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  15.02.16

Coberturas contra o vento


Túnel de vento testa sombrites que serão usados na cobertura de novo estacionamento no Aeroporto do Galeão


Uma série de ensaios de carregamento estático do vento nos sombrites que serão usados no novo estacionamento do RioGaleão – Aeroporto Internacional Tom Jobim, em construção pelo Consórcio Construtor Galeão na capital carioca, foi realizada no túnel de vento do Centro de Metrologia Mecânica, Elétrica e de Fluidos do IPT. Também conhecidos como coberturas isoladas por conta da configuração sem paredes ou fechamentos, os sombrites são telas de proteção comumente fabricadas em polietileno de alta densidade que precisam estar estruturalmente projetadas para suportar tanto as forças de sobrepressão quanto as de sucção que se alternam conforme a incidência do vento.

Os testes usualmente feitos no IPT são referenciados em função da norma NBR 6123, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que estipula as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeitos de cálculo de edificações. Para a execução dos ensaios, no entanto, a equipe se deparou com uma questão não contemplada pelo documento da ABNT: quando a norma trata dos coeficientes de pressão, ela estabelece que para as coberturas isoladas a uma ou duas águas planas (superfícies) – isto é, as coberturas sobre suportes de reduzidas dimensões e que, por este motivo, não constituem obstáculo significativo ao fluxo de ar –
Ensaios foram feitos com e sem a inclusão de maquetes de automóveis para verificar a sua influência no carregamento do vento nos sombrites
 
a ação do vento é exercida diretamente sobre as faces superior e inferior, mas não há referência à configuração a quatro águas, que foi o modelo testado no IPT.

“Quando se refere a coberturas isoladas, a norma brasileira trata somente de telhados em duas águas ou em uma água. A configuração em quatro águas não é considerada pelas normas nem mesmo para residências fechadas”, explica Gilder Nader, pesquisador do IPT e coordenador do estudo. “No entanto, é conhecido que em coberturas em quatro águas o carregamento do vento é menor. Esse fato começou a ser objeto de estudos na década de 1930 em Porto Rico ao se verificar que os furacões causavam danos nos telhados duas águas, enquanto os de quatro águas resistiam”.

Para auxiliar na execução dos ensaios, os pesquisadores recorreram a uma série de dados de estudos executados no exterior e no Brasil, como o livro ‘Ação do Vento em Telhados’, do engenheiro civil e professor Joaquim Blessmann, que foi lançado em 2009. A obra inclui uma série de estudos em telhados a quatro águas, mas somente para residências, ou seja, totalmente fechados. Uma das conclusões do estudo apontou que, para um mesmo ângulo de inclinação do telhado, em relação aos telhados a uma ou duas águas, a força do vento pode ser até 30% menor, o que é uma diminuição significativa do carregamento do vento.

ESFORÇOS E REAÇÕES – Para simular as condições reais do vento no local em que as coberturas serão instaladas, os pesquisadores do IPT realizaram o ensaio com vento em regime de escoamento suave e também com escoamento turbulento – e, conforme relatado na literatura, as maiores pressões de vento nos sombrites foram obtidas no segundo caso.

Os ensaios feitos no túnel de vento buscaram detectar os esforços no sombrite e também determinar as reações nos apoios. Os sombrites são usualmente fixados em uma estrutura em balanço, que conta com um pilar e uma treliça horizontal – no caso do aeroporto, os modelos a serem instalados terão as dimensões de 7,5 metros de comprimento, cinco metros de largura e 0,3 metro de altura da cumeeira. “Por conta das características da ação do vento nos sombrites, há um predomínio das forças de sustentação e do momento fletor, o que levou à necessidade de avaliar se a estrutura metálica e o seu sistema de fixação suportariam as forças do vento”, explica Nader.

As maquetes usadas nos ensaios foram construídas na escala 1:10. As dimensões foram maiores em comparação a outras testadas no túnel do vento porque a escala do modelo exerce forte influência nos resultados: quanto maior a escala da maquete, menores são as incertezas da medição, e a equipe do IPT estava interessada em determinar todos os efeitos do vento sobre o sombrite.

Ensaios foram feitos com e sem a inclusão de maquetes de automóveis para verificar a sua influência no carregamento do vento nos sombrites. Quando o teste foi realizado com a maquete do carro estacionado sob o sombrite, a equipe técnica observou que as forças de sustentação e o momento fletor foram maiores que os obtidos sem carros estacionados, enquanto a força de arrasto e o momento torçor no sombrite com os automóveis estacionados possuíam sentidos opostos na comparação com os resultados obtidos sem a presença dos carros.

Ainda assim, os resultados mostraram que os esforços no telhado a quatro águas são bem menores em comparação a outras configurações; além disso, conforme previsto em estudos nacionais e internacionais, predominou a sucção em cobertura e, principalmente, na região da cumeeira, que é o seu ponto mais alto.