Simulação numérica aplicada à otimização topológica de sistemas de contraventamento em edifícios altos considerando os efeitos aerodinâmicos da vizinhança

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: SOUSA, João Arthur Viana de
• Orientador(a): BONO, Gustavo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil e Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Otimização Topológica; Dinâmica dos Fluidos Computacional; Contraventamento
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/58045

As últimas décadas têm sido testemunhas da acelerada verticalização dos centros urbanos como resposta ao aumento da demanda por espaço comercial e habitacional. Edificações cada vez mais altas e esbeltas têm se erguido e, devido à sua sensibilidade às cargas laterais, os estudos relacionados à quantificação dos esforços causados pelo vento têm se tornado cada vez mais importantes. Ao passo que o desenvolvimento da sociedade requer o uso de cada vez mais recursos naturais, a crescente consciência ambiental torna imperativa a necessidade de que o uso desses recursos seja cada vez mais racional. Nesse contexto, o presente trabalho empregou, em ambiente de programação MATLAB o método de Otimização Topológica Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) para gerar sistemas de contraventamento tridimensionais otimizados com relação à rigidez. Para tanto, o código top3dmgcg sofreu alterações que lhe permitiram impor técnicas de controle de leiaute, como simetria e repetição de padrões, às estruturas otimizadas, aumentando sua exequibilidade. Para determinação das cargas do vento foi empregado o software de distribuição livre e código aberto OpenFOAM. O escoamento do vento foi simulado empregando-se a metodologia baseada nas equações médias de Reynolds (RANS) e o modelo de fechamento de turbulência Shear Stress Transport κ − ω (SST). De modo a representar a realidade dos centros urbanos, o estudo considerou uma edificação principal cercada por edificações vizinhas de diferentes alturas com o vento incidindo em diferentes direções. No estudo, analisa-se como os efeitos aerodinâmicos devido à variação de altura e incidência do vento, bem como os parâmetros do SIMP, influenciam a solução ótima. Os resultados demonstraram que, apesar dos parâmetros geométricos da vizinhança influenciarem fortemente as cargas impostas à edificação principal, os fatores de maior influência sobre a otimização topológica são as técnicas de controle de leiaute.