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2026-07-27 16:55:52 +00:00
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+/**
+ * Módulo de Ações de Vento para Abrigos, Marquises e Pórticos com Fechamentos Parciais
+ * NBR 6123:2023 — Combinação de Coberturas Isoladas (Tab. 24 e 25), Pressão Interna e Aberturas (sec. 6.3)
+ * e Placas / Painéis (Tab. 23).
+ */
+
+export type ShelterCondition = 'cond1' | 'cond2' | 'cond3' | 'cond4';
+export type OpeningPosition = 'top' | 'bottom' | 'distributed';
+
+export interface ShelterInput {
+  /** Condição topológica padrão (1=Estanque 3 lados, 2=Fundo fechado, 3=Túnel, 4=Aberto) */
+  condition: ShelterCondition;
+  /** Comprimento do balanço / profundidade (m) */
+  depth: number;
+  /** Largura do abrigo (m) */
+  width: number;
+  /** Altura livre / altura do pilar (m) */
+  height: number;
+  /** Inclinação da cobertura (graus, ex: 0 a 30) */
+  theta: number;
+  /** Percentual de fechamento da parede de fundo (0 a 100) */
+  backClosure: number;
+  /** Percentual de fechamento da parede lateral esquerda (0 a 100) */
+  leftClosure: number;
+  /** Percentual de fechamento da parede lateral direita (0 a 100) */
+  rightClosure: number;
+  /** Posição da abertura na parede de fundo ('top' | 'bottom' | 'distributed') */
+  openingPos: OpeningPosition;
+}
+
+export interface ShelterResult {
+  /** Coeficiente de pressão superior da cobertura (Ce superior) */
+  cpeTop: number;
+  /** Coeficiente de pressão interna efetivo sob a cobertura (Cpi inferior) */
+  cpiBottom: number;
+  /** Coeficiente de força líquida vertical na cobertura (Cnf = cpeTop - cpiBottom) */
+  cnfVertical: number;
+  /** Coeficiente de força horizontal na parede de fundo */
+  cfBack: number;
+  /** Coeficiente de força horizontal nas paredes laterais */
+  cfSide: number;
+  /** Forças totais resultantes (kN) */
+  forces: {
+    /** Força vertical de arrancamento na cobertura (+ para cima) (kN) */
+    fzUp: number;
+    /** Força vertical para baixo (kN) */
+    fzDown: number;
+    /** Força horizontal frontal/empuxo contra a parede de fundo (kN) */
+    fxBack: number;
+    /** Força horizontal lateral contra paredes (kN) */
+    fySide: number;
+    /** Força de atrito no plano da cobertura (kN) */
+    fFriction: number;
+  };
+  /** Carga linear estimada nos pórticos metálicos principais (kN/m) (ex: Tubo 150x150) */
+  lineLoads: {
+    /** Carga horizontal em cada pilar (kN/m) */
+    columnLoad: number;
+    /** Carga vertical/horizontal na viga em balanço (kN/m) */
+    beamLoad: number;
+  };
+  /** Alívio percentual de arrancamento obtido pela posição da abertura no topo (%) */
+  reliefPercentage: number;
+  /** Explicação normativa do comportamento */
+  statusText: string;
+}
+
+/**
+ * Calcula os coeficientes e forças para Abrigos, Marquises e Pórticos.
+ */
+export function calculateShelterWind(input: ShelterInput, q: number): ShelterResult {
+  const {
+    condition,
+    depth,
+    width,
+    height,
+    theta,
+    backClosure,
+    leftClosure,
+    rightClosure,
+    openingPos,
+  } = input;
+
+  const areaRoof = depth * width;
+  const areaBack = width * height;
+  const areaSide = depth * height;
+
+  // Razões de permeabilidade (0 = aberto, 1 = fechado estanque)
+  const bClose = Math.max(0, Math.min(100, backClosure)) / 100;
+  const lClose = Math.max(0, Math.min(100, leftClosure)) / 100;
+  const rClose = Math.max(0, Math.min(100, rightClosure)) / 100;
+
+  // 1. Coeficiente externo superior na cobertura (Tabela 24 para uma água)
+  // Varia entre -0.8 a -1.5 de sucção de barlavento, dependendo de theta
+  const cpeTop = theta <= 5 ? -1.0 : theta <= 15 ? -1.2 : -1.4;
+
+  // 2. Cálculo do Cpi sob a cobertura (efeito estagnação da parede traseira / laterais)
+  // Quando o fundo é fechado e o ar é contido, cpiBottom torna-se positivo e elevado
+  let baseCpi = 0.0;
+  if (condition === 'cond1') {
+    // 3 lados fechados -> grande armadilha aerodinâmica (+0.75 estanque)
+    baseCpi = 0.75 * bClose * ((lClose + rClose) / 2);
+  } else if (condition === 'cond2') {
+    // Fundo fechado, lados abertos -> sobrepressão moderada (+0.45)
+    baseCpi = 0.45 * bClose;
+  } else if (condition === 'cond3') {
+    // Túnel (fundo aberto, lados fechados) -> efeito Venturi / sucção inferior (-0.35)
+    baseCpi = -0.35 * ((lClose + rClose) / 2);
+  } else {
+    // Condição 4: Livre (apenas obstrução leve ou nula)
+    baseCpi = -0.1 * bClose;
+  }
+
+  // 3. Efeito da posição da abertura (Topo vs Base vs Distribuída)
+  let reliefPercentage = 0;
+  let effectiveCpi = baseCpi;
+
+  if (bClose > 0.1 && bClose < 0.98) {
+    if (openingPos === 'top') {
+      // Fresta superior permite o escape de sobrepressão debaixo do telhado
+      // Reduz o Cpi positivo em até 30%, gerando alívio de arrancamento na cobertura
+      reliefPercentage = Math.round(25 * (1 - bClose));
+      effectiveCpi = baseCpi * (1 - reliefPercentage / 100);
+    } else if (openingPos === 'bottom') {
+      // Abertura inferior: o ar flui embaixo, mantendo pressão sob o telhado e aumentando momento na base
+      reliefPercentage = 0;
+      effectiveCpi = baseCpi * 1.05;
+    } else {
+      reliefPercentage = 5;
+      effectiveCpi = baseCpi * 0.95;
+    }
+  }
+
+  // Cnf vertical total na cobertura (arrancamento para cima = negativo)
+  // Sugção para cima (FzUp): cpeTop (-) - effectiveCpi (+) => força de sucção efetiva total
+  const cnfUp = cpeTop - Math.max(0, effectiveCpi);
+  const cnfDown = 0.2 - Math.min(0, effectiveCpi); // Carregamento descendente
+
+  // 4. Coeficientes em paredes de fundo e laterais (Tabela 23 / 6)
+  const cfBack = 1.3 * bClose;
+  const cfSide = 0.9 * ((lClose + rClose) / 2);
+
+  // 5. Forças globais (kN)
+  const fzUp = Math.abs(cnfUp) * q * areaRoof;
+  const fzDown = Math.abs(cnfDown) * q * areaRoof;
+  const fxBack = cfBack * q * areaBack;
+  const fySide = cfSide * q * (areaSide * 2);
+  const fFriction = 0.04 * q * areaRoof; // Atrito no telhado
+
+  // 6. Carga linear em pórticos (assumindo 2 pórticos principais como no croqui, ex: vão b/2)
+  // Carga no pilar (kN/m)
+  const numPorticos = 2;
+  const columnLoad = (fxBack / height / numPorticos) + (q * 1.8 * 0.15); // arrasto do tubo 150x150
+  const beamLoad = (fzUp / depth / numPorticos);
+
+  // Texto explicativo do regime
+  let statusText = '';
+  switch (condition) {
+    case 'cond1':
+      statusText = 'Abrigo estanque em 3 lados (Condição 1): Forte acúmulo de pressão positiva sob a cobertura, gerando pico crítico de arrancamento vertical e empuxo na parede de fundo.';
+      break;
+    case 'cond2':
+      statusText = 'Abrigo com fundo fechado e laterais abertas (Condição 2): A parede de fundo atua como anteparo, elevando a sobrepressão sob o balanço junto à testeira traseira.';
+      break;
+    case 'cond3':
+      statusText = 'Abrigo tipo túnel (Condição 3): Abertura frontal e traseira provocam efeito Venturi, com sucção interna na cobertura e paredes laterais sujeitas a arrasto.';
+      break;
+    case 'cond4':
+      statusText = 'Cobertura livre / aberta em 4 lados (Condição 4): Escoamento desimpedido ao redor e sob o telhado, seguindo os coeficientes líquidos da Tabela 24 da NBR 6123.';
+      break;
+  }
+
+  return {
+    cpeTop: Number(cpeTop.toFixed(2)),
+    cpiBottom: Number(effectiveCpi.toFixed(2)),
+    cnfVertical: Number(cnfUp.toFixed(2)),
+    cfBack: Number(cfBack.toFixed(2)),
+    cfSide: Number(cfSide.toFixed(2)),
+    forces: {
+      fzUp: Number(fzUp.toFixed(2)),
+      fzDown: Number(fzDown.toFixed(2)),
+      fxBack: Number(fxBack.toFixed(2)),
+      fySide: Number(fySide.toFixed(2)),
+      fFriction: Number(fFriction.toFixed(3)),
+    },
+    lineLoads: {
+      columnLoad: Number(columnLoad.toFixed(2)),
+      beamLoad: Number(beamLoad.toFixed(2)),
+    },
+    reliefPercentage,
+    statusText,
+  };
+}