Trabalho De Metalica Final.docx

FEITEP - FACULDADE DE ENGENHARIAS E ARQUITETURA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

DISCIPLINA: ESTRUTURAS DE MADEIRA TURMA: ECN- 9º SEMESTRE B

FORÇAS DEVIDAS AO VENTO EM EDIFICAÇÕES

ACADÊMICOS: FERNANDO DA SILVA MARTINS

RA: 1010

PAULO RICARDO DO A. MOREIRA

RA: 1101

MARINGÁ 2018

FERNANDO DA SILVA MARTINS PAULO RICARDO DO AMARAL MOREIRA

FORÇAS DEVIDAS AO VENTO EM EDIFICAÇÕES

Trabalho apresentado a FEITEP como requisito parcial de avaliação da disciplina de Estruturas de Madeira. Prof.º : Marcos Campos.

MARINGÁ 2019

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1 2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 1 3. VELOCIDADE CARACTERÍSTICA DO VENTO ......................................................... 1 3.1. VELOCIDADE BÁSICA DO VENTO (V0) ................................................................ 1 3.2. FATOR TOPOGÁFICO (S1) ........................................................................................ 2 3.3. FATOR DE RUGOSIDADE (S2) .................................................................................. 3 3.4. FATOR ESTATISTICO (S3) ........................................................................................ 5 3.5. DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE CARACTERISTICA DO VENTO (Vk) . 6 4. COEFICIENTE AERODINÂMICOS PARA EDIFICAÇÕES ....................................... 6 3.6.

PRESSÃO DINÂMICA DO VENTO ........................ Error! Bookmark not defined.

3.7.

COEFICIENTE DE PRESSÃO EXTERNA (CPe) ................................................ 7

Os coeficiente de pressão externa para paredes são especificados na tabela 4 da NBR 6123/1988, sendo necessário verificar uma relação entre altura (h), a largura (b) e o comprimento (a) da edificação, assim: ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.8. COEFICIENTE DE PRESSÃO EXTERNA PARA TELHADO (CPe) ........ Error! Bookmark not defined. Os coeficientes de pressão externa para telhados são especificados na tabela 5 da NBR 6123/1988, sendo necessário verificar uma relação entre altura (h) e a largura (b) da edificação e inclinação do telhado, assim: ................................ Error! Bookmark not defined. 3.9. COMBINAÇÕES PARA AS CARGAS DO VENTO ............ Error! Bookmark not defined. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................... 9 7. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 9

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1. INTRODUÇÃO

A norma brasileira que orienta o cálculo de edificações submetidas à ação do vento é a NBR 6123/1988 - Forças Devidas ao Vento em Edificações. A norma prevê diferentes formas para se considerar os efeitos produzidos pelo vento, para fins de cálculo. Todos os tratam como uma carga estática equivalente à ação real, dinâmica, do vento. Essas formas constituem modelos de cálculo com procedimentos particulares a cada um e prescritos separadamente no corpo da norma brasileira. O primeiro dos processos de cálculo está descrito no capítulo 4 da NBR 6123/1988. Nesse modelo, a influência da resposta flutuante é levada em conta por meio do Fator de Rajada para o cálculo da velocidade característica do vento, porém sem considerar as propriedades dinâmicas do problema em estudo, e admitindo que a estrutura não entre em ressonância com o vento. As recomendações existentes na NBR 6123/1988 para a análise dinâmica levam em conta a variação no módulo e na orientação da velocidade média do vento. A velocidade média produz efeitos meramente estáticos na estrutura, enquanto as flutuações ou rajadas produzem oscilações importantes, especialmente em edificações altas e esbeltas.

2. OBJETIVOS

Fazer um estudo comparativo para avaliar as diferenças existentes entre o modelo de cálculo da NBR 6123/1988 e o programa Visual Ventos, para cálculo de ações devidas ao vento em estrutura.

3. VELOCIDADE CARACTERÍSTICA DO VENTO

3.1. VELOCIDADE BÁSICA DO VENTO (V0)

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A velocidade básica do vento e a velocidade de uma rajada de 3s de duração, a 10m de altura, em campo aberto e plano, ultrapassada em média uma vez em 50 anos. Conforme o mapa de isopletas abaixo será adotado uma velocidade básica de 30m/s. Imagem 1 – Mapa de isopletas.

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 6)

3.2. FATOR TOPOGÁFICO (S1)

É o fator topográfico que leva em consideração as variações do relevo no entorno da edificação. Para terrenos planos ou fracamente acidentados seu fator é igual a 1,0. Caso a edificação se localize no topo de taludes ou morros conforme o ponto B da figura 2, o fator topográfico será uma função da altura (z), medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado, da diferença de nível (d) entre a base e o topo do talude/ morro, assim como, da inclinação média do talude ou encosta do morro. Para vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção, seu fator vale 0,9 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 5). A figura 2 demonstra o que foi explicado.

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Imagem 2 – Fator topográfico S1(z).

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 7)

Para ângulos de inclinação θ (Imagem 2) superiores a 3º, S1 deve ser calculado conforme a Imagem 3. Imagem 3 – Fator topográfico em função da altura da edificação θ.

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 5)

3.3. FATOR DE RUGOSIDADE (S2)

De acordo com CARRIL JUNIOR (2000) o fator S2 leva em consideração o perfil de velocidade do vento na atmosfera conforme o tipo de terreno. Deste modo, o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação é que fornece o fator S2. A NBR 6123

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(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 8) classifica a rugosidade do terreno em cinco categorias: I: superfícies lisas de grandes dimensões; II: terrenos abertos em nível, com poucos obstáculos isolados; III: terrenos planos ou ondulados com obstáculos; IV: terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados; V: terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e poucos espaçados. De acordo com a NBR 6123 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 8), a determinação do fator S2 também considera o intervalo de tempo para que as rajadas envolvam toda a estrutura. Essa Norma (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 9) separa as edificações em três classes:

A: edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m, ou todas unidades de vedação e seus elementos de fixação (duração das rajadas de 3 segundos); B: edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical esteja entre 20 m e 50 m (duração de rajadas de 5 segundos); C: toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical exceda 50 m ( rajadas de 10 segundos).

O fator de rugosidade é obtido através de uma categoria e uma classe. O fator S2 pode ser calculado através da formula: S2= b * Fr * (Z/10)p

Onde: z = altura, em metros, medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado; b = parâmetro meteorológico referente à categoria de rugosidade do terreno e à lasse da edificação;

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p = expoente da lei potencial de variação; Fr = fator de rajada. Imagem 4 – Parâmetros meteorológicos.

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 9)

3.4. FATOR ESTATISTICO (S3)

Conforme a NBR 6123 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p.10), “O fator S3 é baseado em fatores estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação.”. Como não há uma norma que regulamente a segurança nas edificações, são apresentados nessa Norma valores mínimos para o fator S3. A tabela 3 apresenta estes valores. Imagem 5 – Valores mínimos do fator S3.

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 10)

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3.5. DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE CARACTERISTICA DO VENTO (Vk)

A velocidade característica do vento é calculada em função da topografia local, rugosidade do terreno, altura e dimensões em planta particulares, condições específicas de vida útil, importância da edificação e consequências que sua ruína possa ocasionar à população e até mesmo ao meio ambiente. Segundo a NBR 6123 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p.4), a velocidade característica é determinada pela seguinte equação:

Vk = V0 * S1 * S2 * S3

Onde: Vo = velocidade básica do vento (m/s); S1 = fator topográfico; S2 = fator que pondera a rugosidade do terreno, as dimensões da edificação e a altura sobre o terreno; S3 = fator estatístico

4. COEFICIENTE AERODINÂMICOS PARA EDIFICAÇÕES

4.1.COEFICIENTE DE PRESSÃO INTERNA

O coeficiente de pressão interna, de acordo com a ABNT NBR 6123:1988, item 6.2, é aplicável para cálculo de ações do pavilhão com fechamento lateral. Caso a edificação seja totalmente impermeável ao ar, a pressão no interior do pavilhão não irá variar. No entanto, as paredes em condições normais permitem a passagem do ar. São impermeáveis elementos como paredes de alvenaria, de pedra, tijolos, blocos de concreto, lajes e cortinas de concreto. A permeabilidade ocorre devido a aberturas como juntas, frestas e vãos abertos em portas e janelas e ventilação em telhas. O índice de permeabilidade deve respeitar o valor limite de 30%. A fim de definir o índice de permeabilidade da edificação, deve-se calcular a relação entre a área das aberturas de a área total da mesma, encontrado valor menor que 30%, a

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pressão interna pode ser admitida como uniforme e calculada com a análise da quantidade de paredes permeáveis. Para isso, verifica-se o item 6.2.5 a 6.2.7 da ABNT NBR 6123/88.

4.2.COEFICIENTE DE FORMA E PRESSÃO EXTERNA (CPe)

Os coeficientes de pressão e de forma externos são coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes, variam conforme o tipo de edificação e as direções críticas do vento. Estes coeficientes são definidos conforme a NBR 6123:1988 e os quadros dos Anexos E e F da referida norma Superfícies com variações consideráveis de pressão são subdivididas em faces com coeficientes específicos. Zonas de alta sucção ocorrem em telhados e arestas de paredes, as pressões não ocorrem de modo simultâneo em todas as zonas, para isso, os quadros da referida norma apresentam coeficientes médios de pressão externa (Cpe médio).

Imagem 6 – Coeficientes de pressão e de forma.

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 14)

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Imagem 7 – Coeficientes de pressão e de forma para telhados.

(fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1988, p. 15)

5. COEFICIENTES

DE

FORÇAS

PARA

BARRAS

PRISMÁTICAS

E

RETICULADOS

6. COEFICIENTES DE FORÇAS PARA MUROS, PLACAS E COBERTURAS ISOLADAS

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7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O vento não é um problema em construções baixas e pesadas com paredes grossas, porem em estruturas esbeltas passa as ser uma das ações mais importantes a determinar no projeto de estruturas. Os efeitos do vento são de caráter dinâmico, porem na maioria das construções esses efeitos podem ser substituídos por ações estáticas equivalente, em edificações esbeltas e flexíveis, principalmente aquelas com baixas frequências naturais de vibração os efeitos dinâmicos sempre devem ser considerados.

8. REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças Devidas ao Vento em Edificações. Rio de Janeiro, 1988.

CARRIL JÚNIOR, C. F. Análise Numérica e Experimental do Efeito Dinâmico do Vento em Torres Metálicas Treliçadas para Telecomunicações. 2000. 143 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.