Engenharia de vento baseada em desempenho: economia, segurança e redução de emissões no ambiente construído

• Processo: 24/10207-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: André Teófilo Beck
• Beneficiário: André Teófilo Beck
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Henrique Machado Kroetz
• Assunto(s): Confiabilidade estrutural Segurança estrutural Análise de risco Vento Emissão de gases Gases do efeito estufa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: análise de riscos | Confiabilidade Estrutural | emissões do ambiente construído | engenharia baseada em desempenho | engenharia de vento | metamodelagem | Confiabilidade e Segurança das Estruturas

Resumo

A Engenharia Baseada em Desempenho (Performance-Based Engineering ou PBE) é um paradigma de projeto moderno que endereça as significativas incertezas no projeto de estruturas sujeitas a ações ambientais de grande variabilidade, como vento, ondas e terremotos. No procedimento usual de projeto, um único valor representativo destas ações é utilizado para verificar o estado limite último: tipicamente, a ação de vento com período médio de retorno (MRI) de 50 anos, e a ação sísmica com MRI de 475 anos. Em consequência, desempenho das estruturas para outros valores destas ações ambientais não é verificado, e pode ficar aquém do desejado. Em terremotos ocorridos recentemente observou-se, por exemplo, danos significativos para sismos abaixo do sismo de projeto, que resultaram em elevados custos de interrupção de uso e de reparação das estruturas. A PBE endereça estas limitações ao considerar toda a curva de ameaça destas ações ambientais, bem como níveis intermediários da resposta das estruturas a estas ações. O desafio tecnológico está em viabilizar a grande quantidade de simulações numéricas necessárias para capturar a resposta dinâmica não-linear aleatória das estruturas, especialmente no estado limite de prevenção ao colapso. O projeto ótimo de estruturas, com objetivo de minimizar custos sobre o ciclo de vida e/ou a emissão de gases de efeito estufa, dentro de um contexto de PBE, aumenta significativamente o custo computacional das soluções. Neste contexto, o uso de técnicas de meta-modelagem é fundamental, permitindo soluções precisas, mas eficientes, de problemas numéricos desafiadores. Este projeto tem por objetivo desenvolver formulações de Engenharia de Vento Baseada em Desempenho aplicadas ao projeto de prédios altos e de torres de linhas de transmissão. Especial atenção será dada aos fenômenos de ventos não-sinóticos (downbursts e tornados), que tem maior intensidade e maior potencial para causar danos significativos à infraestrutura. Em paralelo, serão desenvolvidas técnicas inovadoras de meta-modelagem adaptativa, dedicadas à solução de problemas de minimização de custos sobre o ciclo de vida e/ou de emissões, dentro de um contexto de Engenharia de Vento Baseada em Desempenho. Este projeto de pesquisa tem aplicações imediatas no projeto de prédios, pontes, linhas de transmissão, e infraestrutura em geral; e potencial para reduzir as emissões do ambiente construído. (AU)