Visualventos Tutorial

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VISUALVENTOS: PROGRAMA PARA CÁLCULO DE ESFORÇOS

DEVIDO AO VENTO

Juliana Ana Chiarello, Zacarias M. Chamberlain Pravia

Universidad

Universidade de Passo Fundo e de Passo Fundo - UPF- UPF

Campus São José – CEP 99001-970 – Passo Fundo/RS Campus São José – CEP 99001-970 – Passo Fundo/RS

[email protected], [email protected] [email protected], [email protected]

Resumo.

Resumo. Na engenharia estrutural é quase Na engenharia estrutural é quase impossível ignorar os avanços tecnológicos da impossível ignorar os avanços tecnológicos da informática, um profissional que utiliza um informática, um profissional que utiliza um software

software para para realizar realizar seus seus projetos projetos ganhaganha tempo e se permite realizar o cálculo de tempo e se permite realizar o cálculo de estruturas mais complexas obtendo resultados estruturas mais complexas obtendo resultados mais precisos. Porém a maioria dos mais precisos. Porém a maioria dos programas

programas trabalham trabalham com com sistema sistema fechadofechado (como “caixa preta”) fornecendo resultados (como “caixa preta”) fornecendo resultados que podem ou não ser confiáveis dependendo que podem ou não ser confiáveis dependendo do modo como os dados são cadastrados. do modo como os dados são cadastrados. Cabe ao engenheiro possuir a capacidade de Cabe ao engenheiro possuir a capacidade de analisar se os resultados do programa são, ou analisar se os resultados do programa são, ou não coerentes. Deste modo é importante que não coerentes. Deste modo é importante que as ferramentas computacionais sejam as ferramentas computacionais sejam didáticas e sirvam também de referência didáticas e sirvam também de referência teórica.Com base nestes conceitos é que teórica.Com base nestes conceitos é que decorre o projeto Etools – UPF que vem decorre o projeto Etools – UPF que vem desenvolvendo ferramentas computacionais desenvolvendo ferramentas computacionais educacionais para dimensionamento de educacionais para dimensionamento de estruturas. Os programas desenvolvidos estão estruturas. Os programas desenvolvidos estão sendo

sendo utilizados utilizados como como ferramenta ferramenta de de ensinoensino por

por professores professores de de engenharia engenharia e e arquiteturaarquitetura de modo a motivar e estimular os alunos de de modo a motivar e estimular os alunos de graduação

graduação para para o o estudo estudo de de sistemassistemas estruturais, como também facilitar a estruturais, como também facilitar a visualização e compreensão dos mesmos com visualização e compreensão dos mesmos com respeito a fenômenos físicos envolvidos nos respeito a fenômenos físicos envolvidos nos cálculos de dimensionamento. Está didática cálculos de dimensionamento. Está didática esta tornando o aprendizado mais dinâmico, esta tornando o aprendizado mais dinâmico, interativa e eficiente. Neste trabalho interativa e eficiente. Neste trabalho apresenta-se o programa VisualVentos, que apresenta-se o programa VisualVentos, que proporciona

proporciona o o cálculo cálculo de de forças forças devido devido aoao

vento em edificações industriais com planta vento em edificações industriais com planta retangular e telhado a duas águas, retangular e telhado a duas águas, considerando as recomendações da norma considerando as recomendações da norma brasileira NBR6123/88.

brasileira NBR6123/88. Palavras-chave:

Palavras-chave: Ferramenta educacional, Ferramenta educacional, Forças devidas ao vento

Forças devidas ao vento

1. INTRODUÇÃO

O VisualVentos é mais um programa O VisualVentos é mais um programa desenvolvido no âmbito do projeto Etools, desenvolvido no âmbito do projeto Etools, tendo como objetivo principal realizar o tendo como objetivo principal realizar o cálculo de forças devido ao vento ao vento em cálculo de forças devido ao vento ao vento em edificações com planta retangular e telhado edificações com planta retangular e telhado duas águas. Os procedimentos para duas águas. Os procedimentos para desenvolvimento dos algoritmos de cálculo do desenvolvimento dos algoritmos de cálculo do programa

programa foram foram realizados realizados com com base base nasnas exigências da NBR 6123/88. A

exigências da NBR 6123/88. A utilização destautilização desta ferramenta agiliza o processo manual de ferramenta agiliza o processo manual de dimensionamento, bem como proporciona aos dimensionamento, bem como proporciona aos alunos de graduação maior motivação para alunos de graduação maior motivação para estudar e discutir conceitos e assuntos estudar e discutir conceitos e assuntos referentes às disciplinas de estrutura, ou até referentes às disciplinas de estrutura, ou até mesmo profissionais, que queiram se adequar mesmo profissionais, que queiram se adequar às novas exigências de norma, podem fazer às novas exigências de norma, podem fazer uso da mesma. uso da mesma.

2. 2. APRESENTAÇÃO

APRESENTAÇÃO DO

DO

VISUALVENTOS

Desenvolvido em linguagem Delphi, com Desenvolvido em linguagem Delphi, com base

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trabalha utilizando menus em abas, permitindo a visualização da seqüência lógica de funcionamento e de cadastro de dados, como podemos observar na Fig. 1.

Figura 1 – Interface principal

Cada aba ativada abre uma janela que exige do usuário o fornecimento de valores, que devem ser digitados ou selecionados, para que posteriormente sejam associados ao cálculo das cargas de vento.

Os principais dados a serem cadastrados são referentes às dimensões da edificação, bem como as áreas de suas respectivas aberturas (Fig. 1), velocidade básica do vento, fatores topográfico, de rugosidade do terreno e estático.

Na determinação da velocidade básica do vento o usuário pode utilizar-se de um mapa do Brasil que demonstra as isopletas de várias regiões brasileiras, sendo que o valor adotado deve corresponder a isopleta da região em que a construção encontra-se localizada, como mostra a Fig. 2.

Figura 2 – Tela da velocidade básica do vento A próxima aba nos permite fazer a escolha do fator topográfica S1, o qual é determinado com base nas variações de relevo do terreno onde a edificação se encontra ou ainda, se esta estiver situada em um talude ou morro, o usuário deverá fornecer características mais específicas sobre o terreno e então o sistema calculará a valor de S1, como demonstra a Fig. 3.

Figura 3 – Tela para determinação do fator S1 O próximo passo consiste na obtenção do fator de rugosidade S2, que considera o efeito combinado do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do

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terreno e das dimensões da edificação.Isso é melhor ilustrado na Fig. 4.

Figura 4 – Tela para determinação do fator S2 O fator estatístico S3 é baseado em conceitos estáticos e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação, mostrado na Fig. 5.

Figura 5 – Tela para determinação do fator S3 Após todas as informações serem fornecidas pelo usuário, o software procede com os cálculos e os resultados são demonstrados nas abas seguintes. Resultados referentes aos coeficientes de pressão externos das paredes (Fig. 6) e do telhado (Fig. 7) da edificação, com análise do vento a zero e 90°.

Figura 6 – Coeficientes de pressão externa nas paredes

Figura 7 – Coeficientes de pressão externa no telhado

Os coeficientes de pressão interna poderão ser escolhidos baseado nas aberturas dominantes e na impermeabilidade das faces, ou calculada fundamentando-se nas áreas das aberturas especificadas ainda no dimensionamento da edificação, como mostra Fig. 8.

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Figura 8 – Coeficientes de pressão interna Posteriormente o programa ilustrará e calculará as piores combinações de ações bem como os valores da ação devido ao vento das mesmas (Fig. 9 e 10).

Figura 9 – Combinação dos coeficientes de pressão

Figura 10 – Esforços resultantes

Os procedimentos de cálculo adotados pelo programa podem ser visualizados

detalhadamente nos resultados, Fig. 11.

Figura 11 – Resultados

O sistema ainda apresenta uma ajuda contextual que foi desenvolvido a fim de auxiliar o usuário em questão referente à teoria, procedimento de cálculo adotado no programa e especificações de como os dados devem ser cadastrados. Pode ser acionada a qualquer momento simplesmente clicando-se no botão de “Ajuda”.

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Figura 12 – Ajuda contextual

Quaisquer dúvidas referentes à nomenclatura das variáveis adotadas no programa, podem ser sanadas nas “Notações”, onde é descrito de forma objetiva o significado de cada uma destas.

Figura 13 – Visualização das notações O sistema já esta sendo utilizado como ferramenta de ensino por professores de engenharia ou arquitetura de modo a motivar e estimular os alunos de graduação, como também facilita a visualização e compreensão dos mesmos com respeito a aspectos associados à ação do vento em sistemas estruturais.

Agradecimentos

A FAPERGS (Fundação de Apoio a Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul) que

através das bolsas de iniciação cientifica oferecidas nos anos de 2000 a 2001 (processo 01507023), 2002 a 2003 (processo 99506823) e 2003 (processo 01507023) permitiu o andamento e crescimento qualitativo do projeto de desenvolvimento de ferramentas computacionais para ensino de engenharia desenvolvido no núcleo Etools do LAMEC (Laboratório de Métodos e Computação Gráfica Cientifica) da Faculdade de Engenharia e Arquitetura da Universidade de Passo Fundo.

3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O desenvolvimento desta pesquisa ressalta a importância do emprego de ferramentas computacionais nos cursos de engenharia e arquitetura. Permite demonstrar um aproveitamento mais eficiente dos alunos da graduação, visto que estes passam a compreender com mais clareza o comportamento dos sistemas estruturais, bem como os fenômenos físicos envolvidos no cálculo dos mesmos.

Assim como as demais ferramentas computacionais desenvolvidas no projeto Etools – UPF, o programa VisualVentos, por ter uma interface gráfica simples e amigável, é uma ferramenta educativa didática capaz de tornar o aprendizado, referente ao cálculo dos esforços devido ao vento, mais dinâmico e interativo.

4. REFERÊNCIAS

[1] Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Forças devidas ao vento em edificações – NBR 6123:1988. ABNT, Rio de Janeiro, 1988.

[2] Chamberlain Pravia, Z.M., E., Drehmer, G.A. Estruturas de Aço. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, 2002.