Ao realizar os projetos da construção civil no Brasil, os engenheiros estruturais se baseiam na norma brasileira NBR 6123:1988 para determinação das cargas de vento. Entretanto, a norma fornece dados para determinação do carregamento em estruturas de geometria simples, que são bastante estudadas, possuindo, assim, um grande banco de dados. A criatividade dos arquitetos, aliada à necessidade de otimização dos projetos para redução dos custos e do desperdício de matéria prima, bem como ao desenvolvimento de novos materiais e técnicas de construção, tornam as construções modernas cada vez mais imponentes, arrojadas e complexas.
O uso mais racional da matéria prima, com a otimização das estruturas civis, prevê coeficientes de segurança menores do que aqueles empregados no passado. Nesse sentido, tanto simulações numéricas quanto ensaios em túnel de vento, são ferramentas essenciais para os engenheiros estruturais.
A determinação da carga devida ao vento em uma estrutura é importante para validar os cálculos prévios realizados pelo engenheiro estrutural. Em estruturas muito complexas costuma-se adotar coeficientes de segurança maiores nos cálculos, o que ocasiona em uso elevado de concreto, estruturas metálicas etc., que podem ser interpretados como desperdício de material e energia na sua construção. Dessa forma, os ensaios em túnel de vento podem mostrar quando uma estrutura está superdimensionada, indicando que é possível economizar em alguns elementos. Por outro lado, também mostram quando elementos da construção estão aquém dos níveis de segurança pré-estabelecidos.
Nos ensaios de carregamento estático do vento, preocupa-se em reproduzir as características geométricas do protótipo em modelo em escala reduzida, o qual deve ser o mais rígido possível, de forma a evitar vibrações. Medem-se a pressão nas superfícies externas e internas do modelo ou instrumenta-se o modelo com células de carga.
Projetos importantes de grandes arquitetos do Brasil e do exterior, e estádios de futebol, alguns com conceitos sustentáveis e tecnologia verde, foram testados no túnel de vento do IPT, e outros com objetivo a otimizar a estrutura, como descritos a seguir.
Santiago Calatrava – Museu do Amanhã
Modelo do Museu do Amanhã
Detalhe das aletas do Museu do Amanhã
Para realização dos ensaios do Museu do Amanhã, Rio de Janeiro – RJ, foi construído um modelo na escala 1:200. O museu, inaugurado em dezembro de 2015, foi um grande desafio para a engeharia com um projeto audacioso de Santiago Calatrava, utilizando balanços de 70 m de comprimento, aletas móveis na cobertura, onde foram instaladas células fotovoltaicas, que acompanham o posicionamento do sol, com o objetivo de aproveitamento máximo da energia solar.
Esse projeto também possui um conceito de aproveitamento de ventilação natural, e medições de pressão interna na edificação foram realizadas para analisá-la.
Oscar Niemeyer – Torre da TV digital de Brasília
Modelo em escala de 1:150 da torre de TV digital de Brasília
A torre da TV Digital de Brasília, projeto de Oscar Niemeyer, possui 182 m de altura por 10 m de diâmetro em sua base. Essa é uma estrutura muito alta e esbelta. Projetos desse tipo podem necessitar de fundações muito bem estruturadas para evitar a queda da construção devido à ação do vento. Um ensaio em túnel de vento (figura 16) é fundamental para dimensionar corretamente a estrutura e evitar gasto desnecessário de material e energia.
Dos resultados obtidos no túnel de vento, foi verificado que os esforços causados pelo vento eram cerca de 4 vezes menores que os calculados pelos projetistas, baseado em normas. Porém, nesse caso, a fundação da torre foi construída com os valores maiores, calculados previamente, pois, segundo Mario Terra, projetista estrutural:
"Comparando com os coeficientes de arrasto que eu havia considerado, estávamos com valores acima [do apontado pelo ensaio]. Porém, temos sempre que considerar que o modelo tem um acabamento na superfície que difere do acabamento real, com irregularidades do concreto etc. Então, essa margem de folga foi necessária".
Arena Pantanal – Arena MT
Arena Pantanal – montagem no túnel de vento e mapa de coeficientes de pressão para incidência do vento indicada na figura – escala 1:200
A Arena Pantanal, Cuiabá-MT é um projeto premiado e certificado Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) que faz uso, por exemplo, de ventilação cruzada, para propiciar maior conforto ambiental dos espectadores.
O ensaio em túnel de vento foi realizado em um modelo reduzido na escala 1:200, instrumentado com cerca de 300 tomadas de pressão estática, distribuídas na cobertura e fachadas do estádio.
Estádio Cícero Pompeu de Toledo (Morumbi)
Modelo do Estádio do Morumbi e sua vizinhança no túnel de vento – escala 1:200
Piores casos de ∆C_P para situações de sucção
Um projeto de modernização do estádio Cícero Pompeu de Toledo, mais conhecido como Morumbi, envolvia a construção de uma cobertura e uma arena de shows com fechamento acústico.
Esse estádio foi ensaiado considerando a arena de shows aberta e fechada, pois esses resultados são fundamentais para se dimensionar o material acústico a ser utilizado no fechamento da arena.
