings in tall buildings. This aerodynamic modification has already been studied by some authors and implemented in several buildings around the world; however, the exploitation of the technique at the national level is non-existent. The present work analyzes the timeline of research on the subject in order to understand which factors most influence the success of the implementation of this resource. A study was carried out in a wind tunnel of a Brazilian building, with the insertion of large openings (4% of the façade area) of different slenderness. Four models were created, one of them without opening and the others with openings of the same area, but with different height and width ratios. After the test, coefficients of force and global moment were analyzed for all models, in addition to power spectra of forces and moments for each angle of incidence of the analyzed wind. The model that showed the greatest reductions in force, moment and peak spectral density coefficients was the model with the most vertical opening (greater slenderness).