Análise dinâmica de plataformas de aço para produção de petróleo com base na consideração do efeito da interação solo-estrutura

Atualmente, as tendências competitivas do mercado mundial, têm forçado os engenheiros estruturais a desenvolver soluções de projeto que acarretem em menor peso e custo de execução. Uma consequência direta desta nova tendência de projeto é o aumento considerável de problemas relacionados a vibrações de piso indesejadas. Por esta razão, os sistemas estruturais de pisos podem tornar-se vulneráveis a vibrações excessivas, como por exemplo, aquelas induzidas por equipamentos mecânicos (máquinas rotativas). Deste modo, este trabalho objetiva investigar o comportamento dinâmico de uma plataforma de aço para produção de petróleo, localizada na bacia de Santos (campo de Merluza), São Paulo, Brasil. Para tal, investiga-se a influência das ações dinâmicas oriundas dos equipamentos mecânicos localizados sobre os decks metálicos da plataforma. A resposta dinâmica do modelo estrutural foi determinada através de um extenso estudo numérico, a partir da análise de suas frequências naturais, deslocamentos, velocidades e acelerações de pico. Nesta investigação, as cargas dinâmicas provenientes dos equipamentos mecânicos (máquinas rotativas) foram aplicadas sobre o piso metálico do sistema estrutural. Com base obtenção da resposta dinâmica da estrutura (deslocamentos, velocidades e acelerações), foi possível avaliar a performance do modelo estrutural em termos de critérios de conforto humano e das tolerâncias máximas referentes aos equipamentos mecânicos, de acordo com normas e recomendações de projeto.

Análise estática e dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado.

Nesta dissertação desenvolve-se um estudo sobre o comportamento estrutural de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil, de forma viável sob o ponto de vista técnico e econômico. No cenário atual, diversos tipos de sistemas estruturais têm sido desenvolvidos, dentre estes as lajes nervuradas de concreto armado com base no sistema Reduzcon. Essas lajes nervuradas têm como principais características o baixo consumo de material e o peso próprio bastante reduzido. Este sistema utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (Barrote Redutor de Concreto), que suportam o concreto da laje. Assim sendo, este trabalho de pesquisa apresenta um estudo acerca da resposta estática e dinâmica do sistema estrutural em questão, em relação aos deslocamentos translacionais verticais e tensões; e, bem como, da resposta dinâmica do sistema sob o ponto de vista de conforto humano. Ênfase especial é dada às atividades humanas rítmicas, com base no emprego de modelos de carregamento que representem as ações inerentes à ginástica aeróbica. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados de testes experimentais que levam em conta os efeitos de multidão. A análise numérica fundamenta-se na modelagem computacional do sistema, através do Método dos Elementos Finitos (MEF), de forma a representar apropriadamente o comportamento estrutural das lajes Reduzcon. São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa ANSYS. As vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto são simuladas por elementos finitos sólidos tridimensionais.

Análise dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a ações humanas rítmicas.

Atualmente, o crescimento dos problemas de vibrações excessivas sobre pisos mistos (aço-concreto) tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos estruturais submetidos à ação de atividades humanas rítmicas. Com base no desenvolvimento desta dissertação de mestrado, objetiva-se, principalmente, verificar a influência das ligações estruturais (ligações viga-viga), sobre a resposta dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) de edificações, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Deste modo, o carregamento dinâmico empregado para a simulação das atividades humanas sobre o modelo estrutural investigado foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo analisado nesta dissertação corresponde a um piso misto (aço-concreto) com uma área total de 1600m2 e consiste de um ambiente onde serão desenvolvidas atividades de ginástica aeróbica. O sistema estrutural é constituído por lajes de concreto armado apoiadas sobre vigas de aço, simulando o comportamento de um sistema estrutural misto (aço-concreto) com interação total. A metodologia de análise desenvolvida emprega técnicas usuais de discretização presentes no método dos elementos finitos, com base no emprego do programa ANSYS. A modelagem do sistema contempla ligações estruturais do tipo rígidas, semirrígidas e flexíveis. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados por normas de projeto, baseando-se em critérios de conforto humano. As conclusões alcançadas ao longo deste trabalho de pesquisa revelam que as ligações estruturais do tipo viga-viga não apresentam influência significativa, no que diz respeito a resposta dinâmica não-linear da estrutura. Por outro lado, as acelerações de pico obtidas com base na análise dinâmica não-linear apresentam valores elevados indicando que o piso misto (aço-concreto) investigado apresenta problemas de vibração excessiva inerentes ao conforto humano.

Análise dinâmica e controle de vibrações de pisos de edificações submetidos a atividades humanas rítmicas.

Um aumento crescente dos problemas estruturais associados à vibração excessiva de pisos de edificações de estruturas mistas (aço-concreto) e de concreto armado devido a atividades humanas rítmicas constitui a principal motivação para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto respaldada na obtenção da resposta dinâmica de pisos mistos (aço-concreto) e de concreto armado, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Para tal, os modelos estruturais estudados baseiam-se em pisos de edificações mistas (aço-concreto) e de concreto armado submetidos a aulas de ginástica aeróbica. São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Um estudo paramétrico foi realizado sobre os modelos estruturais investigados e foram obtidos valores elevados para as acelerações de pico violando os critérios de projeto e indicando níveis de vibrações excessivas. Considerando-se os aspectos mencionados anteriormente foi desenvolvida uma estratégia com base em alternativas viáveis para o controle estrutural, objetivando a atenuação das vibrações excessivas a partir da instalação de atenuadores dinâmicos sincronizados (ADS) nos pisos analisados.

Análise bioclimática e investigação do conforto térmico em ambientes externos: uma experiência no bairro de Petrópolis em Natal/RN

This study was intended to investigate how the urban form has been influencing the changes in the climate of the city and make a correlation between the climate and the thermal sensation of the users of open spaces. The research was developed in the district of Petrópolis in Natal/ RN whose occupation has been almost consolidated. Among other reasons, this district was selected because it was planned considering the environmental aspects of comfort. The methodologies used are based on KATZSCHNER (1997) and OLIVEIRA (1988) studies, which suggest the drawing and analysis of maps of the area under study, including topography, height of the buildings, land use, green areas, and types of soil pavement, as well as measurement of the environmental variables: air temperature, relative humidity, direction and wind speed for a comparative study. As part of this, study local users of the district were interviewed about their thermal sensations in open spaces. For the statistical analysis, data was collected at 10 distinct points characterized by BUSTOS ROMERO (2002), being 8 within the district and 2 at different places (outside the district), at climatologic stations, in 3 periods (August/2000, January/2002 and June/2002), for 4 consecutive days for each measurement (from Sunday to Wednesday) at the time of lower and higher temperatures in the city, 6:00 am and 1:00 pm, respectively. At the same time interviews were carried out with users of the open spaces in the area, totaling 171 valid formularies. The urban form showed a rather leveled topography, great diversity of land use and height of the buildings, with the existence of an area mostly occupied with high buildings, very little green area and soil practically impermeable. The statistical analysis showed high temperature and humidity levels. The wind direction is predominantly Southeast with extremely variable speeds. When the data from this district is compared with the data from other areas in the city and its outskirt, it was observed that this district is hotter and less ventilated than the others; besides, most users said that they felt uncomfortable in the local environmental conditions. The results of the analysis generated a zoning for the district with recommendations for soil occupation. The profile of the user was defined regarding the thermal comfort, as well as some discussion about the comfort parameters, including the proposal of limiting areas of temperature and humidity for the thermal comfort in the open spaces

Análise ergonômica do ambiente de trabalho para operadores de tratores e colhedoras agrícolas

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Análise bioclimática e investigação do conforto térmico em ambientes externos: uma experiência no bairro de Petrópolis em Natal/RN

This study was intended to investigate how the urban form has been influencing the changes in the climate of the city and make a correlation between the climate and the thermal sensation of the users of open spaces. The research was developed in the district of Petrópolis in Natal/ RN whose occupation has been almost consolidated. Among other reasons, this district was selected because it was planned considering the environmental aspects of comfort. The methodologies used are based on KATZSCHNER (1997) and OLIVEIRA (1988) studies, which suggest the drawing and analysis of maps of the area under study, including topography, height of the buildings, land use, green areas, and types of soil pavement, as well as measurement of the environmental variables: air temperature, relative humidity, direction and wind speed for a comparative study. As part of this, study local users of the district were interviewed about their thermal sensations in open spaces. For the statistical analysis, data was collected at 10 distinct points characterized by BUSTOS ROMERO (2002), being 8 within the district and 2 at different places (outside the district), at climatologic stations, in 3 periods (August/2000, January/2002 and June/2002), for 4 consecutive days for each measurement (from Sunday to Wednesday) at the time of lower and higher temperatures in the city, 6:00 am and 1:00 pm, respectively. At the same time interviews were carried out with users of the open spaces in the area, totaling 171 valid formularies. The urban form showed a rather leveled topography, great diversity of land use and height of the buildings, with the existence of an area mostly occupied with high buildings, very little green area and soil practically impermeable. The statistical analysis showed high temperature and humidity levels. The wind direction is predominantly Southeast with extremely variable speeds. When the data from this district is compared with the data from other areas in the city and its outskirt, it was observed that this district is hotter and less ventilated than the others; besides, most users said that they felt uncomfortable in the local environmental conditions. The results of the analysis generated a zoning for the district with recommendations for soil occupation. The profile of the user was defined regarding the thermal comfort, as well as some discussion about the comfort parameters, including the proposal of limiting areas of temperature and humidity for the thermal comfort in the open spaces

Análise bioclimática e investigação do conforto térmico em ambientes externos: uma experiência no bairro de Petrópolis em Natal/RN

This study was intended to investigate how the urban form has been influencing the changes in the climate of the city and make a correlation between the climate and the thermal sensation of the users of open spaces. The research was developed in the district of Petrópolis in Natal/ RN whose occupation has been almost consolidated. Among other reasons, this district was selected because it was planned considering the environmental aspects of comfort. The methodologies used are based on KATZSCHNER (1997) and OLIVEIRA (1988) studies, which suggest the drawing and analysis of maps of the area under study, including topography, height of the buildings, land use, green areas, and types of soil pavement, as well as measurement of the environmental variables: air temperature, relative humidity, direction and wind speed for a comparative study. As part of this, study local users of the district were interviewed about their thermal sensations in open spaces. For the statistical analysis, data was collected at 10 distinct points characterized by BUSTOS ROMERO (2002), being 8 within the district and 2 at different places (outside the district), at climatologic stations, in 3 periods (August/2000, January/2002 and June/2002), for 4 consecutive days for each measurement (from Sunday to Wednesday) at the time of lower and higher temperatures in the city, 6:00 am and 1:00 pm, respectively. At the same time interviews were carried out with users of the open spaces in the area, totaling 171 valid formularies. The urban form showed a rather leveled topography, great diversity of land use and height of the buildings, with the existence of an area mostly occupied with high buildings, very little green area and soil practically impermeable. The statistical analysis showed high temperature and humidity levels. The wind direction is predominantly Southeast with extremely variable speeds. When the data from this district is compared with the data from other areas in the city and its outskirt, it was observed that this district is hotter and less ventilated than the others; besides, most users said that they felt uncomfortable in the local environmental conditions. The results of the analysis generated a zoning for the district with recommendations for soil occupation. The profile of the user was defined regarding the thermal comfort, as well as some discussion about the comfort parameters, including the proposal of limiting areas of temperature and humidity for the thermal comfort in the open spaces

Modelagem do comportamento dinâmico de passarelas tubulares em aço e mistas (aço-concreto)

A experiência dos engenheiros estruturais e os conhecimentos adquiridos pelo uso de materiais e novas tecnologias, têm ocasionado estruturas de aço e mistas (aço-concreto) de passarelas cada vez mais ousadas. Este fato tem gerado estruturas de passarelas esbeltas, e consequentemente, alterando os seus estados de limite de serviço e último associados ao seu projeto. Uma consequência direta desta tendência de projeto é o aumento considerável das vibrações das estruturas. Portanto, a presente investigação foi realizada com base em um modelo de carregamento mais realista, desenvolvido para incorporar os efeitos dinâmicos induzidos pela caminhada de pessoas. O modelo de carregamento considera a subida e a descida da massa efetiva do corpo em cada passo. A posição da carga dinâmica também foi alterada de acordo com a posição do pedestre sobre a estrutura e a função do tempo gerada, possui uma variação espacial e temporal. O efeito do calcanhar do pedestre também foi incorporado na análise. O modelo estrutural investigado baseia-se em uma passarela tubular (aço-concreto), medindo 82,5m. A estrutura é composta por três vãos (32,5 m, 20,0 m e 17,5 m, respectivamente) e dois balanços (7,5 m e 5,0 m, respectivamente). O sistema estrutural é constituído por perfis de aço tubular e uma laje de concreto, e é atualmente utilizada para travessia de pedestres. Esta investigação é realizada com base em resultados experimentais, relacionando a resposta dinâmica da passarela com as obtidas via modelos de elementos finitos. O modelo computacional proposto adota as técnicas de refinamento de malha, usualmente presente em simulações pelo método de elementos finitos. O modelo de elementos finitos foi desenvolvido e validado com resultados experimentais. Este modelo de passarela tubular permitiu uma avaliação dinâmica completa, investigando especialmente ao conforto humano e seus limites de utilização associados à vibração. A resposta dinâmica do sistema, em termos de acelerações de pico, foi obtida e comparada com os valores limites propostos por diversos autores e padrões de projeto. As acelerações de pico encontradas na presente análise indicou que a passarela tubular investigada apresentou problemas relacionados com o conforto humano. Por isso, foi detectado que este tipo de estrutura pode atingir níveis de vibrações excessivas que podem comprometer o conforto do usuário na passarela e especialmente a sua segurança.

Modelagem do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado.

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de lajes nervuradas de concreto armado em sistemas estruturais na engenharia civil que demonstrem viabilidade sob o ponto de vista técnico e econômico. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. Neste contexto, diversos tipos de sistemas estruturais de lajes nervuradas têm sido desenvolvidos. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o de contribuir, no que tange ao estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo da resposta dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado, sob o ponto de vista de conforto humano, especialmente quando essas estruturas encontram-se submetidas a atividades humanas rítmicas. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, que consideram grupos de indivíduos desenvolvendo atividades rítmicas correspondentes à ginástica aeróbica (atividade sincronizada). São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos ANSYS. No presente modelo computacional, as vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto armado são simuladas por elementos finitos de casca. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações de pico, são confrontados e comparados com os limites propostos por normas de projeto, sob o ponto de vista do conforto humano. Com base na análise dinâmica das lajes nervuradas investigadas foi possível verificar que as atividades humanas rítmicas podem vir a gerar valores de acelerações de pico elevados e que violam os critérios de conforto humano. Deste modo, foi observado que, as acelerações nos modelos estudados, podem atingir níveis elevados de vibração que comprometem o conforto dos usuários.

Ergonomia e usabilidade na definição do conforto na classe econômica dos aviões comerciais

Os passageiros têm reclamado da diminuição do conforto na classe econômica dos aviões comerciais. A autoridade aeronáutica brasileira instituiu um selo de qualidade, mas as empresas aéreas brasileiras mantêm os mesmos arranjos internos em seus aviões. Estadissertaçãotrata da avaliação do espaço entre as poltronas e a sua influência no conforto dos passageiros em vôos comerciais. Realizaram-se avaliações da usabilidade utilizando-se um simulador de cabine para treinamento de tripulantes e um avião B737-300. Os resultados indicam uma forte relação entre os níveis de conforto e o passo (medida de repetição das fileiras de poltronas ao longo do avião).

Conforto térmico em habitações de interesse social: um estudo de caso

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise computacional dos campos de velocidade e temperatura do ambiente interno da usina termelétrica Santana - Amapá

A simulação numérica do escoamento de ar em ambientes internos é na atualidade o método mais apropriado para análise de conforto térmico em ambientes internos. O escoamento de ar nesses ambientes configura-se como um escoamento complexo, pois, em regra geral, é uma combinação de escoamentos cisalhantes livres (jatos) e cisalhantes de parede, além disso, esses escoamentos são governados por forças de inércia e forças de empuxo, caracterizando-o como de convecção mista. A combinação desses mecanismos cria um escoamento com características complexas, como zonas de recirculação, vórtices, descolamento e recolamento de camada-limite dentre outras. Portanto, a precisão da solução estará diretamente ligada, principalmente, na habilidade do modelo de turbulência adotado de reproduzir as características turbulentas do escoamento de ar e da transferência térmica. O objetivo principal do presente trabalho foi a simulação computacional do ambiente térmico interno do galpão que abriga os geradores e motores Wärtzilä da Usina Termelétrica Santana no estado do Amapá. A formulação matemática baseada na solução das equações gerais de conservação inclui uma análise dos principais modelos de turbulência aplicados ao escoamento de ar em ambientes internos, assim como os processos de transferência de calor associados. Na modelagem numérica o método de volumes finitos é usado na discretização das equações de conservação, através do código comercial Fluent-Airpak, que foi usado nas simulações computacionais para a análise dos campos de velocidade e temperatura do ar. A utilização correta do programa computacional foi testada e validada para o problema através da simulação precisa de casos retirados da literatura. Os resultados numéricos foram comparados a dados obtidos de medições experimentais realizados no galpão e apresentou boa concordância, considerando a complexidade do problema simulado, o objetivo da simulação em face da diminuição da temperatura no interior do galpão e, também, em função das limitações encontradas quando da tomada das medições experimentais. Além disso, foram feitas simulações de estratégias de melhoria do ambiente térmico da Usina, baseadas na realidade levantada e nos resultados da simulação numérica. Finalmente, foram realizadas simulações do protótipo de solução proposto para a diminuição da temperatura interna do galpão o que possibilitará um aumento, na faixa de 20 a 30%, do tempo de permanência no interior do galpão.

Modelagem da propagação sonora em dutos : abordagem matemática no domínio da frequência e do tempo utilizando transformada de laplace

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016.

ESTUDO DO CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTE TROPICAL

Este artigo tem por objetivo verificar as temperaturas da superfície intraurbana por meio de imagens térmicas do satélite Landsat 7 em cidade de médio porte e avaliar o conforto térmico no interior de moradias com diferentes padrões construtivos.Presidente Prudente, cidade escolhida para estudo, localiza-se no oeste do Estado de São Paulo/Brasil, próxima ao trópico de Capricórnio, entre os paralelos de 22º 07’ de latitude sul e entre os meridianos de 51o 23’ de longitude oeste.Para verificar a temperatura da superfície intraurbana foram utilizadas imagens do canal do infravermelho termal (canal 6) do satélite Landsat-7, com resolução espacial de 60 metros.Para a análise do conforto térmico foram registradas a temperatura e a umidade relativa do ar em ambientes internos, de moradias com diferentes padrões construtivos em dois pontos localizados na área urbana e um na área rural do município.Os resultados mostraram que as imagens de satélite são importantes para se verificar as diferenças de temperaturas da superfície intraurbana e o desconforto térmico foi significativo no interior da moradia que se utilizou de materiais construtivos inadequados coincidindo com as áreas de maior temperatura dos alvos detectadas por meio da imagem de satélite.