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Prédios de vários andares são montados com cautela para resistir à força do vento, descobriram os pesquisadores.
Isto ocorre porque existem várias dificuldades em estimar o amortecimento – o método de remoção de energia para controlar o movimento vibratório, como ruído e oscilação mecânica, com precisão em edifícios altos.
As descobertas, publicadas hoje na revista Estruturasaborda a desvantagem e foi compilado por uma equipe da Universidade de Bristol que estudou as características de amortecimento e frequência natural de um edifício de 150 m de altura em Londres (Reino Unido), obtidas a partir das respostas induzidas pelo vento em grande escala usando um sistema de monitoramento mínimo. .
Em geral, a resposta de uma estrutura sujeita a carregamento dinâmico é fortemente afetada pelo seu amortecimento.
Alguns modelos matemáticos de amortecimento foram desenvolvidos e utilizados por conveniência, embora não possam descrever com precisão o processo físico por trás deles. De facto, a falta de princípios universalmente aceites para prever os factores de amortecimento em sistemas complexos levou à utilização de modelos predominantemente empíricos que não podem ser generalizados com precisão para todos os tipos de edifícios. Como um dos objetivos, esta pesquisa pretende colmatar esta desvantagem através do estudo do amortecimento
O autor principal, Daniel Gonzalez-Fernandez, da Escola de Engenharia Civil, Aeroespacial e de Design de Bristol, explicou: “Depois de avaliar os parâmetros modais identificados em relação a uma série de fatores, incluindo tempo, amplitude, velocidade e direção do vento, os efeitos dominantes foram encontrados ser amplitude e tempo no caso de frequências naturais e amplitude no caso de taxas de amortecimento.
“As mudanças nas frequências naturais identificadas, com o tempo de monitoramento e amplitudes de resposta, são atribuídas ao aumento de massa sob a ocupação crescente e ao amolecimento estrutural de grande amplitude, respectivamente.
“As tendências identificadas entre o amortecimento total medido e a velocidade do vento para diferentes direções relativas do vento indicam que a amplitude do movimento lateral do edifício, em vez das características aerodinâmicas do vento, influenciam principalmente a variação observada no amortecimento modal.”
A equipe usou um conjunto de três acelerômetros e um anemômetro ultrassônico para medir as vibrações induzidas pelo vento e as condições de vento associadas no topo da estrutura durante um período de um ano desde que foi construída.
As frequências naturais e razões de amortecimento foram identificadas a partir das densidades espectrais de potência estimadas e correlacionadas com os dados de vento. Vários parâmetros ambientais foram investigados, incluindo a magnitude e as direções relativas do vento em relação ao movimento do edifício. Um modelo de elementos finitos da torre também foi empregado para apoiar as observações experimentais.
Os efeitos do vento são uma preocupação primordial no projeto de edifícios altos. Neste contexto, uma incerteza significativa pode ser atribuída a fenómenos importantes como o amortecimento e as suas fontes. Além disso, dada a complexidade destes sistemas, os modelos preditivos subjacentes requerem validação. É aqui que as características modais medidas in situ, como as frequências naturais e o amortecimento modal, fornecem um recurso essencial para a atualização do modelo.
Daniel disse: “Para edifícios altos, o conforto dos ocupantes está diretamente relacionado à oscilação induzida pelo vento, que pode interferir nas atividades diárias e no bem-estar geral dos ocupantes. Além disso, esses insights podem ser aplicados no futuro para melhorar o projeto e mitigar os efeitos negativos das vibrações nas estruturas para melhorar o seu desempenho, aumentar a sua vida útil e reduzir o risco de falhas.
“Compreender estas questões tornou-se mais crítico nos últimos anos, uma vez que existe uma tendência para os edifícios altos se tornarem mais esbeltos e, portanto, mais sensíveis às vibrações induzidas pelo vento.”
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