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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS A çÃo DO FENTO NAS EDIFICAÇÕES DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS E” Tioriaié Exemplos ROBERTO MARTINS GONÇALVES JOSÉ JAIRO DE SALES MAXIMILIANO MALITE JORGE MUNAJAR NETO ROBERTO MARTINS GONÇALFES JOSE JAIRO DE SALES Departamento de Engenharia de Estruturas - E MAXIMILIANO MALITE JORGE HUNAIAR NETO Novembro do FMs 1º Edição - Novembro de 2004 Copsmighl DOM dos autores EESC-USP, São Carlos, SP Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida, guandada pelo sistema “retricwal” cu tese de qualquer moeda va por qualquer vusro meio, seja este eletrônico, inecânicu, de fotocópia, de gravação vu outros sem prévia autorização, por escrito, da EESC, Eº edição; tiragem: S0 exemplares: Cipa: Jorge Munaiar Noto; Fotos; arquivo dus autores. Supone técnico: Claudinei Fabricio/Serviço de apodo a pubilicações., Ficha cstalográfica prepara pela Seção de Tratamento da Informação do Serviço de hiblivieca - EESCUUSP ALICE Ação de vento nas edificações : teria & exemplos / Roberto Martina Gonçalves, dos& dniro do Sales, Maximiliano Malite, Jorge Hunaiar Neto. -— São Carlos : SET/EESÓAUSE, 2004, l1Za] pe 4 dl, Inclui roferências e Indice. ISBM 05-85205-51-2 1. Engenharia de estruturas. 7. Análise estrutural. 3. Análiso do vento - normas, 2. Gonçalves, Roberto Martins. II. Sales; J054 Jairo de, III. Malite, Maximiliano, Iv. Munaiar Heto, Jorge. Aos nossos pais, esposas c filhos, pela dedicação, pelo amor c pela paciência. SUMÁRIO LA ORIGEM DO VENTO E SEUS EFEITOS ..semssesmssemisiosêmsstsats mea a LA ORIGEM DO VENTO 1508 EFEITOS DO PENTO 1400 VENTO NAS ERIFICAÇÕE 2 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO FENTO emas msarmmsacassimam ES SH INTRODUÇÃO li na 23 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE BÁSICA DO FENTO 23 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE CARACTENÍSTICA 23.1 Fator topognífico = 8 23.2 Emor de ragosidade do terreno e dimensões da edificação — 23.3 Fator estutlntico — 5y 24 COMENTÁRIOS GERAIS. , 15 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO... 1 AÇÃO ESTÁTICA DO FENTO E SEUIS COEFICIENTES «usassem a 1) JH BREVE FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA E] 3, Teoresna da conservação de massa... 358 Tenrenta de Bernonilh o 1.1.3 Determinação da pressão de obstrução ........ 13 COEFICIENTES DE PRESSÃO — Esternes e Internos 121 Coeficientes de pressão = de Fcumma extemos ... 123 Coeficientes de pressão intema 124 Força resultante 3.24 Coberturas isaladios .... 3 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO — Determinação dos cagfictentes£, e Cpo 14,41 Edificação com telhado tipo duas águas .. 43,3 Edificação enem telhados emilsiplos com uma água ia, 14 COBFICHENTES DE ARRASTO 24.1 Breve landamentação teórica ... 24,2 Porça de armsto e cosfisienos de armnsto 2.4.3 Coeficientes de armidto pam edificações de seção constante é planta retangular 3.4.4 Coeficbentes de urrusso para estruturas resiculadas ... 3,405 Coelhelentes de nrvasto para torres tretiçadas ... 3,44 Coeficiente de força para barras presmáticas, aros e placas 4.5 EXEMPLO DE APLICAÇÃO Força de cirreasto a aires elo fivela “AÇÃO DO VENTO — ASPECTOS COMPLEMENTARES ementas 87 4 INTRODUÇÃO ii 4.3 INTERAÇÃO ENTRE EDIFICAÇÕES — e gerais 42,1 Dellexão vertical do vento . 4,2,2 Turkealência de esteira... 423 Efeito Ventur .. 4,3 COMPORTO DE TRANSEUNTES E USUÁRIOS DAS EDIFICAÇÕO 4.3.1 Cantimto dos transeuntes .. 43,2Conforta de usubrios das edificações dis A AÇÃO DINÂMICA DO FENTO. 4.4, Despresdimento de vortices ...... 44.3 Eleito de galope... 44.3 feia de golpe...... 4.4.4 Energia de rajadas , dA: Drapejamento .... 4.5 CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE A AÇÃO DINÂMICA DO PENTO 45,1 Aspectos gerais 45.2 Velocidade de projeto e pardinetnos guura análise denfiirica 4.5.3 Resposta dinâmica nt direção do Enio usos ams & ACIDENTES CAUSADOS PELA AÇÃO DO VENTO messes MM SP ASPECTOS ABRODINÂNICOS LIGADOS AOS ACIDENTES cria AOS 8.1.1 Comentários preliminares 5.1.2 Aspecios referentes sos efeitos localizadas devido no alto valor de Cp 5.1.3 Aspectos referentes à velocidade do vento S.LA Aspectos referentes à pressão interna AP ASPECTOS ESTRUTURAIS DOS ACIDENTES DEVIDO À AÇÃO 11) FENTO 52,1 Aspectos preliminares... 522 Comentários gerais referentes a erros de projeta ... 423 Camentárioa gerais refecenhes a emos lhe Execução ii SI ALTUNS EXEMPLOS DE ACIDENTES DEVIDO ÁAÇÃO DO VENTO. 44 COMENTÁRIOS FINAIS. io LAÇÃO DO FENTO - EXERCÍCIOS PROPOSTOS .uassciniessnsesines BIBLIOGRAFIA ima itaã isa em, 323 lg al Pl ua Tae A vise a bn rs aus 1. A ORIGEM DO VENTO E SEUS EFEITOS Pande-se, de maneira simplificada, definie a venta como à emotrimento clas emassas der dr Securtento clas diferenças de pressões na niyoaddcra. É um conteito quase que intuitivo so se aenanto aquer or a needs cerne cum Pd et madticinãos, mer ieracombrir aum nbs exercerá uma ação mober un imcsmo. Sa engenhara civil, ccemudo da ação do-vento pode ser ento mortendo, em uma qrlincira amúilise, cum base na comideração de qual será o efeito destas frças sobre um edificações. Pidde-se também definir a vento come tm Mina de ar médio snbesposto a [liltações elis Manos, cheneemniiccha rigido fisco onrbisiitmeias At rmjindas aporesetamm uma unlor de veloiadnho ão tr suiprerieir dh midia. cao pespammaâveio paclim “força” que iria atuar mas estificações. Cabe aqui salhentar também o carter aleatório do vento quanto m sum intensidade, duração, direção e sentido, a qual dever ser comsidermto nm determinação cam Forças (ações) que into prosburár solicitações ms edificações, ERR DO VENTO Não & objedo deste lento tecer discussões aprofundidas referentes aus nepectos menparológicos do vento, Ponéra, ds autores do presende trabalho mereditam ser de intóresse do besta vs seguintes aspectos 2 Circulação global; o aquecemento diferenciado cetro a região equaurial cas púlis, tonforimo ibustrá a figura la, faz com que massas de ar frio (mais densas se desboquem vin direção me esquina, comfirime ilustra à figura 11, pesbe ar ar desto região finenas denso) sube, Associada a rotações da Terra, à qual ivilluteh ma menvimeeratação destas atas de ar; tem-se qr que se elassiflen coin “ciremleaçãão plate. dliestraçda na figura [ole t ate ta) «Crescimento Vertical Ed Meemanramie rato ado Fes alo Nirvana Figura 1.5 — Fases de crescimento e desabamento de ama “Tempesade Tropiçal”. Estg bmcve relate do aspoctas dba formação doi vento, bem como de algas aspeçus imglcomslósgicos, são importantes comi lise pára intnichução ao estuido du eleito da vento nas uibifivações. 1.2 05 EFEITOS DO b NTO A semalllodadhs de cola pessta quanto & matiumeza que nos co n já permalto dizer que a velocidade do vento é mespuemárel por vários cicitas dunosos em edificações, Portanto, qu ventos Bornes são vs de ttssior inlérésse na engenharia de extruturms, e q migosidade dh terreno, os obethenhos mnturais o astificinis: serão objetos de comsidemições paro vilas É mé con m multa parcial ai total de edificações, (casas, torres, silos, caixilhos, etcd, devido a ação do vento. Muitas veres somos surpreendidos por moticins de tnis euertos. A sumpresa inlves seja decomento da posca atenção que o ser humano dedica aço aspectos da natureza, & eim particular, do ar; A Mgura [6 ilustra danos causados pela ação do vento em cxlificações, Figura 2.6 dh Destruição de uma cobemura cms arco de aço executada, provavelmente, sem projeto estrutural e fh Destelhanento de um telhados tipos duas águas des mudleira, ressalianddo a prerela ade estais elos raras, Vicio avicdenhes devida so venta são alignas ale mota, como m malta da Fante Ficcamur Neurventva, nom Estados Lomideos, iecrrida em um dia de ventos fortes s constantes. 4 reina porre apreocimedamento seis Moras cápeis do itrigio clas qseilações, puede ser Mamada é ebelprizona mamudinlmento este acidente mas o e es A upa do a e fi Aa a ns ro Eca A origen da o e se feio ms gotas 17 E DTH astra o aiihenne oncuerados enem mm Pano Tierra Nirrenive, Uma das alificuldades do ser humano é quantificar a qulocidado da vento, É com retação, respectivamente, hs fases de prados deslocamentos e qucilações, bem como raemawelmente dificil pura us pessoas e, em particular par os engenheiros, ser cata elos frota j elis tilruadicir sensibilidade. Uma forma de quantificar a velocidade di vento consiste ma utilização da Escafr Eetenfort, que classifica a velocidade do venta, em graus crescentes, em Função dos efeitos comandos, As tnbelas 1,28 3 elaboradas com base em BLESSMANN (2000, reproduzem a referida escala, associando a velocidade do vento mos efeitos emirados. Tabela | - ESCALA BEALPORT (ate O a 3) Número Vtanciadade da memo Efeito do vento de Descrição | unir ams Natureza e Construções Pesar Mecnfare o Calmo | Sl =05 [Fumaça cloes vemlemente, [O venondod its | iabãy reed, ] Armem | 1-6 | 03-15 | Pamaçainelima-e, iedicieado O sema ti E 4L5-M7 | CLS. 239 | direção e sendo do vento, notado E! drina 6=12 | 14-54 | Folhas apiam-s miavemena vem ERT-1741| (23-48) | (lmfilaeaa Cate-ventos talco |semtidio na faço. Sire dis ento, 7 [Emimamee| IE-S] | KI-54 | olitia,rárieia fito o uriisaoa TiioE ULTA= 20) | 68787 | pequenos em muvimento cometário. | arciaento Bandeiras leves e peste sh ieseirormant denfeadadas. Feres figa aqinsnae Dificuldade para or joesie 4 Pete Mia T0 | SAM | Polos, remo Pena o abracos Geabeloê meoederinho | (20-425 | (78-L1,84 | pequenes-em muvinento agitado, | completamente Fisraleiras seat nda sia frabindic | deaprentendo. Feometra o papeis euiltros or vcarrrahom É corsrntos 5 Tem | 19-37 | A0-Hd [itamos amainros e hrvores pequenas [A Irçn do venia regule | (42-569 | (UI5-15,57 fume seia ms corpo Penurhação fee as aminhar, Perigo de vipeçar ter eee co ras com rapa Tartes ex. próximo a cedficit aca). Figuras 17 Pome perisil de Tacoma, nos Estados Unidos: fas deslocamentos excessivos do Ulecreação um calmo entes pushoes Lorospemadera à velechlade de atendo redairia miire 3 aegueadem aba alelos di ançõos elo dotar é PM culposo cestiruntiorad escondo algunos entramos capuás ad inicie dba ação des veto, Ponte MEP ETR 4 UA tg o E mr Enicaçõ A origen a ve sr rio Segundo ALESSMAN (20004, à primeiro registro dessa escnla apareceu no diário de bardo pessoal de Mecrçfovt no amo de TROS (alguns autores lidiçam 1806), Em LESR ela Fal devido pela Mfarenha Real Britânica c, intemaçionalisento, cm 1853, Penteriormente. vm IIS, sem viniude de sua praticidade e oficiência, u mesma escala Fai adapencda para tuéo cin terra por Gevege-Simpaon, e postenarmente. para estimar mo condições de confaro de pressas empre ui ventos No entanto, os maricheiros, assim conto ds engenheiros. entendiam ser de maior interesses conhecer a fémça exercala pelo vento (proporcional neo quadendo da iesbacidado), ao inves ale ádeonilicar os ofísios par ele camsados- Afinal. é a força exercida polo vento que vai “ema es eficitos descriáos na escala Eeaufost Inicintmente: decforr adefiniu 14 somas. numeradas de zeros 13, poco depois passadas para L2, mummeradas de serio TZ, orem pode ser curestatado por meio dis tabelas 1, 7 3. Cada ota correspesmulha u certos edeitims des vera polire ums condi e ar mario, cu mehr, sra 15 mpi de lojas, Av sur addapinda para usa vim erra consideram-se 04 ulsilos sabre elementos da matarea e sobre construções, bem como deserção ligada mo conforo de próssmoas. Bim uid mpreseihação Eridlicioeil, há uma tnbela aeserilivo que fpuclul vs mespectivos limite de velocidade média referentes a um só imtervato de tempo fem geral, MO min ou Lhe, É importante ressaltar que cs valores apresentados iubelas 1,1 À roferem-se-a terreno de Ciateggrarios ff ala morima bensileira quer item 28,2 dos copitulo 2p sendo dez minutos q intervalos ale tempao mando para e cdleulo da velocidade imixiia, à alice trctros acima da terrena Aldem disãa, entre prarbnseses estão ananás ns velaciidades che rajadas ade três ségirados. Segurado BLESMANH (2000), multas das efeitos do venta descreva ma tabela 1,23 dependem dm comilições Ileieos do objeto considerado, Por exemplo se uma árvore está com problemas nas ralzes ou galhos, cls será amancada ou seus galhos serão quebrados já com uma velocidade de vento menor, Ds aviidemtos iniciam-se em construções mal executadas, como per exemplo, telhas leves (alumínio, Mbrocimento, che,) armincados par estarem tal ancomudas, parcites mal comisaruldiaa, estruturas sem coememventamento ndeguado. comensto de ri qualicade. tesoums ale telhados mal dimensianadas eta uncernlas, etp, Se as normas correspondentes à ação ado vento e ao dimensionamento estrutural forem rigidamente seguidas, smendo ventos me velocóindes mas altas que as indicadas mães tabela E. 22 3 cnusaro danos. Muitas alas cumesiruções clenificalas são construções simples, sem qualgues projeto estrugurml é tal exenstrtalidas. w dg Pa io eee large bg tem et 130 VENTO NAS EINPICAÇÕES A caçar ado venito om edificações dependo necessariamente de dis aspira mmtovavaligdena € imeremiradmicoos. De ampector emetemralihgices sera responsáveis pela primecra pergunta a qual temos que responder; Ghical é ar fome cdigaho cl peeoçis sa cnrecdaioman ator poregi alo içe ddr enliteaaçõõo? Tosta veleeculide é avaliada a pomir de cmpsiiderações como: e dica! ho leao ie le renova: ap, tem, tão emrao al vou vaçaões argola vn fre nao plo rob st poco ci reed tip a ocnepaço Fica evidente que esta veloctdade devera vonsiderar tocas estes mepectos, bem coma as dimensdos da culilicação e ae enpdições dó lnical em que será esimsiruída. Esbés fntores Vêm influência na ação do vento subro us edificações: Chutro aspecto n ser consiiçrado é a aleiioriedade da vento que exigo, não só a mecessalado de realizar medições do vento natural, como também miluias esmplificações pura poster comidhenate see ofiátia, A ariação ad velocidade aa vento com a altura é outro aspecto importemio a ser oinsereneds. TRAMEMPOIT | 196M prróguão toma variação exponencial. A Fpuira 1.8 ilustra os perfis la velicadade média propostos par três tipos de terrenos cá) rei cu jpraér tração + cima perco idos eg eo tear lia cm aberto aliar amil iguearf o Sunbird dh apr elo o ethos peguem “ch reg er poa eee cope sfero, ficemas, A aliservnção dus perfis de velocidade ituidia. apresentados mm Mguea 1.8. permise omeluir a existência de uma velocidade lmiie denominada telciciado pretomio. Esse teetescialadhe é assischada q vma altusta, por aralegia dencumicaçda calma gpemalenato, sictrnca dia qual não cecererdo alterações significativas du velocidade. Salheuta-se Cimbém que, paro as vufificaçãões. estir alhamt é suifictententacme elesnada e varia em flunaçãs clas ragomfidando ahis tempera " ad e eo a lg ah Fido ne ações mA EA 180 f Xco 145 | 160 a 129 f 148 150 205 L1Q f 133 153 100 0= a Flgueras Jul - Perfil de velocidade média (um Km/h proposto pur Devenport Par outro lado, 6 commiter focaliznto do vento e os eliitos das cmjados serão os responsiveis pela velocldando do ar que atingem uma dada edlficação. Pode-se dizer que num dada instante, a velocidade pode ser expressa por, [RO] Na equação 1,1, Va velocidade mum dado instante 4, Voa é 4 velocidade média do Muxi de ar nesse listinto, e AV é a variações da velocidade média (o efeito de cagada ou aurboência” A tarhubênicia (usa cajastaj é tratada de várias maneiras, porôm, um critério de tunliação simples e ale facil visaaliznção é iniaginar a emjnda nssoçiada a tm grande turbilhão, ta fisrma de uma “linho idealizado”, que deveri envolver toda a edificação paru que esta seja todalinento solicitada, A Figum 1.9 exemplifica este ttrbilhão e estabelece as dimensões q mepein consideradas, (2 tempo de rmjudo está associido à passagem deste tubo ideatizade sabre a edificação, o quer permito cuneluir que as dimensões ida edificação sendo responsáveis pelo tenpo de rajada n-ser considerado. Acto Memorias Eslylçanções dd cega ds io e o lts A NOR BITS L98A estubelese para o cólculo da velocidade do vento, judas com tetos de tempo com valores iguais a 3 $ e Mis Estas rajadas ontão definem três classes de edificações (A, He Cj em tunção das dimereâcs Fromáais de Incidência do veio: A Figura EM idusara a influência da ditreresõo ala edificação no tempo de rajada a ser consbelerado. Deve-sa sailiçitiar que é necessário definir primeiramente vma velocidade de referência para una dada sjcação de tempo de mjáda, nagosidade e altura, e a partir dai cotiéidcrar 4 qasticularidades de cada edificação. ad Figmea 1.4 - Esquema para a determinação do Tempo de Rajada Figura 1.40 - Tempo de Rajada em Funções da Dimensto da Edificação 13 ado ao ee Eficações Hetero lr peito ao sto a Leça ali coeso gira co durivomcigerefêce a Arre goles dure vibra; a Pistola MO) amais e cal o nei ir toa pr pr fere aire a dae ah rr, Dieese sudo, define-se um procedimento de medida que será utilizado come padrdo de comparação, Sabe-se quê nom sempri as cabificações tdira 1h de altura au extiho situ sms tecnenar planos, Eleste modo, se estabeleco uma velocidade punho a perrtir da qual clevero ser Felina correções necessárias para cola caso particalar. A esmo brasileteo MERO 61230108 colinça dh dlisposições do ustário volores de velocidades básicas, nu Forma do “Enapienme”, confirme ilustra a Figura 2.1 Fgicei 2,4 = Iscgnleta de velicidade hásica da vento (Wa, em mis) 14 go a Pt e caes termino ls vidi ra “Wado ressaltar que cs alndos que permitiram corar o Migpue 2. E finrarm bstiidois com ae mas isgulintos comaliçõess: ae Viefinciadand Ped praca jd le sr sed e iiaadho he irei lee SO ant: e Patinho ade 6196 de ser enceelido, preto meros ams vez. ur perdi de retorne ade SO ameno e titres alo films a Terreno pulga, or rurs anberto e me sbistruções, As velocidades médias máximas apresentadas nó gráfico de figura 2,1 forum obtidas par meia de informações de várias estações mescorológicas (a maiario situada em ueroportas!, e teceberant a devido tratameitto estatístico. A NHR 6123-1088 apresento cm seu anexo Cm este icoposihermabas, aut Penal neçõãos alice, EA DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE CARACTERÍSTICA Como pode scr obmervado s velocidade básica é praticamente um padrão de referência a patir do qual fice-so necessário determinar a velocidade gue atuará em uma dada codificação, demominada velocidade carncteristies, esepresentada por Vi. A velocidade enracteriatica deverh considerar cs aspectos particulares da edificação, entre os quais podemos estar; ed Popper ado doncual ecudições parrpiculares podem entrar cxveriaenieelmemie oelendadende elo meto, Par encerrando, autigr elfflcançates saibro army meu: Bosd geiinho alo ferem: areias st ato cho enfisadciados. muro algas 1º limpesciçaão asteri, cm ja fé vin, ca pre lis focadas veto; esa Ao reis pci que licenca este Memo; dd Empates elr colificação; a tempo ele ceginady verei pireproredomal vin ulimaeyendes als euiifleançõãos es Tipia ade cxcmpenção te risco ale ted: eleve se entealelocet exifórinoo que prestam comindederame mas rec pda emos eve cano ide ruir alo estiflesaçõõo Ao or oca o tm Desse sentido, a NER 6123: TOR propho come prosedimento parn distierememeção ela voteçadado carmeteristia 2 seguiade equação: MY 5,3; [280 Na equação 2,1. Va É a velocitade húsica do vento (já desitida mo inc 2.21, enquanto qué Su Me So ado fuicees aque ebjenieim cxrmiglt m velencádade única, da Forma cons fist imheiadimeento oobtinda cordões meemirionsidas e cer 2h), prio ot coedições reunia da edificação de intercuses Os Entures Si, So é Sr sho denominados, pespectizamente, fintir topográfica, fuben rage bios hos termetmo (eisttensões e última da esliflcaçãos! a into estasfptea, LA Fator Topegráfico— 5, O fistor topográfico Sy considera ue elicitis dm variações do celevo do terreno qrude 4 edificação será constrmida. Esto fator considera, pescamin, o mummenta eus um aimisvaiçãos dia veclecictande Má em função da inpografia do terreno. A sgrcdimaçõos cr lmaluiraetao dus Juigos alas Mliasat dl aromas ercamuçõoa ale visitar estais coubições A most boraáiigira MEME 6d IE8 considera basicamente três aliiiições: terterd plana em pussçor condlidlado, falando 6 múntrem, é vales pmafumlio progegidoos dar vento. A Fura 2 2histra ontot aspects, ã Ponta 
