Nesta secção, vamos discutir os efeitos da topografia na carga do vento nas estruturas, calculando o fator topográfico Kzt usando MACHADOS 7-16. Efeitos de aceleração devido a mudanças abruptas na topografia devem ser considerados no cálculo das pressões do vento do projeto.
Fator Topográfico, Kzt
Para ASCE 7-16, seção 26.8 detalha as condições no cálculo do fator de topografia, Kzt . Estes são:
- “A colina, cume, ou escarpa é isolada e desobstruída contra o vento por outras características topográficas semelhantes de altura comparável para 100 vezes a altura da característica topográfica (100H) ou 2 mim (3.22 km), o que for menor. Esta distância deve ser medida horizontalmente a partir do ponto em que a altura H da colina, cume, ou escarpa é determinada.”
- “A colina, cume, ou escarpa se projeta acima da altura das características do terreno contra o vento em um raio de 2 milhas (3.22-km) raio em qualquer quadrante por um fator de 2 ou mais.”


- “O edifício ou outra estrutura está localizado conforme mostrado na Fig. 26.8-1 na metade superior de uma colina ou crista ou perto da crista de uma escarpa.”
- H / Lh ≥ 0.2
- H é maior ou igual a 15 ft (4.5 m) para a Exposição C e D e 60 ft (18 m) para Exposição B.
Onde:
H = Altura da colina ou escarpa em relação ao terreno contra o vento, em pés (m).
euh = Distância contra o vento da crista até onde a diferença na elevação do solo é a metade da altura da colina ou escarpa, em pés (m).


Satisfazendo essas condições, Kzt precisa ser considerado. De outra forma, Kzt é igual a 1.0.
Estudo de caso
Para ilustrar o cálculo de Kzt, vamos considerar Gilt Edge Stage Rd, Lewistown, MT 59457, EUA (anos: 47.09082818472724, lng:-109.22439642402344) com vento vindo do sul para o nosso estudo de caso no cálculo Kzt. O site está classificado como Exposição C já que lá é um terreno aberto.


Da imagem do mapa, podemos deduzir que a localização da estrutura é um platô e pode ser considerada uma escarpa devido à sua superfície plana no topo. Obtendo os dados de elevação do Google Maps e definindo a localização da estrutura como nosso ponto de partida (distância negativa significa a favor do vento e positiva significa localização a favor do vento), podemos deduzir os seguintes pontos para a Figura 26.8-1:
Definição de Ponto | Elevação, ft | Localização, ft |
Estrutura | 5197.18 | 0 |
Pé da Escarpa | 4615.73 | -7708.69 |
Pico da Escarpa | 5443.89 | -3695.94 |
Meio | 5029.81 | -5279.76 |
De nosso encontro acima, podemos pegar H, euh, e x:

H = 828.16 ft > 60 ft – diferença na elevação do pico e do pé
euh = 1583.85 ft – diferença de localização do pico e localização do meio
x = 3695.94 ft – distância da estrutura ao pico da escarpa (negativo para upwind, positivo para o vento)
H/euh = 0.5229 > 0.2
O fator topográfico, Kzt, pode ser resolvido usando a equação na Figura 26.8-1:
Kzt = (1+K1K2K3)2
K2 = 1 – |x|/μLh
K3 = e-γz/euh
Onde:
K1 = Fator para levar em conta a forma do recurso topográfico e efeito de aceleração máxima.
K2 = Fator para contabilizar a redução na aceleração com a distância contra o vento ou contra o vento da crista.
K3 = Fator para contabilizar a redução na aceleração com a altura acima do terreno local.
x = Distância (contra o vento ou contra o vento) da crista ao local do edifício ou outra estrutura, em pés (m).
com = Altura acima da superfície do solo no local do edifício ou outra estrutura, em pés (m).
μ = Fator de atenuação horizontal.
c = Fator de atenuação de altura.
Para nosso estudo de caso, usando figura 26.8-1, onde fica o formato da colina “2D Escarpa.” além disso, Desde a H/euh > 0.5, euh deve ser igual a 2H:
K1/(H/euh) = 0.85 (Exposição C)
K1 = 0.425
euh = 2(828.16) = 1656.32 ft
c = 2.5
μcontra o vento = 1.5
μa favor do vento = 4 (adotado devido à localização da estrutura)
Uma vez que a estrutura está no lado do vento:
K2 = 1 – |x|/μLh = 1 – |(3695.94)|/(4)(1583.85) = 0.442
K3 = e-γz / Lh = e-(2.5)com/(1583.85)
Observe que K3 varia dependendo da elevação do solo da altura sendo considerada. Conseqüentemente, o correspondente Kzt valores por elevação com, estão tabulados abaixo:
com, ft | K1 | K2 | K3 | Kzt |
0 | 0.425 | 0.442 | 1.000 | 1.411 |
10 | 0.425 | 0.442 | 0.985 | 1.404 |
20 | 0.425 | 0.442 | 0.970 | 1.398 |
30 | 0.425 | 0.442 | 0.956 | 1.391 |
40 | 0.425 | 0.442 | 0.941 | 1.385 |
50 | 0.425 | 0.442 | 0.927 | 1.379 |
60 | 0.425 | 0.442 | 0.913 | 1.373 |
70 | 0.425 | 0.442 | 0.900 | 1.367 |
80 | 0.425 | 0.442 | 0.886 | 1.361 |
90 | 0.425 | 0.442 | 0.873 | 1.355 |
100 | 0.425 | 0.442 | 0.860 | 1.349 |
Pode-se observar que conforme a altura acima do solo, com, está aumentando, a Kzt o valor está diminuindo.
SkyCiv Load Generator
Usando o gerador de carga SkyCiv, o fator de topografia Kzt é calculado automaticamente. Tudo que você precisa fazer é colocar o Endereço do Projeto, selecione os Categoria de Exposição e Direção da fonte de vento e o software irá processar os dados de elevação retirados do Google Maps.


Os pontos para pé contra o vento, meia altura, e o pico do terreno é detectado automaticamente por nosso software. Como o algoritmo pode nem sempre ser preciso, você pode substituir e esses valores usando o Editar Pico e Editar pé do vento botões para melhor resultado do fator topo. Os valores da tabela são preenchidos automaticamente.

O cálculo passo a passo de Kzt que fizemos acima é mostrado no cálculo detalhado da carga do vento do SkyCiv Load Generator.


Usando o Calculadora de carga de vento grátis, você pode gerar as pressões do vento do projeto até 3 vezes por dia e está limitado apenas ao perfil do telhado de duas águas.
Contudo, o relatório detalhado de cálculo da carga de vento só pode ser acessado usando uma conta Profissional junto com todos os recursos completos dos módulos SkyCiv. O versão independente do gerador de carga apenas também pode ser comprado através deste link.
Engenheiro estrutural, Desenvolvimento de Produto
MS Engenharia Civil
Referências:
- Cargas mínimas de projeto para edifícios e outras estruturas. (2017). EIXOS / SEIS 7-16. Sociedade Americana de Engenheiros Civis.
- Google Maps