A AO DO VENTO NAS EDIFICAES

O vento exerce presses e suces nas edificaes, de forma variada, contnua ou intermitente, causando efeitos indesejveis.

Veja, esquematicamente como age o vento sobre um corpo:1 - VENTO A BARLAVENTO

PRODUZ UM ESFORO DE PRESSO SOBRE O COMPONENTE, EMPURRANDO-O NA DIREO E SENTIDO DO VENTO

2 - VENTO PARALELO

PRODUZ UM ESFORO DE SUCO VERTICAL SOBRE O COMPONENTE, PUXANDO-O NA DIREO PERPENDICULAR AO DO VENTO

3 - VENTO A SOTA-VENTO

PRODUZ UM ESFORO DE SUCO SOBRE O COMPONENTE, PUXANDO-O NA DIREO E SENTIDO DO VENTO

4 - VENTO COM PRESSO INTERNA

PRODUZ UM ESFORO DE PRESSO SOBRE O COMPONENTE, EMPURRANDO-O NA DIREO E SENTIDO DO VENTO E NA DIREO PERPENDICULAR AO DO VENTO

5 - VENTO COM SUCO INTERNA

PRODUZ UM ESFORO DE SUCO SOBRE O COMPONENTE, PUXANDO-O NA DIREO E SENTIDO DO VENTO E NA DIREO PERPENDICULAR AO DO VENTO

6 - AO COMBINADA DO VENTO A BARLAVENTO COM O VENTO A SOTA-VENTO

PRODUZ UM ESFORO DE PRESSO SOBRE O COMPONENTE BARLAVENTO, EMPURRANDO-O NA DIREO E SENTIDO DO VENTO E TAMBM PRODUZ UM ESFORO DE SUCO SOBRE O COMPONENTE SOTA-VENTO, PUXANDO-O NA DIREO E SENTIDO DO VENTO

7 - OUTRAS COMBINAESO Projetista da estrutura deve analisar todas as combinaes possveis, externas e internas, de ao do vento e estudar tambm os condicionantes da regio como a topografia do terreno, a existncia de obstculos e prdios que possam aumentar a fora dos ventos, levar em considerao que portas e janelas podem se romper sob a ao do vento e criar ventos internos e tambm tentar adivinhar que tipo de reformas sero realizadas no futuro abrindo novas portas e janelas ou fechando-as.Uma simples depresso no terreno poder ocasionar uma concentrao do fluxo do vento, aumentando a carga de vento que atua sobre uma parede a barlavento:

Os valores mnimos das cargas acidentais, produzidas pelo vento, que devem ser considerados no clculo das estruturas de edifcios esto fixadas na Norma Brasileira NBR-6120 - (antiga NB-5) - Cargas para o Clculo de Estruturas de Edifcios.

Veja um caso prtico de ao do vento sobre um telhado (clique na figura):

VENTOS CONFINADOS

No basta analisar a ao dos ventos baseando o estudo somente nas normas tcnicas ou nas cartas de vento ou grficos levantados com o emprego de anemmetros.Existem condicionantes locais como reas abertas ou fechadas, prdios altos, revestimentos trmicos, espelhos d'gua, praas arvorizadas, avenidas em fundo de vale e outros fatores topogrficos que canalizam, conduzem e condicionam o vento em determinadas direes.

CASO PRTICO DE AO DO VENTO SOBRE UM TELHADO

O VENTO PARALELO produz um esforo de suco vertical puxando o telhado para cida, como se tentasse arrancar o telhado e as telhas:

Voc pode fazer uma experincia prtica para comprovar este fato - Coloque uma folha de papel sobre a mesa e assopre na direo paralela mesa. Voc ver que o papel tende a subir.Durante um vendaval, podemos identificar os seguintes esforos que esto atuando no telhado:

1 - Ao do Vento que tende a levantar o telhado e as telhas para cima. O valor acima de 30 kgf/m2 foi determinado para um telhado baixo com baixa inclinao e situado a mais de 6 metros de altura do cho;2 - O peso prprio das telhas um esforo que age para baixo;3 - O peso prprio da estrutura que sustenta as telhas outro esforo que age para baixo.

O peso prprio das telhas depende do tipo de telha utilizada:Telha cermica (colonial ou francesa)Telha de fibro-cimento de 8 mmTelha de chapa de ao zincadaTelha de fibro-cimento de 6 mmTelha de alumnio

Peso prprio das telhas [kgf/m2]12023251615

NOTAS: 1 - O peso das telhas cermicas devem ser consideradas quando molhadas. J encontrei situaes em que o projetista tinha considerado o peso das telhas secas. Na primeira chuva o telhado afundou.2 - As telhas onduladas de fibro-cimento de 8 milmetros esto com sobreposio de 20 centimetros.3 - As telhas onduladas de fibro-cimento de 6 milmetros esto com sobreposio de 14 centimetros;4 - As telhas cermicas so mais pesadas do que o esforo do vento. Ento, este tipo de telha no precisa ser "amarrada" na estrutura de sustentao;5 - As demais telhas pesam menos do que o esforo de arrancamento do vento. Por causa disso, estas telhas precisam ficar "amarradas" ou presas na estrutura de sustentao;

O peso prprio da estrutura de sustentao depende do tipo de material empregado:Madeira de LeiAoAlumnio

Peso prprio mdio da estrutura [kgf/m2]402515

NOTAS: 1 - O peso de uma estrutura de susteno depende muito do tipo da estrutura, podendo ser com tesouras, arco atirantado, arco sem tirantes, shed, etc. Cada um desses tipos vai resultar em um peso diferente. Ento os dados acima so meramente ilustrativos, isto , servem para se ter uma idia..2 - Os dados acima no podem ser utilizados para o clculo ou dimensionamento de estruturas de telhados.3 - Um telhado com estrutura de sustentao de alumnio coberta com telhas de alumnio vai pesar em torno de 30 kgf/m2 que exatamente igual ao esforo da ao do vento. Neste caso, alm das telhas terem que ficar firmemente presas estrutura de sustentao, a prpria estrutura de sustentao vai ter que ficar firmemente presa estrutura de apoio (pilares ou paredes).4 - Nos casos em que a estrutura de sustentao no est presa na estrutura de apoio muito comum, durante um vendaval, o vento carregar o telhado inteiro.

CASO PRTICO DE AO DO VENTO SOBRE UMA EDIFICAODe acordo com a norma brasileira NBR-6123 - Foras Devido ao Ventos em Edificaes - a presso exercida pelo vendo sobre as partes das edificaes deve ser calculada com a frmula: QUADRO 1: Frmula para determinao da Presso Dinmica.q = 0,613 Vk2ONDE:q = Presso Dinmica em N/m2VK = Velocidade Caractersitca em m/s

A Velocidade Caracterstica depende de uma srie de fatores como a regio do Brasil, a topografia (planos, vales, montanhas), a densidade de ocupao (muitos prdios) e caractersticas construtivas do edifcio. QUADRO 2: Frmula para determinao da Velocidade Caracterstica Vk = V0 X S1 X S2 X S3ONDE:VK = Velocidade Caractersitca em m/s.V0 = Velocidade Bsica da Regio;S1 = Fator Topogrfico;S2 = Fator Rugosidade;S3 = Fator Probabilstico.

1 - Determinao da Velocidade Bsica do Vento - V0: De acordo com a NBR-6123, a velocidade bsica do vento, Vo, a velocidade de uma rajada de 3 segundos, excedida em mdia uma vez em 50 anos, a 10 metros acima do terreno, em campo aberto e plano. QUADRO 3: Isopletas, isto , curvas de igual velocidade bsica V0, em metros por segundo, conforme a norma NBR-6123.As curvas representam as mximas velocidades mdias.

Para quem est acostumado a pensar em km/h, isto , em quilmetros por hora, uma velocidade bsica V0 = 30 m/s equivale a uma velocidade bsica V0 = 108 km/h.

2 - Determinao do Fator Topogrfico - S1: De acordo com a NBR-6123, o Fator Topogrfico, S1, determinado em funo do relevo do terreno. QUADRO 4: Classes de relevo do terreno

S1TIPO DE RELEVO DO TERRENO

1,0Terreno Plano ou fracamente acidentado

VARIVELTaludes e Morros

0,9Vales Profundos e protegidos de ventos de qualquer direo.

Para mais detalhes sobre a determinao do Fator Topogrfico, ver o item 5.2 da norma NBR-6123. A norma recomenda que casos de combinao de vales e montanhas com dificuldades de se estabelecer a direo predominante dos ventos que seja feita ensaio em Tnel de Vento. 3 - Determinao do Fator Rugosidade - S2: De acordo com a NBR-6123, os terrenos podem ser classificados em uma das categorias seguintes: QUADRO 5: Categorias de Rugosidade do terreno

CATEGORIATIPO DE SUPERFCIE DO TERRENO

ISuperfcies Lisas de grandes dimenses, com mais de 5 km de extenso, medida na direo e sentido do vento incidente.

I ITerrenos abertos em nvel ou aproximadamente em nvel, com poucos obstculos isolados, tais como rvores e edificaes baixas. Obstculos com altura mdia abaixo de 1,0 metros.

I I ITerrenos planos ou ondulados com obstculos, tais como sebes e muros, poucos quebra-ventos. Obstculos com altura mdia de 3,0 metros.

IVTerrenos cobertos por obstculos numerosos e pouco espaados, em zona florestal, industrial o urbanizada. Altura mdia dos obstculos de 10 metros.

VTerrenos cobertos por obstculos numerosos, grandes, altos e pouco espaados. Obstculos com altura mdia de 25 metros ou mais.

Alm das caractersticas de rugosidade do terreno, devemos levar em considerao as dimenses do edifcio: QUADRO 6: Classes de Edifcios em funo de suas dimenses.

CLASSEDIMENSES DO EDIFCIO

ATodas as unidades de vedao, seus elementos de fixao e peas individuais de estruturas sem vedao.Toda edificao na qual a maior dimenso horizontal ou vertical seja inferior a 20 metros.

BToda edificao ou parte de edificao para a qual a maior dimenso horizontal ou vertical da superfcie frontal esteja entre 20 e 50 metros.

CToda edificao ou parte de edificao para a qual a maior dimenso horizontal ou vertical da superfcie frontal exceda 50 metros.

Juntando a Categoria do Terreno com a Classe do Edifcio, entramos na tabela seguinte, obtendo o Fator Rugosidade S2 para diversas alturas de edifcio:

QUADRO 7: Fator Rugosidade S2

ALTURAz(m)CATEGORIA DE RUGOSIDADE DO TERRENO

IIIIIIIVV

CLASSECLASSECLASSECLASSECLASSE

ABCABCABCABCABC

51,061,041,010,940,920,890,880,860,820,790,760,730,740,720,67

101,11,091,0610,980,950,940,920,880,860,830,80,740,720,67

151,131,121,091,041,020,990,980,960,930,90,880,840,790,760,72

201,151,141,121,061,041,021,010,990,960,930,910,880,820,80,76

301,171,171,151,11,081,061,051,0310,980,960,930,870,850,82

401,21,191,171,131,111,091,081,061,041,010,990,960,910,890,86

501,211,211,191,151,131,121,11,091,061,041,020,990,940,930,89

601,221,221,211,161,151,141,121,111,091,071,041,020,970,950,92

801,251,241,231,191,181,171,161,141,121,11,081,061,0110,97

1001,261,261,251,221,211,21,181,171,151,131,111,091,051,031,01

1201,281,281,271,241,231,221,21,21,181,161,141,121,071,061,04

1401,291,291,281,251,241,241,221,221,21,181,161,141,11,091,07

1601,31,31,291,271,261,251,241,231,221,21,181,161,121,111,1

1801,311,311,311,281,271,271,261,251,231,221,21,181,141,141,12

2001,321,321,321,291,281,281,271,261,251,231,211,21,161,161,14

2501,341,341,331,311,311,311,31,291,281,271,251,231,21,21,18

3001,341,331,331,321,321,311,291,271,261,231,231,22

3501,341,341,331,321,31,291,261,261,26

4001,341,321,321,291,291,29

4201,351,351,331,31,31,3

4501,321,321,32

5001,341,341,34

4 - Determinao do Fator Estatstico - S3: De acordo com a NBR-6123, o Fator Estatstico S3 baseado em conceitos estatsticos, e considera o grau de segurana requerido e a vida til da edificao. QUADRO 8: Determinao do Fator Estatstico S3 conforme os Grupos de ocupao.

GRUPODESCRIOFATOR S3

1Edificaes 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

2Edificaes para hotis e residncias. Edificaes para comrcio e indstria com alto fator de ocupao.1,00

3Edificaes e instalaes industriais com baixo fator de ocupao (depsitos, silos, construes rurais, etc.)0,95

4Vedaes (telhas, vidros, painis de vedao, etc.)0,88

5Edificaes temporrias. Estruturas dos grupos 1 a 3 durante a construo.0,83

Exemplo Numrico: Galpo Idustrial medindo 20X50 metros e 14 metros de altura em terreno plano, baixa vegetao, no municpio de Belo Horizonte: 1 - Determinao da Velocidade Bsica V0: Consultando as Isopletas do Quadro 3, vemos que a cidade de Belo Horizonte est localizada ente as isopletas 30 e 32. Interpolando, temos V0 = 32 m/s. 2 - Determinao do Fator Topogrfico S1: Consultando a tabela do Quadro 4 para terrenos planos, temos S1 = 1,0 3 - Determinao do Fator Rugosidade S2: Consultando a tabela do Quadro 5, para terrenos planos com vegetao baixa, temos a Categoria III. Consultando a tabela do Quadro 6 temos a Classe B. Entranto com Catergoria III e Classe B na tabela do Quadro 7, e altura do galpo de 14 metros, temos S2 = 0,96 4 - Determinao do Fator S3: Consultando a tabela do Quadro 8, edifcio industrial, temos S3 = 0,95. 5 - Clculo da Velocidade Caracterstica VK: VK = V0 x S1 x S2 x S3 VK = 32 x 1,0 x 0,96 x 0,95 VK = 29,184 metros por segundo. 6 - Finalmente, o clculo da carga atuante ou Presso Dinmica q: q = 0,613 VK2 q = 0,613 X 29,1842 q = 522 N/m2 ou para quem antigo: q = 53 kgf/m2

Fonte: http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php