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NBR 8681 – AÇÕES E SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS – PROCEDIMENTO 1. OBJETIVO Esta Norma fixa os requisitos exigíveis na verificação da segurança das estruturas usuais da construção civil e estabelece as definições e os critérios de quantificação das ações e das resistências a serem consideradas no projeto das estruturas de edificações, quaisquer que sejam sua classe e destino, salvo os casos previstos em Normas Brasileiras específicas. Os critérios de verificação da segurança e os de quantificação das ações adotados nesta Norma são aplicáveis às estruturas e às peças estruturais construídas com quaisquer dos materiais usualmente empregados na construção civil. 2. DEFINIÇÕES Estados limites de uma estrutura: Estados a partir dos quais a estrutura apresenta desempenho inadequado às finalidades da construção. Estados limites últimos: Estados que, pela sua simples ocorrência, determinam a paralisação, no todo ou em parte, do uso da construção. Estados limites de serviço: Estados que, por sua ocorrência, repetição ou duração, causam efeitos estruturais que não respeitam as condições especificadas para o uso normal da construção, ou que são indícios de comprometimento da durabilidade da estrutura. Ações: Causas que provocam esforços ou deformações nas estruturas. Do ponto de vista prático, as forças e as deformações impostas pelas ações são consideradas como se fossem as próprias ações. As deformações impostas são por vezes designadas por ações indiretas e as forças, por ações diretas. Ações permanentes: Ações que ocorrem com valores constantes ou de pequena variação em torno de sua média, durante praticamente toda a vida da construção. A variabilidade das ações permanentes é medida num conjunto de construções análogas. Ações variáveis: Ações que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno de sua média, durante a vida da construção. Ações excepcionais: Ações excepcionais são as que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, mas que devem ser consideradas nos projetos de determinadas estruturas. Cargas acidentais: Cargas acidentais são as ações variáveis que atuam nas construções em função de seu uso (pessoas, mobiliário, veículos, materiais diversos etc.). 3. CLASSIFICAÇÃO DOS ESTADOS LIMITES 3.1 ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS No projeto, usualmente devem ser considerados os estados limites últimos caracterizados por: a) perda de equilíbrio, global ou parcial, admitida a estrutura como um corpo rígido; b) ruptura ou deformação plástica excessiva dos materiais; c) transformação da estrutura, no todo ou em parte, em sistema hipostático; d) instabilidade por deformação; e) instabilidade dinâmica. 3.2 ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO No período de vida da estrutura, usualmente são considerados estados limites de serviço caracterizados por: a) danos ligeiros ou localizados, que comprometam o aspecto estético da construção ou a durabilidade da estrutura; b) deformações excessivas que afetem a utilização normal da construção ou seu aspecto estético; c) vibração excessiva ou desconfortável. Os estados limites de serviço decorrem de ações cujas combinações podem ter três diferentes ordens de grandeza de permanência na estrutura: a) combinações quase permanentes: combinações que podem atuar durante grande parte do período de vida da estrutura, da ordem da metade deste período; b) combinações frequentes: combinações que se repetem muitas vezes durante o período de vida da estrutura, da ordem de 105 vezes em 50 anos, ou que tenham duração total igual a uma parte não desprezível desse período, da ordem de 5%; c) combinações raras: combinações que podem atuar no máximo algumas horas durante o período de vida da estrutura. 4. CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES Para o estabelecimento das regras de combinação das ações, estas são classificadas segundo sua variabilidade no tempo em três categorias: 4.1 AÇÕES PERMANENTES Consideram-se como ações permanentes: a) ações permanentes diretas: os pesos próprios dos elementos da construção, incluindo-se o peso próprio da estrutura e de todos os elementos construtivos permanentes, os pesos dos equipamentos fixos e os empuxos devidos ao peso próprio de terras não removíveis e de outras ações permanentes sobre elas aplicadas; b) ações permanentes indiretas: a protensão, os recalques de apoio e a retração dos materiais. 4.2 AÇÕES VARIÁVEIS Consideram-se como ações variáveis as cargas acidentais das construções, bem como efeitos, tais como forças de frenação, de impacto e centrífugas, os efeitos do vento, das variações de temperatura, do atrito nos aparelhos de apoio e, em geral, as pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas. Em função de sua probabilidade de ocorrência durante a vida da construção, as ações variáveis são classificadas em normais ou especiais: a) ações variáveis normais: ações variáveis com probabilidade de ocorrência suficientemente grande para que sejam obrigatoriamente consideradas no projeto das estruturas de um dado tipo de construção; b) ações variáveis especiais: nas estruturas em que devam ser consideradas certas ações especiais, como ações sísmicas ou cargas acidentais de natureza ou de intensidade especiais, elas também devem ser admitidas como ações variáveis. As combinações de ações em que comparecem ações especiais devem ser especificamente definidas para as situações especiais consideradas. 4.3 AÇÕES EXCEPCIONAIS Consideram-se como excepcionais as ações decorrentes de causas tais como explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais. Os incêndios, ao invés de serem tratados como causa de ações excepcionais, também podem ser levados em conta por meio de uma redução da resistência dos materiais constitutivos da estrutura. 5 TIPOS DE CARREGAMENTO 5.1 CARREGAMENTO NORMAL O carregamento normal decorre do uso previsto para construção. Admite-se que o carregamento normal possa ter duração igual ao período de referência da estrutura, e sempre deve ser considerado na verificação da segurança, tanto em relação a estados limites últimos quanto em relação a estados limites de serviço. 5.2 CARREGAMENTO ESPECIAL Um carregamento especial decorre da atuação de ações variáveis de natureza ou intensidade especiais, cujos efeitos superam em intensidade os efeitos produzidos pelas ações consideradas no carregamento normal. Os carregamentos especiais são transitórios, com duração muito pequena em relação ao período de referência da estrutura. Os carregamentos especiais são em geral considerados apenas na verificação da segurança em relação aos estados limites últimos, não se observando as exigências referentes aos estados limites de serviço. A cada carregamento especial corresponde uma única combinação última especial de ações. Em casos particulares, pode ser necessário considerar o carregamento especial na verificação da segurança em relação aos estados limites de serviço. 5.3 CARREGAMENTO EXCEPCIONAL Um carregamento excepcional decorre da atuação de ações excepcionais que podem provocar efeitos catastróficos. Os carregamentos excepcionais somente devem ser considerados no projeto de estrutura de determinados tipos de construção, para os quais a ocorrência de ações excepcionais não possa ser desprezada e que, além disso, na concepção estrutural, não possam ser tomadas medidas que anulem ou atenuem a gravidade das consequências dos efeitos dessas ações. O carregamento excepcional é transitório, com duração extremamente curta. Com um carregamento do tipo excepcional, considera-se apenas a verificação da segurança em relação a estados limites últimos, através de uma única combinação última excepcional de ações. 6 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS DAS AÇÕES6.1 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS NORMAIS As combinações últimas normais são dadas pela expressão: 𝐹𝑑 = ∑ 𝛾𝑔 . 𝐹𝑔𝑖,𝑘 + 𝛾𝑄 [𝐹𝑄1,𝑘 + ∑ 𝜓0𝑗 . 𝐹𝑄𝑗,𝑘 𝑛 𝐽=2 ] 𝑚 𝑖=1 Onde: 𝐹𝑔𝑖,𝑘 é o valor característico das ações permanentes; 𝐹𝑄1,𝑘é o valor característico da ação variável considerada como principal para a combinação; 𝜓0𝑗. 𝐹𝑄𝑗,𝑘 é o valor reduzido da combinação de cada uma das demais ações variáveis. Em casos especiais devem ser consideradas duas combinações: numa delas, admite-se que a ações permanentes sejam desfavoráveis e na outra que sejam favoráveis para a segurança 6.2 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS ESPECIAIS As combinações últimas especiais ou de construção são dadas pela seguinte expressão: 𝐹𝑑 = ∑ 𝛾𝑔. 𝐹𝑔𝑖,𝑘 + 𝛾𝑄 [𝐹𝑄1,𝑘 + ∑ 𝜓0𝑗𝑒𝑓. 𝐹𝑄𝑗,𝑘 𝑛 𝐽=2 ] 𝑚 𝑖=1 Onde: 𝐹𝑔𝑖,𝑘 é o valor característico das ações permanentes; 𝐹𝑄1,𝑘é o valor característico da ação variável admitida como principal para a combinação transitória considerada; 𝜓0𝑗𝑒𝑓 é o fator de combinação efetivo de cada uma das demais ações variáveis consideradas agindo concomitantemente com a ação principal 𝐹𝑄1, durante a situação transitória. 𝜓0𝑗𝑒𝑓 pode ser tomado igual a 𝜓0𝑗, salvo quando 𝐹𝑄1tiver um tempo de atuação muito pequeno, caso em que 𝜓0𝑗𝑒𝑓 pode ser tomado com o correspondente 𝜓2𝑗. 6.3 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS EXCEPCIONAIS As combinações últimas excepcionais são dadas pela seguinte expressão: 𝐹𝑑 = ∑ 𝛾𝑔 . 𝐹𝑔𝑖,𝑘 + 𝑚 𝑖=1 𝐹𝑄,𝑒𝑥𝑐 + 𝛾𝑄 ∑ 𝜓0𝑗𝑒𝑓. 𝐹𝑄𝑗,𝑘 𝑛 𝐽=2 Sendo 𝐹𝑄,𝑒𝑥𝑐 o valor da ação transitória excepcional e os demais termos são os que já foram definidos anteriormente. 6.4 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO PARA AS AÇÕES PERMANENTES a) A tabela abaixo fornece os valores do coeficiente de ponderação a considerar para cada uma dessas ações permanentes, consideradas separadamente. Na tabela seguinte (1) é fornecido o valor do coeficiente de ponderação a considerar se, numa combinação, todas essas ações forem agrupadas. O projetista deve escolher uma dessas duas tabelas; TABELA 1 – AÇÕES PERMANENTES DIRETAS CONSIDERADAS SEPARADAS Fonte: NBR 6123 TABELA 2 – AÇÕES PERMANENTES DIRETAS AGRUPADAS Fonte: NBR 6123 b) efeitos de recalques de apoio e de retração dos materiais: neste caso adotam-se os valores indicados na tabela 3. TABELA 3 – EFEITOS DE RECALQUES DE APOIO E DE RETRAÇÃO DOS MATERIAS Fonte: NBR 6123 7 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO PARA AÇÕES VARIÁVEIS Os coeficientes de ponderação 𝛾𝑄 das ações variáveis majoram os valores representativos das ações variáveis que provocam efeitos desfavoráveis para a segurança da estrutura. O projetista deve escolher uma dessas duas tabelas: TABELA 4 – AÇÕES VARIÁVEIS CONSIDERADAS SEPARADAMENTE Fonte: NBR 6123 TABELA 5 – AÇÕES VARIÁVEIS CONSIDERADAS AGRUPADAS Fonte: NBR 6123 8 COEFICIENTE DE PONDERAÇÃO PARA AS AÇÕES EXCEPCIONAIS O coeficiente de ponderação 𝛾𝑓 relativo à ação excepcional que figura nas combinações últimas excepcionais, salvo indicação em contrário, expressa em norma relativa ao tipo de construção e de material considerados, deve ser tomado com o valor básico. 𝛾𝑓= 1,0 9 VALORES DOS FATORES DE COMBINAÇÃO E DE REDUÇÃO PARA AÇÕES VARIÁVEIS Os fatores de combinação 𝜓0, salvo indicação em contrário, expressa em norma relativa ao tipo de construção e de material considerados, estão indicados na tabela abaixo, juntamente com os fatores de redução 𝜓1 e 𝜓2 referentes às combinações de serviço. TABELA 6 – VALORES DOS FATORES DE COMBINAÇÃO PARA AS AÇÕES VARIÁVEIS Fonte: NBR 6123 10 COMBINAÇÕES DE SERVIÇO DAS AÇÕES Nas combinações de serviço são consideradas todas as ações permanentes, inclusive as deformações impostas permanentes, e as ações variáveis correspondentes a cada um dos tipos de combinações. 10.1 COMBINAÇÃO QUASE PERMANENTE DE SERVIÇO Nas combinações quase permanentes de serviço, todas as ações variáveis são consideradas com seus valores quase permanentes 𝜓2𝑗. 𝐹𝑄𝑗,𝑘: 𝐹𝑑,𝑢𝑡𝑖 = ∑ 𝐹𝑔𝑖,𝑘 + 𝑚 𝑖=1 ∑ 𝜓2𝑗. 𝐹𝑄𝑗,𝑘 𝑛 𝐽=1 10.2 COMBINAÇÕES FREQUENTES DE SERVIÇO Nas combinações frequentes de serviço, a ação variável 𝐹𝑄1 é tomada com seu valor frequente 𝜓1 . 𝐹𝑄1,𝑘, e todas as demais ações variáveis são tomadas com o valor quase-permanente 𝜓2. 𝐹𝑄𝑘 . 𝐹𝑑,𝑢𝑡𝑖 = ∑ 𝐹𝑔𝑖,𝑘 + 𝑚 𝑖=1 𝜓1 . 𝐹𝑄1,𝑘 + ∑ 𝜓2𝑗. 𝐹𝑄𝑗,𝑘 𝑛 𝐽=2 10.3 COMBINAÇÕES RARAS DE SERVIÇO Nas combinações raras de serviço, a ação variável principal 𝐹𝑄1 é tomada com seu valor característico 𝐹𝑄1,𝑘 e todas as demais ações são tomadas com seus valores freqüentes 𝜓1 . 𝐹𝑄,𝑘: 𝐹𝑑,𝑢𝑡𝑖 = ∑ 𝐹𝑔𝑖,𝑘 + 𝐹𝑄1,𝑘 𝑚 𝑖=1 + ∑ 𝜓1𝑗 . 𝐹𝑄𝑗,𝑘 𝑛 𝐽=2 Os valores dos fatores de combinação foram apresentados anteriormente. NBR 6123 – FORÇAS DEVIDO AO VENTO EM EDIFICAÇÕES 11. DEFINIÇÕES Para que se compreenda todas as informações apresentadas na norma, deve-se definir: Barlavento: região de onde sopra o vento. Reticulado: toda estrutura composta por barras retas. Sobrepressão: pressão efetiva acima da pressão atmosférica de referência. Sotavento: região oposta àquela de onde sopra o vento. Sucção: pressão efetiva abaixo da pressão atmosférica de referência. Superfície frontal: superfície definida pela projeção ortogonal da edificação, estrutura ou elemento estrutural sobre um plano perpendicular à direção do vento (“superfície de sombra”). Vento básico: vento que corresponde a velocidade básica 𝑉0. Vento de alta turbulência: Uma edificação pode ser considerada em vento de alta turbulência se sua altura não excede duas vezes a altura média das edificações nas vizinhanças, essas se estendem em direção ao vento, a uma distância mínima de: 500m, para edificações de até 40m de altura; 1000m, para edificações de até 55m de altura; 2000m, para edificações de até 70m de altura; 3000m, para edificações de até 80m de altura; Vento de baixa turbulência: Vento que passa em todos os demais casos. 12. PROCEDIMENTOS Calcula-se as forças devido ao vento sobre uma edificação de formas separadas: a) elementos de vedação e suas fixações (telhas, vidros, esquadrias, painéis de vedação, etc.); b) partes da estrutura (telhados, paredes, etc); c) a estrutura como um todo 12.1 Vento sobre estruturas parcialmente executadas A verificação da segurança em uma estrutura parcialmente executada pode ser feita com uma velocidade característica menor. 13. DETERMINAÇÃO DAS FORÇAS ESTÁTICAS DEVIDAS AO VENTO As forças estáticas devidas ao vento são determinadas do seguinte modo: Determina-se a velocidade básica 𝑉0. Multiplica-se a velocidade básica pelos fatores 𝑆1, 𝑆2 𝑒 𝑆3. Com o novo valor 𝑉𝑘 , calcula-se a pressão dinâmica pela expressão: 𝑞 = 0,613𝑉𝑘² Onde q é calculado em N/m² e 𝑉𝑘 em m/s. 14. COEFICIENTES DE PRESSÃO A força do vento depende da diferença de pressão nas faces opostas da parte da edificação em estudo, calcula-se os coeficientes de pressão para superfícies exteriores e interiores. Pressão efetiva(∆𝑝) é definida numericamente por: pressão efetiva externa – pressão efetiva interna (∆𝑝 = ∆𝑝𝑒 − ∆𝑝𝑖). Portanto, pode-se expressar a equação pelos coeficientes de pressão: ∆𝑝 = (𝐶𝑝𝑒 − 𝐶𝑝𝑖). 𝑞 Onde 𝐶𝑝𝑒 é o coeficiente de pressão externa, e 𝐶𝑝𝑖 é o coeficiente de pressão interna: 𝐶𝑝𝑒 = ∆𝑝𝑒 𝑞 𝐶𝑝𝑖 = ∆𝑝𝑖 𝑞 Onde valores positivos correspondem a sobrepressões, e valores negativos correspondem a sucções. 14.1 COEFICIENTES DE FORMA Pode-se definir a força do vento sobre um elemento plano de edificação de área A, considerandoa força atuante de forma perpendicular a ele: 𝐹 = 𝐹𝑒 − 𝐹𝑖 Onde 𝐹𝑒 é a força externa à edificação, agindo na superfície plana de área A e 𝐹𝑖 é a força interna à edificação, agindo na superfície plana de área A. Portanto: 𝐹 = (𝐶𝑒 − 𝐶𝑖). 𝑞. 𝐴 Onde: 𝐶𝑒 = 𝐹𝑒 𝑞. 𝐴 𝐶𝑖 = 𝐹𝑖 𝑞. 𝐴 Onde valores positivos correspondem a sobrepressões, e valores negativos correspondem a sucções. Ou seja, valores positivos indicam que a força atua para o interior, e valores negativos correspondem a forças que atuam para o exterior da edificação. Considera-se 𝐶𝑝𝑖=𝐶𝑖, porque a pressão interna é considerada uniformemente distribuída no interior da edificação. 15. COEFICIENTES DE FORÇA Obtém-se a força global do vento sobre uma edificação ou parte dela somando-se vetorialmente as forças do vento que ali atuam. A componente da força global na direção do vento, força de arrasto 𝐹𝑎 é dada por: 𝐹𝑎 = 𝐶𝑎. 𝑞. 𝐴𝑒 Onde 𝐶𝑎. é o coeficiente de arrasto e 𝐴𝑒 é a área frontal efetiva (área da projeção ortogonal da edificação: “área da sombra”). Pode-se expressar a equação para um componente qualquer da força global, de modo geral: 𝐹 = 𝐶𝑓. 𝑞. 𝐴 Onde 𝐶𝑓 é o coeficiente de força, especificado em cada caso. 16. VELOCIDADE CARACTERÍSTICA DO VENTO A velocidade básica do vento, 𝑉0, é a velocidade de uma rajada de 3 s, excedida em média uma vez em 50 anos, a 10 m acima do terreno, em campo aberto e plano. Para encontrar a velocidade básica é necessário utilizar o gráfico das isopletas de velocidade básica no Brasil, com intervalos de 5m/s. Como regra geral, é admitido que o vento básico pode soprar de qualquer direção horizontal. FIGURA 1 – ISOPLETAS (BRASIL) Fonte: NBR 6123 a. FATOR TOPOGRÁFICO (𝑺𝟏) O fator topográfico 𝑆1 leva em consideração as variações de elevação no terreno de projeto, ele é determinado do seguinte modo: Terrenos planos ou fracamente acidentados: 𝑆1 = 1,0; Taludes e morros: taludes e morros alongados nos quais pode ser admitido um fluxo de vento bidimensional, como indicado na figura abaixo. FIGURA 2 – FATOR TOPOGRÁFICO Fonte: NBR 6123 No ponto A para os morros e nos pontos A e C para os taludes pode-se admitir 𝑆1 = 1,0. No ponto B 𝑆1 varia como função de 𝑆1 (z): 𝜃 ≤ 3°: 𝑆1(𝑧) = 1,0; 6° ≤ 𝜃 ≤ 17°: 𝑆1(𝑧) = 1,0 + (2,5 − 𝑧 𝑑 ) . 𝑡𝑔(𝜃 − 3°) ≥ 1; 𝜃 ≥ 45°: 𝑆1(𝑧) = 1,0 + (2,5 − 𝑧 𝑑 ) . 0,31 ≥ 1 Para casos intermediários faz-se necessário a interpolação, esses casos são: 3° < 𝜃 < 6° < 17° < 𝜃 < 45°. Onde: 𝑧 = altura medida a partir da superfície do terreno no ponto considerado. 𝑑 = diferença de nível entre a base e o topo do talude ou morro. 𝜃 = inclinação média do talude ou encosta do morro. Entre A e B e entre B e C, o fator 𝑆1 é obtido por interpolação linear. Para vales profundos, protegidos de quaisquer ventos de quaisquer direções: 𝑆1 = 0,9. 16.2 FATOR DE RUGOSIDADE DO TERRENO ( 𝑺𝟐) O fator 𝑆2 considera o efeito da rugosidade do terreno, junto da variação de velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação. Para a norma a rugosidade do terreno é classificada em cinco categorias: Categoria 1: Superfícies lisas de grande dimensão, com mais de 5km, medida no sentido e direção do vento. Exemplos: mar calmo, lagos, rios e pântanos sem vegetação. Categoria 2: Terrenos abertos em nível, ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, como árvores e edificações baixas. Exemplos: zonas costeiras planas, campos de aviação, pradarias e charnecas. A cota média dos obstáculos é considerada inferior ou igual a 1,0m. Categoria 3: Terrenos planos ou ondulados com obstáculos, tais como muros, poucos quebra-ventos de árvores, edificações baixas. Exemplos: granjas, casas de campo, fazendas com muros e subúrbios a considerável distância do centro, com casas baixas. A cota média dos obstáculos é considerada igual a 3,0m. Categoria 4: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada. Exemplos: zonas de parques, bosques, cidades pequenas, subúrbios densamente construídos (grandes cidades) e áreas industriais ou parcialmente desenvolvidas. A cota média dos obstáculos é considerada igual a 10m. Categoria 5: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes e altos, e também com pouco espaço entre si. Exemplos: florestas com árvores altas, de copas isoladas, centros de grandes cidades, complexos industriais bem desenvolvidos. A cota média do topo dos obstáculos é considerada igual ou superior a 25m. 16.3 DIMENSÕES DA EDIFICAÇÃO Existem três classes de edificações: Classe A: Todas unidades de vedação, seus elementos de fixação e peças individuais de estrutura sem vedação. Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical não ultrapasse 20m. Classe B: Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical esteja entre 20m e 50m. Classe C: Toda edificação na qual a maior dimensão horizontal ou vertical exceda 50m. Com os dados de categoria e classe é possível determinar o coeficiente 𝑆2 utilizando a tabela abaixo: TABELA 7 – FATOR 𝑺𝟐 Fonte: NBR 6123 a. FATOR ESTATÍSTICO 𝑺𝟑 O fator estatístico 𝑆3 é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação. Pode-se determinar o valor mínimo para o fator utilizando a seguinte tabela: TABELA 8 – FATOR 𝑺𝟑 Fonte: NBR 6123 17. COEFICIENTES DE PRESSÃO INTERNA Para edificações com paredes internas permeáveis, a pressão interna pode ser considerada uniforme. Neste caso, devem ser adotados os seguintes valores para o coeficiente de pressão interna 𝐶𝑝𝑖: 17.1 Duas faces opostas igualmente permeáveis, as outras faces impermeáveis: Vento perpendicular a uma face permeável: 𝐶𝑝𝑖 = + 0,2; Vento perpendicular a uma face impermeável: 𝐶𝑝𝑖 = - 0,3; 17.2 Quatro faces igualmente permeáveis 𝐶𝑝𝑖 = −0,3 𝑜𝑢 0 (considerar o valor mais nocivo). 17.3 Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade Proporção entre a área de todas as aberturas na face de barlavento e a área total das aberturas em todas as faces submetidas a sucções externas: 1 → 𝐶𝑝𝑖 = +0,1 1,5 → 𝐶𝑝𝑖 = +0,3 2 → 𝐶𝑝𝑖 = +0,5 3 → 𝐶𝑝𝑖 = +0,6 6+→ 𝐶𝑝𝑖 = +0,8 Proporção entre a área da abertura dominante (ou área das aberturas situadas nesta zona) e a área total das outras aberturas situadas em todas as faces submetidas a sucções externas: 0,25 → 𝐶𝑝𝑖 = −0,4 0,50 → 𝐶𝑝𝑖 = −0,5 0,75 → 𝐶𝑝𝑖 = −0,6 1,0 → 𝐶𝑝𝑖 = −0,7 1,5 → 𝐶𝑝𝑖 = −0,8 3+→ 𝐶𝑝𝑖 = −0,9 Para edificações com janelas fixas que tenham uma baixa probabilidade de serem rompidas por acidente, considera-se o valor mais nocivo entre -0,2 e 0 para o coeficiente. Para os coeficientes de pressão e de forma, externos, para paredes de edificação de planta regular utiliza-se a tabela: TABELA 9 – COEFICIENTES EXTERNOS Fonte: NBR 6123 Para os coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhados com duas águas, simétricos, em edificações de planta retangular utiliza-se: TABELA 10 – COEFICIENTES EXTERNOS (TELHADOS) Fonte: NBR 6123 Para os coeficientes de pressão e de forma, externos, para telhados com uma água, em edificações de planta retangular utiliza-se(quando h/b é menor que 2): TABELAS 11 e 12 - COEFICIENTES EXTERNOS Fonte: NBR 6123 FIGURA 3 – REFERENCIAL ADOTADO PARA AS TABELAS 5 E 6. Fonte: NBR 6123 18. COEFICIENTES DE ARRASTO Os coeficientes de arrasto indicados neste item são aplicáveis a corpos deseção constante ou fracamente variável. A força de arrasto é calculada pela expressão: 𝐹𝑎 = 𝐶𝑎. 𝑞. 𝐴𝑒 Para determinar o coeficiente de arrasto para edificações paralelepipédicas em vento de baixa turbulência utiliza-se o ábaco: FIGURA 4 – ÁBACO PARA DETERMINAR COEFICIENTE DE ARRASTO Fonte: NBR 6123 Para determinar o coeficiente de arrasto para edificações paralelepipédicas em vento de alta turbulência utiliza-se o ábaco: FIGURA 5 – ÁBACO PARA DETERMINAR COEFICIENTE DE ARRASTO Fonte: NBR 6123 a. REDUÇÕES NOS COEFICIENTES Em geral, os coeficientes aerodinâmicos dados nesta Norma foram obtidos de testes nos quais o fluxo de ar era moderadamente suave, aproximadamente do tipo de vento que aparece em campo aberto e plano (vento de baixa turbulência). No vento de alta turbulência que aparece em grandes cidades, há diminuição de sucção na parede de sotavento de edificações paralelepipédicas, com consequente diminuição dos respectivos coeficientes, exceto para edificações com uma relação profundidade/ largura de 1/3 ou menos. Para edificações paralelepipédicas, expostas a ventos de alta turbulência, são admitidas as seguintes reduções: - Coeficiente de forma na parede de sotavento: considerar 2/3 do valor dado na Tabela 3 (parede B para α = 90° e parede D para α = 0°); - Coeficiente de arrasto: utilizar o gráfico da Figura 5. 18.2 EXCENTRICIDADES DAS FORÇAS DE ARRASTO Devem ser considerados, quando for o caso, os efeitos da excentricidade da força de arrasto: As forças devidas ao vento agindo perpendicularmente a cada uma das fachadas, de acordo com as especificações da Norma; as excentricidades causadas por vento agindo obliquamente ou por efeitos de vizinhança. Os esforços de torção daí oriundos são calculados considerando estas forças agindo, respectivamente, com as seguintes excentricidades, em relação ao eixo vertical geométrico; Edificações sem efeitos de vizinhança: 𝑒𝑎 = 0,075 a e 𝑒𝑏 = 0,075 b. Edificações com efeitos de vizinhança: 𝑒𝑎 = 0,15 a e 𝑒𝑏 = 0,15 b. Sendo 𝑒𝑎 medido na direção do lado maior, 𝑎, e 𝑒𝑏 medido na direção do lado menor, 𝑏. Os efeitos de vizinhança serão considerados somente até a altura do topo da(s) edificação(ões) situada(s) na(s) proximidade(s), dentro de um círculo de diâmetro igual à altura da edificação em estudo, ou igual a seis vezes o lado menor da edificação, b, adotando-se o menor destes dois valores. 19. COBERTURAS ISOLADAS A ÁGUAS PLANA Nas coberturas isoladas, isto é, nas coberturas sobre suportes de reduzidas dimensões, e que por este motivo não constituem obstáculo significativo ao fluxo de ar, a ação do vento é exercida diretamente sobre as faces superior e inferior da cobertura. Os coeficientes das Tabelas que serão apresentadas aplicam-se somente quando forem satisfeitas as seguintes condições: Coberturas a uma água: 0 ≤ 𝑡𝑔𝜃 ≤ 0,7 ℎ ≥ 0, 5𝐼2; Coberturas a duas águas: 0,07 ≤ 𝑡𝑔𝜃 ≤ 0,6 ℎ ≥ 0,5 𝐼2; Onde: ℎ = altura livre entre o piso e o nível da aresta horizontal mais baixa da cobertura; 𝐼2= profundidade da cobertura; 𝜃 = ângulo de inclinação das águas da cobertura; Para vento paralelo à geratriz da cobertura, devem ser consideradas forças horizontais de atrito calculadas pela expressão: 𝐹𝑎𝑡 = 0,05 𝑞 𝑎 𝑏 Onde a e b são as dimensões em planta da cobertura, essas forças englobam a ação do vento sobre as duas faces da cobertura. Em abas, planas ou aproximadamente planas, porventura existentes ao longo das bordas da cobertura, deve ser considerada uma pressão uniformemente distribuída, com força resultante calculada pela expressão: 𝐹 = 1,3. 𝑞. 𝐴𝑒 , 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒂 𝒂𝒃𝒂 𝒅𝒆 𝒃𝒂𝒓𝒍𝒂𝒗𝒆𝒏𝒕𝒐; 𝐹 = 0,8. 𝑞. 𝐴𝑒 , 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒂 𝒂𝒃𝒂 𝒅𝒆 𝒔𝒐𝒕𝒂𝒗𝒆𝒏𝒕𝒐; Sendo . 𝐴𝑒 a área frontal efetiva das placas e elementos afins que constituem a aba em estudo. As expressões anteriores são válidas para abas que formem em relação à vertical um ângulo de no máximo 30°. As forças assim calculadas englobam as pressões que agem em ambas as faces das abas perpendiculares à direção do vento. Nas abas paralelas à direção do vento, devem ser consideradas forças horizontais de atrito calculadas pela expressão: 𝐹𝑎𝑡= 0,05. 𝑞. 𝐴𝑒 E aplicadas à meia altura das abas. Estas forças englobam a ação do vento sobre as duas faces das abas. Abaixo serão apresentadas as tabelas de coeficientes que devem ser utilizados nos casos descritos acima: TABELA 13 – COEFICIENTE DE PRESSÃO EM COBERTURAS ISOLADAS A UMA ÁGUA PLANA Fonte: NBR 6123 TABELA 14 – COEFICIENTE DE PRESSÃO EM COBERTURAS ISOLADAS A DUAS ÁGUAS PLANAS SIMÉTRICAS Fonte: NBR 6123 NBR 8681 – AÇÕES E SEGURANÇA NAS ESTRUTURAS – PROCEDIMENTO 1. OBJETIVO 3.1 ESTADOS LIMITES ÚLTIMOS 3.2 ESTADOS LIMITES DE SERVIÇO 4. CLASSIFICAÇÃO DAS AÇÕES 4.1 AÇÕES PERMANENTES 4.2 AÇÕES VARIÁVEIS 4.3 AÇÕES EXCEPCIONAIS 5 TIPOS DE CARREGAMENTO 5.1 CARREGAMENTO NORMAL 5.2 CARREGAMENTO ESPECIAL 5.3 CARREGAMENTO EXCEPCIONAL 6 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS DAS AÇÕES 6.1 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS NORMAIS 6.2 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS ESPECIAIS 6.3 COMBINAÇÕES ÚLTIMAS EXCEPCIONAIS 6.4 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO PARA AS AÇÕES PERMANENTES 7 COEFICIENTES DE PONDERAÇÃO PARA AÇÕES VARIÁVEIS 8 COEFICIENTE DE PONDERAÇÃO PARA AS AÇÕES EXCEPCIONAIS 9 VALORES DOS FATORES DE COMBINAÇÃO E DE REDUÇÃO PARA AÇÕES VARIÁVEIS 10 COMBINAÇÕES DE SERVIÇO DAS AÇÕES 10.1 COMBINAÇÃO QUASE PERMANENTE DE SERVIÇO 10.2 COMBINAÇÕES FREQUENTES DE SERVIÇO 10.3 COMBINAÇÕES RARAS DE SERVIÇO NBR 6123 – FORÇAS DEVIDO AO VENTO EM EDIFICAÇÕES 11. DEFINIÇÕES 12. PROCEDIMENTOS 12.1 Vento sobre estruturas parcialmente executadas 13. DETERMINAÇÃO DAS FORÇAS ESTÁTICAS DEVIDAS AO VENTO 14. COEFICIENTES DE PRESSÃO 14.1 COEFICIENTES DE FORMA 15. COEFICIENTES DE FORÇA 16. VELOCIDADE CARACTERÍSTICA DO VENTO a. FATOR TOPOGRÁFICO, (𝑺-𝟏.) 16.2 FATOR DE RUGOSIDADE DO TERRENO (, 𝑺-𝟐.) 16.3 DIMENSÕES DA EDIFICAÇÃO a. FATOR ESTATÍSTICO ,𝑺-𝟑. 17. COEFICIENTES DE PRESSÃO INTERNA 17.1 Duas faces opostas igualmente permeáveis, as outras faces impermeáveis: 17.2 Quatro faces igualmente permeáveis 17.3 Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade 18. COEFICIENTES DE ARRASTO a. REDUÇÕES NOS COEFICIENTES 18.2 EXCENTRICIDADES DAS FORÇAS DE ARRASTO 19. COBERTURAS ISOLADAS A ÁGUAS PLANA
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