Del 5 – Analyse
5.4 Vurdering av planprosess og medvirkning
A velocidade básica do vento é apenas um padrão de referência a partir do qual é necessário determinar a velocidade que atuará em uma dada estrutura, denominada velocidade característica (Vk). Devem ser considerados aspectos particulares da edificação, entre eles (GONÇALVES ET AL., 2007):
Topografia do local;
Rugosidade do terreno: a presença ou não de obstáculos, sua altura e disposição interferem no perfil de velocidade do vento;
Altura da edificação;
Dimensões da edificação: o tempo de rajada será proporcional às dimensões da estrutura;
Tipo de ocupação e riscos de vida envolvidos em caso de ruína.
Dessa maneira, a seguinte equação é proposta pela ABNT NBR 6123:1988 para a determinação da velocidade característica:
0 1 2 3
k
V V S S S (2.8)
Onde:
V0 é a velocidade básica do vento; S1 é o fator topográfico;
S2 é o fator que considera a rugosidade do terreno e as dimensões da edificação; S3 é o fator estatístico.
Fator topográfico – S1
O fator topográfico S1 leva em consideração as variações do relevo do terreno. Como
citado em Gonçalves et al. (2007), a aproximação ou afastamento das linhas de fluxo é uma boa maneira de visualizar o aumento ou diminuição da velocidade do vento em função da topografia do terreno (Figura 2.56).
Ponto A – terreno plano ou pouco ondulado Ponto B – aclive, com aumento da velocidade Ponto C – vale protegido, com diminuição da velocidade
Figura 2.56 – Alteração das linhas de fluxo em função da topografia Fonte: Gonçalves et al. (2007)
A ABNT NBR 6123:1988 adota para os casos A, B e C da Figura 2.57 os seguintes valores para o fator S1:
a) Terreno plano ou fracamente acidentado: S1 = 1,0; b) Vales protegidos do vento em todas as direções: S1 = 0,9;
c) Taludes e morros: a velocidade do vento é corrigida de acordo com a o ângulo de inclinação do talude ou do morro.
Figura 2.57 – Fator topográfico S1 para (a) taludes e (b) morros Fonte: ABNT NBR 6123:1988
No ponto A de morros e B e C de taludes: S1 = 1,0; No ponto B: Se ≤ 3°: S 1 1,0 (2.9) Se 6° ≤ ≤ 3°: 1( ) 1 2,5 ( 3 ) 1 z S z tg d (2.10) Se ≥ 45°: 1( ) 1,0 2,5 0,31 1 z S z d (2.11) Onde:
z é a altura medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado; d é a diferença de nível entre a base e o topo do talude ou morro;
é a inclinação média do talude ou encosta do morro.
Nos casos em que 3° < < 6° e 17° < < 45°, é possível fazer interpolação linear entre os valores obtidos pelas eq. (2.10) e (2.11). Caso o ponto considerado fique entre A e B e entre B e C, o fator S1 também pode ser obtido por interpolação linear.
Fator de rugosidade do terreno e dimensões da edificação – S2
Considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte dela. São estabelecidas cinco categorias de terreno em função da sua rugosidade e três classes de edificações considerando os intervalos de tempo de 3, 5 e 10 segundos para as rajadas:
Categoria I: superfícies lisas de grandes dimensões, com mais de 5 km de extensão, medida na direção e sentido do vento incidente. Exemplos: mar calmo, lagos e rios, pântanos sem vegetação;
Categoria II: terrenos abertos em nível, ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como árvores e edificações baixas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou inferior a 1 m. Exemplos: zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação, pradarias e charnecas, fazendas sem sebes ou muros.
Categoria III: terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como sebes e muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual a 3 m. Exemplos: granjas e casas
de campo, exceto partes com matos; fazendas com sebes e/ou muros, subúrbios situados a considerável distância do centro, com casas baixas e esparsas.
Categoria IV: terrenos cobertos por obstáculos numerosos, pouco espaçados e situados em zonas florestais, industriais ou urbanizadas, cuja cota média dos seus topos é igual a 10 m. Exemplos: zonas de parques e bosques com muitas árvores, cidades pequenas e seus arredores, subúrbios densamente construídos de grandes cidades, áreas industriais plena ou parcialmente desenvolvidas.
Categoria V: terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados, cuja cota média dos seus topos é igual ou superior a 25 m. Exemplos: florestas com árvores altas de copas isoladas, centros de grandes cidades, complexos industriais bem desenvolvidos.
Classe A (3 s): todas as unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estruturas sem vedação. Toda edificação ou parte da edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal não exceda 20m. Classe B (5 s): toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior
dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20 e 50 m.
Classe C (10 s): toda edificação ou parte da edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal exceda 50 m.
Após classificar a estrutura em uma determinada categoria e classe, o fator S2 pode ser obtido por meio da seguinte equação:
2 10 p r z S bF (2.12) Onde:
z é a altura acima do terreno, limitada à altura gradiente;
Fr é o fator de rajada correspondente à categoria II (ver Tabela 2.3);
b é um parâmetro de correção da classe da edificação (ver Tabela 2.3); p é um parâmetro meteorológico (ver Tabela 2.3).
Tabela 2.3 – Parâmetros meteorológicos para o fator S2 (ABNT NBR 6123:1988)
Categoria z (m) Parâmetro Classe
A B C I 250 b 1,10 1,11 1,12 p 0,06 0,065 0,07 II 300 b 1,00 1,00 1,00 Fr 1,00 0,98 0,95 p 0,085 0,09 0,10 III 350 b 0,94 0,94 0,93 p 0,10 0,105 0,115 IV 420 b 0,86 0,85 0,84 p 0,12 0,125 0,135 V 500 b 0,74 0,73 0,71 p 0,15 0,16 0,175 Fator estatístico – S3
O fator estatístico S3 está relacionado ao grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. A ABNT NBR 6123:1988 estabelece como vida útil da edificação o período de 50 anos e a probabilidade de que a velocidade básica V0 seja igualada ou excedida neste período igual a 63%. Caso seja de interesse determinar valores diferentes daqueles sugeridos pela referida norma, pode-se calcular o fator S3 através da seguinte expressão matemática:
0,157 3 ln 1 0,54 Pm S m (2.13) Onde: Pm é a probabilidade considerada em é o período de retorno adotado.
Tabela 2.4 – Valores mínimos para o fator S3 (ABNT NBR 6123:1988)
Grupo Descrição do tipo de ocupação S3
1
Edificação 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.)
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 Edificações temporárias. Estruturas dos grupos 1 a 3 durante a