AULA 3

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ESTRUTURAS DE AÇO 
0182 
Profª: Adrieli R. Nunes Schons 
Engenheira Civil 
Pós-Graduada em Engenharia Segurança do 
Trabalho 
Mestranda em Arquitetura e Urbanismo 
Ação do 
Vento nas 
Estruturas 
Cargas devido ao Vento 
• Em estruturas leves esbeltas, como é o 
caso das estruturas construídas em aço, o 
vento é resposável por grande parte dos 
acidentes. Sendo assim, o vento é uma 
ação que não deve ser ignorada. 
• Essas ações podem ser determinada 
conforme as prescrissões da NBR 
6123/88 “ Forças devido ao vento em 
edificações” 
Ação do vento nas Estruturas 
• Vento pode ser definido como o movimento de uma 
massa de ar devido às variações de temperatura e 
pressão. 
 
 
 
• Essa massa de ar em movimento possui energia cinética, e 
apresenta inércia às mudanças do deslocamento. 
• 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. 
• Pode-se mostrar que essa pressão de interação é função 
da forma e rugosidade do obstáculo, e do ângulo de 
incidência e velocidade do vento 
 
Grau 
Velocidade do vento 
Descrição do 
vento 
 
Efeitos devidos ao vento 
Intervalo 
(m/s) 
 
Média 
(km/h) 
0 0,0-0,5 1 Calmaria ---------- 
1 0,5-1,7 4 Sopro Fumaça sobe na vertical 
2 1,7-3,3 8 Brisa leve Sente-se o vento nas faces 
3 3,3-5,2 15 Brisa fraca Movem-se as folhas das árvores 
4 5,2-7,4 20 Brisa 
moderada 
Movem-se pequenos ramos e as bandeiras se 
estendem 
5 7,4-9,8 30 Bisa viva Movem-se ramos maiores 
6 9,8-12,4 40 Brisa forte Movem-se arbustos 
7 12,4-15,2 50 Ventania fraca Dobram os galhos fortes 
8 15,2-18,2 60 Ventania 
moderada 
Difícil de caminhar, galhos quebram-se e troncos 
oscilam 
9 18,2-21,5 70 Ventania Objetos leves são deslocados, quebram-se 
arbustos e galhos grossos 
10 21,5-25,5 80 Ventania forte Árvores são arrancadas e postes são quebrados 
11 25,5-29,0 90 Ventania 
destrutiva 
Avarias severas 
12 >29,0 105 Furacão Calamidades 
 
 
 
 
 
 
• Posição geográfica da edificação; 
• Altura da edificação e projeção em planta; 
• Aspectos topográficos; 
• Rugosidade do terreno. 
FAT. QUE INTERFEREM NA VELOCIDADE 
DO VENTO 
DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DINÂMICA OU DE 
OBSTRUÇÃO 
Velocidade característica Vk (velocidade de projeto) 
Vk = V0S1S2S3 
Onde: V0 – velocidade básica do vento (m/s) 
 S1 – fator topográfico 
 S2 – fator rugosidade do terreno e dimensão 
 da edificação 
 S3 – fator estatísitico (ocupação) 
M
A
P
A
 D
E
 I
S
O
P
L
E
T
A
S
 P
A
R
A
 D
E
T
E
R
M
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D
A
 V
E
L
O
C
ID
A
D
E
 B
Á
S
IC
A
 D
O
 V
E
N
T
O
 V
0
(m
/s
) 
FATOR TOPOGRÁFICO S1 
a) Terreno plano ou fracamente 
acidentado: S1 = 1,0; 
b) Taludes e morros 
-no ponto A (morros) e nos pontos A e C 
(taludes): S1 = 1,0; 
-no ponto B: [ S1 é uma função S1(z)]: 
 
θ ≤ 3º : S1(z) = 1,0 
 
6º ≤ θ ≤17 º : 
 
 
 
θ ≥45º: 
 
 
 
[ interpolar linearmente para 
3º < θ < 6 º < 17 < θ < 45º ] 
 
Nota: 
Interpolar entre A e B e entre B e C. 
Vales profundos S1 = 0,9. 
 
   01 1,0 2,5 tan 3 1
z
S z
d
      
 
 1 1,0 2,5 0,31 1
z
S z
d
 
    
 
FATOR RUGOSIDADE DO TERRENO E DIMENSÃO DA 
EDIFICAÇÃO S2 
S2 é determinado definindo uma categoria (rugosidade do terreno) e uma 
classe de acordo com as dimensões da edificação. 
Definição de categorias de terreno segundo NBR 6123/1988 
Categoria Discrição do ambiente 
I Mar calmo, lagos, rios, pântanos 
II Campos de aviação, fazendas 
III Casas de campo, fazendas com muros, subúrbio, cam altura média 
dos obstáculos de 3,0 m 
IV Cidades pequenas, suburbios desamente construídos, áreas 
industriais desenvolvidas, com muros, suburbios, com altura média 
dos obstáculos de 10,0 m 
V Florestas com árvores altas, centros de grandes cidades, com altura 
média igual ou superior a 25,0 m 
Rugosidade do terreno 
Ação do vento nas Estruturas 
Ação do vento nas Estruturas 
Terminologia 
• Barlavento: Região de onde sopra o vento, em 
relação à edificação. 
• Sobrepressão: Pressão efetiva acima da pressão 
atmosférica de referência (sinal positivo). 
• Sotavento: Região oposta àquela de onde sopra o 
vento, em relação à edificação. 
• Sucção: Pressão efetiva abaixo da pressão 
atmosférica de referência (sinal negativo). 
Ação dos ventos nas Estruturas 
• Valores positivos dos coeficientes de forma 
externo e interno correspondem a 
sobrepressões, e valores negativos 
correspondem a sucções. 
• Um valor positivo para F indica que esta força 
atua para o interior, e um valor negativo indica 
que esta força atua para o exterior da edificação. 
Ação dos ventos nas Estruturas 
• Paredes de edificações de planta retangular: 
Coeficientes de pressão e de forma externos 
(Tab. 4). 
 
Ventos densos na costa da Florida, permitindo a visualização de sua trajetória em torno dos edifícios. 
Ação dos ventos nas Estruturas 
• Telhados com duas águas, simétricos: Coeficientes 
de pressão e de forma, externos (Tab. 5) 
Ação dos ventos nas Estruturas 
Exemplo: Ação de Vento num Galpão 
• Verificar a velocidade característica e a pressão dinâmica do vento para 
uma edificação industrial em estrutura metálica no bairro Pedra Branca – 
Palhoça – SC, conforme dimensões abaixo: 
a= 60m 
b= 30m 
h1= 5,5 m e h2 = 9,5m 
Q = 0,613 V²k 
• Vo = Figura 1 - Florianópolis = 45m/s 
Ponderação Vo = 42,5 m/s 
• S1 = 1,0 
• S2 = Categoria IV, Classe C 
• Altura: h1=5,5 m e h2 = 9,5m 
• Relação altura/largura: 
• Largura: b=30m Comprimento: a=60m 
Relação comprimento/largura: 5,5/30 e 
9,5/30 
• S3 = 1 
• S2(z -> 5,5) = 0,84 x 0,95 (5,5/10)^0,135 = 0,74 
• S2(z -> 9,5) = 0,79 
 
• Vk = Vo. S1. S2. S3 
• Vk (5,5) = 42,5 x 1 x 0,74 x 1 = 31,45m/s 
• Vk (9,5) = 42,5 x 1 x 0,79 x 1 = 33,57m/s 
 
• q(5,5) = 0,613(31,45)² = 606,32 n/m² = 
0,61kN/m² 
• q(9,5) = 0,613(33,575)² = 690,02 n/m² = 
0,69kN/m² 
 
Estado limite de utilização 
 
 Pode ser caracterizado quando se verifica os seguintes 
fenômenos: 
– Deformações excessivas para utilização normal da estrutura, como 
por exemplo: flechas ou rotações que afetam a aparencia da 
estrutura. 
– Deslocamentos excessivos sem perda de equilibrio. 
– Danos Locais excessivos (fissuração, rachaduras, corrosão etc.) que 
afetam a utilização ou a durabilidade da estrutura. 
Método dos estados limites 
Método dos estados limites 
 
Verificação de projeto 
 
 Sd ≤ Rd 
Método dos estados limites 
• Solicitações 
 Ações: - Causas que provocam esforços na 
estrutura. Exemplo: Vento, peso próprio dos 
elementos estruturais, peso de elementos de 
vedação e demais componentes da edificação, 
peso das pessoas, de moveis, empuxo de terra, 
protenção, cargas de equipamentos etc. 
Método dos estados limites 
CLASSIFICAÇÃO 
 
Variabilidade no tempo: 
 
- Permanente 
 
- Varáveis 
 
 
Método dos estados limites 
CLASSIFICAÇÃO 
 Ação permanentes – Apresentam pouca variação em 
torno da média ao longo do tempo 
 Diretas: (peso próprio, peso dos 
 elementos de vedação, peso de 
 equipamentos fixos. etc) 
 Indiretas: (Protenção, recalque de 
 apoio, retração de materiais que 
 compoem a estrutura. etc) 
 
 
Método dos estados limitesAções variáveis – Apresentam grandes variações em torno da 
média ao longo do tempo. Exemplo: (as cargas acidentais das 
construções, bem como efeitos, tais como forças de frenação, de 
impacto e centrífugas, os efeitos do vento, das variações de 
temperatura, do atrito nos aparelhos de apoio e, em geral, as 
pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas) 
 Ações variáveis normais – grande probabilidade de ocorrencia e de 
obrigatória consideração no projeto. 
 Ações variáveis especiais – Ações de natureza ou intensidades 
especiais, como abalo sísmico por exemplo. 
 
 
Método dos estados limites 
• Ações excepcionais – São as que têm duração extremamente 
curta e muito baixa probabilidade de ocorrência 
durante a vida útil da construção. 
 
Vantagens do projeto por estado 
limite: 
1 É uma “nova” ferramenta de projeto. 
2 É mais racional que a filosofia das tensões admissíveis. 
3 É mais seguro. 
4 Pode ser mais econômica para pequenas cargas variáveis. 
5 O conhecimento das estruturas é mais preciso que o das cargas. 
6 É mais flexível: permite tratar separadamente a resistência e as 
cargas. 
7 As cargas não dependem do material. 
8 Futuros ajustes podem ser feitos com facilidade. 
9 Trata o comportamento da estrutura de modo mais intuitivo. 
10. Baseada em modelos probabilísticos, ou seja, a filosofia do estado 
limite reconhece que não se pode construir estrutura absolutamente 
segura: sempre existe a probabilidade de as cargas serem superiores 
à resistência da estrutura. 
Ações em estruturas segundo a NBR 
8800 (seção 4.8): 
- Ações permanentes (G): 
- Peso próprio da estrutura; 
- Peso de pisos, telhados e revestimentos; 
- Peso de paredes; 
- Peso de equipamentos e instalações fixas 
Ações em estruturas segundo a NBR 
8800 (seção 4.8): 
- Ações variáveis (Q): 
- Uso e ocupação; 
- Sobrecargas; 
- Ventos; 
- Variação de temperatura; 
- Empuxo de terra; 
- Pressão hidráulica 
Ações em estruturas segundo a NBR 
8800 (seção 4.8): 
- Ações excepcionais (E): 
- Explosões; 
- Choques de veículos; 
- Efeitos sísmicos 
Solicitação de projeto (Sd) segundo a 
NBR-8800: 
• Durante as condições de uso e construção: 
 
 
 
• Durante condições excepcionais: 
 
Onde: 
• Sd: solicitação combinada de projeto 
• G: carga permanente 
• Q1: ação variável base (preponderante) 
• Qj : ação variável a ser combinada com a ação 
base (demais ações variáveis) 
• γg: coeficiente de ponderação para as cargas 
permanentes 
• γq1: coeficiente de ponderação para a carga 
variável base 
• γqj: coeficiente de ponderação para as demais 
cargas variáveis 
• ψj : fator de combinação das ações variáveis E: 
ações excepcionais (choques, explosões, efeitos 
sísmicos, etc.) 
EXERCÍCIOS 
1) Determinar a solicitação de projeto (Sd) para 
viga de edifício sujeita aos seguintes momentos 
fletores: 
• Peso próprio da estrutura (G): 10 kN·m 
• Uso da estrutura (Uso): 30 kN·m 
2) Uma treliça de cobertura em aço de um edifício residencial 
está sujeita aos seguintes carregamentos verticais distribuídos 
por unidade de comprimento (valor positivo indica carga no 
sentido da carga gravitacional). 
- peso próprio + peso da cobertura (estruturas metálicas): 
G = 0,8 kN/m 
- carga variável (sobrecarga na cobertura) (uso da estrutura): 
Q = 1,5 kN/m 
- vento V1 (sobrepressão): 
V1 = 1,3 kN/m 
- vento V2 (sucção): 
V2 = - 1,8 kN/m 
 
Calcule as ações combinadas (combinações normais) para o 
projeto no estado limite último de acordo com a NBR 8800. 
Determine os carregamentos verticais de projeto (de cálculo) 
a serem considerados no dimensionamento da treliça. 
3) Determinar a solicitação de projeto para viga 
de edifício sujeita aos seguintes momentos 
fletores: 
• Peso próprio da estrutura (Mg1): 10 kN·m 
• Peso próprio dos outros componentes 
construtivos padronizados e adicionados in 
loco (Mg2): 50 kN·m 
• Ocupação da estrutura (Mq): 30 kN·m 
• Vento (MV1): 20 kN·m 
 
4) Determinar a solicitação de projeto para viga 
de edifício sujeita aos seguintes momentos 
fletores: 
• Peso próprio da estrutura: 10 kN·m 
• Peso próprio dos outros componentes:50 
kN·m 
• Ocupação (uso) da estrutura (Ocup): 60 kN·m 
• Vento de sobrepressão: 20 kN·m 
• Sobrecarga acidental: 10 kN·m 
 
Referências 
• NBR 8800:2008 – Projeto de Estrutura de Aço e de 
Estrutura Mista de Aço e Concreto de Edifícios 
• NBR 6123:1988 – Forças devidas ao vento em edificações 
Manual de Construção em Aço: Galpões para Usos Gerais, 
CBCA, 2010 
• Outras referências: “Como construir um telhado” – Prof . 
Watanabe 
• http://www.ebanataw.com.br/roberto/telhado/index.php 
• http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedd
ed&v=4muhc_QUGcI 
• http://www.youtube.com/watch?v=GwtA6kwNfCI