Ação do vento em estruturas

Prof

ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO II

CESULBRA Centro de Ensino Superior Sul Brasileiro

Especialização em Patologia das Construções

Interpretação do fenômeno

Interpretação do fenômeno

Ação do vento em estruturas de grande altura

• No caso de estruturas de grande altura ou que tem relação entre altura e maior dimensão em planta grande, os efeitos do vento se tornam importantes e podem desencadear situações de instabilidade em uma edificação.

• O exemplo mostra o que ocorre com uma estruturas, no caso uma haste reta vertical, engastada na base e solta na ponta, sujeita inicialmente a uma carga vertical no topo e excêntrica de um valor δ0. Se a deformação na haste não for considerada, surgem momentos fletores de primeira ordem na estrutura (b)

• Quando se considera a deformação da estrutura, surgem momentos fletores de segunda ordem (d)

• Quando a haste é submetida à ação lateral do vento, resultam momentos fletores de segunda ordem (f), devendo também ser

considerados os efeitos de primeira ordem.

Elementos estruturais para resistir a ação do vento •PILARES + VIGAS = PÓRTICOS

DEFORMAÇÃO DE PRIMEIRA ORDEM

VENTOVENTO VENTO

PÓRTICOS

Contraventamento• NBR 6118 (item 15.4.3)• Por conveniência de análise, é possível identificar,

dentro da estrutura, subestruturas que, devido à sua grande rigidez a ações horizontais, resistem à maior parte dos esforços decorrentes dessas ações. Essas subestruturas são chamadas subestruturas de contraventamento.

• Os elementos que não participam da subestrutura de contraventamento são chamados elementos contraventados.

• Exemplos de estruturas de contraventamento – pórticos planos ou tridimensionais, caixa de elevadores e escadas, pilares-parede de concreto armado

Aspectos da Ação do Vento

Determinação da intensidade da ação do vento

• Local da edificação ▫Situação geográfica

• Tipo de terreno ▫Rugosidade, presença de obstáculos

• Geometria e altura da edificação ▫Velocidade, aerodinâmica

• Tipo de ocupação

Mete

roro

lóg

ico

sA

ero

din

âm

icos

NBR 6123:1988• Pressão de obstrução do vento

A pressão dinâmica ou de obstrução do vento, em condições normais de pressão (1 Atm = 101320MPa) e temperatura a 15º, é dada pela expressão:

q = 0,613Vk2 (N/m2)

sendo a velocidade característica Vk dada por

Vk = Vo S1 S2 S3

onde:Vo: velocidade básica do vento

S1: fator topográfico

S2: fator de rugosidade e dimensões da edificação

S3: fator estatístico

Definições

Velocidade básica do vento V0

Mapa de isopletas de vento

Condições do gráfico de isopletas

Velocidade Característica do Vento

Fator Topográfico S1

•Considera os efeitos das variações do terreno onde a edificação será construída

Fator Topográfico S1

Fator de Rugosidade S2

• Considera as particularidades de uma edificação no que se refere às suas dimensões

Dimensões e altura da edificação - Classes

• Considera a rugosidade média geral do terreno no qual a edificação será construída

Rugosidade do terreno – Categorias

Tabela prática fornecida pela NBR 6123:Combinando-se categoria, classe e altura da edificação

Fator estatístico S3

O fator estatístico S3 depende do uso da edificação, e é normalmente especificando a vida útil da mesma para 50 anos.

Associação de PórticosRotação horizontal de toda a estrutura

Pórticos planos associados em série que resistem à ação total do vento

Força de arrasto Fa

•A força do vento que atua em uma superfície de uma edificação é considerada sempre perpendicular a esta e obtida por:

Fa= Ca q Ae

sendo Ae a área frontal efetiva

Coeficiente de arrasto Ca

•É um coeficiente utilizado na avaliação da força global na estrutura, sendo determinado conforme o item 6.3 da NBR 6123:1988, podendo variar de 0,7 a 2,2, dependendo da forma da edificação.

Coeficiente de arrasto• No caso de vento

incidindo perpendicularmente a cada uma das fachadas de uma edificação retangular em planta, deve ser usado o gráfico 1, em função de h/l1 e l1/l2, sendo:

h a altura da edificaçãol1 a dimensão horizontal

perpendicular ao vento l2 a dimensão na direção do

vento

Vento de baixa turbulência

Vento de alta turbulência

• Em caso de zona de grande turbulência, caracterizado por grandes cidades, categorias IV e V, em que geralmente há uma redução no coeficiente, pois a sucção a sotavento é reduzida, quando sua altura não excede duas vezes a altura média das edificações vizinhas, estendendo-se a estas, na direção e no sentido do vento incidente, a uma distância mínima de:

• 500m para edificação de até 40m de altura

• 1000m para edificação de até 55m de altura

• 2000m para edificação de até 70m de altura

• 3000m para edificação de até 80m de altura

Ações no Pórtico

Torção em Edifícios

•NBR6123 prevê a atuação da força de arrasto com excentricidades em relação ao centro de torção:

“Devem ser consideradas, quando for o caso, os efeitos de excentricidade da

força de arrasto”

Excentricidades•Edificações sem efeitos de vizinhança

ea = 0,075 aeb = 0,075 b

•Edificações com efeitos de vizinhançaea = 0,15 aeb = 0,15 b

Túnel de Vento - IPT

Túnel de Vento – LAC/UFRGS

Túnel de Vento – LAC/UFRGS

Túnel de VentoLAC/UFRGS•Edifício Ocea

n Palace, Balneário Camboriú

Túnel de VentoLAC/UFRGS

•Empreendimento Planolar Barra Tower, Balneário Camboriú

Túnel de VentoLAC/UFRGS•Empreendimen

to Odrebrecht Alpha Square, Alphaville, SP

Túnel de VentoLAC/UFRGS•Ponte Estaiada

Octávio Frias de Oliveira, São Paulo

Definição de Vento - TQS

•http://www.tqs.com.br/images/stories/tqsconhecao/concepcaoestrutural/cargas_Vento.swf