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AÇÕES E SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS 3. FORÇAS DEVIDAS AO VENTO EM EDIFICAÇÕES Rogério de Oliveira Rodrigues ➢ Revisado: 29/07/2019 3.2. Forças Estáticas em edificações via Coeficientes de Pressão Exemplo ➢ Dados iniciais ➢ Edifício Industrial ➢ Dados iniciais ➢ Edifício Industrial - Planta 8 x 5,0 = 40,0 m 10,0 m 10,0 m Treliça Metálica 7x Pilar ➢ Dados iniciais ➢ Edifício Industrial - Corte 6,8 m 2,0 m 8,0 m Telhado Parede 20,0 m 6,6 m 6,6 m ➢ Dados iniciais ➢ Edifício Industrial - Planta Portão 16 m2 Janelas 6 m2 cada Fresta 10 cm Fresta 10 cm ➢ Dados iniciais ➢ Cidade: São Carlos - SP ➢ Terreno: Plano ➢ Localização na Cidade: Área industrial plena, com alto fator de ocupação ➢ Solução ➢ Velocidade Básica: São Carlos - SP ➢ Fator S1: Terreno Plano ➢ V0 = 40 m/s ➢ Fator S3: Edifício Industrial, com alto fator de ocupação ➢ S1 = 1,0 ➢ S3 = 1,0 ➢ Solução ➢ Direção do Vento = 90º ➢ Fator S2 ➢ Direção do Vento = 0º ➢ Portanto são iguais 20,0 m 40,0 m ➢ Dimensões entre 20 e 50 m H = 10 m 40,0 m ➢ Solução H = 10m ➢ Classe B ➢ Categoria IV ➢ Z = 10 ➢ S2 = 0,83 20,0 m ➢ Fator S2 ➢ Solução ➢ Direção do Vento = 90º ➢ Vk ➢ Direção do Vento = 0º 20,0 m 40,0 m ➢ V0 = 40 m/s ➢ S1 = 1,0 ➢ S2 = 0,83 ➢ S3 = 1,0 ➢ Vk = 33,2 m/s ➢ Solução ➢ Direção do Vento = 90º ➢ q 20,0 m 40,0 m ➢ Vk = 33,2 m/s ➢ q = 0,613 (33,2)2 ➢ q = 675,6 N/m2 ➢ q = 0,68 kN/m2 ➢ Direção do Vento = 0º ➢ Solução ➢ Ce Paredes 20,0 m 40,0 m 4,0 20 0,8 == b h 0,2 20 40 == b a ➢ Tabela 4 ➢ Direção do Vento = 0º ➢ Solução 0,1620,10 4 0,1627,6 3 entremaior == == h a h b 0,2 0,2 ➢ Tabela 4 ➢ Ce Paredes 0,7 ➢ Direção do Vento = 0º 0,3 0,4 0,4 0,8 0,8 10,0 m 10,0 m20,0 m ➢ Solução ➢ Ce Paredes 20,0 m 40,0 m ➢ Direção do Vento = 90º 4,0 20 0,8 == b h 0,2 20 40 == b a ➢ Tabela 4 ➢ Solução 0,10 2 0,162 entremenor = = b h 10,0 m 0,7 0,5 0,9 ➢ Tabela 4 ➢ Ce Paredes ➢ Direção do Vento = 90º 0,9 0,5 0,5 ➢ Solução 0,1620,10 4 0,1627,6 3 entremaior == == h a h b ➢ Tabela 5 ➢ Direção do Vento = 0º 10,0 m 10,0 m20,0 m ➢ Ce Telhado ➢ Solução ➢ Ce Telhado 4,0 20 0,8 == b h ooarctg 1031,11 10 2 == ➢ Tabela 5 ➢ Direção do Vento = 0º -0,8 Corte 1Corte 2Corte 3 -0,6-0,2 10,0 m 10,0 m20,0 m ➢ Solução ➢ Ce Telhado 0,8 0,8 Corte 1 ➢ Direção do Vento = 0º ➢ Solução ➢ Ce Telhado 0,6 0,6 Corte 2 ➢ Direção do Vento = 0º ➢ Solução ➢ Ce Telhado 0,2 0,2 Corte 3 ➢ Direção do Vento = 0º ➢ Solução ➢ Ce Telhado 4,0 20 0,8 == b h ooarctg 1031,11 10 2 == ➢ Tabela 5 ➢ Direção do Vento = 90º Corte 1 -1,2 -0,4 ➢ Solução ➢ Ce Telhado 1,2 0,4 Corte 1 ➢ Direção do Vento = 90º ➢ Solução ➢ Existem várias combinações possíveis de janelas abertas ou fechadas, bem como da abertura, parcial ou não, do portão ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ a) Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis ➢ Por hipótese não ocorre ➢Ci=cpi ➢ b) Quatro faces igualmente permeáveis ➢ Ocorre, uma vez que nas extremidades existem frestas e uma porta e nas laterais existem janelas cpi = -0,3 ou cpi = 0 ➢ Vento = 0º ou 90º Fresta do oitão ➢ Solução ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.1) Abertura dominante (Barlavento) em uma face; as outras faces de igual permeabilidade ➢ Vento = 0º 1 Janela succionada Fresta 10 cm Fresta 10 cm Abertura dominante Barlavento portão ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.1) Abertura dominante (Barlavento) em uma face; as outras faces de igual permeabilidade ➢ Área da abertura dominante: 1 portão + 1 fresta ➢ Área das demais aberturas: 2 janelas + 1 fresta ➢Ad=16+20x0,10= 18m 2 ➢Ada=2x6+20x0,10=14 m 2 ➢ Item 6.2.5 c) 5,13,1 14 18 == A A da d cpi = +0,3 ➢ Vento = 0º ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.1) Abertura dominante (Barlavento) em uma face; as outras faces de igual permeabilidade Abertura dominante Barlavento 3 janelas ➢ Vento = 90º Fresta portão 13% Fresta 10 cm Fresta 10 cm 1 Janela succionada ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.1) Abertura dominante (Barlavento) em uma face; as outras faces de igual permeabilidade ➢ Área da abertura dominante: 3 janelas ➢ Área das demais aberturas: 1 janela + duas frestas + fresta portão ➢Ad=3x6,0=18 m 2 ➢Ada=6+2x20x0,10+0,13x16=12,1 m 2 ➢ Item 6.2.5 c) 5,149,1 1,12 18 == A A da d cpi = +0,3 ➢ Vento = 90º ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.2) Abertura dominante (Sotavento) em uma face; as outras faces de igual permeabilidade ➢ Vento = 0º Abertura dominante Sotavento portão + fresta cpi = -0,3 0,3 ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.2) Abertura dominante (Sotavento) em uma face; as outras faces de igual permeabilidade ➢ Vento = 90º Abertura dominante Sotavento janelas cpi = -0,5 0,5 ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ Vento = 0º Abertura dominante janelas cpi = -0,3 ➢ c.3.1) Abertura dominante, não situada em zona de alta sucção externa, em uma face paralela ao vento 0,2 0,4 0,8 3,020/)10*2,010*4,0( =+ 10,0 m 10,0 m20,0 m 10,0 m 10,0 m ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ c.3.1) Abertura dominante, não situada em zona de alta sucção externa, em uma face paralela ao vento ➢ Vento = 90º Abertura dominante portão + fresta cpi = -0,7 0,9 0,5 7,010/)5*5,05*9,0( =+ 10,0 m 5,0 m 5,0 m ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ Vento = 0º Abertura dominante janela ➢ c.3.2) Abertura dominante, situada em zona de alta sucção externa, em uma face paralela ao vento ➢ Não ocorre, pois é desprezível a possibilidade de uma janela estar aberta nesta região (menor) m 0,8 m 0,42,0 Região = = h b Região 4,0 m ➢Ci=cpi ➢ Não ocorre, pois o portão não está localizado nesta região ➢ Solução ➢ c.3.2) Abertura dominante, situada em zona de alta sucção externa, em uma face paralela ao vento ➢ Vento = 90º Abertura dominante portão + fresta (menor) m 0,8 m 0,42,0 Região = = h b Região 4,0 m ➢Ci=cpi ➢ Solução ➢ Normalmente obter valores máximos ➢ Valores extremos para Ci=cpi ➢ Vento = 0º cpi = +0,3 cpi = -0,3 ➢ Solução ➢ Normalmente obter valores máximos ➢ Vento = 90º cpi = +0,3 cpi = -0,7 ➢ Valores extremos para Ci=cpi ➢ Solução ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Máxima sucção no telhado 0,8 0,8 0,3 ➢ Vento = 0º ➢ Solução ➢ Máxima sucção no telhado 1,1 1,1 ➢ Vento = 0º ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução ➢ Força em cada Treliça ( ) =−= 5*68,0*1,1** 1 LqCCF ie Largura de contribuição = 5,0 m F1 = 3,74 kN/m ➢ Solução ➢ Máxima sucção no telhado 3,74 kN/m ➢ Vento = 0º ➢ Força em cada Treliça 3,74 kN/m ➢ Solução ➢ Máxima sucção no telhado 1,2 0,4 0,3 ➢ Vento = 90º ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução ➢ Máxima sucção no telhado 1,5 0,7 ➢ Vento = 90º ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução ➢ Força em cada Treliça ( ) =−= 5*68,0*5,1** 1 LqCCF ie Largura de contribuição = 5,0 m F1 = 5,10 kN/m ( ) =−= 5*68,0*7,0** 2 LqCCF ie F2 = 2,38 kN/m ➢ Solução ➢ Máxima sucção no telhado 5,10 kN/m ➢ Forçaem cada Treliça 2,38 kN/m ➢ Vento = 90º ➢ Solução 0,2 0,2 0,3 ➢ Vento = 0º ➢ Máxima sobrepressão no telhado ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução 0,1 0,1 ➢ Vento = 0º ➢ Máxima sobrepressão no telhado ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução ➢ Força em cada Treliça ( ) =−= 5*68,0*1,0** 1 LqCCF ie Largura de contribuição = 5,0 m F1 = 0,34 kN/m ➢ Solução ➢ Máxima sobrepressão no telhado 0,34 kN/m ➢ Vento = 0º ➢ Força em cada Treliça 0,34 kN/m ➢ Solução 1,2 0,4 0,7 ➢ Vento = 90º ➢ Máxima sobrepressão no telhado ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução 0,5 0,3 ➢ Vento = 90º ➢ Máxima sobrepressão no telhado Ocorre somente nesta região ➢ Combinação Final para Telhado ➢ Solução ➢ Força em cada Treliça ( ) =−= 5*68,0*5,0** 1 LqCCF ie Largura de contribuição = 5,0 m F1 = 1,70 kN/m ( ) =−= 5*68,0*3,0** 2 LqCCF ie F2 = 1,02 kN/m ➢ Solução ➢ Máxima sobrepressão no telhado 1,70 kN/m ➢ Força em cada Treliça 1,02 kN/m ➢ Vento = 90º ➢ Solução 0,2 0,2 ➢ Combinação Final para Paredes 0,7 ➢ Direção do Vento = 0º 0,3 0,4 0,4 0,8 0,8 10,0 m 10,0 m20,0 m 0,3 ➢ Solução 0,5 0,5 ➢ Combinação Final para Paredes 0,4 ➢ Direção do Vento = 0º 0,6 0,7 0,7 1,1 1,1 10,0 m 10,0 m20,0 m ➢ Solução 0,2 0,2 ➢ Combinação Final para Paredes 0,7 ➢ Direção do Vento = 0º 0,3 0,4 0,4 0,8 0,8 10,0 m 10,0 m20,0 m 0,3 ➢ Solução 0,1 0,1 ➢ Combinação Final para Paredes 1,0 ➢ Direção do Vento = 0º 0,0 0,1 0,1 0,5 0,5 10,0 m 10,0 m20,0 m ➢ Solução 10,0 m 0,7 0,5 0,9 ➢ Direção do Vento = 90º 0,9 0,5 0,5 ➢ Combinação Final para Paredes 0,3 ➢ Solução 10,0 m 0,4 0,8 1,2 ➢ Direção do Vento = 90º 1,2 0,8 0,8 ➢ Combinação Final para Paredes ➢ Solução 10,0 m 0,7 0,5 0,9 ➢ Direção do Vento = 90º 0,9 0,5 0,5 ➢ Combinação Final para Paredes 0,7 ➢ Solução 10,0 m 1,4 0,2 0,2 ➢ Direção do Vento = 90º 0,2 0,2 0,2 ➢ Combinação Final para Paredes ➢ Solução 1,2 0,8 ➢ Coeficientes no Oitão ➢ Selecionar os valores máximos 1,0 1,0 10,0 m 1,21,0 ➢ Solução ➢ Força no Pilar do Oitão 1,0 ( ) =−= 6,53*68,0*0,1** 1 AqCCF ie F1 Área = 8*6,7 = 53,6 m2 F1 = 36,45 kN ➢ Obs.: Efetuar cálculo análogo para demais elementos. (6,6+6,8)/2=6,7 m ➢ Solução ➢ Força no Pilar do Oitão 1,2 ( ) =−= 6,53*68,0*2,1** 1 AqCCF ie F2 Área = 8*6,7 = 53,6 m2 F2 = 43,74 kN ➢ Obs.: Efetuar cálculo análogo para demais elementos. (6,6+6,8)/2=6,7 m Obrigado!
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