Download - PIC - Tunel Do Vento Versao Final_31_09
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CENTRO UNIVERSITRIO GERALDO DI BIASE
FERP Fundao Educacional Rosemar Pimentel
INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS, DA TERRA, E
ENGENHARIAS
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VII JORNADA DE INICIAO CIENTFICA JORNIC 2013
Curso - Engenharia Civil, Nova Iguau/RJ
Ttulo - Anlise dos fatores utilizados no calculo da velocidade caracterstica do vento
segundo a norma ABNT/NBR 6123, Foras devidas ao vento em edificaes,
atravs do tnel de vento.
Tpo - Trabalho tipo experimental, baseado em modelo fsico
Aluno - Fabio Celestino Assis
Orientador Prof. Juliano de Lima, Msc
Resumo: No caso especfico deste trabalho, o prottipo de Tnel do Vento vai
possibilitar a simulao do comportamento de uma edificao atravs do modelo fsico
reduzido que ser submetido s cargas de vento devidamente quantificadas (direo, sentido e
velocidade). Uma vez instrumentado, o tnel do vento poder reproduzir os efeitos da carga
dinmica sobre as superfcies da edificao at o limite de sua resistncia e/ou deformao
excessiva, de modo a melhor compreender os parmetros definidos na norma brasileira
NBR6123
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Resumo. No caso especfico deste trabalho, o prottipo de Tnel do Vento vai possibilitar a
simulao do comportamento de uma edificao atravs do modelo fsico reduzido que ser
submetido s cargas de vento devidamente quantificadas (direo, sentido e velocidade). Uma
vez instrumentado, o tnel do vento poder reproduzir os efeitos da carga dinmica sobre as
superfcies da edificao at o limite de sua resistncia e/ou deformao excessiva, de modo a
melhor compreender os parmetros definidos na norma brasileira NBR6123
Palavras-Chave: Tnel do Vento, NBR 6123 (Foras devidas ao vento em Edificaes)
1. INTRODUO
O estudo envolvendo tneis do vento tem sido crescente nos dias atuais, e est associado
principalmente s modernas tecnologias de simulao dos efeitos da aerodinmica nos
projetos de aeronaves e cpsulas espaciais. No caso especfico da construo civil, estes
instrumentos se aplicam aos estudos da estabilidade de pontes, viadutos e edificaes sujeitas
a expressivas cargas de vento.
O tnel do vento torna-se importante na medida em que modelos fsicos em escalas
reduzidas so introduzidos em seu interior para representar estruturas reais submetidas aos
esforos de vento conhecidos e controlados pelo homem. partir da, pode-se estudar o
comportamento dos modelos sob vrios aspectos, de modo a reproduzir situaes reais.
No caso do presente trabalho, nos limitamos a estudar um caso rotineiro, nem por isso
menos interessante. Trata-se da comparao dos efeitos produzidos pelo vento sobre as
superfcies de uma edificao com inclinaes e posies variadas. Alm disso, pode-se
estudar ainda uma mesma estrutura com diversas situaes de contraventamento de modo a se
verificar a importncia do mesmo na estabilidade global do modelo.
De acordo com os resultados e com as respostas positivas do modelo norteado pela NBR
6123, a qual ser adotada como referncia na confiabilidade do experimento, pode-se,
posteriormente, extrapolar os estudos para situaes mais ousadas nos prximos trabalhos
acadmicos.
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2. OBJETIVO
O objetivo deste trabalho consiste na investigao de problemas de cargas de vento nas
superfcies (coberturas e paredes) de uma edificao convencional, atravs da determinao
experimental do parmetro S2 necessrio para clculo da velocidade caracterstica do vento.
Para tanto, pesquisou-se conceitos e todo o contedo presente na norma de vento NBR
6123/88. Este estudo terico e experimental, alm de se aprofundar nas disciplinas correlatas
ao assunto, possibilitou validar o modelo fsico desenvolvido sempre com o apoio do
professor orientador.
3. JUSTIFICATIVA
Com o intuito de forma engenheiros de maior gabarito e evitar equvocos que possam
provocar erros de dimensionamentos em torres ou chamins, onde a fora de vento possui
grande influncia, ou mesmo em telhados que venham a no suportar o esforo de uma grande
chuva, notcia comum na poca de chuvas nos jornais. O presente programa procura orientar
os alunos na utilizao e embasamento da norma NBR/ABNT 6123 Foras devidas ao vento
em edificaes.
Outro ponto a se destacar o fato desta norma datar de 1988 e possuir sua ltima
reviso em 1990, assim cabe ao engenheiro formado nesta instituio o senso crtico ao adota-
la como referencia evitando assim desrespeita-la, mas mantendo a segurana dos usurios e da
regio em torno.
Portando, tendo por base os conhecimentos da disciplina de fenmeno de transporte e
atravs da anlise prtica realizada em tnel de vento procura-se demonstrar os valores
aplicados na norma NBR/ABNT 6123 Foras devidas ao vento em edificaes,
consolidando os conhecimentos dos alunos.
Uma vez conhecido o comportamento estrutural da edificao em variadas situaes
de foras de vento com direo sentido e velocidade conhecidos o experimento pode
fornecer subsdios para um projeto estrutural mais adequado, ou seja, mais seguro, econmico
e funcional.
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4. DESENVOLVIMENTO
Utilizando a placa acrlica, o compensado de madeira e o exaustor foi construdo um
conduto de forma a possibilitar ao exaustor a imposio de velocidade ao escoamento sendo a
intensidade da mesma podendo ser regulada e, alm disto, o conduto possui uma regio
transparente e a adio de glicerina em estado gasoso ao sistema permite a visualizao do
escoamento.
As leituras com anemmetros sero realizadas nos pontos de entrada e sada do fludo,
simultaneamente, na regio transparente, sendo descontados os valores necessrios para que o
escoamento seja considerado ideal. Durante a leitura no ser adicionado glicerina ao sistema.
Aps as anlises e leituras dos valores sem obstculos e/ou interferncias, estes
valores sero utilizados como valores de referncia para os clculos que se fizerem
necessrios. Assim com os valores de referncia e com base nas variaes presentes na norma
ABNT/NBR 6123 Foras devidas ao vendo em edificaes - ser introduzido ao sistema
blocos em madeira de forma a simular interferncias de edificaes presentes nos locais da
construo, doravante tratados como obstculos, sendo tambm construdos rampas e
ressaltos cobertos com a terra de emboo de forma a simular as variaes do terreno conforme
tratado na norma.
Aps a leitura dos valores da velocidade do vento com anemmetros, da velocidade
referncia e das velocidades com obstculos e/ou variaes de relevo, sero comparados os
valores obtidos de entrada e sada com os valores do tratamento normativo dado ao valor da
velocidade bsica do vento de forma a se obter o valor da velocidade caracterstica do vento.
A adio de glicerina e a utilizao das lmpadas tem por finalidade a melhor
visualizao do escoamento do fludo pelo conduto com ou sem obstculos.
A utilizao da maquina fotogrfica tem por finalidade registrar o escoamento do
fludo e a configurao utilizada em cada anlise.
5. RESULTADOS
Foram obtidos, com auxilio de anemmetro, valores de velocidade do vento na entrada e na
sada do conduto, levando-se em conta tanto a ventilao (insuflamento) como tambm a
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exausto de ar, para diversas situaes de densidade e disposio de obstculos ao fluxo do
vento, de acordo com a figura 01.
Figura 01: Velocidades de vento nas extremidades dos obstculos do tnel
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Com relao direo e ao sentido do fluxo de vento, estes puderam ser visualizados com
auxlio do vapor de glicerina, conforme ilustrado na figura 02.
O grfico apresentado na figura 04 compara os valores experimentais obtidos com o tnel do
vento, com valores sugeridos para z 20m e classe A pela Tabela 2 da NBR 6123/88,
ilustrada na figura 03
Figura 03: Tabela 2 da NBR 6123/88
Figura 04: Grfico comparativo de valores de S2 norma x experimento
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6. CONSIDERAES FINAIS
O prottipo de mini-tunel do vento possibilitou, atravs da medio de velocidades de vento
na entrada e sada do conduto, a comparao com valores de correo de velocidade S2
propostos pela norma brasileira NBR6123/88, para as diversas categorias que levam em conta
a densidade e altura de obstculos .
Com exceo dos resultados obtidos com a categoria 4, todos os demais foram satisfatrios
conduzindo a erros que podem se considerados insignificantes (em mdia 1,5%).
Estas comparaes serviram para avaliar a confiabilidade do modelo fsico utilizado, tendo
como premissa valores normatizados. Uma vez validado o experimento, cabe aos prximos
trabalhos, a realizao de novos ensaios envolvendo os demais parmetros da norma e,
tambm, o estudo sobre a influncia da magnitude, direo e sentido do fluxo de vento nas
superfcies das edificaes, tanto em termos de resistncia como em termos deformaes.
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7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
BLESSMAN, J. Aerodinmica das Construes, 2da Edio.Porto Alegre: SAGRA, 1990
NBR 6123/1988: Foras devidas as cargas de vento em edificaes; ABNT-Associao
Brasileira de Normas Tcnicas
FOX, Robert W.; MCDONALD, Alan T. Introduo mecnica dos fluidos. 4. ed. Rio de
Janeiro: LTC - Livros. Tcnicos e Cientficos, c1998. 662 p
CENGEL, Y.U., Cimbala, J.M., Mecnica dos Fluidos Fundamentos e Aplicaes, Mc
Graw Hill, 2007.