Apostila Vento Parte 1

Estruturas de Madeira Engenharia Civil

Autor: Prof. MSc Celso Antonio Abrantes Cap. 1 - Foras devidas ao vento nas edificaes / 0 Material didtico registrado Direitos autorais reservados

Disciplina: Estruturas de Madeira Prof. MSc. Celso Antonio Abrantes

2009



Foras devidas ao vento nas edificaes - segundo a NBR 6123 / 88 (NB 599)

1- Introduo:

Em relao as estruturas de concreto armado, as estruturas metlicas e de madeiras so muito leves, o

que faz com que a ao do vento nessas estruturas seja, se no o mais importante, um dos carregamentos

mais significativos a ser considerado.

As normas de vento nos fornecem recursos para o clculo da presso dinmica do vento (q) , a partir

da qual, atravs de coeficientes de presso e de forma , transforma a presso dinmica em

carregamentos estticos equivalentes (p).

No Brasil, a norma atualmente utilizada na determinao dos efeitos elicos nas edificaes, a NBR

6123/88 (NB 599) Foras devidas ao vento nas edificaes, que segue o mesmo procedimento acima

descrito.

Segundo a Norma, carregamentos elicos devem ser calculados separadamente para:

- os elementos de vedao e respectivas fixaes, com o emprego dos coeficientes de

presso ( cpe , cpi ).

Exemplo: telhas, vidros, esquadrias, painis de vedao etc...

- partes da estrutura, com o emprego dos coeficientes de forma ( ce , ci )

Exemplo: paredes e telhados.

Para o estudo das foras devidas ao vento nas edificaes, devemos estudar os seguintes parmetros:

- presso dinmica do vento;

- coeficientes de presso e de forma.

p = c . q



2- Definies: W (Barlavento) (Sotavento) planta W (Barlavento) corte (Sotavento) Barlavento : Regio de onde o vento sopra, em relao a edificao analisada. Sotavento: Regio para onde o vento sopra, em relao a edificao analisada. W W Representa a direo Conveno : ou do vento. Sobrepresso: - Presso efetiva, acima da presso atmosfrica, podendo ser externa ou interna.

- Nas tabelas da NBR 6123/88, caracteriza-se por coeficientes de presso e de forma positivos.

(+) (+) sobrepresso externa sobrepresso interna Suco: - Presso efetiva, abaixo da presso atmosfrica de referncia.



- Nas tabelas da NBR 6123/88, caracteriza-se por coeficientes de presso e de forma negativos.

(-) (-)

suco externa suco interna

3. Determinao da presso dinmica do vento (q):

V0 = Velocidade Bsica do vento (m/s):

- velocidade adequada ao local onde a estrutura ser construda, medida 10 metros acima do terreno, em terreno plano (aeroportos)

- apresenta 63% de probabilidade de ser igualada ou excedida num perodo de recorrncia de 50 anos, em rajadas de 3 segundos.

Vk = Velocidade caracterstica do vento (m/s) :

- a velocidade caracterstica do local onde ser construda a edificao. - obtida a partir da velocidade bsica (V0), corrigida pelos fatores S1, S2 e S3 .

ISOPLETAS da velocidade bsica V0 (m/s)

Vk = V0 . S1 . S2 . S3

z V0

10 m



(Ilustrao - NBR 6123/88) Relao das estaes meteorolgicas:



Morro Talude

N Estao N Estao N Estao 1 Alfenas 18 Florianpolis 35 Recife 2 Anpolis 19 Fz do Igua 36 Rio Branco 3 Amap 20 Fernando de Noronha 37 Rio Janeiro(S.Dumont) 4 Belm 21 Goinia 38 Santarm 5 Belo Horizonte 22 Jacareacanga 39 So luiz 6 Braslia 23 Londrina 40 Salvador 7 Bag 24 Lapa 41 Santa Cruz 8 Boa Vista 25 Manaus 42 So Paulo (Congonhas) 9 Caravelas 26 Macei 43 Santos 10 Cachimbo 27 Natal 44 Santa Maria 11 Cuiab 28 Ponta Por 45 Terezina 12 Campinas 29 Parnaiba 46 Uberlndia 13 Curitiba 30 Petrolina 47 Uruguaiana 14 Campo Grande 31 Pirassununga 48 Vitria 15 Carolina 32 Porto Alegre 49 Vilhena 16 Cumbica 33 Porto Nacional 17 fortaleza 34 Porto Velho

S1 - Fator topogrfico a) Terrenos planos : S1 = 1,0 b) Vales profundos protegidos dos ventos de qualquer direo: c) Taludes e morros:

Nos pontos A e C : S1 = 1,0

No ponto B : 3 , S1 = 1,0

3 < < 6 , S1 - Interpolar linearmente

6 17 , ( ) 0,13tgd

z5,20,1S 01

+=

17 < < 45 , S1 - Interpolar linearmente

45 , 0,131,0d

z5,20,1S1

+=

S2 : Fator que depende das dimenses da edificao, rugosidade e altura acima do terreno.

S1 = 0,9



Rugosidade do Terreno Categoria I : superfcies lisas de gua com mais de 5 Km de extenso.

Categoria II : obstculos com h 1,0 m.

Categoria III : obstculos com 1,00m < h 3,00m

Categoria IV : obstculos com 3,00m < h 10,00m

Categoria V : obstculos com h mdio 25,00m. Classes : considerando x a maior dimenso horizontal ou vertical:

Classe A : vedaes ou x 20,00m

Classe B : 20< x 50,00m

Classe C : x >50,00m

TABELA 2 - FATOR S2

C A T E G O R I A I II III IV V

Classe Classe Classe Classe Classe

Z (m) 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 0,67 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 0,67 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 0,72 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 0,76 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 0,82 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 0,86 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 0,89 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 0,92 80 1,25 1,24 1,23 1,19 1,18 1,17 1,16 1,14 1,12 1,10 1,08 1,06 1,01 1,00 0,97 100 1,26 1,26 1,25 1,22 1,21 1,20 1,18 1,17 1,15 1,13 1,11 1,09 1,05 1,03 1,01 120 1,28 1,28 1,27 1,24 1,23 1,22 1,20 1,20 1,18 1,16 1,14 1,12 1,07 1,06 1,04 140 1,29 1,29 1,28 1,25 1,24 1,24 1,22 1,22 1,20 1,18 1,16 1,14 1,10 1,09 1,07 160 1,30 1,30 1,29 1,27 1,26 1,25 1,24 1,23 1,22 1,20 1,18 1,16 1,12 1,11 1,10 180 1,31 1,31 1,31 1,28 1,27 1,27 1,26 1,25 1,23 1,22 1,20 1,18 1,14 1,14 1,12 200 1,32 1,32 1,32 1,29 1,28 1,28 1,27 1,26 1,25 1,23 1,21 1,20 1,16 1,16 1,14 250 1,34 1,34 1,33 1,31 1,31 1,31 1,30 1,29 1,28 1,27 1,25 1,23 1,20 1,20 1,18 300 - - - 1,34 1,33 1,33 1,32 1,32 1,31 1,29 1,27 1,26 1,23 1,23 1,22 350 - - - - - - 1,34 1,34 1,33 1,32 1,30 1,29 1,26 1,26 1,26 400 - - - - - - - - - 1,34 1,32 1,32 1,29 1,29 1,29 420 - - - - - - - - - 1,35 1,35 1,33 1,30 1,30 1,30 450 - - - - - - - - - - - - 1,32 1,32 1,32 500 - - - - - - - - - - - - 1,34 1,34 1,34

(Tabela 2 transcrita da NBR 6123/88)

TABELA 3 - Valores mnimos do fator estatstico S3



Grupo D escrio S3

1

Edificaes cuja runa total ou parcial pode afetar a segurana ou possibilidade de socorro a pessoas aps uma tempestade destrutiva (hospitais, quartis de bombeiros e de foras de segurana, centrais de comunicao, etc...)

1,10

2

Edificaes para hotis e residncias. Edificaes para comrcio e indstria com alto fator de ocupao

1,00

3

Edificaes e instalaes industriais com baixo fator de ocupao (depsitos, silos, construes rurais, etc...)

0,95

4

Vedaes (telhas, vidros, painis de vedao, etc...)

0,88

5

Edificaes temporrias. Estruturas dos Grupos 1 a 3 durante a construo

0,83

(Tabela 3 transcrita da NBR 6123/88)

Presso dinmica do vento ( q ) : q = 0,0613 Vk em Kgf/m ou q = 0,613 Vk em N/m

4. Determinao da presso easttica do vento nas faces da edificao (p): Presso esttica do vento ( p ) : p = c q em Kgf/m ou N/m , onde: q = presso dinmica do vento c = c

r = coeficiente de forma ou de presso com ie ccc

rrr+= ;

ecr

= coeficiente de presso ou de forma externo;

icr

= coeficiente de presso ou de forma interno

Nota: A seguir, encontram-se tabelas com valores dos coeficientes de presso e de forma externos para as

diversas faces de uma edificao de planta retangular, bem como coeficientes de presso de de forma

internos.

Efeitos elicos externos nas edificaes de planta retangular



Paredes Tabela 4 Coeficientes de Presso e de forma, externos, para paredes de edificaes de planta retangular

Valores de Ce para = 0 = 90

Altura Relativa

A1 e B1 A2 e B2 C D A B C1 e D1 C2 e D2

Cpe mdio

-0,8

-0,5

+0,7

-0,4

+0,7

-0,4

-0,8

-0,4

-0,9

b h 0,2b ou h (o menor dos dois) h 1 b 2

1 a 3

b 2

2 a 4 b

-0,8

-0,4

+0,7

-0,3

+0,7

-0,5

-0,9

-0,5

-1,0

-0,9

-0,5

+0,7

-0,5

+0,7

-0,5

-0,9

-0,5

-1,1

1< h 3 2 b 2

1 a 3

b 2

2 a 4 b

-0,9

-0,4

+0,7

-0,3

+0,7

-0,6

-0,9

-0,5

-1,1

-1,0

-0,6

+0,8

-0,6

+0,8

-0,6

-1,0

-0,6

-1,2

3 < h 6 2 b

1 a 3

b 2 2 a 4 b

-1,0

-0,5

+0,8

-0,3

+0,8

-0,6

-1,0

-0,6

-1,2

2h ou b/2 (o menor dos dois) 0 C1 C2 b/3 ou a/4 A1

C B1

(o maior dos dois,

porm 2h) A2 B2 90

A B a A3 B3 D Notas:

D1

D2

a) Para a/b entre 3/2 e 2 interpolar linearmente. b) Para vento a 0, nas partes A3 e B3, o coeficiente de forma Ce tem os seguintes valores:

- Para a/b = 1 : mesmo valor das partes A2 e B2 b - Para a/b 2 : Ce = - 0,2 d) Para determinar o coeficiente de arrasto, Ca, deve ser - Para 1



Tabela 5: Coeficientes de Presso e de forma, externos, para telhados com duas guas, simtricos, em edificaes de planta retangular

Valores de Ce para Cpe mdio

=90 =0

Altura relativa

EF GH EG FH

0 -0,8 -0,4 -0,8 -0,4 -2,0 -2,0 -2,0 - 5 -0,9 -0,4 -0,8 -0,4 -1,4 -1,2 -1,2 -1,0 10 -1,2 -0,4 -0,8 -0,6 -1,4 -1,4 -1,2

15 -1,0 -0,4 -0,8 -0,6 -1,4 -1,2 -1,2 20 -0,4 -0,4 -0,7 -0,6 -1,0 -1,2 30 0 -0,4 -0,7 -0,6 -0,8 -1,1

45 +0,3 -0,5 -0,7 -0,6 -1,1

h1 b 2 det. 1

h

b 60 +0,7 -0,6 -0,7 -0,6 -1,1

0 -0,8 -0,6 -1,0 -0,6 -2,0 -2,0 -2,0 - 5 -0,9 -0,6 -0,9 -0,6 -2,0 -2,0 -1,5 -1,0 10 -1,1 -0,6 -0,8 -0,6 -2,0 -2,0 -1,5 -1,2

15 -1,0 -0,6 -0,8 -0,6 -1,8 -1,5 -1,5 -1,2 20 -0,7 -0,5 -0,8 -0,6 -1,5 -1,5 -1,5 -1,0 30 -0,2 -0,5 -0,8 -0,8 -1,0 -1,0

45 +0,2 -0,5 -0,8 -0,8

1



- Coeficientes de presso e de forma externos, para telhados com uma gua, em edificaes de planta retangular, com h < 2.

d

y = h ou 0,15 b (tomar o menor dos dois ventos) As superfcies H e L referem-se a todo o respectivo quadrante.

Valores de Ce para ngulo de incidncia do vento de:

90 (C) 45 0 -45 -90 H L H L H e L

(A) H e L (B)

H L H L

5 -1,0 -0,5 -1,0 -0,9 -1,0 -0,5 -0,9 -1,0 -0,5 -1,0 10 -1,0 -0,5 -1,0 -0,8 -1,0 -0,5 -0,8 -1,0 -0,4 -1,0 15 -0,9 -0,5 -1,0 -0,7 -1,0 -0,5 -0,6 -1,0 -0,3 -1,0 20 -0,8 -0,5 -1,0 -0,6 -0,9 -0,5 -0,5 -1,0 -0,2 -1,0 25 -0,7 -0,5 -1,0 -0,6 -0,8 -0,5 -0,3 -0,9 -0,1 -0,9 30 -0,5 -0,5 -1,0 -0,6 -0,8 -0,5 -0,1 -0,6 0 -0,6

cpe mdio

H1 H2 L1 L2 He Le

5 -2,0 -1,5 -2,0 -1,5 -2,0 -2,0 10 -2,0 -1,5 -2,0 -1,5 -2,0 -2,0 15 -1,8 -0,9 -1,8 -1,4 -2,0 -2,0 20 -1,8 -0,8 -1,8 -1,4 -2,0 -2,0 25 -1,8 -0,7 -0,9 -0,9 -2,0 -2,0 30 -1,8 -0,5 -0,5 -0,5 -2,0 -2,0

(A) At uma profundidade igual a b/2. (B) De b/2 at a/2. (C) Considerar valores simtricos do outro lado do eixo de simetria paralelo ao vento. Nota: Para vento a 0 nas partes I e J, que se referem aos respectivos quadrantes, o coeficiente de forma ce tem os seguintes

valores: Para a/b = 1, o mesmo valor das partes H e L, Para a/b = 2,ce = -0,2, Para 1< a/b < 2, interpolar linearmente. Tabela transcrita da NBR 6123/88

5. Coeficientes de presso e de forma internos



Conveno adotada: faces com a mesma permeabilidade

face permevel

face impermevel AD abertura dominante (AD) A abertura qualquer (A)

W sentido do vento

Valores dos coeficientes de presso e de forma internos (Cpi) Para edificaes com paredes internas permeveis, considera-se a presso interna uniforme. a) Duas faces opostas igualmente permeveis, as outras duas impermeveis . a-1) Vento perpendicular a uma face permevel: a-2) Vento perpendicular a uma face impermevel

Cpi = +0,2 Cpi = -0,3

W 0,2 0,3 W 0,2 0,2 0,3 0,3 Cpi = +0,2 Cpi = -0,3 0,2 0,3

b) Quatro faces igualmente permeveis:

Cpi = -0,3 ou Cpi = 0 , adotar o mais nocivo dos valores.

0,3 0 0,3 0,3 0 0 Cpi = -0,3 Cpi = 0 0,3 0

c) Abertura dominante em uma face, as outras faces de igual permeabilidade.



c-1) Abertura dominante na face de barlavento:

Cpi Cpi W Cpi (A-D) Cpi Cpi Neste caso, o valor do coeficiente Cpi positivo (sobrepresso interna) e depende da relao de

permeabilidade R1, definida por: das reas das aberturas dominantes e das R1 = reas de todas as aberturas na face de barlavento

das reas de todas as aberturas situadas nas faces submetidas a suces externas (paredes ou cobertura)

R1 Cpi 1,0 +0,1 1,5 +0,3 2,0 +0,5 3,0 +0,6 6 +0,8

Obs: Ver observao quanto a determinao de R1, no item C.3.3 adiante

c-2) Abertura dominante na face de sotavento:

- adotar valor do coeficiente de forma externo (Ce) correspondente a esta face.

Ce = x Cpi= x Cpi= x W Cpi= x

Cpi = Ce = x Cpi= x Cpi= x

Ce = x

c-3) Abertura dominante em uma face paralela ao vento:



c-3-1) Abertura dominante no situada em zona de alta suco externa: - adotar valor do coeficiente de forma externo (Ce) correspondente ao local da abertura nessa face.

0,2b ou h (o menor)

Ce = x AD Cpi=x Cpi =x W Cpi =x Cpi =x Cpi =x

c-3-2) Abertura dominante situada em zona de alta suco externa: Neste caso, o valor do coeficiente Cpi negativo (suco interna) e depende da relao de

permeabilidade R2, definida por: da(s) rea(s) da(s) abertura(s) dominante(s) R2 = e das demais reas situadas nesta zona

das reas das outras aberturas situadas em todas as faces submetidas a suces externas

R2 Cpi 0,25 -0,4 0,50 -0,5 0,75 -0,6 1,00 -0,7 1,50 -0,8 3,00 -0,9

Obs: Ver observao quanto a determinao de R2, no item C.3.3 adiante

AD Cpi W Cpi x Cpi Cpi A A 0,2b ou h (o menor) c-3-3) Quando no for considerado necessrio ou quando no for possvel determinar com exatido

razovel a relao de permeabilidade ( R ), deve ser adotado para o coeficiente de presso interna, o mesmo



valor do coeficiente de forma externo (Ce), para as incidncias de vento de 0 e 90, para a zona em que se situa a abertura dominante, tanto em paredes como em coberturas:

Assim, tem-se: a) Para abertura dominante na face de barlavento: b) Para abertura dominante situada em zona de alta suco externa:

W W

Ce = x Ce = x AD Ce = x Ce = x

0,2b ou h AD Cpi=x Cpi=x Cpi=x Cpi=x Cpi=x Cpi=x Cpi=x Cpi = Ce = x Cpi = Ce = x Cpi=x Cpi=x

c-4) Para edificaes efetivamente estanques e com janelas fixas que tenham uma probabilidade desprezvel de serem rompidas por acidente: Cpi = -0,2 ou Cpi = 0 , adotar o mais nocivo dos valores.

0,2 0 0,2 0,2 0 0 Cpi = -0,2 ou Cpi =0 0,2 0

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