Ação dos Ventos nas Estruturas

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Ação do Vento nas Estruturas 
 
Profª Aline Paliga 
Universidade Federal de Pelotas 
Centro de Engenharias - Engenharia Civil 
Na sua opinião, qual destas construções, a romana ou a 
atual deve sofrer maior ação dos ventos? 
Comparação do Burj Khalifa com outras grandes 
construções 
Vento e seus efeitos 
aquecimento diferenciado 
equatorial 
pólos 
rotação da Terra 
Esquema simplificado da “Circulação Global do Ar” 
+ 
Vento 
Fluido em movimento OBSTÁCULO 
Exerce uma ação (força) 
Engenharia de Estruturas : qual é o efeito? 
Conceito: fluxo de ar médio sobreposto a flutuações de fluxo, 
denominadas rajadas ou turbulências. As rajadas apresentam um 
valor de velocidade do ar superior à média, e são responsáveis 
pelas “forças” que irão atuar nas edificações. 
Caráter aleatório – intensidade, duração, direção e sentido. 
NBR 6123/1988 
Após a revisão de 2003 da NBR 6118, a análise de vento é OBRIGATÓRIA nas estruturas. 
 
 
 
 
 
 
• elementos de vedação e suas fixações 
(telhas, vidros, esquadrias, painéis de vedação etc.) 
• partes da estrutura (telhados, paredes etc.) 
• a estrutura com um todo 
 
 
 
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. 
Coberturas 
Os ventos fortes são os de maior interesse na engenharia de estruturas. 
Torres de transmissão 
Silos 
Ponte Tacoma Narrows 
Pontes 
Em 7 de novembro de 1940 a ponte pênsil de 1600 
metros apenas poucos meses após a sua inauguração. 
Os ventos atingiram os 70km/h, fazendo a estrutura 
oscilar muito, deslizando a alta velocidade. Não houve 
vítimas deste acidente. 
Uma nova ponte foi construída no local, e ainda se 
encontra em funcionamento. 
 
Segundo BLESSMANN (2000), a origem da escala deve-se ao Almirante da Marinha Real Britânica, 
Francis Beaufort, interessado em proporcionar aos marinheiros ainda inexperientes condições de 
estimar a velocidade do vento. Para tanto, Beaufort estabeleceu uma maneira dos marinheiros 
estimarem a velocidade aproximada do vento, observando seus efeitos. 
Como os ventos podem ser classificados de acordo com a sua intensidade? 
0 - calmaria...................0 a 2 km/h................fumaça eleva-se verticalmente. 
1 - brisa ......................... 2 a 6 km/h.................fumaça inclina-se, indicando a direção e sentido do vento 
2 - vento leve ............... 6 a 12 km/h................folhas agitam-se suavemente. 
3 - vento fresco ............. 12 a 20 km/h................folhas e arbustos pequenos em movimento constante. 
4 - vento moderado ........ 20 a 29 km/h.............folhas e arbustos pequenos em movimento agitado. 
5 - vento regular .............29 a 39 km/h......................ramos maiores e árvores pequenas oscilam. 
6 - vento forte ....... 39 a 50 km/h...........................galhos e arbustos grandes em movimento. 
7 - ventania fraca ...........50 a 62 km/h.................árvores inteiras em movimento, dano a coberturas mal 
construídas. Difícil caminhar contra o vento. O vento é ouvido em edifícios. 
Escala Beaufort 
8 - ventania moderada .... .62 a 75 km/h................galhos finos e árvores fracas quebram-se. Troncos de 
árvores esbeltas oscilam. Coberturas leves são danificadas, principalmente na cumeeira e beirais. 
Desabamento de muros muito altos (2,5 a 3 m) e de tapumes comuns. Geralmente é impossível de 
caminhar. 
9 - ventania forte....................75 a 88 km/h..................... galhos grossos e arbustos quebram-se. Árvores 
esbeltas podem ser derrubadas. Telhas e telhados leves são arrancados, topos de chaminés de 
alvenaria danificados, coberturas isoladas sofrem danos que podem chegar ao tombamento, ruptura de 
vidraças, casas simples (de madeira ou alvenaria pobre) são destruídas. Caminhões- baús vazios 
podem tombar. Antenas parabólicas e postes podem ser danificados. Pessoas podem ser lançadas ao 
solo pelas rajadas. 
10 - vendaval ................. 88 a 102 km/h...................árvores são quebradas ou arrancadas em grande 
número. Danos a plantações e bosques. Danos estruturais consideráveis: forros, telhas e telhados 
pesados são arrancados; danos a paredes de alvenaria; casas de alvenaria podem ser parcial ou 
totalmente destruídas; hangares são destelhados e mesmo arrancados de suas bases; tombamento de 
silos metálicos. 
Escala Beaufort 
Destruição ou arrancamento de revestimentos de fachadas, esquadrias e vidraças. Desabamento de 
muros comuns (1,8m). Torres de transmissão danificadas ou arrancadas de suas bases. Postes 
tombados. 
11 - tempestade ............ 102 a 120 km/h......................danos generalizados e severos, tanto em estruturas 
como em plantações e bosques, que sofrem grandes devastações. Construções de alvenaria podem ser 
totalmente destruídas, bem como pavilhões industriais e afins. Mesmo construções com boa estrutura 
em concreto armado ou aço sofrem danos. 
12 - furacão ou tufão ............mais de 120 km/h..................extremamente violento e devastador, com danos 
ainda mais importantes que os ocasionados por uma tempestade. 
 
 
Escala Beaufort 
Depende necessariamente: 
 
A ação do vento 
Aspectos aerodinâmicos Aspectos meteorológicos 
Ao incidir sobre uma estrutura, 
o vento terá um comportamento 
distinto em função da forma da 
mesma. 
Forma Qual é a velocidade do vento a considerar no 
projeto de uma estrutura? 
kF V
Velocidade é avaliada: 
• local da edificação; 
• tipo de terreno (plano, aclive, morro, etc.); 
• altura da edificação; 
• rugosidade do terreno (tipo e altura dos 
obstáculos); 
• tipo de ocupação. 
A variação da velocidade do vento com a altura 
 região com grandes 
obstruções (centros de 
grandes cidades) 
3 tipos de terreno Perfis de velocidade média (km/h) 
regiões com obstruções uniformes, 
obstáculos com altura média de 10m 
(cidades pequenas e 
 subúrbios de grandes cidades) 
 
região com poucos obstáculos 
(campo aberto, fazendas) 
Altura gradiente 
Velocidade gradiente 
O efeito da forma 
Trajetória do vento 
Linhas de Fluxo 
Sobrepressão x Sucção 
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. 
 O vento sempre atua perpendicularmente a superfície que obstrui sua passagem. 
 
+ - 
Ação do vento em elementos 
Produz um esforço de pressão sobre o 
elemento, empurrando-o na direção e sentido 
do vento 
VENTO A BARLAVENTO 
VENTO PARALELO 
Produz um esforço de sucção vertical sobre o elemento, puxando-o 
na direção perpendicular ao vento 
VENTO A SOTAVENTO 
Produz um esforço de sucção sobre o elemento, 
puxando-o na direção e sentido do vento 
Produz um esforço de sobrepressão 
sobre o elemento, empurrando-o na 
direção e sentido do vento e na direção 
perpendicular ao vento. 
 
VENTO COM PRESSÃO INTERNA 
Produz um esforço de sucção sobre o 
elemento, puxando-o na direção e 
sentido do vento e na direção 
perpendicular do vento. 
VENTO COM SUCÇÃO INTERNA 
Sucção 
 
Ensaios em túneis de vento mostram que o máximo de sucção média aparece em 
coberturas com inclinação entre 8° e 12°, para certas proporções da construção, 
exatamente as inclinações de uso corrente na arquitetura em um grande número 
de construções. 
 
 
Sobrepressão 
Ocorre com mais frequência em coberturas com mais de 45 graus de inclinação. 
 
 
Situação padronizada: 
Regiões diferentes do planeta estão sujeitas a diferentes velocidades do vento 
Velocidade Básicado Vento Vo 
• equipamentos de leitura 
 anemômetros ou anemógrafos 
 
• condições de instalação (altura, localização e rugosidade do terreno) 
10 metros de altura 
em terrenos planos 
sem obstrução 
Velocidade padrão a ser corrigidas para cada caso particular. 
Isopletas 
• velocidade básica para uma 
rajada de 3 segundos; 
• período de retorno de 50 
anos; 
• probabilidade de 63% de ser 
excedida, pelo menos uma vez, 
no período de retorno; 
• altura de 10 metros 
• terreno plano, em campo 
aberto, sem obstruções. 
ABNT NBR 6123 
Vk leva em consideração os aspectos particulares da edificação 
Vo velocidade padrão 
a) topografia do local; 
b) rugosidade do terreno; 
(presença ou não de obstáculos – perfil de velocidade) 
a) altura da edificação; 
b) dimensões da edificação; 
c) o tipo de ocupação e os riscos à vida humana. 
Velocidade Característica do Vento Vk 
1S
FATOR TOPOGRÁFICO 
FATOR DE RUGOSIDADE DO 
TERRENO E DIMENSÕES DA 
EDIFICAÇÃO 
2S
3S
FATOR ESTATÍSTICO 
0 1 2 3kV V S S S
Fator topográfico - S1 
Terreno plano ou 
pouco ondulado 
Vale protegido, 
com diminuição de V 
Aclive, 
com aumento de V 
Alteração das linhas de fluxo em função da topografia 
1 1,0S 
1 0,9S 
Taludes 
Morros 
No ponto B 
Para 3° < θ < 6° e 17° < θ < 45° 
interpolar linearmente. 
z- altura medida a partir da 
superfície do terreno no ponto 
considerado 
d- é a diferença de nível entra a 
base e o topo do talude ou morro. 
Rugosidade do terreno - S2 
CATEGORIA I 
Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5km de extensão. 
Exemplos: mar calmo, lagos e rios, pântanos sem vegetação; 
 
CATEGORIA II 
Terrenos abertos, em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados como árvores 
e edificações baixas. 
Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação, pradarias, fazendas 
sem sedes ou muros (a cota média do topo dos obstáculos é considerada ≤1m); 
 
CATEGORIA III 
Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes e muros, poucos quebra-ventos de 
árvores, edificações baixas e esparsas. 
Exemplos: granjas e casas de campo (com exceção das partes com matos), fazendas com sedes ou muros, 
subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas (a cota média do topo dos 
obstáculos é considerada igual a 3m); 
CATEGORIA IV 
Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou 
urbanizada. 
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 10m); 
 
CATEGORIA V 
Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados. 
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 ≥ 25m). 
 
Quanto maior edificação, maior turbilhão (rajada) e menor a velocidade média 
CLASSE A 
Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação; 
bem como toda edificação ou parte da edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical da 
superfície frontal não exceda 20 metros; 
 
CLASSE B 
Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície 
frontal esteja entre 20 e 50 metros; 
 
CLASSE C 
Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície 
frontal exceda 50 metros. 
Dimensões da edificação –S2 
Fator S2 
p
2 rS = b F (z/10)
Fr Fator de rajada correspondente à categoria II 
b Parâmetro de correção da classe da edificação 
p Parâmetro meteorológico 
Tabela 1 da NBR 6123/1988 - Parâmetros meteorológicos 
p
2 rS = b F (z/10)
Tabela 2 da NBR 6123/1988 – Fator S2 
É baseado em conceitos estatísticos e considerado o grau de segurança requerido e a vida útil da 
edificação. 
 Tabela 3 da NBR6123/1988 - Valores mínimos do fator S3 
Estabelece como vida útil da edificação o período de 50 anos e uma probabilidade de 63% da 
velocidade básica ser excedida, pelo menos uma vez, nesse período. 
Fator estatístico –S3 
Exercício 1 - 
 Determinar a velocidade característica do vento para o galpão mostrado abaixo. O 
galpão está localizado na cidade de Pelotas/RS em um terreno plano com poucos 
obstáculos.