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UNIVERSIDADE PAULISTA
  
  
  
ENGENHARIA CIVIL – SEGUNDO SEMESTRE DE 2016
APS - VENTO NAS EDIFICAÇÕES.
  
  
  
Santana de Parnaíba, 28 de novembro de 2016.
VENTO NAS EDIFICAÇÕES
   
     
TRABALHO APRESENTADO A UNIVERSIDADE PAULISTA DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL, SEGUNDO SEMESTRE DE 2016, PERÍODO NOTURNO.
  
  
  
Santana de Parnaíba, 28 de novembro de 2016.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO.................................................................................................................4
A ORIGEM DOS VENTOS E SEUS EFEITOS.......................................................................5
DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DINÂMICA OU DE OBSTRUÇÃO....................................6
MAPA ISOPLETA.............................................................................................................7
FATOR TOPOGRÁFICO ...................................................................................................8
FATOR DE RUGOSIDADE, DIMENSÕES E ALTURA DA EDIFICAÇÃO................................9
FATOR ESTATÍSTICO......................................................................................................10
TÚNEL DO VENTO..........................................................................................................11
 
OS ENSAIOS....................................................................................................................11
A EMPRESA.....................................................................................................................13
CÁLCULOS..................................................................................................................... 14
CONCLUSÃO..................................................................................................................16  
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................17
INTRODUÇÃO
 O vento não é um problema em construções baixas e pesadas com paredes grossas, porém em estruturas esbeltas passa a ser uma das ações mais importantes a determinar no projeto de estruturas. As considerações para determinação das forças devidas ao vento são regidas e calculadas de acordo com a NBR 6123/1988 “Forças devidas ao vento em edificações”.
 Muitos casos não são considerados dentro da NBR 6123, porém quando a edificação, seja por suas dimensões e ou forma, provoque perturbações importantes no escoamento ou por obstáculos na sua vizinhança, deve-se recorrer a ensaios em túnel de vento, onde possam ser simuladas as características do vento natural.
 É importante definir alguns dos aspectos que regem as forças devidas ao vento, antes de passar a seu cálculo. O vento é produzido por diferenças de temperatura de massas de ar na atmosfera, o caso mais fácil de identificar é quando uma frente fria chega na área e choca-se com o ar quente produzindo vento, esse tipo de fenômeno pode ser observado antes do início de uma chuva.
 Os cálculos são determinados a partir de velocidades básicas determinadas experimentalmente em torres de medição de ventos, e de acordo com a NBR6123 a 10 metros de altura, em campo aberto e plano. A velocidade básica do vento é uma rajada de três segundos de duração, que ultrapassa em média esse valor uma vez em 50 anos, e se define por V0.
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A ORIGEM DOS VENTOS E SEUS EFEITOS
 
 O vento é um fenômeno meteorológico formado pelo movimento do ar na atmosfera, ele é gerado através de fenômenos naturais como, por exemplo, os movimentos de rotação e translação do Planeta Terra. Existem vários fatores que podem influenciar na formação do vento, fazendo com que este possa ser mais forte (ventania) ou suave (brisa). Pressão atmosférica, radiação solar, umidade do ar e evaporação influenciam diretamente nas características do vento. Em regiões mais altas, como no alto de montanhas por exemplo, o vento costuma ser mais forte, pois não há interferências das construções. 
 O vento não é um problema em construções baixas e pesadas com paredes grossas, porém em estruturas esbeltas passa a ser uma das ações mais importantes a determinar no projeto de estruturas. As considerações para determinação das forças devidas ao vento são regidas e calculadas de acordo com a NBR 6123/1988 “Forças devidas ao vento em edificações”.
 
 A maioria dos acidentes ocorre em construções leves, principalmente de grandes vãos livres, tais como hangares, pavilhões de feiras e de exposições, pavilhões industriais, coberturas de estádios, ginásios cobertos. Ensaios em túneis de vento mostram que o máximo de sução média aparece em coberturas com inclinação entre 80 e 120 , para certas proporções da construção, exatamente as inclinações de uso corrente na arquitetura em um grande número de construções.
 As principais causas dos acidentes devidos ao vento são: 
a) contraventamento insuficiente de estruturas de cobertura; 
b) falta de ancoragem de terças; 
c) fundações e paredes inadequadas; 
e) deformabilidade excessiva da edificação
 Muitos casos não são considerados dentro da NBR 6123, porém quando a edificação, seja por suas dimensões e ou forma, provoque perturbações importantes no escoamento ou por obstáculos na sua vizinhança, deve-se recorrer a ensaios em túnel de vento, onde possam ser simuladas as características do vento natural.
 É importante definir alguns dos aspectos que regem as forças devidas ao vento, antes de passar a seu cálculo. O vento é produzido por diferenças de temperatura de massas de ar na atmosfera, o caso mais fácil de identificar é quando uma frente fria chega na área e choca-se com o ar quente produzindo vento, esse tipo de fenômeno pode ser observado antes do início de uma chuva. Define-se o termo barlavento com sendo a região de onde sopra o vento (em relação a edificação), e sotavento a região oposta àquela de onde sopra o vento. Quando o vento sopra sobre uma superfície existe uma sobrepressão (sinal positivo), porém em alguns casos pode acontecer o 
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contrário, ou seja existir sucção (sinal negativo) sobre a superfície. O vento sempre atua perpendicularmente a superfície que obstrói sua passagem.
 
DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DINÂMICA OU DE OBSTRUÇÃO
 A Velocidade característica Vk : é a velocidade usada em projeto, sendo que são considerados os fatores topográficos (S1), influência da rugosidade(obstáculos no entorno da edificação) e dimensões da edificação (S2) e o fator de uso da edificação (que considera a vida útil e o tipo de uso). A velocidade característica pode ser expressa como:
Vk = Vo . S1 . S2 . S3
Onde: 
Vo : velocidade básica;
S1 : fator topográfico; 
S2 : fator de rugosidade, dimensões e altura da edificação; 
S3 : fator estatístico;
 
 De acordo com a NBR-6123, a velocidade básica do vento, Vo, é a velocidade de uma rajada de 3 segundos, excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 metros acima do terreno, em campo aberto e plano.
 Para quem está acostumado a pensar em km/h, isto é, em quilômetros por hora, uma velocidade básica V0 = 30 m/s equivale a uma velocidade básica V0 = 108 km/h.
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MAPA DE ISOPLETAS NO BRASIL
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FATOR TOPOGRÁFICO
 O fator topográfico leva em consideração as variações do relevo do terreno e é determinado do seguinte modo: 
a) terreno plano ou fracamente acidentado: S1 = 1,0;
b)taludes e morros; (Variável)
c) vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção, S1 = 0,9.
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FATOR DE RUGOSIDADE, DIMENSÕES E ALTURA DA EDIFICAÇÃO
 O fator S2 considera o efeito combinado da rugosidade do terreno,da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração.
 Além de avaliarmos a rugosidade do terreno, é necessário avaliar as dimensões do terreno, pois a velocidade do vento varia continuamente e seu valor médio pode ser sobre qualquer intervalo de tempo. Foram escolhidas três classes de edificações, com intervalos de tempo para cálculo da velocidade média de, respectivamente 3 s, 5 s e 10 s.
CLASSE A: Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m.
CLASSE B: Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 m e 50 m.
CLASSE C : Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 m.
 Juntando a categoria do terreno com a classe do edifício, entramos na tabela seguinte, obtendo o fator rugosidade S2 para diversas alturas de edifício:
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FATOR ESTATÍSTICO
 O fator S3 considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação, com base em conceitos estatísticos.
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 De acordo com a NBR 6123 a pressão exercida pelo vento sobre as partes das edificações deve ser calculada com a fórmula qv= 0,613 x (vk)². As velocidades existentes no Brasil são 30, 35, 40, 45 e 50 m/s.
 
 Usamos a fórmula Fa= Ca x qv x área, para descobrir a força do vento em edificações, sendo Fa, força de arrasto e Ca, coeficiente de arrasto do vento.
 Para força de pressão do vento em paredes e coberturas, usamos a fórmula: 
F = c x qv x área, sendo C, coeficiente de pressão do vento que é calculado pela fórmula C = Ce - Ci, sendo Ce, o coeficiente de pressão externa e Ci, coeficiente de pressão interna.
TUNEL DE VENTO
 É um equipamento que consegue simular deslocamentos de ar com intensidades variáveis, o túnel de vento é feito para analisar o desempenho aerodinâmico de construções em escala reduzida, utilizando maquetes. Os ensaios permitem determinar os efeitos da carga de vento sobre estruturas de edifícios, pontes e outras estruturas especiais, fornecendo ao projetista dados que aumentam a confiabilidade do cálculo estrutural. No túnel de vento, também é possível determinar a influência das edificações próximas e da topografia do entorno da construção, analisar a ventilação dos ambientes internos e avaliar a qualidade do ar interior em relação à dispersão de poluentes e contaminantes. Sua aplicação está diretamente relacionada às situações que exigem informações com mais exatidão e confiabilidade ou quando o conhecimento a respeito das cargas de vento recai sobre condições que fogem às previstas nas normas técnicas.
OS ENSAIOS
 Para a realização dos ensaios são construídos modelos reduzidos de edificações em escalas que variam de acordo com a dimensão do conduto do túnel de vento, mas nunca menor que 1:400, com simulação da vizinhança e da rugosidade local. Os ensaios são feitos por meio de uma plataforma circular que ao girar simula as direções do vento até completar uma volta (360 graus).
 Os ensaios de edificações como conhecemos hoje foram revolucionados em 1959 por Jack E. Cermak, quando montou um túnel de vento de camada limite atmosférico, na Colorado State University. A partir dessa data, passou-se a estudar a interação vento-estrutura em edificações submetidas a um escoamento turbulento, reproduzindo as características do vento natural do local da construção. No entanto, foi a partir da década de 1970 que os testes cresceram em importância. No Brasil, a demanda aumentou muito nos últimos dez anos em virtude dos projetos com estruturas mais arrojadas como arenas esportivas e torres esbeltas.
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 Esquema do túnel de vento do IPT, ilustrando suas principais dimensões, as duas mesas giratórias de testes, os elementos de rugosidade, barreira e geradores de vórtices para modelar o vento característico do local.
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 Estabelecida desde 1997 a Saldanha Construtora é uma empresa especializada em empreendimentos comerciais e residenciais com certificado PBQP H (Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade do Habitat) e parceria com a Caixa Econômica Federal. A obra fica localizada na Rua Jequié, 245 - Quitaúna 
Osasco - SP - E. Residence.
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Cálculos:
- Vo = 45 m/s, utilizou-se a velocidade básica da região de São Paulo de acordo com o mapa de isopletas;
- S1 = 1,0 terreno plano ou fracamente acidentado;
- S2 = O fator de rugosidade usado é a categoria V, terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados, e a cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 m. E a classe seria C, pois sua maior dimensão tem mais de 50 m.
-S3 = 1,0 - Grupo 2, edificações para hotéis, residências, comércio e indústrias.
VK = Vo . S1 . S2 . S3
<5 VK = 45 . 1,0 . 0,67 . 1,0 = 30,15 m/s
 10 VK = 45 . 1,0 . 0,67 . 1,0 = 30,15 m/s
 15 VK = 45 . 1,0 . 0,72 . 1,0 = 32,40 m/s
 20 VK = 45 . 1,0 . 0,76 . 1,0 = 34,2 m/s
 30 VK = 45 . 1,0 . 0,82 . 1,0 = 36,9 m/s
 40 VK = 45 . 1,0 . 0,86 . 1,0 = 38,7 m/s
 50 VK = 45 . 1,0 . 0,89 . 1,0 = 40,05 m/s
 60 VK = 45 . 1,0 . 0,92 . 1,0 = 41,4 m/s
Qv = 0,613 . (VK)²
Qv = 0,613 . (30,15)² = 557,23
Qv = 0,613 . (30,15)² = 557,23
Qv = 0,613 . (32,40)² = 643,50
Qv = 0,613 . (34,2)² = 716,98
Qv = 0,613 . (36,9)² = 834,66
Qv = 0,613 . (38,7)² = 918,08
Qv = 0,613 . (40,05)² = 983,25
Qv = 0,613 . (41,4)² = 1050,65
H/L1 = 52 / 18 = 2,88 Ca = 1,3 Vento a 90º
L1/L2 = 18 / 20 = 0,9 
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H/L1 = 52 / 20 = 2,6 Ca = 1,4 Vento a 0º
 L1/L2 = 20 / 18 = 1,11 
Fa = Ca . Qv . área
Fa = 1,3 . 557,23 . (18 x 5) = 65195,91
Fa = 1,3 . 557,23 . (18 x 5) =65195,91
Fa = 1,3 . 643,50 . (18 x 10) = 150579,0
Fa = 1,3 . 716,98 . (18 x 10) =167773,32
Fa = 1,3 . 834,66 . (18 x 10) =195310,44
Fa = 1,3 . 918,08 . (18 x 10) =214830,72
Fa = 1,3 . 983,25 . (18 x 10) =230080,5
Fa = 1,3 . 1050,65 . (18 x 10) =245852,1
Fa = 1,4 . 557,23 . (18 x 5) = 70210,98
Fa = 1,4 . 557,23 . (18 x 5) = 70210,98
Fa = 1,4 . 643,50 . (18 x 10) = 162162,0
Fa = 1,4 . 716,98 . (18 x 10) = 180678,96
Fa = 1,4 . 834,66 . (18 x 10) = 210334,32
Fa = 1,4 . 918,08 . (18 x 10) = 231356,16
Fa = 1,4 . 983,25 . (18 x 10) = 247779,0
Fa = 1,4 . 1050,65 . (18 x 10) = 264763,8
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CONCLUSÃO
 
 Este trabalho abordou a ação do vento nas edificações, apresentando primeiramente os conceitos básicos sobre vento. Dentre os estudos sobre o vento, observou-se a importância na checagem das velocidades básicas de vento utilizadas pelo código nacional brasileiro, de forma a garantir a segurança prevista nas edificações.
 A comparação gráfica entre as forças obtidas pelos métodos traz uma importante visão para o projetista se ele está considerando de forma adequada as forças no dimensionando da estrutura, visto que em determinadas alturas foi possível observar diferenças próximas a 100% entre as forças do método estático para os métodos dinâmicos.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, forças devidas ao vento em edificações, NBR 6123, ABNT, Rio de Janeiro, 66 páginas, 1987.
A AÇÃO DOS VENTOS NAS EDIFICAÇÕES - Roberto Massaru Watanabe, <http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php>, acesso 23/11/2016 - 17:40.
GRUPO SALDANHA - <http://www.saldanhaconstrutora.com.br/imoveis/e-residence-quitauna/localizacao.html> acesso 23/11/2016.
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