AÇÕES HORIZONTAIS EM EDIFÍCIOS

Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO

Ações do ventoDesaprumo do edifícioAções sísmicas

AÇÕES DO VENTO NAS EDIFICAÇÕES

FORÇAS APLICADAS PELAS AÇÕES DO VENTO

Direção, sentido e velocidade

Fatores que influenciam a velocidade do vento

Local da edificação

Tipo de terreno

Geometria e altura da edificação

Tipo de ocupação

(Situação geográfica)

(Rugosidade, presença de obstáculos)

(Velocidade; aerodinâmica)

(Segurança após tempestades)

correção com 3 coeficientes

3210k S.S.S.VV

1S

KV

2S

Velocidade característica em m/s (utilizada em projeto)

3S

Fator topográfico

Fator de rugosidade do terreno e de dimensões da edificação

Fator estatístico

0V Velocidade básica do vento (ver isopletas)

2kV0625,0q )m/kgf( 2

Pressão de obstrução do vento

Como se “medem” as velocidades de vento?

Equipamentos e procedimentos normalizados

Anemômetros em terrenos planos sem obstrução posicionados a 10 m de altura

Informações de várias estações metereológicas (a maioria em aeroportos)

Velocidade básica V0

Definição da velocidade básica V0

Período de retorno de 50 anos;(vida útil em geral da maioria das edificações)

Probabilidade de 63% de ser excedida, pelo menos uma vez, em 50 anos;

Altura de 10m;

Terreno plano, em campo aberto e sem obstruções.

Isopletas da Velocidade básica V0

Tratamento estatístico

Isopletas velocidade básica V0

Fator topográfico S1

VALES PROTEGIDOS POR VENTO EM TODAS AS DIREÇÕES: S1=0,9

TERRENOS PLANOS COM POUCAS ONDULAÇÕES: S1=1,0

A(S1=1,0)

d

B(S1=f(z))

C(S1=1,0)

4d

z

3 0,1S1

176 0,13tandz5,20,1S1

45 0,131,0.dz5,20,1S1

Para edificações localizadas no ponto B

Interpolar linearmente para 63 4517

Fator S2

CategoriasRugosidade do terreno

Dimensões e altura da edificação Classes

p

R2 10z.F.bS

z = altura em metros

velocidade

z (altura)

edifício

p,b e FR Dependem da classe e categoria

Categoria Parâmetro Classe A Classe B Classe C

I bp

1,100,06

1,110,065

1,120,07

II bFRp

1,001,00

0,085

1,000,980,09

1,000,950,10

III bp

0,940,10

0,940,105

0,930,115

IV bp

0,860,12

0,850,125

0,840,135

V bp

0,740,15

0,730,16

0,710,175

Parâmetros metereológicos p, b e FR

Categoria Descrição Exemplos

I Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 kmde extensão, medida na direção e sentido do ventoincidente.

mar calmo; lagos e rios; pântanos semvegetação.

II Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível,com poucos obstáculos isolados, tais como árvores eedificações baixas. A cota média do topo dos obstáculos éconsiderada inferior ou igual a 1,0 m.

zonas costeiras planas; pântanos comvegetação rala; campos de aviação;pradarias e charnecas; fazendas semsebes ou muros

III Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais comosebes ou muros, poucos quebra-ventos de árvores,edificações baixas e esparsas. A cota média do topo dosobstáculos é considerada igual a 3,0 m.

granjas e casas de campo, com exceçãodas partes com matos; fazendas comsebes e/ou muros; subúrbios aconsiderável distância do centro, comcasas baixas e esparsas.

IV Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e poucoespaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. Acota média do topo dos obstáculos é considerada igual a10 m. Esta categoria também inclui zonas com obstáculosmaiores e que ainda não possam ser consideradas nacategoria V.

zonas de parques e bosques com muitasárvores; cidades pequenas e seusarredores; subúrbios densamenteconstruídos de grandes cidades; áreasindustriais plena ou parcialmentedesenvolvidas.

V Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes,altos e pouco espaçados. A cota média do topo dosobstáculos é considerada igual ou superior a 25 m.

florestas com árvores altas de copasisoladas; centros de grandes cidades;complexos industriais bem desenvolvidos.

Categorias de terreno - Fator S2

Classes das edificações - Fator S2

Classe Descrição

A Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peçasindividuais de estruturas sem vedação.Toda edificação ou parte da edificação na qual a maior dimensõeshorizontal ou vertical da superfície frontal não exceda 20 metros.

B Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensãohorizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50metros.

C Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensãohorizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 metros.

Fator Estatístico S3

Relacionado com a segurança após tempestade destrutivaDepende do tipo de ocupação da edificação

Grupo Descrição S3

1 Edificação cuja ruína total ou parcial pode afetar a segurança oupossibilidade de socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva(hospitais, quartéis de bombeiros e de forças de segurança, centrais decomunicação, etc).

1,10

2 Edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio e indústriacom 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.). 0,885 Edificações temporárias. Estruturas dos Grupos 1 a 3 durante a construção. 0,83

Valores mínimos sugeridos pela NBR 6123

Força de arrasto

É a componente da força global na direção do vento

Interessante para o projeto estrutural de edifícios de múltiplos andares

A.q.CF aa

Ca Coeficiente de arrasto (coeficiente aerodinâmico)q Pressão de obstrução na área analisada

A Área analisada

Coeficiente de arrasto

Fornecido em ábacos pela NBR 6123 para edifícios com seção constante ou fracamente variável

Em edifícios de planta retangular:

Depende da relação entre as dimensões (planta e altura)

Depende das condições de turbulência

Vento não turbulento: ausência de obstruções (ou poucas)

Vento turbulento: normalmente em grandes cidades(categorias IV e V)

Em edifícios com geometria não abordada pela NBR 6123

Ensaios em túnel de vento (modelos reduzidos)

Modelo reduzido de edifício em interior de túnel de vento - UFRGS

Fonte: Loredo-Souza et al. (2002)

Coeficiente de arrasto

Edificações com planta retangular

Vento não turbulento

(baixa turbulência)

Condições mínimas para vento turbulento

hmédia

edificações de vizinhança

VENTO edifícioanalisado

H

dmin

Vento turbulento se:

médiah2H

80m até H para 3000m70m até H para 2000m55m até H para 1000m

40m até H para m500

dmin

Observações

Vento não turbulento Ca maiores que vento turbulento

Na falta de informações ou dúvida vento não turbulento

(segurança)

IMPERFEIÇÕES GEOMÉTRICAS GLOBAIS (DESAPRUMO)

É possível construir um edifício exatamente no prumo?

NBR 6118: item 11.3.3.4

2n/11

1a

H1001

1

3001

min1 200

1max1

H em metros

eq,iFa

iiW i

Ação equivalente de desaprumo

iai,eq WF

i andar no total vertical aargcWi

kki QGW

eq,iFih,iF i

ih hi

VENTO DESAPRUMO

ihiBASE,TOT hFM ii,eqBASE,TOT hFM

comparar

Recai em um dos 3 casos possíveis segundo a NBR 6118: 2014(vide item 11.3.3.4.1)

eq,iFih,iF i

ih hi

VENTO DESAPRUMO ihiBASE,TOT hFM ii,eqBASE,TOT hFM

a) Quando 30% da ação do vento for maior que a ação do desaprumo,considera-se somente a ação do vento.

Vento Desaprumo

b) Quando a ação do vento for inferior a 30% da ação do desaprumo,considera-se somente o desaprumo respeitando a consideração de θ1mín.

c) Nos demais casos, combina-se a ação do vento e desaprumo, semnecessidade da consideração do θ1mín. Nessa combinação, admite-seconsiderar ambas as ações atuando na mesma direção e sentido comoequivalentes a uma ação do vento, portanto como carga variável, artificialmenteamplificada para cobrir a superposição.

AÇÕES SÍSMICAS

Existem sismos (terremotos) no Brasil ?

> 6,5> 5,5 – 6,4> 4,5 – 5,4> 3,5 – 4,4

Magnitude (Escala Ritcher)

Fonte: Observatório Sismológico da Universidade de Brasília - 2002

Sismicidade brasileira pequena em relação à região Andina

Dados sismológicos Efeitos sísmicos nas estruturas não podem ser ignorados

Normalização brasileira

Zonas Sísmicas

5 zonas

Aceleração horizontal característica

Zona 0 Pode-se desprezar efeitos

Demais zonas

Considerar sismos

Método das forças horizontais equivalentes

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas deconcreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15421: Projeto de estruturasresistentes a sismos – Procedimento. Rio de Janeiro, 2006.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: Forças devidas ao vento emedificações, Rio de Janeiro, 1988.

LOREDO-SOUZA, A.M.; FRANÇA, R.L.S.; NUÑEZ, G.J.Z.; BLESSMANN, J. Ação do vento sobreum edifício alto de concreto armado. In: XXX Jornadas Sul-Americanas de Engenharia Estrutural,Brasília, DF, 2002, Anais... Universidade de Brasília, 2002.