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ECC 1008 – ESTRUTURAS DE CONCRETO
AÇÕES HORIZONTAIS EM EDIFÍCIOS
Ações do ventoDesaprumo do edifício
Ações sísmicas
Prof. Gerson Moacyr Sisniegas Alva
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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
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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
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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
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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
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Isopletas velocidade básica V0
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Fator topográfico S1
VALES PROTEGIDOS POR VENTO EM TODAS AS DIREÇÕES: S1=0,9
TERRENOS PLANOS COM POUCAS ONDULAÇÕES: S1=1,0
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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<
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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)
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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
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Coeficiente de arrasto
Edificações com planta retangular
Vento não turbulento
(baixa turbulência)
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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 ≤
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Observações
Ca maiores que vento turbulentoVento não turbulento
Na falta de informações ou dúvida vento não turbulento
(segurança)
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IMPERFEIÇÕES GEOMÉTRICAS GLOBAIS (DESAPRUMO)
É possível construir um edifício exatamente no prumo?
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NBR 6118: item 11.3.3.4
2n/11
1a+
θ=θ
H1001
1 =θ
H em metros
3001
min1 =θ200
1max1 =θ
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Ação equivalente de desaprumo
eq,iFθa
iiWi
iai,eq WF ×θ=
i andar no total vertical aargcWi =
kki QGW +=
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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
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AÇÕES SÍSMICAS
Existem sismos (terremotos) no Brasil ?
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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
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Normalização brasileira
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Zonas Sísmicas
5 zonas
Aceleração horizontal característica
Zona 0 Pode-se desprezar efeitos
Demais zonas
Considerar sismos
Método das forças horizontais equivalentes