Tema:
Cargas de vento em estruturas de cobertura em forma de cúpula circular segundo a ASCE 7-22
Comentário:
Quando se trata de cargas de vento em estruturas do tipo edifício de acordo com a ASCE 7, podem ser encontrados inúmeros recursos para suplementar as normas de dimensionamento e ajudar os engenheiros com esta aplicação de cargas laterais. No entanto, os engenheiros podem ter mais dificuldade em encontrar recursos semelhantes para o carregamento de vento em estruturas do tipo que não são edifícios. Este artigo examinará os passos para calcular e aplicar cargas de vento de acordo com a ASCE 7-22 num tanque circular de betão armado com uma cobertura em cúpula.
Descrição:
'''Determinação de cargas de vento segundo a ASCE 7-22'''
A tabela 29.1-2 na ASCE 7-22 [1] descreve os passos necessários para determinar as cargas de vento numa estrutura circular de tanque de acordo com o sistema principal resistente às forças de vento (MWFRS).
'''Passo 1''': A Categoria de risco é determinada a partir da Tabela 1.5-1 [1] com base na utilização ou ocupação do edifício. As estruturas de cúpula podem ser utilizadas como armazéns, representando um risco relativamente baixo para a vida humana. Por outro lado, as cúpulas também são utilizadas no dimensionamento de estádios desportivos, algo que pode ter um impacto extremamente elevado na vida humana em caso de rotura.
'''Passo 2''': Após determinar a categoria de risco a partir do passo 1, a velocidade básica do vento (V) pode ser encontrada nas figs. 26.5-1 e 26.5-2 [1]. Estas figuras apresentam os mapas de 3 s da velocidade de rajada do vento para os Estados Unidos, que variam dependendo da localização e da categoria de risco da estrutura. A interpolação linear é permitida entre as linhas de contorno dadas.
'''Passo 3''': Existem vários parâmetros de carga de vento necessários nesta etapa que em última análise, influenciam a pressão da carga de vento.
O fator de direcionalidade do vento (Kd) da Tabela 26.6-1 [1] é dado como 1,0 para cúpulas circulares e tanques redondos.
Tendo em consideração as duas direções do vento, a categoria de exposição é definida com base na topografia, na plantas e noutras estruturas no lado da exposição a barlavento. Quanto maior a categoria de exposição (isto é, categoria D), mais exposta pode estar a estrutura.
O Factor de topografia (K-zt) considera a velocidade do vento ascendente sobre montes, cumeeiras e escarpas. Este valor é calculado na Equação 26.8-1 [1] utilizando os fatores K-1, K-2 e K-3 dados na Figura 26.8-1 [1].
K-zt = (1 + K-1K-2K-3)²
Os fatores K da Figura 26.8-1 [1] dependem do terreno, tais como a altura do monte (H), a distância do topo ao local do edifício (x), a altura acima da superfície do solo (z) etc.
A tabela 26.9-1 [1] fornece o fator de elevação do solo (Ke) com base na elevação da estrutura acima do nível do mar. Este fator também pode ser conservador como 1,0 para todas as elevação.
A Classificação do anexo pode ser determinada na Secção 26.2 [1]. As aberturas na estrutura podem influenciar a classificação. Em muitos casos para armazéns, a classificação da envolvente é considerada como "fechada". No entanto, para estádios desportivos, isso pode depender das aberturas das paredes, da cobertura retrátil etc.
Dependendo da classificação do anexo, o Coeficiente de pressão interna (GC-pi) como valor positivo e negativo para considerar a pressão que atua na direção e na direção oposta das superfícies internas pode ser encontrado na Tabela 26.13-1 [1].
O factor de efeito de rajada (G) depende da definição da rigidez da estrutura como rígida ou flexível na Secção 26.2 [1]. A frequência natural fundamental desempenha um papel importante na determinação desta classificação. O módulo Análise modal no RFEM 6 pode ser utilizado para encontrar a frequência natural fundamental de estruturas. Secção 26.11 [1] apresenta as fórmulas relevantes para o cálculo de G para estruturas rígidas ou flexíveis. Alternativamente, 0,85 só pode ser utilizado para estruturas rígidas.
'''Passo 4''': O coeficiente de exposição da pressão de velocidade (Kz) pode ser encontrado na Tabela 26.10-1 [1] com base na categoria de exposição. Devem ser determinados dois valores de Kz com base na altura média da parede da cúpula e na altura média da cobertura da cúpula. A interpolação linear pode ser utilizada para valores de altura intermédios.
'''Passo 5''': A Pressão de velocidade (qh) é determinada a partir da Equação 26.10-1 [1].
qh = 0,00256K-zK-ztK-eV²
Todas as variáveis nesta equação foram determinadas nos passos anteriores. Devem ser calculados dois valores de qh para serem utilizados num passo posterior. O primeiro será qh à altura do centro de gravidade da parede e o segundo com base na altura média da cobertura da cúpula, as quais dependem dos valores de Kz do passo 4. A notação do subscrito qh x qz é utilizada alternadamente na Equação 26.10-1 [1] dependendo da pressão de velocidade avaliada para paredes versus cobertura, respetivamente.
'''Passo 6''': O Coeficiente de força (Cf) para paredes de uma cúpula isolada na Secção 29.4.2.1 [1] pode ser definido como 0,63, onde hc/D está no intervalo de 0,25 a 4,0 com hc = altura de cilindro sólido e D = diâmetro. Cf para paredes de cúpulas agrupadas é calculado com base na Figura 29.4-6 [1].
'''Passo 7''': O Coeficiente de pressão externa (Cp) para uma cobertura em cúpula com um ângulo da cobertura superior a 10° é determinado na Figura 27.3-2 [1...