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Verificação da segurança a fenómenos de fadiga provocados pela ação do vento segundo as normas europeias
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Os avanços tecnológicos e computacionais no domínio da análise estrutural e a utilização de
materiais de elevado desempenho, em termos de resistência, têm introduzido novas problemáticas
na área da engenharia de estruturas. Um exemplo é o caso das vibrações aeroelásticas e os
eventuais problemas de fadiga resultantes, uma problemática outrora mais significativa na área
da engenharia aeronáutica.
Nesta dissertação abordam-se as metodologias para verificação da resistência à fadiga de acordo
com o enquadramento normativo europeu, dando-se particular relevo a dois problemas de
instabilidade aeroelástica decorrentes da ação do vento nas estruturas: as vibrações resultantes da
força de arrastamento provocada pelo vento na direção do escoamento; e as vibrações transversais
à direção do escoamento motivadas pelo desprendimento de vórtices ao longo do eixo do
elemento estrutural.
Apresentam-se dois casos de estudo para demonstrar a aplicação integrada dos Eurocódigos e
normas europeias que abordam as problemáticas da fadiga estrutural e da ação do vento nas
estruturas, em particular das vibrações aeroelásticas. O primeiro caso de estudo é de natureza
teórica consistindo numa coluna de iluminação. O segundo caso de estudo retrata uma situação
real de um tirante de uma ponte com problemas de vibração já documentados na literatura.
Os resultados obtidos demonstram que para o primeiro caso de estudo as vibrações condicionantes
estão associadas ao segundo modo de vibração e decorrem do desprendimento de vórtices quando
a velocidade do vento se aproxima da velocidade crítica. Estas vibrações produzem tensões
significativas que podem conduzir a problemas de falha por fadiga num período reduzido de
tempo caso a velocidade do vento se aproxime da velocidade crítica. Para o segundo caso de
estudo verificou-se que as frequências próprias do tirante são relativamente baixas devido à massa
excessiva da secção transversal e falta de tensionamento. O fenómeno de instabilidade
aerodinâmica condicionante foi também a libertação de vórtices associada ao segundo modo de
vibração a que está associada uma velocidade crítica bastante baixa. Apesar disso, o tirante não
apresentou problemas de verificação da segurança à fadiga.
Descrição
Palavras-chave
Fadiga Vento Vibrações Libertação de Vórtices Aeroelasticidade Segurança