Acoes de Vento em Edificacoes - Calculo e Normas NBR 6123

UFPB Laboratório de Modelos Físicos Qualitativos e Computacionais Análise Estrutural II Angelo Vieira Mendonça Ações de Vento em Edificações 1Ocorrências 2Pressão Dinâmica 3Força de Arrasto 4Exemplos 1Ocorrências de Vento em Estruturas 2Pressao Dinâmica Vento pode ser definido como o movimento de uma massa de ar devido às variações de temperatura e pressão Essa massa de ar em movimento possui energia cinética e apresenta inércia às mudanças do deslocamento Se um corpo é colocado no fluxo do vento e ocorre a alteração da sua trajetória é porque houve uma interação de forças entre a massa de ar e a superfície do corpo Podese mostrar que essa pressão de interação é função da forma e rugosidade do obstáculo e do ângulo de incidência e velocidade do vento Barlavento Região de onde sopra o vento em relação à edificação Sobrepressão Pressão efetiva acima da pressão atmosférica de referência sinal positivo Sotavento Região oposta àquela de onde sopra o vento em relação à edificação Sucção Pressão efetiva abaixo da pressão atmosférica de referência sinal negativo sobrepressão sucção Barlavento Sotavento Mecânica dos Fluídos p 12 ρCp V² onde 1226 kgm3 velocidade do vento V massa específica do ar ρ ângulo de incidência Cp NBR 61232023 q 0613 Vk² Nm² onde velocidade caraterística Vk Vk Vo S1 S2 S3 Velocidade característica Nm² fator estatístico edif residenciais S3 10 05 categorias de rugosidade do terreno 03 classes de edificações dependendo das dimensões e altura sobre o terreno fator topográfico terreno plano S1 10 velocidade básica do vento isopletas Figura 1 NBR 6123 Mapa de Isopletas valores podem ser obtidos por interpolação A velocidade básica do vento Vo é a velocidade de uma rajada de 3 s excedida em média uma vez em 50 anos a 10 m acima do terreno em campo aberto e plano Como regra geral é admitido que o vento básico pode soprar de qualquer direção horizontal Figura 1 NBR 6123 Apresenta o gráfico das isopletas da velocidade básica no Brasil com intervalos de 5 ms Fator topográfico S1 Terreno plano S1 1 Vales protegidos S1 09 Morros e Taludes Pontos A e C S1 1 Ponto B Entre A e B B e C interpolar Entre 3 e 6º entre 17 e 45º interpolar Talude Morro Fator S2 Efeito combinado Rugosidade do terreno Dimensões da edificação Altura sobre o terreno Categoria I cota0 regiões planas com 5km na direção do vento mar lagos e rios S2 Categoria V cota25m florestas e cidades S2 03 classes de edificações dependendo das DIMENSÕES Classe B Classe A maior dimensão 20m S2 Classe C maior dimensão 50m S2 S2 Altura sobre o terreno S2bFrz10p b parâmetros meteorológicos Fr fator de rajada sendo sempre o correspondente à categoria II p expoente da lei potencial de variação de S2 z altura medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado Parâmetros Meteorológicos Categoria zg m Parâmetro Classes A B C I 250 b 110 111 112 p 006 0065 007 II 300 b 100 100 100 p 0085 009 010 III 350 b 094 094 093 p 010 0105 0115 IV 420 b 086 085 084 p 012 0125 0135 V 500 b 074 073 071 p 015 016 0175 ABNT NBR 6123 Fator Rajada Fr Classes A B C 100 098 095 S3 m Pm 054 1 m ln 1 Pm 0157 S3 37 063 0953 S3 100 063 1114 S3 75 063 1065 S3 50 063 0999 S3 37 063 0953 S3 15 063 0827 3Força de Arrasto Vento de Baixa Turbulência Vento de Alta Turbulência Uma edificação pode ser considerada em vento de alta turbulência quando sua altura não excede duas vezes a altura média das edificações nas vizinhanças estendendose estas na direção e no sentido do vento incidente a uma distancia mínima de 500 m para uma edificação de até 40 m de altura 1000 m para uma edificação de até 55 m de altura 2000 m para uma edificação de até 70 m de altura 3000 m para uma edificação de até 80 m de altura Coeficiente de Arrasto Ca para edificações paralelepipédicas em ventos de alta turbulência Funções dos Fatores S1 e S3 FatorS1 z θ d if θ 3 valor 1 if 6 θ 17 valor 1 25 z d tan θ 3 180 π if valor 1 valor 1 if θ 45 valor 1 25 z d 031 if valor 1 valor 1 if 3 θ 6 valor6 1 25 z d tan 3 180 π valor 1 θ 3 1 valor6 1 if valor 1 valor 1 if 17 θ 45 valor17 1 25 z d tan 14 180 π valor45 1 25 z d 031 valor valor17 θ 17 45 17 valor45 valor17 if valor 1 valor 1 valor FatorS3 grupo if else if else if else if else if else grupo I m 100 grupo II m 75 grupo III m 50 grupo IV m 37 grupo V m 15 valor grupo NaoExiste Pm 063 valor 054 1 m ln 1 Pm 0157 valor Funções dos Parâmetros Meteorológicos e Fator S2 Calculopq Categoria Classe Valorp 006 0065 007 0085 009 010 010 0105 0115 012 0125 0135 015 016 0175 Valorb 11 111 112 1 1 1 094 094 093 086 085 084 074 073 075 Frajada 1 098 095 if else if else if else Classe A j 0 Classe B j 1 Classe C j 2 j Classe Não Existe if else if else if else if else if else Categoria I i 0 Categoria II i 1 Categoria III i 2 Categoria IV i 3 Categoria V i 4 i Categoria Não Existe if else i Categoria Não Existe j Classe Não Existe p b Fr Valorp i j Valorb i j Frajada 0 j p b Fr i j j p b Fr FatorS2 b p Fr z b Fr z 1000 cm p 4 Exemplos Exemplo 41 Seja um edifício de 8 pavimentos situado no bairro de manaíra de João Pessoa PB com vizinhança de pequenos prédios O pédireito é igual a 270m com altura total do prédio igual a 2160m o edifício possui uma geometria retangular com 32 m de fachada frontal e 9 m de fachada lateral CaxBaixa 127 CaxAlta 118 CaxMedio CaxBaixa CaxAlta 2 CaxMedio 1225 max CaxBaixa CaxAlta 127 CayBaixa 077 CayAlta 076 CayMedio CayBaixa CayAlta 2 CayMedio 0765 max CayBaixa CayAlta 077 Isopletas Nordeste V0 3000 cm s V0 30 m s z 0 cm θ 0 dt 0 cm regiao plana S1 FatorS1 z θ dt S1 1 20 MaiorDimensao 50 Classe B Cota25 m prédios baixos na vizinhança Categoria V p b Fr Calculopq Categoria Classe p 016 b 073 Fr 098 z T 27 2 27 3 27 4 27 5 27 6 27 7 27 8 27 100 cm S2 FatorS2 b p Fr z S2 058 0648 0692 0724 0751 0773 0792 0809 grupo II S3 1 S3 FatorS3grupo S3 1065 Velocidade Característica Vkz V0 S1 FatorS2 b p Fr z S3 T Vkz 18529 20703 2209 23131 23971 24681 25297 25844 m s pressão dinâmica q 0613 kg 106 cm3 Vkz 2 qqzz 0613 kg 106 cm3 Vkzz 2 qT 021 0263 0299 0328 0352 0373 0392 0409 kN m2 zz 0 10 cm 2190 cm zT 27 54 81 108 135 162 189 216 m qq zz 0 0073 0092 0104 0114 0123 013 0137 0143 0148 kN m 2 qq z 021 0263 0299 0328 0352 0373 0392 0409 kN m 2 Vento X área de influencia Vento Y área de influencia Ladox 3200 cm Ladoy 900 cm hp 270 cm Ax Ladox hp Ay Ladoy hp Cax max CaxBaixa CaxAlta Cay max CayBaixa CayAlta Fax Cax q Ax Fay Cay q Ay Cax 127 Cay 077 Fax 23094 28829 32823 35988 38652 40974 43046 44925 kN Fay 3938 4916 5597 6137 6591 6987 734 7661 kN Forças de Arrasto Baricêntricas Forças de Arrasto ao nível dos Pisos FxPisos Fax 0 Fax 1 2 1 2 Fax 1 Fax 2 1 2 Fax 2 Fax 3 1 2 Fax 3 Fax 4 1 2 Fax 4 Fax 5 1 2 Fax 5 Fax 6 1 2 Fax 6 Fax 7 1 2 Fax 7 FyPisos Fay 0 Fay 1 2 1 2 Fay 1 Fay 2 1 2 Fay 2 Fay 3 1 2 Fay 3 Fay 4 1 2 Fay 4 Fay 5 1 2 Fay 5 Fay 6 1 2 Fay 6 Fay 7 1 2 Fay 7 FxPisos 37508 30826 34405 3732 39813 4201 43985 22462 kN FyPisos 6396 5256 5867 6364 6789 7164 75 383 kN