Uma investigação numérica sobre a resposta induzida pelo vento de um edifício alto considerando a interação solo-estrutura
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X74430Palavras-chave:
Engenharia do vento computacional, Interação fluido-estrutura-solo, Método dos elementos finitos, Mecânica do contatoResumo
No presente trabalho, uma investigação numérica é realizada para avaliar a resposta induzida pelo vento de um modelo de edifício padrão alto apoiado em um solo deformável. O modelo numérico é desenvolvido neste trabalho a partir de um esquema de acoplamento particionado, no qual os meios físicos envolvidos são resolvidos de forma sequencial, podendo apresentar métodos de discretização e solução independentes. O problema é discretizado espacialmente usando elementos hexaédricos isoparamétricos de oito nós com técnicas de integração reduzida. As equações fundamentais do escoamento são descritas cinematicamente através de uma formulação arbitrária lagrangiana-euleriana (ALE) e resolvidas numericamente usando o esquema explícito de dois passos de Taylor-Galerkin. A estrutura e o solo são considerados como meios deformáveis elastoplásticos, sendo empregada uma abordagem corrotacional para lidar com as não linearidades física e geométrica. Um algoritmo de contato tridimensional baseado no método da penalidade é utilizado para realizar a transferência de esforços entre o solo e a fundação. Um modelo híbrido de paralelização baseado nas técnicas CUDA-OpenMP é empregado para melhorar o desempenho de processamento. Resultados numéricos obtidos das análises aeroelásticas são comparados com resultados numéricos e de túnel de vento relatados por outros autores. Os resultados demonstraram que a interação solo-estrutura afetou a resposta do edifício à ação do vento e que a instabilidade aeroelástica devido ao desprendimento de vórtices pode ser consideravelmente reduzida com a presença do solo.
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