Desenvolvimento de uma rotina computacional para determinação da resposta dinâmica de um edifício alto submetido ao vento sinótico

Abstract

A principal solicitação externa que se desenvolve sob uma edificação é a componente de carga exercida pela ação do vento. Para estruturas com frequência natural menor que 1Hz, consideradas flexíveis, deve-se submeter a uma análise dinâmica sob carregamento causado pelo vento. Este presente trabalho consiste na elaboração de uma rotina computacional para obtenção da resposta dinâmica de um edifício alto submetido a vento sinótico (EPS - extended pressure system), provocado por tormentas extratropicais. Inicialmente será desenvolvida uma rotina em MATLAB para a geração do campo estocástico de velocidades do vento. Posteriormente, com o campo de velocidades, são calculadas as forças nos andares da estrutura e então é elaborada sub-rotina computacional para a determinação da resposta dinâmica da estrutura, através do método de integração numérica implícita de Newmark. Por fim, os resultados da análise dinâmica serão comparados com os resultados obtidos utilizando a NBR 6123, a qual recomenda uma análise estática equivalente. A norma brasileira é bem fundamentada e o estudo traz uma pequena diferença entre a média encontrada por análise dinâmica e o cálculo estático. Entretanto, para efeitos de máximo deslocamento, a partir da mesma análise, em comparativo com a resposta estática, o resultado encontrado tem valores oscilatórios de amplitude duas vezes maior que o resultado estático, algo a ser considerado para edificações com baixa frequência de ressonância.

The main external element applied in a building is the load from the wind action. Structures with natural frequency smaller than 1Hz are considered flexible, these ones should be submitted to a dynamic analysis caused by wind load. This present paper consists on the elaboration of a computational routine to obtain the dynamic response of a tall building subjected to synoptic wind (EPS - extended pressure system), caused by extratropical storm. Initially a MATLAB routine will be developed for the generation of the stochastic field of wind velocity. After, with the wind velocity flow, the load on each floor of the structure is calculated and then it will be elaborated a computational sub-routine to determine the dynamic response of the structure, through the Newmark’s implicit method of numerical integration. Then, the results of the dynamic analysis will be compared with the results obtained by NBR 6123 code prescript, which recommends an equivalent static analysis. The Brazilian code is well grounded and the study show a small difference between the mean value proposed by dynamic analysis and the static response. Despite, when we take the maximum displacement and compare with the static results, the dynamic results has an oscillation amplitude two times greater than the static value calculated, something that must be considered for buildings with low resonance frequency.