Ações dos Ventos nas Edificações

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1 Ações dos Ventos nas Edificações Cálculo da pressão do vento atuante nas estruturas FTC-116 Estruturas Metálicas Eng. Wagner Queiroz Silva UFAM Ação do vento Vento = movimento de massas de ar É produzido por diferenças de temperatura de massas de ar na atmosfera Ex: Frente fria choca-se com ar quente antes do início da chuva Em estruturas leves e/ou esbeltas pode ser uma das ações mais importantes para projeto 1

2 O vento nas edificações Norma regulamentadora: NBR 6123 Muitas variáveis envolvidas: Aspectos meteorológicos do local Aspectos aerodinâmicos da edificação Aspectos topográficos e estatísticos, etc... Importante fator Velocidade do vento Deve-se considerar a aleatoriedade do vento Ao mesmo tempo, adotar simplificações que facilitem o cálculo Cálculo da Pressão do Vento Velocidade Básica dos Ventos (V0) Velocidade de uma rajada de 3 seg. excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 m acima do terreno, em campo aberto e plano. Velocidade Característica (Vk) Vk = V0. S1. S2. S3 [m/s] S 1 = Fator Topográfico S 2 = Fator de Rugosidade S 3 = Fator de Ocupação Pressão dinâmica dos ventos (q) q = 0,613. Vk² [N/m²] Mapa de Isopletas da velocidade básica V0 (m/s) Fonte: ABNT NBR 6123/1988 2

3 Fator Topográfico S1 Leva em consideração as variações do relevo do terreno (topografia): Terreno plano ou fracamente acidentado S1 = 1.00 Vales profundos protegidos de vento Taludes e morros depende de 3 variáveis: S1 = 0.90 Altura da superfície ao ponto (z) Diferença de nível entre base e topo (d) Inclinação (θ ) Determinação do Fator topográfico (S1) - Fonte: ABNT NBR 6123/1988 Fator de Rugosidade S2 Considera a presença de obstáculos ao redor da edificação (rugosidade) Categorias de rugosidade definidas (5 categorias diferentes) Leva em conta também as dimensões da edificação Dimensões em planta e altura da edificação 3

4 Fator de Rugosidade S2 Categorias de rugosidade dos terrenos (NBR 6123): Categoria (I) Superfícies lisas de grandes dimensões. Ex: mar calmo, lagos, rios, pântanos Categoria (II) Categoria (III) Categoria (IV) Terrenos abertos em nível, com poucos obstáculos (cota topo - 1m). Ex: zonas costeiras, fazendas Terrenos planos ou ondulados, edificações baixas e esparsas (cota topo - 3 m). Ex: granjas, fazendas com muros, subúrbios Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, zona industrial ou urbanizada (cota topo -10m). Ex: cidades pequenas e arredores, subúrbios de grandes cidades, áreas industriais Categoria (V) Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados (cota topo 25m). Ex: centros de grandes cidades, complexos industriais bem desenvolvidos Fator de Rugosidade S2 Classes de Dimensões das edificações (NBR 6123): Classe A Maior dimensão horizontal ou vertical < 20m Classe B 20 m Maior dimensão horizontal ou vertical 50m Classe C Maior dimensão horizontal ou vertical >50m 4

5 Fator de Rugosidade S2 Tabela 2 Fator S2 (Fonte: NBR 6123/1988) Fator de Estatístico de Ocupação S3 TABELA 3 Fator S3 Fonte: NBR 6123/1988 5

6 Linhas de fluxo em edificações com cobertura tipo duas águas 6

7 Coeficientes de Forma Coeficiente de forma externo de telhados Tabela 5 Coeficiente Ce para telhados com 2 águas simétricos e planta retangular (Fonte: NBR 6123/1988) 7

8 Coeficiente de forma externo de paredes Vento a 0 Vento a 90 Fonte: NBR 6123/1988 Coeficiente de forma externo de paredes Tabela 4 Coeficiente Ce para paredes em edificações de planta retangular (Fonte: NBR 6123/1988) 8

9 Coeficientes de pressão e de forma Coeficientes Aerodinâmicos Coeficiente de pressão intena (Cpi) Edificação impermeável ao ar Edificação com paredes permeáveis ao ar Ex: 2 faces opostas igualmente permeáveis as outras impermeáveis Vento perpendicular a uma face permeável: Cpi = +0,2 Vento perpendicular a uma face impermeável: Cpi = - 0,3 Ex: 4 faces igualmente permeáveis: Cpi = - 0,3 ou 0,0 Coeficientes de pressão interna (Cpi) Ex: Abertura dominante em 1 face, as outras de igual permeabilidade Face do barlavento Relação entre área de aberturas no barlavento e área de abertura total Cpi 1 + 0,1 1,50 + 0, , ,6 6 ou mais + 0,8 Zona de alta sucção externa Relação entre área de abertura dominante e área de abertura total Cpi 0,25-0,3 0,50-0,4 0,75-0,6 1,00-0,7 1,50-0,8 3 ou mais -0,9 9

10 Objetivo da análise dos ventos Diagrama de carregamentos devido a ação do vento nas superfícies da estrutura (intensidade e direção)???? 10