Acao do Vento em edificações

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Ação do Vento nas Edificações
• Sumário
– Conceitos iniciais
– Velocidade do vento
Introdução à Engenharia de Estruturas2
– Coeficientes aerodinâmicos e ação estática do vento
– Exemplo Prático
Introdução
• Diferenças de pressão => movimento das massas de ar
• Caráter aleatório na intensidade, duração e direção.
Introdução à Engenharia de Estruturas3
Como Quantificar???
Como Quantificar?
F = Cf . q .A
Cf – coeficiente de força
q – pressão dinâmica
A – área de referência
q = 0,613.Vk
2
Vk – velocidade característica 
do vento
V = V . S S S
Introdução à Engenharia de Estruturas4
Cf - características 
Geométricas
A – área exposta ao 
vento
Vk = V0. S1. S2. S3
V0 – velocidade básica do vento
S1 – fator topográfico
S2 – rugosidade, dimensões e altura
S3 – fator estatístico
Velocidade do Vento
• Fatores intervenientes:
– Local
– Tipo de terreno (plano, aclive, morro)
Introdução à Engenharia de Estruturas5
– Altura da edificação
– Rugosidade do terreno
– Tipo de ocupação
• Velocidade básica (Vo)
– Rajada de 3 s
– Excedida uma vez em 50 anos
– A 10 m acima do terreno
– Em campo aberto e plano
Velocidade do Vento
Introdução à Engenharia de Estruturas6
– Em campo aberto e plano
– Admite-se que o vento básico pode soprar de qualquer 
direção horizontal
– Na dúvida ou em obras de excepcional importância 
• Estudo específico para a determinação de Vo
• Podem ser consideradas direções preferenciais, se devidamente 
justificadas.
• Isopletas
Velocidade do Vento
Introdução à Engenharia de Estruturas7
• Fator topográfico S1
– Terreno plano S1= 1
Velocidade do Vento
Introdução à Engenharia de Estruturas8
– Vales protegidos S1 = 0,9
–Morros e Taludes – S1 conforme a seguir
Velocidade do vento
• Fator topográfico S1
– Morros e Taludes
Pontos A e C
S1 = 1,0
Introdução à Engenharia de Estruturas9
Velocidade do vento
• Fator topográfico S1
–Morros e Taludes
• Pontos A e C: S1 = 1
• Ponto B: 0,1)(3 1 =→≤ zSoθ
Introdução à Engenharia de Estruturas10
• Ponto B:
• Entre A e B, B e C => interpolar
• Entre 3 e 6º, entre 17 e 45º=> interpolar
131,0)5,2(0,1)(45
1)3()5,2(0,1)(176
0,1)(3
1
1
1
≥⋅−+=→≥
≥−−+=→≤≤
=→≤
d
z
zS
tg
d
z
zS
zS
o
ooo
θ
θθ
θ
Velocidade do vento
• Fator S2
– Efeito combinado:
Rugosidade do terreno
Introdução à Engenharia de Estruturas11
• Rugosidade do terreno
• Dimensões da edificação
• Altura sobre o terreno
Velocidade do vento
• Rugosidade do terreno
– Categoria I: 
• Superfícies lisas de grandes dimensões com mais de 5 
Introdução à Engenharia de Estruturas12
km de extensão, medida na direção e sentido do vento 
incidente.
• Exemplos: mar calmo, lagos e rios, pântanos sem 
vegetação.
Velocidade do vento
• Rugosidade do terreno
– Categoria II: 
• Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em 
nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores 
e edificações baixas. 
Introdução à Engenharia de Estruturas13
e edificações baixas. 
• Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com 
vegetação rala, campos de aviação, pradarias e 
charnecas, fazendas sem sebes ou muros.
• A cota média do topo dos obstáculos é considerada 
inferior ou igual a 1,0 m.
Velocidade do vento
• Rugosidade do terreno
– Categoria III:
• Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como 
sebes e muros, poucos quebra-ventos de árvores, 
edificações baixas e esparsas. 
Introdução à Engenharia de Estruturas14
• Exemplos: granjas e casas de campo (com exceção das 
partes com matos), fazendas com sebes e/ou muros, 
subúrbios a considerável distância do centro, com casas 
baixas e esparsas.
• A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 
3,0 m.
Velocidade do vento
• Rugosidade do terreno 
– Categoria IV: 
• Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco 
espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. 
• Exemplos: zonas de parques e bosques com muitas 
Introdução à Engenharia de Estruturas15
• 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.
• A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual 
a 10 m.
Velocidade do vento
• Rugosidade do terreno
– Categoria V: 
• Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, 
altos e pouco espaçados. 
Introdução à Engenharia de Estruturas16
• Exemplos: florestas com árvores altas, de copas isoladas, 
centros de grandes cidades, complexos industriais bem 
desenvolvidos.
• A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual 
ou superior a 25 m.
Velocidade do Vento
• Dimensões da edificação
– Classe A (3 s)
• Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação 
Introdução à Engenharia de Estruturas17
• 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.
Velocidade do vento
• Dimensões da edificação
– Classe B (5 s)
Introdução à Engenharia de Estruturas18
• 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.
Velocidade do vento
• Dimensões da edificação
– Classe C (10 s)
• Toda edificação ou parte de edificação para a qual a 
Introdução à Engenharia de Estruturas19
• Toda edificação ou parte de edificação para a qual a 
maior dimensão horizontal ou vertical da superfície 
frontal exceda 50 m.
– Anexo A da NBR 6123
• Superfície frontal maior que 80 m.
Velocidade do vento
• Fator S2
Introdução à Engenharia de Estruturas21
Velocidade do Vento
• Fator Estatístico S3
– Vida útil: 50 anos
– Vo superado: 63%
– adequados para edificações normais destinadas a 
Introdução à Engenharia de Estruturas22
– adequados para edificações normais destinadas a 
moradias, hotéis, escritórios, etc. (grupo 2)
– Anexo B da NBR 6123:1988:
• Outros níveis de probabilidade
• Outros períodos de exposição
Velocidade do Vento
• Fator estatístico S3
Introdução à Engenharia de Estruturas23
Velocidade e Pressão Dinâmica do 
Vento
• Velocidade Característica
Vk = Vo . S1 . S2 . S3
Pressão dinâmica
Introdução à Engenharia de Estruturas24
• Pressão dinâmica
– q em N/m2 e Vk em m/s
Coeficientes de Pressão
• Força do Vento Diferença de Pressão
– Pressão efetiva (∆p) em um ponto da superfície de 
uma edificação:
Introdução à Engenharia de Estruturas25
Coeficientes de Pressão
• Como
• Vale também
Introdução à Engenharia de Estruturas26
Cpe +, Cpi +, ∆p + => 
sobrepressão
Cpe -, Cpi -, ∆p - => sucção
• Vale também
Coeficientes de Forma
• Forças:
Introdução à Engenharia de Estruturas27
• De forma análoga
Coeficientes de Força
• Força Global Soma vetorial das forças
• Força na direção do vento = Força de arrasto
Introdução à Engenharia de Estruturas28
Exemplo Prático
Introdução à Engenharia de Estruturas31
Exemplo Prático
• Dimensionamento da estrutura suporte e de 
fixação da Barreira Acústica instalada no Metrô 
de São Paulo
• Dados:
Introdução à Engenharia de Estruturas32
• Dados:
• Localização: Cidade de São Paulo
• Altura: aproximadamente 20 m do solo
Exemplo Prático
Introdução à Engenharia de Estruturas33
Exemplo Prático
Introdução à Engenharia de Estruturas34
Relembrando...F = Cf . q .A
Cf – coeficiente de força
q – pressão dinâmica
A – área de referência
q = 0,613.Vk
2
Vk – velocidade característica 
do vento
V = V . S S S
Introdução à Engenharia de Estruturas35
Cf - características 
Geométricas
A – área exposta ao 
vento
Vk = V0. S1. S2. S3
V0 – velocidade básica do vento
S1 – fator topográfico
S2 – rugosidade, dimensões e altura
S3 – fator estatístico
Determinação da Velocidade Básica do Vento 
- Vo
Introdução à Engenharia de Estruturas36
Vo – 40 m / seg
Determinação do Fator Topográfico - S1
• Fator topográfico S1
– Terreno plano S1= 1 Local da obra
Introdução à Engenharia de Estruturas37
– Vales protegidos S1 = 0,9
–Morros e Taludes – S1 conforme cálculos 
apresentados
Determinação do Fator S2 (rug, dim, alt)
Depende:
Categoria
Introdução à Engenharia de Estruturas38
Classe
Categoria II: 
Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em 
nível, com poucos obstáculos isolados, tais como 
árvores e edificações baixas. 
Determinação do Fator S2 (rug, dim, alt)
Introdução à Engenharia de Estruturas39
Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com 
vegetação rala, campos de aviação, pradarias, 
fazendas sem sebes ou muros.
A cota média do topo dos obstáculos é considerada 
inferior ou igual a 1,0 m.
Classe C (10 s)
• Toda edificação ou parte de edificação para a qual a 
maior dimensão horizontal ou vertical da superfície 
frontal exceda 50 m.
Determinação do Fator S2 (rug, dim, alt)
Introdução à Engenharia de Estruturas40
frontal exceda 50 m.
Determinação do Fator S2 (rug, dim, alt)
Categoria: II
Classe: C
Introdução à Engenharia de Estruturas41
S2 = 1,02
Determinação do Fator Estatístico - S3
Introdução à Engenharia de Estruturas42
S3 = 1,00
Vk = V0. S1. S2. S3
V0 = 40 m/s (velocidade básica do vento)
S1 = 1,0 (fator topográfico)
S2 =1,02 (rugosidade, dimensões e altura)
Determinação da Velocidade Característica 
do Vento - Vk
Introdução à Engenharia de Estruturas43
S2 =1,02 (rugosidade, dimensões e altura)
S3 =1,0 (fator estatístico)
Vk = 40. 1,0. 1,02. 1,0
Vk = 40,8 m/s
q = 0,613.Vk
2
Vk = 40,8 m/s – velocidade característica do vento
q = 0,613.40,82
Determinação da Pressão Dinâmica do Vento 
- q
Introdução à Engenharia de Estruturas44
q = 0,613.40,82
q = 1020,42 N/m2
F = Cf . q .A
Cf – coeficiente de força
q – pressão dinâmica
A – área de referência
Cálculo da Força devida ao Vento 
Cf = 0,7 para sobrepressão
Cf = -0,5 para sucção
A = 2,0 x 4,5 = 9 m2
Introdução à Engenharia de Estruturas45
Sobrepressão
F = 0,7. 1020,42 .9
F = 6428,65 N = 6,43 kN
Sucção
F = -0,5. 1020,42 .9
F = -4591,89 N = -4,6 kN
Bibliografia
• ABNT - NBR 6123. Forças devidas ao vento em 
Edificações - Procedimento. Rio de Janeiro, 
1988.
• SÁLES, J. J.; MALITE, M.; GONÇALVES, R. M. 
Introdução à Engenharia de Estruturas46
• SÁLES, J. J.; MALITE, M.; GONÇALVES, R. M. 
(1999). Ação do vento das Edificações. Notas 
de aula. EESC-USP.