A study of the oblique wind incidence effects on tall buildings

O objetivo do presente trabalho foi o estudo dos efeitos dos ventos incidentes em direções oblíquas às fachadas, para diferentes tipos de edifícios, baseado na Norma Brasileira de Ventos, NBR-6123 vigente desde 1988, em bibliografia existente e em ensaios no túnel de vento Professor Joaquim Blessmann da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), no período entre março de 2007 e dezembro de 2007. A Norma atual estabelece os coeficientes aerodinâmicos para o cálculo do carregamento devido ao vento apenas para edifícios de formato retangular e para ventos incidentes perpendicularmente às fachadas. A partir da revisão de muitos estudos e dissertações de mestrado realizados em túnel de vento, constatou–se que os principais esforços eram obtidos para ângulos oblíquos de incidência dos ventos, verificando–se um sub-dimensionamento deste carregamento pela Norma, levando-se a coeficientes aerodinâmicos muito baixos. Verificou-se que, para edifícios sem eixos de simetria ou de formatos com área real muito menor que a área de sua forma retangular equivalente (citando–se como exemplo os formatos em “L” e “U”), os coeficientes de força são maiores dos que os previstos em Norma para ventos não perpendiculares às fachadas, além de haver esforços de torção muito elevados. Concluiu–se também que os efeitos de vizinhança não são bem contemplados pela Norma e podem aumentar os esforços devidos ao vento em até 4 vezes. Verificou-se que, para os ensaios realizados no presente trabalho, em quase metade dos casos, o procedimento da Norma resulta em coeficientes menores do que a realidade. Os coeficientes sugeridos neste estudo para diferentes formatos de edifícios fornecem estimativas mais apropriadas para projeto, levando-se em conta a incidência oblíqua de vento. A metodologia usada foi a elaboração de relações que sejam capazes de estimar coeficientes aerodinâmicos mais próximos da realidade, para diferentes formatos de edifício e ângulos de incidência do vento. O resultado obtido foi a elaboração de figuras, tabelas e correlações para a melhor estimativa dos coeficientes aerodinâmicos a serem empregados no projeto.The aim of the this work was the study of the oblique wind incidence effects on tall buildings, based in the Brazilian Wind Code, NBR-6123 (1988), related literature and wind tunnel studies performed at the “Professor Joaquim Blessmann” boundary layer wind tunnel, located in Porto Alegre, Brazil, between March and December, 2007. The current code establishes the aerodynamic coefficients to the calculation of the wind loading only for rectangular buildings and perpendicular wind incidences. From the review of several wind tunnel studies, including published papers and graduate dissertations, it was observed that the main efforts were obtained for oblique wind incidence, leading to a possible underestimation of this loading through code procedures, since smaller aerodynamic coefficients may be under use. It was found that in buildings without symmetric axes or with smaller area if compared with its equivalent rectangular form (for example, buildings with “L” or “U” shapes), the force coefficients are greater than the code provisions for perpendicular wind incidence, besides the existence of high torsional loads. It was also concluded that the neighborhood effects are not well covered by the code and can cause an increase in the wind efforts by up to 4 times. It was found that, for the tests performed in this work, in almost half the cases, the code procedures result in lower coefficients than the wind tunnel results, taken as the closest to reality. The coefficients suggested in this study for different types of buildings lead to more appropriate design estimates, for different types of buildings and wind incidences. The methodology used was the development of figures, tables and correlations witch give better aerodynamic coefficients estimates that can be used in design procedures