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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.