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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
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)
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)
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.
> 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
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.