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Cálculo de Forças em Construções: Exemplo de Forças devido a Ventos, Exercícios de Engenharia Civil

Documento que apresenta o cálculo de forças sobrevindas devido a ventos em uma construção, seguindo as regras da nbr 6123 e nbr 6118. O documento inclui o cálculo de pressão dinâmica, velocidade característica do vento, coeficiente de arrasto, forças de arrasto e forças centradas nos vãos.

Tipologia: Exercícios

2020

Compartilhado em 04/12/2020

gustavo-leal-1
gustavo-leal-1 🇧🇷

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bg1
Grupo 01 - Pilar P1 - Tramo Garagem
Localidade: Araruna-PB; Terreno plano , com poucos obstáculos (arvores e edificações baixas)
Isopetas - V0
S1 - Terreno Plano
S3 - Edif. Residencial
S2 - Rugosidade do terreno
V0 30
m
s
S3 1
S1 1
S2
b Fr
z
10
p
menor lado - vento à 0°
maior lado - vento a 90°
pdir 2.75 m
h
=
15 pdir 41.25 m
l
=
+
+
+
+
566 cm 466 cm 353 cm 466 cm 566 cm 24.17 m
c
=
+
+
453 cm 243 cm 453 cm 11.49 m
De acordo com a NBR 6123 -
P/ vento a 90° e a 0°, temos:
Rugosidade Categoria II - Classe B
Considerando
b1.0
z1
=
pdir 2.75 m
p0.09
Fr 0.98
Para os demais:
S2.1
=
b Fr
z1
10
p0.873 m
9
100
z2
=
2pdir 5.5 m
z3
=
3pdir 8.25 m
z4
=
4pdir 11 m
S2.2
=
b Fr
z2
10
p0.929 m
9
100
z5
=
5pdir 13.75 m
z6
=
6pdir 16.5 m
z7
=
7pdir 19.25 m
S2.3
=
b Fr
z3
10
p0.963 m
9
100
z8
=
8pdir 22 m
z9
=
9pdir 24.75 m
z10
=
10 pdir 27.5 m
S2.4
=
b Fr
z4
10
p0.988 m
9
100
z11
=
11 pdir 30.25 m
z12
=
12 pdir 33 m
z13
=
13 pdir 35.75 m
S2.5
=
b Fr
z5
10
p1.008 m
9
100
z14
=
14 pdir 38.5 m
z15
=
15 pdir 41.25 m
S2.6
=
b Fr
z6
10
p1.025 m
9
100
S2.7
=
b Fr
z7
10
p1.04 m
9
100
S2.8
=
b Fr
z8
10
p1.052 m
9
100
S2.12
=
b Fr
z12
10
p1.091 m
9
100
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pf4
pf5

Pré-visualização parcial do texto

Baixe Cálculo de Forças em Construções: Exemplo de Forças devido a Ventos e outras Exercícios em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!

Grupo 01 - Pilar P1 - Tramo Garagem

Localidade: Araruna-PB; Terreno plano , com poucos obstáculos (arvores e edificações baixas)

Isopetas - V

S1 - Terreno Plano

S3 - Edif. Residencial

S2 - Rugosidade do terreno

V0 ≔ 30 ―

m

s

S3 ≔ 1 S1 ≔ 1 S2 ≔b ⋅Fr ⋅

z

p

menor lado - vento à 0°

maior lado - vento a 90°

pdir ≔2.75 m h ≔ 15 ⋅pdir =41.25 m

l ≔ 566 cm + 466 cm + 353 cm + 466 cm + 566 cm =24.17 m

c ≔ 453 cm + 243 cm + 453 cm =11.49 m

De acordo com a NBR 6123 -

P/ vento a 90° e a 0°, temos:

Rugosidade Categoria II - Classe B

Considerando

b ≔1.

z1 ≔pdir =2.75 m p ≔0.

Fr ≔0.

Para os demais:

S2.1 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

0.873 m

――

9

100

z2 ≔ 2 ⋅pdir =5.5 m

z3 ≔ 3 ⋅pdir =8.25 m

z4 ≔ 4 ⋅pdir = 11 m S2.2 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

0.929 m

――

9

100

z5 ≔ 5 ⋅pdir =13.75 m

z6 ≔ 6 ⋅pdir =16.5 m

z7 ≔ 7 ⋅pdir =19.25 m S2.3 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

0.963 m

――

9

100

z8 ≔ 8 ⋅pdir = 22 m

z9 ≔ 9 ⋅pdir =24.75 m

z10 ≔ 10 ⋅pdir =27.5 m S2.4 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

0.988 m

――

9

100

z11 ≔ 11 ⋅pdir =30.25 m

z12 ≔ 12 ⋅pdir = 33 m

z13 ≔ 13 ⋅pdir =35.75 m S2.5 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.008 m

――

9

100

z14 ≔ 14 ⋅pdir =38.5 m

z15 ≔ 15 ⋅pdir =41.25 m S2.6 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.025 m

――

9

100

S2.7 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.04 m

――

9

100

S2.8 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.052 m

――

9

100

S2.12 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.091 m

――

9

100

S2.8 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.052 m

――

9

100

S2.12 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.091 m

――

9

100

S2.9 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.063 m

――

9

100

S2.13 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.099 m

――

9

100

S2.10 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.073 m

――

9

100

S2.14 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.106 m

――

9

100

S2.11 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.083 m

――

9

100

S2.15 ≔b ⋅Fr ⋅ =

z

p

1.113 m

――

9

100

Para o cálculo da Velocidade Característica (Vk): {m/s} Pressão Dinâmica (q): {N/m²}

Vk1 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅0.873 =26.19 ―

m

s

qmin ≔ 25 ――

Kg

q ≔0.613 Vk²

Vk2 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅0.929 =27.87 ―

m

s

q1 ≔0.631 Vk1 =

2

――

m

2

s

2

Vk3 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅0.963 =28. ―

m

s

q2 ≔0.631 Vk2 =

2

490.121 ――

m

2

s

2

Vk4 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅0.988 =29.64 ―

m

s

q3 ≔0.631 Vk3 =

2

526.653 ――

m

2

s

2

Vk5 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.008 =30.24 ―

m

s

q4 ≔0.631 Vk4 =

2

――

m

2

s

2

Vk6 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.025 =30. ―

m

s

q5 ≔0.631 Vk5 =

2

577.023 ――

m

2

s

2

Vk7 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.040 =31.2 ―

m

s

q6 ≔0.631 Vk6 =

2

596.65 ――

m

2

s

2

Vk8 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.052 =31.56 ―

m

s

q7 ≔0.631 Vk7 =

2

――

m

2

s

2

Vk9 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.063 =31.89 ―

m

s

q8 ≔0.631 Vk8 =

2

628.497 ――

m

2

s

2

Vk10 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.073 =32.19 ―

m

s

q9 ≔0.631 Vk9 =

2

641.709 ――

m

2

s

2

Vk11 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.083 =32. ―

m

s

q10 ≔0.631 Vk10 =

2

――

m

2

s

2

Vk12 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.091 =32.73 ―

m

s

q11 ≔0.631 Vk11 =

2

666.084 ――

m

2

s

2

Vk13 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.099 =32.97 ―

m

s

q12 ≔0.631 Vk12 =

2

675.961 ――

m

2

s

2

Vk14 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.106 =33. ―

m

s

q13 ≔0.631 Vk13 =

2

――

m

2

s

2

Vk15 ≔V0 ⋅S1 ⋅S3 ⋅1.113 =33.39 ―

m

s

q14 ≔0.631 Vk14 =

2

694.676 ――

m

2

s

2

q15 ≔0.631 Vk15 =

2

703.497 ――

m

2

s

2

Força de Arrasto na região do pavimento (F): {KN}

F15.0 ≔q15 ⋅A0 ⋅Ca.0 ⋅ 1 ―――=

kN ⋅s ⋅s

m

4

22229 kN F15.90 ≔q15 ⋅A90 ⋅Ca.90 ⋅ 1 ―――=

kN ⋅s ⋅s

m

4

64061 kN

Transformando as forças centradas nos vãos em forças nas Lajes, temos:

Fgar.0 ≔ = ――

F1.

2

6837.9 kN Fgar.90 ≔ = ――

F1.

2

19706.1 kN

Fpav1.0 ≔ + = ――

F1.

2

――

F2.

2

14581.2 kN Fpav1.90 ≔ + = ――

F1.

2

――

F2.

2

42021.4 kN

Fpav2.0 ≔――+ =

F2.

2

――

F3.

2

16063.8 kN Fpav2.90 ≔――+ =

F2.

2

――

F3.

2

46294 kN

Fpav3.0 ≔ + = ――

F3.

2

――

F4.

2

17078.5 kN Fpav3.90 ≔ + = ――

F3.

2

――

F4.

2

49218.4 kN

Fpav4.0 ≔――+ =

F4.

2

――

F5.

2

17874.3 kN Fpav4.90 ≔――+ =

F4.

2

――

F5.

2

51511.8 kN

Fpav5.0 ≔ + = ――

F5.

2

――

F6.

2

18542.6 kN Fpav5.90 ≔ + = ――

F5.

2

――

F6.

2

53437.6 kN

Fpav6.0 ≔――+ =

F6.

2

――

F7.

2

19130.6 kN Fpav6.90 ≔――+ =

F6.

2

――

F7.

2

55132.1 kN

Fpav7.0 ≔ + = ――

F7.

2

――

F8.

2

19633.7 kN Fpav7.90 ≔ + = ――

F7.

2

――

F8.

2

56582.1 kN

Fpav8.0 ≔――+ =

F8.

2

――

F9.

2

20067.7 kN Fpav8.90 ≔――+ =

F8.

2

――

F9.

2

57832.8 kN

Fpav9.0 ≔ + = ――

F9.

2

――

F10.

2

20468.1 kN Fpav9.90 ≔ + = ――

F9.

2

―――

F10.

2

58986.7 kN

Fpav10.0 ≔――+ =

F10.

2

――

F11.

2

20853.1 kN Fpav10.90 ≔―――+ =

F10.

2

―――

F11.

2

60096.4 kN

Fpav11.0 ≔ + = ――

F11.

2

――

F12.

2

21202.6 kN Fpav11.90 ≔ + = ―――

F11.

2

―――

F12.

2

61103.6 kN

Fpav12.0 ≔――+ =

F12.

2

――

F13.

2

21515.9 kN Fpav12.90 ≔―――+ =

F12.

2

―――

F13.

2

62006.3 kN

Fpav13.0 ≔ + = ――

F13.

2

――

F14.

2

21811.5 kN Fpav13.90 ≔ + = ―――

F13.

2

―――

F14.

2

62858.4 kN

Fpav14.0 ≔――+ =

F14.

2

――

F15.

2

22089.4 kN Fpav14.90 ≔―――+ =

F14.

2

―――

F15.

2

63659.1 kN

Fcob15.0 ≔ = ――

F15.

2

11114.4 kN Fcob15.90 ≔ = ―――

F15.

2

32030.4 kN

Mtotal.vento: {kN*m/m}

Mtotal.vento: {kN*m/m}

Mtotal.vento0 ≔ =

Fgar.0 +Fpav1.0 +Fpav2.0 +Fpav3.

Fpav4.0 Fpav5.0 Fpav6.

Fpav7.0 Fpav8.0 Fpav9.0 Fpav10.

Fpav11.0 Fpav12.0 Fpav13.

Fpav14.0 Fcob15.

5

m

kN m

Mtotal.vento90 ≔ =

Fgar.90 +Fpav1.90 +Fpav2.

Fpav3.90 Fpav4.90 Fpav5.90 Fpav6.

Fpav7.90 Fpav8.90 Fpav9.90 Fpav10.

Fpav11.90 Fpav12.90 Fpav13.

Fpav14.90 Fcob15.

5

m

kN m

Mtotal.vento: {kN*m}

Mtotal.vento0 ≔ =

Fgar.0 ⋅ 0 m +Fpav1.0 ⋅2.75 m +Fpav2.0 ⋅5.5 m +Fpav3.0 ⋅8.25 m

Fpav4.0 ⋅ 11 m Fpav5.0 ⋅13.75 m Fpav6.0 ⋅16.5 m

Fpav7.0 ⋅19.25 m Fpav8.0 ⋅ 22 m Fpav9.0 ⋅24.75 m

Fpav10.0 ⋅27.5 m Fpav11.0 ⋅30.25 m Fpav12.0 ⋅ 33 m

Fpav13.0 ⋅35.75 m Fpav14.0 ⋅38.5 m Fcob15.0 ⋅41.25 m

6376136 kN ⋅m

Mtotal.vento90 ≔ =

Fgar.90 ⋅ 0 m +Fpav1.90 ⋅2.75 m +Fpav2.90 ⋅5.5 m

Fpav3.90 ⋅8.25 m Fpav4.90 ⋅ 11 m Fpav5.90 ⋅13.75 m

Fpav6.90 ⋅16.5 m Fpav7.90 ⋅19.25 m Fpav8.90 ⋅ 22 m

Fpav9.90 ⋅24.75 m Fpav10.90 ⋅27.5 m Fpav11.90 ⋅30.25 m

Fpav12.90 ⋅ 33 m Fpav13.90 ⋅35.75 m

Fpav14.90 ⋅38.5 m Fcob15.90 ⋅41.25 m

18375313 kN ⋅m

Para o desaprumo, temos:

H ≔ 15 ⋅2.75 m =41.25 m

θ1.max ≔――=

1

200

Θ1 ≔――――=

1

100 ⋅

‾‾

H

0.0016 ――

1

m

1

θ1.min ≔ = 2 ――

1

300

Θa ≔Θ1⋅

‾‾‾‾‾‾‾

2

―――

1 + ―

1

n

²

Θa.90 ≔0.003⋅ =

‾‾‾‾‾‾‾

2

―――

1 + ―

1

4

2

0.00237 rad

Exemplo: caso da imagem n = 3

n é o número de prumadas (colunas) do pórtico!! ;

Depende da direção do vento!!!

Θa.0 ≔0.003⋅ =

‾‾‾‾‾‾‾

2

―――

1 +―

1

6

2

0.00229 rad

Feq.i ≔Θa ⋅Wi