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10 – AÇÕES DEVIDAS AO VENTO 10.01 – NORMA NBR 6123/1988 Forças devidas ao vento em edificações. • Objetivo: – 1.1: Essa norma fixa as condições exigíveis na consideração das forças devidas a ação estática e dinâmica do vento, para efeito de cálculo de edificações. – 1.2: Esta norma não se aplica a edificações de formas, dimensões ou localização fora do comum, casos esses em que estudos especiais devem ser feitos para determinar as forças atuantes do vento e seus efeitos. Resultados experimentais obtidos em túnel de vento, com a simulação das principais características do vento natural, podem ser usados em substituição do recurso aos coeficientes constantes desta norma. 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). Definições • Sucção: – Pressão efetiva abaixo da pressão atmosférica de referência (sinal negativo). • Superfície frontal: – Superfície definida pela projeção ortogonal da edificação, estrutura ou elemento estrutural, sobre um plano perpendicular à direção do vento (“superfície de sombreamento”). 10.02 – Fatores intervenientes Fatores • Localização geográfica. – Massa de ar em movimento. – Gradientes térmicos > Diferença de pressão. – Diferença de pressão > Movimento do ar. • Topografia. – Relevo. • Interferências naturais ou não. – Rugosidade. Fatores • Altitude. • Duração da rajada. – Função do tamanho da edificação. • Uso da edificação. – Evento probabilístico. – Tempo de recorrência. – Edificações residenciais e industriais. • Forma da edificação. – Aerodinâmica. 10.03 – Velocidade básica do vento: v0 Velocidade básica do vento • Velocidade de uma rajada de três segundos, excedida na média uma vez em 50 anos, medida a 10 metros acima do terreno, em campo aberto e plano. • Alguns valores de v0 (m/s) e (Km/h): – Londrina: 42,5 m/s = 153 Km/h – Campinas: 45 m/s = 162 Km/h – Foz do Iguaçu: 50 m/s = 180 Km/h – Brasília: 32,5 m/s = 117 Km/h – Região central do Brasil: 30 m/s = 108 Km/h • Faixa hachurada no gráfico Isopletas de v0 (m/s) 10.04 – Fator Topográfico: S1 Fator topográfico – S1 • Terreno plano ou fracamente acidentado: – S1 = 1,0 • Taludes e morros: – No ponto A (morros) e nos pontos A e C (taludes): S1 = 1,0. – No ponto B S1 é uma função de z: 0,131,0)5,2(0,1)(:45 0,1)3()5,2(0,1)(:176 0,1)(:3 1 0 0 1 00 1 0 d zzS tg d zzS zS Fator topográfico – S1 • Os valores de S1 podem ser interpoladas linearmente para fora das faixas acima e também entre os pontos A e B e entre B e C. • Vales profundos, protegidos de ventos em qualquer direção: S1 = 0,9. Figura da NBR 6123: Está errada! Estruturas sobre taludes 10.06 – Fator Estatístico: S3 Fator estatístico – S3 • A velocidade básica do vento tem um tempo de recorrência de 50 anos: – Pode ocorrer, em média, uma vez neste período. – A probabilidade de que ela seja igualada ou excedida neste período é de 63%. • Segurança maior Tempo de recorrência maior. • Segurança menor Tempo de recorrência maior. Fator estatístico – S3 Grupo S3 TABELA 3 - Fator Estatístico 3 5 4 1,10 1,00 0,95 0,88 0,83 Edificações cuja ruína, total ou parcial, pode afetar a segurança ou possibilidade de socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva (hospitais, quartéis de bombeiros e de forças de segurança, centrais de comunicação, etc). Vedações (telhas, vidros, painéis de vedação, etc). Edificações temporárias. Estruturas dos Grupos 1 e 3 durante a construção. Edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio e indústria com alto fator de ocupação. Descrição 1 2 3 Edificações e instalações industriais com baixo fator de ocupação (depósitos, silos, construções rurais, etc). Baixo fator de ocupação 10.05 – Fator S2 Fator S2 • Rugosidade do terreno: – Influência das construções e obstáculos vizinhos. • Maior dimensão da edificação: – Influência da duração da rajada. – Edificações maiores precisam de rajadas de maior duração para serem completamente envolvidas. • Altura da edificação: – Variação da velocidade do vento com a altura. Categorias de rugosidade • Categoria I – Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 Km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente. Exemplos: • Mar calmo, Lagos e rios, Pântanos sem vegetação. • Categoria II – Terrenos abertos em nível, ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. – A cota média do topo dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 1,0 metro. Categorias de rugosidade • Categoria II – Exemplos: • 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. – A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3,00 metros. Categorias de rugosidade • Categoria III – Exemplos: • Granjas e casas de campo, com exceção das partes com mato; • Fazendas com sebes e muros; • Subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas. . • Categoria IV – Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. – A cota média do topo do obstáculos é considerada igual a 10,0 metros. – Essa categoria inclui também zonas com obstáculos maiores e que ainda não possam ser consideradas na Categoria V. Categorias de rugosidade • Categoria IV – Exemplos: • 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. Fazendas com sebes e muros; • Subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas. Categorias de rugosidade • Categoria V – Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados. – A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 metros. – Exemplos: • Florestas com árvores altas de copas isoladas; • Centros de grandes cidades; • Complexos industriais bem desenvolvidos. Classe de edificação • Classe A: – Correspondendo a uma rajada de 3 segundos de duração: – Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 metros. – Inclui-se nessa classe todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação, independente da maior dimensão. Classe de edificação • Classe B: – Correspondendo a uma rajada de 5 segundos de duração: – Toda edificação, ou parte de edificação, para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfícies frontal esteja entre 20 e 50 metros. • Classe C: – Correspondendo a uma rajada de 10 segundos de duração: – Toda edificação, ou parte da edificação, para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 metros. Altura da edificação • Velocidade do vento varia com a altura, como um fluido em escoamento. p r zbFzS ) 10 ()(2 • b, Fr e p são denominados de parâmetros metereológicos. • A partir de uma altura zg a velocidade do vento não se altera mais. Parâmetros metereológicos A B C b 1,100 1,110 1,120 p 0,060 0,065 0,070 b 1,000 1,000 1,000 Fr 1,000 0,980 0,950 p 0,085 0,090 0,100 b 0,940 0,940 0,930 p 0,100 0,105 0,115 b 0,860 0,850 0,840 p 0,120 0,125 0,135 b 0,740 0,730 0,710 p 0,150 0,160 0,175 V 500 Parâmetros Meteorológicos TABELA 1 - Pag 15 III 350 420IV I 250 300II Classe Categoria zg (m) Parâmetros A B C A B C A B C A B C A B C 5 1,055 1,040 1,014 0,943 0,921 0,886 0,877 0,857 0,816 0,791 0,764 0,727 0,667 0,640 0,597 10 1,100 1,088 1,064 1,000 0,980 0,950 0,940 0,921 0,884 0,860 0,833 0,798 0,740 0,715 0,675 15 1,127 1,117 1,095 1,035 1,016 0,989 0,979 0,961 0,926 0,903 0,876 0,843 0,786 0,763 0,724 20 1,147 1,138 1,117 1,061 1,043 1,018 1,007 0,991 0,957 0,935 0,908 0,876 0,821 0,799 0,761 30 1,175 1,168 1,149 1,098 1,082 1,060 1,049 1,034 1,002 0,981 0,956 0,926 0,873 0,853 0,817 40 1,195 1,190 1,172 1,125 1,110 1,091 1,080 1,066 1,036 1,016 0,991 0,962 0,911 0,893 0,860 50 1,212 1,208 1,191 1,147 1,133 1,116 1,104 1,091 1,063 1,043 1,019 0,992 0,942 0,926 0,894 60 1,225 1,222 1,206 1,165 1,151 1,136 1,124 1,112 1,086 1,066 1,042 1,016 0,968 0,953 0,923 80 1,246 1,245 1,231 1,193 1,182 1,170 1,157 1,146 1,122 1,104 1,080 1,057 1,011 0,998 0,971 100 1,263 1,263 1,250 1,216 1,206 1,196 1,183 1,173 1,151 1,134 1,111 1,089 1,045 1,034 1,009 120 1,277 1,278 1,266 1,235 1,226 1,218 1,205 1,196 1,176 1,159 1,136 1,116 1,074 1,065 1,042 140 1,289 1,291 1,280 1,251 1,243 1,237 1,224 1,215 1,197 1,180 1,159 1,140 1,099 1,091 1,070 160 1,299 1,303 1,292 1,266 1,258 1,254 1,240 1,232 1,215 1,199 1,178 1,160 1,122 1,115 1,096 180 1,308 1,313 1,303 1,278 1,271 1,268 1,255 1,248 1,232 1,217 1,196 1,179 1,142 1,136 1,119 200 1,317 1,322 1,312 1,290 1,283 1,282 1,268 1,262 1,247 1,232 1,211 1,196 1,160 1,155 1,139 250 1,334 1,341 1,333 1,315 1,309 1,311 1,297 1,292 1,279 1,265 1,246 1,232 1,199 1,197 1,185 300 1,334 1,341 1,333 1,335 1,331 1,335 1,321 1,317 1,306 1,293 1,274 1,263 1,233 1,233 1,223 350 1,334 1,341 1,333 1,335 1,331 1,335 1,341 1,338 1,330 1,318 1,299 1,290 1,261 1,264 1,257 400 1,334 1,341 1,333 1,335 1,331 1,335 1,341 1,338 1,330 1,339 1,321 1,313 1,287 1,291 1,286 420 1,334 1,341 1,333 1,335 1,331 1,335 1,341 1,338 1,330 1,347 1,329 1,322 1,296 1,301 1,297 450 1,334 1,341 1,333 1,335 1,331 1,335 1,341 1,338 1,330 1,347 1,329 1,322 1,310 1,315 1,313 500 1,334 1,341 1,333 1,335 1,331 1,335 1,341 1,338 1,330 1,347 1,329 1,322 1,331 1,338 1,338 CATEGORIA DE RUGOSIDADE TABELA 2 - FATOR S2 III Classe IV ClasseClasse z(m) I II Classe V Classe Metodologia Etapas de cálculo • Passo 1: – Avaliar a velocidade básica do vento: v0. • Passo 2. – Determinar os coeficientes S1, S2 e S3. • Passo 3: – Avaliar a velocidade característica do vento: vk. • Passo 4: – Obter a pressão dinâmica. • Passo 5: – Obter o carregamento na estrutura. 3. Velocidade característica • É a velocidade básica corrigida para as condições reais da obra. • É dada pela expressão: 3210 SSSvvk • Onde: – S1: Fator topográfico. Corrige o efeito da topografia. – S2: Corrige o efeito da altura, rugosidade e duração da rajada. – S3: Corrige o tempo de recorrência da rajada. 4. Pressão dinâmica • É a pressão exercida, sobre um anteparo, de dimensões infinitas, pela massa de ar em movimento. • Ainda não depende da forma da estrutura. • Dada a velocidade característica em m/s: )/(;613,0 )/(; 16 22 2 2 mNvp mKgfvp k k 10.07 – Coeficientes aerodinâmicos Coeficientes aerodinâmicos • Definição: – São coeficientes adimensionais que multiplicam as pressões gerando cargas distribuídas por área, ou multiplicados pelas pressões e pelas áreas geram diretamente as forças atuantes. • Coeficientes de pressão externo, cpe: – Para efeito de vento sobre as paredes, telhados e vedações das edificações. Coeficientes aerodinâmicos • Coeficiente de pressão interno, cpi: – Para efeito de vento sobre as paredes, telhados e vedações das edificações, considerando o vento atuando interiormente à edificação. • Coeficiente de arrasto, Ca: – Para efeito global do vento sobre edifícios altos de seção constante. • Coeficiente de atrito, Cat: – Para cálculo de forças paralelas ao plano de uma cobertura, devidas à presença de nervuras e saliências na cobertura. Capítulo 06 da NBR6123 • Coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes: – Coeficientes de pressão e de forma externos para paredes de edificações de planta retangular. – Coeficientes de pressão e de forma externos para telhados com duas águas simétricos, em edificações de planta retangular. – Coeficientes de pressão e de forma externos para telhados com uma água, em edificações de planta retangular. Capítulo 06 da NBR6123 • Coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes: – Coeficientes de pressão e de forma externos para telhados múltiplos, simétricos, de tramos iguais. – Coeficientes de pressão e de forma externos para telhados múltiplos, assimétricos, de tramos iguais, com água menor inclinada de 60°. – Distribuição de pressões externas em edificações cilíndricas de seção circular. Capítulo 06 da NBR6123 • Coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes: – Coeficientes de pressão e de forma, internos. – Coeficientes de arrasto. – Coeficientes de atrito. Outros Capítulos • 07. Coeficientes de força para barras prismáticas e reticulados. – Torres de transmissão treliçadas. • 08. Coeficientes de força para muros, placas e coberturas isoladas. – 08.01. Muros e placas retangulares. – 08.02. Coberturas isoladas a águas planas. • A norma possui ainda um anexo, anexo E, que trata de coeficientes aerodinâmicos para coberturas curvas. 10.08 – Coeficientes de pressão externos para paredes de edificações Ação de vento sobre paredes Pressão na face de barlavento Sucção na face de sotavento Sucção nas faces paralelas ao vento, decrescente com a profundidade Zonas de aumento de pressão Zonas de pressão – NBR 6123 b/3 ou a/4 O maior dos dois, porém <= 2h 0° 90° 2h ou b/2 O menor dos dois. a > = b b A1 A2 A3 B3 B2 B1 C D C1 D1 C2 D2 A B Tabela 4 A1 e B1 A2 e B2 C D A B C1 e D1 C2 e D2 1 a/b 3/2 -0,80 -0,50 0,70 -0,40 0,70 -0,40 -0,80 -0,40 -0,90 2 a/b 4 -0,80 -0,40 0,70 -0,30 0,70 -0,50 -0,90 -0,50 -1,00 1 a/b 3/2 -0,90 -0,50 0,70 -0,50 0,70 -0,50 -0,90 -0,50 -1,10 2 a/b 4 -0,90 -0,40 0,70 -0,30 0,70 -0,60 -0,90 -0,50 -1,10 1 a/b 3/2 -1,00 -0,60 0,80 -0,60 0,80 -0,60 -1,00 -0,60 -1,20 2 a/b 4 -1,00 -0,50 0,80 -0,30 0,80 -0,60 -1,00 -0,60 -1,20 Para cada uma das duas incidências do vento, 0º ou 90º, o coeficiente de pressão médio externo, cpe médio, é aplicado à parte de barlavento das paredes paralelas ao vento, em uma distância igual a 0,2b ou h, considerando-se o menor destes dois valores. Para a/b entre 3/2 e 2 os valores de cpe podem ser interpolados linearmente h/b 1/2 1/2 < h/b 3/2 3/2 < h/b 6 Para vento a 0º, nas partes A3 e B3, o coeficiente cpe tem os seguintes valores: Para a/b = 1: O mesmo valor das partes A2 e B2 Para a/b 2: cpe = -0,2 Para 1 < a/b < 2: Interpolar linearmente Altura relativa cpe cpe médio TABELA 4 - Pag 19 Coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes de edificações de planta retangular = 0º = 90ºRelação entre os lados Comentários sobre Tabela 4 • Para a/b entre 3/2 e 2 os valores de cpe podem ser interpolados linearmente. • Para vento a 0º, nas partes A3 e B3, o coeficiente cpe tem os seguintes valores: – Para a/b = 1: O mesmo valor das partes A2 e B2; – Para a/b 2: cpe = -0,2; – Para 1 < a/b < 2: Interpolar linearmente. • Para cada uma das duas incidências do vento, 0º ou 90º, o coeficiente de pressão médio externo, cpe médio, é aplicado à parte de barlavento das paredes paralelas ao vento, em uma distância igual a 0,2b ou h, considerando-se o menor destes dois valores. 10.09. Coeficientes de pressão externos para telhados de edificações Ação de vento sobre telhados Sucção na água de barlavento. Para grandes inclinações pode ser pressão. Sucção na água de sotavento, independentemente da inclinação. Zonas de aumento de pressão Zonas de pressão – NBR 6123 b/3 ou a/4 O maior dos dois, porém <= 2h 0° a > = b b E G F H I J Parâmetros da Tabela 5 T a b e l a 5 EF GH EG FH 0º -0,80 -0,40 -0,80 -0,40 -2,00 -2,00 -2,00 5º -0,90 -0,40 -0,80 -0,40 -1,40 -1,20 -1,20 -1,00 10º -1,20 -0,40 -0,80 -0,60 -1,40 -1,40 -1,20 15º -1,00 -0,40 -0,80 -0,60 -1,40 -1,20 -1,20 20º -0,40 -0,40 -0,70 -0,60 -1,00 -1,20 30º 0,00 -0,40 -0,70 -0,60 -0,80 -1,10 45º 0,30 -0,50 -0,70 -0,60 -1,10 60º 0,70 -0,60 -0,70 -0,60 -1,10 0º -0,80 -0,60 -1,00 -0,60 -2,00 -2,00 -2,00 5º -0,90 -0,60 -0,90 -0,60 -2,00 -2,00 -1,50 -1,00 10º -1,10 -0,60 -0,80 -0,60 -2,00 -2,00 -1,50 -1,20 15º -1,00 -0,60 -0,80 -0,60 -1,80 -1,50 -1,50 -1,20 20º -0,70 -0,50 -0,80 -0,60 -1,50 -1,50 -1,50 -1,00 30º -0,20 -0,50 -0,80 -0,80 -1,00 -1,00 45º 0,20 -0,50 -0,80 -0,80 60º 0,60 -0,50 -0,80 -0,80 0º -0,80 -0,60 -0,90 -0,70 -2,00 -2,00 -2,00 5º -0,80 -0,60 -0,80 -0,80 -2,00 -2,00 -1,50 -1,00 10º -0,80 -0,60 -0,80 -0,80 -2,00 -2,00 -1,50 -1,20 15º -0,80 -0,60 -0,80 -0,80 -1,80 -1,80 -1,50 -1,20 20º -0,80 -0,60 -0,80 -0,80 -1,50 -1,50 -1,50 -1,20 30º -1,00 -0,50 -0,80 -0,70 -1,50 40º -0,20 -0,50 -0,80 -0,70 -1,00 50º 0,20 -0,50 -0,80 -0,70 60º 0,50 -0,50 -0,80 -0,70 TABELA 5 - Pag 21 Altura relativa = 90º = 0º Coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhados de duas águas simétricos em edificações de planta retangular cpe cpe médio h/b 1/2 1/2 < h/b 3/2 3/2 < h/b 6 Três situações Comentários Tabela 5 • O coeficiente de pressão cpe na face inferior do beiral é igual ao da parede correspondente; • Nas zonas em torno de paredes de edificações salientes ao telhado (chaminés, reservatórios, torres, etc) deve ser considerado um coeficiente de pressão cpe=1,2 até uma distância igual à metade da dimensão da diagonal da saliência vista em planta. • Na cobertura de lanternins, cpe médio = -2,0. • Para vento a 0º, nas partes I e J o coeficiente cpe tem os seguintes valores: – Para a/b = 1: O mesmo valor das partes F e H; – Para a/b 2: cpe = -0,2; – Para 1 < a/b < 2: Interpolar linearmente. Tabelas 6, 7 e 8 Coberturas curvas 10.10. Coeficientes de pressão interna Pressão Interna Coeficientes cpi • 6.2.1: Se a edificação for totalmente impermeável ao ar, a pressão no interior da mesma será invariável no tempo e independente da velocidade da corrente de ar externa. Porém, usualmente as paredes e a cobertura de edificações consideradas como fechadas, em condições normais de serviço ou como conseqüência de acidentes, permitem a passagem do ar, modificando as condições ideais supostas nos ensaios. Enquanto a permeabilidade não ultrapassar os limites indicados em 6.2.3, pode ser admitido que a pressão externa não é modificada pela mesma, devendo a pressão interna ser calculada de acordo com as especificações a seguir. Coeficientes cpi • 6.2.2: Para os fins desta Norma são considerados impermeáveis os seguintes elementos 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 considerados permeáveis. A permeabilidade deve-se à presença de aberturas tais como: juntas entre painéis de vedação e entre telhas, frestas em portas e janelas, ventilações em telhas e telhados, vãos abertos de portas e janelas, chaminés, lanternins, etc. Coeficientes cpi • 6.2.3: O índice de permeabilidade de uma parte da edificação é definido pela relação entre áreas das aberturas e área total desta parte. Esse índice deve ser determinado com toda a precisão possível. Como indicação geral, o índice de permeabilidade típico de uma edificação para moradia ou escritório, com todas as janelas e portas fechadas, está compreendido entre 0,01% e 0,05%. Para aplicação dos itens da seção 6.2, excetuando-se os casos de abertura dominante, o índice de permeabilidade de nenhuma parede ou água de cobertura pode ultrapassar 30%. A determinação deste índice deve ser feita com prudência, tendo em vista que alterações na permeabilidade, durante a vida útil da edificação, podem conduzir a valores mais nocivos de carregamento. Coeficientes cpi • 6.2.4: Para os fins desta Norma, abertura dominante é uma abertura cuja área é igual ou superior à área total das outras aberturas que constituem a permeabilidade considerada sobre toda a superfície externa da edificação (inclui a cobertura, se houver forro permeável ao ar ou na ausência de forro). Esta abertura dominante pode ocorrer por acidente, como a ruptura de vidros fixos causada pela pressão do vento (sobrepressão ou sucção), por objetos lançados pelo vento ou por outras causas. Coeficientes cpi • 6.2.5: Para edificações com paredes internas permeáveis a pressão interna pode ser considerada uniforme. Neste caso devem ser adotados os seguintes valores para o coeficiente de pressão interna: – a) Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis: • vento perpendicular a uma face permeável: cpi = +0,2 • vento perpendicular a uma face impermeável: cpi = -0,2 – b) Quatro faces igualmente permeáveis: cpi = -0,3 0u 0,0 (considerar o mais nocivo). Coeficientes cpi – c) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade: • Abertura dominante na face de barlavento. Proporção entre a área de todas as aberturas na face de barlavento e a área das aberturas em todas as faces (paredes e cobertura, nas condições de 6.2.4) submetidas a sucções externas: – 1: cpi = +0,1 – 1,5: cpi = +0,3 – 2: cpi = +0,5 – 3: cpi = +0,6 – > 6: cpi = +0,8 Abertura dominante Rolândia 25/09/2010 Coeficientes cpi – c) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade: • Abertura dominante na face de sotavento: » Adotar o coeficiente de forma externo, cpe, correspondente a esta face. • Abertura dominante em uma face paralela ao vento: » Abertura dominante não situada em zona de alta sucção externa: Adotar o valor do coeficiente de pressão externo, cpe, correspondente ao local da abertura nesta face. Coeficientes cpi – c) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade: • Abertura dominante em zona de alta sucção externa: Proporção entre a área da abertura dominante (ou área das aberturas situadas nesta zona) e a área total das outras aberturas situadas em todas as faces submetidas a sucções externas: » 0,25: cpi = -0,4 » 0,50: cpi = -0,5 » 0,75: cpi = -0,6 » 1,00: cpi = -0,7 » 1,50: cpi = -0,8 » > 3,00: cpi = -0,9 – Zonas de alta sucção externa são as zonas hachuradas nas tabelas 4 e 5 (cpe médio). Coeficientes cpi • 6.2.6: Para edificações efetivamente estanques e com janelas fixas que tenham uma probabilidade desprezível de serem rompidas por acidente, considerar o mais nocivo dos seguintes valores: – cpi = -0,2 ou 0,0. • 6.2.7: Quando não for considerado necessário ou quando não for possível determinar com exatidão razoável a relação de permeabilidade de 6.2.5-c), deve ser adotado para valor do coeficiente de pressão interna o mesmo valor do coeficiente de pressão externa, cpe (para incidência do vento a 0 ou 90), indicado nesta Norma para a zona em que se situa a abertura dominante, tanto em paredes como coberturas. Coeficientes cpi • 6.2.8: Aberturas na cobertura influirão nos esforços sobre as paredes nos casos de forro permeável (porosidade natural, alçapões, caixas de luz não estanques, etc.), ou não existente. Caso contrário, estas aberturas vão interessar somente ao estudo da estrutura do telhado, seus suportes e sua cobertura, bem como o estudo do próprio forro. • 6.2.9: O valor de cpi pode ser limitado ou controlado vantajosamente por um distribuição deliberada de permeabilidade nas paredes e cobertura, ou por um dispositivo de ventilação que atue como abertura dominante em uma posição com valor adequado de pressão externa. Exemplos de tais dispositivos são: Coeficientes cpi • ... Exemplos de tais dispositivos são: – Cumeeiras com ventilação em telhados submetidos a sucções para todas as orientações do vento, causando uma redução da força ascensional sobre o telhado. – Aberturas dominantes nas paredes paralelas à direção do vento e situadas próximas às bordas de barlavento (zonas de alta sucções externas), causando uma redução considerável na força ascensional sobre o telhado. • 6.2.11: Para os casos não considerados de 6.2.5 a 6.2.7 o coeficiente de pressão interna pode ser determinado de acordo com as indicações contidas no anexo D. Resumo • No caso em que não existam aberturas dominantes: – a) Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis: • vento perpendicular a uma face permeável: cpi = +0,2 • vento perpendicular a uma face impermeável: cpi = -0,2 – b) Quatro faces igualmente permeáveis: cpi = -0,3 0u 0,0 (considerar o mais nocivo). • cpi = +0,2 ou -0,3 Aberturas na cobertura Indaiatuba 26/05/2005 Toyota Indaiatuba 26/05/2005 Indaiatuba 26/05/2005 Tornados 10.11. Coeficiente de arrasto Centro Pirelli - Milão Centro Pirelli - Milão Centro Pirelli - Milão Forças de arrasto • A obtenção da distribuição da pressão sobre a fachada do edifício é importante para dimensionamento dos elementos de vedação. • Para análise do carregamento no edifício usam-se forças de arrasto (Fa), obtidas a partir de coeficientes de arrasto (Ca). • Sendo p a pressão dinâmica, e Ae a área frontal da fachada em uma região de pressão dinâmica, p, constante: eaa pACF Ventos de baixa turbulência Ventos de alta turbulência Ventos de alta turbulência • Uma edificação pode ser considerada em vento de alta turbulência quando sua altura não excede duas vezes a altura média das edificações nas vizinhanças, estendendo-se estas, na direção e sentido do vento incidente, a uma distância mínima de: – 500 metros para edificações com até 40 metros de altura; – 1.000 metros para edificações com até 55 metros de altura; – 2.000 metros para edificações com até 70 metros de altura; – 3.000 metros para edificações com até 80 metros de altura. Exemplo Embasamento Pavimento Tipo Casa de máquinas Caixa d’água Exemplo • 3 Níveis inferiores com pé- direito de 5,00 metros. • 15 pavimentos tipo com pé- direito de 3,00 metros. • 2 pisos superiores com pé- direito de 3,00 metros. • Altura total: 66,00 metros. Exemplo Exemplo Pavimentos H(m) Lx (m) Ly (m) Pavimentos H(m) Lx (m) Ly (m) Pavimentos H(m) Lx (m) Ly (m) 3 5,00 30,00 40,00 15 3,00 18,00 30,00 2 3,00 8,00 10,00 b Fr p Cax Cay v0 (m/s) S1 S3 0,71 0,95 0,175 1,40 1,20 42,5 1,00 1,00 L1 30,000 L2 14,667 L1 18,000 L2 24,444 h/L1 2,200 L1/L2 2,045 h/L1 3,667 L1/L2 0,736 Cax 1,40 Cay 1,20 Ação de ventos sobre edifícios altos Embasamento Tipo Cobertura Parâmetros Para vento na direção x Para vento na direção y Cota Lx Ly vk p Fax Fay Fax Fay Mx My (m) (m) (m) (m/s) (kN/m2) (kN) (kN) (kN) (kNm) (kNm) (kNm) Tampa Caixa 2 66,00 8,00 10,00 0,938 39,9 0,975 20,48 14,04 20,5 14,0 0,0 0,0 Fundo Caixa 1 63,00 8,00 10,00 0,931 39,6 0,959 40,62 27,86 61,1 41,9 42,1 61,4 Cobertura 60,00 18,00 30,00 0,923 39,2 0,943 79,56 44,37 140,7 86,3 167,8 244,7 Pav. Tipo 15 57,00 18,00 30,00 0,915 38,9 0,926 117,77 60,57 258,4 146,8 426,6 666,7 Pav. Tipo 14 54,00 18,00 30,00 0,906 38,5 0,909 115,62 59,46 374,1 206,3 867,1 1.442,0 Pav. Tipo 13 51,00 18,00 30,00 0,897 38,1 0,891 113,39 58,32 487,4 264,6 1.486,0 2.564,2 Pav. Tipo 12 48,00 18,00 30,00 0,888 37,7 0,872 111,08 57,13 598,5 321,7 2.279,9 4.026,5 Pav. Tipo 11 45,00 18,00 30,00 0,878 37,3 0,853 108,68 55,89 707,2 377,6 3.245,1 5.822,1 Pav. Tipo 10 42,00 18,00 30,00 0,867 36,9 0,832 106,17 54,60 813,4 432,2 4.378,0 7.943,7 Pav. Tipo 9 39,00 18,00 30,00 0,856 36,4 0,811 103,54 53,25 916,9 485,5 5.674,7 10.383,8 Pav. Tipo 8 36,00 18,00 30,00 0,844 35,9 0,789 100,79 51,83 1.017,7 537,3 7.131,1 13.134,6 Pav. Tipo 7 33,00 18,00 30,00 0,831 35,3 0,765 97,88 50,34 1.115,6 587,7 8.743,1 16.187,7 Pav. Tipo 6 30,00 18,00 30,00 0,817 34,7 0,740 94,81 48,76 1.210,4 636,4 10.506,1 19.534,4 Pav. Tipo 5 27,00 18,00 30,00 0,803 34,1 0,713 91,54 47,08 1.301,9 683,5 12.415,3 23.165,6 Pav. Tipo 4 24,00 18,00 30,00 0,786 33,4 0,684 88,04 45,28 1.390,0 728,8 14.465,8 27.071,4 Pav. Tipo 3 21,00 18,00 30,00 0,768 32,6 0,653 84,26 43,33 1.474,2 772,1 16.652,1 31.241,4 Pav. Tipo 2 18,00 18,00 30,00 0,748 31,8 0,619 80,13 41,21 1.554,4 813,3 18.968,5 35.664,1 Pav. Tipo 1 15,00 30,00 40,00 0,724 30,8 0,581 120,26 72,30 1.674,6 885,6 21.408,4 40.327,2 S Loja2 3 10,00 30,00 40,00 0,675 28,7 0,504 151,80 97,59 1.826,4 983,2 25.836,5 48.700,4 S Loja1 2 5,00 30,00 40,00 0,597 25,4 0,395 125,85 80,91 1.952,3 1.064,1 30.752,5 57.832,6 Térreo 1 0,00 30,00 40,00 0,000 0,0 0,000 0,00 0,00 1.952,3 1.064,1 36.073,1 67.594,0 Esforços S2Pavimento Fórmulas 11,1,, 1,11, , 2 3210 2 2 1000 613,0 10 )( NNaxNaxNax NyNNNyNN axNax k k p r HFMM LHpLHp CF vp SSSvv zbFzS Edifício Torre de Málaga V e n t o 0° N Túnel de vento LAC/URGS Modelo e vizinhança Modelo e vizinhança Maquete Medidores de pressão 90 240 190297.5 297.5 257.5 297.5 375 415 375 100 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 181 712.5 0,00 m - Referência 350 390 350 5 355 290 75100 75 141 142 143 144 146 147 145 148 149 150 151 153 154 152 155 156 157 158 160 161 159 162 163 164 165 167 168 166 169 170 171 172 174 175 173 193 194 182 182.5 441 11443 10835 9863 7919 5327 2735 678.5 0,00 m - Referência A 10027 7435 130129128127126125124123 122 121 120119118117116115114113 112 111 110109108107106105104103 102 101 1009998979695949391 92 11443 10835 9863 7919 5327 441 2735 678.5 B C D E F A B C D E F A B C D E F A B C D E F 200 110 7111 10351 678.5 2735 441 5327 7919 9863 10835 11443 7435 10027 678.5 2735 441 5327 7919 9863 10835 11443 200 100 192 191 189 83 75 67 59 51 540 180 86 78 70 62 54 908988878584 828180797776 747372716968 666564636160 585756555352 320165255375440375100 178177176 1000.75 523 546.25 110 15075 188187186 185184183 75 179 50494847464544434241 40393837363534333231 30292827262524232221 20191817161514131211 10987654321 90 285 280 250 365 350 300 302.5 402.5 0,00 m - Referência0,00 m - Referência A B C D E F A B C D E F 190 A B C D E F A B C D E F 10.12. Muros, placas e coberturas isoladas Coberturas isoladas Cobertura que pode ser envolvida pelo vento nas duas faces Exemplos Postos de Combustível Coberturas isoladas • 8.2.1: Nas coberturas isoladas, isto é, nas coberturas sobre suportes de reduzidas dimensões, e que por este motivo não constituam obstáculo significativo ao fluxo de ar, a ação de vento é exercida diretamente sobre as faces superior e inferior. • 8.2.2: Para as coberturas isoladas a uma ou duas águas planas em que a altura livre entre o piso e o nível da aresta horizontal mais baixa da cobertura satisfaça as condições de 8.2.3, e para vento incidindo perpendicularmente à geratriz da cobertura, aplicam-se os coeficientes indicados nas Tabelas 17 e 18. Estas tabelas fornecem os valores e os sentidos dos coeficientes de pressão, os quais englobam as ações que se exercem perpendicularmente às duas faces da cobertura. Nos casos em que são indicados dois carregamentos, as duas situações respectivas de forças devem ser consideradas independentemente. Tabela 17 Tabela 18 Tabelas 17 e 18 • 8.2.3: Os coeficientes das Tabelas 17 e 18 aplicam-se somente quando forem satisfeitas as seguintes condições: – Coberturas a uma água (Tabela 17): – Coberturas a duas águas (Tabela 18): sendo: • h: altura livre entre o piso e o nível da aresta horizontal mais baixa da cobertura. • l2: profundidade da cobertura. • : ângulo de inclinação das águas da cobertura. Coberturas com obstruções • 8.2.4: Para os casos em que a altura h seja inferior ao limite fixado em 8.2.3, ou em que obstruções possam ser colocadas sob ou junto à cobertura, esta deve resistir à ação do vento, na zona de obstrução, calculada para uma edificação fechada e de mesma cobertura, com cpi = +0,8, para obstruções na área de sotavento e com cpi = -0,3, para obstruções na borda de barlavento. Marquises Vento Cpi = +0,8 Marquises Vento Cpi = -0,3 Forças de atrito • 8.2.5: Para vento paralelo à geratriz da cobertura devem ser consideradas forças horizontais de atrito calculadas pela expressão: – sendo a e b as dimensões em planta da cobertura. Estas forças englobam a ação do vento sobre as duas faces da cobertura. Abas perpendiculares ao vento • 8.2.8: Em abas (planas ou aproximadamente planas) porventura existentes ao longo das bordas da cobertura deve ser considerada uma pressão uniforme distribuída, com força resultante calculada pela expressão: – para a aba de barlavento: F=1,3 p Ae – para a aba de sotavento: F = 0,8 p Ae – sendo Ae a área frontal efetiva das placas e elementos afins que constituem a aba em estudo. As expressões acima são válidas para abas que formam em relação à vertical um ângulo de no máximo 30. As forças assim calculadas englobam as pressões que agem em ambas as faces das abas perpendicularmente à ação do vento. epAF 3,1 Abas paralelas ao vento • 8.2.9: Nas abas paralelas à direção do vento devem ser consideradas forças horizontais de atrito calculadas pela expressão: – Fat = 0,05 p Ae – e aplicadas a meia altura das abas. Estas forças englobam a ação do vento sobre as duas faces da aba LAC: Cobertura em forma de asa Resultados Outros modelos LAC - UFRGS Ponte Estaiada Vortex shedding Chaminé para termo-elétrica Segundo modo de vibração Terceiro modo de vibração Modelagem física: Túnel de vento Modelagem física British Standard BS6399 The basic wind speed in this British Standard is given as an hourly mean value; this differs from CP3:Chapter V:Part 2 in which it was based on a 3 s gust value. However, the hourly mean basic wind speed is subsequently converted into a gust wind speed for use in design (by a gust peak factor which takes account of gust duration time, height of structure above ground and the size of the structure). The adoption of the hourly mean value for the basic wind speed is for technical reasons. Primarily it allows a more accurate treatment of topography, but it also provides the starting point for serviceability calculations involving fatigue or dynamic response of the structure. Its use is also a move towards harmonization as mean values (sometimes 10 min means) are often the basis for wind loading calculations in European and International Standards. The wind data archived by the Meteorological Office are derived from continuously recording anemographs, normally exposed at a height of 10 m above ground in open, level terrain or, in other terrains, at a height equivalent to the standard exposure. Currently, the network numbers about 130 stations and the main archive comprises hourly mean wind speeds and wind directions, together with details of the maximum gust each hour. Many of these stations have past records spanning several decades, although the computer-held ones generally begin in about 1970. Norma FM Global Índia
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