Método de cálculo da carga de vento
Esta calculadora avalia a pressão do vento por zonas para um edifício retangular, um telhado de duas águas e uma parede ou cerca autoportante. O método se baseia na EN 1991-1-4 (ações do vento) e aplica a abordagem geral de coeficientes de segurança da EN 1990.
Os resultados são apresentados como coeficientes por zona e como pressão de cálculo final por zona. A pressão é indicada em kN/m² e pode ser positiva ou negativa, dependendo da direção da ação no elemento da envoltória.
Referências e recomendações
Velocidade básica do vento é informada como v_b,0 em m/s. É o valor regional básico do Anexo Nacional da EN 1991-1-4. Ele serve como ponto de partida para avaliar a pressão com os efeitos de terreno e altura.
Pressão de referência é obtida a partir da energia cinética do escoamento do ar. A calculadora usa a densidade do ar ρ = 1.25 kg/m³ e q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. A divisão por 1000 converte o valor para kN/m².
Efeito do terreno e da altura é considerado por meio do fator de exposição k(z), em função da categoria de terreno e da altura de referência z. As alturas são informadas em mm e convertidas para metros por z = z_mm / 1000. Para estabilidade numérica, a altura é limitada: z ≥ z_min e z ≤ 200 m, onde z_min depende da categoria de terreno.
Fator de exposição é calculado com um perfil logarítmico de rugosidade. A sequência usada é ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln e k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², onde z0 e k_r são definidos pela categoria de terreno.
Pressão de pico na altura z é calculada por zona como q_p(z) = q0 · k(z). Em seguida, aplica-se o coeficiente aerodinâmico da zona e o coeficiente parcial de segurança.
Coeficiente aerodinâmico é exibido na tabela como o coeficiente final da zona c. Para o edifício e o telhado, ele pode incluir a pressão interna. Quando a pressão interna é ativada, a calculadora escolhe o caso mais desfavorável em valor absoluto entre c_pi = +0.2 e c_pi = -0.3 e usa a diferença c = c_pe - c_pi.
Pressão de cálculo por zona é determinada por w = q_p(z) · c · γ, onde γ é o coeficiente parcial para ações. A calculadora usa γ = 1.5 como valor típico para a ação variável dominante em ULS, conforme EN 1990. O Anexo Nacional define os valores finais e as regras de combinação.
Zoneamento do edifício depende da relação entre a altura h e a profundidade da face a barlavento. Para a direção de vento selecionada, a profundidade é tomada das dimensões em planta e são atribuídas alturas de referência z_e para vários níveis. Esses níveis determinam k(z) e, portanto, as pressões nas diferentes zonas.
Coeficientes do telhado são determinados pelo ângulo de inclinação. O ângulo é calculado geometricamente como α = arctan((h - h1) / (d/2)) em graus. Os coeficientes por zona são obtidos de valores tabelados em função do ângulo e interpolados entre pontos adjacentes. O ângulo é limitado ao intervalo tabelado usado na interpolação.
Parede ou cerca autoportante é tratada como uma estrutura separada sem volume interno fechado. Por isso, nesta modalidade não se aplica a pressão interna c_pi, e os coeficientes de zona são usados diretamente em w = q_p(z) · c · γ.
- Unidades de entrada: geometria em mm,
v_b,0em m/s. - Unidades de saída: pressão em
kN/m². - O sinal indica a direção da ação em relação à superfície. Valores negativos geralmente representam sucção.
- Normas: EN 1991-1-4 (vento), EN 1990 (princípios, coeficientes parciais, combinações).
FAQs
Por que os coeficientes e as pressões podem ser negativos
O sinal indica a direção da ação na superfície. Valores negativos geralmente correspondem à sucção, quando o escoamento cria uma depressão e “puxa” o elemento para fora. Para revestimentos e fixações, o sinal pode ser tão importante quanto o valor absoluto.
O que muda ao alternar a direção do vento A e B
A face a barlavento muda. Com isso, mudam a profundidade, as relações geométricas e o zoneamento. No telhado, a troca seleciona o conjunto correspondente de coeficientes tabelados na EN 1991-1-4 para vento ao longo da cumeeira ou transversal à cumeeira.
Por que a categoria de terreno afeta tanto o resultado
A categoria de terreno define a rugosidade e o perfil vertical da velocidade do vento. Ela entra no cálculo por meio de k(z), que escala a pressão com a altura. Terreno aberto e área urbana densa podem produzir pressões bem diferentes para o mesmo v_b,0.
O que muda com a pressão interna cpi
A pressão interna considera a diferença de pressão entre o exterior e o interior da envoltória. A EN avalia ambos os sinais de c_pi, pois a direção depende das aberturas e das condições de barlavento. A calculadora escolhe o caso mais desfavorável em valor absoluto usando valores padrão da EN.
Por que o coeficiente parcial γ é usado e se ele pode ser alterado
O fator γ transforma a ação característica do vento em um valor de cálculo para verificações de estados limites. Em muitas verificações ULS, usa-se γ = 1.5 para a ação variável dominante conforme EN 1990, enquanto o Anexo Nacional define as regras finais. Se for necessário um valor característico, usa-se a mesma fórmula sem multiplicar por γ.