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Pesquisadores da Universidade Estadual da Flórida descobriram que paredes e telhados com superfícies onduladas podem diminuir em até 60% os picos de pressão provocados pelo vento em edifícios baixos. A estratégia modifica a própria geometria da construção para alterar a trajetória do ar e reduzir a concentração de forças em regiões vulneráveis, como cantos e bordas de telhados.
O resultado, publicado na revista Engineering Structures, aponta uma alternativa de projeto para aumentar a resistência de edificações expostas a ventos intensos, incluindo aqueles associados a furacões. Em vez de depender exclusivamente do reforço de materiais e componentes estruturais, a proposta utiliza a aerodinâmica da superfície para distribuir melhor as cargas exercidas pelo vento.
Ondas mais profundas desviam o fluxo de ar
A equipe utilizou modelos de edifícios baixos produzidos por impressão 3D e os submeteu a ensaios em túnel de vento na Faculdade de Engenharia FAMU-FSU. Os modelos receberam diferentes padrões de corrugação nas paredes e nos sistemas de cobertura, enquanto uma estrutura convencional, com superfícies planas, serviu como referência.
As ondulações apresentavam profundidades equivalentes a 5% e 10% da altura dos edifícios. Durante os testes, os pesquisadores variaram a direção do vento e registraram a pressão exercida sobre diferentes pontos das superfícies.
O modelo com as maiores ondulações apresentou o melhor desempenho. Nas regiões próximas aos cantos de paredes e telhados, os picos de pressão foram reduzidos entre 40% e 60% em diferentes direções de incidência do vento.
A explicação está no comportamento do fluxo de ar. Em uma fachada plana, o vento pode se deslocar rapidamente pela superfície e contribuir para a formação de regiões de baixa pressão. A diferença entre a pressão externa e a pressão atmosférica em outras partes da estrutura gera forças capazes de produzir sucção sobre paredes e coberturas.
Os cantos e as bordas dos telhados são especialmente suscetíveis porque favorecem a formação de vórtices. Essas estruturas de ar giratório concentram forças e podem aumentar a pressão sobre determinadas partes da edificação.
Com uma superfície ondulada, o fluxo encontra uma sucessão de elevações e depressões. Em vez de manter uma trajetória contínua sobre uma superfície plana, o ar é desviado e reorganizado ao passar pela fachada. Esse processo reduz a concentração dos picos de pressão e modifica a formação dos vórtices responsáveis pelas cargas mais intensas.
Geometria pode complementar estruturas mais robustas
A resistência aos ventos extremos costuma envolver diferentes estratégias de engenharia. Cantos arredondados, paredes inclinadas, recuos e outros elementos arquitetônicos podem modificar a interação entre o vento e o edifício. Outra possibilidade consiste em aumentar a espessura ou a resistência dos componentes estruturais, utilizando mais material ou produtos capazes de suportar cargas maiores.
Essas soluções, porém, podem elevar os custos da construção e sofrer limitações impostas pelo terreno, pelo projeto arquitetônico ou pela própria estrutura existente. Intervenções desse tipo também podem ser difíceis de executar em edifícios já construídos.
A utilização de superfícies onduladas abre outra possibilidade: incorporar a redução da carga de vento à própria forma do edifício. A estratégia pode ser considerada ainda na etapa de concepção arquitetônica, quando a geometria da fachada e da cobertura pode ser ajustada sem a necessidade de grandes intervenções posteriores.
O estudo também chama atenção para uma questão cada vez mais relevante no planejamento urbano: a necessidade de projetar construções capazes de lidar com condições climáticas extremas. O fortalecimento da resiliência de edifícios envolve materiais, sistemas estruturais, localização e desenho arquitetônico, e a aerodinâmica pode participar desse conjunto de soluções.
A dinâmica dos fluidos abre caminho para novos projetos
Os resultados fazem parte de uma investigação mais ampla sobre a interação entre superfícies construídas e fluxos turbulentos. O comportamento observado no túnel de vento também possui aplicações em áreas como aeronáutica, ciências ambientais e física dos fluidos.
A pesquisa parte de um princípio que pode ser aplicado a diferentes sistemas: modificar a geometria de uma superfície altera a maneira como um fluido se movimenta ao seu redor. Em edifícios, isso significa que pequenas mudanças no desenho externo podem interferir na distribuição das forças provocadas pelo vento.
A equipe pretende avançar nos experimentos para compreender com maior precisão o fluxo de ar ao redor das fachadas onduladas. Os próximos estudos devem incluir simulações de dinâmica de fluidos computacional, permitindo testar virtualmente diferentes padrões de ondas e identificar geometrias potencialmente mais eficientes.
A pesquisa também pode ampliar a variedade de superfícies analisadas, explorando formatos que ainda não passaram pelos testes em túnel de vento.
O trabalho teve participação da professora associada Qian Zhang, da doutoranda Arezoo Bakhshizadeh e do ex-aluno Peter Tsouroukdissian, além de Pedro Fernández-Cabán, professor assistente de engenharia civil da Faculdade de Engenharia FAMU-FSU.
A pesquisa foi publicada como A. Bakhshizadeh et al., Wind pressures on low-rise building envelopes with macro-corrugation: Effect of corrugation depth, na revista Engineering Structures, em 2026. DOI: 10.1016/j.engstruct.2026.123541.
