1- Ação dos Ventos nas Edificações

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Ação do Vento nas
Edificações
Notas de aula Prof. Alex Sander C. de Souza
Docente: Fábio Y. Sawasaki
segundo a NBR - 6123/1988
Estruturas de Madeiras e Metálicas
Vento Movimento das massas de ar, decorrente
das diferenças de pressões na atmosfera.
Introdução
Produz forças nas edificações
que causam esforços nos seus elementos
vento 
caráter aleatório
Direção
Duração 
Intensidade
Introdução
Ação do Vento nas 
Edificações
Aspectos Meteorológicos
Aspectos Aerodinâmicos
Velocidade do Vento
Forma da Edificação
Velocidade do Vento
Característica mais importante para determinação
das forças devidas ao vento nas estruturas
Velocidade básica
Velocidade de referência
Medida do vento natural em estações meteorológicas
Isopletas
Velocidade característica
Velocidade nas proximidades da estrutura
É influenciada pelas característica da estrutura e da vizinhança
Medida em terreno plano sem obstáculo a 10m de altura
Is
op
le
ta
s
da
 V
el
oc
id
ad
e 
B
ás
ic
a
NBR 6123 – Item 5.1 - Figura 1
Fatores intervenientes
• Local da edificação (Fortaleza, São Paulo, Porto Alegre etc.)
• Dimensões da edificação
• Tipo de terreno (plano, aclive, morro, etc.)
• Rugosidade do terreno (tipo e altura dos obstáculos à
passagem do vento)
• Tipo de ocupação da edificação
Velocidade Característica
Vk = Vo . S1 . S2 . S3
Vo = Velocidade Básica 
S1 = Fator Topográfico
S2 = Fator Rugosidade do Terreno 
S3 = Fator Estatístico
NBR 6123 – Item 4.2
Fator Topográfico (S1)
Considera os efeitos das variações do relevo do terreno onde a
edificação será construída.
• Considera o aumento ou a diminuição da velocidade básica 
devida a topografia do terreno.
• Considera a aproximação ou o afastamento das linhas de
fluxo do vento.
A NBR 6123 considera basicamente três situações:
Velocidade Característica
Terrenos Planos
Morros e Taludes
S1 = 1,0
S1 = 0,9
S1 = variável
Vales Protegidos
NBR 6123 – Item 5.2
Velocidade Característica
Fator Topográfico (S1)
 S1 ( z )  1,0  (2,5  )  0,31  1  45
)tg (  3 )  1
 S1 ( z )  1,0
 S1 ( z )  1,0  (2,5 3    17
  3
d
z
z 
d
o
ooo
o
Para valores entre os intervalos, interpolar.
NBR 6123 – Item 5.2
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
• Considera as particularidades da edificação: 
o Rugosidade média do terreno - obstáculos
o Dimensões da edificação
Rugosidade do terreno
• A NBR 6123 estabelece cinco categorias de terreno
o Categoria I
o Categoria II
o Categoria III
o Categoria IV
o Categoria V
Velocidade Característica
NBR 6123 – Item 5.3
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
Velocidade Característica
Categorias de terreno
Categoria I
Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de
extensão, medida em direção e sentido do vento incidente
Categoria II
• Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com
poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações 
baixas. Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com
vegetação rala, campos de aviação,fazendas sem sebes ou 
muros
• A cota média dos obstáculos é considerada inferior ou igual a
1,0 m
NBR 6123 – Item 5.3.1
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
Velocidade Característica
Categoria III
• Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes e
muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e
esparsas.
• Exemplos: casas de campo e fazendas, subúrbios a considerável 
distância do centro
Categoria IV
• Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e poucos espaçados, em
zona florestal, industrial ou urbanizada.
• Exemplos: zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades 
pequenas e seus arredores, subúrbios densamente construídos, áreas 
industriais plena ou parcialmente desenvolvidas
• A cota média dos obstáculos é considerada igual a 10 m
NBR 6123 – Item 5.3.1
Categorias de terreno
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
Velocidade Característica
Categorias de terrenoCategoria V
• Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e
poucos espaçados.
• Exemplos:
o Florestas com árvores altas
o Centros de grandes cidades
o Complexos industriais bem desenvolvidos
• A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou
superior a 25 m.
NBR 6123 – Item 5.3.1
Dimensões da Edificação
• Estão diretamente relacionadas com o turbilhão que
deverá envolver toda a edificação.
o Quanto maior for a edificação maior deverá ser a
rajada para envolvê-la e menor será a velocidade
média.
• A norma define três classes de edificações
o Classe A
o Classe B
o Classe C
Velocidade Característica
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
NBR 6123 – Item 5.3.2
Classes da Edificação
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
Velocidade Característica
Classe A:
todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças
individuais de estruturas sem vedações. Toda edificação ou parte dela na 
qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal não 
exceda 20m.
Classe B:
toda edificação ou parte dela para a qual a maior dimensão horizontal ou
vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50m.
Classe C:
toda edificação ou parte dela para a qual a maior dimensão horizontal ou
vertical da superfície frontal exceda 50m.
NBR 6123 – Item 5.3.2
Velocidade Característica
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
Categoria zg (m) Parâmetro
Classes
A B C
I 250
b 1,1 1,11 1,12
p 0,06 0,065 0,07
II 300
b 1 1 1
Fr 1 0,98 0,95
p 0,085 0,09 0,1
III 350
b 0,94 0,94 0,93
p 0,1 0,105 0,115
IV 420
b 0,86 0,85 0,84
p 0,12 0,125 0,135
V 500
b 0,74 0,73 0,71
p 0,15 0,16 0,175
Z = a altura acima do terreno (limitado à altura gradiente) 
Fr = fator de rajada correspondente a categoria II
b = parâmetro de correção da classe da edificação
p = parâmetro meteorológico
NBR 6123 – Item 5.3.3 – Tabela 1
Velocidade Característica
Fator de Rugosidade do Terreno (S2)
Z
(m)
Categoria
I II III IV V
Classe Classe Classe Classe Classe
A B C A B C A B C A B C A B C
 5 1,06 1,04 1,01 0,94 0,92 0,89 0,88 0,86 0,82 0,79 0,76 0,73 0,74 0,72 0,6
10 1,10 1,09 1,06 1,00 0,98 0,95 0,94 0,92 0,88 0,86 0,83 0,80 0,74 0,72 0,6
15 1,13 1,12 1,09 1,04 1,02 0,99 0,98 0,96 0,93 0,90 0,88 0,84 0,79 0,76 0,7
20 1,15 1,14 1,12 1,06 1,04 1,02 1,01 0,99 0,96 0,93 0,91 0,88 0,82 0,80 0,7
30 1,17 1,17 1,15 1,10 1,08 1,06 1,05 1,03 1,00 0,98 0,96 0,93 0,87 0,85 0,8
40 1,20 1,19 1,17 1,13 1,11 1,09 1,08 1,06 1,04 1,01 0,99 0,96 0,91 0,89 0,8
50 1,21 1,21 1,19 1,15 1,13 1,12 1,10 1,09 1,06 1,04 1,02 0,99 0,94 0,93 0,8
60 1,22 1,22 1,21 1,16 1,15 1,14 1,12 1,11 1,09 1,07 1,04 1,02 0,97 0,95 0,9
NBR 6123 – Item 5.3.3 – Tabela 2
Fator Estatístico (S3)
• Está relacionado com a segurança da edificação
o conceitos probabilísticos
o tipo de ocupação da edificação
• A NBR 6123 estabelece como vida útil da edificação o 
período de 50 anos e uma probabilidade de 63% da 
velocidade básica ser excedida pelo menos um vez neste 
período.
Velocidade Característica
NBR 6123 – Item 5.4
Determinação do Fator Estatístico (S3)
GRUPO DESCRIÇÃO S3
1 Edificação cuja ruína total ou parcial pode 
afetar a segurança ou possibilidade de socorro 
a pessoas após uma tempestade destrutiva 
(hospitais, quartéis de bombeiros e de forças 
de segurança, centrais de comunicação, etc.).
1,10
2 Edificações para hotéis e residências. 
Edificações para comércio e indústria com 
alto fator de ocupação.
1,00
3 Edificações e instalações industriais com
baixo fator de ocupação (depósitos, silos,
construções rurais, etc.)
0,95
4 Vedações (telhas, vidros, painéis de vedação, 
etc.).
0,88
5 Edificações temporárias. Estruturas dos 
Grupos 1 a 3 durante a construção.
0,83
NBR 6123 – Item 5.4
Pressão estática do vento
Teorema da Conservação da Massa - Mecânica dos fluidos
Fluído Incompreensível
Regime de Escoamento Permanente
Teorema de Bernoulli
A soma das pressões dinâmica e estática é constante
ρ – densidade; v – velocidade; g – gravidade 
q  1 V 2
1
2
1 V 2  P  gz  const. 
2
Pressão de obstrução
q  1V 2
2
k
q  0,613V 2 (N / m2 )
k
Perpendicular a superfície em
um ponto
NBR 6123 – Item 4.2
Pressão obstrução do vento
Teorema da Conservação da Massa - Mecânica dos fluidos
Fluído Incompreensível
Regime de Escoamento Permanente
Teorema da conservação de massa e Teorema de Bernoulli
1 V 2  P  gz  const. 
2
V1
A1
1
Seção 1 V2
A2
2
Seção 2
1A1V1  2A2V2
A soma das pressões dinâmica 
e estática é constante
V2=0 
P=P2
V=V3 
P=P3
V=Vk
P=P1
(1)
(2)
(3)
Pressão obstrução do vento
Aplicando o teorema de Bernoulli entre os pontos (1) e (2) e desprezando-se 
a pressão piezométrica
1
2
11 2 2
2 2 PV
1
2
V P  (0) P P 
1 1
2 2
1
P P  P  1 V2 P  q
2
k2 1  1,226Ns2 / m4
(N / m2 )q  0,613V 2k
Sólido
(1)
(2)
(3)
Perpendicular a superfície
NBR 6123 – Item 4.2
Coeficiente de Pressão externa Cpe
V2=0 
P=P2
V=V3 
P=P3
V=Vk
P=P1
(1)
(1) (2)
(3)
Aplicando o teorema de Bernoulli entre os pontos (1) e (3) e desprezando-se 
a pressão piezométrica
Sólido
(2)
(3)
P  Cpeq
Perpendicular a superfície
Sobrepressão ou sucção
NBR 6123 – Item 4.2.1
Coeficiente de Pressão externa Cpe
Variação ponto a ponto do Cpe Valores médios Ce (Coef. De Forma)
Ensaios -Túnel 
de vento
Coeficientes de pressão externa para paredes de 
edificações de planta retangular
Vento 0o
A3 e B3
a/b =1 : mesmo de A2 e B2
a/b >2 : Ce = - 0,2
1 <a/b<2 : interpolar
20
NBR 6123 – Item 6.1 – Tabela 4
Coeficientes de pressão externa para telhados duas
águas de edificações de planta retangular
Vento 0o em I e J
a/b =1 : mesmo de F e H
a/b =2 : Ce = - 0,2
NBR 6123 – Item 6.1 – Tabela 5
Coeficientes de pressão externa para telhados com 
uma água, em edificações de planta retangular (h/b<2)
A
A
L
H
b
α
b
a ≥ b
Vento
θ
Corte AA
h
θ
Valores de Ce para ângulo de incidência do vento:
90º (c) 45º 0º -45º -90º
H L H L H e L (A) H e L (B) H L H L
5º -1 -0.5 -1 -0.9 -1 -0.5 -0.9 -1 -0.5 -1
10º -1 -0.5 -1 -0.8 -1 -0.5 -0.8 -1 -0.4 -1
15º -0.9 -0.5 -1 -0.7 -1 -0.5 -0.6 -1 -0.3 -1
20º -0.8 -0.5 -1 -0.6 -0.9 -0.5 -0.5 -1 -0.2 -1
25º -0.7 -0.5 -1 -0.6 -0.8 -0.5 -0.3 -0.9 -0.1 -0.9
30º -0.5 -0.5 -1 -0.6 -0.8 -0.5 -0.1 -0.6 0 -0.6
Para vento a 0º, nas partes I e J, o coeficiente de forma Ce tem os seguintes valores:
a/b = 1, mesmo valor das partes H e L
a/b = 2, Ce = -0,2
Interpolar linearmente para valores intermediários de a/b
(A) Até uma profundidade igual a b/2
(B) De b/2 até a/2
(C) Considerar valores simétricos do outro lado do eixo de simetria paralelo ao vento.
I
J
NBR 6123 – Item 6.1 – Tabela 6
Coeficientes de pressão interna - Cpi
Q KAv

2Pe  Piv 
Sobrepressão intern
Cpi>0
Sucção interna
Cpi<0
vazão
Determinado em função
da permeabilidade da
edificação
Coeficientes de pressão interna - Cpi
Permeabilidade da
edificação
• Elementos impermeáveis
• índice de permeabilidade
• Abertura dominante
Coeficientes de pressão interna - Cpi
a) Duas faces opostas permeáveis e a demais impermeáveis
Vento perpendicular a face permeável............Cpi = +0,2
Vento perpendicular a face impermeável............Cpi = - 0,3
b) Quatro faces igualmente permeáveis
Cpi = -0,3 ou Cpi = 0 ( usar o mais nocivo)
NBR 6123 – Item 6.2
Coeficientes de pressão interna - Cpi
c.1) Abertura dominante a barlavento:
𝐝𝐨𝐦
𝒔𝒖𝒄,𝐭𝐨𝐭
Cpi
1 +0,1
1,5 +0,3
2 +0,5
3 +0,6
6 ou mais +0,8
c.2) Abertura dominante a sotavento:
Cpi = Ce (face da abertura dominante)
c.3) Abertura dominante paralela ao 
vento:
c.3.1) Não situada em alta sucção ext.:
Cpi = Ce
c.3.2) Situada em alta sucção ext.:
𝐝𝐨𝐦
𝒔𝒖𝒄,𝐫𝐞𝐬𝐭
Cpi
0,25 -0,4
0,5 -0,5
0,75 -0,6
1,0 -0,7
1,5 -0,8
3 ou mais -0,9
c) Abertura dominante em uma das faces e as demais com igual
permeabilidade
O efeito do vento nas varias partes de uma edificação
depende de sua forma geométrica, ou seja, da sua aerodinâmica
Os coeficientes aerodinâmicos variam ponto a ponto nas estruturas e 
podem ser determinados em ensaios de túnel de vento. A NBR 6123
adota valores médios
Pressão em uma superfície da estrutura
P  Pe Pi P  Cpe  Cpi q
Força resultante
Cpe - Coeficiente de pressão externo
Cpi - Coeficiente de pressão interno (função das aberturas)
NBR 6123 – Item 4.2.1
Coeficientes aerodinâmicos
Coeficientes de arrasto
Força global do vento sobre uma edificação (Força de arrasto)
Fa  CaqAe
onde
q : pressão de obstrução
A : área da superfície na qual oe
vento atua
Ca : coeficiente de arrasto
• Corpos de seção constante ou fracamente variável
• Planta retangular
• Vento perpendicular as fachadas
Ação do vento em edifícios de andares múltiplo
Aplicação prática Torres
Estruturas isoladas
NBR 6123 – Item 4.2.3
Coeficiente de arrasto
vento não turbulentoDeterminação do Ca
vento não turbulento
Dimensões da edificação
Regime de escoamento do vento
• Turbulento
• Não Turbulento
Vento não turbulento
Ausência de obstruções
Campos abertos e planos
NBR 6123 – Item 6.3 – Figura 4
Coeficiente de arrasto 
vento de alta turbulência
Vento turbulento
Grandes cidades
categorias IV e V
Função dos obstáculos na
vizinhança da estrutura
Determinação do Ca
vento turbulento
Condições para vento turbulento
NBR 6123 – Item 6.3 – Figura 5
O regime do vento para uma edificação pode ser considerado de alta 
turbulência quando sua altura não excede a duas vezes a altura média
das edificações da vizinhança estendendo-se estas, na direção do vento
incidente a uma distância mínima de :
• 500 m para edificação até 40 m de altura
• 1000 m para edificação até 55 m de altura
• 2000 m para edificação até 70 m de altura
• 3000 m para edificação até 80 m de altura
Condições para consideração de vento turbulento
Determinação do Ca
vento turbulento
NBR 6123 – Item 6.5.3
Ex: 3.3.1) (GONÇALVES et al, 2004) Determinar os coeficientes de 
pressão para o edifício industrial, situado na cidade de São Carlos e 
destinado a uma indústria com alto fator de ocupação.
h =
10
,0
m
b=20m
Localização: São Carlos - SP
Velocidade básica: V0 = ?
Terreno plano
Fator de rugosidade do terreno S2 =?
Classe da edificação?
Categoria do terreno?
Altura da edificação: h=10m (Cota z)
a =
40
,0
m
Portão 16m2
8
 ja
n
e
la
s 
co
m
 6
m
2 /
ja
n
el
a
Exemplo de determinação da ação do vento
(GONÇALVES et al, 2004) Ex: 3.5) Determinação da força de arrasto e do 
momento de tombamento
15m
30
m
5 0
m
DV 1
DV 2
Velocidade básica: V0 = 45m/s
Fator topográfico: S1= ? (terreno plano)
Fator estatístico: S3 = ? (alto fator de ocupação)
Fator de rugosidade do terreno S2 =?
Classe da edificação: Classe B
Categoria do terreno: categoria II
Regime do vento: não turbulento
Dividir a estrutura cinco em trechos 
com altura de 10m