Análise em túnel de vento dos efeitos causados pela presença de varandas em um edifício alto

Abstract

O crescimento urbano acelerado causou transformações nas construções, desencadeando a verticalização das cidades. Esse fato somado ao avanço nas pesquisas em busca de materiais da construção civil mais leves e resistentes, resultou em prédios cada vez com maiores alturas. Paralelamente a essa conjuntura, no intuito de melhorar o conforto em suas residências, quase que em sua totalidade, os edifícios passaram a apresentar sacadas. Além disso, atualmente, há um aumento na tendência de realizar o fechamento completo das mesmas com vidro, afim de promover maior funcionalidade. Simultaneamente a isso, a consideração dos carregamentos derivados das ações do vento que são fundamentais na concepção estrutural, demandam ainda mais de atenção pois a inserção desses componentes altera a interação vento-estrutura, introduzindo certa rugosidade às superfícies. É de grande importância inteirar-se de tais variações pois em algumas circunstâncias é adicionado a varanda e, muitas vezes, o envidraçamento após a conclusão da obra e nota-se a falta de normativas que englobem tal situação. Nesse contexto, a presente pesquisa surge com o intuito de auxiliar na compreensão da modificação que a existência de sacada com guarda-corpo e a colocação de vidro, até o teto, causa nos coeficientes de pressão. Para isso, buscou-se comparar edificações com faces lisas com situações com a presença de sacada e posteriormente com varanda e fechamento, fazendo uso da mesma geometria para os três casos. Através de ensaios em túnel de vento, simulando 24 ângulos de incidência do vento, com variação de 15º, foram obtidos os coeficientes de pressão médio, r.m.s. e de picos. Ao relacionar os diagramas obtidos, notou-se que a incorporação dos elementos causa alteração significativa na distribuição das pressões. Ao comparar os modelos, destacou-se que: para os coeficientes de pressão média, com a adição dos elementos não houve alteração nas sobrepressões, todavia a sucção, apresentou reduções; para o coeficiente de pico máximo, os valores não variaram; a maior alteração é considerada no coeficiente de pico mínimo, apresentando diminuição significativa. Ademais, pode-se observar também que a presença de varanda na fachada, com e sem fechamento, apresenta os coeficientes com valores mais uniformes em comparação a edificação de faces lisas, onde a situação com sacada apresenta, em geral, menores coeficientes de pressão do vento em relação ao cenário fechado.

The accelerated urban growth caused transformations in the constructions, triggering the verticalization of the cities. This fact added to the advances in research in search of lighter and more resistant civil construction materials, resulted in increasingly taller buildings. At the same time, in order to improve comfort in their homes, almost all buildings began to feature balconies. In addition, there is currently an increasing tendency to completely close them with glass, in order to promote greater functionality. Simultaneously, the consideration of the loads derived from wind actions, which are fundamental in the structural conception, demand even more attention because the insertion of these components alters the wind-structure interaction, introducing some roughness to the surfaces. It is of great importance to be aware of such variations because in some circumstances the balcony and, many times, the glazing are added after the completion of the work and it is noted the lack of standards that encompass such situation. In this context, the present research aims to help in the understanding of the modification that the existence of a balcony with a guardrail and the placement of glass, up to the ceiling, causes in the pressure coefficients. For this, it was sought to compare buildings with smooth faces with situations with the presence of balcony and later with balcony and enclosure, using the same geometry for the three cases. Through wind tunnel tests, simulating 24 wind incidence angles, with a 15º variation, the average, r.m.s. and peak pressure coefficients were obtained. By relating the diagrams obtained, it was noted that the incorporation of the elements causes significant changes in the pressure distribution. When comparing the models, it was highlighted that: for the average pressure coefficients, with the addition of the elements there was no alteration in the overpressures, however the suction presented reductions; for the maximum peak coefficient, the values did not vary; the biggest alteration is considered in the minimum peak coefficient, presenting a significant decrease. Moreover, it can also be observed that the presence of balcony, with and without closure, on the facade, the coefficients present more uniform values compared to the building with smooth faces, where the situation with balcony presents lower wind pressure coefficients compared to the closed scenario.