Aula 1 a 4 - Ventos - 03-04-2020

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Ventos
ABNT NBR 6123/88
CONTRAVENTAMENTO
CONTRAVENTAMENTO
(GALPÕES E COBERTURAS)
CONTRAVENTAMENTO
(CARGA HORIZONTAL)
Todos os eixos com ligações rotuladas
CONTRAVENTAMENTO
Todos os eixos com ligações rígidas formando pórticos
- Ações atuantes divididas proporcionalmente a rigidez de cada pórtico
- Admite-se deslocamento de corpo rígido no plano de cada pavimento
- Laje como diafragma rígido
- Contraventamento no plano das vigas
Não é necessário nem conveniente criar pórticos em todo os eixos
CONTRAVENTAMENTO
Ligações rígidas:
- Mais caras
- Maior dificuldade de execução
- Vigas mistas continuas ou semicontínuas
CONTRAVENTAMENTO
CONTRAVENTAMENTO
Todas a ligações rotuladas
CONTRAVENTAMENTO
CONTRAVENTAMENTO
Todas a ligações rotuladas
Ventos
ABNT NBR 6123/88
1 – Origem do vento e seus efeitos
 Movimento de massas de ar decorrente das diferenças de
pressões na atmosfera;
 Eng. Civil – Fluxo de ar que causa forças atuantes nas
edificações
 Efeitos dos ventos
◦ Ruína parcial ou total de edificações – casas, torres, silos, 
caixilhos etc...
 Ventos nas edificações
◦ Local da edificação;
◦ Tipo de terreno (plano, aclive, morro, etc...);
◦ Altura da edificação;
◦ Rugosidade do terreno (tipo e altura dos obstáculos à passagem 
de vento);
◦ Tipo de ocupação.
 Variação exponencial do vento
◦ A) região com grandes obstruções;
◦ B) regimes com obstruções uniformes com obstáculos com 
altura média igual a 10 m; subúrbio de grandes cidades e cidades 
pequenas;
◦ C) região com poucos obstáculos – campo aberto, fazendas
 Linhas de fluxo
◦ A trajetória do ar pode ser visualizada através da análise das 
linhas de fluxo.
2 – Determinação da velocidade do vento
 Medição
◦ Anemômetros ou anemógrafos;
◦ NBR 6123: 1988 – Isopletas
◦ Condições para construção das isopletas
- Velocidades básica para uma rajada de três segundos;
- Período de retorno de 50 anos;
- Probabilidade de 63% de ser excedida, pelo menos uma vez no 
período de 50 anos;
- Altura de 10 m;
- Terreno plano, em campo aberto e sem obstruções.
NBR 6123 – Figura 1
Edifícios de Planta retangular
Fa = Ca.q.A
Fa força de arrasto
Ca coeficiente de arrasto
q pressão de obstrução
A área da superfície de referência
NBR 6123 – 6.3.6
 Velocidade Característica –Vk = S1xS2xS3xVo
◦ Topografia do local
◦ Rugosidade do terreno
◦ Altura da edificação
◦ Dimensões da edificação – tempo de rajada será proporcional às 
dimensões da edificação
◦ Tipo de ocupação e risco de vida
NBR 6123 – Item 5
 Da NBR 6123 tem-se:
Vk = V0 . S1 . S2 . S3 
◦ V0 Velocidade básica do vento
◦ S1 Fator topográfico
◦ S2 Fator de rugosidade do terreno (dimensões e altura 
da edificação
◦ S3 Fator estatístico
NBR 6123 – 4.2
 Fator Topográfico – S1
◦ Terrenos planos com poucas ondulações
S1 = 1,0
◦ Vales protegidos do vento em todas as direções
S1 = 0,9
◦ Taludes e morros – inclinação do talude
S1 = 1,0
S1 = 1,0
S1 = 1,0
◦ θ ≤ 3° S1 (z) = 1,0
◦ 6° ≤ θ ≤ 17° S1 (z) = 1,0 + (2,5 – (z/d)).tg(θ – 3°) ≥ 1
◦ θ ≥ 45° S1 (z) = 1,0 + (2,5 – (z/d)).0,31 ≥ 1
◦ z Altura medida a partir da superfície do 
terreno no ponto considerado
◦ d Diferença de nível entre a base e o topo do 
talude ou morro
◦ θ Inclinação média do talude ou encosta do 
morro
Interpolar linearmente para valores intermediários
NBR 6123 – 5.2
 Fator de rugosidade do terreno e dimensões da
edificação – S2
◦ Rugosidade do terreno
 Categoria 1 – Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de
extensão, medida na direção e sentido do vento existente. Ex. mar calmo;
lagos e rios; pântanos sem vegetação
 Categoria II – Terrenos abertos em nível, ou aproximadamente em nível.
Obstáculos com alturas médias 1 m.
 Categoria III – Terrenos planos ou ondulados com obstáculos. Obstáculos
com alturas médias 3 m.
 Categoria IV – Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, pouco
espaçados e situados em zonas florestais. Obstáculos com alturas médias 10
m.
 Categoria V – Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos
e pouco espaçados. Obstáculos com alturas médias 25 m.
NBR 6123 – 5.3.1
◦ Dimensões da edificação
 Classe A (3 segundos) – Todas as unidades de vedação, seus elementos de 
fixação e peças individuais de estrutura de vedação. Toda edificação ou parte 
da edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície 
frontal não exceda 20 m.
 Classe B (5 segundos) – Toda edificação ou parte da edificação para a qual 
a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 
m e 50 m.
 Classe C (10 segundos) – Toda edificação ou parte da edificação para o 
qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 
m.
 Superfície frontal – superfície de incidência do vento
NBR 6123 – 5.3.2
S2 = b . Fr . (z/10)
p
◦ z Altura acima do terreno
◦ Fr Fator de rajada correspondente à classe B,
categoria II
◦ b parâmetro de correção da classe da
edificação
◦ P parâmetro meteorológico
Parâmetro Meteorológicos para o fator S2
Categoria z (m) Parâmetros
Classe
A B C
I 250
b 1,100 1,110 1,120
p 0,060 0,065 0,070
II 300
b 1,000 1,000 1,000
Fr 1,000 0,980 0,950
p 0,085 0,090 0,100
III 350
b 0,940 0,940 0,930
p 0,100 0,105 0,115
IV 420
b 0,860 0,850 0,840
p 0,120 0,125 0,135
V 500
b 0,740 0,730 0,710
p 0,150 0,160 0,175
NBR 6123 – 5.3.3.1
NBR 6123 – 5.3.3
 Fator Estatístico – S3
NBR 6123 – 5.4
 Exercícios
1. Determinação da velocidade característica do vento
(Vk ), para um edifício industrial a ser construído na
cidade de Franca – SP em terreno plano e em zona
industrial.
 Exercícios
1. Determinação da velocidade característica do vento (Vk ),
para um edifício industrial a ser construído na cidade de
Franca – SP em terreno plano e em zona industrial.
Passo 1 – Determinação da velocidade básica do vento na
região de Franca – SP
Passo 2 – Determinação do fator topográfico (S1)
Passo 3 – Determinação do fator estatístico (S3)
Passo 4 – Determinação do fator de rugosidade do terreno e
dimensões das edificações – Essa verificação deve ocorrer
tanto na direção do vento a 0° quanto na direção do vento
a 90°
2 – Determinar a velocidade característica do vento para 
um edifício habitacional, situado na cidade de Franca –
SP, cujas dimensões estão mostradas abaixo:
q = 0,613. Vk
2
N/m²
ou
q = 0,0613 . Vk
2
kgf/m²
Determinação da pressão de obstrução (q)
 Coeficiente de arrasto
◦ Para edificações altas, em que a relação de altura e projeção em
planta são elevadas, a consideração da ação do vento em
edificações altas passa a receber um tratamento global. A
superposição de efeitos externos (forma) com efeitos internos
(aberturas) é obtida por meio de um comportamento global da
edificação e representada por um único, Ca, denominado
COEFICIENTE DE ARRASTO.
 Coeficientes de arrasto para edificação de seção
constante e planta retangular
◦ Considerações iniciais
 Vento não turbulento – caracterizado pela ausência de obstruções (campo
aberto e plano).
 Vento alta turbulência – observado em grandes cidades (categoria IV e V) –
ocorre diminuição da sucção na parede sotavento.
 Coeficiente de arrasto Ca para edificações com Planta
Retangular, situadas em região considerada com
vento de baixa turbulência.
NBR 6123 – fig. 4
 Condições mínimas para ventos de alta turbulência
◦ Uma edificação pode ser considerada em zona de alta turbulência
quando sua altura não excede duas vezes a altura média das edificações
nas vizinhanças, estendendo-se estas na direção e sentido do vento
incidente, a distância mínima de:
◦ 500 m, para edificação de até 40 m de altura
◦ 1000 m, para edificação de até 55 m de altura
◦ 2000 m, para edificação de até 70 m de altura
◦ 3000 m, para edificação de até 80 m de altura
H ≤ 2h med
 Coeficiente de arrasto Ca para edificações com Planta 
Retangular, situadas em zona considerada com ventode alta turbulência.
NBR 6123 – fig. 5
 Outras situações
◦ Coeficientes de arrasto para estruturas reticuladas;
◦ Coeficientes de arrasto para torres treliçadas;
◦ Coeficientes de força para barras prismáticas, muros e placas;
2 – Calcular a Força de arrasto do vento para um edifício 
habitacional, situado na cidade de Franca – SP, cujas 
dimensões estão mostradas abaixo:
Força do vento para coberturas e galpões
 Força resultante
◦ F = Cp . q . A
◦ Cp = Cpe – Cpi
Cp - Coeficientes de pressão e de forma
Calculo da AÇÃO DO VENTO atuando na estrutura - de acordo com a ABNT NBR 
6123/88 – “Forças devidas ao vento em edificações”
Velocidade básica do vento (Vo) - Mapa de isopletas
Procedimento:
Fator topográfico (S1)
Fator de rugosidade (S2):
Fator estatístico (S3):
Velocidade característica (Vk ) = Vo x S1 x S2 x S3
pressão de obstrução (q) = 0,613 x V²k
Coeficientes de pressão externa (CPe) para as paredes - Tabela 4 
da ABNT NBR 6123/88
Coeficientes de pressão externa (CPe) para o telhado: Na Tabela 5 da 
ABNT NBR 6123/88
Coeficientes de pressão interna (CPi): item 6.2 da ABNT NBR 6123/88.
F = Cp . q . A
Cp = Cpe – Cpi
 Paredes
◦ NBR 6123 – Tabela 4 – Coeficientes de pressão e de forma, 
externos, para paredes de edificações de planta retangular.
 Telhados
◦ NBR 6123 – Tabelas 5, 6, 7, 8 – Coeficientes de pressão e de 
forma, externos para telhados (uma água, duas águas....)
NBR 6123 – tab 4 (6.1)
 Coeficiente de Pressão Interna – Cpi
◦ Associado as aberturas das edificações;
◦ Aberturas a barlavento
◦ Aberturas a sotavento
 Elementos impermeáveis
◦ Lajes e cortinas de concreto armado ou protendido;
◦ Paredes de alvenaria, pedra, tijolos, blocos de concreto e afins, 
sem portas, janelas ou aberturas.
 Definições
◦ Abertura dominante - Abertura com área igual ou superior à 
soma das áreas das demais aberturas da edificação.
NBR 6123 – 6.2
◦ Elementos impermeáveis – Impedem a passagem do fluxo 
de ar;
◦ Índice de permeabilidade – Relação entre áreas das 
aberturas e a área total da superfície considerada;
◦ Sinal positivo de Cpi – Sobrepressão interna;
◦ Sinal negativo de Cpi – Sucção interna;
◦ Pressão interna é uniforme
NBR 6123 – 6.2
 Determinação de valores de Cpi
◦ Duas faces opostas permeáveis e as outras impermeáveis
 Vento perpendicular à face permeável – Cpi = +0,2
 Vento perpendicular à face impermeável – Cpi = -0,3
◦ Quatro faces igualmente permeáveis
 Cpi = - 0,3 ou Cpi = 0
◦ Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual 
permeabilidade
NBR 6123 – 6.2.5
Valores de Cpi (sobrepressão) em função da relação Aad/Aas
Aad/Aas Cpi
1,00 + 0,1
1,50 + 0,3
2,00 + 0,5
3,00 + 0,6
6,00 + 0,8
Aad – área da abertura dominante
Aas – áreas das aberturas succionada
◦ Existência de abertura dominante na face de sotavento
 Adotar valor do Ce – tabela 4
◦ Abertura dominante em uma face paralela ao vento
 Adotar valor do Ce – tabela 4
◦ Abertura dominante não situada em zona de alta sucção externa
 Adotar valor do Ce – tabela 4
◦ Abertura dominante situada em zona de alta sucção externa
Valores de Cpi (sucção) em função da relação Aad/Aase
Aad/Aase Cpi
0,25 - 0,4
0,50 - 0,5
0,75 - 0,6
1,00 - 0,7
1,50 - 0,8
> 3,0 - 0,9
Aad – Área da abertura dominante
Aase – Áreas de aberturas succionadas externamente
 Zonas de alta sucção externa – estão
indicadas nas tabelas 4 a 8, cujos
valores, correspondentes a estas
zonas, são denominados pela norma
como Cpe médio
GALPÃO A SER PROJETADO
Será projetado, como exemplo ilustrativo, um galpão para armazenamento 
de materiais com as seguintes características:
GALPÃO A SER PROJETADO
Será projetado, como exemplo ilustrativo, um galpão para armazenamento 
de materiais com as seguintes características:
EFEITO LAREIRA
Aberturas laterais e do lanternim
Calculo da aberturas laterais - h1;
E abertura do lanternim - h2.
simplificadamente:
- V = volume interno do galpão 
em m³;
- velocidade do vento no 
exterior do galpão considerada 
nula;
- v = velocidade de saída do ar 
através da abertura do 
lanternim, considerada entre 1 
a 1,5m/s;
- L – comprimento total do 
galpão em m;
- n = número de vezes que o ar 
interno do galpão vai ser 
renovado por hora, 
considerando de 15 a 30 
renovações por hora;
(h1 = altura de abertura lateral)
(h2 = largura da abertura do lanternim)
AÇÕES ATUANTES NA ESTRUTURA
Ação permanente
Ações variáveis
- ABNT NBR6120 ou em catálogos de fabricantes.
ABNT NBR 8800:2008/NBR 6118/NBR7190
sobrecargas em coberturas
Ação variável devida ao vento
Ação variável devida ao vento
Calculo da AÇÃO DO VENTO atuando na estrutura - de acordo com a ABNT NBR 
6123/88 – “Forças devidas ao vento em edificações”
Velocidade básica do vento (Vo) - Mapa de isopletas
Procedimento:
Fator topográfico (S1)
Fator de rugosidade (S2): Tabela 1 - Parâmetros meteorológicos e Tabela 2 - Fator S2
Fator estatístico (S3) Tabela 3:
Velocidade característica (Vk ) = Vo x S1 x S2 x S3 - Item 4.2 (c)
pressão de obstrução (q) = 0,613 x V²k
Coeficientes de pressão externa (CPe) para as paredes - Tabela 4 
da ABNT NBR 6123/88
Coeficientes de pressão externa (CPe) para o telhado: Na Tabela 5 da 
ABNT NBR 6123/88
Coeficientes de pressão interna (CPi): item 6.2 da ABNT NBR 6123/88.
F = Cp . q . A
Cp = Cpe – Cpi
Fator topográfico (S1):
terreno plano, tem-se S1=1
Fator de rugosidade (S2): o fator de rugosidade
Conforme Tabela 1 da ABNT NBR6123/88: terreno de categoria III e 
uma edificação de classe C,
parâmetros b = 0,93, Fr = 0,95 e p = 0,115
Calculando-se o fator S2 para as alturas de 3 m e 7,32 m
Fator estatístico (S3 ): grau de segurança e a vida útil
Tabela 3 - galpão para depósito com baixo fator de ocupação, tem-se S3 = 0,95.
velocidades características para as duas alturas
pressão de obstrução
Coeficientes de pressão externa (CPe) para as paredes:
edificação retangular, verificam se a altura (h), a largura (b) e comprimento (a) da edificação
Relação altura/largura:
Relação comprimento/largura:
Coeficientes de pressão externa (CPe) para as paredes - Tabela 4 da ABNT NBR 6123/88
incidência do vento a 0°
incidências do vento (90°)
Distribuição para os coeficientes de pressão externos
A1 e B1 - maior valor entre b/3 e a/4 Sendo este valor menor ou igual que 2•h.
maior valor da relação, que é a/4 = 13,5 Maior que 2•h = 12, adota-se a distância de 12 m
Distribuição para os coeficientes de pressão externos
os comprimentos de C1 e D1: menor valor entre 2•h = 12 e b/2 = 7,5m (menor)
Para o dimensionamento das telhas, terças e ancoragens, pois nelas serão 
considerados os CPe médios
(3m = menor valor entre h e 0,2•b)
Tabela 5 - telhados de duas águas simétricos para edificações de planta retangular
Tabela 5
e a inclinação do telhado é de 10°
I e J: verificar a relação a/b 
Coeficientes de pressão externa (CPe) para o telhado: Na Tabela 5 da ABNT 
NBR 6123/88
Conforme indicado na ABNT
NBR 6123/88, a dimensão dos 
quadros E e G é estipulada da mesma 
maneira que os Cpe das paredes para 
A1 e B1.
Coeficientes de pressão interna (CPi): item 6.2 da ABNT NBR 6123/88.
tapamentos laterais, frontais e a cobertura do galpão serão em chapa trapezoidal, 
portanto permeáveis, de acordo com a norma – Item 6.2.2
NOTA: Para efeitos de simplificação será desprezada a existência de abertura 
dominante em qualquer face do galpão – Item 6.2.5
OBS: Porém, tendo em mãos as dimensões das aberturas fixas e móveis da 
edificação, os coeficientes de pressão interna podem ser obtidos de acordo com o 
Anexo D da ABNT NBR 6123/88.
COMBINAÇÕES PARA AS CARGAS DO VENTO
(Combinações para telhas, terças e ancoragens)
COMBINAÇÕES PARA AS CARGAS DO VENTO
(Combinações para elementos da estrutura principal)
(Por simples observação, descartam-se os casos 2 e 4)
Esforços finais devidos à ação do vento para os pórticos
ANÁLISE ESTRUTURAL DO PÓRTICO
Ação permanente (FGi,K)São consideradas as seguintes ações:
Ação Acidental (FQi,K)
Anexo “B” da NBR 8800, a ação acidental em telhados não deve ser 
menor que 0,25kN/m². Neste caso o carregamento linearmente 
distribuído sobre o pórtico é 0,25kN/m² x 6m = 1,5kN/m.
Força Horizontal equivalente (Força Nocional- Fn)
(efeitos das imperfeições geométricas iniciais)
Fn = 0,3% do valor das cargas gravitacionais de cálculo
Combinações para Estados Limites Últimos
ABNT NBR 6118/14
ABNT NBR 8800/08
ABNT NBR 7190/12
 Exercício
◦ 1 Determinar a velocidade característica, a pressão de obstrução
e os coeficientes de pressão e forma externos para um edifício
industrial, situado na cidade de São Paulo e destinado a uma
industria com alto fator de ocupação. As dimensões do edifício
estão situadas abaixo.
 Exercício
◦ 2 Determinar a velocidade característica, a pressão de obstrução
e os coeficientes de pressão e forma externos para um edifício
industrial, situado na cidade do Rio de Janeiro e destinado a uma
industrial com baixo fator de ocupação. As dimensões do edifício
estão situadas abaixo.
 1 Uma edificação localizada
em Uberlândia – MG e
destinada ao corpo de
bombeiros possuem as
dimensões especificadas ao
lado, determine:
 a) Velocidade característica da
edificação.
 b) Coeficiente de obstrução.
 c) Coeficientes de forma
externos (Ce).
 d) Coeficientes de pressão
interna (Cpi).
 e) Coeficiente de pressão (Cp
= Ce-Cpi).
 1 Uma edificação localizada
em Franca – Sp (DI) e
destinada a uma industria de
pequeno porte possui as
dimensões especificadas ao
lado, determine:
 a) Velocidade característica da
edificação.
 b) Coeficiente de obstrução.
 c) Coeficientes de forma
externos (Ce).
 d) Coeficientes de pressão
interna (Cpi).
 e) Coeficiente de pressão (Cp
= Ce-Cpi).