ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO

AÇÕES HORIZONTAIS EM EDIFÍCIOS

Ações do ventoDesaprumo do edifício

Ações sísmicas

Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva

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 (Situação geográfica)

Tipo de terreno (Rugosidade, presença de obstáculos)

Geometria e altura da edificação (Velocidade; aerodinâmica)

Tipo de ocupação (Segurança após tempestades)

correção com 3 coeficientes

Pressão de obstrução do vento

( )2kV0625,0q = )m/kgf( 2

KV Velocidade característica em m/s (utilizada em projeto)

3210k S.S.S.VV =

0V Velocidade básica do vento (ver isopletas)

1S

2S

Fator topográfico

Fator de rugosidade do terreno e de dimensões da edificação

Fator estatístico3S

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.

Tratamento estatístico

Isopletas da Velocidade básica V0

Isopletas velocidade básica V0

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)

θ 4d

z

Para edificações localizadas no ponto B

0,1S1 =o3≤θ

( ) 0,13tandz5,20,1S1 ≥−θ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+= ooo 176 ≤θ≤

0,131,0.dz5,20,1S1 ≥⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=

o45≥θ

Interpolar linearmente para oo 63 <θ< oo 4517 <θ<

Fator S2

CategoriasRugosidade do terreno

ClassesDimensões e altura da edificação

p

R2 10z.F.bS ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

z = altura em metros

velocidade

z (altura)

edifício

p,b e FR Dependem da classe e categoria

Parâmetros metereológicos p, b e FR

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

Categorias de terreno - Fator S2

Categoria Descrição Exemplos

I Superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente.

mar calmo; lagos e rios; pântanos sem vegetação.

II Terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. A cota média do topo dos obstáculos éconsiderada inferior ou igual a 1,0 m.

zonas costeiras planas; pântanos com vegetação rala; campos de aviação; pradarias e charnecas; fazendas sem sebes ou muros

III Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes ou muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3,0 m.

granjas e casas de campo, com exceção das partes com matos; fazendas com sebes e/ou muros; subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas.

IV Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 10 m. Esta categoria também inclui zonas com obstáculos maiores e que ainda não possam ser consideradas na categoria V.

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.

V Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25 m.

florestas com árvores altas de copas isoladas; centros de grandes cidades; complexos industriais bem desenvolvidos.

Classes das edificações - Fator S2

Classe Descrição

A Todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação ou parte da edificação na qual a maior dimensões horizontal ou vertical da superfície frontal não exceda 20 metros.

B Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50 metros.

C Toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 metros.

Fator Estatístico S3

Relacionado com a segurança após tempestade destrutiva

Depende do tipo de ocupação da edificação

Valores mínimos sugeridos pela NBR 6123Grupo Descrição S3

1 Edificação cuja ruína total ou parcial pode afetar a segurança ou possibilidade de socorro a pessoas após uma tempestade destrutiva (hospitais, quartéis de bombeiros e de forças de segurança, centrais de comunicação, etc).

1,10

2 Edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio e indústria com 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

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

Área analisadaA

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

Coeficiente de arrasto

Edificações com planta retangular

Vento não turbulento

(baixa turbulência)

Condições mínimas para vento turbulento

hmédia

edificações de vizinhança

VENTO edifícioanalisado

H

dmin

Vento turbulento se:

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

=

80m até H para 3000m70m até H para 2000m55m até H para 1000m

40m até H para m500

dminmédiah2H ≤

Observações

Ca maiores que vento turbulentoVento não turbulento

Na falta de informações ou dúvida vento não turbulento

(segurança)

IMPERFEIÇÕES GEOMÉTRICAS GLOBAIS (DESAPRUMO)

É possível construir um edifício exatamente no prumo?

NBR 6118: item 11.3.3.4

2n/11

1a+

θ=θ

H1001

1 =θ

H em metros

3001

min1 =θ200

1max1 =θ

Ação equivalente de desaprumo

eq,iFθa

iiWi

iai,eq WF ×θ=

i andar no total vertical aargcWi =

kki QGW +=

eq,iFih,iF i

ih hi

VENTO DESAPRUMO

∑ ×= ihiBASE,TOT hFM ∑ ×= ii,eqBASE,TOT hFM

comparar

Maior valor define a ação horizontal a considerar no projeto

AÇÕES SÍSMICAS

Existem sismos (terremotos) no Brasil ?

Magnitude (Escala Ritcher)

> 6,5> 5,5 – 6,4> 4,5 – 5,4> 3,5 – 4,4

Fonte: Observatório Sismológico da Universidade de Brasília - 2002

Sismicidade brasileira pequena em relação à região Andina

Efeitos sísmicos nas estruturas não podem ser ignorados

Dados sismológicos

Normalização brasileira

Zonas Sísmicas

5 zonas

Aceleração horizontal característica

Zona 0 Pode-se desprezar efeitos

Demais zonas

Considerar sismos

Método das forças horizontais equivalentes