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Estudo da carga de vento agindo na
estrutura: túnel de vento
 
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 SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
2. OBJETIVO DO ESTUDO SOBRE VENTOS EM EDIFICAÇÕES 
3. A AÇÃO DO VENTO NAS EDIFICAÇÕES
3.2 VENTOS PARALELOS
3.3 VENTOS COM PRESSÃO INTERNA
3.4 VENTOS COM SUCÇÃO INTERNA
3.5 OUTRAS COMBINAÇÕES4. TÚNEL DE VENTO
5. CARGA DE EDIFICIO
5.1 Cargas devidas ao vento
5.2 Coeficientes de Pressão e Forma
5.3 Coeficientes de Pressão Interna
5.4 Forças de arrasto do vento
5.5 Deslocamentos máximo
5.6 Módulos de Elasticidade
6. NBR-6123
7. CURIOSIDADES
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS 9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
 
 
 
 
 
 
 
 INTRODUÇÃO 
Em tempo memoráveis o homem buscou construir suas edificações em 
vários lugares em rochas, conhecida como cavernas, em áreas abertas com empilhamento de pedras, com dimensões precisas para um maior conforto e proteção, com madeira, palha, enfim uma dive rsidade de materiais e metodologia nos mais diversos lugares e região do planeta. 
 
Com o tempo e avanços tecnológicos dos materiais, métodos 
construtivos, adventos do uso do concreto, a ço entre muitos outros 
materiais/fatores, o individuo buscou -se em sua essên cia demonstrar o seu poder con strutivo, através de alcançar n íve is além de uma rocha "caverna" em nível terrestre e sim a lcançar as nuvens, exercendo uma engenharia na construção de grandes arranha Céu. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. OBJETIVO DO ESTUDO SOBRE VENTOS EM EDIFICAÇÕES
 
O objetivo principal desta visita foi enriquecer os conhecimentos 
dos discentes, no que diz respeito ao processo de concretagem e tomar ciência dos fatores de recursos hídricos utilizados no proce sso de concretos e argamassas, além de co nhecer o processo operacional da empresa. Buscara ainda instigar e estimular o visitante n o âmbito de seu curso de engenharia civil, sendo possível associar conhecimentos teóricos aos utilizados na pratica.
 
 
 
 
 
3. A AÇÃO DO VENTO NAS EDIFICAÇÕES 
O vento exerce pressões e sucções nos edif ícios, de forma variada, 
contínua, intermitente ou repentina causando efeitos indesejáveis, danos 
materiais de monta e, às vezes, vítimas fatais. Muito mal compree ndido, o vento "brasileiro" tem com portamento bastante diferente do vento eu ropeu, do temido vento das monções que sopram no sudeste asiático e também sem nenhuma semelhança com os torn ados muito frequentes nos EUA. Infelizmente não temos laboratórios e nem universidades que tenham estudado a fundo os ventos brasileiros. Pior, dese jando rea lizar um estudo complet o so bre a ação do vento nas edificações, é difícil en contrar, no Brasil, um Túnel de Vento onde o nosso edifício, na forma de maquete, possa t er um modelo redu zido ensaiado. O presente site, elaborado por Engenheiro Civil formado na USP e com trabalhos n o IPT, o Instituto de Pesquisas Tecnológicas do E stado de São Paulo, procura mostrar alguns aspectos da a ção do vento que passa, muitas vezes despercebidos dos profissionais de projeto de edifícios com o os Arquitetos e os Engenheiros de Estruturas. 
Cabe o a lerta de que, dependendo do porte e da importância do edifício, 
não basta ser f ormado em Arquitetura ou Engenharia Civil, necessitando o projetista da estrutura ter especialização em A ção do Vento e, se possível, ter experiência em vento adquirido na passagem por algum Túnel de Vento. 
 PRODUZ UM ESFORÇO DE PRESSÃO SOBRE O COMPONENTE, 
EMPURRANDO-O NA DIREÇÃO E SENTIDO DO VENTO. 
 
É o vento "cl ássico" e sua ação se resume em tentar derrubar a parede. Não conseguindo derruba ra parede, e le desvia e sobe, destruindo o que ele encontrar pelo caminho.
 
 
3.2 VENTOS PARALELOS
PRODUZ UM ESFORÇO DE SUCÇÃO VERTICAL SOBRE O 
COMPONENTE, PUXANDO-O NA DIREÇÃO PERPENDICULAR AO DO 
VENTO. Agem, geralmente, sobre as coberturas leves, telhas de alumínio ou plásticas. Muitos pensam que o vento "empurra o te lhado para baixo" mas o vento paralelo "puxa o telhado pa ra cima" e, se o telhado não estiver b em amarrado nas paredes e pilares, sai voando e se a estrutura metálica do telhado tiver sido bem construída, o telhado "sai inteiro".
3.3 VENTOS 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.
No ca so de um galpão cuja porta foi esquecida aberta, o vento que 
penetra para dentro do galpã o irá exercer uma pressão d e dentro para fora, arrancando as telhas. 
 
A ação do vento pode ser potencializada quando combina com a ação 
do vento paralelo. É um empurrando as telhas de baixo para cim a, com, por exemplo, 15 kgf/m2 e o outro puxando por fora com, por exemplo, 27 kgf/m2 resultando numa força de 15 + 27 = 42 kgf/m2 modo que mesmo telhas pesadas como as de barro podem ser arrancadas pela força combinada.
3.4 VENTOS COM SUCÇÃO INTERNA
PRODUZ UM ESFORÇO DE SUCÇÃO SOBRE O COMPONENTE, 
PUXANDO-O NA DI REÇÃO E S ENTIDO DO V ENTO E NA DIREÇÃO 
PERPENDICULAR AO DO VENTO
É um problema parecido com o d o portão esquecido aberto, só que do 
outro lado do galpão. O vento que já passou pelo galpão, é succionado p ela ação a Sotavento que puxa o ar de dentro do galpão e que cria uma pressão negativa dentro do galpã o. O telhado puxado para b aixo e as pa redes sã o puxadas para dentro. Os vidros das jane las podem quebrar e os estilhaços dos vidros ficarão espalhados no interior do galpão
 
No ca so de um galpão cuja porta foi esquecida aberta, o vento que 
penetra para dentro do galpã o irá exercer uma pressão d e dentro para fora, arrancando as telhas. 
 
A ação do vento pode ser potencializada quando combina com a ação 
do vento paralelo. É um empurrando as telhas de baixo para cim a, com, por exemplo, 15 kgf/m2 e o outro puxando por fora com, por exemplo, 27 kgf/m2 resultando numa força de 15 + 27 = 42 kgf/m2 modo que mesmo telhas pesadas como as de barro podem ser arrancadas pela força combinada. 
 
 3.5 OUTRAS 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 com o a topografia do terreno, a existência de obstáculos e p rédios 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 tipos de reformas serão realizados no futuro abrindo novas portas e janelas ou fechando-as. 
 
Uma simples depressão no te rreno poderá ocasionar uma c oncentração 
do fluxo do vento, aume ntando a carga de vento que atua sobre uma pa rede a barlavento.
Muitos anos e que nunca foi solicitado a valores significat ivos de vento, passam a receber rajadas de vento nunca antes sentido. 
 
Para tentar entender como é isso, imagine que foi construído um prédio 
numa praia isolada onde não há nenhum outro prédio
Neste caso, o vento caminha suave e age sobre o prédio de forma 
uniforme, uma parte agindo a Sota-vento e a outra parte a Barlavento. O calculista não precisa ter outras preocupações. Túnel de Vento 
Conceito e Definições 
• O que é túnel de vento? 
 Os túneis de vento nada mais são do que Estruturas que propiciam a 
simulação do Comportamento do ar em relação a diversos tipos d e objetos, como aviões, carros e até mesmo na Construção civil. 
• É uma instalação que tem por objetivo simular pa ra estudos o efeito do 
movimento de ar sobre ou ao redor de objetos sólidos. 
 
• Ele tem-se mostrado de grande utilidade em estudos de micro meteorologia, tendo como vantagens a facilidade de controlar a realização de medidas através de análises de sensibilidade, bem como custos de realização menores. Geralmente os túneis de vento são formados por ventiladores, tubos 
para a circulação do ar, corredores para o escoamento e uma área reservada para os ensaios, equipada com uma balança cujos sensores estão conectados a computadores. 
 Um equipamento d e grande porte que incorpora tecnologia de ponta 
em m edições e pode produzir deslocamentos de ar, com inte nsidades 
variáveis, para simulação do desempenho a erodinâmico de edificações e 
outras estruturas em escala reduzida (maquetes). Esta é uma ferramenta 
estratégica, capaz de gerar subsídios para projetos a rquitetônicos d e porte, especialmente no caso de construções sujeitas ao impacto das mudanças climáticas. “Estamos falando de um túnel de vento com características.
Segundo Padovezi, para atender as demandas crescentes por testes de 
segurança estrutural em seto res como o da co nstrução civil, o IPT cons truiu e opera um Túnel de Vento de Camada Limite Atmosférica. 
“Esse equipamento permite realizar en saios que reproduzem as diferentes condições de esco amento do ar próximo à superfície. Desta forma é possível assegurar a confiabilidade de e quipamentos, est ruturas e 
componentes submetidos a cargas d e ventos d e grandezas variáveis. 
Podemos determ inar os efeitos das cargas de vento sobre estruturas de 
edifícios, casas, pontes, telhados e viadutos para dar mais confiabilidade aos respectivos projetos construtivos”. 
O Túnel de Vento de Camada Limite Atmosférica d o IPT – afirma 
Padovezi – é ferramenta ne cessária e, ao mesmo tempo, eficaz para atender à demanda do governador Geraldo Alckmin p or estudos técnicos visando ao reforço estrutural das edificações que poss am ser submetidas a fo rtes ventanias. “A competência multidisciplinar, técnica e laboratorial do Instituto estará à disposição de São Paulo na busca de soluções de p rojeto que contribuam para minimizar os impactos das mudanças climáticas.
5. Carga nos Edifícios 
 
Para Bellei, Pinho e P inho (2008,p.50) "Entende -se por cargas todas as 
ações impostas pela gravidade [...], meio ambiente (vento etc.) e as devidas ao uso da estrutura [...].'' 
 
A análise e o projeto de e strutura geralme nte se iniciam com a 
determinação das cargas e a ções atuantes na estrutura e seus elementos. A estrutura deverá suporta as cargas e sua s combinações, mantendo as deformações elásticas verticais e horizontais correspondentes dentro dos limites específicos e ainda manter as oscilações nos pisos dentro de níveis de conforto compatíveis. 
 
De acordo com Bellei et. a l (2008) as ca rgas existente e m uma 
edificação, são permanentes, acidentais, devido ao vento e outras cargas. 
 
Para cargas permanentes (CP) inserem o peso próprio da estrutura, 
peso dos elementos suportado pela mesma, como: piso, paredes, co berturas,escadas e e tc. Peso de instalações, acessórios e equipamentos permanentes e quaisquer outras ações de caráter permanente ao longo da vida da edificação. 
 
Para as cargas acidentais (CA) inserem sobrecargas em pisos devida ao 
peso de pessoas, objetos, materiais estocados, moveis. Cargas de 
equipamentos, empuxos de terra e pressões hidrostáticas. 
 
Para cargas devidas ao vento (CV) são as pressões e sucção de r ajadas 
devidas ao vento.
Para outras cargas estão variações de temperatura, cargas sísmicas, 
carga de neve, recalque de fundações e deformações impostas. 
 
Dessas cargas sobreposta nas e dificações especularemos a CV que 
está baseada na Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT Norma 
6123/8 - Forças devidas aos ventos em edificações. 
 
5.1 Cargas devidas ao vento 
 
A formação do vento depende de uma série de fenômenos 
meteorológicos, mas um fator é importante para se levar em conta no calculo estrutural: o vento tem caráter aleatório. Por essa razão os projetistas devem levar em consideração as ações do vento mais desfavoráveis principalmente em estruturas esbeltas. 
 
As considerações do vento, bem como sua f orma de aplicação, são 
constantes da NBR 6123 - forças devidas ao vento em edificações, que é uma norma bastante completa, baseada na norma inglesa e cálculo das probabilidades. 
 
A ação do vento na s estruturas é uma das mais im portantes e não pode ser negligenciada, sob o risco de colocar a estrutura em colapso. Para a análise das forças devido ao vento é necessário conhecer os parâmetros, que são: pressão d inâmica (q); coef iciente de pressão (Cpe) e de fo rma (Ce) externos; coeficiente de pressão inte rna (Cpi), Coe ficiente de arrasto (Ca) e força de arrasto (Fa). 
 
A carga de vento é uns dos fatores que devem ser levado em consideração através d as comb inações de ações conjunta a carga própria, carga acidentais entre outras para analise dos deslocamentos máximos.
De acordo com Bellei et. al (2008) a pressã o dinâmica depende da 
velocidade do vento e d e fatores que a influenciam é d ado pela equação da Pressão dinâmica do vento em Newton por metro quadrado (N/m²), conforme mostrado abaixo: 
 
 
q= Pressão dinâmica do Vento (N/m²) V0 - Velocidade básica do vento 
medida sobre 3 segundos, que pode ser excedida em média uma vez e m 50 anos, a 10 metros sobre o n ível do terreno em lugar aberto e plano, metro por segundo (m/s). 
 
S1 - Fator to pográfico -são as variações do relevo dos terrenos, tendo variações em terreno plano ou fracamente acidentado; taludes e morros; vales profundos, protegidos de ventos de qualquer direção. Tendo uma variação de 
0,9≤S1≥1 para cada terreno. Para os Taludes e morros S1 ≥1 (ver NBR 6123). 
 
S2 - Fator de rugosidade - combinação d a rugosida de do terreno, da 
variação da velocidade do vento com a altura a cima do terreno e das 
dimensões da edificação. A rugosidade do terreno é classificado em cinco categorias e para as edificações em classes A,B,C. 
 
Para analise dos coeficientes das categorias em virtudes das classes desenvolvera uma tabela pra os valores relativos com a altura do terreno, conjunto a sua categoria e classe
5.2 Coeficientes de Pressão e Forma 
 
Os valores dos coeficientes de pressão e de forma externa para edificações de planta retangular e para as direções críticas do vento são dados na Tabela 5. Para Bellai (2008) superfícies em que o corram variações consideráveis de pressão foram subdivididas e os coeficientes são dados para cada uma das partes.
Tabela 1 Coeficiente de Pressão e de Forma externos, para plantas retangulares. Esse coeficiente tem por f inalidade demonstrar a força do vento em cada direção na construção, sendo que ao passar pelo lado ma ior ou menor as forças da carga vão diminuindo tanto nas laterais quanto na parte inferior, como ilustrado na Tabela 1. 
 
 
 
5.3 Coeficientes de PressãoInterna 
O coeficiente de pressão interna tem por finalidade a permeabilidade de ar na edificação, de acordo com Belleiet. al (200 8) a edificação totalmente impermeável ao ar, a pressão no interior da m esma será invariável no tempo e independente d a corrente de ar externa. Para edificações com as quatro fa ces igualmente p ermeáveis, conside rar o mais nocivo d os valores: Cpi = -0,3 ou 0. 
Para outros tipos ver NBR 6123. 
 
5.4 Forças de arrasto do vento 
Segundo Carvalho e Pinho (2013, p.216) "A força do vento que atua em uma superfície de uma edificação é considerada sempre perpendicular a esta. A força global da ação do Vento Fg é a so ma de todas as forças incidentes nas diversas partes [.] que compõem o edifício". 
A componente da força global do vento é a força de arrasto Fa, obtida por: Relembrando que q é a p ressão dinâmica, Ae é a área frontal efetiva, ou seja, área da projeção ortogonal da edificação, estrutura ou elemento estrutural, sobre um plano perpendicular à direção do vento e Ca é o coeficiente de arrasto encontrado no gráfico.
 
5.5 Deslocamentos Máximos 
Segundo a NBR 6118:2003, na composição estrutural muitas vezes é interessante arranjar os elementos estruturais de modo a proporcionarem aumento de rigidez em direções criticas a estes conjuntos. 
Os deslocamentos de apoio só devem ser considerados quando gerarem esforços significativos em relação ao conjunto das outras ações, isto é, quando a estrutura for hiperestática e muito rígida. O deslocamento de cada apoio de ve ser avaliado em função das características físicas do correspondente materialde fundação. Como representativos desses deslocamentos, devem ser considerados os valores característicos superiores, δksup, calculados com avaliação pessimista da rigidez do material de fundação, correspondente, em princípio, ao quantil 5% da respectiva distribuição de probabilidade.Osvalores característicos inferiores podem ser conside rados nulos conjunto desses deslocamentos constitui-se numa única ação, admitindo-se que todos eles sejam majorados pelo mesmo coeficiente de ponderação. 
 
5.6 Módulos de Elasticidade 
O módulo de elasticidade de ve ser obtido segundo ensaio descrito na 
ABNT NBR 8522, sendo considerado nesta Norma o módulo de deformação tangente inicial cordal a 30% fc, ou outra tensão especificada em projeto. Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto usado na idade de 28 d pod e-se e stimar o valor d o módulo de elasticidade usando a expressão: 
 
Onde: Eci e fck são dados em megapascal
O mód ulo de elasticidade numa idade j ≥ 7 d pode também ser avaliado através dessa expressão, substituindo -se fck por fckj. 
Quando for o caso, é e sse o módulo de elasticidade a ser especificado 
em projeto e controlado na obra. O módulo de elasticidade secante a ser utilizado nas análises elásticas de projeto, especialmente para determinação de esforços solicitantes e verificação d e estados limites de serviço, deve ser calculado pela expressão: 
Na avaliação do comportamento de u m elemento estrutural ou seção 
transversal p ode ser a dotado um m ódulo de e lasticidade único, à tração e à compressão, igual ao módulo de elasticidade secante (Ecs). 
7. Curiosidades 
 
Para tais edificações fora analisado a carga de vento. No mundo o 
Edifício mais alto o Burj khalifa, com seus 828 metros em o utros lugares 
informa 82 9.8 metros, como d emonstrado em suas imagens, com uma 
aerodinâmica para combater a carga de vento. Imagem 10: Edifício Burj Khalifa - Dubai nos Emirados Árabes 
 
 
 
No Brasil existe uma enorme variedade de edificações, concentradas na 
região Sudoeste do país, tendo as maiores a be ira mar. Porém existe vário arranha céus espalho em todos os países principalmente nas capitais dos estados. 
 
8. NBR-6123 
A norma brasileira NBR-6123 - Forças devidas ao vento em edificações - 
estabelece todas as condições que devem ser consideradas para o correto dimensionamento das estruturas de um edifício. 
 
Considera uma série de fatores como a região do Brasil que mais ven ta, 
se o terreno no entorno do prédio é plano ou acidentado e a própria forma do edifício. Veja um roteiro prático para a determinação do Vento Básico e do Vento Característico clicando aqui -. Lembre-se que u m prédio, mesmo que localizado no centro da região que mais venta no Brasil pode não ser atingido por este vento e, da mesma forma, outro prédio, este loca lizado na região que menos venta pode vir a ser a tingido por um vento fenomenal, tudo isso dependendo de fa tores locais como concentração de prédios , existência de um rio ou uma grande avenida ou uma grande via f érrea que podem "canalizar" o fluxo dos ventos. 
 
Não podemos negar a importância e a "boa vontade" daqueles que 
elaboraram a norma em 1988 , mas a visão e a compreensão sobre as formas que o ventos vale para tentar "derrubar" um prédio mudou muito nos últimos anos. 
 
Entretanto nem tudo está perdido. Há um interessantíssimo trabalho feito 
pelo IPT, o Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado d e São Paulo, que andou ensaiando, no seu Túnel de Vento, os efeitos n egativos de prédios altos no bairro do Tatuapé, o bairro que apresentou o maior crescimento (mais de 175 prédios novos construídos na década de 90). 
 
Ainda vai demorar, creio, até que se ja lançada uma n ova versão da 
norma, que leve em consideração a té fatores dinâmicos como vibraçoes etrepidações, pois a elaboração de uma nova versão demandará um custo que dificilmente se rá coberto na atual condição em que uma norma é produzida no Brasil, contando apenas com o trabalho voluntário (lei a-se "de graça") de alguns abnegados profissionais que tenham atuado na questão. Fenômenos dinâmicos como a vibração, trepidação e b alanço precisam ainda serem pesquisados e muitas teses acadêmicas ainda deverão ser produzidas. 
 
 
 
 
 
 
 
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉ CNICAS. NBR 6123: Forças 
devidas ao vento em edificações – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. 
 
BELLEI, Ildony H; P INHO, Fernando O; PINHO, Mauro O. Edifícios de Múltiplos 
Andares em Aço: segundo a NBR 80:2008.2.ed. rev. e amp. São Paulo: PINI, 
2008. 
 
CARVALHO, Roberto Chust; FIGUEIREDO FILHO, Jasson Rodrigues de. 
Cálculo e Detalhamento de Estrut uras Usuais de Concreto Armado: segundo a 
NBR 6118:2014. 4.ed. São Paulo:EduFSCar,2014. 
 
http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/ventonotatuape.htm 
 
 
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