E025B TC Vento

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Engenharia do vento 
Texto adaptado 
Além das reações da estrutura, dos revestimentos e 
esquadrias, ensaios aerodinâmicos em túnel 
permitem prever também os efeitos do vento nos 
arredores. 
 
 
[Set/2011] 
 
 
 
http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/156/engenharia-do-vento-alem-das-reacoes-da-estrutura-dos-167714-
1.asp. Por Bruno Loturco. 
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Embora a NBR 6123 - Forças Devidas ao Vento em Edificações permita prever o 
comportamento da estrutura perante os efeitos do vento, há situações não consideradas no 
texto, especialmente quando se trata de estruturas com formas esféricas ou cilíndricas, 
edificações altas e esbeltas e pontes estaiadas, por exemplo. Nesses casos, para determinar os 
esforços na estrutura e analisar os efeitos do escoamento ao seu redor, é necessário realizar 
ensaios em túnel de vento. 
"Os ensaios são realizados por motivos de segurança e integridade da estrutura e das pessoas 
ao redor", explica Marcos Tadeu Pereira, pesquisador do túnel de vento do IPT (Instituto de 
Pesquisas Tecnológicos do Estado de São Paulo). O túnel permite medir a distribuição de 
pressões na envoltória, pressões internas na edificação, forças e momento nas fundações, 
frequências de ressonância, amplitude de vibração da estrutura, entre outros efeitos. 
Além disso, explica o engenheiro estrutural Francisco Paulo Graziano, diretor da Pasqua & 
Graziano Associados, "permite a análise das parcelas estática e dinâmica que compõem o efeito 
do vento, o que significa conhecer melhor como a estrutura responderá e, portanto, como será 
solicitada". Graziano refere-se, principalmente, às situações em que os esforços transversais 
são relevantes para o dimensionamento da estrutura, seja de edifício, pontes, coberturas de 
estádios ou outras. 
Em suma, esse tipo de ensaio é solicitado pelo projetista ou contratante da obra quando há 
incerteza com relação aos efeitos do vento sobre a estrutura. "O desenvolvimento de formas 
arquitetônicas e sistemas estruturais, a introdução de uma ampla gama de materiais e a 
formulação de novas metodologias de análise demandam descrições mais exatas do 
carregamento devido ao vento", explica o professor Acir Mércio Loredo-Souza, diretor do LAC 
(Laboratório de Aerodinâmica das Construções), da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande 
do Sul). 
 
A configuração estrutural e arquitetônica real determina o tipo de modelo a ser ensaiado. Quando é necessário 
reproduzir somente a forma, o modelo é rígido. Nos casos em que é preciso incorporar características de rigidez, 
massa e amortecimento, como no caso da ponte estaiada Octávio Frias de Oliveira, o modelo é flexível 
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Influência nos projetos 
Não é à toa, portanto, que os resultados possam determinar alterações nos projetos de 
estrutura e arquitetura quando, por exemplo, as condições do entorno provoquem pressões 
que demandem reforços estruturais ou que a forma arquitetônica de um edifício leve à 
aceleração do vento num corredor de passagem entre edifícios. "Deve-se considerar o efeito de 
grandes estruturas na dispersão dos gases de automóveis nas vizinhanças", exemplifica Pereira. 
"O mesmo modelo pode ser ensaiado para determinar a carga de vento na estrutura e nas 
fundações, onde geralmente a pressão média é mais importante, ou para dimensionar as 
esquadrias, onde os picos de pressão são relevantes", completa. 
No entanto, Souza pondera que, usualmente, os ensaios indicam apenas o carregamento para 
dimensionamento da estrutura e elementos de revestimento. "Os resultados são analisados e 
entregues aos projetistas e consultores, incluindo os de fundações e revestimento", explica. 
Dessa forma, o ensaio confirma ou não os dados considerados de forma preliminar a partir da 
norma. "O ensaio dá confiabilidade aos parâmetros essenciais que regem os efeitos do vento, o 
que permite análise de segurança mais precisa e possibilita economia", afirma Graziano. 
Como exemplo, Graziano cita o caso da obra do edifício Parque Cidade Jardim, para o qual 
foram simuladas combinações temporais diversas, de modo a determinar a intensidade das 
forças estáticas equivalentes para os principais modos de vibração da estrutura. "Devido à 
concepção adequada, os valores obtidos foram menores do que os preconizados pela norma, 
resultando em economia significativa de aço", conta. Como o afinamento do projeto diminui a 
probabilidade de acontecerem deformações excessivas e rupturas, por exemplo, os custos de 
manutenção também tendem a cair durante a vida útil da edificação. 
Já Souza lembra o caso da ponte estaiada Octávio Frias de Oliveira, em São Paulo, ensaiada no 
túnel de vento do LAC, da UFRGS. Ele conta que os ensaios constataram que os deslocamentos 
transversais do tabuleiro seriam reduzidos à metade com a colocação de dispositivos 
aerodinâmicos nos extremos laterais do tabuleiro, chamados de narizes de vento. "São 
dispositivos triangulares que tornam a seção transversal da ponte mais aerodinâmica, 
melhorando o desempenho frente à ação do vento", elucida. Em outro ensaio, da nova 
cobertura do Estádio Beira-Rio, do Sport Club Internacional, em Porto Alegre, o projeto 
arquitetônico original da cobertura e a estrutura inicialmente lançada tiveram que ser 
modificados para atender às exigências de desempenho frente aos efeitos dinâmicos do vento, 
que indicavam deslocamentos excessivos. 
 
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Uma vez que os resultados 
dos ensaios podem levar 
ao reposicionamento dos 
projetos estrutural e 
arquitetônico, com 
alteração nas dimensões 
dos elementos estruturais, 
é recomendável que sejam 
realizados com 
antecedência em relação à 
fase de projeto executivo. 
Dados resultantes 
De acordo com Souza, um ensaio convencional para determinação de forças para cálculo da 
estrutura e pressões nos elementos de revestimento de um edifício custa em torno de R$ 38 
mil no Brasil e o dobro ou mais no exterior. "Há outros tipos de ensaios e diferentes níveis de 
complexidade em que os preços são determinados conforme a necessidade dos estudos", diz. 
Os ensaios podem fornecer dados referentes aos coeficientes de pressão e de força médio, 
mínimo e máximo. Já ensaios arquitetônicos fornecem os campos de velocidade em pontos 
determinados pelo solicitante. "Os resultados são apresentados sob a forma de forças globais e 
forças por pavimento, bem como pressões indicadas para o dimensionamento do 
revestimento", conta Souza. Outros dados obtidos referem-se a deslocamentos, acelerações, 
níveis de concentração de poluentes e valores de velocidades do escoamento, por exemplo. 
Para tanto, existem ensaios estáticos e dinâmicos. O primeiro, mais simples, é suficiente 
quando não são constatadas amplificações das respostas da estrutura devido às propriedades 
dinâmicas - freqüências naturais, modos de vibração e níveis de amortecimento. Para esse 
ensaio basta que o modelo seja rígido e tenha a mesma geometria da estrutura. "Se as 
deformações forem pequenas, podem ser desprezadas e o escoamento pode ser estudado 
independentemente da estrutura", afirma Paulo Jabardo, pesquisador do IPT. 
Já no caso dos ensaios dinâmicos, são fornecidos também os deslocamentos da estrutura e 
velocidade crítica do vento. Também chamado de aeroelástico, esse tipo de ensaio exige a 
reprodução, no modelo flexível reduzido, da distribuição de massa e rigidez, incluindo 
características de amortecimento da estrutura a ser modelada. "A dificuldade está no fato de 
ser muito comum a deformação modificar o escoamento, o que, por sua vez, modifica os 
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esforços na estrutura. Assim, os doisdevem ser considerados simultaneamente", explica 
Jabardo. 
 
Especialmente em áreas urbanas, as características do 
vento podem ser influenciadas pelas edificações do 
entorno. Para simular a situação de vento em casos 
assim, os laboratórios utilizam os chamados modelos 
de vizinhança, em que os prédios vizinhos também são 
representados 
Apesar de serem capazes de fornecer 
grande diversidade de dados, os 
ensaios em túnel de vento nem 
sempre conseguem medir com 
precisão a pressão interna de 
edificações, que depende também de 
configurações internas dos edifícios 
muitas vezes não totalmente 
conhecidas durante o projeto. "Quais 
portas e janelas estarão abertas e em 
quais circunstâncias? Essas são 
questões que afetam diretamente a 
pressão interna de um edifício e não 
são facilmente respondidas", explica 
Jabardo. 
Modelo reduzido 
A escolha pelo tipo de ensaio é determinada por análise do projeto arquitetônico. A etapa 
seguinte é de projeto e construção do modelo reduzido, em escala e reproduzindo os detalhes 
geométricos relevantes. Os materiais, de acordo com Antonio Pacífico, pesquisador do túnel de 
vento do IPT, dependem do tipo de ensaio. "Em um ensaio estático, o material é irrelevante 
desde que apresente rigidez mínima. No caso de ensaios dinâmicos a densidade do material 
também é importante", conta. Assim, para o primeiro caso, costuma-se utilizar materiais fáceis 
de trabalhar, como acrílico, madeira, compensados e aglomerados. Para modelos flexíveis, no 
entanto, a rigidez do material deve ser escolhida de modo a representar as características 
dinâmicas da estrutura. 
De acordo com Souza, os sensores mais utilizados são transdutores eletrônicos de pressão, que 
permitem a leitura, em computador, das pressões, para análise dos carregamentos na estrutura 
e elementos de revestimento. A instrumentação, no entanto, depende do ensaio a ser 
realizado. "Para ensaiar cargas de vento, os modelos são equipados com sensores de pressão. 
Já para determinar força e momento, utilizam-se os dados fornecidos pelas balanças. Ensaios 
aeroelásticos, por sua vez, utilizam extensômetros, acelerômetros e sensores ópticos de 
deslocamento e vibração", pontua o pesquisador Gilder Nader, do túnel de vento do IPT. Há, 
ainda, medidores de velocidade pontuais, como anemômetros de fio quente ou anemômetros 
a laser (LDV) ou medidores instantâneos de campos inteiros de velocidade. 
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Além do prédio em si, é necessário representar o entorno quando a nova estrutura se encontra 
em área urbana, com edificações vizinhas, ou quando há elevações próximas. "Os modelos de 
prédios vizinhos podem ser instrumentados caso o novo altere significativamente a ação do 
vento neles", diz Nader. Para representar a influência de fatores mais distantes, elementos no 
piso e na entrada da câmara de ensaios são dispostos para simular as principais características 
dos ventos naturais e reproduzir as características corretas do escoamento. 
Para o ensaio, o modelo é colocado em uma mesa giratória no interior da câmara do túnel de 
vento preparada para simular os tipos de vento da região, e os resultados são apresentados 
para diferentes ângulos de incidência, normalmente a cada 15 graus. A velocidade do vento é 
determinada a partir das principais características do escoamento. "Em alguns ensaios, como 
para determinação de carga de vento, há mais liberdade e a velocidade é escolhida de modo a 
obter máxima sensibilidade na instrumentação. No caso de ensaio aeroelástico de uma seção 
de ponte, rigidez, massa e amortecimento restringem a velocidade do ensaio", conta Jabardo. 
Antonio Pacifico conta que, por serem estruturas delgadas e leves, pontes modernas 
geralmente demandam ensaio aeroelástico. Reproduzir a ponte inteira, no entanto, é difícil, 
pois é necessário considerar a distribuição de massa, a rigidez e o amortecimento. "Uma 
alternativa comum e bem mais simples é ensaiar apenas uma seção da ponte, construída com 
materiais rígidos e leves e com as extremidades fixadas em molas e amortecedores 
dimensionados de maneira precisa", revela. 
Problemas previstos em túnel de vento 
Na construção: 
• Efeitos estáticos e dinâmicos do vento em edificações: prognóstico de pressões, 
tensões, deformações, deslocamentos e características das vibrações; influência de 
detalhes arquitetônicos 
• Impactos sobre o meio ambiente e estudos climáticos: efeitos de diferentes tipos de 
ventos (tormentas elétricas, tornados, ciclones); conforto de pedestres, dispersão de 
poluentes, identificação e controle de emissões associadas a fontes industriais, químicas 
e automotivas; localização de chaminés; transporte e deposição de areia, solo e poeira; 
interação vento-chuva; disseminação de odores indesejados oriundos de indústrias e 
áreas de criação de animais; influência do vento em ventilação e climatização de 
edificações 
• Efeitos do vento em estruturas especiais: pontes, torres, chaminés, linhas de 
transmissão, estruturas flexíveis e estádios 
• Indústria de seguros: análise de risco para edificações e estruturas sujeitas a acidentes 
devidos ao vento e análise custo-benefício. 
 
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Outros: 
• Agricultura: erosão eólica; efeitos do vento em plantas; posicionamento e influência de 
quebra-ventos 
• Energia eólica: calibração de anemômetros; identificação do local ideal para geradores, 
conforme desempenho das estruturas e máquinas geradoras sob ventos fortes. 
• Transporte: efeitos do vento em veículos terrestres, aéreos e marítimos; localização, 
operação e proteção de helipontos, heliportos e aeroportos 
Algumas estruturas no Brasil testadas em túnel de vento 
Edifícios 
e-Tower - São Paulo 
Brascan - Century Plaza - São Paulo 
Plaza Centenário - São Paulo 
Birmann 21 - São Paulo 
Rochaverá Corporate Towers - São Paulo 
Eldorado Business Tower - São Paulo 
Edifício Mandarim - Rio de Janeiro 
Edifícios Estrela do Atlântico – Natal 
Pontes 
Ponte Estaiada sobre o Rio Paraná, em 
Paulicéia (SP) 
Complexo Viário Jornalista Roberto Marinho 
- Ponte Estaiada - São Paulo 
Aeroportos 
Cobertura do Aeroporto Internacional de 
Brasília - Presidente Juscelino Kubitschek 
Cobertura do Novo Terminal de Passageiros 
do Aeroporto Internacional dos Guararapes - 
Recife 
Estádios 
Estádio "Castelão" - Governador Plácido 
Castelo - Fortaleza 
Estádio Olímpico Pedro Ludovico - Goiânia 
Outras estruturas 
Cobertura da Casa de Força de UHE (usina 
hidrelétrica) de Sobradinho (BA) 
Pórtico CSN - Porto de Sepetiba (RJ)