ECC 1008 ESTRUTURAS DE CONCRETO AÇÕES HORIZONTAIS EM EDIFÍCIOS. Ações do vento Desaprumo do edifício Ações sísmicas

ECC 1008 ESTRUTURAS DE CONCRETO AÇÕES HORIZONTAIS EM EDIFÍCIOS Ações do vento Desaprumo do edifício Ações sísmicas Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

AÇÕES DO VENTO NAS EDIFICAÇÕES FORÇAS APLICADAS PELAS AÇÕES DO VENTO Direção, sentido e velocidade Fatores que influenciam a velocidade do vento Local da edificação Tipo de terreno (Situação geográfica) (Rugosidade, presença de obstáculos) Geometria e altura da edificação (Velocidade; aerodinâmica) Tipo de ocupação (Segurança após tempestades) correção com 3 coeficientes

Pressão de obstrução do vento 2 q 0,0625 (kgf / m ) V k 2 V K V0 S 1 S 2 S 3 Velocidade característica em m/s (utilizada em projeto) V k Fator topográfico V.S.S 0 1 2. S Velocidade básica do vento (ver isopletas) Fator de rugosidade do terreno e de dimensões da edificação Fator estatístico 3

Como se medem as velocidades de vento? Equipamentos e procedimentos normalizados Anemômetros em terrenos planos sem obstrução posicionados a 10 m de altura Informações de várias estações metereológicas (a maioria em aeroportos) Velocidade básica V 0

Definição da velocidade básica V 0 Período de retorno de 50 anos; (vida útil em geral da maioria das edificações) Probabilidade de 63% de ser excedida, pelo menos uma vez, em 50 anos; Altura de 10m; Terreno plano, em campo aberto e sem obstruções. Tratamento estatístico Isopletas da Velocidade básica V 0

Isopletas velocidade básica V0

Fator topográfico S 1 TERRENOS PLANOS COM POUCAS ONDULAÇÕES: S1=1,0 VALES PROTEGIDOS POR VENTO EM TODAS AS DIREÇÕES: S1=0,9

z d B (S1=f(z)) C (S1=1,0) 4d A (S1=1,0) Para edificações localizadas no ponto B 3 S 1 1, 0 z d 45 z S 1 1,0 2,5.0,31 1, 0 d 6 17 S 1,0 2,5 tan 3 1 1, 0 Interpolar linearmente para 3 6 17 45

Fator S 2 Rugosidade do terreno Categorias Dimensões e altura da edificação Classes S 2 b.f R. z 10 p z (altura) z = altura em metros edifício velocidade p,b e F R Dependem da classe e categoria

Parâmetros metereológicos p, b e F R Categoria Parâmetro Classe A Classe B Classe C I b p 1,10 0,06 1,11 0,065 1,12 0,07 II b F R p 1,00 1,00 0,085 1,00 0,98 0,09 1,00 0,95 0,10 III b p 0,94 0,10 0,94 0,105 0,93 0,115 IV b p 0,86 0,12 0,85 0,125 0,84 0,135 V b p 0,74 0,15 0,73 0,16 0,71 0,175

Categorias de terreno - Fator S 2 Categoria Descrição Exemplos I II III IV V Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente. Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 1,0 m. Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes ou muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3,0 m. Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 10 m. Esta categoria também inclui zonas com obstáculos maiores e que ainda não possam ser consideradas na categoria V. Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 m. mar calmo; lagos e rios; pântanos sem vegetação. zonas costeiras planas; pântanos com vegetação rala; campos de aviação; pradarias e charnecas; fazendas sem sebes ou muros granjas e casas de campo, com exceção das partes com matos; fazendas com sebes e/ou muros; subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas. 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. florestas com árvores altas de copas isoladas; centros de grandes cidades; complexos industriais bem desenvolvidos.

Classes das edificações - Fator S 2 Classe A B C Descrição Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação ou parte da edificação na qual a maior dimensões horizontal ou vertical da superfície frontal não exceda 20 metros. Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50 metros. Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 metros.

Fator Estatístico S 3 Relacionado com a segurança após tempestade destrutiva Depende do tipo de ocupação da edificação Valores mínimos sugeridos pela NBR 6123 Grupo Descrição S 3 1 Edificação cuja ruína total ou parcial pode afetar a segurança ou possibilidade de socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva (hospitais, quartéis de bombeiros e de forças de segurança, centrais de comunicação, etc). 2 Edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio e indústria com alto fator de ocupação. 3 Edificações e instalações industriais com baixo fator de ocupação (depósitos, silos, construções rurais, etc.). 4 Vedações (telhas, vidros, painéis de vedação, etc.). 0,88 5 Edificações temporárias. Estruturas dos Grupos 1 a 3 durante a construção. 0,83 1,10 1,00 0,95

Força de arrasto É a componente da força global na direção do vento Interessante para o projeto estrutural de edifícios de múltiplos andares F a C a.q.a C a q A Coeficiente de arrasto (coeficiente aerodinâmico) Pressão de obstrução na área analisada Área analisada

Coeficiente de arrasto Fornecido em ábacos pela NBR 6123 para edifícios com seção constante ou fracamente variável Em edifícios de planta retangular: Depende da relação entre as dimensões (planta e altura) Depende das condições de turbulência Vento não turbulento: ausência de obstruções (ou poucas) Vento turbulento: normalmente em grandes cidades (categorias IV e V)

Em edifícios com geometria não abordada pela NBR 6123 Ensaios em túnel de vento (modelos reduzidos) Fonte: Loredo-Souza et al. (2002) Modelo reduzido de edifício em interior de túnel de vento - UFRGS

Coeficiente de arrasto Edificações com planta retangular Vento não turbulento (baixa turbulência)

Condições mínimas para vento turbulento dmin VENTO hmédia edifício analisado H edificações de vizinhança Vento turbulento se: H 2h média d min 500m para H até 40m 1000m para H até 55m 2000m para H até 70m 3000m para H até 80m

Observações Vento não turbulento C a maiores que vento turbulento Na falta de informações ou dúvida vento não turbulento (segurança)

IMPERFEIÇÕES GEOMÉTRICAS GLOBAIS (DESAPRUMO) É possível construir um edifício exatamente no prumo?

NBR 6118: item 11.3.3.4 a 1 11/ n 2 1 1 100 H H em metros 1 min 1 300 1 max 1 200

Ação equivalente de desaprumo a i W i F eq,i i F eq,i a W i W i c arga vertical total no andar i W i G k Q k

Fh,i i F eq,i i hi h i VENTO DESAPRUMO M F h M F TOT,BASE hi i TOT,BASE eq,i h i comparar Recai em um dos 3 casos possíveis segundo a NBR 6118: 2014 (vide item 11.3.3.4.1)

Fh,i i F eq,i i Vento VENTO hi MTOT,BASE Fhi hi M F h DESAPRUMO h i Desaprumo TOT,BASE eq,i i a) Quando 30% da ação do vento for maior que a ação do desaprumo, considera-se somente a ação do vento. b) Quando a ação do vento for inferior a 30% da ação do desaprumo, considera-se somente o desaprumo respeitando a consideração de θ1mín. c) Nos demais casos, combina-se a ação do vento e desaprumo, sem necessidade da consideração do θ1mín. Nessa combinação, admite-se considerar ambas as ações atuando na mesma direção e sentido como equivalentes a uma ação do vento, portanto como carga variável, artificialmente amplificada para cobrir a superposição.

AÇÕES SÍSMICAS Existem sismos (terremotos) no Brasil?

Magnitude (Escala Ritcher) > 6,5 > 5,5 6,4 > 4,5 5,4 > 3,5 4,4 Fonte: Observatório Sismológico da Universidade de Brasília - 2002 Sismicidade brasileira pequena em relação à região Andina Dados sismológicos Efeitos sísmicos nas estruturas não podem ser ignorados

Normalização brasileira

Zonas Sísmicas 5 zonas Aceleração horizontal característica Zona 0 Pode-se desprezar efeitos Demais zonas Considerar sismos Método das forças horizontais equivalentes

REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, Rio de Janeiro, 1988. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15421: Projeto de estruturas resistentes a sismos Procedimento. Rio de Janeiro, 2006. LOREDO-SOUZA, A.M.; FRANÇA, R.L.S.; NUÑEZ, G.J.Z.; BLESSMANN, J. Ação do vento sobre um edifício alto de concreto armado. In: XXX Jornadas Sul-Americanas de Engenharia Estrutural, Brasília, DF, 2002, Anais... Universidade de Brasília, 2002.