Determinação experimental em túnel de vento das velocidades incrementais sobre morros e taludes - Scotton, Josiane Anderle (2020)
A camada limite atmosférica (CLA) é a região da troposfera que é diretamente influenciada pela superfície terrestre. Nesta região o perfil de velocidades do vento é variável e as velocidades são menores quanto mais próximas estiverem da superfície terrestre devido à influência da rugosidade superficial. Entretanto quando o escoamento do vento incide em terrenos não planos, ou seja, com morros e taludes o perfil de velocidades é influenciado por esta topografia. No cume de morros ou taludes, ocorre o fenômeno do speed-up, que é um aumento das velocidades nesta região. Esta pesquisa tem como foco a investigação do perfil de velocidades em um escoamento turbulento, para topografias isoladas. Para tanto, foram utilizados dois métodos para obtenção do perfil de velocidades: ensaios experimentais em túnel de vento e aplicação de normas e modelos analíticos de carregamento do vento. Os modelos experimentais dos morros têm seção transversal triangular e sinusoidal, com ângulos de 20° e 45°. Quanto à dimensionalidade, podem ser bidimensionais ou tridimensionais. Além do estudo de morros, nesta tese também será desenvolvido o estudo em taludes, neste caso, a seção transversal é triangular bidimensional. Os ângulos analisados são de 20° e 45° e apresentam patamares intermediários a barlavento. Os modelos foram ensaiados para a categoria de terreno I, conforme a Norma Brasileira NBR 6123 (ABNT, 1988): superfícies lisas de grandes dimensões, no túnel de vento Prof° Joaquim Blessmann, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Os modelos analíticos estudados foram: Jackson e Hunt (1975), Lemelin, Surry e Davenport (1988) e as normas estudadas são: NBR 6123 (ABNT, 1988), Eurocode 1 (CEN-TC, 2010), AIJ (AIJ, 2004), NBCC (NRCC, 2010), AS/NZS (AS/NZS, 2011), ASCE (ASCE, 2010). Além disso, uma importante contribuição desta tese é uma proposição para o fator topográfico da NBR 6123.Os resultados para os morros e taludes estudados apresentaram perfis de velocidades a barlavento, cume e sotavento compatíveis com a literatura estudada. Em relação as diferentes características estudadas, no geral, observaramse diferenças significativas entre as variáveis. Para os ângulos estudados observou-se que o ângulo de 45° apresentou maiores incrementos de velocidade no cume. Em relação à seção transversal, os modelos sinusoidais apresentaram maiores incrementos de velocidades no cume. A extensão do cume de 1H e 3H apresentou diferenças significativas tanto para modelos 2D como 3D. Os taludes 2D com patamares intermediários a barlavento apresentou significativa diminuição das velocidades no cume do morro e é influenciado pela quantidades e comprimento destes patamares. Quando comparados os resultados experimentais às normas, observa-se que há uma tendência dos modelos em superestimar os valores dos perfis de velocidades. Além disso, cada modelo possui características próprias e adequadas ao país de origem. Dentre as normas estudadas, a norma brasileira NBR 6123 apresentou os maiores incrementos de velocidades em comparação com as demais normas. A proposição da nova formulação para o fator topográfico apresentou valores bem precisos com os dados experimentais, para os modelos 2D Morros, 3D Morros e 2D Taludes.