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