Ação do vento
Neste item são apresentados os principais procedimentos para a determinação da ação do
vento sobre edificações, extraídos da NBR 6123 (ABNT, 1988).
2.3.1 Procedimentos para o cálculo das forças devidas ao vento nas edificações
As forças devido ao vento devem ser calculadas separadamente para: elementos de vedação e
suas fixações (telhas, vidros, esquadrias, painéis de vedação, etc.); partes da estrutura
(telhados, paredes, etc.); e estrutura como um todo. Além disso deve ser dada atenção
também para a verificação da estrutura parcialmente executada, utilizando-se uma velocidade
característica do vento menor.
2.3.1.1 Determinação das forças estáticas devidas ao vento
a) definir a velocidade básica do vento V0, para a região;
b) determinar a velocidade característica, Vk:
Vk
V0 S1 S 2 S 3
c) calcular a pressão dinâmica q:
q
para: q em N/m2
2
0 , 613 V k
Vk em m/s
2.3.1.1.1 Coeficientes de pressão
Como a força do vento depende da diferença de pressão nas faces opostas da parte da
edificação em estudo, os coeficientes de pressão são dados para superfícies externas e
superfícies internas.
Pressão efetiva ( p), em um ponto da superfície de uma edificação:
p
pe
pi
( c pe c pi ) q
p
sendo:
pe = pressão efetiva externa;
pi = pressão efetiva interna;
cpe = coeficiente de pressão externa;
cpi = coeficiente de pressão interna.
A seguinte notação é válida:
Coeficientes de pressão (interno ou externo):
sobrepressão
+
sucção
Pressão efetiva (externa):
sobrepressão
+
sucção
2.3.1.1.2 Coeficientes de pressão
A força do vento sobre um elemento plano de edificação de área “A”, atua em direção
perpendicular ao mesmo, sendo dada por:
sendo:
F
Fe
F
(C e
Fi
Ci ) q A
Fe = força externa à edificação, na superfície “A”;
Fi = força interna na edificação, na superfície “A”;
Ce = coeficiente de forma externa;
Ci = coeficiente de forma interno.
1
A seguinte notação é válida:
Coeficientes de forma (interno ou externo):
sobrepressão
+
sucção
Força do vento (externa):
sobrepressão
+
sucção
De acordo com a NBR 6123 (ABNT, 1988), a pressão interna é uniformemente distribuída no
interior da edificação, portanto para superfícies planas, pode admitir que c pi é igual a Ci.
2.3.2 Velocidade característica do vento Vk
2.3.2.1 Velocidade básica V0
Velocidade básica do vento V0, é definida como a velocidade de uma rajada de 3 segundos,
excedida em média uma vez em 50 anos a 10 metros acima do terreno em campo aberto e
plano. A velocidade básica é obtida a partir das isopletas fornecidas pela norma. Na figura
abaixo, apresenta-se as isopletas para o Brasil.
FIGURA 21 – Isopletas da velocidade básica (m/s) – (Fonte: NBR 6123 - ABNT, 1988)
2.3.2.2 Fator topográfico S1
Este fator leva em consideração as variações do relevo do terreno sendo determinado de
acordo com os procedimentos apresentados abaixo:
a) Terreno plano ou fracamente acidentado: S1 = 1,0;
b) Taludes e morros:
2
FIGURA 22 – fator topográfico S1(z) - (Fonte: NBR 6123 - ABNT, 1988)
Nos pontos A (morros) e, A e C (taludes): S1 = 1,0;
No ponto B (S1(z)):
3
S1(z) = 1,0;
6
17
45
S1 ( z )
1, 0
S1 ( z )
1, 0
2 ,5
2 ,5
z
d
z
tg (
3)
0 , 31
1, 0
1, 0
d
Para os seguintes intervalos: 3 < <6 e 17 < < 45 , vale a interpolação linear. Para regiões
entre A e B e, B e C, S1 também é obtido por interpolação linear.
sendo:
z = altura medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado;
d = diferença de nível entre a base e o topo do talude ou morro;
= inclinação média do talude ou encosta do morro.
c) Vales profundos protegidos do vento: S1 = 0,9.
2.3.2.3 Rugosidade do terreno, dimensões da edificação e altura sobre o terreno: fator S 2
Este fator combina os efeitos da rugosidade do terreno, variação da velocidade do vento com a
altura acima do terreno e as dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração.
2.3.2.3.1 Rugosidade do terreno
Categoria I: Superfícies lisas de grandes dimensões, com extensão superior a 5 Km na
direção e sentido do vento. (Exemplos: mar calmo, lagos e rios, pântanos sem vegetação).
Categoria II: Terrenos abertos em nível, com poucos obstáculos isolados, como árvores e
edificações baixas com cotas médias inferiores a 1,0 metro. (Exemplos: zonas costeiras planas,
pântanos com vegetação rala, campos de aviação).
Categoria III: Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes ou muros,
poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas, com cota média dos
obstáculos de 3,0 metros. (Exemplos: granjas e casas de campo, fazendas com sebes e/ou
muros, subúrbios a considerável distância do centro com casas esparsas e baixas).
Categoria IV: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona
florestal, industrial ou urbanizada, com cota média dos obstáculos de 10 metros. (Exemplos:
zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e seus arredores,
subúrbios densamente construídos de grandes cidades, áreas industriais plena ou
parcialmente desenvolvidas).
3
Categoria V: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco
espaçados, com cota média do topo dos obstáculos maior que 25 metros. (Exemplos: florestas
com árvores altas de copas isoladas, centros de grandes cidades, complexos industriais bem
desenvolvidos).
2.3.2.3.2 Dimensões da edificação
Classe A: Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20
metros.
Classe B: Toda edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da
superfície frontal esteja entre 20 e 50 metros.
Classe C: Toda edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da
superfície frontal exceda 50 metros.
OBS.: Caso alguma dimensão exceda 80 metros, deve-se verificar o anexo A da norma. O
valor de S2 é obtido a partir da tabela abaixo:
4
TABELA 1 – Fator S2 - (Fonte: NBR 6123 - ABNT, 1988)
2.3.2.3.3 Fator estatístico S3
Este fator leva em conta o grau de segurança e a vida útil da edificação. Os valores de S 3 estão
apresentados na tabela abaixo:
TABELA 2 – Fator S3 - (Fonte: NBR 6123 - ABNT, 1988)
2.3.3 Coeficientes aerodinâmicos para edificações correntes
2.3.3.1 Coeficientes de pressão e de forma
Para o cálculo de elementos de vedação e de suas fixações a peças estruturais deve-se utilizar
o fator S2 correspondente à classe A, com o valor de C e ou cpe médio aplicável à zona em que
se situa o respectivo elemento. Para o cálculo das peças estruturais deve ser usado o fator S 2
5
correspondente à classe A, B ou C com o valor de C e aplicável à zona em que se situa a
respectiva peça estrutural.
TABELA 3 – Coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes de edificações de
planta retangular - (Fonte: NBR 6123 - ABNT, 1988)
Na região A3:
Para a/b=1:
Para a/b 2:
Para 1<a/b<2:
mesmo valor das partes A2 e B2;
Ce=-0,2;
Interpolar linearmente.
6
TABELA 4 – Coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhados com duas águas, simétricos,
em edificação de planta retangular - (Fonte: NBR 6123 - ABNT, 1988)
Para vento a 0 , nas partes I e J o coeficiente de forma C e tem os seguintes valores:
Para a/b=1:
mesmo valor das partes F e H;
Para a/b 2:
Ce=-0,2;
Para 1<a/b<2: Interpolar linearmente.
7
2.3.3.2 Coeficientes de pressão interna (cpi = Ci)
Se a edificação for impermeável, não há c pi. São considerados impermeáveis os seguintes
elementos construtivos e vedações: paredes de alvenaria sem portas, janelas ou quaisquer
outras aberturas; todos os demais são considerados permeáveis. Define-se o índice de
permeabilidade de uma parte da edificação à relação entre área das aberturas e a área total
desta parte, sendo permitido um valor máximo de 30%, exceto para o caso de abertura
dominante, sendo esta, uma abertura cuja área é igual ou superior à área total das outras
aberturas que constituem a permeabilidade considerada sobre toda a superfície externa da
edificação.
De acordo com a norma são abordados os seguintes casos:
a) Duas faces igualmente permeáveis; as outras faces impermeáveis:
vento perpendicular a uma face permeável
cpi = +0,2
vento perpendicular a uma face impermeável
cpi = -0,3
b) Quatro faces igualmente permeáveis:
considerar o valor mais nocivo entre
cpi = -0,3 e 0
c) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade:
abertura dominante na face de barlavento. Proporção entre a área de todas as
aberturas na face de barlavento e a área total das aberturas em todas as faces submetidas a
sucções externas:
1
cpi = +0,1
1,5
cpi = +0,3
2
cpi = +0,5
3
cpi = +0,6
6 ou mais
cpi = +0,8
abertura dominante na face de sotavento:
Adotar o valor do coeficiente de forma externo, C e, correspondente a esta face (Tabela 3).
abertura dominante em uma face paralela ao vento:
Abertura dominante não situada em zona de alta sucção externa, adotar o valor do coeficiente
de forma externo, Ce, correspondente ao local da abertura nesta face.
Abertura dominante situada em zona de alta sucção externa, proporção entre a área de
abertura dominante (ou área das aberturas situadas nesta zona) e a área total das outras
aberturas situadas em todas as faces submetidas a sucções externas:
0,25
cpi = -0,4
0,50
cpi = -0,5
0,75
cpi = -0,6
1,0
cpi = -0,7
1,5
cpi = -0,8
3,0 ou mais
cpi = -0,9
Para edificações efetivamente estanques e com janelas fixas que tenham uma probabilidade
desprezível de serem rompidas por acidente, considerar o mais nocivo entre 0,2 e 0.
8