Abstract In many urban buildings, there is the presence of gas central storage, which contain pressurized tanks. One of the main risks in these places is an explosion, which may or may not is followed by fire. In general, the shock wave formed by this phenomenon is disastrous and can cause material damage and even fatalities. Recent research has contributed to understanding protective systems against this phenomenon; however, it is necessary to advance in developing protection devices for gas central storage. From this perspective, the implementation plan of these devices in order to mitigate the harmful effects of explosions are essential to raise the safety level in construction. Physical protection barriers are appropriate solutions for the protection of buildings, especially in places where it is impossible to bury gas reservoirs. In addition to the potential to reduce back pressure levels, protective walls, when properly designed, can also prevent the spread of debris from the explosion. Another kind of barrier that influences the propagation of the shock wave close to the ground is the ditches, whose function is related to the absorption and redirection of wave energy. Understanding the positioning, geometry, and overpressure attenuation potential of physical barriers are essential in developing safer and more reliable projects. This article aims to study protective barriers in buildings with pressurized gas tanks. The study was developed numerically using the Autodyn software. This program is a tool based on computational fluid dynamics (CFD). The protective capacity of the proposed types of protection regarding the mitigation of incident overpressures was evaluated qualitatively and quantitatively.

Resumo Em muitas edificações urbanas há a presença de centrais de gás, as quais contém tanques pressurizados. Nesses locais, um dos principais riscos existentes é a explosão, que pode ser seguida ou não de incêndio. Em geral, a onda de choque formada por este tipo de fenômeno é desastrosa e pode ocasionar diversos danos materiais e até mesmo fatalidades. Pesquisas recentes têm contribuído para o entendimento dos sistemas protetivos contra este fenômeno, entretanto, é necessário avançar no desenvolvimento de dispositivos de proteção quanto as centrais de gás. Nessa perspectiva, a implementação destes para mitigação dos efeitos danosos das explosões é imprescindível para elevar o patamar de segurança nas construções. As barreiras físicas de proteção são soluções apropriadas para proteção de edificações, principalmente em locais onde há a impossibilidade de enterrar os reservatórios de gás. Além do potencial em reduzir os níveis de sobrepressão na parte posterior, os muros de proteção, quando corretamente projetados, também são capazes de impedir a propagação dos detritos oriundos da explosão. Outro tipo de barreira que influencia na propagação da onda de choque próxima ao solo são as valetas, cuja função está relacionada à absorção e redirecionamento da energia da onda. A compreensão sobre o posicionamento, geometria e potencial de atenuação de sobrepressões das barreiras físicas é indispensável no desenvolvimento de projetos mais seguros e confiáveis. Este artigo objetiva o estudo de barreiras protetivas em edificações com tanques de gás pressurizados. O estudo foi desenvolvido numericamente por meio do software Autodyn. Este programa é uma ferramenta baseada na dinâmica dos fluidos computacional (CFD). Avaliou-se qualitativamente e quantitativamente a capacidade protetiva dos tipos de proteção propostos quanto à mitigação das sobrepressões incidentes.

Abstract This study describes the dynamic identification of a cable-stayed footbridge using an alternative data acquisition system and output-only modal identification methods. Data were collected during dynamic tests performed using an acquisition system based on the Arduino platform, consisting of low-cost devices with on-board Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) accelerometers. The Peak-Picking (PP) method was used for the stay cables. The Frequency Domain Decomposition (FDD) and Stochastic Subspace Identification - Unweighted Principal Components (SSI-UPC) methods were used for the complete structure. The proposed data acquisition system efficiently recorded the time series required for Operational Modal Analysis and the acceleration acquisition process provided stable results. At least four mode shapes were identified in all tests. A minimum of four high energy peaks in the 0 - 24 Hz frequency range of the spectrum were obtained by the acquisition system in all of the cable tests and selected by the method. In the complete structure tests, the low-cost data acquisition system and the identification methods provided the first four flexural mode shapes, within the 0 - 9 Hz frequency range. Results for the frequency domain method showed a maximum difference of 2.37% in the first experimental frequency when compared to a 3D finite element numerical model, while in the other frequencies the difference was between 1 and 2%. For the time domain method, the maximum difference was 1.74% in the fourth frequency, with differences of between 0.1 and 0.7% in the other frequencies. The mode shapes were evaluated using the Modal Assurance Criterion (MAC) index, and the results varied between 0.8513 and 0.9990.

Resumo Este trabalho apresenta a identificação dinâmica de uma passarela estaiada a partir da aplicação de um sistema de aquisição de dados alternativo e métodos de identificação modal que se baseiam apenas na resposta. Os dados foram coletados durante ensaios dinâmicos realizados com um sistema de aquisição baseado na plataforma Arduino, composto por dispositivos de baixo custo com acelerômetros microeletromecânicos embarcados. Para os estais, foi utilizado o método Peak-Picking. Para a estrutura completa, foram utilizados os métodos Frequency Domain Decomposition e o Stochastic Subspace Identification - Unweighted Principal Components. O sistema de aquisição de dados proposto registrou as séries temporais necessárias para a Análise Modal Operacional de forma eficiente e o processo de aquisição das acelerações proporcionou resultados estáveis. Pelo menos quatro formas modais foram identificadas em todos os testes. Em todos os ensaios dos estais, um mínimo de quatro picos de alta energia na faixa de frequência entre 0 - 24 Hz do espectro foram obtidos com o sistema de aquisição e selecionados pelo método. Nos ensaios da estrutura completa, o sistema de aquisição de dados de baixo custo e os métodos de identificação forneceram os quatro primeiros modos de flexão, dentro da faixa de frequência entre 0 - 9 Hz. Os resultados do método no domínio da frequência mostraram uma diferença máxima, quando comparados aos de um modelo numérico 3D em elementos finitos, de 2,37% na primeira frequência experimental, enquanto que nas demais frequências a diferença ficou entre 1 e 2%. Para o método no domínio do tempo, a diferença máxima foi de 1,74% na quarta frequência, enquanto que nas demais, a diferença ficou entre 0,1 e 0,7%. As formas modais foram avaliadas através do índice Modal Assurance Criterion, e os resultados variaram entre 0,8513 e 0,9990.

resumo: As edificações são compostas por vários sistemas, cada um com projetos e normas específicas para garantir que as construções sejam seguras e viáveis. Muitos edifícios residenciais, comerciais e industriais possuem sistemas com centrais de gás, as quais devem ser submetidas à rigorosos critérios de segurança para evitar acidentes. Além dos mecanismos de segurança fornecidos pelos fabricantes, os projetistas dessas centrais de gás devem considerar outros dispositivos para reduzir o risco de explosão e mitigar os efeitos danosos da explosão. As explosões são fenômenos físico-químicos que se caracterizam pela expansão súbita de um material e, consequentemente, liberação de energia. Quando ocorre uma explosão acidental, muitos danos são causados pela onda de choque e fragmentos. No caso de vasos sob pressão, pode ocorrer a explosão mecânica e a compreensão dos efeitos desse evento é essencial para o desenvolvimento de projetos mais confiáveis e seguro para as edificações e seus usuários. Este trabalho tem como objetivo o estudo dos efeitos da explosão de tanques de gás. Neste estudo, é utilizada uma ferramenta computacional baseada em fluidodinâmica computacional (CFD); o Autodyn. Esse software permite a modelagem de cenários complexos de explosão e a avaliação de parâmetros de ondas de choque. Para cada modelo numérico, são avaliados os níveis de sobrepressão no exterior e no interior. Os resultados indicaram como se deu a distribuição das sobrepressões da onda em diversos cenários e partir deles foi possível traçar estimativas de dano. resumo viáveis residenciais acidentes fabricantes físicoquímicos físico químicos consequentemente energia acidental fragmentos pressão usuários CFD (CFD) Autodyn numérico interior dano (CFD

abstract: Buildings are composed of several systems, each with specific designs and regulations to ensure that constructions are safe and viable. Many residential, commercial, and industrial buildings have systems with gas central storage, which must be subjected to strict safety criteria to avoid accidents. In addition to the safety mechanisms provided by manufacturers, designers of these gas central storage must consider other devices to reduce explosion risk and mitigate the damaging blast effects. Explosions are physical-chemical phenomena that are characterized by the sudden expansion of a material and, consequently, energy release. When an accidental explosion occurs, much damage is caused by the shock wave and fragments. In the case of pressure vessels, a mechanical explosion can occur. Studying this explosion is essential to developing a more reliable, safe design for surrounding buildings and its users. This work aims to study the effects of gas tank explosions. In this study, the Autodyn computational tool based on fluid dynamics (CFD) is used. This software allows the modeling of complex explosion scenarios and the evaluation of blast wave parameters. For each numerical model, the overpressure levels outdoors and indoors are evaluated. The results indicated how the wave overpressures are distributed in different scenarios, and from them, it was possible to analyze the damaging levels. abstract viable residential commercial accidents manufacturers physicalchemical physical chemical consequently release occurs fragments vessels occur reliable users explosions CFD (CFD used parameters model evaluated them

resumo: Nos últimos anos têm sido implementada uma técnica de controle de vibrações chamada de acoplamento estrutural. Essa técnica consiste em ligar duas edificações vizinhas por meio de um dispositivo de acoplamento, com o objetivo de diminuir os efeitos dinâmicos em função das propriedades mecânicas de cada estrutura. Ao fazê-lo, em princípio, é possível controlar a resposta de ambas as estruturas simultaneamente, o que é precisamente a atratividade da técnica. Dado o seu potencial, este trabalho tem como objetivo avaliar numérica e experimentalmente a eficácia dela utilizando pórticos planos simples quando submetidos a um movimento oscilatório na base provocado por uma mesa vibratória, projetada e construída no Laboratório de Estruturas da Universidade de Brasília. Inicialmente, foram calculadas as respostas dinâmicas numéricas dos modelos com e sem acoplamento. Em seguida, experimentalmente, os pórticos planos foram fixados na mesa vibratória e foram submetidos a um movimento na base quando desacoplados e acoplados a fim de obter os registros de acelerações e assim obter seus espectros de frequência. Finalmente, foram comparados os espectros obtidos experimentalmente com os obtidos numericamente. Os resultados apresentados mostraram a eficiência do método de controle por meio do acoplamento, a qual foi afetada principalmente pelas propriedades mecânicas dos edifícios adjacentes e dos elementos de conexão.

abstract: In recent years a vibration control technique, called structural coupling, has been studied. This technique consists on linking two neighboring buildings, through a coupling device, with the purpose of reducing dynamic response. It is possible to control both structures response simultaneously, which is precisely the attractiveness of this technique. Given the potential of the structural coupling technique, this work evaluates numerically and experimentally the performance of the structural coupling technique in simple plane frames when subjected to an oscillatory movement in at base caused by a shaking table, designed and built in the Structure Laboratory of University of Brasilia. Initially, the model numerical dynamic responses, without and with coupling, were obtained. Then, experimentally, the plane frames were fixed to the shaking table and subjected to a base movement uncoupled and coupled in order to obtain the acceleration registers and its frequency spectra. Finally, numerical and experimental frequency spectra were compared. The results obtained showed the efficiency of the control method through coupling, which depends mainly on the mechanical properties of adjacent buildings and connecting devices.