AÇÃO DO VENTO NAS EDIFICAÇÕES. (Segundo a NBR 6123:1988)

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Ronaldo Assunção Alencastre
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1 AÇÃO DO VENTO NAS EDIFICAÇÕES (Segundo a NBR 6123:1988)

2 INTRODUÇÃO

3 INTRODUÇÃO Em uma edificação, as forças oriundas da ação do vento podem causar sérios danos a sua estrutura como também às partes que a compõem (caixilhos, vedações, etc.). Em caso extremo, o vento pode causar o colapso da edificação pela perda de estabilidade lateral. Uma das dificuldades do ser humano é quantificar a velocidade do vento. A escala de Beaufort classifica a velocidade do vento em graus crescentes em função dos efeitos causados.

4 INTRODUÇÃO

5 INTRODUÇÃO Davemport (1963) propôs uma variação exponencial para a velocidade do vento com a altura. A figura abaixo mostra os perfis da velocidade média propostos por este autor para três tipos de terrenos: a)região com grandes obstruções centros de grandes cidades; b)regiões com obstruções uniformes subúrbios de grandes cidades e cidades pequenas; c)região com poucos obstáculos campo aberto, fazendas.

6 Velocidade básica (V0) É a velocidade de uma rajada de 3 segundos de duração, que ultrapassa em média esse valor uma vez em 50 anos, medida a 10 m acima do terreno, em campo aberto e plano.

7 Velocidade característica (VK) É a velocidade do vento nas proximidades da edificação. É influenciada pelas características da estrutura e da vizinhança. Fatores intervenientes: Local da edificação (Salvador, São Paulo, Porto Alegre, etc.); Tipo de terreno (plano, aclive, morro, etc.); Dimensões da edificação; Rugosidade do terreno (tipo e altura dos obstáculos à passagem do vento); Tipo de ocupação da edificação. Vk = Vo*S1*S2*S3 Vk: Velocidade característica; Vo: Velocidade básica; S1: Fator topográfico; S2: Fator rugosidade do terreno; S3: Fator estatístico.

8 Fator topográfico (S1) Considera os efeitos das variações do relevo do terreno onde a edificação será construída. A NBR 6123 considera basicamente três situações: Terreno plano ou fracamente acidentado S1= 1,0 Vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção Morros e taludes S1= variável S1= 0,9

10 Fator rugosidade do terreno (S2) Considera as particularidades da edificação: Rugosidade do terreno (obstáculos); Dimensões da edificação; Altura sobre o terreno. S2 é determinado definindo uma categoria (rugosidade do terreno) e uma classe de acordo com as dimensões da edificação. As categorias e as classes são definidas de acordo com a NBR Categorias de terreno Categoria I: Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente. Exemplos: mar calmo, lagos, rios e pântanos sem vegetação.

11 Categoria II: Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação, pradarias e charnecas e fazendas sem sebes ou muros. A cota média do topo dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 1,0 m. Categoria III: Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes e muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas. Exemplos: granjas e casas de campo, fazendas com sebes e/ou muros e subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3,0 m. Categoria IV: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. Exemplos: zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e seus arredores, subúrbios densamente construídos de grandes cidades e áreas industriais plena ou parcialmente desenvolvidas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 10 m. Categoria V: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados. Exemplos: florestas com árvores altas, centros de grandes cidades e complexos industriais bem desenvolvidos. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 m.

12 Classes da edificação Classe A: Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m. Classe B: Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 m e 50 m. Classe C: Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 m.

15 Fator estatístico (S3) O fator estatístico S3 está relacionado com a segurança da edificação e é definido dependendo do uso da mesma. A NBR 6123 estabelece como vida útil da edificação o período de 50 anos e uma probabilidade de 63% da velocidade básica ser excedida pelo menos uma vez neste período.

17 Pressão dinâmica (q) A pressão dinâmica ou de obstrução do vento, em condições normais de pressão (1 Atm = MPa) e temperatura a 15º, é dada pela expressão: q= 0,613*Vk² (N/m²)

18 Força resultante (F) O efeito do vento nas varias partes de uma edificação depende de sua forma geométrica, ou seja, da sua aerodinâmica. A NBR 6123 permite calcular as forças a partir de coeficientes de pressão ou coeficientes de força. Os coeficientes têm valores definidos para diferentes tipos de construção na NBR 6123, que foram obtidos através de estudos experimentais em túneis de vento. A força devida ao vento através dos coeficientes de forma pode ser expressa por: F= (Cpe Cpi)*q*A F: Força devida ao vento; Cpe: Coeficiente de pressão externo; Cpi: Coeficiente de pressão interno; q: Pressão dinâmica; A: Área de influência.

19 Coeficientes de pressão e forma aerodinâmicos Ao incidir sobre uma edificação, o vento, devido a sua natureza, provoca pressões ou sucções. Essas sobrepressões ou sucções dependem exclusivamente da forma, da proporção da construção e da localização das aberturas. Os coeficientes de pressão externa têm valores definidos para paredes de prédios com base retangular, telhados a uma ou duas águas, telhados em arco e outros. Para edificações que não constam na NBR 6123, ou não podem ser extrapoladas a partir dos dados nela expressa, recomenda-se que sejam realizados ensaios em túnel de vento para determinar os valores de coeficientes de pressão externos. Toda edificação tem aberturas, sua localização e tamanho determinam os coeficientes de pressão interna à edificação. A NBR 6123, apresenta os detalhes necessários para determinação do coeficiente de pressão interna.

20 Coeficiente de pressão externa (Cpe)

23 Coeficiente de pressão interna (Cpi)

24 Coeficiente de pressão interna (Cpi)

25 Coeficiente de pressão interna (Cpi)

26 Coeficiente de arrasto (Ca)

27 Coeficiente de arrasto (Ca)

28 Coeficiente de arrasto (Ca)

29 Coeficiente de arrasto (Ca) O regime do vento para uma edificação pode ser considerado de alta turbulência quando sua altura não excede a duas vezes a altura média das edificações da vizinhança, estendendo-se estas, na direção do vento incidente a uma distância mínima de: 500 m para edificação até 40 m de altura; 1000 m para edificação até 55 m de altura; 2000 m para edificação até 70 m de altura; 3000 m para edificação até 80 m de altura.

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