Ações dos ventos nas Edificações

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ALUNO: BRUNO NOVACKY - MEC. FLUIDOS - TRABALHO COMPLEMENTAR.
1. AÇÕES DOS VENTOS NAS EDIFICAÇÕES	
Segundo a NBR 6123/1988 “Forças devidas ao vento em edificações”. O vento não é um problema em construções baixas e pesadas com paredes grossas, entretanto em estruturas esbeltas passa a ser uma das ações mais importantes a que precisa -se determinar no projeto de estruturas. As considerações para determinação das forças devidas ao vento são regidas e calculadas de acordo com a NBR 6123/1988.
A maior parte dos acidentes ocorre em construções leves, especialmente de grandes vãos livres, tais como hangares, pavilhões de feiras e de exposições, pavilhões industriais, coberturas de estádios, ginásios cobertos. 
As principais causas dos acidentes devidos ao vento são:
a) falta de ancoragem de terças;
b) contraventamento insuficiente de estruturas de cobertura;
c) fundações inadequadas;
d) paredes inadequadas;
e) deformabilidade excessiva da edificação
Além disso muitos casos não são considerados dentro da NBR 6123, porém quando a edificação, seja por suas dimensões e ou forma, provoque perturbações importantes no escoamento ou por obstáculos na sua vizinhança, deve-se recorrer a ensaios em túnel de vento, onde possam ser simuladas as características do vento natural.
O vento exerce pressões e sucções nos edifícios, de forma variada, contínua, intermitente ou repentina causando efeitos indesejáveis. O vento no Brasil tem comportamento bastante diferente do vento europeu, do temido vento das monções que sopram no sudeste asiático e também sem nenhuma semelhança com os tornados muito frequentes nos EUA.
Segundo Blessamann (1998), no Brasil ainda não temos laboratórios e nem universidades que tenham estudado a fundo os ventos brasileiros. Ainda não possível realizar estudos completos sobre a ação do vento nas edificações, é difícil achar, no Brasil, um Túnel de Vento onde o nosso edifício, na forma de maquete, possa ter um modelo reduzido ensaiado.
Tipos básicos de ação em que o vento atinge um edifício:
Figura 1 - Deslocamento do vento básico
Fonte: http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php - Acesso 25 junho 2020
· Vento a barlavento: Produz um esforço de pressão sobre o componente, empurrando-o na direção e sentido do vento.
· Vento paralelo: Produz um esforço de sucção vertical sobre o componente, puxando-o na direção perpendicular ao do vento
· Vento a sota-vento: produz um esforço de sucção sobre o componente, puxando-o na direção e sentido do vento
· Vento 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
· Vento com sucção interna: Produz um esforço de sucção sobre o componente, puxando-o na direção e sentido do vento e na direção perpendicular ao do vento
· Ação combinada do vento a barlavento com o vento a sota-vento: Produz um esforço de pressão sobre o componente à barlavento, empurrando-o na direção e sentido do vento e também produz um esforço de sucção sobre o componente à sota-vento, puxando-o na direção e sentido do vento
Os valores mínimos das cargas acidentais, produzidas pelo vento, que devem ser considerados no cálculo das estruturas de edifícios estão fixadas na Norma Brasileira NBR-6123 - Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edifícios.Figura 2 – Cargas para cálculos de estruturas de Edifícios.
Fonte: http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php - Acesso 25 junho 2020
2. Determinação da pressão dinâmica ou de obstrução
A Velocidade característica Vk: é a velocidade usada em projeto, sendo que são considerados os fatores topográficos (S1), influência da rugosidade (obstáculos no entorno da edificação) e dimensões da edificação (S2) e o fator de uso da edificação (que considera a vida útil e o tipo de uso). A velocidade característica pode ser expressa como:
 Onde:
Vo: velocidade básica
S1: fator topográfico
S2: fator de rugosidade e dimensões da edificação
S3: fator estatístico
Figura 3 - Mapa de isopletas de vento, Velocidade Básica
Fonte: http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php - Acesso 25 junho 2020
O fator S1 é o fator topográfico que considera as variações de relevo do terreno em volta da edificação podendo haver acréscimo ou diminuição da velocidade básica do vento.
O Fator S2 é determinado definindo uma categoria (rugosidade do terreno) e uma classe de acordo com as dimensões da edificação. São V categorias definidas, de acordo com a NBR6123.
Tabela 1 -Definição de categorias para determinação do coeficiente S2
O fator estatístico S3 considera o grau de segurança requerido e a vida útil da estrutura. Para edificações normais destinadas à moradia, hotéis, escritórios, etc., o nível de probabilidade de 63% de que a velocidade V0 seja ultrapassada com uma vida útil de 50 anos são considerados adequados. A norma NBR6123 recomenda valores mínimos do fator S3 reproduzidos na tabela 2.
Tabela 2 - Valores mínimos para o coeficiente S3
A força devido ao vento depende da diferença de pressão nas faces opostas da parte da edificação em estudo (coeficientes aerodinâmicos). A NBR6123 permite calcular as forças a partir de coeficientes de pressão ou coeficientes de força. Os coeficientes de forma têm valores definidos para diferentes tipos de construção na NBR6123, que foram obtidos através de estudos experimentais em túneis de vento. A força devida ao vento através dos coeficientes de forma pode ser expressa por:
Onde:
Cpe e Cpi: são os coeficientes de pressão de acordo com as dimensões geométricas da edificação.
q: é a pressão dinâmica 
A: é a área frontal ou perpendicular à atuação do vento. 
E a força global do vento sobre uma edificação ou parte dela (Fg) é obtida pela soma vetorial das forças que aí atuam. A força global na direção do vento (Fa), é expressa por:
 
Onde:
Ca = coeficiente de arrasto (coeficiente de força)
 Ae = área frontal efetiva
O valore de coeficientes de pressão são apresentados pela NBR 6123, como forças externas e internas, para diversos tipos de edificação. 
	A ação do vento é dinâmica, devido sua velocidade varia conforme o tempo. Onde pode se dividir a velocidade em duas partes, uma constante e outra flutuante, que são chamas de rajadas. Porém na maioria das construções esses efeitos podem ser substituídos por ações estáticas equivalentes. Em edificações esbeltas e flexíveis, principalmente aquelas com baixas frequências naturais de vibração (f < 1,0 Hz), os efeitos dinâmicos devem ser considerados. Nesses casos podemos considerar a estrutura como estática, o que engloba a maioria das edificações.
Os coeficientes são determinados através de ensaios em túneis de vento, por meio orifícios em pontos escolhidos da superfície do modelo e ligando-os a transdutores elétricos de pressão ou a um manômetro múltiplo. 
Os transdutores elétricos são mais utilizados, pois permitem armazenar uma série temporal de pressões e com isso determinar as pressões médias, máximas e mínimas além do desvio padrão. Para o projeto da estrutura bastam as pressões médias, mas para as vedações, telhas, janelas é necessário saber as pressões máximas e mínimas ao longo da edificação. As pressões extremas ocorrem apenas em uma região pequena da edificação, sendo usados para dimensionar as ligações das telhas. Muitas vezes a variação desses coeficientes dificulta os cálculos das estruturas de edificações.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. “Forças devidas ao vento em edificações” - NBR 6123. Rio de Janeiro, 1988.
J. BLESSMANN, “Introdução ao estudo das ações dinâmicas do vento”. 1.ed. Porto Alegre, UFRGS, 1998.
SÁLES, J. J.; MALITE, M.; GONÇALVES, R. M. “Ação do vento das Edificações. Notas de aula”. EESC-USP. (1999).
AÇÃO DO VENTO NOS EDIFÍCIOS. <http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php>. Acessado em: 15 de junho 2020.