AS ESTRUTURAS DE CONTRAVENTAMENTO

ESTRUTURAS DE   CONTRAVENTAMENTO

1. Introdução

O trabalho baseia-se no estudo do comportamento de um prédio, com a ação do vento, para isto utilizamos bibliografias específicas sobre o assunto e fizemos uma visita técnica no edifício HD Park Hotel que esta em fase final do projeto de construção. Chamaremos de estrutura de contraventamento, a edificação que resiste às ações horizontais (vento).

As estruturas de contraventamento são fundamentais para a segurança e o bom funcionamento de uma edificação. Em especial no caso de edifícios relativamente altos, pode-se afirmar que a sua importância é até maior que a do sistema que absorve cargas verticais. Portanto, qualquer erro na avaliação dos esforços solicitantes em suas peças componentes pode realmente causar a ruína ou o mau funcionamento da estrutura da edificação em toda a sua vida útil.

Existem inúmeras ações que podem agir sobre a estrutura de um prédio. Entretanto, as mais comuns são:

- Ações devidas ao vento

- Ações devidas à excentricidades globais ou desaprumo

- Ações devidas aos abalos sísmicos

Dessas citadas a cima, as ações devidas ao vento são as mais importantes em termos de valores atuantes, especialmente no Brasil onde não se registram sismos de intensidade significativa. Entretanto, para um dimensionamento do contraventamento é necessário que o projetista leve em consideração todas as ações horizontais importantes que possam estar atuando sobre a estrutura.

Um exemplo, no caso de prédios que apresentem subsolos com empuxo não compensados, é impossível se deixar de considerá-los na avaliação dos esforços solicitantes que atuam nas peças. E assim como nesse exemplo citado, podem haver outros casos particulares onde determinadas ações específicas são de grande importância para a estrutura a ser considerada.

1. Ação dos Ventos

As ações devidas ao vento são calculadas com base nas normas da NBR-6123. Considerando que o vento atua sobre as paredes que estão dispostas na perpendicular à sua direção. Estas passam a ação às lajes dos pavimentos que distribuem, de acordo com a rigidez, aos painéis de contraventamento.

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Fig. 1 - Atuação do vento e distribuição para os painéis de contraventamento

Para que essa distribuição possa ser verificada na estrutura do edifício é necessário que o pavimento possua uma rigidez compatível. Os pavimentos estarão sendo considerados como diafragmas totalmente rígidos em seu plano e sem rigidez na direção normal.

Para a maior parte dos edifícios correntes essa suposição não é difícil de ser verificada. Mas, deve estar atento a casos especiais, como, grandes aberturas ou outros detalhes que reduzam significativamente a rigidez da laje em seu próprio plano.

Importância da consideração da ação dos ventos

A atuação do vento deve ser analisada com muito cuidado nas estruturas da maior parte das edificações correntes. Os esforços obtidos são muito significativos, mesmo quando comparados, por exemplo, aos produzidos pelas cargas verticais.

Apesar da atual norma de concreto permitir a dispensa de sua análise para certos casos, essa situação deve ser entendida de modo bem restrito. É uma recomendação motivada pela falta de recursos computacionais que vigorava até algum tempo atrás. Hoje em dia não existe justificativa palpável para essa dispensa e a revisão da atual norma já deve mencionar que todos os edifícios necessitam da análise com a consideração dessa ação.

Para maior ilustração do problema pode-se apresentar gráficos onde são mostradas as variações de esforços em pilares e vigas de estruturas de contraventamento usuais em relação ao número de pavimentos das edificações. Por esses esquemas verifica-se que os esforços em pilares e vigas são da mesma ordem de grandeza para edificações de 25 a 30 pavimentos. A partir daí os esforços devidos ao vento são preponderantes. Os gráficos apresentados são válidos para estruturas convencionais. No caso de lajes lisas ou protendidas os esforços se igualam para edificações que tenham de 18 a 20 pavimentos.

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Fig. 2 -  Esforços em peças da estrutura de contraventamento

1. Ações devidas ao vento segundo a NBR-6123

Um resumo das prescrições da NBR 6123, em especial para o caso específico de edificações paralelepipédicas, é apresentado a seguir.

1. Velocidade característica Vk

A Velocidade característica Vk: é a velocidade usada em projeto, sendo que são considerados os fatores topográficos (S1), influência da rugosidade (obstáculos no entorno da edificação) e dimensões da edificação (S2) e o fator de uso da edificação (que considera a vida útil e o tipo de uso). A velocidade característica pode ser expressa como:

Vk= S1.S2.S3.V0

Onde:

V0: velocidade basica (isopletas – NBR 6123)

S1: fator topografico (item 5.2 da NBR 6123)

S2: fator de rugosidade e regime (tabela 2 da NBR 6123)

S3: fator estatistico (tabela 3 da NBR 6123)

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Figura 3.2 – Mapa de isopletas de vento, Velocidade Básica

O fator S1 faz o ajuste devido à topografia do terreno. Pode provocar variações extremamente significativas na velocidade característica e, portanto, deve ser analisado com cuidado. Suas expressões são:

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Fig. 3 -  Fator topográfico S1 nos pontos B (para talude ou morro)

Dos fatores apresentados o mais importante é o S2. Para a sua determinação é necessário se conhecer a categoria do terreno, a classe da edificação e a altura sobre o terreno do ponto considerado.

A categoria do terreno é dada pela sua rugosidade:

• Categoria I: superfícies lisas de grandes dimensões, mais de 5 km na direção e sentido do vento incidente.
• Categoria II: terreno aberto em nível com poucos obstáculos isolados, como árvores ou pequenas construções.
• Categoria III: terrenos planos com obstáculos como muros, edificações baixas e esparsas.
• Categoria IV: terreno com obstáculos numerosos e pouco espaçados em zonas florestal, industrial e urbanizada.
• Categoria V: terreno com obstáculos numerosos, altos e pouco espaçados, como centro de grandes cidades.

Já a classe de uma edificação é definida pela sua maior dimensão, e guarda relação com o intervalo de cálculo de sua velocidade média de rajada. São utilizados intervalos de 3, 5 e 10 s, respectivamente:

• Classe A: edificações com maior dimensão menor que 20 m.
• Classe B: edificações com maior dimensão entre 20 e 50 m.
• Classe C: edificações com maior dimensão maior que 50 m.

A tabela 2.1 apresenta os principais valores do coeficiente S2 para edifícios correntes.