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Dipl.-Ing. (BA) Markus Baumgärtel

2019-08-21

Força do vento devido a atrito

O vento que sopra paralelamente às superfícies de uma estrutura, pode gerar forças de atrito sobre essas superfícies. Este efeito é importante principalmente para estruturas muito grandes.

Na norma, é feita uma distinção entre a parede independente, a cobertura independente e o edifício fechado alongado para efeitos de atrito devidos ao vento [1].

A percentagem da força de atrito devido ao vento resultante da força total do vento é determinada de acordo com a seguinte fórmula:

F_{fr, j} = c_{fr, j} \cdot q_{p (ze) j} \cdot A_{fr, j}

Fórmula 1

[1] (5,7)

Onde
c_fr = coeficiente de atrito
q_p(ze) = é a pressão da velocidade de pico na altura de referência z_e
A_fr = área da superfície externa paralela ao vento

A proporção devida ao atrito deve ser sobreposta pela adição vetorial com as outras forças do vento F_w,e (pressão do vento externa) e F_w,i (pressão do vento interna). As forças de atrito resultantes atuam exclusivamente na direção das forças do vento que ocorrem paralelamente às superfícies externas.

Os efeitos do atrito do vento sobre uma superfície podem ser desprezados quando a área total de todas as superfícies paralelas ao vento (ou com um pequeno ângulo) é igual ou menor que quatro vezes a área total de todas as superfícies orientadas perpendicularmente ao vento (barlavento e sotavento) [1] 5.3 (4).

Para superfícies lisas, tais como aço ou betão liso, o coeficiente de atrito c_fr é de 0,01.
Em superfícies irregulares, tais como superfícies de betão rugosas ou alcatroadas, o coeficiente de atrito c_fr é de 0,02.
Para superfícies muito rugosas (corrugadas, nervuradas ou dobradas), o coeficiente de atrito c_fr é de 0,04.

Para paredes, a altura de referência z_e é a altura h da extremidade superior da parede, para coberturas livres é a altura da cobertura.

Exemplo de uma parede com superfície ondulada

Zona de vento 2
Categoria de terreno 2

c_fr = 0,04
Comprimento d = 20 m
Altura de referência z_e = 2,5 m

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 2, 5 m \cdot 20 m = 100 m ² \\ q_{p (ze)} = 1, 7 \cdot qb = 1, 7 \cdot 0, 39 kN / m ² = 0, 663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0, 04 \cdot 0, 663 kN / m ² \cdot 100 m ² = 2, 65 kN \end{array}

Fórmula 2

Exemplo de uma cobertura independente com uma superfície nervurada

Zona de vento 2
Categoria de terreno 2

c_fr = 0,04
Comprimento d = 7 m
Largura b = 4 m
Profundidade de referência z_e = 3 m

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 4 m \cdot 7 m = 56 m ² \\ q_{p (ze)} = 1, 7 \cdot qb = 1, 7 \cdot 0, 39 kN / m ² = 0, 663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0, 04 \cdot 0, 663 kN / m ² \cdot 56 m ² = 1, 49 kN \end{array}

Fórmula 3

Beispiel Halle mit gerippter Oberfläche

Zona de vento 2
Categoria de terreno 2

c_fr = 0,04
Comprimento d = 30 m
Largura b = 10 m
Altura de referência z_e = 5,5 m
Área de todas as superfícies paralelas ao vento A_total = 2 ⋅ 30 m ⋅ 4 m + 2 ⋅ 30 m ⋅ 5,22 m = 553,2 m²

Para a distância y a partir da extremidade principal na frente, deve ser usado o menor valor entre 2 ⋅ b ou 4 ⋅ h.

\begin{array}{l} y = 2 \cdot 10 = 20 m \\ A_{fr} = 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 4 m 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 5, 22 m = 184, 4 m ² \\ q_{p (ze)} = 2, 1 \cdot q_{b} \cdot {(\frac{z}{10})}^{0, 24} = 2, 1 \cdot 0, 39 kN / m ² \cdot {(\frac{5, 5 m}{10})}^{0, 24} = 0, 711 kN / m ² \\ F_{fr} = 0, 04 \cdot 0, 711 kN / m ² \cdot 184, 4 m ² = 5, 245 kN \end{array}

Fórmula 4

Autor

O Eng. Baumgärtel presta apoio a clientes da Dlubal Software.

Ligações

Referências

Eurocódigo 1: Ações em estruturas - Parte 1-4: Ações gerais, Cargas de vento; BS EN 1991-1-4:2010-12
Deutsches Institut für Normamung eV (DIN). (2010). Anexo nacional – Parâmetros determinados a nível nacional – Eurocódigo 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12

Downloads

Ficheiro do modelo RFEM

1,41 MB

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