A carga do vento determina quanta força lateral e de elevação a estrutura do seu edifício deve resistir durante uma tempestade. Calculá-lo corretamente requer conhecer a velocidade do vento projetada, o terreno do local, as dimensões do edifício e o formato do telhado. Este guia explica o procedimento simplificado ASCE 7 usado nesta calculadora, como cada entrada afeta o resultado e quando você precisa de um engenheiro licenciado para assumir uma estimativa preliminar.
Como a velocidade do vento se traduz em pressão
A velocidade do vento por si só não indica a força exercida sobre um edifício. A pressão de velocidade (qh) converte a energia cinética do ar em movimento em uma força por pé quadrado usando a fórmula qh = 0,00256 × Kh × Kzt × Kd × V² × Iw. O termo V² significa que a pressão aumenta com o quadrado da velocidade do vento – duplicar a velocidade do vento quadruplica a pressão. Um furacão de 140 mph gera aproximadamente quatro vezes a pressão de uma tempestade de 70 mph.
Os coeficientes de exposição Kh e Kzt modificam a pressão de velocidade com base na rugosidade e na topografia do terreno. Os edifícios em terrenos costeiros abertos (Exposição D) sofrem pressões significativamente mais elevadas do que edifícios idênticos em áreas suburbanas (Exposição B) à mesma velocidade do vento. É por isso que os códigos de construção costeira são muito mais exigentes do que os padrões interiores - não se trata apenas de velocidades de vento de projeto mais elevadas, mas também dos multiplicadores de terreno que amplificam essas velocidades em pressões superficiais maiores.
Zonas de pressão e por que são importantes
O vento não empurra uniformemente um edifício. As paredes de barlavento sofrem pressão positiva (para dentro); as paredes de sotavento e as paredes laterais sofrem pressão negativa (sucção). As superfícies do telhado sofrem sucção na maioria das encostas, com as maiores forças de elevação ocorrendo nos cantos e bordas do telhado, onde o fluxo de ar acelera em torno do perímetro do edifício. Essas zonas de canto podem ter duas a três vezes a pressão da área do telhado.
A pressão de projeto para cada superfície é calculada como p = qh × G × Cp ± qh × GCpi, onde Cp é o coeficiente de pressão externa para essa superfície e GCpi é o coeficiente de pressão interna. A pressão interna aumenta ou diminui dependendo da condição de abertura do edifício. Um edifício fechado com poucas janelas tem GCpi = ±0,18; um edifício com uma grande abertura na parede de barlavento pode atingir GCpi = ±0,55, aumentando drasticamente as cargas nas superfícies internas e nas conexões.
Limitações do Procedimento Simplificado
Esta calculadora aplica o procedimento simplificado ASCE 7-16 do Capítulo 27, que é válido apenas para edifícios baixos com altura média do telhado não superior a 60 pés e uma relação entre altura e menor dimensão do plano não superior a 1,0. Os edifícios fora destes limites requerem o procedimento direcional ou envolvente completo, que leva em conta as pressões que variam em altura e o comportamento aerodinâmico mais complexo. Prédios altos e esguios e planos irregulares sempre exigem o procedimento completo.
Mesmo dentro dos limites do procedimento simplificado, esta calculadora produz valores preliminares de projeto para fins educacionais e de planejamento. Os pedidos de licença exigem cálculos carimbados por um engenheiro estrutural licenciado, que também verificará as combinações de carga de acordo com a ASCE 7-16 Seção 2.3 (LRFD) ou 2.4 (ASD), verificará os detalhes da conexão e confirmará que o vento não governa a sísmica em zonas de alta sismicidade. Use esses resultados para dimensionar membros preliminares e ter uma noção da magnitude da carga. Em seguida, entregue o projeto a um engenheiro para o projeto formal.