CARGAS DEVIDO AO VENTO
• Em estruturas leves esbeltas, como é o caso
das estruturas construídas em aço, o vento é
resposável por grande parte dos acidentes.
Sendo assim, o vento é uma ação que não deve
ser ignorada.
• Essas ações podem ser determinada conforme
as prescrissões da NBR 6123/88 “ Forças
devido ao vento em edificações”
Velocidade do vento
Grau
Descrição do
vento
Efeitos devidos ao vento
Calmaria
----------
0
Intervalo
(m/s)
0,0-0,5
Média
(km/h)
1
1
0,5-1,7
4
Sopro
Fumaça sobe na vertical
2
1,7-3,3
8
Brisa leve
Sente-se o vento nas faces
3
3,3-5,2
15
Brisa fraca
Movem-se as folhas das árvores
4
5,2-7,4
20
Brisa
moderada
Movem-se pequenos ramos e as bandeiras se
estendem
5
7,4-9,8
30
Bisa viva
Movem-se ramos maiores
6
9,8-12,4
40
Brisa forte
Movem-se arbustos
7
12,4-15,2
50
Ventania fraca
Dobram os galhos fortes
8
15,2-18,2
60
Ventania
moderada
Difícil de caminhar, galhos quebram-se e troncos
oscilam
9
18,2-21,5
70
Ventania
Objetos leves são deslocados, quebram-se
arbustos e galhos grossos
10
21,5-25,5
80
Ventania forte
Árvores são arrancadas e postes são quebrados
11
25,5-29,0
90
Ventania
destrutiva
Avarias severas
12
>29,0
105
Furacão
Calamidades
FAT. QUE INTERFEREM NA VELOCIDADE
DO VENTO
•
•
•
•
:
Posição geográfica da edificação;
Altura da edificação e projeção em planta;
Aspectos topográficos;
Rugosidade do terreno.
DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO DINÂMICA OU DE
OBSTRUÇÃO
Velocidade característica Vk (velocidade de projeto)
Vk = V0S1S2S3
Onde: V0 – velocidade básica do vento (m/s)
S1 – fator topográfico
S2 – fator rugosidade do terreno e dimensão
da edificação
S3 – fator estatísitico (ocupação)
APA DE ISOPLETAS PARA DETERMINAÇÃO D
ELOCIDADE BÁSICA DO VENTO V0(m/s)
FATOR TOPOGRÁFICO S1
a) Terreno plano ou fracamente
acidentado: S1 = 1,0;
b) Taludes e morros
-no ponto A (morros) e nos pontos A e C
(taludes): S1 = 1,0;
-no ponto B: [ S1 é uma função S1(z)]:
θ ≤ 3º : S1(z) = 1,0
6º ≤ θ ≤17 º :
z

S1  z   1, 0   2,5   tan   30   1
d

θ ≥45º:
z

S1  z   1, 0   2,5   0,31  1
d

[ interpolar linearmente para
3º < θ < 6 º < 17 < θ < 45º ]
Nota:
Interpolar entre A e B e entre B e C.
Vales profundos S1 = 0,9.
FATOR RUGOSIDADE DO TERRENO E DIMENSÃO DA
EDIFICAÇÃO S2
S2 é determinado definindo uma categoria (rugosidade do terreno) e uma
classe de acordo com as dimensões da edificação.
Rugosidade do terreno
Definição de categorias de terreno segundo NBR 6123/1988
Categoria Discrição do ambiente
I
Mar calmo, lagos, rios, pântanos
II
Campos de aviação, fazendas
III
Casas de campo, fazendas com muros, subúrbio, cam altura média
dos obstáculos de 3,0 m
IV
Cidades pequenas, suburbios desamente construídos, áreas
industriais desenvolvidas, com muros, suburbios, com altura média
dos obstáculos de 10,0 m
V
Florestas com árvores altas, centros de grandes cidades, com altura
média igual ou superior a 25,0 m
Dimensões da edificação
Classe
Descrição
A
Maior dimensão da superfície frontal menor ou igula 20 metros
B
Maior dimensão da superfície frontal entre 20 e 50 metros
C
Maior diemnsão da suerfície frontal que 50 metros
O fator S2 usado
no cálculo da
velocidade
do
vento em uma
altura z acima do
nível geral do
terreno é obtido
pela expressão:
 z 
S2  bFr  
 10 
p
Parâmetros metereológicos
Categoria
Zg (m) Parâmetro
I
250
II
300
III
350
IV
420
V
500
b
p
b
Fr
p
b
p
b
p
b
p
Classes
A
1,10
0,06
1,00
1,00
0,085
0,94
0,10
0,86
0,12
0,74
0,15
B
1,11
0,065
1,00
0,98
0,09
0,94
0,105
0,85
0,125
0,73
0,16
C
1,12
0,07
1,00
0,95
0,10
0,93
0,115
0,84
0,135
0,71
0,175
FATOR ESTATÍSICO S3
S3 é definido em função da ocupação da edificação
Valores mínimos do fator estatístico S3
Grupo
Descrição
S3
1
Edificações cuja ruina total ou parcial pode afetar a
segurança ou possibilidade de socorro a pessoas após uma
tempestade destrutiva (hospitais, quartéis de bombeiros e de
forças de segurança, centrais de comunicação, etc.)
1,10
2
Edificação para hotéis e residências. Edificação para
comércio e indústria com alto fator de ocupação
1,00
3
Edificações e instalações industriais com baixo fator de
ocupação ( depósitos, silos, construções rurais, etc.)
0,95
4
Vedações (telhas, vidros, painéis de vedação, etc.)
0,88
5
Edificação temporárias. Estruturas dos grupos 1 a 3 durante
a construção
0,83
Pressão dinâmica ou de obtrução do vento é dada por:
q = 0,613Vk2 (N/m2)
DETERMINAÇÃO DAS FORÇAS ESTÁTICAS DEVIDO AO
VENTO
A força devido ao vento depende da diferença de pressão nas faces opostas
da parte da edificação em estudo, essa força é obtida por:
F = ( Cpe – Cpi)qA
Onde Cpe e Cpi são os coeficientes de pressão de acordo com as dimensões
geométricas da edificação, q é a pressão dinâmica e A é a área frontal ou
perpendicular a atuação do vento. Valores positivos dos coeficiente de
forma ou pressão externo ou interno coreespondem a sobrepressões e
valores negativos correspondem a suções.
Coeficientes de pressão externo Cpe (paredes laterais)
Detalhamento das regiões
Coeficientes de pressão externo Cpe (telhado)
Detalhamento das regiões
Coeficientes de pressão interno Cpi
Abertura dominânte (área aberta maior que a soma de
todas as outras presente na edificação)
a) Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras duas
faces impermeáveis:
Cpi
Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras faces
impermeaveis
+0,2
Vento perpendicular a uma face permeável
-0,3
Vento perpendicular a uma face impermeável
-0,3 ou 0
Considerar o valor mais nocivo para o caso de quatro faces igulamente
permeáveis
b) Quatro faces igualmente permeáveis: Cpi = 0,3 ou 0
(considerar o valor mais nocivo)
Coeficientes de pressão interno Cpi
c) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual
permeabilidade
C1 - Abertura dominante na face do barlavento
Proporção entre a área de todas as aberturas na face do barlavento e a área
total das aberturas em todas as faces.
1
Cpi= +0,1
1,5
Cpi=+0,3
2
Cpi=+0,5
3
Cpi=+0,6
6 ou mais
Cpi=+0,8
Coeficientes de pressão interno Cpi
C.2 - Abertura dominante na face do sotavento.
•Adotar o valor do coeficiente de forma externo, Ce, correspondente
a esta face.
C3 – Abertura dominante em uma face paralela ao vento
C3.1 - abertura dominante não situada em zona de alta sucção
externa
Adotar o valor do coeficiênte de forma externo Ce,
correspondente ao local da abertura nesta face
Coeficientes de pressão interno Cpi
C.3.2 - Abertura dominante situada na zona de alta sucção externa.
Proporção entre a área da abertura dominate ( ou área das aberturas situadas nesta
zona) e área total das outras aberturas situadas em todas as faces submetidas a
sucção 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 ou mais
Cpi= - 0,9
Método dos estados limites
ESTADOS LIMITES
• Estado limite último
• Estado limite de serviço
Método dos estados limites
• Estado Limite Último
Estado a partir do qual se dermina paralisação de parte ou de
toda a estrutura.
Exemplos:
Formação de um sistema hipostático
Ruptura ou plastificação excessiva
Perda de capacidade por parte de seus elementos,
ruptura de seções
Método dos estados limites
• Estado limite limite de utilização:
Estados ou circunstâncias que pela sua ocorrência, repetição
ou duração, provocam efeitos estruturais que extrapolam as
condições estabelecidas para o uso normal da construção, ou
que são indícios claros de comprometimento da sua
durabilidade, funcionalidade e estética.
Método dos estados limites
Estado limite limite de utilização
Pode ser caracterizado quando se verifica os seguintes
fenômenos:
– Deformações excessivas para utilização normal da estrutura, como por
exemplo: flechas ou rotações que afetam a aparencia da estrutura.
– Deslocamentos excessivos sem perda de equilibrio.
– Danos Locais excessivos (fissuração, rachaduras, corrosão etc.) que
afetam a utilização ou a durabilidade da estrutura.
Método dos estados limites
Verificação de projeto
Sd ≤ Rd
Método dos estados limites
• Solicitações
Ações: - Causas que provocam esforços na
estrutura. Exemplo: Vento, peso próprio dos
elementos estruturais, peso de elementos de
vedação e demais componentes da edificação,
peso das pessoas, de moveis, empuxo de terra,
protenção, cargas de equipamentos etc.
Método dos estados limites
CLASSIFICAÇÃO
Variabilidade no tempo:
- Permanente
- Varáveis
Método dos estados limites
CLASSIFICAÇÃO
Ação permanentes – Apresentam pouca variação em
torno da média ao longo
do tempo
Diretas: (peso próprio, peso dos
elementos de vedação, peso de
equipamentos fixos. etc)
Indiretas: (Protenção, recalque de
apoio, retração de materiais que
compoem a estrutura. etc)
Método dos estados limites
Ações variáveis – Apresentam grandes variações em torno da
média ao longo do tempo. Exemplo: (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)
Ações variáveis normais – grande probabilidade de ocorrencia e de
obrigatória consideração no projeto.
Ações variáveis especiais – Ações de natureza ou intensidades
especiais, como abalo sísmico por exemplo.
Método dos estados limites
• Ações excepcionais – São as que têm duração extremamente
curta e muito baixa
probabilidade
de
ocorrência
durante a vida útil da construção.
Método dos estados limites
• Valores representativos:
As ações são quantificadas por seus valores representativos,
que podem ser valores característicos, valores característicos
nominais, valores reduzidos de combinação, valores
convencionais excepcionais, valores reduzidos de utilização e
valores raros de utilização.
Método dos estados limites
Valores representativos para estados limites últimos
Valores característicos - São denotados por “Fk” e definidos
em função da variabilidade de suas intensidades.
- para ações variáveis, correspondem a valores que tem 25%
a 35% de chance de ser ultrapassados em um período de 50
anos.
- para ações permanentes, corresponde ao percentil 50, seja
para efeitos desfavoraveis ou favoraveis
Método dos estados limites
Valores representativos para estados limites últimos
Valores característicos nominais - definidos da seguinte
maneira:
- para ações que não tem sua variabilidade expressa por uma
função de densidade de probabilidade tem seus valores
escolhidos consensualmente.
- para ações que tem pouca variabilidade, adota-se os valores
médios.
Método dos estados limites
• Valores representativos para estado limite de utilização
Valores reduzidos reduzidos de utilização
- os valores reduzidos de utilização são determinados a partir dos
valores característicos pelas expressões ψ1 Fk e ψ2 Fk, e são
empregados na verificação da segurança em relação a estados limites
de utilização, decorrentes de ações que se repetem muitas vezes e
ações de longa duração, respectivamente;
- os valores reduzidos ψ1 Fk são designados por valores freqüentes e
os valores reduzidos ψ2 Fk por valores quase permanentes das ações
variáveis.
Método dos estados limites
• Combinações de ações. Carregamentos
Carregamento - conjunto das ações com probabilidade não
desprezível de ocorrência simultânea. É obtido de modo a
considerar os efeitos mais desfavoráveis para estrutura.
Método dos estados limites
TIPOS DE CARREGAMENTOS:
• Normal
• Especial
• Excepcional
• De construção
Método dos estados limites
Coeficientes de ponderação das ações (f)
As ações devem ser ponderadas pelo coeficiente (f), dado por:
f = f1f2f3
f1 - é a parcela do coeficiente de ponderação das ações f , que
variabilidade das ações;
considera a
f2 - é a parcela do coeficiente de ponderação das ações f , que considera a
simultaneidade de atuação das ações;
f3 - é a parcela do coeficiente de ponderação das ações f , que considera os
possíveis erros de avaliação dos efeitos das ações, seja por problema
construtivo, por deficiência do método empregado.
Método dos estados limites
• Coef. de ponderação das ações no estados limites últimos
O produto f1f3 é representado por g ou q.
O coeficiente f2 é igual o fator de combinação 0.
Método dos estados limites
• Ações permanentes (estruturas de aço)
Coeficientes de ponderação das ações permanentes “g“
Ações permanentes g a c
Combinações
Diretas
Indiretas
Peso próprio
de estruturas
metálicas
Peso
próprio de
estruturas
metálicas
prémoldas
Peso próprio de
estruturas
moldadas no
local e de
elementos
construtivos
industrializados
e empuxos
permanentes
Peso
próprio de
elementos
construtivo
s
industrializ
ados com
adições in
loco
Peso
próprio de
elementos
construtiv
os em
geral e
equipame
ntos
Normais
1,25
(1,00)
1,30
(1,00)
1,35
(1,00)
1,40
(1,00)
1,50
(1,00)
1,20
(0)
Especiais ou de
construção
1,15
(1,00)
1,20
(1,00)
1,25
(1,00)
1,30
(1,00)
1,40
(1,00)
1,20
(0)
Exepcionais
1,10
(1,00)
1,15
(1,00)
1,15
(1,00)
1,20
(1,00)
1,30
(1,00)
0
(0)
Método dos estados limites
• Ações variáveis (estruturas de aço)
Coeficientes de ponderação das ações variáveis “q“
Ações variáveis q a d
Combinações
Diretas
Efeito de
temperatura b
Ação do Vento
Ações Truncadas e
Demais ações variáveis, incluindo
as decorrentes do uso e ocupação
Normais
1,20
1,40
1,20
1,50
Especiais ou de
construção
1,00
1,20
1,10
1,30
Exepcionais
1,00
1,00
1,00
1,00
Método dos estados limites
a)
b)
c)
d)
e)
Valores entre parênteses correspondem aos coeficientes para ações favoráveis.
O efeito de temperatura citado não inclui o gerado por equipamentos, o qual deve ser
considerado a ação decorrente do uso e ocupação da edificação.
Nas combinações normais, ação permanentes diretas que não são favoráveis à
segurança podem, opcionalmente, ser consideradas todas agrupadas, com coeficiente
de ponderação igual a 1,35 quando as ações variáveis decorrentes do uso e ocupação
forem superior a 5kN/m2, ou 1,40 quando isso não ocorrer. Nas combinações especiais
ou de construção, os coeficientes de ponderação são respectivamente 1,25 e 1,30, e
nas combinações excepcionais, 1,15 e 1,20.
Nas combinações normais, se as ações permanentes diretas que não são favoráveis à
segurança forem agrupadas, as ações variáveis que não são favoráveis à segurança
podem, opcionalmente, ser consideradas também todas agrupadas, com coeficiente
de ponderação igual a 1,50 quando ações decorrentes do uso de ocupação forem
superior a 5 kN/m2, ou 1,4 quando isso não ocorrer (mesmo nesse caso, o efeito da
temperatura pode ser considerado isoladamente, com seu próprio coeficiente de
ponderação). Nas combinações especiais ou de construção, os coeficientes de
ponderação são respectivamente, 1,30 e 1,20, e nas combinações excepcionais,
sempre 1,00.
Ações truncadas são consideradas ações variáveis cuja distribuição de máximos é
truncada por um dispositivo físico, de modo que o valor dessa ação não possa superar
o limite correspondente . O coeficiente de ponderação mostrado nesta tabela se
aplica a este valor-limite.
Fatores de combinação e de utilização “i” (estruturas de aço)
Ações
0
Ações
Locais em que não há predominância de pesos e de 0,5
variáveis
equipamentos que permancem fixos por longos períodos
causadas
de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas
pelo uso e (edificações residenciais) b
ocupação
Locais em que há predominância de pesos e de 0,7
equipamentos que permancem fixos por longos períodos
de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas
(Edificações comerciais, de escritórios e de acesso
público)
Bibliotecas, arquivos depósitos, oficinas e garagens e 0,8
sobrecargas em coberturas
vento
Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral
0,6
Temperatura Variações uniformes de temperatura em relação a média 0,6
anual local
Cargas
Passarela de pedestres
0,6
móveis
e Vigas de rolamento de pontes rolantes
1,0
seus efeitos Pilares e outros elementos ou subestruturas que 0,7
dinâmicos
suportam vigas de rolamento de pontes rolantes
b Edificações resisdenciais de acesso restrito
c Edificações comerciais, de escritórios de acesso público.
d Para combinações excepcionais onde a ação principal for sismo, admite-se
2 o valor zero
γf2a
1
2d
0,4
0,3
0,6
0,4
0,7
0,6
0,3
0,5
0
0,3
0,4
0,8
0,6
0,3
0,5
0,4
adotar para
Método dos estados limites
Valores de cálculo (ou de projeto)
• Combinações últimas normais
m


n

Fd    gi FGi ,k  q FQ1,k    qj 0 j FQ j ,k
i 1
j 2

Método dos estados limites
Valores de cálculo (ou de projeto)
• Combinações últimas especiais e de construção
m


n

Fd    gi FGi ,k  q FQ1,k    qj 0 j ,ef FQ j ,k
i 1
j 2

Método dos estados limites
Valores de cálculo (ou de projeto)
• Combinações últimas excepcionais
m


n

Fd    gi FGi ,k  q FQ1,EXC    qj 0 j ,ef FQ j ,k
i 1
j 2

Método dos estados limites
COMBINAÇÕES PARA ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃO
Combinações quase permanentes de serviço
m
n
i 1
j 1
Fser   Fgi ,k  2 j Fq j ,k
Método dos estados limites
COMBINAÇÕES PARA ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃO
Combinações frequentes de serviço
m
n
i 1
j 2
Fser   Fgi ,k  1Fq j ,k   2 j Fq j ,k
Método dos estados limites
COMBINAÇÕES PARA ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃO
Combinações raras de serviço
m
n
i 1
j 2
Fser   Fgi ,k Fq j ,k   1j Fq j ,k
LIMITES DE DESLOCAMENTOS
LIMITES DE DESLOCAMENTOS
Valor de cálculo das ações Fd
TRELIÇA ou PÓRTICO
Permanente
Peso próprio, peso das telhas, forro , estruturas de travamento, etc.
Sobrecarga:
Anexo B.5.1 ABNT NBR 8800/2008
Nas coberturas comuns (telhados ), na ausência de especificação mais
rigorosa, deve ser prevista uma sobre carga caracterísitca mínma de 0,25
kN/m2, em projeção horizontal. Admite-se que essa sobre carga englobe
as cargas decorrentes de instalações elétricas e hidráulicas, de isolamento
térmico e acustico e de pequenas peças eventualemente fixadas na
cobertura até um limite superior de 0,05 kN/m2
Valor de cálculo das ações Fd
TERÇAS
Acidental:
Anexo B.5.1 ABNT NBR 8800/2008
Nas coberturas comuns (telhados ), na ausência de especificação mais
rigorosa, deve ser prevista uma sobre carga caracterísitca mínma de 0,25
kN/m2, em projeção horizontal. Admite-se que essa sobre carga englobe
as cargas decorrentes de instalações elétricas e hidráulicas, de isolamento
térmico e acustico e de pequenas peças eventualemente fixadas na
cobertura até um limite superior de 0,05 kN/m2