Segundo a norma ABNT NBR 6123, o cálculo da força do vento sobre uma cobertura deve considerar diversos fatores, como as características da edificação e a velocidade básica do vento na região (foto: M2020/shutterstock)

Um fator que induz o uso de coberturas metálicas é o baixo peso das telhas e a possibilidade de usar perfis esbeltos. Essas características, embora favoráveis, fazem com que o vento seja uma força importante a ser considerada no dimensionamento de telhados de aço e de alumínio.

Quando solicitadas pela ação dos ventos, as coberturas metálicas podem apresentar deslocamentos horizontais e verticais que geram sensação de insegurança aos usuários e, em casos mais extremos, podem levar ao colapso. O vento é uma ação variável que atua na direção perpendicular à superfície de obstrução. Sua influência é ainda mais crítica em construções como pavilhões e pátios industriais, que geralmente possuem vãos generosos, pé-direito elevado, estrutura e fechamentos leves.

Estruturas metálicas para telhados

Coberturas metálicas arquitetônicas

COMO CALCULAR O EFEITO DO VENTO?

A principal referência para o cálculo das pressões provocadas pelo vento em coberturas é a ABNT NBR 6123 - Forças devidas ao vento em edificações, atualmente em fase de revisão.

"Essa norma contém tabelas e ábacos que permitem uma boa avaliação dos coeficientes aerodinâmicos das construções regulares mais usuais, permitindo se chegar aos carregamentos estáticos equivalentes de forma rápida e segura", diz o engenheiro Flávio D' Alambert, projetista estrutural especializado em estruturas metálicas.

De acordo com a norma, o cálculo da força do vento sobre uma cobertura deve levar em conta as características da edificação, a velocidade básica do vento na região, além dos fatores topográfico e de rugosidade do terreno, ou seja, tipo e altura dos obstáculos à passagem do vento.

O dimensionamento é impactado, ainda, pelo coeficiente de pressão externa e interna, este último, relacionado às dimensões e localizações das aberturas no edifício. Também entra na conta o fator estatístico, variável em função do uso destinado à edificação.

O pesquisador do IPT, Ciro José Ribeiro Villela Araújo, explica que o tipo de telha utilizado não altera o efeito do vento na estrutura. O mais importante, nesse caso, é o dimensionamento da estrutura de suporte das telhas, como o tipo de terça utilizada, distanciamentos de terças, tesouras etc.

CONTRAVENTAMENTO DE COBERTURAS METÁLICAS

Cabe ao contraventamento promover a estabilidade global do sistema bem como a distribuição das ações entre os componentes estruturais
Maximiliano Malite

Os contraventamentos são elementos estruturais que, como o próprio nome indica, ajudam a manter a estrutura segura durante as incidências de vento. "Cabe ao contraventamento promover a estabilidade global do sistema bem como a distribuição das ações entre os componentes estruturais", comenta o professor Maximiliano Malite, da Universidade de São Paulo. Segundo ele, muitas falhas estruturais em coberturas metálicas decorrem de contraventamentos ineficientes ou até mesmo inexistentes.

“Como as telhas de aço e de alumínio estão entre as mais leves, o efeito da sucção é mais significativo em comparação às coberturas com telhas mais pesadas. Daí a importância de se dar atenção ao posicionamento e à distribuição dos contraventamentos de modo que eles sejam capazes de distribuir cargas e esforços horizontais para pontos rígidos da estrutura, como os pilares”, acrescenta Araújo.

Como as telhas de aço e de alumínio estão entre as mais leves, o efeito da sucção é mais significativo em comparação às coberturas com telhas mais pesadas
Ciro José Ribeiro Villela Araújo

ENSAIOS LABORATORIAIS

Para edificações com formas, dimensões e localização fora do comum, ou seja, não abordadas pela ABNT NBR 6123, o dimensionamento do contraventamento pode exigir ensaios laboratoriais, como os de túneis de vento. É o caso, por exemplo, de coberturas de arenas esportivas e de ginásios.

Tais ensaios devem ser realizados sempre que uma construção apresentar geometria única. Eles também devem ser aplicados quando a estrutura apresenta dimensões muito superiores às construções do entorno, ou ainda, quando ela pode influenciar e mesmo alterar o modo de circulação do ar no local.

No túnel de vento são retratadas, em escala reduzida, as condições da topografia, vizinhança, geometria da edificação e todos os fatores que possam interferir na determinação dos carregamentos equivalentes
Flávio D' Alambert

"No túnel de vento são retratadas, em escala reduzida, as condições da topografia, vizinhança, geometria da edificação e todos os fatores que possam interferir na determinação dos carregamentos equivalentes", explica Flávio D' Alambert. Ele conta que há, basicamente dois tipos de ensaios realizados: o modelo rígido (estático) e o aeroelástico (dinâmico). "O primeiro, mais utilizado, fornece as ações equivalentes estáticas do vento em determinada edificação. O segundo leva em conta outros parâmetros e é recomendado para estruturas com particularidades de flexibilidade, nas quais o fator dinâmico passa a ter importância muito grande", conclui.

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Colaboração técnica

Ciro José Ribeiro Villela Araújo – Engenheiro civil formado pelo Centro Universitário da FEI. É mestre e doutorando em Engenharia Civil na área de Estruturas pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Especialista em perícias de engenharia e avaliações, é responsável pela Seção de Engenharia de Estruturas do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo).

Maximiliano Malite – Engenheiro civil com mestrado e doutorado em Engenharia de Estruturas pela Universidade de São Paulo. É professor associado da Universidade de São Paulo.

Flávio D' Alambert – Engenheiro civil formado pela Universidade Mackenzie, é projetista estrutural especializado em estruturas metálicas e diretor do escritório Projeto Alpha.

Projeto de coberturas metálicas deve dar atenção extra à ação dos ventos