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AÇÃO DOS VENTOS NAS ESTRUTURAS UFJF | FAU | ESTRUTURAS VI | PROF. MIGUEL PIMENTA AUGUSTO BRANDÃO, GLAUCY HERDY E JULIANA AQUINO DA DO S RE FE RE NC IA IS ● Antigamente, devido à falta de cálculos e de materiais disponíveis, para que uma edificação conseguisse vencer maiores esforços, a solução comumente adotada era o aumento da espessura das paredes, gerando paredes chegando a 2m de largura. ● A partir do século XIX foram incorporados o aço e o concreto nas construções, que permitiram que os edifícios aumentassem em altura mas diminuíssem em esbeltez. ● Até meados da década de 1960, eram considerados apenas ventos estáticos para efeito de cálculos estruturais. ● Atualmente, muitas normas de projeto contemplam a previsão das respostas dinâmicas aos ventos, sendo no Brasil a NBR 6123/88 - Forças devidas ao vento em edificações. ● A análise dos ventos têm avançado muito nos últimos anos, onde laboratórios fazem análises físicas através de maquetes, ou programas de computador (ex: SkyDyFe) reproduzem a situação num modelo virtual. (PET Civil UFJF, 2010) SO BR E OS V EN TO S O vento pode ser definido como o movimento de uma massa de ar devido às variações de temperatura e pressão. Se um corpo é colocado no fluxo do vento, e ocorre a alteração da sua trajetória, é porque houve uma interação de forças entre a massa de ar e a superfície do corpo. (LEÃO e ARAGÃO, 2013) Pode-se mostrar que essa pressão de interação é função da forma e rugosidade do obstáculo (edifício), e do ângulo de incidência e velocidade do vento. EF EI TO S DO S VE NT OS Fonte:https://petcivilufjf.files. wordpress. com/2010/11/wind_fig1.jpg?w=560 - Acesso em 27/06/2016 Ventos densos na costa da Florida, permitindo a visualização de sua trajetória em torno dos edifícios. EF EI TO S DO S VE NT OS O vento exerce pressões e sucções nas edificações, de forma variada, contínua ou intermitente, causando efeitos indesejáveis. Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento3.JPG> Acesso em 27/06/2016 Vento barlavento: Produz um esforço de pressão sobre o componente, empurrando-o na direção e sentido do vento. Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento4.JPG>. Acesso em 27/06/2016 EF EI TO S DO S VE NT OS Vento paralelo:Produz um esforço de sucção vertical sobre o componente, puxando-o na direção perpendicular ao do vento. Vento a sotavento: Produz um esforço de sucção sobre o componente, puxando-o na direção e sentido do vento. Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento5.JPG>. Acesso em 27/06/2016 Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento6.JPG>. Acesso em 27/06/2016 EF EI TO S DO S VE NT OS Vento com pressão interna:Produz um esforço de pressão sobre o componente, empurrando-o na direção e sentido do vento e na direção perpendicular ao do vento Vento com sucção interna: Produz um esforço de sucção sobre o componente, puxando-o na direção e sentido do vento e na direção perpendicular ao do vento Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento8.JPG>. Acesso em 27/06/2016 Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento7.JPG>. Acesso em 27/06/2016 EF EI TO S DO S VE NT OS Combinações:O Projetista da estrutura deve analisar todas as combinações possíveis, externas e internas, de ação do vento e estudar também os condicionantes da região como a topografia do terreno, a existência de obstáculos e prédios que possam aumentar a força dos ventos, levar em consideração que portas e janelas podem se romper sob a ação do vento e criar ventos internos e também tentar adivinhar que tipo de reformas serão realizadas no futuro abrindo novas portas e janelas ou fechando-as. Uma simples depressão no terreno poderá ocasionar uma concentração do fluxo do vento, aumentando a carga de vento que atua sobre uma parede a barlavento: Fonte <http://www.ebanataw.com. br/roberto/vento/vento20.JPG>. Acesso em 27/06/2016 TU RB UL ÊN CI A Vento não turbulento: ausência de obstruções (ou poucas). Vento turbulento: normalmente em grandes cidades. Fonte:http://coral.ufsm.br/decc/ECC1008/Downloads/Aula_Horizontais.pdf - Acesso em 27/06/2016 Vento turbulento se: H ≤ 2 hmédia dmin = 500 m para H até 40m 1000 m para H até 55m 2000 m para H até 70m 3000 m para H até 80m NO RM A E SO LU ÇÕ ES A norma NBR 6123 | 88, permite um modelo simplificado de verificação para prédios de até 150m de altura. No caso de edifícios com desenho arquitetônico diferenciado ou com alturas mais elevadas, é necessário recorrer a modelos mais complexos - ou, preferencialmente, a ensaios em túnel de vento. “Edifícios altos funcionam como grandes parabrisas: o vento bate e desce com velocidade, criando rajadas no térreo. Muitas vezes, estudos são necessários para que se avalie a possibilidade de criar anteparos ou marquises”. Ensaio túnel de vento do estádio do Morumbi - SP. A frequência natural é diretamente proporcional a raiz quadrada da rigidez e inversamente proporcional à raiz quadrada da massa. Em termos menos matemáticos, isso quer dizer que, quanto maior a massa do prédio, menor será a frequência; e quanto menor for a rigidez, menor será a frequência. SO LU ÇÕ ES O travamento do edifício é assegurado com a instalação de pilares nas periferias, em sistema de pórticos, conectados ao núcleo central por meio de vigas perpendiculares. PÓRTICOS “Os pórticos geram cargas mais comportadas e fáceis de absorver na fundação. Já o pilar-parede resulta em uma fundação que concentra mais esforços em poucos pontos”. PILARES-PAREDE Os pilares-parede organizam-se geralmente em torno de um núcleo rígido de concreto, em formato de U ou em anel completo. Dependendo do projeto, podem se distribuir em dois ou mais pontos diferentes. “Os pilares descem até a fundação para trazer as cargas verticais, não tendo função de estabilidade”. SO LU ÇÕ ES TECNOLOGIA AVANÇADAO amortecedor da massa (ou damper, em inglês) é uma grande esfera metálica, muito pesada. Quando os ventos fazem o edifício oscilar, o pêndulo se movimenta em sentido contrário. Sua oscilação é controlada por dispositivos magnéticos, de forma a amplificar o efeito de amortecimento. Fonte:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Taipei_101_Tuned_Mass_Damper_2010. jpg/1024px-Taipei_101_Tuned_Mass_Damper_2010.jpg - Ultimo Acesso em 27/06/2016 Fonte:Revista Techne edição 224 - Acesso em 27/06/2016 SO LU ÇÕ ES MATERIAISNas fachadas dos edifícios altos, utilizam-se tanto revestimentos aderidos quanto os não-aderidos. Em edifícios comerciais de elevada estatura, o mais comum é lançar mão de fachadas unitizadas. Fonte:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Taipei_101_Tuned_Mass_Damper_2010. jpg/1024px-Taipei_101_Tuned_Mass_Damper_2010.jpg - Ultimo Acesso em 27/06/2016 “É uma forma de criar pré-fabricação da fachada e fechamento mais acelerado. Além disso, trata-se de sistema muito flexível, que pode ser dimensionanado em função do desenho do edifício”. É possível trabalhar com perfil mais robusto na fachada que recebe mais ventos e utilizar perfis menos robustos nas outras. SO LU ÇÕ ES VIDROSO mesmo vale para os vidros: andares superiores podem exigir vidro laminado de 14mm ou 16mm.... enquanto os de baixo podem utilizar vidros de 12mm de espessura. EX EM PL OS ONE WORLD TRADE CENTER - NY- altura total 541m - o ensaio de túnel de vento levou em consideração diversas condições de entorno, como e sem os demais edifícios do complexo, que seriam executados posteriormente - resistênciade concreto variável entre 55 e 96MPa “Estrutura híbrida, composta por um núcleo robusto de concreto, lajes steel deck e estruturas metálicas periféricas” EX EM PL OS TOUR GENÈVE - João Pessoa- 50 pavimentos: ~200m de altura - área comercial, residencial e empresarial - 25m de altura em relação ao nível do mar - cargas de ventos consideráveis, exigiu ensaio de túnel de vento “Estrutura inteiramente em pilares, vigas e lajes de concreto armado. Nas fundações, estacas escavadas e blocos de coroamento de grande volume.” EX EM PL OS EZ TOWERS - São Paulo- 150m de altura - edifício a medida que ganha altura, e foram um desafio pois provocam um deslocamento do centro de gravidade - A posição de 90° das duas torres entre si causam efeito de turbilhonamento dos ventos um sobre o outro, com intensificação nos andares superiores. - “O projeto estrutural previu um núcleo rígido de concreto, aproveitando poço do elevador e escadas. Para dar conta de vãos de até 17 m nos pavimentos, foram projetadas vigas de concreto protendido com bainha cheia.” OBRIGADA! UFJF | FAU | ESTRUTURAS VI | PROF. MIGUEL PIMENTA AUGUSTO BRANDÃO, GLAUCY HERDY E JULIANA AQUINO PET Civil UFJF. Ação dos ventos em edificações - Parte 1. Blog do Pet Civil. 30 de Novembro de 2010. Disponível em <https://blogdopetcivil. com/2010/11/30/a-acao-do-vento-em-edificacoes-parte-1/>. Acesso em 27/06/2016. LEÃO, Marcelo Cel.; ARAGÃO, Moniz Maj. Estruturas Metálicas: Forças devido ao vento em edificações. Slide de aula turma IME, 2013. Disponível em <http://aquarius.ime.eb.br/~moniz/metalica/estruturas_metalicas_2013_3.pdf>. Acesso em 27/06/2016. Revista Téchne. Editora Pini. Edição 224, novembro de 2015. Acesso em 27/06/2016 WATANABE. Ação dos ventos nas edificações. Disponível em <http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php>. Acesso em 28/06/2016.
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