Velocidade básica do vento obtida de estações meteorológicas automáticas no Rio Grande do Sul

(1)

UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO

GRANDE DO SUL – UNIJUI

ROBERTO PETRI BRANDÃO

VELOCIDADE BÁSICA DO VENTO OBTIDA DE ESTAÇÕES

METEOROLÓGICAS AUTOMÁTICAS NO RIO GRANDE DO SUL

Ijuí 2017

(2)

ROBERTO PETRI BRANDÃO

VELOCIDADE BÁSICA DO VENTO OBTIDA DE ESTAÇÕES

METEOROLÓGICAS AUTOMÁTICAS NO RIO GRANDE DO SUL

Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Paulo Cesar Rodrigues

Ijuí 2017

(3)

ROBERTO PETRI BRANDÃO

VELOCIDADE BÁSICA DO VENTO OBTIDA DE ESTAÇÕES

METEOROLÓGICAS AUTOMÁTICAS NO RIO GRANDE DO SUL

Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de BACHAREL EM ENGENHARIA CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.

Ijuí, 13 de julho de 2017

BANCA EXAMINADORA

Profª. Me. Paulo César Rodrigues Mestre em Modelagem Matemática pela UNIJUÍ - Orientador Profº. Dr. Luis Carlos Prola Doutor em Engenharia Civil pela Universidade de Lisboa

Ijuí 2017

(4)

A minha esposa Bruna e a minha mãe Lourdes. Dedico

(5)

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela saúde, pela tranquilidade e todos os momentos vividos;

A minha esposa Bruna, pelo apoio e motivação em todos os momentos e pela compreensão nos momentos de ausência;

Ao Professor Me. Paulo César Rodrigues, pela boa vontade de ensinar, pelo conhecimento transmitido durante todo o curso e pela orientação dada ao desenvolvimento deste trabalho;

Ao INMET-SADMET pela concessão de todos os dados relativos a velocidades de rajada do vento do estado do Rio Grande do Sul, sem os quais não seria possível a realização desta pesquisa.

(6)

Que homem é o homem que não tenta tornar o mundo melhor? Kingdom of Heaven

(7)

RESUMO

BRANDÃO, Roberto P. Velocidade básica do vento obtida de estações meteorológicas automáticas no Rio Grande Do Sul. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2017.

Velocidades elevadas do vento, em geral com curta duração, quando atingem construções podem causar efeitos danosos. À medida que as edificações ficam cada vez mais altas este efeito passa a ser um potencial problema. O presente trabalho faz uma análise sobre a necessidade de ajuste da velocidade básica do vento (V0) dado na NBR 6123 e verifica se os valores estão de acordo, ou se existe diferença em relação aos dados em norma. Utilizando a função de distribuição de probabilidade de Frechet, as séries de dados sobre rajada do vento, obtidas de estações meteorológicas automáticas no noroeste estado do Rio Grande do Sul, foram analisadas. Estes valores foram comparados com os valores de velocidade básica do vento (V0) dado na NBR 6123. Os resultados apontam que, para o banco de dados analisado, não existe a necessidade de rever os parâmetros de velocidade básica do vento, pois o mesmo apresentou pequenas variações em torno do valor dado em norma.

(8)

ABSTRACT

BRANDÃO, Roberto P. Velocidade básica do vento obtida de estações meteorológicas automáticas no Rio Grande Do Sul. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2017.

High wind speeds, usually of short duration, when reaching buildings can cause harmful effects. As buildings get higher and higher this effect becomes a potential problem. The present work analyzes the need to adjust the basic wind speed (V0) given in NBR 6123 and verifies if the values are in agreement, or if there is a difference in relation to the standard data. Using Frechet's probability distribution function, data series on wind gust obtained from automatic meteorological stations in the northwest state of Rio Grande do Sul were analyzed. These values were compared with the values of basic wind speed (V0) given in NBR 6123. The results indicate that, for the analyzed database, there is no need to revise the basic wind speed parameters, since it presented Small variations around the value given in standard. Keywords: Wind action; Structure; Force.

(9)

LISTA DE QUADROS

Quadro 1: Fatores de correção B(n). ... 25

Quadro 2: Velocidade máxima anual da estação Cruz Alta ... 35

Quadro 3: Velocidade máxima anual da estação Palmeira das Missões ... 36

Quadro 4: Velocidade máxima anual da estação Santo Augusto ... 36

Quadro 5: Velocidade máxima anual da estação Santa Rosa ... 37

Quadro 6: Velocidade máxima anual da estação São Luiz Gonzaga ... 37

Quadro 7: Séries de velocidade máxima anual medidas sobre 3s em m/s. ... 38

Quadro 8: Valores estimados pela função de Frechet ... 43

Quadro 9: Valores γ corrigidos por B(n) ... 44

Quadro 10: Cálculo de γ(único) ... 44

Quadro 11: Coordenadas das curvas de confiança ... 46

Quadro 12: Cálculo de γ(único) final ... 47

Quadro 13: Valores de V0 para o noroeste do estado do Rio Grande do Sul. ... 48

(10)

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Cruz Alta ... 39 Gráfico 2: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Palmeira das Missões ... 39 Gráfico 3: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Santo Augusto ... 40 Gráfico 4: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Santa Rosa ... 40 Gráfico 5: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação São Luiz Gonzaga ... 41

(11)

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa das isopletas do vento V0 (m/s) ... 26

Figura 2: Delineamento da pesquisa ... 28

Figura 3: Mapa das estações automáticas no Rio Grande do Sul ... 30

Figura 4: Mapa das estações automáticas estudadas. ... 31

Figura 5: Estação Cruz Alta. ... 32

Figura 6: Estação Palmeira das Missões. ... 33

Figura 7: Estação Santo Augusto. ... 33

Figura 8: Estação Santa Rosa. ... 34

Figura 9: Estação São Luiz Gonzaga... 34

Figura 10: Intervalos de confiança de γ. ... 45

(12)

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 13 1.1 CONTEXTO ... 13 1.2 PROBLEMA ... 13 1.1.1 Questões de Pesquisa ... 14 1.1.2 Objetivos de Pesquisa ... 14 1.1.3 Delimitação ... 15 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 16 2.1 CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA ... 16 2.2 ESTATÍSTICA DO VENTO ... 19 2.3 ESTUDOS ANTECEDENTES ... 21 3 METODOLOGIA ... 28

4 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO E DAS ESTAÇÕES ... 30

4.1 REGIÃO DE ESTUDO ... 30

4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES ESTUDADAS ... 32

5 SISTEMATIZAÇÃO E TRATAMENTO DOS DADOS COLETADOS .. 35

5.1 SISTEMATIZAÇÃO DOS DADOS DE RAJADA DO VENTO ... 35

5.2 TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS REGISTROS ... 42

5.2.1 Os estimadores de 𝜸 𝒆 𝜷, ... 43

5.2.2 Variabilidade dos estimadores e fator de forma único ... 44

5.2.3 O valor do V0 para as estações estudadas do noroeste do estado ... 47

6 CONCLUSÕES ... 50

(13)

___________________________________________________________________________

1 INTRODUÇÃO

O presente trabalho tem como objetivo estudar as características do vento no Rio Grande do Sul e estimar um valor, a partir de dados meteorológicos coletados de estações automáticas neste estado, para a Velocidade Básica do Vento dada na NBR 6123 – Forças devidas ao vento em edificações (ABNT, 1988).

A escolha desta pesquisa justifica-se pelo interesse em verificar se os dados atualizados sobre rajada do vento são compatíveis com valores os dados na NBR 6123.

1.1 CONTEXTO

Segundo Ferreira (2005), os lotes urbanos tem uma forma retangular e possuem área reduzida, induzindo a realização de projetos arquitetônicos sujeitos à grande variação de ações horizontais. Por essa razão, a solução estrutural a ser adotada possui uma tendência a apresentar-se de forma leve e esbelta, utilizando-se de materiais de grande resistência, nas quais as rajadas de vento exercem grande influência (FERREIRA, 2005).

Padaratz (1977) aponta que, é necessário que se tenha conhecimento sobre a climatologia do vento, dando importância a características de velocidade, intensidade, frequência e probabilidade de ocorrência. Conhecendo o comportamento do vento podem-se avaliar os efeitos e elaborar critérios de projeto, visto que o efeito do vento é um parâmetro importante nas estruturas, atuando como carga acidental (PADARATZ, 1977).

1.2 PROBLEMA

Para Roaf, Crichton e Nicol (2009), de todas as ameaças que o clima pode representar, nenhuma se equipara ao poder de uma tempestade furiosa. Apesar de existir uma incerteza sobre as mudanças futuras na direção e intensidade do vento, estudos recentes têm mostrado que os ventos no Reino Unido aumentaram sua intensidade, refletindo este padrão ao mundo todo, onde tempestades e furacões estão se avolumando e aumentando sua duração, em locais onde antes nem sequer eram registrados tais eventos (ROAF; CRICHTON; NICOL, 2009).

Ferreira (2005) aponta que existe uma discrepância entre as velocidades do vento medidas em estações meteorológicas e os valores de velocidade básica do vento determinadas na NBR 6123. Como já citado a importância da ação do vento nas estruturas, este

(14)

14

__________________________________________________________________________________________ Roberto Petri Brandão (robertobtr@gmail.com). Ijuí DCEENG/UNIJUÍ, 2017

apontamento indica que deve-se realizar um estudo mais aprofundado sobre o vento no estado do Rio Grande do Sul.

Quanto mais alto for o edifício, mais cara será a sua construção, operação e manutenção (ROAF; CRICHTON; NICOL, 2009). Além disso, os autores apontam que, quanto mais alto for o edifício, maiores serão as velocidades dos ventos que o atingem.

1.1.1 Questões de Pesquisa

A questão principal de pesquisa deste trabalho é:

Qual é a velocidade básica do vento obtida das estações meteorológicas automáticas no noroeste do Rio Grande do Sul?

A questão secundária do trabalho é:

Qual é a variação entre a velocidade básica do vento obtida das estações meteorológicas no noroeste do RS e a dada na NBR 6123?

1.1.2 Objetivos de Pesquisa

Os objetivos do trabalho estão classificados em principal e secundário e serão apresentados na sequência.

O principal objetivo deste trabalho será calcular a velocidade básica do vento, utilizando o banco de dados das estações meteorológicas automáticas no noroeste do Rio Grande do Sul.

O objetivo secundário será: verificar se os valores calculados estão de acordo com os valores citados em norma.

(15)

___________________________________________________________________________

1.1.3 Delimitação

Este trabalho delimita-se no tratamento estatístico do banco de dados de rajada do vento das estações meteorológicas automáticas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Foram escolhidas as estações automáticas do noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, onde localiza-se a cidade de Ijuí. As estações encontram-se em cidades na região de entorno, vizinhas a cidade de Ijuí.

(16)

16

2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA

O efeito do vento, tanto em estruturas flexíveis quanto em estruturas rígidas, é uma ação acidental de grande importância (FERREIRA, 2005). Para definição dos critérios de projeto, bem como estimar os efeitos do vento nos edifícios, torna-se necessário o conhecimento da climatologia do vento e suas características referentes à intensidade, frequência, probabilidade de ocorrência e distribuição de velocidades segundo sua orientação (PADARATZ, 1977).

Carvalho e Pinheiro (2009) definem que, os ventos são movimentações de massas de ar decorrentes de diferenças de temperatura e, também, pressão na atmosfera. Conforme explica Vieira Filho (1975, apud FERREIRA, 2005), a energia solar atravessa as camadas superiores da atmosfera, incidindo sobre a superfície terrestre. Grande parte desta energia transforma-se em calor, que resulta na circulação das massas de ar e regula a temperatura da atmosfera (VIEIRA FILHO, 1975 apud FERREIRA, 2005).

Conforme explica Vieira Filho (1975 apud FERREIRA, 2005), a energia solar penetra na camada superior da atmosfera, atravessa-a e incide sobre a superfície terrestre. A maior parte dessa energia se transforma em energia calorífica, que produz a circulação das massas de ar e mantém a temperatura da atmosfera.

Para maiores esclarecimentos sobre a formação da circulação atmosférica, Silva (1999 apud FERREIRA, 2005) afirma que das massas de ar que escoam (velocidades) orientadas (direções) dos centros de altas (anticiclones) para os de baixas pressões (ciclones), seu movimento resulta:

• Das diferentes densidades assumidas pelas massas de ar devido ao seu aquecimento heterogêneo pelo contato com grandes superfícies da face da terra e em função das características térmicas dessas frentes à variação da distribuição da radiação solar consoante cada latitude geográfica (gradiente de pressão);

• Do movimento de rotação da Terra, cujo efeito defletor provoca uma deriva na direção do vento, imprimindo-lhe redirecionamentos para a direita e para a esquerda nos hemisférios Norte e Sul, respectivamente (força de Coriolis);

(17)

___________________________________________________________________________

• Da força centrífuga que, por sua vez, força o ar movimentando-se curvilineamente, sob o efeito de Coriolis, a deslocar-se para fora do centro da curvatura (é principalmente esta pequena diferença que leva a esvaziar, com um movimento em espiral, os centros de alta pressão e a encher os de baixa).

Segundo Padaratz (1977) o Brasil, devido à sua extensão territorial, é atingido direta ou indiretamente pela totalidade de massas de ar responsáveis pelas condições climáticas na América do Sul. O autor explica que, essas massas de ar originam-se de fenômenos dinâmicos, tais como os centros de alta e baixa pressão, as frentes, os ciclones, os anticiclones móveis e outros. Este sistema de massas de ar e pressões se fortalece ou enfraquece e desloca-se, segundo os paralelos e meridianos terrestres, acompanhando o movimento aparente do sol no decorrer do ano (PADARATZ, 1977).

Padaratz (1977) e Ferreira (2005) apontam que, periodicamente, a circulação geral é alterada pelo surgimento de frentes, ciclones, anticiclones móveis e outros fenômenos necessários à continuidade da movimentação das massas de ar.

Para o presente trabalho serão considerados dados de estações meteorológicas automáticas, as quais, segundo Padaratz (1977) registram velocidades de ventos atmosféricos originados de fontes naturais tais como:

a) Tormentas extratropicais: representadas pelas tormentas EPS (extended mature pressure systems). formam-se geralmente ao longo das frentes polares, em decorrência do encontro de massas polares com outras massas de temperaturas diferentes (PADARATZ, 1977). Este tipo de tormenta, segundo o autor, ocorre frequentemente na região sul do Brasil.

b) Tormentas tropicais ou ciclones (tropical storms): tem sua origem a partir de regiões tropicais dos oceanos (PADARATZ, 1977). O autor explica que, são tormentas de movimento rotativo, recebendo o nome de furacões quando os ventos de periferia excedem os 100km/h. Estes fenômenos raramente ocorrem no Brasil e, em geral, deslocam-se para o Hemisfério Norte (PADARATZ, 1977).

c) Tormentas elétricas ou trovoadas (thunderstorms): caracterizam-se por uma instabilidade vertical na atmosfera (PADARATZ, 1977). O autor refere-se à fricção gerada pela precipitação da agua acumulada com as correntes de ar ascendente. As rajadas atingem o solo com violência e de forma brusca (PADARATZ, 1977).

(18)

18

d) Tornados: são vórtices com diâmetro inferior entre 10 e 200m, com grande variação de pressão (PADARATZ, 1977). O autor salienta que, é possível a formação de tornados em território brasileiro, durante a ocorrência de trovoadas. e) Outros tipos, especialmente ventos gerados pelas condições e topografia locais,

como exemplo, o vento “Minuano”, no Rio Grande do Sul (PADARATZ, 1977). O sistema de alta pressão do Atlântico Sul gera a maior influência sobre os ventos na região sul do Brasil (CAVALCANTI et al, 2009). O autor ainda diz que, os movimentos sazonais deste sistema determinam uma maior ou menos penetração de ventos na costa, sendo no semestre quente crescente na região Sul, e no semestre frio cresce mais na região Nordeste do Brasil.

Cavalcanti et al (2009) aponta outro sistema de pressão importante para o Sul do Brasil. O centro de baixa pressão, originário da interação com os Andes, intermitente na Argentina, Paraguai e sul da Bolívia (CAVALCANTI et al, 2009). O autor explica que, no verão, esse centro de baixa pressão fortalece a variação zonal subtropical de pressões, contribuindo para o fortalecimento dos ventos que atingem a região Sul.

(19)

___________________________________________________________________________

2.2 ESTATÍSTICA DO VENTO

Para Ferreira (2005), entende-se por velocidade média do vento a distância percorrida por uma partícula de ar durante a unidade de tempo. O autor explica que, na prática não se pode acompanhar uma partícula de ar para medir seu deslocamento, utiliza-se, então, um instrumento (anemômetro ou anemógrafo) para observar a velocidade média do deslocamento do ar durante tempo pré-determinado (m/s ou km/h). Ferreira (2005) considera que, nos aparelhos utilizados na maioria das estações meteorológicas brasileiras, mede-se a velocidade média do vento em intervalos de, no mínimo, três segundos.

Silva (1999, apud FERREIRA, 2005) explica que, é corriqueira a caracterização do vento com parâmetros estatísticos simples baseados no tratamento de séries temporais expressas em percentagem de ocorrência de classes de velocidades, retirada de medições discretas em horário padrão 12, 18 e 24 UTC, padrão utilizado na maioria das estações meteorológicas, obtendo-se as séries de dados referentes a um dia, um mês, um ano ou meses e/ou anos.

Rajada de vento ou turbulência é a flutuação aleatória em torno da velocidade média (Ferreira, 2005). Para Santos (1989) as rajadas só ocorrem quando a velocidade média, em um intervalo de tempo de 3 segundos, ultrapassa no mínimo 10 nós (ou seja, 18,52 km/h), a velocidade média medida sobre os 30 segundos.

Ferreira (2005) explica que, o fator de rajada é definido como a relação entre a velocidade média sobre curtos intervalos de tempo (1, 2, 3, etc) e a velocidade média medida sobre intervalos de tempo maiores, como 30 segundos. Segundo o autor esse fator é utilizado quando existe a necessidade de transformarmos a velocidade média medida sobre os 30s em uma velocidade média sobre 3s. Os valores desses fatores de transformação citados por Vieira Filho (1975 apud FERREIRA, 2005) são aqui reapresentados: V3s = 1,16 V30s onde C1 = 1,16, V5s = 0,95 V3s onde C2 = 0, 95, V15s = 0,90 V3s onde C3 = 0,90.

Nos registros das velocidades do vento, o intervalo de tempo para medir a velocidade média do vento, o “período de base”, é fator preponderante no estudo do perfil vertical da velocidade do vento, pois, ao serem analisadas construções ou parte delas, é necessário relacionar a velocidade média medida sobre uma base de 30s ou de 3s, com a correspondente a um intervalo de tempo compatível com as dimensões da obra (VIEIRA FILHO, 1975 apud FERREIRA, 2005).

(20)

20

Existem duas correntes importantes que diferem quanto ao tempo de medição da velocidade do vento.

Davenport (1976 apud PADARATZ, 1977) estudando o espectro do vento natural, sugere, como parâmetro útil para a base do estudo do vento, a velocidade média calculada sobre um período de 10 minutos a 1 hora. Ele se baseia no fato de que a média sobre poucos segundos não leva em conta a influência das sequências de rajadas, que produzem efeitos dinâmicos numa estrutura.

Newberry (1967 apud PADARATZ, 1977), porém, é de opinião de que isso interessa para o projeto estrutural de cargas do vento, agindo sobre poucos segundos, pois a maioria das construções tem frequências naturais altas em relação às frequências predominantes do espectro do vento natural, em que o efeito dinâmico torna-se então desprezível. Assim sendo, de acordo com o critério adotado na Norma Britânica, a análise é baseada no valor máximo provável da velocidade “instantânea”, a qual se admite originar uma solicitação estática (PADARATZ, 1977).

(21)

___________________________________________________________________________

2.3 ESTUDOS ANTECEDENTES

A formação, em maio de 1976, da Comissão de Estudo e Revisão da NB-5 “Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edifícios”, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), intensificou as pesquisas sobre o clima de ventos extremos no Brasil no Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (FERREIRA, 2005).

Em um trabalho, cujo objetivo era revisar esta norma brasileira, constatou-se que a compilação de dados para aplicações em Engenharia Estrutural foi iniciado em 1973 no citado laboratório (FERREIRA, 2005).

Segundo Ferreira (2005), este estudo foi realizado a partir de dados das estações meteorológicas de superfície da Força Aérea Brasileira (FAB) e do Ministério da Agricultura.

As estações da FAB localizadas nos aeroportos, em um espaço plano e aberto e equipadas com anemômetros do tipo “aeronave” instalados a uma altura de 10 metros, registram as velocidades máximas médias do vento medidas sobre 30 segundos e as velocidades de rajada (Ferreira, 2005). Ferreira (2005) aponta que, as medições são feitas uma vez a cada hora, ou quando se observa uma grande variação nas leituras destes equipamentos. O autor diz, também, que essas estações contribuíram para o levantamento de dados até 1974, com o máximo de 25 anos de registros.

Segundo Padaratz (1977), nas estações meteorológicas do Ministério da Agricultura registra-se os dados sobre o vento com anemômetro do tipo “4 conchas”, instalados a uma altura de 7 metros, em média. O autor esclarece que, este tipo de medidor provoca uma dispersão considerável no valor da velocidade.

Para Ferreira (2005), a predição da velocidade do vento, parâmetro considerado na determinação das ações variáveis nas estruturas, é obtida através do ajuste de uma distribuição de probabilidade de valores extremos, aplicados a registros de velocidades máximas anuais absolutas, coletadas em estações meteorológicas de superfície.

Santos (1989) explica que, diferentes distribuições de probabilidade podem ser utilizadas para tal finalidade, com certa dificuldade, com relação à quantidade pequena de

(22)

22

dados, definir aquela que, por critérios exclusivamente estatísticos, melhor represente o melhor ajuste.

Vieira Filho (1975, apud FERREIRA, 2005) e Padaratz (1977) explicam que, como técnica de predição dos ventos, utilizam-se as distribuições de Frechet ou de Gumbel, com parâmetros estimados pelos métodos da Máxima Verossimilhança e Mínimos Quadrados.

Para Ferreira (2005), a distribuição de FRECHET apresenta um melhor ajuste sobre séries mais extensas de ventos máximos anuais. Portanto, o ajuste das séries de ventos do Brasil foi feito segundo a função de distribuição de Frechet, expressa da seguinte forma (PADARATZ, 1977):

𝐹𝑣(𝑉) = 𝑃𝑟𝑜𝑏[𝑉 ≤ 𝑣] = exp [− (𝑉

𝛽) −𝛾

] 01

em que os parâmetros γ (de forma) e β (velocidade característica) devem ser estimados para cada série de registros.

Ainda segundo Vieira Filho, o método da Máxima Verossimilhança é o mais eficiente para estimação dos parâmetros γ e β. Tomando a função de distribuição de Frechet, a função densidade correspondente será (PADARATZ, 1977):

𝑓(𝑉) = 𝐹′𝑣(𝑉) =𝛾 𝛽( 𝑉 𝛽) −(1−𝛾) exp [− (𝑉 𝛽) −𝛾 ] 02

Sendo V1, V2, ...Vn uma série de n observações independentes da variável V, a função de densidade conjunta de (V1, V2, ...Vn) será (PADARATZ, 1977):

𝑓(𝑣_1,𝑣_2,…,𝑣_𝑛,) = (𝛾 𝛽) 𝑛 exp [∑ (𝑣𝑖 𝛽) −𝛾 𝑛 𝑖=1 ] ∏ ( 𝑣𝑖 𝛽) 𝑛 𝑖 −(1+𝛾) 03

(23)

___________________________________________________________________________

Os estimadores γ e β, designados por 𝛾̂ 𝑒 𝛽̂, se obtém resolvendo o seguinte sistema de equações (PADARATZ, 1977):

𝜕

𝜕𝛾̂𝑓(𝑣1,𝑣2,…,𝑣𝑛 ) = 0 04

05

06

Como as equações 05 e 06 não podem ser solucionadas explicitamente para os estimadores de 𝛾̂ 𝑒 𝛽̂ , existe a necessidade da aplicação de um processo iterativo, por exemplo, o de NEWTON (PADARATZ, 1977). Os estimadores dos parâmetros das distribuições de valores extremos apresentam grande variabilidade, principalmente o parâmetro de forma γ, quando o número de anos de registro é reduzido, razão pela qual não devem ser consideradas as estações com menos de cinco anos de registros (RIERA; PADARATZ, 1976 apud FERREIRA, 2005).

Segundo Riera; Padaratz (1976 apud FERREIRA, 2005), parâmetros resultando em valores muito diferentes, quando se aplicam vários métodos de estimação a uma mesma série de registros, pode ser consequência de irregularidades nas séries de dados disponíveis. Nesse caso, os registros das estações possivelmente apresentam anomalias, as quais podem manifestar-se em: registros anteriores a um determinado ano, sistematicamente inferiores ou superiores ao resto, também “tendência” contínua dos dados; registros interrompidos durante um período de anos; histogramas com dois picos separados (RIERA; PADARATZ, 1976 apud FERREIRA, 2005).

(24)

24

Segundo Ferreira (2005) várias causas podem gerar tais anomalias nos dados: mau funcionamento do anemômetro, mudança de localização dos aparelhos dentro da estação, retirada dos equipamentos para manutenção, alterações ambientais devido a novas construções, reflorestamento entre outros.

Segundo Riera; Padaratz (1976 apud FERREIRA, 2005), a distribuição de Frechet se ajusta melhor à série mista para períodos de recorrência R inferiores há 10 anos, apresentando uma gradativa dispersão para valores maiores de R. Para um período de recorrência R = 50 anos, a velocidade é subestimada, com erro na ordem de 15%. Na prática, porém, para projetos estruturais, são geralmente utilizados períodos de recorrência iguais a 50 anos, de maneira que o erro não é considerável. Entretanto, essa subestimação ou erro por defeito é compensada parcialmente por outros erros, por excesso, tal como o devido à heterogeneidade da rugosidade da superfície. Segundo Vieira Filho (1975 apud FERREIRA, 2005), obtém-se da função de distribuição de Frechet, explicitada para v, num período de recorrência R, a equação abaixo: 𝑉(𝑅) = 𝛽 [− ln(𝐹𝑉(𝑅)) 1 𝛾_] 07

Onde V(R) é a velocidade com a probabilidade de ser excedida uma vez em R anos. Então Fv(R) é a função de distribuição para um período de recorrência R igual a:

𝐹𝑣(𝑅) = 1 −1

𝑅 08

Portanto, a expressão que torna possível determinar ou prever a velocidade para qualquer período de recorrência, elemento importante para a Engenharia Estrutural, será dada por:

(25)

___________________________________________________________________________

𝑉(𝑅) =

𝛽 [− ln(1−1 𝑅) 1 𝛾_] 09

Vieira Filho (1975 apud FERREIRA, 2005) e Padaratz (1977) consideraram um período de recorrência igual a cinquenta anos (R = 50 anos), nas pesquisas que serviram de base para a elaboração das recomendações do projeto da antiga norma NB-5, que resultou na NB-599, antecessora da NBR 6123.

Padaratz (1977) afirma que, os valores dos estimadores de γ devem ser corrigidos, pois apresentam grande variabilidade. A correção pode ser feita multiplicando-os por um coeficiente, em função do número de registros existentes. Foram utilizados os valores de B(n) citados por Riera; Viollaz e Reimundin (1977, Apud PADARATZ, 1977) e apresentados no Quadro 1.

Quadro 1: Fatores de correção B(n).

Fonte: Riera; Viollaz e Reimundin (1977, Apud PADARATZ, 1977).

Padaratz (1977) afirma que, devido à necessidade de se utilizarem dados de várias estações, cada uma contribuindo com uma série de registros de ventos máximos, com um fator de forma γ para cada série, torna-se pouco recomendável o emprego dos valores encontrados em cada estação para cálculo das velocidades básicas. O autor recomenta que, portanto, utilize-se um fator de forma comum para todo o banco de dados estudado.

Para ajustar as séries de ventos máximos anuais correspondentes a cada estação, além do emprego da distribuição de Frechet com parâmetros estimados pelo método de “Máxima Verossimilhança”, foi usada também a distribuição de Gumbel com o ajuste da reta resultante mediante “Mínimos Quadrados”. A comparação dos resultados permitiu detectar algumas

(26)

26

anomalias nas séries originais. Os resultados finais, - velocidade básica - porém, estão baseados nos estimadores dos parâmetros γ e β obtidos mediante a Máxima Verossimilhança (PADARATZ, 1977).

Riera; Padaratz (1976 apud FERREIRA, 2005) afirma que, uma vez adotado um fator de forma único, e com o auxílio dos estimadores das velocidades características βi, pode-se construir o “gráfico das isopletas correspondentes às velocidades básicas do vento”, conforme apresentadas na Figura 1, para um período de recorrência, que, de acordo com a NBR 6123, é R=50 anos e a velocidade representada por V0, que serão empregados para a avaliação das velocidades de projeto.

Figura 1: Mapa das isopletas do vento V0 (m/s)

Fonte: NBR 6123/1988

Essas velocidades são correspondentes ao tipo de exposição com terreno aberto e plano, à altura de referência Z0 = 10m. Para outros tipos de exposição ou outras alturas sobre o terreno, a velocidade básica deve ser afetada por fatores de correção (FERREIRA, 2005). A

(27)

___________________________________________________________________________

possibilidade de ocorrência de acidente com prejuízos materiais e de vidas humanas, devido à interpretação inadequada dos esforços provocados pela ação do vento nas estruturas, agravada pelo alto grau de incerteza envolvido na quantificação desse fenômeno climatológico, bem justifica o complexo tratamento estatístico aplicado (FERREIRA, 2005).

Segundo Ferreira (2005), ação do vento pode causar muitos estragos para a cidade, com danos irreparáveis para seus moradores. O autor explica que, ventos fortes podem danificar redes de energia elétrica, interromper o trânsito nas pontes, fechar aeroportos e provocar queda de estruturas mal projetadas.

Nas estruturas de edifícios altos e esbeltos, a ação do vento pode favorecer o aparecimento de deslocamentos horizontais significativos e, em consequência, momentos fletores de segunda ordem (FERREIRA, 2005). Dessa maneira, as edificações devem ser suficientemente rígidas para resistir aos esforços atuantes, oriundos de análise da estabilidade local, e também garantir a estabilidade global da estrutura.

De acordo com Blessmann (1988), a primeira pergunta que surge, ao se procurar determinar a ação do vento sobre uma edificação, é: Qual a máxima velocidade do vento que solicitará a edificação durante sua vida útil? A resposta tem um alto grau de incerteza, por se tratar de uma questão aleatória e, às vezes, por deficiência dos dados meteorológicos disponíveis (FERREIRA, 2005).

São vários os fatores que influem na escolha da velocidade do vento a considerar no projeto estrutural ou na determinação das condições de conforto do usuário e transeuntes, como: Vida útil da estrutura; Duração das rajadas; Variação da velocidade média do vento com a altura; Topografia local; Risco de vida e danos materiais (BLESSMAN, 1988).

As influências dos dois primeiros fatores já foram incluídas nas definições utilizadas para a determinação do vento básico Vo. Os demais serão levados em conta na quantificação dos esforços do vento sobre as estruturas, através dos fatores S1, S2 e S3, recomendados pela norma brasileira pertinente (BLESSMAN, 1988).

Ainda de acordo com Blessmann (1988), para efeitos estáticos, a velocidade de referência da norma brasileira NBR 6123 é a velocidade básica, Vo; E para efeitos dinâmicos, essa norma toma como velocidade de referência a velocidade correspondente a um intervalo de tempo de dez minutos.

(28)

28

3 METODOLOGIA

Este trabalho foi dividido em três etapas. A primeira parte foi uma pesquisa bibliográfica e levantamento de dados, seguida de uma organização e filtragem dos dados obtidos. A segunda etapa consiste do tratamento estatístico dos dados para determinar estimadores e parâmetros e calcular as velocidades básicas V0 em cada estação meteorológica. A terceira etapa trata da análise dos resultados e formulação das conclusões. A Figura 2 ilustra o processo, para melhor entendimento.

Figura 2: Delineamento da pesquisa

(29)

___________________________________________________________________________

A pesquisa bibliográfica consta de um estudo sobre a climatologia dos ventos no Brasil, principais fenômenos formadores de ventos fortes e sobre os ventos que atingem a região Sul do Brasil. O levantamento de dados foi feito junto ao INMET, 9° Distrito de Meteorologia (DISME), localizado na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul. Os dados coletados são de estações meteorológicas automáticas localizadas ao longo do estado, coletados no período de 2001 a 2015, na cidade de Santo Augusto, sendo variável até 2015 nas demais estações. Os dados foram organizados em planilhas, contendo as séries de velocidades máximas anuais sobre 3s (em m/s) e gráficos ilustrativos.

Os dados foram tratados por processo estatístico. Foram determinados os estimadores dos parâmetros de forma (γ) e de escala (β) da distribuição de dados de velocidade máxima anual. Os estimadores analisados e as velocidades básicas do vento V0, em cada estação considerada, calculadas.

O último passo da pesquisa consta da análise dos resultados obtidos e formulação das conclusões. Os resultados revelam se existe diferença entre a velocidade básica do vento encontrada na NBR 6123 e a velocidade básica calculada, nesta pesquisa, a partir dos dados das estações do INMET.

(30)

30

4 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO E DAS ESTAÇÕES

4.1 REGIÃO DE ESTUDO

O estado do Rio Grande do Sul localiza-se na porção sul do Brasil. O INMET, no estado, possui 42 (quarenta e duas) estações meteorológicas automáticas (Figura 3) e 14 (quatorze) estações meteorológicas convencionais.

Figura 3: Mapa das estações automáticas no Rio Grande do Sul

Fonte: INMET (2017)

Para este estudo foram consideradas as estações meteorológicas automáticas, localizadas ao noroeste do estado do Rio Grande do Sul, nas proximidades da cidade de Ijuí.

(31)

___________________________________________________________________________

Por motivos operacionais e vivenciais, optou-se por delimitar a área de estudo para as estações mais próximas da cidade de Ijuí, a fim de determinar o parâmetro ideal para esta cidade.

A Figura 4, a seguir, apresenta as estações, das quais os dados foram obtidos, e sua localização, dentro da região de estudo.

Figura 4: Mapa das estações automáticas estudadas.

Fonte: INMET (2017)

Todas essas estações estão sob a responsabilidade do INMET – 8º Distrito, órgão do governo federal que gentilmente cedeu todas as informações necessárias à realização deste trabalho.

(32)

32

4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES ESTUDADAS ESTAÇÃO CRUZ ALTA

A estação é registrada sob o nº 86972, localizada próximo a Rodovia José Di Pietro, 197, Cruz Alta - RS, Brasil, e se encontra na Latitude: -28.603440º e Longitude: -53.673597º, com 427 metros de altitude. O início da sua operação foi em 31/05/2007. A Figura 5 apresenta registro fotográfico da estação.

Figura 5: Estação Cruz Alta.

Fonte: INMET (2017)

ESTAÇÃO PALMEIRA DAS MISSÕES

Registrada sob o nº 86953, a estação está localizada junto das dependências da UFSM Campus Palmeira das Missões, na Av. Independência, 3751 - Vista Alegre, Palmeira das Missões - RS, Brasil, e se encontra na Latitude: -27.920379º e Longitude: -53.318049º, com 614 metros de altitude. Iniciou a coleta de dados em 27/02/2008. A Figura 6 apresenta registro fotográfico da estação.

(33)

___________________________________________________________________________

Figura 6: Estação Palmeira das Missões.

Fonte: INMET (2017)

ESTAÇÃO SANTO AUGUSTO

A estação é registrada sob o nº 86952, localizada junto das dependências do IF Farroupilha - Campus Santo Augusto, Rua Fábio João Adolhe, 1100 - Floresta, Santo Augusto - RS, Brasil, e encontra-se na Latitude: -27.854345º, Longitude: -53.791179º, com 490 metros de altitude. A estação foi aberta em 05/12/2001. A Figura 7 apresenta registro fotográfico da estação.

Dentre as estações estudadas, a estação Santo Augusto é a que apresenta mais anos de coleta de dados.

Figura 7: Estação Santo Augusto.

(34)

34

ESTAÇÃO SANTA ROSA

A estação é registrada sob o nº 86950, localizada na Rua Rubí - Planalto, Santa Rosa - RS, Brasil, e encontra-se na Latitude: -27.890463º, Longitude: -54.480014º, com 237 metros de altitude. A estação foi aberta em 15/11/2006. A Figura 8 apresenta registro fotográfico da estação.

Figura 8: Estação Santa Rosa.

Fonte: INMET (2017)

ESTAÇÃO SÃO LUIZ GONZAGA

A estação é registrada sob o nº 86961, localizada na Rua General Salvador P. Machado, 416 - Monsenhor Wolski, São Luiz Gonzaga- RS, Brasil, e encontra-se na Latitude: -28.417113º, Longitude: -54.962403º, com 246 metros de altitude. A estação foi aberta em 25/07/2007. A Figura 9 apresenta registro fotográfico da estação.

Figura 9: Estação São Luiz Gonzaga.

(35)

___________________________________________________________________________

5 SISTEMATIZAÇÃO

E

TRATAMENTO

DOS

DADOS

COLETADOS

5.1 SISTEMATIZAÇÃO DOS DADOS DE RAJADA DO VENTO

Os registros foram obtidos, das estações automáticas do INMET, através de planilhas do software “EXCEL”, em duas planilhas, com os dados de rajada do vento, para cada estação estudada. Cada uma das planilhas contém registros de velocidade de rajada de uma mesma estação, medidos de hora em hora, para o período desde a abertura da estação. A partir desse conjunto, cinco tabelas foram elaboradas, uma para cada estação, constando, para cada ano, os valores das velocidades máximas medidas nos horários padrão 12, 18 e 24 UTC, destacando-se, na última coluna de cada linha, a máxima velocidade anual. São os Quadros 2, 3, 4, 5 e 6, apresentados a seguir.

Quadro 2: Velocidade máxima anual da estação Cruz Alta

(36)

36

Quadro 3: Velocidade máxima anual da estação Palmeira das Missões

Fonte: Dados da pesquisa

Quadro 4: Velocidade máxima anual da estação Santo Augusto

(37)

___________________________________________________________________________

Quadro 5: Velocidade máxima anual da estação Santa Rosa

Quadro 6: Velocidade máxima anual da estação São Luiz Gonzaga

(38)

38

Da última coluna de cada um dos quadros apresentadas, obteve-se o Quadro 7, referente às Séries de Velocidade Máxima Anual, medidas sobre 3 segundos na unidade de m/s.

Observou-se, nessas séries de velocidade máxima (Quadro 7), que a maior velocidade verificada na noroeste do RS, durante os anos pesquisados, foi de 37,5 m/s (135 km/h), ocorrida na estação de Santo Augusto em 2002.

Quadro 7: Séries de velocidade máxima anual medidas sobre 3s em m/s.

As informações contidas do Quadro 7 deram origem aos gráficos de “frequência de rajadas máximas anuais”, apresentados adiante. Esses gráficos permitem analisar o comportamento da distribuição dos valores dos dados de rajada máxima do vento, com o objetivo de identificar possíveis anomalias que porventura possam ter ocorrido durante as medições desses registros de velocidade. A seguir são apresentados os Gráficos 1, 2, 3, 4 e 5.

(39)

___________________________________________________________________________

Gráfico 1: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Cruz Alta

Gráfico 2: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Palmeira das Missões

(40)

40

Gráfico 3: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Santo Augusto

Gráfico 4: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação Santa Rosa

(41)

___________________________________________________________________________

Gráfico 5: Frequência de rajadas máximas anuais - Estação São Luiz Gonzaga

(42)

42

5.2 TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS REGISTROS

O objetivo a ser alcançado nesta etapa, foi a determinação do V0 (vento básico) para o noroeste do estado do Rio Grande do Sul, a partir das séries de ventos máximos apresentadas no Quadro 7, cujo valor deve ser comparado com aquele apresentado na NBR.6123. Para tanto, foi aplicado o mesmo tratamento estatístico aplicado às séries artificiais utilizadas nos cálculos que resultaram no traçado das isopletas do vento básico do território brasileiro.

Considerando a delimitação geográfica da área territorial, optou-se por adotar para o noroeste do estado do Rio Grande do Sul o maior valor de V0, dentre os cinco que foram obtidos com os registros das estações consideradas. Assim é que, para o ajuste da distribuição de probabilidade dos valores das séries de velocidades máximas do vento de cada estação utilizou-se a função de distribuição de Frechet.

Os parâmetros γ e β respectivamente, fator de escala ou velocidade característica e de forma, foram substituídos por estimadores calculados pelo método da Máxima Verossimilhança para a função de Frechet.

(43)

___________________________________________________________________________

5.2.1 Os estimadores de 𝜸̂ 𝒆 𝜷̂,

Com a finalidade de agilizar e conferir maior segurança aos resultados, optou-se por automatizar os cálculos envolvidos nos procedimentos matemáticos. Assim, foi desenvolvida uma planilha do “Excel”. Com essa planilha, calcularam-se estimadores de β e de γ, para a Função de Frechet, para cada estação meteorológica do noroeste do estado do Rio Grande do Sul.

No que diz respeito à Função de Frechet, a referida planilha foi estruturada a partir das equações 05 e 06 abaixo relacionadas:

05

06

Sendo dados os valores Vi, em ordem crescente, com i pertencente aos naturais, excluído o zero, e n representando o número de registros.

No Quadro 8, encontram-se os valores dos estimadores calculados para as Funções de Frechet, aplicados às séries de cada estação.

Quadro 8: Valores estimados pela função de Frechet

(44)

44

Corrigindo o erro por tendência dos resultados obtidos para os estimadores γ, dos parâmetros das funções de Frechet, utilizaram-se os coeficientes B(n), conforme apresentado no Quadro 9.

Quadro 9: Valores γ corrigidos por B(n)

5.2.2 Variabilidade dos estimadores e fator de forma único

Devido à grande variabilidade do estimador do fator de forma calculado com os registros de cada estação, adotou-se um fator único, representado por γ(único), e obtido através da média dos fatores γi ponderada pela quantidade de registros da estação

respectiva.

Para fins de cálculo do fator de único, esses valores estão indicados no quadro 10, correspondentes às cinco estações do noroeste do estado do RS, foram desprezados os dados das outras estações automáticas do estado. Ferreira (2005) aponta que, deve-se utilizar todo o banco de dados disponível para cálculo da média ponderada. Para este trabalho, os valores serão comparados entre si, somente, desprezando os valores calculados na norma, devido ao fato de não se tratarem do mesmo tipo de estação. Segundo Ferreira (2005), para cálculo das isopletas de vento foram utilizados dados de estações convencionais. Para este trabalho estão sendo utilizados dados de estações automáticas.

Quadro 10: Cálculo de γ(único)

(45)

___________________________________________________________________________

A partir dos intervalos de confiança que relacionam γi com γ(único) cuja probabilidade de ocorrência de 90%, apresentados por Padaratz (1977) e transcritos na Figura 10 abaixo, foram obtidos os intervalos para γi, para os valores γi com γ(único) calculado pela função de Frechet.

Figura 10: Intervalos de confiança de γ.

Fonte: Padaratz (1977)

Padaratz (1977) explica, por exemplo, que para uma estação com 20 anos de registros, e com γ = 7, existe uma probabilidade de 90% de obter um γ estimado maior que 0,79 x 7 = 5,53 e menor que 1,45 x 7 = 10,15.

Os intervalos acima mencionados estão apresentados abaixo, associados aos valores de γi com γ(único) = 7,6357 obtidos através da média ponderada dos valores encontrados a partir da função Frechet.

n = 5 P [ 5,19 ≤ γ ≤ 21,23 ] = 0,90 n = 10 P [ 5,65 ≤ γ ≤ 13,82 ] = 0,90 n = 20 P [ 6,03 ≤ γ ≤ 11,07 ] = 0,90 n = 30 P [ 6,26 ≤ γ ≤ 10,16 ] = 0,90

Desses intervalos calculados para números de registros n iguais a: 5, 10, 20 e 30, foram feitas interpolações gráficas (Figura 11), para ilustrar o problema em questão e tornar possível a verificação do enquadramento dos γi obtidos a partir de séries de registros, correspondentes às estações em estudo.

(46)

46

Figura 11: Curvas dos intervalos de confiança de γ.

As curvas constantes da Figura 11 (de limite mínimo e de limite máximo) foram construídas, ligando-se os pontos correspondentes aos valores dos limites inferiores para a curva de limite mínimo e dos limites superiores para a curva de limite máximo do intervalo de confiança para o estimador γ das séries de 5, 10, 20 e 30 anos de registros, indicadas no Quadro 11.

Quadro 11: Coordenadas das curvas de confiança

Com base nessas considerações, foi excluído do cálculo de γ(único) a estação de Santo Augusto, inicialmente utilizada, pois a mesma encontra-se fora da curva de confiança. Porém a velocidade básica será calculada nesta estação mais adiante, utilizando γ(único) a partir da média ponderada das outras estações.

(47)

___________________________________________________________________________

5.2.3 O valor do V0 para as estações estudadas do noroeste do estado

Excluídas do cálculo do γ(único) a estação Santo Augusto, determinou-se o novo valor para γ(único). As estações utilizadas, assim como os elementos necessários para o cálculo do γ(único), estão no Quadro 12. Obteve-se o valor γ(único) final = 9,3543.

Quadro 12: Cálculo de γ(único) final

O valor do V0 foi obtido para cada estação em m/s pela aplicação da equação 09 e apresentado em resumo no Quadro 13 em m/s e km/h.

Estação Cruz Alta:

𝑉0 = 𝛽 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 34,5675 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 34,5675 0,6589 = 52,46 m/s

Estação Palmeira das Missões:

𝑉₀ = 𝛽 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 38,5408 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 38,5408 0,6589 = 58,49 m/s

Estação Santo Augusto:

𝑉₀ = 𝛽 [− ln(1−1 50) 1 9,3543_] = 24,9014 [− ln(1−1 50) 1 9,3543_] = 24,9014 0,6589 = 37,79 m/s

(48)

48

Estação Santa Rosa:

𝑉₀ = 𝛽 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 29,0924 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 29,0924 0,6589 = 44,15 m/s

Estação São Luiz Gonzaga:

𝑉₀ = 𝛽 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 28,7701 [− ln(1−₅₀1) 1 9,3543_] = 28,7701 0,6589 = 43,66 m/s

Quadro 13: Valores de V0 para o noroeste do estado do Rio Grande do Sul.

Diante dos V0 encontrados, pode-se realizar a comparação entre os valores obtidos e o valor dado na NBR 6123, de 45 m/s. As respectivas variações estão apresentadas no Quadro 14.

Quadro 14: Comparação dos valores de V0 calculados e o obtido da NBR 6123.

(49)

___________________________________________________________________________

Segundo os resultados apresentados nos quadros 13 e 14, conclui-se ser perfeitamente razoável a adoção do valor V0 = 58 m/s como velocidade básica do vento para a região estudada, uma vez que ele corresponde ao maior dos V0 calculados a partir das séries de velocidade máxima anual das estações consideradas, submetidas ao mesmo tratamento utilizado quando da definição dos V0 para o território brasileiro. Na realidade, o valor a que se faz referência é V0 = 58,49 m/s, obtido com a utilização do γ(único) = 9,3543.

(50)

50

6 CONCLUSÕES

Diante da nova realidade, com o aumento do número de estações equipadas com anemômetros de alta precisão, conta-se, hoje, com maior quantidade de registros mais confiáveis, coletados em estações distribuídas de modo a melhor cobrir a região.

Assim sendo, considera-se relevante o valor do V0 = 58 m/s (para o noroeste do estado do Rio Grande do Sul) a que se chegou neste trabalho.

Pode-se observar que, historicamente, existem diversos registros da ocorrência de fortes ventanias ou vendavais no estado. Fato que revela a relevância deste estudo.

Os resultados obtidos de cálculos efetuados, considerando-se a variação de 30% no valor de V0, decorrentes da utilização do valor de 58 m/s (ajustado), e não, 45 m/s (constante da NBR. 6123) indicam aumento nas forças devidas ao vento que atingem as edificações.

Para consolidação dos resultados obtidos (V0 para o noroeste do estado), considera-se imprescindível o estudo da velocidade do vento nas demais regiões do estado do Rio Grande do Sul, com o objetivo da determinação do V0 e do traçado de novas isopletas.

Os resultados encontrados permitem, concluir que existe a necessidade de se proceder à revisão dos valores de velocidade básica do vento, recomendadas pela NBR.6123, para a região do Rio Grande do Sul e, talvez, do Brasil.

Diante das conclusões apontadas neste trabalho sugere-se, para trabalhos futuros:

 Inclusão dos dados de rajada obtidos no restante das estações automáticas do estado e, talvez, de todo o país;

 Utilização do banco de dados das estações meteorológicas convencionais do INMET e outras estações de outras entidades;

 Avaliação dos estimadores por outros métodos estatísticos, como o de Gumbel;

 Utilização da velocidade encontrada neste trabalho para cálculo de edifícios, realizando comparativos com os cálculos realizados utilizando o valor apontado em norma.

(51)

___________________________________________________________________________

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto — Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. 238p.

______. NBR 6123: forças devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro: 1988. 66p. BLESSMANN, Joaquim. Aerodinâmica das Construções. Porto Alegre: UFRGS, 1983. ______. Intervalo de Tempo para Cálculo da Velocidade Básica do Vento. 3. ed ampl. Porto Alegre: UFRGS, 1988.

CAVALCANTI, Iracema Fonseca de Albuquerque et al. Tempo e clima no Brasil. São Paulo: Oficina de Textos. 2009. 463p.

FERREIRA, Enildo Tales. Estudo comparativo entre a velocidade básica do vento estabelecida na NBR.6123 e a obtida de estações meteorológicas na Paraíba – impactos nos âmbitos do projeto estrutural, do meio ambiente e custos. 2005. 130f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Urbana). Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2005. INMET. Instituto Nacional de Meteorologia. Disponível em <

http://www.inmet.gov.br/portal/> acesso em 14/06/2017.

PADARATZ, Ivo José. Velocidade básica do vento no Brasil. 1977. 101f. Dissertação (Mestrado em ciências). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1977. ROAF, Sue; CRICHTON, David; NICOL, Fergus. A Adaptação de Edificações e Cidades às Mudanças Climáticas. Tradução de Alexandre Salvaterra. Porto Alegre: Bookman. 2009 384p. il. color.

SANTOS, Mário Luís Wunderlich dos. Regionalização das velocidades extremas e temperaturas do vento no Centro-Sul do Brasil. 1989. 110f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1989.