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UNIVERSIDADE PAULISTA - Campus Flamboyant - Goiânia DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL BENIVALDO DE MESQUITA RIPARDO EVANDO ONISIO DE SOUZA FILHO FERNANDA DE SOUZA CANDIDO NICOLAS PIGNATTI DE MELO THIAGO CLAUDINO BICALHO ANALISE DE CARGA DE VENTO EDIFICIO BELA VISTA WAY Goiânia 2016 1 B836HF0 - BENIVALDO DE MESQUITA RIPARDO B6793B7 - EVANDO ONISIO DE SOUZA FILHO A836799 - FERNANDA DE SOUZA CANDIDO B791IG2 - NICOLAS PIGNATTI DE MELO B7784E7 - THIAGO CLAUDINO BICALHO ANALISE DE CARGA DE VENTO EDIFICIO BELA VISTA WAY Trabalho de Atividade Pratica Supervisionado do Curso de Engenharia Civil apresentado à Universidade Paulista - UNIP, como parte dos requisitos do currículo acadêmico na matéria APS - Atividade Pratica Supervisionada. Professor: Arnaldo Alves de Araújo Engenheiro Civil Goiânia 2016 2 Dedicamos este trabalho a todos acadêmicos de Engenharia Civil a cada profissional da Indústria da Construção Civil em Especial a ACCE Construtora e Incorporadora. 3 Agradecemos primeiramente Deus pela fonte de vida, sabedoria e ciência do Universo. Agradeço aos colaboradores e engenheiro Eduardo Rodrigues de Ataides que proporcional esse conhecimento em pratica, favorecendo conhecimento extra além do esperado. 4 "Eu não posso mudar a direção do vento, mas eu posso ajustar as minhas velas para sempre alcançar o meu destino" (Jimmy Dean) 5 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Edificação Bela Vista Way -------------------------------------------------------------- 12 Figura 2: Visita técnica edificação Bela Vista Way ------------------------------------------- 13 Figura 3: Modelo de Algumas residências da época. ---------------------------------------- 18 Figura 4: Ponte Senador Feijó de 1909 ---------------------------------------------------------- 19 Figura 5: Jockey Clube á 1926/2012 ------------------------------------------------------------ 19 Figura 6: Edifício Burj Khalifa - Dubai nos Emirados Árabes------------------------------- 22 Figura 7: Projeção da Torre H700 Shenzhen -------------------------------------------------- 23 Figura 8: Edifício Millennium Palace -------------------------------------------------------------- 24 Figure 9: Edifício Yachthouse Residence Club by Peninfarina Tower ------------------- 24 Figura 10: Teste em Túnel de Vento-------------------------------------------------------------- 27 Figura 11: Maiores Edifícios em Goiânia -------------------------------------------------------- 28 Figura 12: Mapa de Isopletas no Brasil ---------------------------------------------------------- 31 Figura 13: Coeficiente de Pressão externa ----------------------------------------------------- 33 Figura 14: Coeficiente de arrasto baixa e alta turbulência ---------------------------------- 35 Figura 15: Valores de deslocamento em elementos ----------------------------------------- 37 Figura 16:Vista Frontal e Lateral em fase de construção do Bela Vista Way ---------- 40 Figura 17: Vista aérea da região da edificação Bela Vista Way --------------------------- 41 Figura 18:Planta geométrica para calculo da edificação Bela Vista Way --------------- 43 Figura 19:Pórtico com carga pontual e deformada ------------------------------------------- 46 Figura 20:Pórtico com carga distribuída e deformada --------------------------------------- 47 6 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Maiores edifícios do Mundo 2016 ---------------------------------------------------- 21 Tabela 2: Maiores edifícios de Goiânia 2015 --------------------------------------------------- 29 Tabela 3: Fator de Rugosidade - S2 -------------------------------------------------------------- 32 Tabela 4: Fator de Estatístico - S3 ---------------------------------------------------------------- 33 Tabela 5: Coeficiente de Pressão e de Forma externos, para plantas retangular ---- 34 Tabela 6: Parâmetros para o cálculo de S2 ---------------------------------------------------- 42 Tabela 7: Valores de S2, Vk e q em função da altura ---------------------------------------- 42 Tabela 8: Ação do Vento a 0° ---------------------------------------------------------------------- 44 Tabela 9: Ação do Vento a 90° --------------------------------------------------------------------- 45 7 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 8 II. DESENVOLVIMENTO .......................................................................................... 10 2.1 Objetivo ............................................................................................................ 10 2.2 Identificação Organizacional ............................................................................ 10 2.2.1 Histórico - ACCE Engenharia e Incorporadora ............................................ 11 2.3 Metodologia ..................................................................................................... 13 III. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 14 3.1 Histórico ........................................................................................................... 15 3.2 Concreto Armado ............................................................................................. 20 3.3 Arranha Céu .................................................................................................... 21 3.4 Carga nos Edifícios .......................................................................................... 29 3.4.1 Carga devidas ao vento ................................................................................ 30 3.4.1.1 Pressão Dinâmica ...................................................................................... 31 3.4.1.2 Coeficiente de Pressão e Forma ............................................................... 33 3.4.1.3 Coeficiente de Pressão Interna .................................................................. 34 3.4.1.4 Coeficiente de arrasto ................................................................................ 35 3.4.1.5 Força de arrasto do vento .......................................................................... 35 3.5 Deslocamento Maximo .................................................................................... 36 3.6 Módulo de Elasticidade ................................................................................... 37 IV. PARTE PRATICA ................................................................................................ 39 4.1 Memorial de Cálculo ........................................................................................ 39 4.1.1 Cálculo do Fator S2, Vento Característico e Pressão Dinâmica ................... 40 4.1.2 Cálculo do coeficiente e força de arrasto ...................................................... 43 4.1.3 Apresentação da Analise Estrutural ..............................................................45 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 48 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 49 LISTA DE APÊNDICE .............................................................................................. 50 LISTA DE ANEXO .................................................................................................... 55 8 INTRODUÇÃO Em tempo memoráveis o homem buscou construir suas edificações em vários lugares em rochas, conhecida como cavernas, em áreas abertas com empilhamento de pedras, com dimensões precisas para um maior conforto e proteção, com madeira, palha, enfim uma diversidade de materiais e metodologia nos mais diversos lugares e região do planeta. Com o tempo e avanços tecnológicos dos materiais, métodos construtivos, adventos do uso do concreto, aço entre muitos outros materiais/fatores, o individuo humano buscou-se em sua essência demonstrar o seu poder construtivos, através de alcançar níveis além de uma rocha "caverna" em nível terrestre e sim alcançar as nuvens, exercendo uma engenharia na construção de gigantescos Aranha Céu. Em período bíblico já havia relato de sociedade organizada com a tarefa de construir torres ao ponto de atingir os céus. Evidentemente não foram bem sucedidos decorrentes a comunicação entre os operários e administrativos, por falta de autorização do projeto da carga de vento para essa edificação conhecida como a Torre de Babel, sendo paralisada e ficando como motivo de vergonha para aqueles cidadãos de Ninrode. Interessante que não apenas nesse período histórico que alguns fatores deviam ser considerados na gestão de edificação de uma Torre, Arranha Céu, Edifícios de Múltiplos Pavimentos, como: solo, material, mão de obra, comunicação, recurso financeiro como ações invisíveis mais reais. Curioso? No mesmo contexto bíblico encontra-se algo revelado que destruiu muitas edificações que não foram observadas pelos muitos engenheiros da época, algo conhecido popularmente como Vento. Relata bibliograficamente nos evangelhos que houve um construtor que edificou a sua casa e chegando o tempo de chuva, vento e todas as intempéries da natureza a sua edificação que estava de acordo com as normativas de construção resistiu, porém outro teve grande ruína, decorrente a carga de vento. Fica evidenciado que o vento que nesse trabalho será considerado como uma força tem 9 uma influência enorme em edificações, principalmente as maiores. Nesse presente trabalho fora realizado uma dissertação da analise da carga de vento na edificação Bela Vista Way, situado na cidade de Goiânia em Goiás. Determinando o deslocamento horizontal devido à carga de vento, para tal realização fora utilizado a Norma 6123:1988 que verifica os parâmetros da velocidade básica do vento através do mapa de isopletas, e fatores topográficos, fatores de rugosidade do terreno e dimensões da edificação e fatores estatísticos para que a edificação esta fosse utilizada. 10 II. DESENVOLVIMENTO O desenvolvimento apresenta o objetivo desta Atividade Pratica Supervisionada - APS, apresentação da ACCE Construtora e Incorporadora e Engenheiros responsáveis pela obra, metodologia para execução deste trabalho e o Referencial Teórico contextualizando histórico da evolução construtivo e suas tecnologias, para realização usou-se uma edificação para melhor assimilação do estudo de caso, localizada na Rua 1041 Qd. 87 Lote 10/12 no Setor Pedro Ludovico em Goiânia que fora feita a visita técnica pelo acadêmico de Engenharia Civil do 8° período da Universidade Paulista.. 2.1 Objetivo O estudo tem como objetivo geral determinar o deslocamento horizontal devido à carga de vento no projeto em execução da edificação Bela Vista Way que atende os requisitos para analise, sendo um edifício de múltiplos pavimentos, os objetivos específicos são encontrar no mapa de isopletas o vento básico da região de Goiânia, os fatores característicos da região e edificação. Sendo escolhido um pilar para analise do deslocamento. 2.2 Identificação Organizacional Nome da Empresa: ACCE - ARTE CONSTRUCAO CIVIL E ENGENHARIA LTDA Código e Ramo de Atividade: 41.20-4-00 - Construção de edifícios Endereço: Rua 24, Q. J-12, L. 13/14, Casa 02, Setor Marista, Goiânia-GO. CEP: 74.150-070 Telefone: (62) 3945-2056 / (62) 3941-5777 CNPJ: 05.151.483/0001-49 Site: http://acce.com.br/ 11 Email: eduardo@acce.com.br / aluizioacce@gmail.com Sócio Administrador: Aluizio Ataides de Souza Junior Sócio Administrador: Eduardo Rodrigues de Ataides 2.2.1 Histórico - ACCE Engenharia e Incorporadora Fundada em 12/07/2002 por dois sócios no cadastro de empresas, mas já exercendo o oficio através das experiências de seus engenheiros atuando desde 1993 no mercado, nasceu a ACCE especialistas em edifícios residenciais multifamiliar, vem nesse período construindo obras solidas como (Residencial Mikerinos, Smart House e Águia de Haia) e o atual Bela Vista Way gerando riquezas e soluções de forma responsável e criativa. De forma resuma relata informação retirada do site da instituição, seu primeiro edifício, o Residencial Mikerinos, com 14 pavimentos e 20 apartamentos de 3 quartos, por sua composição arquitetônica inovadora, ganhou a confiança do corpo técnico dos professores da Escola de Engenharia Civil da Universidade Católica de Goiás. Tomaram-no como “PROJETO BASE” sobre o qual são desenvolvidos pelos estudantes do último ano de Engenharia Civil, os principais estudos para a edificação de uma obra: Projeto Estrutural, Projeto de Instalações Hidro Sanitárias, Instalações Elétricas e o Orçamento Global da Obra. Deste estudo inicial, 5 anos depois, estava entregue o Residencial Mikerinos. Além da obra física, foi entregue toda a documentação do empreendimento: Registro de Incorporação, Termo de Habite-se, Certidão Negativa do INSS, Escrituração e Averbação completas. Com frequentes treinamentos e parcerias, SENAC, SEBRAI, ONU, SENAI, SINDUSCON, UFG, PUC-GO e ADEMI, na busca constante de aprimoramento profissional, outros empreendimentos foram e estão sendo criados, conscientes da responsabilidade que envolve a construção de um edifício em todas as suas etapas, com o intuito de gerar em seus parceiros/clientes, toda a segurança de estar 12 investindo e adquirindo um imóvel de qualidade. Após esse período de avanço tecnológico e conhecimento os empreendedores iniciaram as fundações do Edifício Bela Vista Way em maio de 2015 na região de Goiânia. O empreendimento compreende um prédio residencial com os seguintes pavimentos subsolo 02,01; térreo, mezanino garagem, pavimento lazer, 25 pavimentos tipo e telhado, tendo uma área total de construção de 16.355,93m² - metro quadrado, tendo uma altura de projeto de 77,27 centímetros. Em sua ficha técnica tem as informações da construtora e incorporadora e endereço com nome da edificação e o corpo de técnico da edificação, sendo o responsável técnico pela execução o Eng. Eduardo Rodrigues de Ataides - CREA 5323/D - GO, essa fora a edificação escolhida para analise da carga de vento. Segue algumas etapas da edificação: Figura 1: Edificação Bela Vista Way Fonte: retirada do site acce.com.br em 08/11/2016. 13 2.3 Metodologia Para realização da APS em determinar a carga de vento na edificação escolhera um pilar do Bela Vista Way sendo utilizado o Ftool para determinar o deslocamento;aplicar os cálculos em conformidade com a Norma 6123:1988; encontrar S1,S2, S3 da obra visitada; utilizar a seção transversal do pilar e da viga adjacente ao pilar para inserção do pórtico escolhido no Ftool, Coletar os dados do concreto, módulo de elasticidade secante. Através dessa metodologia e auxilio do Ftool avaliará o deslocamento máximo em relação aos limites da NBR 6118:2014. Para embasamento teórico além das normas fora utilizado referência bibliográfico sobre o assunto. Para auxilio no referencial teórico foram adotadas as bibliografias: Edifícios de Múltiplos Andares em Aço que deflagra a ação do vento; Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado que auxiliará nos termos de deslocabilidade estrutural. Fora realizada visita técnica na obra acompanha pelo Engenheiro da obra. Segue registro do acadêmico na construção. Figura 2: Visita técnica edificação Bela Vista Way Fonte: arquivo próprio acadêmico fotografado em 19/10/2016. 14 III. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A revisão bibliográfica tem por finalidade a sustentação de todo o corpo da APS sendo como a espinha dorsal. Para Mendonça, Rocha e Nunes (2008, p.87), ”A revisão bibliográfica deve conter uma síntese das leituras realizadas, na qual se levanta o estado da arte, ou seja, o estágio atual da investigação científica a respeito da temática que se pretende pesquisar”. De conformidade com os autores o presente estudo traz de forma contextualiza e concisa o estudo sobre Carga de Vento e suas variantes nas edificações. Tendo como introdução a Evolução das edificações em forma das descobertas tecnológicas e novos materiais aplicados. De forma a entender o processo construtivo e sua evolução, buscara demonstrar de forma cronológica o uso dos materiais até as edificações, por fim as analises através de software e normas para edificações de múltiplos pavimentos. Desde os primórdios da raça humana e desenvolvimento da sociedade, o homem por necessidade de sobrevivência e de vital importância buscou o seu abrigo, local aonde poderia repousar e sentir seguro. Nos contextos histórico bíblico e atual observa-se a construção de edificações para demonstrar poder, império e singularidade de um povo e/ou nação, de forma ampla no decorrer dos tempos as construções fizeram parte da vida cotidiana. Uma história descrita no livro de Genesis narra a construção de uma Grande Torre, conhecida posteriormente por Torre de Babel de um povo forte e inteligente da cidade de Ninrode, essa construção deveria ser tão alta ao ponto de chegar ao céu, porém ocorrerá fato de incompatibilidade de comunicação entre Engenheiros, Mestre de Obra, Encarregados e todos colaboradores da área operacional. Assim de tal maneira a construção não obteve êxito de fundação no contexto de comunicação, mas fica evidenciado que tal edificação houve base adequada para então famosa Torre de Babel ser erguida, mesmo não utilizando o concreto conhecido e aplicação 15 do aço, porém faltará a analise de carga de vento, podendo ter uma maior ruína para toda sociedade. Segue o pequeno texto do Livro de Genesis: "E disseram uns aos outros: Eia, façamos tijolos e queimemo-los bem. E foi lhes o tijolo por pedra, e o betume, por cal. E disseram: Eia, edificamos nós uma cidade e uma torre cujo cume toque nos céus [...]. (Gn 11.3,4, grifo nosso) Fica evidenciado que o desejo humano de atingir as alturas não encontra só nos arranha céus nas potencias mundiais da atualidade e sim dos primórdios históricos. De forma geral a construção de grandes edificações foi alcançada através de dois insumos indispensáveis: aço e o concreto. Para basear essa informativa seguem de forma histórica as descobertas e utilização. 3.1 Histórico Através dos séculos e ultimas décadas para concepção de enormes arranha céus o concreto armado ganhou características exclusivas, sendo uns dos itens da construção civil de suma importância em pesquisa/estudos. Os materiais concretos e aço foram introduzidos de forma crescente até fazer um casal perfeito na construção civil. Para tempos atuais apresenta de forma cronológica o avanço da arte do concreto e aço até o entendimento e preocupação com a carga de vento. Segundo Bellei, Pinho & Pinho (2008) as primeiras evidencias do uso do ferro indicam período aproximadamente 6.000 a.C nas civilizações Egípcia, Babilônica e na Índia. Sendo considerado um material nobre pra época utilizado principalmente para fins militares e elemento como adorno nas construções. Porém para utilização em escala industrial só ocorrera em meados do século XIX com a revolução industrial os países mais desenvolvidos usufruíram dessa tecnologia como Inglaterra, França e Alemanha. Para Bellei et al., (2008, p.18)," A primeira obra importante construída em 16 ferro foi a Ponte sobre o Rio Severn em Coalbrookdale, Inglaterra em 1779. Essa ponte, com um vão simples de 42 m é formada por um arco de elementos de ferro fundido...". 1770 - A primeira associação de um metal à argamassa de pozolana remonta à época dos romanos. No ano de 1770, em Paris, associou-se ferro com pedra para formar vigas como as modernas, com barras longitudinais na tração e barras transversais ao cortante. Segundo Carvalho; Figueiredo Filho (2014) resume de forma cronológica os fatos mais importantes do inicio da utilização do concreto armado com outros autores. 1824 - A cal hidráulica e o cimento pozolânico (de origem vulcânica) já eram conhecidos pelos romanos como aglomerante. O cimento Portland, tal como hoje conhecido, foi descoberto na Inglaterra por volta do ano de 1824, e a produção industrial foi iniciada após 1850, para Carvalho e Figueiredo Filho (2014 p.22) "o frances J. Aspdin inventa o cimento Portland." 1849 - Considera-se que o cimento armado surgiu na França, no ano de 1849, com o primeiro objeto do material registrado pela História sendo um barco, do francês J.L. Lambot, o qual foi apresentado oficialmente em 1855. O frances barco foi construído 1850 - Em 1850, o norte americano Hyatt fez uma série de ensaios e vislumbrou a verdadeira função da armadura no trabalho conjunto com o concreto. Porém, seus estudos não ganharam repercussão por falta de publicação. Na França, Hennebique foi o primeiro após Hyatt a compreender a função das armaduras no concreto. De acordo com Vasconcelos (1985) Percebeu a necessidade de dispor outras armaduras além da armadura reta de tração. Imaginou armaduras dobradas, prolongadas em diagonal e ancoradas na zona de compressão. "Foi o primeiro a colocar estribos com a 17 finalidade de absorver tensões oriundas da força cortante e o criador das vigas T, levando em conta a colaboração da laje como mesa de compressão", (VASCONCELOS, 1985). 1861 - A partir de 1861, outro francês, J. Monier, que era um paisagista, horticultor e comerciante de plantas ornamentais, fabricou uma enorme quantidade de vasos de flores de argamassa de cimento com armadura de arame, e depois reservatórios (25, 180 e 200 m3 ) e uma ponte com vão de 16,5 m. Foi o início do que hoje se conhece como “Concreto Armado”. Até cerca do ano de 1920 o concreto armado era chamado de “cimento armado”. Nesse mesmo período "F. Coignet, também francês, publica os princípios básicos para as construções em concreto armado." (CARVALHO; FIGUEIREDO FILHO, 2014, p.22) 1867 - J. Monier obtém patente para seus vasos, nos anos seguintes para tubos, placas etc. F. Coignet apresenta, na Exposição Internacional de Paris, vigas e tubos de concreto armado.1873 - o americano W. E. Ward constrói uma casa em concreto armada existente até os dias atuais, o Ward´s Castle. (CARVALHO,2014) 1888 - Dohring, de Berlim, obtém patente sobre o aumento de resistência em viga através da protensão, aparecendo pela primeira vez o conceito de protensão provocada deliberadamente. 1900 - A primeira teoria realista ou consistente sobre o dimensionamento das peças de concreto armado surgiu com uma publicação, em 1902, de E. Mörsch, eminente engenheiro alemão, professor da Universidade de Stuttgart (Alemanha). Suas teorias resultaram de ensaios experimentais, dando origem às primeiras normas para o cálculo e construção em concreto armado. A treliça clássica de Mörsch é uma das maiores invenções em concreto armado, permanecendo ainda validas. As fissuras (trincas de pequena abertura, ≈ 0,05 a 0,4 mm), causadas pela tensão de tração no concreto, atrasaram o desenvolvimento do concreto armado devido à dificuldade de como tratar e resolver o problema. Como forma de contornar 18 o problema da fissuração no concreto, M. Koenen propôs, em 1907, tracionar previamente as barras de aço, para assim originar tensões de compressão na seção, como forma de eliminar a tração no concreto e conseqüentemente eliminar as fissuras. Surgia assim o chamado “Concreto Protendido”. Porém, as experiências iniciais não lograram êxito. 1904 - São publicadas, na Alemanha, as 'Instruções provisórias para preparação, execução e ensaio de construções de concreto armado. Nesse mesmo período no Brasil já havia uma crescente envolvimento nas novas tecnologias como segue de forma ilustrativa. 1904 - Já no Brasil, Em 1904 foram construídas casas e sobrados em Copacabana, no Rio de Janeiro. Figura 3: Modelo de Algumas residências da época. Fonte: retirada do site www.rioecultura.com.br em 03/11/2016. 1909 - Em 1909 foram construídas a ponte na Rua Senador Feijó, com vão de 5,4 m (figura 2, pagina 17). Em 1908, construção de uma ponte com 9 m de vão, executada no Rio de Janeiro pelo construtor Echeverria, com projeto e cálculo do francês François Hennebique 1910 - Em São Paulo, no ano de 1910, foi construída uma ponte de concreto armado com 28 m de comprimento, na Av. Pereira Rebouças sobre o Ribeirão dos Machados. Essa ponte ainda existe em ótimo estado de conservação. 1924 - O primeiro edifício em São Paulo data de 1907/1908, sendo um dos mais antigos do Brasil em “cimento armado”, com três pavimentos. A partir de 1924 19 quase todos os cálculos estruturais passaram a serem feitos no Brasil, com destaque para o engenheiro estrutural Emílio Baumgart. Figura 4: Ponte Senador Feijó de 1909 Fonte: retirada do site www.novomilenio.inf.br em 03/11/2016. 1926 - Marquise da tribuna do Jockey Clube do Rio de Janeiro, com balanço de 22,4 m (recorde mundial em 1926); sendo palco de vários eventos como Festival de GP Brasil, recebendo reforma em sua arquitetura, porem o concreto armado mantém suas características mesmo como os desgaste do tempo. Figura 5: Jockey Clube á 1926/2012 Fonte: retirada do site www.revistagavea.com.br em 03/11/2016. 1926 - Ponte Presidente Sodré em Cabo Frio, em 1926, com arco de 67 m de vão (recorde na América do Sul); Houve vários avanços no mundo inteiro com os adventos do conhecimento do cimento, o ferro e a junção de ambos. Após o resumo de forma cronológica do uso do cimento e aço, explanara o concreto armado. 20 3.2 Concreto Armado De acordo com Carvalho (2014), concreto armado é obtido por meio da associação entre concreto simples e armadura convenientemente colocada (armadura passiva), de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes, ressalta que o concreto e o aço têm coeficiente de dilatação térmica próximos e também o concreto, ao envolver o aço, o protege satisfatoriamente, em condições normais, contra oxidação e altas temperaturas. Como se fosse um casamento, fazendo um casal perfeito tendo ambos suas peculiaridades e diferenças esses insumos, porém de forma harmoniosa auxiliando um ao outro para grandes edificações, pois o concreto tem uma capacidade de resistência a compressão enorme e apenas 1/10 de tração, mas em contrapartida o aço faz o papel nos elementos estruturais para resistir as trações. Os edifícios produzidos em concreto armado muitas vezes recebem a denominação de edifícios convencionais ou tradicionais, isto, aqueles produzidos com uma estrutura de pilares, vigas e lajes de concreto armado moldados no local. A execução de elementos com concreto armado deve seguir um esquema básico de produção que possibilite a obtenção das peças previamente projetadas e com a qualidade especificada. Porém, considerando-se as estruturas dos edifícios comumente construídos, pode-se propor uma classificação fundamentada tanto na sua concepção estrutural, como na intensidade de seu emprego e, ainda, a partir dos materiais que constituem a estrutura. Com todo esse aparato tecnológico dos principais materiais para edificação os países desenvolvidos buscaram no inicio do século demonstrar seus poder financeiro e sua grandeza, utilizando do aço e concreto armado uma forma de edificar gigantescos prédios ao ponto de atingir acima das nuvens, porém para essas grandes edificações não bastará apenas conhecer o comportamentos das reações no concreto e aço. Mas um fator primordial para essa enorme edificação as 21 cargas de vento. Em demonstração segue o quadro das maiores torres do mundo com suas alturas e cidades. Antes de entender o comportamento da carga de vento nas edificações segue um enredo das maiores edificações do mundo, Brasil, Goiás e Goiânia. 3.3 Arranha Céu Em uma definição simples são prédios, edifícios que possuem muitos andares e que se destacam por serem muito altos. Tabela 1: Maiores edifícios do Mundo 2016 Nome do Edifício Cidade Altura Pisos Concluído 1.Burj Khalifa Dubai (AE) 828 163 2010 2.Shanghai Tower Shanghai (CN) 632 128 2015 3.Makkah Royal Clock Tower Mecca (SA) 601 120 2012 4.One World Trade Center New York City (US) 541.3 94 2014 5.Guangzhou CTF Finance Centre Guangzhou (CN) 530 111 2016 6.TAIPEI 101 Taipei (TW) 508 101 2004 7.Shanghai World Financial Center Shanghai (CN) 492 101 2008 8.International Commerce Centre Hong Kong (CN) 484 108 2010 9.Petronas Twin Tower 1 Kuala Lumpur (MY) 451.9 88 1998 9.Petronas Twin Tower 2 Kuala Lumpur (MY) 451.9 88 1998 10.Zifeng Tower Nanjing (CN) 450 66 2010 100. Wells Fargo Plaza Houston (US) 302,4 71 1983 Fonte:skyscrapercenter.com: acessado em 04/11/2016 No site informa cem edificações espalhada pelo globo terrestre com as suas mais diversificadas altura e modelos arquitetônicos, em primeiro lugar o Burj Khalifa em Dubai nos Emirados Árabes um edifício de 828 metros e na centésima posição o 22 Wells Fargo em Houston nos Estados Unidos com 302,4 metros. Para tais edificações fora analisado a carga de vento. No mundo o Edifício mais alto o Burj khalifa, com seus 828 metros em outros lugares informa 829.8 metros, como demonstrado em suas imagens, com uma aerodinâmica para combater a carga de vento. Figura 6: Edifício Burj Khalifa - Dubai nos Emirados Árabes Fonte: retirada do site skyscrapercenter.com em 03/11/2016 De acordo com o site o segundo maior edifício do mundo situado na China o ShanghaiTower com seus 632 metros de altura, ficando quase 200 metros atrás do Burj Khalifa, concluído em 2015.Tendo projeção da Torre H700 Shenzhen na China 23 com 739 metros. Os cinco maiores arranha céus estão na China. Todas essas edificações fora realizados todos os testes possíveis inclusive em Túnel de Vento. Figura 7: Projeção da Torre H700 Shenzhen Fonte: retirada do site skyscrapercenter.com em 03/11/2016. Após uma varredura em vários continentes com aranha céus com altura superior de 300 metros, encontra-se no Brasil, no estado de Santa Catarina o mais alto edifício construído o Millennium Palace situado na cidade de Balneário Camboriú com 218,9 metros de altura, 56 pisos terminado as construções em 2014, com sua estrutura em concreto armado, sendo de uso residencial. 24 Figura 8: Edifício Millennium Palace Fonte: retirada do site skyscrapercenter.com em 03/11/2016. Em contrapartida na mesma cidade iniciaram a construção de duas torres Yachthouse Residence Club by Peninfarina Tower I e II em 2014 para o termino em 2018, tomando o status das maiores torres do Brasil, com seus 270 metros de altura e 75 pisos. Figure 9: Edifício Yachthouse Residence Club by Peninfarina Tower Fonte: retirada do site www.skyscrapercity.com em 03/11/2016. Para edificação do Yachthouse Residence Club by Peninfarina Tower houve 25 uma projeção com todos os estudos inclusive das analise de carga de vento em 2012, para iniciar as obras em 2014 com projeção do termino em 2018, essas edificações tanto o Millennium Palace quanto o Yachthouse Residence Club by Peninfarina Tower (Figura 6,p.24) estão em uma região aonde a carga de vento são intensa. No Brasil existe uma enorme variedade de edificações, concentradas na região Sudoeste do país, tendo as maiores a beira mar. Porém existe vários arranha céus espalho em todo o países principalmente nas capitais dos estados. Apos deslumbrar as construções magníficas do mundo, percorrendo pelo Brasil encontrasse inserido no estado de Goiás em sua capital onde realizara o trabalho da analise da carga de vento, em sua capital Goiânia,não fica de fora dessa disputa pelas alturas. Segundo o site téchne no ultimo dia 06 de julho de 2016 realizou a analise em túnel de vento para a projeção do maior edifício no Centro Oeste como segue o informativo na integra: O Centro de Metrologia Mecânica, Elétrica e Fluidos do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), que abriga o túnel de vento de camada limite atmosférica, realizou uma série de ensaios sobre esforços de vento para o projeto do Kingdom Park Residence, um edifício de 175 metros de altura. O arranha-céu da Sim Engenharia e Empreendimentos será o mais alto da região Centro-Oeste. A edificação, localizada no bairro Nova Suíça, em Goiânia (GO), é formada por uma torre única de 52 pavimentos, que incluem dois subsolos, térreo, dois mezaninos (garagem e área de lazer), duas coberturas duplex e 45 pavimentos tipo. De acordo com Gabriel Borelli Mertins, pesquisador do IPT, a construção de edifícios cada vez mais altos implica em uma série de cálculos na concepção estrutural, como os ensaios em túnel de vento que determinam a ação do vento das fachadas e na cobertura das edificações. “Os ensaios na edificação foram realizados a fim de fornecer os coeficientes de pressão”, afirma Mertins. “Estes testes permitem prever o comportamento da estrutura face aos efeitos do vento de maneira mais próxima da realidade, levando em conta o formato do prédio, a topografia e as construções existentes no entorno”, continua. 26 Para a execução dos ensaios, foram simuladas as características do vento no bairro em que o edifício será construído. A referência para os testes foi a norma NBR 6123, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Ela estipula as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeito de cálculo de edificações. Pela norma, a rugosidade do terreno é classificada em cinco classes e o terreno escolhido para a construção do conjunto residencial foi considerado como pertencente à categoria IV. Isso significa que é coberto por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. A cota média do topo dos obstáculos nessa categoria é de dez metros; ou seja, a região é composta de edificações e árvores de uma média de dez metros de altura, ou prédios de três andares. A partir dessa classificação, foi possível modelar características, como o comprimento da rugosidade, ou seja, a medida da rugosidade aerodinâmica da superfície sobre a qual o perfil da velocidade está sendo medido. Com a confirmação dos resultados da simulação, foi montada a maquete da torre, em escala 1:200, com 479 tomadas de pressão total. A instrumentação foi feita nas áreas em que serão instaladas janelas de vidro, nas fachadas e nas quinas dos edifícios. Isso permite uma medição mais precisa das cargas de vento. Foram realizados dois tipos de testes, no túnel de vento do IPT, para o edifício: o estático e o dinâmico. No primeiro, calcula-se a determinação das cargas do vento na caixilharia, revestimentos e momentos na fundação da edificação. Também são obtidas as forças aerodinâmicas médias, em modelos em escala reduzida. Neles, são determinados os coeficientes de arrasto e de sustentação. No ensaio de resposta dinâmica, para edificações com altura superior a 120 metros e frequência natural de vibração menor que 0,25 Hz, são determinadas as amplitudes de vibração de edifício sob a ação do vento. Tal teste permite verificar as características de conforto humano em função 27 das vibrações do prédio, e alcançar maior segurança no projeto estrutural. A técnica utilizada para o ensaio foi a Integração de Pressões em Alta Frequência (High Frequency Pressure Integration – HFPI). “Os ensaios dinâmicos permitem determinar fenômenos como o vortex induced vibration, ou vibração induzida por vórtices, que pode acontecer principalmente em prédios muito altos e esbeltos”, afirma Martins. Figura 10: Teste em Túnel de Vento Fonte: retirada do site http://techne.pini.com.br em 04/11/2016. Os resultados encontrados foram maiores valores de sobrepressão no ensaio estático foram obtidos a uma altura próxima de ¾ da altura do edifício, na fachada a barlavento. Se calculado pela norma, os valores máximos estariam localizados no ponto mais alto do edifício. “Além disso, os ensaios estáticos permitem a obtenção de carregamentos locais, que podem ser muito úteis na análise e no dimensionamento de caixilhos”, lembra Martins. O coeficiente de forma (Ce) encontrado no ensaio é de -1,89 em uma das quinas da edificação, enquanto pela norma ABNT o valor máximo seria de -1,2. “Ou seja, esse é um local onde a caixilharia necessitará de uma melhor análise do 28 projetista, para verificar se haverá necessidade de maior dimensionamento”, afirma. Quanto à análise dinâmica, as maiores acelerações foram observadas nos pavimentos mais altos. Foi obtido um fator de pico de 3,17, e a média quadrática da aceleração foi de 0,05 m/s², para um vento com velocidade média de 25,7 m/s e um período de recorrência de dez anos. A norma da ABNT informa que a aceleração não pode exceder 0,1 m/s² para esse mesmo período de recorrência. Enquanto em Goiânia essa edificação esteja em projeto, existe no Bairro Jardim Goiás um complexo de três torres , executado pela TCI Construtora segundo o site skyscrapercenter são os maiores do Estado . Segue imagem das Torres. Figura11: Maiores Edifícios em Goiânia Fonte: retirada do site: tci construtora.com.br em 04/11/2016. Apresenta as informações características das três torres sendo duas residencial e a torre Evidence Office exclusivo para escritório. 29 Tabela 2: Maiores edifícios de Goiânia 2015 Nome do Edifício Cidade Altura Pisos Concluído 40 Premier Vision Goiânia (GO) 148 44 2013 51Premier Unique Goiânia (GO) 142 44 2014 76 Evidence Office Goiânia (GO) 135 35 2009 Fonte:retirado do site skyscrapercenter.com: acessado em 04/11/2016 Relatado no projeto do maior edifício do Centro Oeste com 175 metros de altura, fora realizado ensaio em túnel de vento, para analisar seu comportamento, todos arranha céu são calculados através das cargas permanentes, variáveis entre outros, como será abordado na próxima seção. 3.4 Carga nos Edifícios Para Bellei, Pinho e Pinho (2008,p.50) "Entende-se por cargas todas as ações impostas pela gravidade [...], meio ambiente (vento etc.) e as devidas ao uso da estrutura [...].'' A análise e o projeto de estrutura geralmente se iniciam com a determinação das cargas e ações atuantes na estrutura e seus elementos. A estrutura deverá suporta as cargas e suas combinações, mantendo as deformações elásticas verticais e horizontais correspondentes dentro dos limites específicos e ainda manter as oscilações nos pisos dentro de níveis de conforto compatíveis. De acordo com Bellei et. al (2008) as cargas existente em uma edificação, são permanentes, acidentais, devido ao vento e outras cargas. Para cargas permanentes (CP) inserem o peso próprio da estrutura, peso dos elementos suportado pela mesma, como: piso, paredes, coberturas, escadas e etc. Peso de instalações, acessórios e equipamentos permanentes e quaisquer outras ações de caráter permanente ao longo da vida da edificação. 30 Para as cargas acidentais (CA) inserem sobrecargas em pisos devida ao peso de pessoas, objetos, materiais estocados, moveis. Cargas de equipamentos, empuxos de terra e pressões hidrostáticas. Para cargas devidas ao vento (CV) são as pressões e sucção de rajadas devidas ao vento. Para outras cargas estão variações de temperatura, cargas sísmicas, carga de neve, recalque de fundações e deformações impostas. Dessas cargas sobreposta nas edificações especularemos a CV que está baseada na Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT Norma 6123/88 - Forças devidas aos ventos em edificações. 3.4.1 Carga devidas ao vento A formação do vento depende de uma série de fenômenos meteorológicos, mas um fator é importante para se levar em conta no calculo estrutural: o vento tem caráter aleatório. Por essa razão os projetista devem levar em consideração as ações do vento mais desfavoráveis principalmente em estruturas esbeltas. As considerações do vento, bem como sua forma de aplicação, são constantes da NBR 6123 - forças devidas ao vento em edificações, que é uma norma bastante completa, baseada na norma inglesa e cálculo das probabilidades. A ação do vento nas estruturas é uma das mais importantes e não pode ser negligenciada, sob o risco de colocar a estrutura em colapso. Para a análise das forças devido ao vento é necessário conhecer os parâmetros, que são: pressão dinâmica (q); coeficiente de pressão (Cpe) e de forma (Ce) externos; coeficiente de pressão interna (Cpi), Coeficiente de arrasto (Ca) e força de arrasto (Fa). A carga de vento é uns dos fatores que devem ser levado em consideração 31 através das combinações de ações conjunta a carga própria, carga acidentais entre outras para analise dos deslocamentos máximos. 3.4.1.1 Pressão Dinâmica De acordo com Bellei et. al (2008) a pressão dinâmica depende da velocidade do vento e de fatores que a influenciam é dado pela equação da Pressão dinâmica do vento em Newton por metro quadrado (N/m²), conforme mostrado abaixo: 𝑞 = 𝑉𝑘 2 1,63 sendo 𝑉𝑘 = 𝑉0 . 𝑆1. 𝑆2𝑆3 q= Pressão dinâmica do Vento (N/m²) V0 - Velocidade básica do vento medida sobre 3 segundos, que pode ser excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 metros sobre o nível do terreno em lugar aberto e plano, metro por segundo (m/s). Para encontrar a velocidade básica utiliza o mapa de isopletas informado na figura. Figura 12: Mapa de Isopletas no Brasil Fonte:retirado do site docplayer.com.br: acessado em 05/11/2016 32 S1 - Fator topográfico - são as variações do relevo do terrenos, tendo variações em terreno plano ou fracamente acidentado; taludes e morros; vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção. Tendo uma variação de 0,9≤S1≥1 para cada terreno. Para os Taludes e morros S1 ≥1 (ver NBR 6123). S2 - Fator de rugosidade - combinação da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação. A rugosidade do terreno é classificado em cinco categorias e para as edificações em classes A,B,C. Para analise dos coeficientes das categorias em virtudes das classes desenvolvera uma tabela pra os valores relativos com a altura do terreno, conjunto a sua categoria e classe. Os valores de S2 para as diversas categorias de rugosidade do terreno e classes, em função da altura Z sobre o terreno são apresentado na Tabela 1 Tabela 3: Fator de Rugosidade - S2 Fonte: BELLEI, Ildony H; PINHO, Fernando O; PINHO, Mauro O. Edifícios de múltiplos andares em aço. São Paulo: Pini, 2008, p. 55. Sendo para o uso do fatores de rugosidade encontra se na Tabela 1 da ABNT NBR 6123:1988 os parâmetros meteorológicos de acordo com a categoria do 33 terreno e a classe da edificação em suma apos encontrar os parâmetros utiliza a equação seguinte: 𝑆2 = 𝑏𝐹𝑟 𝑧 10 𝑝 S3 - Fator Estatístico - O fator estatístico é baseado em conceitos estatísticos e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. Os valores mínimos do fator S3 apresentados na tabela seguinte. Tabela 4: Fator de Estatístico - S3 Fonte: BELLEI, Ildony H; PINHO, Fernando O; PINHO, Mauro O. Edifícios de múltiplos andares em aço. São Paulo: Pini, 2008, p. 55. 3.4.1.2 Coeficiente de Pressão e Forma Os valores dos coeficientes de pressão e de forma externa para edificações de planta retangular e para as direções críticas do vento são dados na Tabela 5. Para Bellai (2008) superfícies em que ocorram variações consideráveis de pressão foram subdivididas e os coeficientes são dados para cada uma das partes. Figura 13: Coeficiente de Pressão externa Fonte: BELLEI, Ildony H; PINHO, Fernando O; PINHO, Mauro O. Edifícios de múltiplos andares em aço. São Paulo: Pini, 2008, p. 56, retirado do site:. www.ebah.com.bracesso em 07/11/2016. 34 Tabela 5: Coeficiente de Pressão e de Forma externos, para plantas retangular Fonte: BELLEI, Ildony H; PINHO, Fernando O; PINHO, Mauro O. Edifícios de múltiplos andares em aço. São Paulo: Pini, 2008, p. 56, retirado do site:. www.ebah.com.br acessado em 07/11/2016. Esse coeficiente tem por finalidade demonstrar a força do vento em cada direção na construção, sendo que ao passar pelo lado maior ou menor as forças da carga vão diminuindo tanto nas laterais quanto na parte inferior, como ilustrado na figura 11. 3.4.1.3 Coeficiente de Pressão Interna O coeficiente de pressão interna tem por finalidade a permeabilidade de ar na edificação, de acordo com Bellei et. al (2008) a edificação totalmente impermeável ao ar,a pressão no interior da mesma será invariável no tempo e independente da corrente de ar externa. Para edificações com os quatro faces igualmente permeáveis, considerar o mais nocivo dos valores: Cpi = -0,3 ou 0. Para outros tipos ver NBR 6123. 35 3.4.1.4 Coeficiente de arrasto Para Carvalho e Pinho (2013, p.213) o coeficiente de arrasto " É [...] usado na avaliação da força global na estrutura, sendo determinado conforme [...] NBR6123:1988 e pode variar de 0,7 a 2,2, dependendo da edificação. De acordo com a norma existem dois gráficos para o coeficiente de arrasto que são definido para edificação retangular sendo de baixa e alta turbulência. Figura 14: Coeficiente de arrasto baixa e alta turbulência Fonte:retirado do site blogeberick.altoqi.com.br acessado em 05/11/2016 (figura 4,NBR 6123:1988) Os coeficientes de arrasto são dados em função das relações ℎ 𝑙1 e 𝑙1 𝑙2 em que h é a altura, L1 é a largura da edificação perpendicular à direção do vento e L2 é profundidade da edificação, sendo na direção do vento. 3.4.1.5 Força de arrasto do vento Segundo Carvalho e Pinho (2013, p.216) "A força do vento que atua em uma superfície de uma edificação é considerada sempre perpendicular a esta. A força 36 global da ação do Vento Fg é a soma de todas as forças incidentes nas diversas partes [..] que compõem o edifício". A componente da força global do vento é a força de arrasto Fa, obtida por: 𝐹𝑎 = 𝐶𝑎 . 𝑞. 𝐴𝑒 Relembrando que q é a pressão dinâmica, Ae é a área frontal efetiva, ou seja, área da projeção ortogonal da edificação, estrutura ou elemento estrutural, sobre um plano perpendicular à direção do vento e Ca é o coeficiente de arrasto encontrado no gráfico. 3.5 Deslocamento Maximo Segundo a NBR 6118:2003, na composição estrutural muitas vezes é interessante arranjar os elementos estruturais de modo a proporcionarem aumento de rigidez em direções criticas a estes conjuntos. Os deslocamentos de apoio só devem ser considerados quando gerarem esforços significativos em relação ao conjunto das outras ações, isto é, quando a estrutura for hiperestática e muito rígida. O deslocamento de cada apoio deve ser avaliado em função das características físicas do correspondente material de fundação. Como representativos desses deslocamentos, devem ser considerados os valores característicos superiores, δksup, calculados com avaliação pessimista da rigidez do material de fundação, correspondente, em princípio, ao quantil 5% da respectiva distribuição de probabilidade. Os valores característicos inferiores podem ser considerados nulos. O conjunto desses deslocamentos constitui-se numa única ação, admitindo-se que todos eles sejam majorados pelo mesmo coeficiente de ponderação. 37 Deslocamentos são valores práticos utilizados para verificação em serviço do estado limite de deformações excessivas da estrutura os efeitos desta Norma são classificados nos quatro grupos básicos a seguir relacionados e devem obedecer aos limites estabelecidos na tabela 13.2 da NBR 6118:2003 de estado limite de deslocamento. Figura 15: Valores de deslocamento em elementos Fonte:retirado do site: faq.altoqi.com.br acessado em 10/11/2016 (tabela 13.2,NBR 6118:2003) 3.6 Módulo de Elasticidade O módulo de elasticidade deve ser obtido segundo ensaio descrito na ABNT NBR 8522, sendo considerado nesta Norma o módulo de deformação tangente 38 inicial cordal a 30% fc, ou outra tensão especificada em projeto. Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto usado na idade de 28 d, pode-se estimar o valor do módulo de elasticidade usando a expressão: 𝐸𝑐𝑖 = 5600. 𝑓𝑐𝑘 1 2 onde: Eci e fck são dados em megapascal O módulo de elasticidade numa idade j ≥ 7 d pode também ser avaliado através dessa expressão,substituindo-se fck por fckj. Quando for o caso, é esse o módulo de elasticidade a ser especificado em projeto e controlado na obra. O módulo de elasticidade secante a ser utilizado nas análises elásticas de projeto, especialmente para determinação de esforços solicitantes e verificação de estados limites de serviço, deve ser calculado pela expressão: 𝐸𝑐𝑠 = 0,85. 𝐸𝑐𝑖 Na avaliação do comportamento de um elemento estrutural ou seção transversal pode ser adotado um módulo de elasticidade único, à tração e à compressão, igual ao módulo de elasticidade secante (Ecs). Na avaliação do comportamento global da estrutura e para o cálculo das perdas de protensão, pode ser utilizado em projeto o módulo de deformação tangente inicial (Eci). 39 IV. PARTE PRATICA Nessa fase são apresentada os objetivos específicos de forma ilustrativa, textualizado e numérica. Para analise dos cálculos foram levado em consideração as referencias bibliográficas que adéqua à situação da edificação. 4.1 Memorial de Cálculo Para realização do cálculo utilizou se o pilar extremo da edificação (28x70) e as vigas adjacente do Bela Vista Way (15x40), com auxilio do programa Ftool desenhou um pórtico com a medida do pilar com a carga de vento agindo segundo as medidas do prédio. Através da região de implantação do prédio determinou se os coeficientes S1,S2,S3 e Vk para calcular a carga de vento, para encontrar os coeficiente e a força de arrasto, fora feito os quociente da altura, largura e comprimento para baixa turbulência. Relembrando Características da edificação: o Local da implantação: zona urbana na cidade de Goiânia/GO o Utilização: estrutura residencial habitacional o Comprimento em planta: 24,80 Frontal; 23,65 Fachada Posterior o Largura em planta: Simétricas 18,30 as laterais o altura dos pilares: 77,27 metros o altura total da edificação : são acrescentados caixa d'água, barrilete e casa de maquina. o cobertura : em platibanda o fechamento lateral: vedação em alvenaria e janelas nas laterais e frontal, com área de varanda na fachada principal o Fck (40 e 30MPa) e Brita 2, não informado o material da Brita. Para realização dos cálculos utilizou o software Ftool para demonstrar as partes ilustrativas e numéricas. A facilitar o cálculo as áreas da edificação fora 40 projetada nas seguintes proporções. Comprimento, Largura e Altura: 25m x 18,5m x 77,27m. Essa edificação existe uma peculiaridade, em seu projeto estrutural até o décimo andar a resistência do concreto é de 40MPa e após dessa altura de 30MPa, influenciando bastante no modulo de elasticidade. Figura 16:Vista Frontal e Lateral em fase de construção do Bela Vista Way Fonte: arquivo próprio acadêmico fotografado em 19/10/2016. 4.1.1 Cálculo do Fator S2, Vento Característico e Pressão Dinâmica Para velocidade básica do vento utilizou-se a velocidade de V0=35m/s do mapa de isopletas, V0 é a máxima velocidade média sobre 3 segundos, que pode ser estendida em média uma vez em 50 anos, a 10m sobre o nível do terreno em lugar aberto e plano. Para o fator topográfico determinou S1=1,0 (terreno plano ou fracamente acidentado - item 5.2 da ABNT NBR 6123:1988). No fator estatístico S3=1,0 (segundo a norma edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio e indústria com alto fator de ocupação o coeficiente - tabela 3 da ABNT NBR 6123:1988) No fator de rugosidade do terreno e dimensões da edificação obteve-se 41 S2=1,05 para 77,27, porém esse valor sofre uma variação conforme a cota da edificação,onde utilizou se a categoria IV Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados em zona florestal, industrial ou urbanizados. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 10m, sendo classe C, pois sua maior dimensão tem mais que cinquenta metros. Exemplos de categoria IV: zonas de parques e bosques com muitas árvores; cidades pequenas e seus arredores; subúrbios densamente construídos de grandes cidades; áreas industriais plena ou parcialmente desenvolvidas. Como ilustrado na imagem retirada do site em vista aérea e projeção da planta na região. Figura 17: Vista aérea da região da edificação Bela Vista Way Fonte: retirada do site acce.com.br em 08/11/2016. 42 No fator rugosidade do terreno e dimensões da edificação na tabela 1 da ABNT NBR 6123:1988 são mostrados os parâmetros meteorológico de acordo a categoria do terreno e a classe da edificação. Para o edifício em estudo os parâmetros aplicáveis são apresentados na seguinte tabela. Tabela 6: Parâmetros para o cálculo de S2 Categoria Zg Parâmetros Classe C IV 420 b 0,84 Fr 0,95 p 0,135 Fonte: acadêmico em 2016. Com uso deste parâmetro, calcula-se S2 através da equação: 𝑆2 = 𝑏𝐹𝑟 𝑧 10 𝑝 Para o edifício, o valor de S2 será calculado para faixas de variação de altura de 5,44m nos pavimentos tipo. Os resultados são mostrados na Tabela 7. Assim para velocidade característica e pressão dinâmica do vento são variáveis em função da altura. Na tabela fora omitidos os valores no intervalo de 25 a 50 metros. Tabela 7: Valores de S2, Vk e q em função da altura z(m) S2 Vk(m/s) q(KN/m²) 3,06 0,680 23,80 0,347 6,21 0,748 26,18 0,420 9,27 0,789 27,62 0,467 14,71 0,840 29,40 0,530 20,15 0,877 30,69 0,577 58,23 1,012 35,42 0,769 63,67 1,025 35,87 0,788 69,11 1,036 36,26 0,806 74,55 1,047 36,65 0,823 77,27 1.052 36,82 0,831 Fonte: acadêmico em Novembro de 2016. 43 4.1.2 Cálculo do coeficiente e força de arrasto O coeficiente de arrasto para a situação de vento com baixa turbulência é obtido na (Figura 14 p.35) em função das relações h l1 e l1 l2 em que h =77,27m é altura da edificação acima do terreno, l1=25m é a dimensão da edificação perpendicular à direção do vento e l2=18,5m é a dimensão na direção do vento, será analisado em duas direções à 0° e 90° na edificação. Figura 18:Planta geométrica para calculo da edificação Bela Vista Way Fonte: Ftool desenhado pelo acadêmico em 10/11/2016 h l1 = 77,27 18,50 = 4,17 l1 l2 = 18,5 25 = 0,74 figura 14 𝐶𝑎 = 1,26 vento a 0° no prédio h l1 = 77,27 25 = 3,09 l1 l2 = 25 18,5 = 1,35 figura 14 𝐶𝑎 = 1,35 vento soprando a 90° na maior direção da edificação. Com os valores obtidos dos coeficientes, calcula se as forças devidas ao vento na edificação, ou força de arrasto, com a seguinte expressão: Fa= Ca.q.Ae, para força de arrasto os valores fora realizado para as duas direções como segue na 44 tabela 8 e 9. Sendo que a área efetiva (Ae) é o produto do comprimento (𝑙1) de ação da carga do vento pela altura (ℎ𝑎). Tabela 8: Ação do Vento a 0° z(m) q(KN/m²) Ca Ae (m²) Fa= Ca.q.Ae 3,06 0,347 1,26 0,857 0,375 6,21 0,420 0,882 0,467 9,27 0,467 0,857 0,504 14,71 0,530 1,523 1,017 20,15 0,577 1,523 1,107 25,59 0,616 1,523 1,182 31,03 0,649 1,523 1,245 36,47 0,678 1,523 1,301 41,91 0,704 1,523 1,351 47,35 0,727 1,523 1,395 52,79 0,749 1,523 1,437 58,23 0,769 1,523 1,476 63,67 0,788 1,523 1,512 69,11 0,806 1,523 1,547 74,55 0,823 1,523 1,579 77,27 0,831 0,762 0,798 Fonte: acadêmico em 2016. Esses valores encontrado foram lançados no programa Ftool para analise do deslocamento do pilar, essas forças estão inserida sobre menor parte da seção do pilar de 28x70cm, tendo uma força de arrasto menor que do com ação de vento a 0°. O comprimento de 70cm do pilar (Tabela 9 p.45), fora calculado à ação do vento a 90°, para esse parâmetros houve um acréscimo no valor das força de arrasto decorrente a ponderação do coeficiente de arrasto (1,35) com incremento da área do pilar recebendo uma carga de vento. Para realização do Pórtico no Ftool fora colocada as informações da edificação, feito um esqueleto da estrutura inserindo pilar central da edificação, para buscar maior precisão da analise estrutural. 45 O projeto apresenta uma característica peculiar, apresentando duas resistência Fck do concreto de 40MPa e 30Mpa, para cada fora utilizado a equação 𝐸𝑐𝑖 = 5600. 𝑓𝑐𝑘 1 2 e 𝐸𝑐𝑠 = 0,85. 𝐸𝑐𝑖 para os valores mencionado. Temos pra 30MPa 𝐸30 = 30672𝑀𝑃𝑎 e 40MPa 𝐸40 = 35417𝑀𝑃𝑎, esses valores foram inserido no programa Ftool. Segue apresentação da tabela referente a Força de Arrasto do pilar com ação do vento a 90°, Tabela 9: Ação do Vento a 90° z(m) q(KN/m²) Ca Ae ( m²) Fa= Ca.q.Ae 3,06 0,347 1,35 2,142 1,003 6,21 0,420 2,205 1,250 9,27 0,467 2,142 1,350 14,71 0,530 3,808 2,725 20,15 0,577 3,808 2,966 25,59 0,616 3,808 3,167 31,03 0,649 3,808 3,336 36,47 0,678 3,808 3,485 41,91 0,704 3,808 3,620 47,35 0,727 3,808 3,737 52,79 0,749 3,808 3,850 58,23 0,769 3,808 3,953 63,67 0,788 3,808 4,051 69,11 0,806 3,808 4,143 74,55 0,823 3,808 4,230 77,27 0,831 1,904 2,136 Fonte: acadêmico em 2016. 4.1.3 Apresentação da Analise Estrutural Após a realização de todos os cálculos escolhera na seção do pilar (70x28) 46 seu lado de maior influência, sendo que nesse sentido o valor do coeficiente de arrasto (1,35) e sua largura (70cm), aumentaram a Força de Arrasto no pórtico. Para projeção da estrutura fora realizado de acordo com Anexo B, onde demonstra a altura e as medidas dos pavimentos. Na tabela (Tab.9 p.45) as Força de Arrasto na direção de 90º segue apresentação no pórtico. Para realização dos cálculos no programa Ftool, inseriu o modulo de elasticidade secante nas seções dos pilares do pavimento tipo até o décima laje, com o fck de 40 megapascal e no restante de fck de 30 MPa, de acordo com Anexo F (p.60) Figura 19:Pórtico com carga pontual e deformada Fonte: Ftool desenhado pelo acadêmico em 10 de Novembro de 2016 Para verificar o deslocamento do pórtico utilizou a tabela 13.2 - Limites para deslocamento da NBR 6118, inserida no item de efeitos em elementos não 47 estrutural,provocada pela ação do vento. Sendo o limite de H/1700 para essa edificação o limite de deslocamento é de 4,55 centímetros. Valor maior que esse acabam prejudicando as paredes da edificação aparecendo fissuras nas mesmas. Figura 20:Pórtico com carga distribuída e deformada Fonte: Ftool desenhado pelo acadêmico em 10 de Novembro de 2016 A avaliação do deslocamento máximo em relação aos limites da Norma 6118 adquirida no programa Ftool houve um valor acima que o permitido, deslocabilidade de 11 centímetros no ponto máximo da edificação em seu topo na altura de 77,27 metros, sendo o limite de 4,55 centímetros de acordo com norma. Em analise verifica se a necessidade de aumentar a inércia do pilar, porém em contra partida quanto maior a área do pilar maior será a força de arrasto, outra opção usar os pilares intermediário no pórtico que não foram inserido no programa 48 CONSIDERAÇÕES FINAIS Desde muitos tempos o homem buscou as alturas em sua caminhada, construindo suas edificações em rochas o empilhamento de pedras com uso de betume como massa ligante. Através dos séculos os equipamentose novos modelos de fabricar e construir surgiu, evidenciando a fantástica arte da engenharia. Considera que nesses período o aprimoramento através das medições e varias analise laboratoriais a engenharia se tornou competente com as suas pesquisas em campo, com isso. favorecendo as analises construtivas e suas ações existentes externa e interna. De igual modo analisando as forças e cargas permanentes e variáveis. A pesquisa da Atividade Pratica Supervisionada favoreceu o conhecimento e ganhos incalculáveis na vida acadêmica e futuramente profissionais dos alunos. Conhecendo os fatores de topografia para cada local da edificação, os fatores estatístico para finalidade, sendo o fator de rugosidade precisa de parâmetros para encontrar esse coeficiente. Considera se que a perspectiva dos acadêmicas a cada vez que verificar as mais simples edificação terá um olhar analítico em relação ao vento. Em resumo das considerações em relação aos valores encontrado todos foram executado de forma precisa, porém para o deslocamento horizontal encontrada para edificação ficara acima do índice permitido, possa ter ocorrida pela falta de inserção dos pilares intermediário no pórtico.e de pratica de uso do programa Ftool. Em analise final os valores limites de 4,55 centímetros de deslocamento segundo a Norma 6118 estará menor que o encontrado de 11 centímetros, essa valor favorecera as aparições de fissuras nas paredes do edifício Bela Vista Way. 49 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. BELLEI, Ildony H; PINHO, Fernando O; PINHO, Mauro O. Edifícios de Múltiplos Andares em Aço: segundo a NBR 8800:2008.2.ed. rev. e amp. São Paulo: PINI, 2008. BÍBLIA de ESTUDO PENTECOSTAL: Almeida Revista e Corrigida. Rio de Janeiro: Casa Publicadora das Assembléias de Deus, 1995. CARVALHO, Roberto Chust; PINHEIRO, Miranda Pinheiro. Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado: 2.ed. São Paulo:PINI,2014, Volume 2 CARVALHO, Roberto Chust; FIGUEIREDO FILHO, Jasson Rodrigues de. Cálculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto Armado: segundo a NBR 6118:2014. 4.ed. São Paulo:EduFSCar,2014. CHAMBERLAIN, Zacarias; FICANHA, Ricardo; FABEANE Ricardo. Projeto e Cálculo de Estruturas de Aço: Edifício Industrial Detalhado. Rio de Janeiro:Elsevier,2013. DESCONHECIDO. Portal de Concreto: Ensaios. 2015. Disponível em: <http://www.portaldoconcreto.com.br/cimento/concreto/ensaios.html>. Acesso em: 03 de novembro de 2016 MENDONÇA, Alzino Furtado de; ROCHA, Cláudia Regina Ribeiro; NUNES, Heliane Prudente. Trabalhos acadêmicos: planejamento, execução e avaliação. Goiânia: Faculdade Alves Faria, 2008. VASCONCELOS, A.C. O concreto no Brasil: Recordes, Realizações, História. São Paulo, Edição Patrocinada por Camargo Corrêa S.A. 1985 http://www.tetraconind.com.br/ http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/aco/index.asp 50 LISTA DE APÊNDICE APÊNDICE 1 - Registro de Visita a Obra ------------------------------------------------------- 51 APÊNDICE 2 - Bela Vista Way visão 10° pavimento ----------------------------------------- 52 APÊNDICE 3 - Construção do Bela Vista Way visão externa ----------------------------- 53 APÊNDICE 4 - Integrantes da APS do 8° período de Engenharia Civil - UNIP ------- 54 51 APÊNDICE 1 - Registro de Visita a Obra Fonte: fotografado pelo acadêmico em 19 de Novembro 2016 52 APÊNDICE 2 - Bela Vista Way visão 10° pavimento 53 APÊNDICE 3 - Construção do Bela Vista Way visão externa 54 APÊNDICE 4 - Integrantes da APS do 8° período de Engenharia Civil - UNIP Evando Onisio de Souza Filho; Thiago Claudino Bicalho; Fernanda de Souza Candido e Nicolas Pignatti de Melo. Thiago Bicalho; Nicolas Pignatti; Benivaldo de Mesquita Ripardo 55 LISTA DE ANEXO ANEXO A - Projeção do Bela Vista Way -------------------------------------------------------- 56 ANEXO B - Planta frontal do Bela Vista Way -------------------------------------------------- 57 ANEXO C - Planta de Situação -------------------------------------------------------------------- 58 ANEXO D - Planta Arquitetônica de lazer do Bela Vista Way ----------------------------- 59 ANEXO E - Ficha Técnica e Planta Pavimento Tipo do Bela Vista Way---------------- 60 ANEXO F - Ficha Técnica de Especificação do Concreto ---------------------------------- 61 56 ANEXO A - Projeção do Bela Vista Way 57 ANEXO B - Planta frontal do Bela Vista Way 58 ANEXO C - Planta de Situação 59 ANEXO D - Planta Arquitetônica de lazer do Bela Vista Way 60 ANEXO E - Ficha Técnica e Planta Pavimento Tipo do Bela Vista Way 61 ANEXO F - Ficha Técnica de Especificação do Concreto
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