Fadiga por efeito aeroelástico de desprendimento de vórtices em postes tubulares de grande altura

A engenharia estrutural tem avançado de forma contínua, permitindo o desenvolvimento de soluções cada vez mais inovadoras e eficazes. Esta evolução tem facilitado o dimensionamento de estruturas mais elegantes, leves e otimizadas, capazes de responder às crescentes exigências funcionais e arquitetónicas. No entanto, estes progressos também introduziram novos desafios, destacando-se a fadiga estrutural provocada por cargas cíclicas, um fenómeno de caráter cumulativo cuja deteção precoce é bastante complexa.

Autor	Begoña Luna García
Universidade	Escola Superior Técnica de Engenharia, Universidad Loyola Andaluzia, Espanha

Visualização de um poste tubular de aço alto concebido para iluminação urbana.

Modelo de poste de iluminação de aço

Em estruturas expostas a cargas variáveis (como o vento, o tráfego ou as vibrações ambientais), a fadiga representa um mecanismo de degradação que pode se desenvolver mesmo quando as tensões permanecem abaixo do limite elástico do material. A repetição dessas solicitações ao longo do tempo pode originar microfissuras que, ao se propagarem, comprometem gravemente a capacidade resistente do sistema. Por se tratar de um processo lento e sem sinais evidentes em suas primeiras etapas, constitui uma ameaça difícil de detectar e frequentemente subestimada.

A interação entre o fluxo de ar e elementos estruturais de geometria simples, como postes cilíndricos verticais, pode desencadear fenômenos aeroelásticos de relevância. Entre eles, o desprendimento de vórtices (vortex shedding) destaca-se pela sua capacidade de induzir vibrações transversais cíclicas. Embora essas oscilações possam parecer inofensivas do ponto de vista estático, sua natureza repetitiva pode gerar efeitos acumulativos significativos.

O desenvolvimento de ferramentas de simulação estrutural como o RFEM, juntamente com o avanço em normativas como o Eurocódigo 1, Parte 1-4, permite atualmente avaliar com maior precisão os efeitos dinâmicos do vento sobre estruturas esbeltas. Essas ferramentas possibilitam a análise do comportamento frente a cargas aerodinâmicas, a estimativa do dano por fadiga e a previsão da vida útil, incorporando variáveis como o tipo de vento, a frequência de vibração e as propriedades do material.

Este Trabalho de Conclusão de Curso analisa o fenômeno de fadiga estrutural induzida por desprendimento de vórtices em postes de iluminação, aplicando critérios normativos e ferramentas de modelagem numérica. Será simulada a resposta dinâmica da estrutura e estimado o dano acumulado ao longo do tempo. O objetivo é não apenas aprofundar a compreensão deste fenômeno, mas também contribuir para um design estrutural mais seguro, eficiente e duradouro, em conformidade com as exigências atuais de sustentabilidade e confiabilidade.

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