Erguer estruturas tão altas certamente é desafiador por diversos motivos, mas um dos obstáculos que os engenheiros precisam superar para que grandes arranha céus possam figurar na silhueta de uma cidade é a força invisível porém implacável dos ventos.
Podemos definir os ventos como uma massa de ar em movimento em relação à superfície da Terra e uma das características do vento é que a sua velocidade tende a aumentar com a altura.
Por conta disso, em edifícios altos, apenas a força dos ventos já seria suficiente para fazer o edifício balançar, nem sempre o suficiente para danificar sua estrutura, mas o bastante para ser muito incômodo para quem estivesse DENTRO do edifício. Mas por que isso acontece?
Física, pura e simples! Os ventos encontram a resistência da parede do edifício e escapam pelas laterais e por cima, a diferença de velocidade nas superfícies do edifício causa turbilhões, que por sua vez, causam oscilações na estrutura.
Além dos turbilhões, os ventos podem causar outros efeitos em estruturas, como o Fluttering, que, para edifícios não representa muitos riscos, mas pode exemplificar o que o mal planejamento pode causar.
Quando em 1940 a ponte Tacoma Narrows Bridge se desfez diante dos olhos dos espectadores após se torcer diversas vezes por conta dos efeitos do drapejamento, ou Fluttering, causado por ventos que não foram levados em conta no dimensionamento da estrutura.
Se essa força natural pode ser tão poderosa, como é que não sentimos o oscilar dos edifícios? Como é que ventos não causam mais danos a estruturas de arranha céus por aí?
A resposta não é apenas uma, mas diversas práticas que os engenheiros adotam no projeto de um edifício.
Ao pensar em uma estrutura tão massiva quanto um arranha céus, é necessário levar em conta os ventos, nenhum edifício sai da planta sem antes passar por testes como túneis de vento, modelos aeroelásticos ou mesmo, uma simulação computadorizada como o CFD, que coloca um modelo do edifício para passar por situações que simulam o comportamento real dos ventos e seus esforços nas estruturas.
Esses dados são imprescindíveis ao fazer o dimensionamento de materiais da estrutura, e, levantar alterações que precisarão ser feitas.
Uma outra prática muito comum em grandes edifícios é o uso de Amortecedores!
Amortecedores de edifícios funcionam de diversas formas diferentes, com molas, líquidos, pêndulos, os amortecedores podem ser ativos ou passivos às forças externas e isso afeta seus usos ótimos e valores.
Um bom exemplo de edifício com amortecedor visível é o edifício Taipei 101 em Taiwan, que aplicou o amortecedor que funciona como um pêndulo em seu design interno, e é aberto para a visitação do público.
Outra técnica usada no edifício para aplacar os efeitos dos fortes ventos a que é submetido são os cantos suavizados que diminuem a força dos redemoinhos que fazem o edifício oscilar.
Outro exemplo de uso inteligente da engenharia está no edifício 432 Park Avenue, que além de dois grandes amortecedores, também usou de aberturas espaçadas na estrutura para a passagem do vento, assim, dissipando boa parte da energia cinética que seria aplicada na estrutura.
É claro que isso não seria possível sem muito cálculo prévio. Mais de doze modelos do edifício foram testados em túneis de vento antes dessas soluções terem sido definidas para que o edifício de mais de 400 metros fosse erguido em Manhattan.
Lidar com a força dos ventos quando estamos trabalhando com edifícios tão altos é uma certeza, mas superar esses desafios é trivial no dia a dia de um engenheiro.
