A ação do vento deve ser considera mesmo nas estruturas mais simples. Mesmo naquelas de menor porte, em que o vento não tem um efeito preponderante, devemos considerar de modo a respeitar as exigências normativas.
É importante observar que a ação do vento, além do efeitos de primeira ordem, geram deslocamentos horizontais, ocasionando efeitos de segunda ordem. Por isso, seu estudo se torna ainda mais relevante.
![Efeito de segunda ordem](https://www.guiadaengenharia.com/wp-content/uploads/2020/06/efeito-segunda-ordem.jpg)
Observe, na figura acima, que antes do deslocamento, o momento fletor na base da peça é gerado apenas pela força horizontal e vale \mathrm{M_0 = H \cdot \Delta y}. Após a deformação, o momento fletor (denominado de momento de segunda ordem) também é influenciado pela ação vertical e vale \mathrm{M = H \cdot \Delta y + V \cdot \Delta x}.
Para começarmos a estudar sobre a ação do vento em estruturas, nessa publicação focaremos na obtenção da intensidade do vento em estruturas.
Considerações iniciais
Devido ao caráter aleatório do vento, é necessário considerar diversas direções de atuação a fim de obter a situação mais desfavorável para a estrutura. As formulações aqui utilizadas foram retiradas da norma ABNT/NBR: 6123 (1988): Forças devidas ao vento em edificações.
Outra consideração importante a ser feita é que esta norma, já publicada há mais de 30 anos, encontra-se no momento em revisão. Dessa forma, é provável que em breve será publicada uma nova versão para a mesma.
Velocidade básica do vento
Com o objetivo de uniformizar a obtenção do vento em todo o país, surge o conceito de velocidade básica do vento. Essa velocidade é basicamente aquela obtida em todo o país de acordo com várias condições de anotação e estatística. São elas:
- Velocidade básica de uma rajada de 3 segundos;
- Probabilidade de 63% de ser excedida pelo menos uma vez dentro do período de retorno de 50 anos;
- Altura de 10 m;
- Terreno plano e sem obstruções.
Com essas regras, temos que a velocidade básica foi obtida em todo o país seguindo as mesmas condições. A figura abaixo, retirada da norma citada acima, apresenta as isopletas (ou seja, curvas de mesmo valor) de velocidades básicas do vento.
![Isopletas de velocidade básica do vento](https://www.guiadaengenharia.com/wp-content/uploads/2020/06/isopletas-velocidade-basica.jpg)
É importante não confundir o valor apresentado ao lado dos pontos com os valores de velocidade básica. Os valores ao lado dos pontos representam apenas a numeração das estações.
Para melhorar a explicação, vamos para alguns exemplos:
- O ponto 45, dentro do estado do Piauí, encontra-se entre duas isopletas de 30. Logo, consideramos como velocidade básica o valor de 30 m/s;
- o ponto 11, dentro do estado do Mato Grosso, encontra-se entre uma isopleta de 30 e uma isopleta de 35. Dessa forma, cabe ao engenheiro optar por utilizar o maior dos dois valores ou realizar alguma interpolação entre esse valores.
Velocidade característica do vento
Agora que já conhecemos o conceito de velocidade básica do vento, vamos aprender o significado de velocidade característica do vento. A ideia é basicamente adaptar a velocidade básica do vento para a sua edificação, variando com as dimensões e finalidade da edificação e a rugosidade do terreno.
A velocidade característica do vento pode ser obtida a partir da formulação abaixo:
\mathrm{V_k = V_0 \cdot S_1 \cdot S_2 \cdot S_3}
Vamos comentar agora cada um dos fatores.
Fator topográfico \mathrm{S_1}
Como o nome indica, é o fator que leva em consideração o relevo do terreno em que a edificação se encontra.
No caso de terrenos planos, teremos o fator como 1,0.
Para região de taludes, temos três pontos para observar:
![Cálculo de vento para taludes](https://www.guiadaengenharia.com/wp-content/uploads/2020/06/calculo-vento-taludes.jpg)
Para os pontos A e C, consideraremos \mathrm{S_1=1,0}. O ponto C está localizado a uma distância de quatro vezes a altura do talude a partir do ponto B.
No ponto B, o valor de \mathrm{S_1} irá variar de acordo com altura do ponto analisado e também da inclinação do talude.
Caso a inclinação seja igual ou inferior a 3º, consideraremos o terreno como fracamente acidentado e assim utilizaremos o mesmo valor para terrenos planos.
Para inclinações entre 6º e 17º (incluindo os valores de extremidade) iremos utilizar a seguinte formulação:
\mathrm{S_1 (z) = 1,0 + \left( 2,5 - \dfrac{z}{d} \right) \cdot tg \left( \theta - 3 ^{\circ} \right) \geq 1,0}
No caso de inclinações iguais ou superiores a 45º:
\mathrm{S_1 (z) = 1,0 + \left( 2,5 - \dfrac{z}{d} \right) \cdot 0,31 \geq 1,0}
Nos casos intermediários de inclinações entre 3º e 6º e entre 17º e 45º, a norma recomenda interpolarmos linearmente.
Agora que já conhecemos o fator para os pontos A, B e C, podemos interpolar linearmente novamente para obtermos os valores entre os pontos A e B e entre os pontos B e C.
Fator \mathrm{S_2}
O segundo fator é influenciado pela rugosidade do terreno, dimensões da edificação e a altura do ponto analisado.
Rugosidade do terreno
A norma brasileira classifica a rugosidade do terreno em cinco categorias diferentes:
Categoria I: superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km medida no sentido do vento incidente. Alguns exemplos são: lagos e rios, mar calmo e pântanos sem vegetação.
Categoria II: terrenos abertos, com poucos obstáculos isolados, como arvores e edificações baixas. Zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação, pradarias e charnecas, fazendas sem sebes ou muros são alguns exemplos dessa categoria. A cota média dos obstáculos é igual ou inferior a 1,0 m.
Categoria III: terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes e muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas. Alguns exemplos dessa categoria são granjas e casas de campo, com exceção das partes com matos, fazendas com sebes e/ou muros e subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas. A cota média dos obstáculos é igual ou inferior a 3,0 m.
Categoria IV: terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. Zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e seus arredores, subúrbios densamente construídos de grandes cidades e áreas industriais plena ou parcialmente desenvolvidas são exemplos dessa categoria. A cota média dos obstáculos é igual a 10,0 m. Também incluiremos nessa categoria os terrenos que não poderem ser inclusos na categoria V.
Categoria V: terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados, como por exemplo: florestas com árvores altas, de copas isoladas, centros de grandes cidades e complexos industriais bem desenvolvidos. A cota média dos obstáculos é igual ou superior a 25,0 m.
Dimensões da edificação
Além da rugosidade do terreno, as dimensões da edificação também afetam o fator \mathrm{S_2}. As edificações foram então divididas em três classes:
- Classe A para toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não exceda 20 m.
- Todas edificações ou parte de edificações em que a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 m e 50 m se encontra na classe B.
- Classe C para toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 m.
Cálculo do fator
Agora que já conhecemos a categoria do terreno e a classe da edificação, vamos obter os valores de \mathrm{b}, \mathrm{F_r} e \mathrm{p} a partir da tabela abaixo, também retirada da norma.
![Tabela para o Fator S2](https://www.guiadaengenharia.com/wp-content/uploads/2020/06/tabela-fator-s2.jpg)
Com os valores retirados da tabela, podemos calcular o fator \mathrm{S_2} a partir da formulação abaixo:
\mathrm{S_2 = b \cdot F_r \cdot \left( \dfrac{z}{10} \right) ^p}
É recomendado calcular um fator diferente para cada altura de pavimento, variando apenas o valor de \mathrm{z}.
O valor de \mathrm{z_g} representa a altura máxima em que a expressão acima é aplicável.
Fator estatístico \mathrm{S_3}
O último fator, denominado de fator estatístico, varia de acordo com a finalidade pra que a edificação foi construída. A norma ABNT/NBR: 6123 (1988) traz uma tabela para os valores do fator \mathrm{S_3}:
![Tabela para o Fator S3](https://www.guiadaengenharia.com/wp-content/uploads/2020/06/tabela-fator-s3.jpg)
Pressão de obstrução
A partir da velocidade característica do vento, podemos calcular a pressão dinâmica \mathrm{q_{vento}} em \mathrm{N / m^2}, a partir da aplicação do teorema de Bernoulli:
\mathrm{q_{vento} = 0,613 \cdot V_k ^2}
A forma de aplicar essa pressão irá variar do tipo de sistema estrutural (concreto armado, alvenaria estrutural, estrutura metálica, etc.) e outra questões como por exemplo: presença ou não de diafragma rígido.
Recado final
Ao final desse post você aprendeu como obter a pressão dinâmica do vento a partir da região do Brasil e características do terreno e da edificação. Dessa forma, essa publicação é uma base para uma sequência de conteúdos futuros sobre ação do vento em estruturas.
Caso prefira, você pode conferir também como calcular a intensidade do vento com um exemplo aplicado.
![José de Moura](http://www.guiadaengenharia.com/wp-content/plugins/a3-lazy-load/assets/images/lazy_placeholder.gif)
Gostaria de ter acesso a um curso sobre modelagem de alvenaria estrutural no Revit?
Aproveite enquanto está com um preço especial.