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Estruturas de Madeira e Metálicas com BIM Introdução às Estruturas de Aço e Madeira e Ação do Vento Michael Leone Madureira de Souza michael.souza@ibmr.br 1 / 72 Sumário 1 Introdução 2 Madeira 3 Aço 4 Ação do Vento 2 / 72 1 Introdução 2 Madeira 3 Aço 4 Ação do Vento 3 / 72 Introdução Conceito de Estruturas Conjunto, arranjo ou sistema composto de elementos que interagem entre si para desempenhar uma função. Elementos estruturais lineares, superficiais e volumétricos. Habitação, transporte, geração de energia, etc. Conceito Elementos Estruturais Elementos dimensionados para transmitir esforços. São classificados de acordo com sua geometria: Exemplos: Lineares: viga Superf́ıcie: laje Volumétricos: bloco São constitúıdos de concreto, aço, madeira, fibra de carbono ... 4 / 72 1 Introdução 2 Madeira 3 Aço 4 Ação do Vento 5 / 72 Madeira na Construção Civil Figure: Edificações 6 / 72 Madeira na Construção Civil Figure: Pontes 7 / 72 Madeira na Construção Civil Figure: Telhados 8 / 72 Madeira na Construção Civil Figure: Esquadrias 9 / 72 Madeira na Construção Civil Figure: Formas, escoras, estruturas temporárias 10 / 72 Madeira na Construção Civil Conceitos A madeira é provavelmente o material de construção mais antigo, dada sua disponibilidade na natureza e relativa facilidade de manuseio. Aspectos positivos: (1) excelente relação resistência/peso próprio. (2) facilidade de fabricação de seus produtos. (3) bom isolamento térmico. Aspectos negativos: (1) sujeita a degradação biológica (fungos, brocas, etc.). (2) senśıvel a ação do fogo. (3) apresenta inúmeros ”defeitos” (nós, fendas, etc.). Porém, esses aspectos negativos são facilmente superados com o uso de produtos industriais de madeira convenientemente tratados. 11 / 72 Madeira na Construção Civil Introdução As madeiras utilizadas em construções são obtidas de troncos de árvores e possuem duas categorias principais: * madeiras duras: provenientes de árvores frondosas (dicotiledôneas, da classe Angiosperma) de crescimento lento. Ex.: peroba, ipê, aroeira, carvalho, etc. * madeiras macias: provenientes em geral de árvores de crescimento rápido (cońıferas). Ex.: pinheiro do paraná, pinheiro bravo, etc. Essas categorias distinguem-se pela estrutura celular dos troncos e não propriamente pela resistência. 12 / 72 Madeira na Construção Civil Introdução As árvores produtoras de madeira de construção são do tipo exogênica, que crescem pela adição de camadas. A seção transversal de um tronco de árvore possui as seguintes camadas: a) casca: proteção externa da árvore, formada por uma camada externa morta, de espessura variável com a idade e as espécies. b) alburno: camada formada por células vivas que conduzem a seiva das raizes para as folhas c) cerne: com o crescimento, as células vivas do alburno tornam-se inavitas e constituem o cerne. De coloração mais escura, tem função de sustentação do tronco. d) medula: tecido macio no qual se verifica o primeiro crescimento da madeira. e) câmbio local onde são gerados novos anéis em volta da medula. Também geram células da casca. 13 / 72 Madeira na Construção Civil Macroestrutura da Madeira Figure: Seção transversal de um tronco. Fonte: Estruturas de Madeira, Pfeil. 14 / 72 1 Introdução 2 Madeira 3 Aço 4 Ação do Vento 15 / 72 Aço na Construção Civil Introdução As formas mais usuais de metais ferrosos são o aço, o ferro fundido e o ferro forjado. O aço é uma liga de ferro e carbono com outros dois tipos de elementos: (1) elementos residuais decorrentes do processo de fabricação. Ex.: siĺıcio, manganês, fósforo. (2) elementos adicionados para melhorar as caracteŕısticas f́ısicas e mecânicas (elementos de liga). O aço é a liga ferro-carbono em que o teor de carbono varia desde 0,008% até 2,11%. O carbono aumenta a resistência do aço, porém o torna mais frágil. 16 / 72 Aço na Construção Civil Introdução Caracteŕısticas necessárias ao aço estrutural: (1) boa ductilidade. (2) homogeneidade. (3) soldabilidade. (4) resistência à corrosão. (5) resistência ao fogo. O principal processo de fabricação do aço consiste na produção de ferro fundido no alto-forno e o posterior refinamento em aço no conversor de oxigênio. Em ambos os processos o objetivo é o refinamento do ferro fundido, ao qual são adicionados elementos de liga para produzir o aço especificado. 17 / 72 Aço na Construção Civil Introdução As usinas produzem aços para utilização estrutural sob diversas formas: (1) chapas. (2) barras. (3) perfis laminados. (4) cordoalhas e cabos. 18 / 72 Aço na Construção Civil Figure: Chapas 19 / 72 Aço na Construção Civil Figure: Barras 20 / 72 Aço na Construção Civil Figure: Perfis laminados 21 / 72 Aço na Construção Civil Figure: Cordoalhas 22 / 72 Aço na Construção Civil Estruturas de aço Caracteŕısticas do aço como material de construção: Video1 Aços estruturais: Video2 Concepção estrutural: Video3 V́ıdeos ilustrativos: Site CBCA 23 / 72 http://www.cbca-acobrasil.org.br/site/capacitacao-video-aulas.php 1 Introdução 2 Madeira 3 Aço 4 Ação do Vento 24 / 72 Ação do Vento Conceitos O vento, em geral, não é um problema em construções de pequena altura com elementros estruturais robustos (pesados). Por outro lado a ação do vento pode ser parcela relevante das solicitações quando em construções de elevada altura e estrutura esbelta. A consideração desses esforços em projetos está muito relacionada a evolução computacional de processamento de dados e softwares de análise estrutural. Adiciona-se a melhora da tecnologia de monitoramento experimental das rajadas de vento e outros fenômenos naturais. 25 / 72 Ação do Vento Conceitos Falhas na análise do vento como solicitação estrutural podem gerar diversos problemas em hangares, pavilhões, coberturas de estádios e ginásios, etc. Estruturas, em geral, leves. É posśıvel apontar algumas causas de acidentes devido à ação do vento: * falta de ancoragem de terças de telhados; * contraventamento insuficiente em estruturas de cobertura; * fundações inadequadas; * paredes inadequadas; * deformabilidade excessiva da edificação. De forma resumida, o movimento do ar sobre a superf́ıcie terrestre (vento) tem como causa imediata principal as diferenças na pressão atmosférica, causadas pela energia proveniente do Sol, que origina variações na temperatura do ar. 26 / 72 Ação do Vento Conceitos A engenharia estrutural tem interesse em conhecer a velocidade média do vento e as flutuações em torno dessa média. As flutuações têm sua origem tanto na agitação (turbulência) do escoamento médio causada pelas rugosidades natural e artificial da superf́ıcie terrestre, bem como nos processos de convecção causados por gradientes térmicos. Figure: Escoamentos Figure: Convecção 27 / 72 Ação do Vento Conceitos A NBR 6123 fixa as condições que devem ser consideras para cálculo das forças estáticas e dinâmicas devido a ação do vento em edificações. Possui as seguintes definições: * Barlavento - 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). * Superf́ıcie frontal - superf́ıcie definida pela projeção ortogonal da edificação, estrutura ou elemento estrutural sobre um plano perpendicular à direção do vento. * Vento básico - vento que corresponde a velocidade básica V0. 28 / 72 Ação do Vento Conceitos Figure: Ação do vento em umaedificação. 29 / 72 Ação do Vento Conceitos As forças dividas ao vento sobre uma edificação devem ser calculadas separadamente para: a) elementos de vedação e suas fixações (telhas, vidros, esquadrias, painéis, etc.); b) partes da estrutura (telhados, paredes, etc.); c) a estrutura como um todo. As forças estáticas devidas ao vento são determinadas do seguinte modo: a) velocidade básica do vento, V0, adequada ao local onde a estrutura será constrúıda. É determinado pelo gráfico das isopletas da velocidade básica no Brasil; b) a velocidade básica do cento é multiplicada pelos fatores S1, S2 e S3 para ser obtida a velocidade caracteŕıstica do vento Vk; Vk = V0 · S1 · S2 · S3 30 / 72 Ação do Vento Conceitos A velocidade básica do vento V0 é 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. Em geral admite-se que o vento básico pode soprar de qualquer direção horizontal. Em caso de obras de excepcional importância a NBR 6123 recomenda um estudo espećıfico para determinar as direções preferenciais para o vento. 31 / 72 Ação do Vento Conceitos Figure: Isopletas da velocidade básica V0 [m/s]. 32 / 72 Ação do Vento Conceitos O fator S1 é um fator topográfico que 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 S1 = S1(z) e c) vales profundos protegidos de ventos de qualquer direção S1 = 0, 9. 33 / 72 Ação do Vento Conceitos 34 / 72 Ação do Vento Conceitos 35 / 72 Ação do Vento Conceitos 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 análise. A NBR 6123 classifica a rugosidade do terreno é classificada em cinco categorias: * Categoria I: superf́ıcies lisas de grandes dimensões com mais de 5 km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente. Ex.: mar calmo, lagos e rios, pântanos sem vegetação. * Categoria II: terrenos abertos em ńıvel ou aproximadamente em ńıvel, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. Ex.: zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação, pradarias e charnecas, fazendas sem sebes ou muros. * Categoria III: terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes e muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas. Ex.: 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. 36 / 72 Ação do Vento Conceitos * Categoria III: a cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3 m. * Categoria IV: terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. Ex.: zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e seus arredores, subúrbios densamente constrúıdos de grandes cidades, 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. Ex.: florestas com árvores altas de copas isoladas, centros de grandes cidades, complexos industriais bem desenvolvidos. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 m. 37 / 72 Ação do Vento Conceitos A velocidade do vento varia continuamente, e seu valor médio pode ser calculado sobre qualquer intervalo de tempo. Verificou-se que o intervalo mais curtos das medidas usuais (3 s) corresponde a rajadas cujas dimensões envolvem convenientemente obstáculos de até 20 m na direção do vento médio. Quanto maior o intervalo de tempo usado no cálculo da velocidade média, tanto maior a distância agrangida pela rajada. A NBR 6123 definiu três classes de edificações, partes de edificações e seus elementos, com intervalos de tempo para cálculo da velocidade média de, 3 s, 5 s e 10 s respectivamente. * Classe A: todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m. 38 / 72 Ação do Vento Conceitos * Classe B: toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superf́ıcie 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 superf́ıcie frontal exceda 50 m. Para toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superf́ıcie frontal exceda 80 m, o intervalo de tempo correspondente poderá ser determinado de acordo com as indicações do Anexo A da NBR 6123. O fator S2 é função da altura z acima do ńıvel geral do terreno a partir da expressão: S2 = b · Fr · ( z 10 )p O fator de rajada Fr é sempre correspondente à categoria II. A expressão é aplicável até a altura zg que define o contorno superior da camada atmosférica. 39 / 72 Ação do Vento Conceitos 40 / 72 Ação do Vento Conceitos 41 / 72 Ação do Vento Conceitos 42 / 72 Ação do Vento Conceitos O fator estat́ıstico S3 é baseado em conceitos estat́ısticos e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. A velocidade básica do vento V0 é a velocidade do vento que apresenta um peŕıodo de recorrência médio de 50 anos. A probabilidade de que V0 seja igualada ou excedida neste peŕıodo é de 63 %. O ńıvel de propabilidade (0,63) e a vida útil (50 anos) adotados são considerados adequados para edificações normais destinadas a moradias, notéis, escritórios, etc. Na falta de uma norma espećıfica sobre a segurança nas edificações ou de indicações correspondentes na norma estrutural, os valores ḿınimos do fator S3 são dados por: 43 / 72 Ação do Vento Conceitos 44 / 72 Ação do Vento Conceitos As forças estáticas devidas ao vento são determinadas do seguinte modo: a) velocidade básica do vento, V0, adequada ao local onde a estrutura será constrúıda. É determinado pelo gráfico das isopletas da velocidade básica no Brasil; b) a velocidade básica do cento é multiplicada pelos fatores S1, S2 e S3 para ser obtida a velocidade caracteŕıstica do vento Vk = V0 · S1 · S2 · S3. c) a velocidade caracret́ıstica do vento permite determinar a pressão dinâmica pela expressão: q = 0, 613 · V 2k onde q é a pressão dinâmica expressa em N/m2 e Vk expressa em m/s. Como a força do vento depende da diferença de pressão nas faces opostas da parede da edificação, os coeficientes de pressão são dados para superf́ıcies externas e internas. 45 / 72 Ação do Vento Conceitos A NBR 6123 entende por pressão efetiva ∆p em um ponto da superf́ıcie de uma edificação, o valor definido por: ∆p = ∆pe −∆pi onde ∆pe representa a pressão efetiva externa e ∆pi a interna. Portanto: ∆p = (cpe − cpi) · q onde cpe representa o coeficiente de pressão externa e cpi o coeficiente de pressão interna. São calculados por cpe = ∆pe q e cpi = ∆pi q respectivamente. 46 / 72 Ação do Vento Conceitos A força do vento sobre um elemento plano de edificação de área A atua em direção perpendicular a ele, sendo dada por: F = Fe − Fi onde Fe representa a força externa à edificação, agindo na superf́ıcie plana de área A e Fi representa a força interna à edificação, agindo na superf́ıcie plana de área A Portanto: F = (Ce − Ci) · q ·A onde Ce representa o coeficiente de forma externo e Ci o coeficiente de forma interno. São calculados por Ce = Fe·A q e Ci = Fi·A q respectivamente. 47 / 72 Ação do Vento ConceitosValores positivos dos coeficientes de forma correspondem a sobrepressões, e valores negativos correspondem a sucções. Um valor positivo de F indica que a força atua para o interior, e um valor negativo indica que esta força atua para o exterior da edificação. Para os casos previstos na NBR 6123, a pressão interna é considerada uniformemente distribúıda no interior da edificação. Portanto, em superf́ıcies internas planas, cpi = Ci. Os valores dos coeficientes de pressão e de forma externos para diversos tipos de edificações e para direções cŕıticas do vento são dados nas Tabelas 4 a 8 e nos anexos E e F da NBR 6123. Superf́ıcies em que ocorrem variações consideráveis de pressão foram subdivididas com coeficientes diferentes. 48 / 72 Ação do Vento Conceitos Zonas com altas sucções aparecem junto às arestas de paredes e de telhados, e têm sua localização dependendo do ângulo de incidência do vento. Portanto, estas altas sucções não aparecem simultaneamente em todas estas zonas, para as quais as tabelas apresentam valores médios de coeficientes de pressão externa (cpe médio). Estes coeficientes devem ser usados somenta para o cálculo das forças do cento nas respectivas zonas, aplicando-se ao dimensionamento, verificação e ancoragem de elementos de vedação e da estrutura secundária. 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. Túnel de vento: V́ıdeo 1 Túnel de vento: V́ıdeo 2 Túnel de vento: V́ıdeo 3 49 / 72 https://www.youtube.com/watch?v=qIwbIIYXS3M https://www.youtube.com/watch?v=GsW5RXVMFKA https://www.youtube.com/watch?v=a9cT77hsOpU Ação do Vento 50 / 72 Ação do Vento 51 / 72 Ação do Vento Conceitos Se a edificação for totalmente impermeável ao ar, a pressão no seu interior será invariável no tempo e independente da velocidade da corrente de ar externa. Porém usualmente as paredes e coberturas de edificações consideradas como fechadas permitem a passagem do ar. Enquanto a permeabilidade não ultrapassar os limites da NBR 6123, pode ser admitido que a pressão externa não é modificada pela permeabilidade, devendo a pressão interna ser calculada de acordo com as especificações dadas pela norma. A NBR 6123 considera impermeáveis os seguintes elementos construtivos e vedações: lajes e cortinas de concreto armado ou protendido, paredes de alvenaria, de pedra, de tijolos, de blocos de concreto e afins, sem portas janelas ou quaisquer outras aberturas. Os demais elementos construtivos e vedações são consideradas permeáveis. 52 / 72 Ação do Vento Conceitos O ı́ndice de permeabilidade de uma parte da edificação é definido pela relação entre a área das aberturas e a área total desta parte. A aplicação da NBR 6123 impõe que nenhuma parede ou água de cobertura pode ultrapassar 30 % de ı́ndice de permeabilidade. Para paredes com paredes internas permeáveis a pressão interna pode ser considerada uniforme. Neste caso, deve ser adotados os seguintes valores para o coeficiente de pressão interna, cpi: * duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis: a) vento perpendicular a uma face permeável cpi = +0, 2 b) vento perpendicular a uma face impermeável cpi = −0, 3 * quatro faces igualmente permeáveis: cpi = −0, 3 ou cpi = 0 (considerar o valor mais nocivo). * abertura dominante em uma face, as outras faces de igual permeabilidade: (ver NBR 6123). 53 / 72 Ação do Vento Conceitos A força global do vento sobre uma edificação ou parte dela é obtida pela soma vetorial das forças do vento que áı atuam. A componente da força global na direção do vento, força de arrasto Fa, é obtida por: Fa = Ca · q ·Ae onde Ca é o coeficiente de arrasto e Ae a área frontal efetiva, ”área de sombra”, dada pela projeção ortogonal da edificação, estrutura ou elemento estrutural sobre um plano perpendicular à direção do vento. 54 / 72 Ação do Vento Conceitos Os coeficientes de arrasto indicados são aplicáveis a corpos de seção constante ou fracamente variável. Para vento incidindo perpendicularmente a cada uma das fachadas de uma edificação retangular em planta e assente no terreno, os coeficientes de arrasto são dados pelas Figura 4 (vento de baixa turbulência) ou Figura 5 (vento de alta turbulência) em função das relações h/l1 e l1/l2. 55 / 72 Ação do Vento 56 / 72 Ação do Vento 57 / 72 Ação do Vento Conceitos Exemplo 1: Determinar os coeficientes de pressão do vento para o galpão mostrado abaixo. O galpão localiza-se em Passo Fundo - RS e é usado como depósito. O tapamento e a cobertura são em chapa zincada. Considere a situação de vento lateral e frontal. 58 / 72 Ação do Vento Conceitos Exemplo 1: Solução. Pressão dinâmica do vento: a) Velocidade básica: V0 = 45 m/s (Figura 1 - NBR 6123:1988) b) Velocidade caracteŕıstica: Vk = V0 · S1 · S2 · S3 * fator topográfico: S1 = 1, 0 (item 5.2a - NBR 6123:1988) * fator de rugosidade do terreno e dimensões da edificação: - rugosidade do terreno: categoria III (item 5.3.1 - NBR 6123:1988) hipótese: terreno com poucos obstáculos. - dimensões da edificação: classe C (item 5.3.2 - NBR 6123:1988) justificativa: uma dimensão > 50 m. 59 / 72 Ação do Vento Conceitos I) Utilizando a fórmula: b = 0, 93, p = 0, 115, Fr = 0, 95 (Tabela 1 - NBR 6123:1988) Altura até z ≤ 5m: S2 = 0, 93 · 0, 95 · ( 5 10 )0,115 → S2 = 0, 816 Altura z = 6 + 10 · tg10o = 7, 76m: S2 = 0, 93 · 0, 95 · ( 7,76 10 )0,115 → S2 = 0, 858 Altura 5m < z ≤ 10m: S2 = 0, 93 · 0, 95 · ( 10 10 )0,115 → S2 = 0, 884 II) Utilizando a Tabela 2 - NBR 6123:1988: Altura z ≤ 5m: S2 = 0, 82 Altura 5m < z ≤ 10m: S2 = 0, 88 60 / 72 Ação do Vento Conceitos b) Velocidade caracteŕıstica: Vk = V0 · S1 · S2 · S3 Portanto, usando os valores de S2 da fórmula: Altura z ≤ 5m: Vk = 45 · 1 · 0, 816 · 95 → Vk = 34, 88 m/s Altura z = 7, 76m: Vk = 45 · 1 · 0, 858 · 95 → Vk = 36, 68 m/s Altura 5m < z ≤ 10m: Vk = 45 · 1 · 0, 884 · 95 → Vk = 37, 79 m/s c) Pressão dinâmica: q = 0, 613 · V 2k (item 4.2c - NBR 6123:1988) Altura z ≤ 5m: q = 0, 613 · 34, 882 → q = 745, 78 N/m2 Altura z = 7, 76m: q = 0, 613 · 36, 682 → q = 824, 74 N/m2 Altura 5m < z ≤ 10m: q = 0, 613 · 37, 792 → q = 875, 42 N/m2 61 / 72 Ação do Vento Conceitos Coeficientes de pressão e forma, externos, para as paredes laterais e frontais: (Tabela 4 - NBR 6123:1988) Parâmetros de entrada: a = 60m, b = 20m, h = 6m h b = 6 20 = 0, 3 , a b = 60 20 = 3 62 / 72 Ação do Vento Conceitos cpemedio = −1, 0 aplicado em ambas incidências de vento (0° e 90°), nas partes de barlavento das paredes paralelas ao vento a uma distância de 0, 2 · b = 4m ou h = 6m, considerando o menor entre os dois valores. Devem ser usado somente para o cálculo das forças do vento nas respectivas zonas, aplicando-se ao dimensionamento, verificação e ancoragem de elementos de vedação e da estrutura secundária. 63 / 72 Ação do Vento Conceitos Coeficientes de pressão e forma, externos, para a cobertura: (Tabela 5 - NBR 6123:1988) Parâmetros de entrada: a = 60m, b = 20m, h = 6m h b = 6 20 = 0, 3 , a b = 60 20 = 3 , θ = 10 o 64 / 72 Ação do Vento Conceitos cpemedio aplicado em y = h = 6m ou y = 0, 15 · b = 3m, considerando o menor entre os dois valores. 65 / 72 Ação do Vento Conceitos Coeficientes de pressão interna: (item 6.2 - NBR 6123:1988) O galpão não possui abertura dominante em nenhuma face. Como não foram dados maiores detalhes sobre a permeabilidade das paredes, adotou-se a hipótese de aberturas de tal forma que seja posśıvel adotar o item 6.2.5a da NBR 6123:1988. 66 / 72 Ação do Vento Conceitos Coeficientes de pressão para dimensionamento de terças, telhas e ancoragens:Esse dimensionamento é feito nas paredes paralelas ao vento na região de sotavento, seções com dimensão igual ao menor valor entre 0, 2b e h, considerando cpemedio obtido para as paredes e o obtido para a cobertura. 67 / 72 Ação do Vento Conceitos Coeficientes de pressão para dimensionamento da estrutura principal (pórticos): Para o dimensionamento da estrutura principal adota-se a combinação entre as pressões externas e internas mais desfavorável (cŕıtica). 1° caso: Ce(0 o) + cpi(0, 2) Lateral: 0, 8 + 0, 2 = 1 (saindo da estrutura) Cobertura: 0, 8 + 0, 2 = 1 (saindo da estrutura) 2° caso: Ce(0 o) + cpi(−0, 3) Lateral: 0, 8− 0, 3 = 0, 5 (saindo da estrutura) Cobertura: 0, 8− 0, 3 = 1 (saindo da estrutura) 68 / 72 Ação do Vento Conceitos 3° caso: Ce(90 o) + cpi(0, 2) Lateral 1: −0, 7 + 0, 2 = −0, 5 (entrando da estrutura) Lateral 2: 0, 5 + 0, 2 = 0, 7 (entrando da estrutura) Cobertura 1: 1, 2 + 0, 2 = 1, 4 (saindo da estrutura) Cobertura 2: 0, 4 + 0, 2 = 0, 6 (saindo da estrutura) 4° caso: Ce(90 o) + cpi(−0, 3) Lateral 1: −0, 7− 0, 3 = −1, 0 (entrando da estrutura) Lateral 2: 0, 5− 0, 3 = 0, 2 (entrando da estrutura) Cobertura 1: 1, 2− 0, 3 = 0, 9 (saindo da estrutura) Cobertura 2: 0, 4− 0, 3 = 0, 1 (saindo da estrutura) 69 / 72 Ação do Vento Conceitos 70 / 72 Ação do Vento Conceitos A força caracteŕıstica devido ao vento é calculada por: F = (Ce − Ci) · q ·A Sabendo-se que a pressão dinâmica q varia em função da altura, é necessário estabelecer um perfil de forças que atuam na edificação. Nesse sentido, toma-se A = h · d, onde h é a altura avaliada e d é a distância entre os pórticos. A força F portanto é dada em [N]. Para a análise estrutural dos pórticos individualmente, é necessário utilizar a solicitação distribúıda ao longo do comprimento da estrutura. Portanto, até uma determinada altura, f(z) = (Ce − Ci) · q(z) · d, onde f(z) representa a carga distribúıda ao longo do comprimento do pórtico em função da altura em relação ao solo. 71 / 72 Ação do Vento Conceitos Para auxiliar no estudo das ações do vento os professores e pesquisadores da USP desenvolveram um programa gratuito para cálculo de cargas de vento em edificações nomeado CICLONE. O executável pode ser baixado através do link CICLONE - USP . 72 / 72 http://www.set.eesc.usp.br/portal/pt/27pesquisa/softwares/163-ciclone-acao-dovento-nas-edificacoes Introdução Madeira Aço Ação do Vento
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