Fenômenos da Engenharia: Aplicação de Túnel de Vento na Engenharia Civil

Acadêmica: Bruna Fernandes Olivier Alves

Introdução

Existem diversos estudos e pesquisas acerca das ações do vento em edifícios. Por isso, hoje temos a NBR 6123, que trata das Forças Devidas ao Vento em Edificações. Porém, a norma não se aplica a determinados projetos, como grandes arranha-céus, fachadas curvas, pontes estaiadas ou coberturas de estádios. Esses são casos especiais que não se enquadram nos modelos de cálculo da norma, e precisam ser analisados individualmente. Para isso, são elaborados modelos reduzidos do projeto, e colocados em um túnel de vento, que se trata de um equipamento que simulará a ação do vento naquela edificação. Os resultados obtidos permitem um dimensinamento mais preciso e seguro das estruturas.

O Túnel de Vento na Engenharia Civil

O túnel de vento se trata de uma estrutura que simula a ação do vento em determinado modelo. Na engenharia civil se utiliza esse equipamento para o estudo da influência do vento em edificações com o objetivo de dimensionar a estrutura de maneira precisa e segura. A imagem abaixo ilustra o túnel de vento do IPT, o Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo.

Fonte: http://hom2.gerenciadordeconteudo.com.br/produtos/PITE/engenharia-civil/208/imagens/i430803.jpg

Como podemos ver na imagem, o ar da parte externa se movimenta em diferentes direções e velocidades. Quando o ar é admitido pelo equipamento, ele passa por duas telas que uniformizam a velocidade do vento em toda a seção do túnel. Ao final do caminho fica a mesa giratória sobre a qual o modelo da edificação é colocado. E por último, existe um ventilador que “suga” o ar, permitindo obter ventos de até 90 km/h. O túnel do IPT é feito em estrutura metálica com fechamento em madeira. Possui 40 metros de comprimento, com uma câmara de ensaio de 28 metros. Sua entrada possui uma moldura com cantos arrendondados. Se houvessem quinas, surgiriam vórtices que prejudicariam a uniformização do fluxo do ar durante o ensaio.

Para uma melhor observação do escoamento de ar na estrutura, os pesquisadores lançam sobre a maquete uma fumaça de óleo vegetal, se apagam as luzes internas da câmara e se lançam flashes de laser verde sobre o modelo, enquanto o ensaio todo é filmado por câmeras de alta velocidade. Um software analisa os valores e cria um modelo tridimensional que fornece os dados de pressão do vento por toda a edificação.

Uma maquete em escala 1:200 da Arena Castelão, construída em Fortaleza, passou por ensaio no túnel de vento do IPT em 2011. Fonte: http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/208/imagens/i430790.jpg

A partir dos resultados obtidos pelo ensaio, se terminam os coeficientes de pressão e de arrasto, que são dados ao engenheiro calculista para se determinar as solicitações da edificação.

O pesquisador do IPT, Marcos Tadeu Pereira, ainda diz que "O mesmo modelo pode ser ensaiado para determinar a carga de vento na estrutura e nas fundações, onde geralmente a pressão média é mais importante, ou para dimensionar as esquadrias, onde os picos de pressão são relevantes". O ensaio ainda pode mostrar se determinados corredores no edifício sofrem com a ação do vento.

Conclusão

Os ensaios em túnel de vento, além de permitir uma maior segurança no dimensionamento da estrutura, ajudam identificar na edificação se o comportamento do vento pode comprometer o conforto em corredores ou superfícies envidraçadas. Ainda é possível analisar grandes áreas urbanas e a influência de edificações vizinhas em determinada construção.

O equipamento é uma alternativa para se contornar situações em que não se pode aplicar a NBR 6123, ou quando a ação do vento se torna muito imprevisível. Um exemplo são os grandes edifícios em Dubai, que atingem alturas onde o vento se comporta de forma diferente, e é preciso um estudo específico para cada situação.

Modelo do edifício Burj Khalifa, em Dubai, sendo testado em um túnel de vento. Fonte: https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT4O34RU4fG812FHypNXdfh5NDBdOss-h7sIbZ4Vwgr8SYrzoJb

O formato da edificação também tem grande influência na sua resistência aos esforços do vento. Em Mumbai, na Índia, está em fase de construção a Imperial Tower, projeto que também foi submetido a testes em túnel de vento, e teve sua forma pensada para que a ação do vento tivesse um impacto mais leve sobre a edificação.