Ação do vento. c) calcular a pressão dinâmica q:

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Judite Azevedo Fontes
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1 Ação do vento Neste item são apresentados os principais procedimentos para a determinação da ação do vento sobre edificações, extraídos da NBR 6123 (ABNT, 1988) Procedimentos para o cálculo das forças devidas ao vento nas edificações As forças devido ao vento devem ser calculadas separadamente para: elementos de vedação e suas fixações (telhas, vidros, esquadrias, painéis de vedação, etc.); partes da estrutura (telhados, paredes, etc.); e estrutura como um todo. Além disso deve ser dada atenção também para a verificação da estrutura parcialmente executada, utilizando-se uma velocidade característica do vento menor Determinação das forças estáticas devidas ao vento a) definir a velocidade básica do vento V 0, para a região; b) determinar a velocidade característica, V k : c) calcular a pressão dinâmica q: V 2 V k k V 0 S q 0,613 para: q em N/m 2 V k em m/s Coeficientes de pressão Como a força do vento depende da diferença de pressão nas faces opostas da parte da edificação em estudo, os coeficientes de pressão são dados para superfícies externas e superfícies internas. Pressão efetiva ( p ), em um ponto da superfície de uma edificação: p p ( c pe pe sendo: pe = pressão efetiva externa; pi = pressão efetiva interna; c pe = coeficiente de pressão externa; c pi = coeficiente de pressão interna. A seguinte notação é válida: Coeficientes de pressão (interno ou externo): sobrepressão + sucção - Pressão efetiva (externa): sobrepressão + sucção Coeficientes de pressão A força do vento sobre um elemento plano de edificação de área A, atua em direção perpendicular ao mesmo, sendo dada por: sendo: F F ( C e i F e = força externa à edificação, na superfície A ; F i = força interna na edificação, na superfície A ; C e = coeficiente de forma externa; C i = coeficiente de forma interno. F e 1 F i C S 2 c ) S pi pi 3 ) q q A 1

1 Procedimentos para o cálculo das forças devidas ao vento nas edificações As forças devido ao vento devem ser calculadas separadamente para: elementos de vedação e suas fixações (telhas, vidros,

2 A seguinte notação é válida: Coeficientes de forma (interno ou externo): sobrepressão + sucção - Força do vento (externa): sobrepressão + sucção - De acordo com a NBR 6123 (ABNT, 1988), a pressão interna é uniformemente distribuída no interior da edificação, portanto para superfícies planas, pode admitir que c pi é igual a C i Velocidade característica do vento V k Velocidade básica V 0 Velocidade básica do vento V 0, é definida como a velocidade de uma rajada de 3 segundos, excedida em média uma vez em 50 anos a 10 metros acima do terreno em campo aberto e plano. A velocidade básica é obtida a partir das isopletas fornecidas pela norma. Na figura abaixo, apresenta-se as isopletas para o Brasil. FIGURA 21 Isopletas da velocidade básica (m/s) (Fonte: NBR ABNT, 1988) Fator topográfico S 1 Este fator leva em consideração as variações do relevo do terreno sendo determinado de acordo com os procedimentos apresentados abaixo: a) Terreno plano ou fracamente acidentado: S 1 = 1,0; b) Taludes e morros: 2

3.2 Velocidade característica do vento V k 2.3.2.1 Velocidade básica V 0 Velocidade básica do vento V 0, é definida como a velocidade de uma rajada de 3 segundos, excedida em média uma vez em 50 anos

3 FIGURA 22 fator topográfico S 1 (z) - (Fonte: NBR ABNT, 1988) Nos pontos A (morros) e, A e C (taludes): S 1 = 1,0; No ponto B (S 1 (z)): 3 S 1 (z) = 1,0; z 1 tg d 6 17 S ( z ) 1,0 2,5 ( 3) 1, 0 45 S 1 ( z ) 1,0 2,5 0,31 1, 0 Para os seguintes intervalos: 3 < <6 e 17 < < 45, vale a interpolação linear. Para regiões entre A e B e, B e C, S 1 também é obtido por interpolação linear. sendo: z = altura medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado; d = diferença de nível entre a base e o topo do talude ou morro; = inclinação média do talude ou encosta do morro. c) Vales profundos protegidos do vento: S 1 = 0, Rugosidade do terreno, dimensões da edificação e altura sobre o terreno: fator S 2 Este fator combina os efeitos da rugosidade do terreno, variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e as dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração Rugosidade do terreno Categoria I: Superfícies lisas de grandes dimensões, com extensão superior a 5 Km na direção e sentido do vento. (Exemplos: mar calmo, lagos e rios, pântanos sem vegetação). Categoria II: Terrenos abertos em nível, com poucos obstáculos isolados, como árvores e edificações baixas com cotas médias inferiores a 1,0 metro. (Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação). Categoria III: Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes ou muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas, com cota média dos obstáculos de 3,0 metros. (Exemplos: granjas e casas de campo, fazendas com sebes e/ou muros, subúrbios a considerável distância do centro com casas esparsas e baixas). Categoria IV: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada, com cota média dos obstáculos de 10 metros. (Exemplos: zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e seus arredores, subúrbios densamente construídos de grandes cidades, áreas industriais plena ou parcialmente desenvolvidas). z d 3

sendo: z = altura medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado; d = diferença de nível entre a base e o topo do talude ou morro; = inclinação média do talude ou encosta do morro.

4 Categoria V: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados, com cota média do topo dos obstáculos maior que 25 metros. (Exemplos: florestas com árvores altas de copas isoladas, centros de grandes cidades, complexos industriais bem desenvolvidos) Dimensões da edificação Classe A: Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 metros. Classe B: Toda edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50 metros. Classe C: Toda edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 metros. OBS.: Caso alguma dimensão exceda 80 metros, deve-se verificar o anexo A da norma. O valor de S 2 é obtido a partir da tabela abaixo: 4

2.3.2 Dimensões da edificação Classe A: Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 metros.

5 TABELA 1 Fator S 2 - (Fonte: NBR ABNT, 1988) Fator estatístico S 3 Este fator leva em conta o grau de segurança e a vida útil da edificação. Os valores de S 3 estão apresentados na tabela abaixo: TABELA 2 Fator S 3 - (Fonte: NBR ABNT, 1988) Coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes Coeficientes de pressão e de forma Para o cálculo de elementos de vedação e de suas fixações a peças estruturais deve-se utilizar o fator S 2 correspondente à classe A, com o valor de C e ou c pe médio aplicável à zona em que se situa o respectivo elemento. Para o cálculo das peças estruturais deve ser usado o fator S 2 5

3.3.1 Coeficientes de pressão e de forma Para o cálculo de elementos de vedação e de suas fixações a peças estruturais deve-se utilizar o fator S 2 correspondente

6 correspondente à classe A, B ou C com o valor de C e aplicável à zona em que se situa a respectiva peça estrutural. TABELA 3 Coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes de edificações de planta retangular - (Fonte: NBR ABNT, 1988) Na região A 3 : Para a/b=1: mesmo valor das partes A 2 e B 2 ; Para a/b 2: C e =-0,2; Para 1<a/b<2: Interpolar linearmente. 6

TABELA 3 Coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes de edificações de planta

7 TABELA 4 Coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhados com duas águas, simétricos, em edificação de planta retangular - (Fonte: NBR ABNT, 1988) Para vento a 0, nas partes I e J o coeficiente de forma C e tem os seguintes valores: Para a/b=1: mesmo valor das partes F e H; Para a/b 2: C e =-0,2; Para 1<a/b<2: Interpolar linearmente. 7

vento a 0, nas partes I e J o coeficiente de forma C e tem os seguintes valores: Para

8 Coeficientes de pressão interna (c pi = C i ) Se a edificação for impermeável, não há c pi. São considerados impermeáveis os seguintes elementos construtivos e vedações: paredes de alvenaria sem portas, janelas ou quaisquer outras aberturas; todos os demais são considerados permeáveis. Define-se o índice de permeabilidade de uma parte da edificação à relação entre área das aberturas e a área total desta parte, sendo permitido um valor máximo de 30%, exceto para o caso de abertura dominante, sendo esta, uma abertura cuja área é igual ou superior à área total das outras aberturas que constituem a permeabilidade considerada sobre toda a superfície externa da edificação. De acordo com a norma são abordados os seguintes casos: a) Duas faces igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis: vento perpendicular a uma face permeável c pi = +0,2 vento perpendicular a uma face impermeável c pi = -0,3 b) Quatro faces igualmente permeáveis: considerar o valor mais nocivo entre c pi = -0,3 e 0 c) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade: - abertura dominante na face de barlavento. Proporção entre a área de todas as aberturas na face de barlavento e a área total das aberturas em todas as faces submetidas a sucções externas: 1 c pi = +0,1 1,5 c pi = +0,3 2 c pi = +0,5 3 c pi = +0,6 6 ou mais c pi = +0,8 - abertura dominante na face de sotavento: Adotar o valor do coeficiente de forma externo, C e, correspondente a esta face (Tabela 3). - abertura dominante em uma face paralela ao vento: Abertura dominante não situada em zona de alta sucção externa, adotar o valor do coeficiente de forma externo, C e, correspondente ao local da abertura nesta face. Abertura dominante situada em zona de alta sucção externa, proporção entre a área de abertura dominante (ou área das aberturas situadas nesta zona) e a área total das outras aberturas situadas em todas as faces submetidas a sucções externas: 0,25 c pi = -0,4 0,50 c pi = -0,5 0,75 c pi = -0,6 1,0 c pi = -0,7 1,5 c pi = -0,8 3,0 ou mais c pi = -0,9 Para edificações efetivamente estanques e com janelas fixas que tenham uma probabilidade desprezível de serem rompidas por acidente, considerar o mais nocivo entre 0,2 e 0. 8

Define-se o índice de permeabilidade de uma parte da edificação à relação entre área das aberturas e a área total desta parte, sendo permitido um valor máximo de 30%, exceto para o caso de abertura

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