AÇÕES DO VENTO NAS ESTRUTURAS(2)

Universidade Federal do Pará

Instituto Tecnológico - ITEC

FEC - Faculdade de Engenharia Civil

AÇÕES DO VENTO NAS ESTRUTURAS

PROF RONALDSON CARNEIRO

ALUNOS:Jorge HenriqueRenan RibeiroRafael Monteiro



IntroduçãoConceitos e definiçõesCombinação de AçõesForça de arrasto Exemplo de cálculoAplicações computacionais –

CypeCADAplicações computacionais – EberickAplicações computacionais – TQSTúnel de Vento

IntroduçãoIntroduçãoO vento pode ser considerado

como o ar em movimento. Resulta do deslocamento de massas de ar, derivado dos efeitos das diferenças de pressão atmosférica entre duas regiões distintas e é influenciado por efeitos locais como a topografia e a rugosidade do solo.

Para engenharia O vento não é um problema em construções baixas e pesadas com paredes grossas, porém em estruturas esbeltas passa a ser uma das ações mais importantes a determinar no projeto de estruturas. As considerações para determinação das forças devidas ao vento são regidas e calculadas de acordo com a NBR 6123/1988 “Forças devidas ao vento em edificações”.

Considerações inicias

1-Conceitos e Definições1-Conceitos e DefiniçõesBarlavento:

◦ Região de onde sopra o vento, em relação à edificação.

Sotavento:◦ Região oposta àquela de onde sopra o

vento, em relação à edificação.Sobrepressão:

◦ Pressão efetiva acima da pressão atmosférica de referência (sinal positivo).

Sucção:◦ Pressão efetiva abaixo da pressão

atmosférica de referência (sinal negativo).Vento básico

◦ Vento a que corresponde a velocidade básica Vo.

A pressão dinâmica ou de obstrução do vento (q), em condições normais de pressão (1 Atm = 101320 MPa) e temperatura a 15º, é dada pela expressão:

q = 0,613Vk²(N/m2)Vk :Velocidade característica do

vento,é a velocidade usada em projeto. Vk = Vo x S1 x S2 x S3

Onde: Vo : velocidade básica S1 : fator topográfico S2 : fator de rugosidade e dimensões da

edificação S3 : fator estatístico

Determinação da pressão dinâmica do vento

IsopletasIsopletas• As isopletas são curvas de ventos de mesma velocidade.

Fator S1

O fator topográfico S1 leva em consideração as variações do relevo do terreno e é determinado do seguinte modo:

a) terreno plano ou fracamente acidentado:◦S1 = 1,0;

b) taludes e morros:◦Taludes e morros alongados nos quais

pode ser admitido um fluxo de ar bidimensional soprando no sentido indicado na Figura:

No ponto A (morros) e nos pontos A e C (taludes):

S1 = 1,0; no ponto B: [S1 é uma função S1(z)]:

Se θ ≤ 3°, então: S1(z) = 1,0 Se 6° ≤ θ ≤ 17°, então S1 (z) = 1,0 + (2,5 – z/d)tg

(θ - 3°) ≥1 Se θ ≥ 45°, então S1(z) = 1,0 +(2,5 – z/d)0,31 ≥ 1 [interpolar linearmente para 3° < θ < 6° < 17° <

θ< 45°] Onde:

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.

θ = inclinação média do talude ou encosta do morro.

Nota: Entre A e B e entre B e C, o fator S1 é obtido por interpolação linear.

c) vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção: S1 = 0,9.

O Fator S2

O fator S2 considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração.

Em ventos fortes em estabilidade neutra, a velocidade do vento aumenta com a altura acima do terreno.

Rugosidade do terreno.◦A rugosidade do terreno é classificada

em cinco categorias.Dimensões da edificação.

◦As dimensões da edificação, são classificadas em 3 classes.

Altura sobre o terreno (Calculo de S2)◦S2 = b.Fr(z/10)p

◦onde z é a altura total da edificação(no caso, a cumeeira) e os parâmetros b, Fr e p são obtidos da Tab. 3.4.

O Fator S3

◦O fator estatístico S3 é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação.

A pressão dinâmica ou de obstrução do vento (q), em condições normais de pressão (1 Atm = 101320 MPa) e temperatura a 15º, é dada pela expressão:

q = 0,613Vk²(N/m2)Vk :Velocidade característica do vento,é a velocidade usada em projeto.

Vk = Vo x S1 x S2 x S3

Determinação das Forças Determinação das Forças Estáticas do VentoEstáticas do VentoF=Fe-Fi, onde:Fe= forças externas à edificação Fi= forças internas à edificação

Ou seja, F=(Cpe-Cpi)q.A, onde:Cpe= Coeficiente de Pressão ExternaCpi= Coeficiente de Pressão Internaq= Pressão dinâmica do ventoA= Área frontal ou perpendicular a

atuação do vento

Força de ArrastoForça de ArrastoÉ a componente da força global do

vento que atua na direção em que o mesmo incide. Sendo que a força global do vento é a somatória das forças do vento que atuam em toda edificação.

Determinação da Força de Determinação da Força de ArrastoArrastoFa=Ca.q.Ao

Onde,Ca=Coeficiente de Arrastoq=Pressão Dinâmica do VentoAo=Área de Referência

Coeficiente de ArrastoCoeficiente de ArrastoÉ obtido através de Ábacos da NBR

6123Depende da relação entre a altura

da edificação (h) e sua maior dimensões em planta (a) e também da relação entre a maior e a menor dimensão em planta (a e b respectivamente):◦h/a◦a/b

Depende da presença ou ausência de turbulência do vento, para edifícios retangulares.

Turbulência do VentoTurbulência do VentoVento turbulento = ocorre em

regiões com obstruções (como grandes cidades)

Vento não turbulento = ocorre em regiões sem obstruções

Determinação do Coeficiente Determinação do Coeficiente de Arrastode Arrasto Exemplo de

Ábacos da NBR 6123/1988

Vento de baixa turbulência

• Vento de alta turbulência.

Ação do vento - CYPECAD





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Ação do vento - Eberick




Ação do vento - TQS




Túnel de VentoTúnel de VentoTunel de vento — é uma instalação

que tem por objetivo simular e estudar o efeito do movimento de ar sobre ou ao redor de objetos sólidos.

É muito utilizado em laboratórios (modelos físicos) para a determinação de parâmetros nos projetos de aviões, automóveis, cápsulas espaciais, edifícios, pontes, antenas e outras estruturas de construções civis.

Túnel de VentoTúnel de VentoEm São paulo, no IPT (Instituto

de Pesquisas Tecnológicas) existe o maior tunel de vento da América Latina, que permite aos meteorologistas, repetir catástrofes como o furacão catarina e, observar como uma construção reage no quesito de aerodinâmica.

Túnel de VentoTúnel de Vento

CONCLUSÃOPodemos concluir que as ações

do vento tem grande importância nas edificação e que devem ser rigorosamente definidas.

As aplicações nos programas relacionados a dimensionamento de estruturas.

Ensaios realizados em Túneis de Vento.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

NBR 6123- Forças devidas ao vento em edificações. Chamberlain,Zacarias, Apostila cap. 3- Ações do vento em

edificações, site:http://upf.br/~zacarias.

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