Considerar os esforços de vento durante a análise da estrutura é imprescindível para garantir que ela terá um bom desempenho ao longo da sua vida útil.
O efeito do vento é considerado segundo as recomendações da norma NBR 6123:2023 ("Forças devidas ao vento em edificações"), não se aplicando, portanto, a edificações de formas, dimensões ou localização fora do comum de acordo com a NOTA 4 da NBR 6123:2023.
As forças estáticas devidas ao vento são determinadas da seguinte forma:
- A velocidade básica do vento (V0), adequada ao local onde a estrutura será construída, é determinada pelo usuário de acordo com o disposto no item 5.1 da NBR 6123:2023;
- A velocidade básica do vento é multiplicada pelos fatores S1, S2 e S3 para ser obtida a velocidade característica do vento (Vk):
Vk = V0 . S1 . S2 . S3
- A velocidade característica do vento permite determinar a pressão dinâmica pela expressão:
q = 0.613 Vk2 (unidades SI)
- A componente da força global na direção do vento sobre uma edificação ou parte dela (força de arrasto - Fa) é obtida por:
Fa = Ca . q . Ae
Ca = coeficiente de arrasto
Ae = área frontal efetiva
Como o Eberick aplica as cargas de vento?
Agora que sabemos como é feito o cálculo das cargas de vento, podemos entender como o Eberick aplica este cálculo a uma estrutura qualquer. O primeiro ponto que devemos observar é que o usuário deve configurar os parâmetros de entrada antes de realizar o cálculo. Isto é importante pois garante que os fatores de ponderação, bem como a velocidade do vento, serão calculados de acordo com os parâmetros corretos.
Para acessar as configurações de vento, abra o menu Estrutura - Configurações - Projeto - Vento.
Na janela acima, há algumas informações que deverão ser configuradas pelo usuário:
- Velocidade: determina a velocidade básica do vento V0. Clicando sobre o botão Mapa, você ainda terá acesso ao diagrama de isopletas disponibilizado na norma.
- Ângulo: é o ângulo de incidência do vento. Normalmente este valor será mantido como 0, mas, em casos onde a edificação se encontra fora de esquadro, pode ser interessante adotar um ângulo para o vento. Isto permite que o cálculo do vento seja feito considerando uma incidência transversal à fachada do terreno.
- Topografia: define o tipo de terreno. É utilizado para o cálculo de S1.
- Edificação: define as propriedades da edificação. É utilizado para o cálculo do S2.
- Fator estatístico: define o nível de segurança necessário. Utilizado para calcular S3.
Verificação de conforto - Probabilidade de ocorrência: representa a probabilidade em que a velocidade do vento tende a ser igual ou excedida dentro do período de recorrência.
- Período de recorrência: representa o período de análise do qual a probabilidade de ocorrência tem propensão a igualar ou exceder o valor da velocidade característica do vento durante a vida útil da estrutura.
Opções de cálculo
Acessando o botão Forças médias, você poderá visualizar a planilha de cálculo de forças de vento utilizada pelo programa:
- Usar fachadas do croqui: quando marcado, faz com que o programa calcule automaticamente o valor das fachadas X e Y antes do processamento do pórtico para cálculo da força de vento.
- Obter coeficiente de arrasto com os dados da estrutura: quando marcada, o programa irá calcular automaticamente todos os coeficientes de arrasto, considerando as configurações de: nível do solo, turbulência, adotar valor único para toda a estrutura e arbitrar altura total acima do solo. Caso esteja desmarcada, o usuário deverá digitar os coeficientes de arrasto apropriados para cada pavimento da estrutura.
- Turbulência: esta configuração permite optar, para o cálculo automático do coeficiente de arrasto, entre os ábacos de baixa e alta turbulência da NBR 6123:2023. A opção entre o ábaco a ser considerado deve respeitar o disposto no item 6.1.3.1 da referida norma. - Adotar valor único para toda a estrutura: quando marcada, fará com que o coeficiente de arrasto não seja calculado por pavimento. Ou seja, será adotado o mesmo valor de CA para todos os pavimentos da estrutura. (Esta caixa de seleção somente estará habilitada para o cálculo automático do coeficiente de arrasto e considera os valores médios das fachadas X e Y.)
- Arbitrar altura total acima do solo: quando marcada, permite que o usuário defina, para o cálculo automático do coeficiente de arrasto, a altura total acima do solo, ou seja, a altura considerada no cálculo do vento. (Quando desmarcada, a altura total considerada é o maior nível da estrutura lançada menos a configuração "Nível solo", definida em Pavimentos.)
Fachadas do croqui
Para determinar a fachada do croqui, o programa verifica os elementos mais afastados, sem considerar eventuais vazios entre eles. Neste caso, uma edificação com duas torres terá um espaço adicional considerado, resultando em forças de vento maiores, como mostra a figura abaixo:
Neste caso, você pode desabilitar a opção Usar fachadas do croqui e inseri-las manualmente.
Coeficiente de arrasto
Conforme destacado anteriormente, os coeficientes de arrasto são calculados no Eberick para edificações paralelepipédicas. Caso a edificação tenha um formato diferente, você pode desabilitar a opção Calcular coeficiente de arrasto automaticamente e inserir os coeficientes manualmente.
Aplicação das cargas sobre os pilares
Para o cálculo do pórtico, supõe-se que a força total aplicada em cada pavimento é uniformemente distribuída por este, isto é, dividida pelo número de pilares e aplicada na forma de cargas concentradas horizontais em cada pilar. Essa hipótese de distribuição uniforme é válida apenas para pilares ligados por vigas e lajes que funcionem como diafragmas rígidos. Ou seja, as lajes são consideradas como infinitamente rígidas no seu plano, garantindo um comportamento mais real da estrutura, de modo que todo o pavimento se desloca em conjunto, gerando forças constantes ao longo dos pilares.
Em casos específicos, alguns pilares não sofrerão a ação do vento. Pilares isolados dentro da estrutura, por exemplo, não sofrerão ação direta. Quando isto ocorre, pode ser interessante desabilitar as forças de vento, de modo que estas sejam distribuídas apenas nos pilares que sofrerão a ação do vento, como mostrado abaixo. Isto pode ser feito com um duplo clique sobre o pilar em questão e então sobre o botão Cargas. Na janela que se abre, você pode desabilitar as forças de vento que deseja desconsiderar.
Com isto, são definidas todas as configurações de projeto no tocante ao vento.