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 Estruturas de Madeira Madeira

Engenharia Civil 

Disciplina: Estruturas de Madeira Prof. MSc. Celso Antonio Abrantes  2007   Autor: Prof. MSc Celso Celso Antonio Abrantes Abrantes  Material didático registrado registrado

Cap. 1 - Forças devidas devidas ao vento nas edificações / 0 Direitos autorais reservados reservados

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Forças devidas ao vento nas edificações

- segundo a NBR 6123 / 88 (NB 599)

1- Introdução:

Em relação as estruturas de concreto armado, as estruturas metálicas e de madeiras são muito leves, o que faz com que a ação do vento nessas estruturas seja, se não o mais importante, um dos carregamentos mais significativos a ser considerado. As normas de vento nos fornecem recursos para o cálculo da pressão dinâmica do vento (q) , a partir da qual, através de coeficientes de pressão e de forma ©, transforma a pressão dinâmica em carregamentos estáticos equivalentes (p).

p=c.q

No Brasil, a norma atualmente utilizada na determinação dos efeitos eólicos nas edificações, é a NBR 6123/88 (NB 599)  – Forças devidas ao vento nas edificações, que segue o mesmo procedimento acima

descrito. Segundo a Norma, carregamentos eólicos devem ser calculados separadamente para: -

os elementos de vedação e respectivas fixações, com o emprego dos coeficientes de pressão ( cpe , cpi ). Exemplo: telhas, vidros, esquadrias, painéis de vedação etc...

-

partes da estrutura, com o emprego dos coeficientes de forma ( ce , ci ) Exemplo: paredes e telhados.

Para o estudo das forças devidas ao vento nas edificações, devemos estudar os seguintes parâmetros: -

pressão dinâmica do vento;

-

coeficientes de pressão e de forma.

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2- Definições:

W

(Barlavento)

(Sotavento) planta

W

(Barlavento)

corte

(Sotavento)

Barlavento : Região de onde o vento sopra, em relação a edificação analisada. Sotavento: Região para onde o vento sopra, em relação a edificação analisada .

W Convenção :

Representa a direção do vento.

W ou

Sobrepressão:

- Pressão efetiva, acima da pressão atmosférica, podendo ser externa ou interna. - Nas tabelas da NBR 6123/88, caracteriza-se por coeficientes de pressão e de forma positivos.

(+) sobrepressão externa

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(+) sobrepressão interna

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Sucção:

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- Pressão efetiva, abaixo da pressão atmosférica de referência. - Nas tabelas da NBR 6123/88, caracteriza-se por coeficientes de pressão e de forma negativos.

(-)

(-)

sucção externa

sucção interna

3. Determinação da pressão dinâmica do vento (q): V0 = Velocidade Básica do vento (m/s):

-

É a velocidade adequada ao local onde a estrutura será construída, medida 10 metros acima do terreno, em terreno plano (aeroportos). Apresenta 63% de probabilidade de ser igualada ou excedida num período de recorrência de 50 anos, em rajadas de 3 segundos.

z V0 10 m

Vk = Velocidade característica do vento (m/s) :

-

É a velocidade característica do local onde será construída a edificação. É obtida a partir da velocidade básica (V0), corrigida pelos fatores S1, S2 e S3 . Vk = V0 . S1 . S2 . S3

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Isopletas da velocidade básica V0 (m/s):

(Ilustração - NBR 6123/88)

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Relação das estações meteorológicas:

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Estação Alfenas Anápolis Amapá Belém Belo Horizonte Brasília Bagé Boa Vista Caravelas Cachimbo Cuiabá Campinas Curitiba Campo Grande Carolina Cumbica fortaleza

Nº

Estação

Nº

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

Florianópolis Fóz do Iguaçú Fernando de Noronha Goiânia Jacareacanga Londrina Lapa Manaus Maceió Natal Ponta Porã Parnaiba Petrolina Pirassununga Porto Alegre Porto Nacional Porto Velho

35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Estação Recife Rio Branco Rio Janeiro(S.Dumont) Santarém São luiz Salvador Santa Cruz São Paulo (Congonhas) Santos Santa Maria Terezina Uberlândia Uruguaiana Vitória Vilhena

S1 - Fator topográfico

S1 = 0,9

a) Terrenos planos : S1 = 1,0 b) Vales profundos protegidos dos ventos de qualquer direção: c) Taludes e morros:

Morro Nos pontos A e C : No ponto B :

Talude S1 = 1,0

θ ≤ 3°

, S1 = 1,0

3° < θ < 6°

, S1 - Interpolar linearmente

6° ≤

z     , S1 = 1,0 +  2,5 −  tg ( θ − 30 ) ≥ 1,0 d    

θ ≤ 17°

17° < θ < 45° θ≥

45°

, S1 - Interpolar linearmente z     , S1 = 1,0 +  2,5 −  0,31 ≥ 1,0 d    

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S2 : Fator que depende das dimensões da edificação, rugosidade e altura acima do terreno.

Rugosidade do Terreno Categoria I : superfícies lisas de água com mais de 5 Km de extensão. Categoria II : obstáculos com h ≤ 1,0 m. Categoria III : obstáculos com 1,00m < h ≤  3,00m Categoria IV : obstáculos com 3,00m < h ≤  10,00m Categoria V : obstáculos com h médio

≥  25,00m.

Classes : considerando “x” a maior dimensão horizontal ou vertical: Classe A : vedações ou x ≤  20,00m Classe B : 20< x

≤  50,00m

Classe C : x >50,00m

Tabela 2 - Fator S2 Z (m) [5 10 15 20 30 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 420 450 500

A 1,06 1,10 1,13 1,15 1,17 1,20 1,21 1,22 1,25 1,26 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,34 -

I Classe B 1,04 1,09 1,12 1,14 1,17 1,19 1,21 1,22 1,24 1,26 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,34 -

C 1,01 1,06 1,09 1,12 1,15 1,17 1,19 1,21 1,23 1,25 1,27 1,28 1,29 1,31 1,32 1,33 -

A 0,94 1,00 1,04 1,06 1,10 1,13 1,15 1,16 1,19 1,22 1,24 1,25 1,27 1,28 1,29 1,31 1,34 -

II Classe B 0,92 0,98 1,02 1,04 1,08 1,11 1,13 1,15 1,18 1,21 1,23 1,24 1,26 1,27 1,28 1,31 1,33 -

CATEGORIA III Classe C A B C 0,89 0,88 0,86 0,82 0,95 0,94 0,92 0,88 0,99 0,98 0,96 0,93 1,02 1,01 0,99 0,96 1,06 1,05 1,03 1,00 1,09 1,08 1,06 1,04 1,12 1,10 1,09 1,06 1,14 1,12 1,11 1,09 1,17 1,16 1,14 1,12 1,20 1,18 1,17 1,15 1,22 1,20 1,20 1,18 1,24 1,22 1,22 1,20 1,25 1,24 1,23 1,22 1,27 1,26 1,25 1,23 1,28 1,27 1,26 1,25 1,31 1,30 1,29 1,28 1,33 1,32 1,32 1,31 - 1,34 1,34 1,33 -

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IV V Classe Classe A B C A B C 0,79 0,76 0,73 0,74 0,72 0,67 0,86 0,83 0,80 0,74 0,72 0,67 0,90 0,88 0,84 0,79 0,76 0,72 0,93 0,91 0,88 0,82 0,80 0,76 0,98 0,96 0,93 0,87 0,85 0,82 1,01 0,99 0,96 0,91 0,89 0,86 1,04 1,02 0,99 0,94 0,93 0,89 1,07 1,04 1,02 0,97 0,95 0,92 1,10 1,08 1,06 1,01 1,00 0,97 1,13 1,11 1,09 1,05 1,03 1,01 1,16 1,14 1,12 1,07 1,06 1,04 1,18 1,16 1,14 1,10 1,09 1,07 1,20 1,18 1,16 1,12 1,11 1,10 1,22 1,20 1,18 1,14 1,14 1,12 1,23 1,21 1,20 1,16 1,16 1,14 1,27 1,25 1,23 1,20 1,20 1,18 1,29 1,27 1,26 1,23 1,23 1,22 1,32 1,30 1,29 1,26 1,26 1,26 1,34 1,32 1,32 1,29 1,29 1,29 1,35 1,35 1,33 1,30 1,30 1,30 - 1,32 1,32 1,32 - 1,34 1,34 1,34 (Tabela 2 transcrita da NBR 6123/88)

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Tabela 3 - Valores mínimos do fator estatístico S3 Grupo D escrição 1 Edificações 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...)

S3 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...)

0,88

5

0,83 Edificações temporárias. Estruturas dos Grupos 1 a 3 durante a construção (Tabela 3 transcrita da NBR 6123/88)

Pressão dinâmica do vento ( q ) :

q = 0,0613 Vk² em Kgf/m² ou q = 0,613 Vk² em N/m²

4. Determinação da pressão estática do vento nas faces da edificação (p): Pressão estática do vento ( p ) :

p = c q em kgf/m² ou N/m² , onde: q = pressão dinâmica do vento c=

r 

c

= coeficiente de forma ou de pressão com c = ce r 

r 

+

ci ; r 

ce = coeficiente de pressão ou de forma externo; r 

ci = coeficiente de pressão ou de forma interno. r 

Nota: A seguir, encontram-se tabelas com valores dos coeficientes de pressão e de forma externos para as diversas faces de uma edificação de planta retangular, bem como coeficientes de pressão e de forma internos.  Autor: Prof. MSc Celso Antonio Abrantes  Material didático registrado

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Efeitos eólicos externos nas edificações de planta retangular Paredes

Tabela 4

Coeficientes de Pressão e de forma, externos, para paredes de edificações de p lanta retangular Valores de Ce para α = 0°

Altura Relativa

Cpe médio

α = 90°

A1 e B1

A2 e B2

C

D

A

B

C1 e D1

C2 e D2

1 ≤ a ≤ 3 b 2

-0,8

-0,5

+0,7

-0,4

+0,7

-0,4

-0,8

-0,4

-0,9

2 ≤ a ≤ 4 b

-0,8

-0,4

+0,7

-0,3

+0,7

-0,5

-0,9

-0,5

-1,0

1 ≤ a ≤ 3 b 2

-0,9

-0,5

+0,7

-0,5

+0,7

-0,5

-0,9

-0,5

-1,1

2≤ a ≤ 4 b

-0,9

-0,4

+0,7

-0,3

+0,7

-0,6

-0,9

-0,5

-1,1

1≤ a ≤ 3 b 2

-1,0

-0,6

+0,8

-0,6

+0,8

-0,6

-1,0

-0,6

-1,2

2 ≤ a ≤ 4 b

-1,0

-0,5

+0,8

-0,3

+0,8

-0,6

-1,0

-0,6

-1,2

C

C 2

b h 0,2b ou h (o menor dos dois) h ≤ 1 b 2

1< h ≤ 3 2 b 2

3 < h ≤ 6 2 b

0° 1

b/3 ou a/4

A

1

C

(o maior dos dois, porém ≤2h)

B

1

A2

B2

A3

B3 D

Notas: a) Para a/b entre 3/2 e 2 interpolar linearmente . b) Para vento a 0°, nas partes A3 e B3, o coeficiente de forma Ce tem os seguintes valores: Para a/b = 1  : mesmo valor das partes A2 e B2 - Para a/b ≥ 2 : Ce = - 0,2 - Para 1