Estática das construções Ações devido ao vento

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1. VELOCIDADE DO VENTO 
– Para que um engenheiro projetista possa desenvolver todas as análises sobre a ação do vento em 
estruturas é necessário o conhecimento das seguintes características: 
 • direção do vento; 
 • gradiente de velocidade do vento; 
 • máxima velocidade do vento e indicação de ocorrência durante a vida útil da estrutura; 
 • intensidade de turbulência e espectro de energia das rajadas 
– A velocidade é função da topografia do terreno, da rugosidade do terreno, da altura em relação ao 
nível do terreno. 
1.1 Velocidade gradiente do vento 
– A partir de determinada altura (altura limite), a velocidade é aproximadamente constante (velocidade 
gradiente). 
1.2 Velocidade básica do vento 
– Quando se quer determinar o efeito do vento em uma edificação, é necessário se conhecer qual é a 
velocidade máxima do vento (de forma estimada) que atuará na edificação durante sua vida útil. 
– É necessário um certo tempo de atuação de uma força para que toda a estrutura resistente seja 
solicitada. Sendo assim, a velocidade máxima instantânea do vento não tem aplicação prática na 
engenharia. Além disso, a duração da rajada deve ser suficiente para abranger todo o campo 
aerodinâmico no entorno da edificação. 
– Um dos critérios utilizados para se determinar a duração mínima de uma rajada, para que ela seja 
capaz de mobilizar toda a estrutura da edificação, é baseado nas dimensões dos turbilhões. 
– Rajadas rápidas devem ser consideradas para a determinação de pressões locais ou em pequenas 
construções. Construções em que pelo menos uma das dimensões é grande, serão afetadas apenas por 
rajadas de maior duração, e, consequentemente, de menor velocidade média. A NBR 6123 emprega 
rajada de 3s, 5s e 15s. 
– A velocidade básica do vento V0 é a velocidade de uma rajada de 3s, excedida em média uma vez em 
50 anos, a 10 metros acima do terreno, em campo aberto e plano. Esses valores de V0, são apresentados 
no gráfico de isopletas de velocidade básica. (pg 6) 
 
1.3 Velocidade característica do vento: VK = S1.S2.S3.V0 
• Fator S1: leva em consideração as variações locais na topografia do terreno. (pg 5) 
Obs.: Para os valores de θ compreendidos entre 3° < θ < 6° e 17° < θ < 45°, o valor de S1 é obtido por interpolação 
linear. Assim como para pontos entre A e B e entre B e C. 
ENG 298 – AÇÃO DOS VENTOS NA EDIFICAÇÃO 
Norma: NBR 6123 
 
• Fator S2: leva-se em conta o efeito da rugosidade do terreno (determinada pela categoria), a variação 
da velocidade do vento com a altura em relação ao nível do terreno e as dimensões da edificação 
(determinada pela classe). ==> S2 = b.Fr(z/10)p (pg 9 – tabela 1) 
Obs.: O Fr está associada apenas à categoria II. Entretanto, ela pode ser utilizada para as demais classes, sendo 
observada apenas a classe da situação. 
• Fator S3: é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil na 
edificação. O nível de probabilidade (63%) e a vida útil (50 anos) adotados são considerados adequados 
para edificações normais destinadas a moradias, hotéis, escritórios, etc. (pg 10) 
– Vale ressaltar que o cálculo da velocidade característica do vento corresponde à adequação de sua 
velocidade básica às características da edificação e do terreno. 
 
 
2. EFEITO ESTÁTICO DO VENTO 
Quando o período médio de separação da componente de flutuação (dinâmica) é maior ou igual a 100 
vezes do que o período de vibração da estrutura, pode-se considerar o efeito do vento como sendo 
estático. 
a) Pressão dinâmica do vento: q = 0,613Vk² 
b) Teorema de Bernoulli: ½ρV² + P = constante 
c) Coeficiente de pressão 
– Considerando como fluído o vento e o objeto uma estrutura, como representado abaixo, tem-se uma ação externa 
combinada a uma ação interna. 
 
 
 
 
 
 
– Para um ponto genérico p, a aplicação da equação Δp = cp.q fornece, para a face externa e, para a face interna, 
respectivamente: cpe = Δpe/q e cpi = Δpi/q, onde cpe e cpi são, respectivamente, o coeficiente de pressão externa e o 
coeficiente de pressão interna. 
– A pressão efetiva Δp, em um ponto da superfície da edificação, é definida, então, por: 
 • Δp = Δpe – Δpi ou, 
 • Δp = (cpe – cpi).q 
Obs.: Se Δp é positiva, a pressão efetiva é de sobrepressão externa. Caso contrário, se Δp é negativa, a pressão é de sucção externa. 
d) Coeficiente de Força 
– A força global do vento Fg, que atua em uma edificação, ou parte dela, é obtida pela soma vetorial das forças devidas ao 
vento (força de sustentação Fs, força lateral Fl e força de arrasto Fa) que atuam em toda a edificação. O coeficiente de força 
global é dado por: Cg = Fg / qA (onde A é a área de incidência do vento). 
– A força de arrasto Fa é a componente da força global Fg na direção do vento. Ela é de fundamental importância, pois 
permite ao calculista determinar ações com características globais, ou seja, ações estas que serão aplicadas em toda a 
estrutura. 
e) Coeficiente de Arrasto (pg 20 – figura 4) 
– A partir do coeficiente de força global, pode-se definir o coeficiente de arrasto como: Ca = Fa / qA 
– Assim, a força de arrasto Fa pode ser calculada a partir de: Fa = Ca.q.A 
– Para uma edificação de planta retangular e vento não turbulento, o coeficiente de arrasto pode ser 
determinado em função das dimensões dessa edificação (altura, comprimento e largura). A NBR 6123 
apresenta um gráfico que fornece o valor do coeficiente de arrasto em função das relações h/l1 e l1/l2 
(onde l1 é a dimensão perpendicular à direção do vento, l2 é a dimensão paralela à direção do vento). 
 
 
 
 
 
 
 
 
– A determinação das forças devidas ao vento em uma edificação consiste no cálculo das forças de 
arrasto.