Marcela Lima Santos
Resumo
Estruturas de torres esbeltas apresentam vibrações induzidas pela turbulência do vento e pelo fenômeno de desprendimento cadenciado de vórtices as quais devem ser previstas na fase de projeto. Para tanto as normas de projeto recomendam métodos de cálculo cujas hipóteses restringem sua aplicabilidade a torres com suaves variações de seção transversal sujeitas a certas condições atmosféricas. O presente trabalho focaliza as vibrações na direção transversal ao vento (induzidas pelo desprendimento de vórtices e pela turbulência lateral), e apresenta o desenvolvimento de ferramentas computacionais para análise de torres de seção circular variável por métodos nos domínio do tempo e da frequência. Trata-se da implementação, no domínio da frequência, de método consagrado na literatura e no domínio do tempo de uma formulação bidimensional estendida para abordar os aspectos tridimensionais do problema. Foram desenvolvidas análises acerca de duas estruturas reais, para as quais estão disponíveis resultados provenientes de medições de campo e de duas estruturas idealizadas. A comparação entre os resultados teórico-numéricos obtidos com os programas desenvolvidos, os experimentais e aqueles obtidos da aplicação dos métodos simplificados indicados pelas normas de projeto mostrou que um dos métodos teóricos da literatura se apresenta como mais adequado e que, em geral, os procedimentos normativos reproduzem conservadoramente os métodos teóricos dos quais se originaram.
Abstract
Slender tower structures display wind induced vibrations due to turbulence and vortex shedding which are to be addressed in design stages. To this end design codes recommend calculation methods applicable to towers with smooth cross sectional variations under certain atmospheric conditions. This work focus on cross wind vibrations (due to lateral turbulence and vortex shedding) of variable circular section towers and presents the development of computational tools for analyses in time and frequency domains. The implementation in time domain refers to a 2D formulation extended to deal with tridimensional issues and in frequency domain to a well- established method of the literature. The analyzed examples were two tower structures for which experimental results are available and two idealized towers. The comparison between the theoretic-numerical results, the experimental ones and those obtained from the application of the simplified methods recommended by design codes showed that among the theoretical methods of the literature one proved to be more appropriate and that the design code procedures conservatively reproduce the theoretical methods upon which they are based.
