Agr´ egation par ´ echelle de temps du mod` ele (L,V)

De modo a se obter as deformações e reações da estrutura, foi realizada uma análise estática no SolidWorks, onde se importou, para a análise, o campo de pressões geradas na estrutura, obtidas da análise CFD pelo FluidFlow. Na Fig.4.32 apresentamos a opção que permite importar as pressões obtidas do FluidFlow para a análise estática.

Posto isto, realizou-se a análise estática das pressões, onde se obtiveram os deslocamentos e as reações, na base, da estrutura. Os resultados conseguidos podem ser observados na Fig.4.33, e quadro 4.13.

Fig.4.33 – Deslocamentos da estrutura - Análise SolidWorks

Quadro 4.13 – Reações nos apoios - Análise SolidWorks

Apoios FX (KN) FY (KN) FZ (KN) 1 -1,53 -20,70 0,046 2 -0,08 17,60 -0,02 3 -0,09 -17,70 0,21

4.8.ANÁLISE COMPARATIVA DOS RESULTADOS OBTIDOS PELA ANÁLISE CFD E EUROCÓDIGO EN 1991-1-4

Visto que a análise CFD determina as pressões geradas na estrutura em função do perfil de velocidades médias, ou seja, não tem em conta, no seu cálculo os parâmetros geométricos e estruturais da estrutura, parâmetros que definem o coeficiente estrutural, não é possível realizar uma análise comparativa com as forças de rajada obtidas no quadro 4.9. Posto isto, e de forma a realizar uma análise comparativa dos deslocamentos e reações obtidas da análise CFD procedeu-se a uma análise estática das forças média do vento, determinadas pela EN 1991-1-4, ver quadro 4.9. Assim, na Fig. 4.34, e no quadro 4.14 são apresentados os resultados obtidos da análise realizada em função das forças médias do vento. A aplicação da carga teve por base o método apresentado no subcapítulo 4.5.

Fig.4.34 – Deslocamento máximo da estrutura em mm

Quadro 4.14 – Reações nos apoios

Apoios FX (KN) FY (KN) FZ (KN) 1 -2,79 -0,02 -32,78 2 0,03 0,02 32,78 3 0,03 0,02 -32,78 4 -2,79 -0,02 32,78 46,41

Ao observar os deslocamentos obtidos na análise pelo software Robot, Fig.4.34, verifica-se que estes apresentam um deslocamento cerca de 70% superior ao obtido pelo software SolidWorks, Fig.433. Esta diferença revela-se ainda nas reações verticais e horizontais obtidas. Esta diferença, que não se revelou na validação realizada no subcapítulo 4.7.1, poderá ser em parte justificada pelo método conservativo que foi usado na modelação da ação do vento na estrutura pelo Robot, onde se concentrou a ação do vento nos nós da estrutura. Este tipo de método não se verifica na análise CFD, onde as pressões são distribuídas uniformemente por todas as barras da estrutura, como podemos ver Fig.4.30. Ainda assim, um dos fatores que poderá justificar esta diferença de resultados é o coeficiente de força gerado pela análise CFD, diferença esta que já foi verificada no subcapítulo 4.6.1.4.

4.9.CONCLUSÃO

Este estudo computacional da estrutura treliçada sujeita a um regime permanente do vento, permitiu identificar as principais influências que os diversos componentes da estrutura têm sobre o escoamento. Visto se tratar de uma estrutura vazada, e por isso com menor resistência ao vento, verificou-se, tal como esperado, que as pressões se distribuíam por todos os elementos da estrutura, sendo que nos elementos de área inferior se localizaram elevadas pressões, mais precisamente nas travessas (os elementos horizontais), não criando, deste modo, um campo de pressões pontual nos elementos verticais (os elementos principais da estrutura). Como a análise CFD realizada não contemplou evolução temporal da velocidade, não foi possível obter o comportamento dinâmico da estrutura; ou seja não foi possível determinar o parâmetro CsCd, que por sua vez está ligado à determinação da força de rajada usada no dimensionamento da estrutura. O que faz com que os resultados apresentados pela análise CFD sejam comparáveis com os valores médios obtidos pela norma [20].

Contudo, uma vez analisados os resultados obtidos pela análise CFD e pela EN 1991-1-4, concluiu-se que a norma [20], apresenta resultados conservativos, o que faz com que a análise CFD seja importante para um caso de otimização da estrutura, desde que seja devidamente validada por ensaios experimentais, de preferência à escala real, até atingir um grau de confiança adequado, que permita encarar esta ferramenta com maiores certezas.

5

CONCLUSÃO E TRABALHOS

FUTUROS

5.1.CONCLUSÃO

Dos vários estudos dos escoamentos realizados ao longo desta dissertação, destacam-se as seguintes conclusões:

1. No estudo dos vários escoamentos, salienta-se a criação da malha como a componente principal na precisão dos resultados obtidos, dado que se verificou uma elevada disparidade de resultados com variação da dimensão dos elementos. Assim se conclui que a malha apresentada gera resultados mais fidedignos.

2. O estudo do escoamento em torno de uma secção angulosa permitiu concluir que, os vários modelos de turbulência usados não tinham influência nos resultados obtidos, porém o modelo k-ε Realizable é o que apresenta melhor definição na representação dos fenómenos de recirculação.

3. A análise comparativa de resultados do estudo do escoamento de uma secção angulosa, pela análise CFD Ansys Fluent com as normas [20-22] e ensaios experimentais [2] revelou proximidade e semelhanças entre resultados, concluiu-se que: (a) a análise CFD apresenta resultados mais conservativos que os resultados experimentais [2] e que a norma Britânica (B.S.) [22]; (b) a EN 1991-1-4 [20] é a que apresenta é mais conservativa. Deste modo conclui-se que a ferramenta de análise CFD Ansys Fluent, para o estudo de escoamentos de seções angulosas, apresenta resultados fidedignos, à exceção do estudo de uma estrutura treliçada espacial que apresentou resultados disparos em relação aos obtidos pela norma [20]. Mesmo assim a análise CFD Ansys Fluent apresenta-se como uma excelente ferramenta de observação de escoamentos, apresentando-se com boa definição e precisão, nas linhas de corrente do escoamento e em todos os fenómenos que ocorrem na vizinhança das secções.

4. A análise comparativa, para a torre treliçada espacial, entre a análise CFD e análise analítica pela EN 1993-3-1 e NP EN 1991-1-4 revelou que a primeira apresenta pressões máximas mais elevadas na estrutura do que as determinadas pela segunda. Relativamente à força global gerada pelas pressões, estas apresentaram-se superiores às determinas pela análise CFD. Com isto conclui-se que a EN 1991-1-4 apresenta resultados mais conservativos na determinação da ação do vento na torre.

5. Prevê-se ainda, para as estruturas estudadas, uma longa fase de validação do modelo numérico CFD através de ensaios experimentais à escala real, de forma a ganhar-se uma

maior confiança neste tipo de ferramentas mais avançadas e integrá-las como instrumentos na Engenharia de Estruturas.