ABNT NBR 6123 1988 Força Devido aos Ventos

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          L        i     c      e      n     ç        a        d      e       u      s     o       e      x     c        l      u      s        i      v      a       p       a      r      a         P      e        t      r     o        b      r        á      s         S  .       A  .        L        i     c      e      n     ç        a        d      e       u      s     o       e      x     c        l      u      s        i      v      a       p       a      r      a         P      e        t      r     o        b      r        á      s         S  .       A  . SUMÁRIO 1 Objetivo2 Convenções literais3 Definições4 Procedimento para o cálculo das forças devidas aovento nas edificações5Velocidade característica do vento6Coeficientes aerodinâmicos para edificações corren-tes7Coeficientes de forças para barras prismáticas e reti-culados8Coeficientes de forças para muros, placas e cobertu-ras isoladas9 Efeitos dinâmicos devidos à turbulência atmosféricaANEXO A - Velocidade normalizada S 2  e intervalos detempoANEXO B - Fator estatístico S 3 para a probabilidade P m  evida útil de edificação de m anosANEXO C - Localização e altitude das estações meteo-rológicasANEXO D - Determinação do coeficiente de pressão in-ternaANEXO E - Coeficientes aerodinâmicos para coberturascurvasANEXO F - Informações adicionaisANEXO G - Efeitos de vizinhançaANEXO H - Efeitos dinâmicos em edificações esbeltas eflexíveisANEXO I - Determinação da resposta dinâmica devida àturbulência atmosféricaÍndice Copyright © 1988,ABNT–Associação Brasileira deNormas TécnicasPrinted in Brazil/ Impresso no BrasilTodos os direitos reservadosSede:Rio de JaneiroAv. Treze de Maio, 13 - 28º andarCEP 20003 - Caixa Postal 1680Rio de Janeiro - RJTel.: PABX (021) 210-3122Telex: (021) 34333 ABNT - BREndereço Telegráfico:NORMATÉCNICA ABNT-AssociaçãoBrasileira deNormas Técnicas Palavras-chave: Vento. Edificação66 páginas Forças devidas ao vento emedificações NBR 6123 JUN 1988Origem: Projeto NB-599/1987CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção CivilCE-02:003.16 - Comissão de Estudo de Forças Devidas ao Vento em EdificaçõesNBR 6123 - Building construction - Bases for design of structures - Wind loads -ProcedureDescriptors: Wind. EdificationIncorpora a Errata n º 1 de DEZ 1990Reimpressão da NB-599 de DEZ 1987Procedimento 1 Objetivo 1.1  Esta Norma fixa as condições exigíveis na considera-ção das forças devidas à ação estática e dinâmica dovento, para efeitos de cálculo de edificações. 1.2  Esta Norma não se aplica a edificações de formas,dimensões ou localização fora do comum, casos estes emque estudos especiais devem ser feitos para determinar asforças atuantes do vento e seus efeitos. Resultados expe-rimentais obtidos em túnel de vento, com simulação dasprincipais características do vento natural, podem serusados em substituição do recurso aos coeficientes cons-tantes nesta Norma. 2 Convenções literais Para os efeitos desta Norma são adotadas as convençõesliterais de 2.1 a 2.3. 2.1 Letras romanas maiúsculas A-Área de uma superfície plana sobre a qual écalculada a força exercida pelo vento, a partirdos coeficientes de forma C e  e C i  (força perpen-dicular à superfície) e do coeficiente de atrito C f ,(força tangente à superfície)Área de referência para cálculo dos coeficientesde forçaA e -Área frontal efetiva: área da projeção ortogo-nal da edificação, estrutura ou elemento estrutu-ral sobre um plano perpendicular à direção dovento ("área de sombra"); usada no cálculo docoeficiente de arrasto  2NBR 6123/1988 L       i        c      e      n        ç      a       d        e       u      s      o       e      x      c      l        u      s      i        v      a          p      a      r      a       P        e      t       r      o      b       r      á        s       S        .  A       .  L       i        c      e      n        ç      a       d        e       u      s      o       e      x      c      l        u      s      i        v      a          p      a      r      a       P        e      t       r      o      b       r      á        s       S        .  A       .   A i -Área de influência correspondente à coorde-nada iA o -Área de referênciaC a -Coeficiente de arrasto; C a = F a  /qAC ai -Coeficiente de arrasto correspondente à coor-denada iC e -Coeficiente de forma externo; C e = F e  /qAC f -Coeficiente de força; C f = F/qAC f , -Coeficiente de atrito; C f,  = F’/qAC i -Coeficiente de forma interno; C i  = F i  /qAC x -Coeficiente de força na direção x; C x  = F x  /qAC y -Coeficiente de força na direção y; C y  = F y  /qAF-Força em uma superfície plana de área A, per-pendicular à respectiva superfícieF’ -Força de atrito em uma superfície plana de áreaA, tangente à respectiva superfícieF a -Força de arrasto: componente da força devidaao vento na direção do ventoF e -Força externa à edificação, agindo em uma su-perfície plana de área A, perpendicularmente àrespectiva superfícieF g -Força global do vento: resultante de todas asforças exercidas pelo vento sobre uma edificaçãoou parte delaF i -Força interna à edificação, agindo em uma su-perfície plana de área A, perpendicularmente àrespectiva superfícieF r -Fator de rajadaF x -Componente da força do vento na direção xF y -Componente da força do vento na direção yL-Altura h ou largura I 1  da superfície frontal de umaedificação, para a determinação do intervalo detempo tDimensão característica (L = 1800 m) utilizadana determinação do coeficiente de amplificaçãodinâmicaP m -Probabilidade de uma certa velocidade do ventoser excedida pelo menos uma vez em um pe-ríodo de m anos Q^ -Variável estática (força, momento fletor, tensão,etc.) ou geométrica (deformação, deslocamento,giro)Re-Número de ReynoldsS 1 -Fator topográficoS 2 -Fator que considera a influência da rugosidadedo terreno, das dimensões da edificação ou par-te da edificação em estudo, e de sua altura sobreo terrenoS 3 -Fator baseado em conceitos probabilísticosT-Período fundamental da estruturaV o  -Velocidade básica do vento: velocidade de umarajada de 3 s, excedida na média uma vez em50 anos, a 10 m acima do terreno, em campoaberto e planoV k -Velocidade característica do vento;V k  = V o  S 1  S 2  S 3 p V-Velocidade de projeto;  SSV0,69SS(10)VV 31o31 IImin,10p == (h)V t - Velocidade média do vento sobre t segundosem uma altura h acima do terreno (z)V it, -Velocidade média sobre t segundos na al-tura z acima do terreno, para a categoria i(sem considerar os parâmetros S 1  e S 3 )X i -Força total devida ao vento na direção dacoordenada i i X-Força X i  média i^ X -Componente flutuante de X i 2.2 Letras romanas minúsculas a-Lado maior: a maior dimensão horizontal deuma edificaçãoDimensão entre apoios de uma peça estruturalb-Lado menor: a menor dimensão horizontal deuma edificaçãoDimensão de uma peça estrutural segundo adireção do ventoParâmetro meteorológico usado na determina-ção de S 2 c-Dimensão de referência em barras prismáticasde faces planasDistância da borda de placa ou parede ao pon-to de aplicação de Fc as -Coeficiente de arrasto superficialc p -Coeficiente de pressão: c P  = c pe  - c pi c pe -Coeficiente de pressão externa: c pe = q pe /∆ c pi -Coeficiente de pressão interna: c pi  = q pi /∆  c α -Largura de uma barra prismática, medida emdireção perpendicular à do ventod-Diâmetro de um cilindro circularDiâmetro do círculo da base de uma cúpulaDiferença de nível entre a base e o topo de morroou talude  NBR 6123/19883         L        i     c      e      n     ç        a        d      e       u      s     o       e      x     c        l      u      s        i      v      a       p       a      r      a         P      e        t      r     o        b      r        á      s         S  .       A  .        L        i     c      e      n     ç        a        d      e       u      s     o       e      x     c        l      u      s        i      v      a       p       a      r      a         P      e        t      r     o        b      r        á      s         S  .       A  . e a -Excentricidade na direção da dimensão a, emrelação ao eixo geométrico vertical da edificaçãoe b -Excentricidade na direção da dimensão b, emrelação ao eixo geométrico vertical da edificaçãof-Flecha de abóbada cilíndrica ou de cúpulaFreqüência natural de vibraçãoh-Altura de uma edificação acima do terreno, me-dida até o topo da platibanda ou nível do bei-ral. Altura de muro ou placaAltura para a determinação da velocidademédia (h)V t I-Comprimento de barra, muro ou placaI 1 -Largura: dimensão horizontal de uma edificaçãoperpendicular à direção do ventoDimensão de referência na superfície frontal deuma edificaçãoI 2 -Profundidade: dimensão de uma edificação nadireção do ventom-Vida útil da edificação, em anosm o -Massa discreta de referênciam i -Massa discreta correspondente à coordenada in-Número de graus de liberdadep-Expoente da lei potencial de variação de S 2 q-Pressão dinâmica do vento, correspondenteà velocidade característica V k , em condiçõesnormais de pressão (1 atm = 1013,2 mbar =101320 Pa) e de temperatura (15°C): (  ) sm/ :V;N/m:q0,613Vq k22k = t-Intervalo de tempo para a determinação da ve-locidade média do ventox i -Deslocamento correspondente à coordenada i n X → -Modo de vibraçãoz-Cota acima do terrenoz o -Comprimento de rugosidadez 01 -Comprimento de rugosidade do terreno situa-do a barlavento de uma mudança de rugosidadez 02 -Comprimento de rugosidade do terreno situadoa sotavento de uma mudança de rugosidadez g -Altura gradiente: altura da camada limite atmos-féricaz i -Altura do elemento i da estrutura sobre o nível doterrenoAltura acima do terreno até a qual o perfil de ve-locidades médias é definido pela rugosidade doterreno situado a sotavento da linha de mudançade rugosidade, para z 01  < Z 02 z X -Altura acima do terreno a partir da qual o perfil develocidades médias é definido pela rugosidadedo terreno situado a barlavento da linha de mu-dança de rugosidadez r -Altura de referência: Z r  = 10 m 2.3 Letras gregas α -Ângulo de incidência do vento, medido entre adireção do vento e o lado maior da edificação β -Ângulo central entre a direção do vento e o raioque passa pelo ponto em consideração na peri-feria de um cilindro circular ∆ p-Pressão efetiva em um ponto na superfície deuma edificação: ∆ p = ∆ p e - ∆ p i ∆ p e - Pressão efetiva externa: diferença entre a pres-são atmosférica em um ponto na superfície exter-na da edificação e a pressão atmosférica do ven-to incidente, a barlaventoda edificação, na cor-rente de ar não perturbada pela presença deobstáculos ∆ p i- Pressão efetiva interna: diferença entre a pres-são atmosférica em um ponto na superfície inter-na da edificação e a pressão atmosférica do ven-to incidente, a barlavento da edificação, na cor-rente de ar não perturbada pela presença deobstáculos η -Fator de proteção, em reticulados paralelos θ -Ângulo de inclinação de telhadosÂngulo de inclinação da superfície média de ta-ludes e encostas de morros, em fluxo de ar consi-derado bidimensional ξ -Coeficiente de amplificação mecânica φ -Índice de área exposta: área frontal efetiva de umreticulado dividida pela área frontal da superfícielimitada pelo contorno do reticulado ψ  - ψ = m i  /m o ζ -Razão de amortecimento 3 Definições Para os efeitos desta Norma são adotadas as definiçõesde 3.1 a 3.9. 3.1 Barlavento Região de onde sopra o vento, em relação à edificação. 3.2 Reticulado Toda estrutura constituída por barras retas. 3.3 Sobrepressão Pressão efetiva acima da pressão atmosférica de refe-rência (sinal positivo).  4NBR 6123/1988 L       i        c      e      n        ç      a       d        e       u      s      o       e      x      c      l        u      s      i        v      a          p      a      r      a       P        e      t       r      o      b       r      á        s       S        .  A       .  L       i        c      e      n        ç      a       d        e       u      s      o       e      x      c      l        u      s      i        v      a          p      a      r      a       P        e      t       r      o      b       r      á        s       S        .  A       .   3.4 Sotavento Região oposta àquela de onde sopra o vento, em relaçãoà edificação. 3.5 Sucção Pressão efetiva abaixo da pressão atmosférica de refe-rência (sinal negativo). 3.6 Superfície frontal Superfície definida pela projeção ortogonal da edificação,estrutura ou elemento estrutural sobre um plano perpen-dicular à direção do vento (“superfície de sombra”). 3.7 Vento básico Vento a que corresponde a velocidade básica V o . 3.8 Vento de alta turbulência Vento que obedece às prescrições de 6.5.3. 3.9 Vento de baixa turbulência Vento que se verifica em todos os demais casos. 4 Procedimento para o cálculo das forças devidas aovento nas edificações As forças devidas ao vento sobre uma edificação devemser calculadas separadamente para:a) elementos de vedação e suas fixações (telhas, vi- dros, esquadrias, painéis de vedação, etc.);b) partes da estrutura (telhados, paredes, etc);c) a estrutura como um todo. 4.1 Vento sobre estruturas parcialmente executadas A força do vento sobre uma estrutura parcialmente exe-cutada depende do método e da seqüência da constru-ção. É razoável admitir que a máxima velocidade carac-terística do vento, V k , não ocorrerá durante um período pe-queno de tempo. Assim sendo, a verificação da segurançaem uma estrutura parcialmente executada pode ser feitacom uma velocidade característica menor 1) . 4.2 Determinação das forças estáticas devidas aovento As forças estáticas devidas ao vento são determinadas doseguinte modo:a) a velocidade básica do vento, V o , adequada ao localonde a estrutura será construída, é determinada deacordo com o disposto em 5.1;b) a velocidade básica do vento é multiplicada pelosfatores S 1 , S 2  e S 3  para ser obtida a velocidade ca-racterística do vento, V k , para a parte da edificação emconsideração, de acordo com 5.2 a 5.5:V k  = V o  S 1  S 2  S 3 c) a velocidade característica do vento permite deter-minar a pressão dinâmica pela expressão: ,V0,613q 2k = sendo (unidades SI): q em N/m 2  e V  k  em m/s 4.2.1 Coeficientes de pressão Como a força do vento depende da diferença de pressãonas faces opostas da parte da edificação em estudo, oscoeficientes de pressão são dados para superfícies ex-ternas e superfícies internas. Para os fins desta Norma,entende-se por pressão efetiva, ∆ p, em um ponto da su-perfície de uma edificação, o valor definido por: ∆ p = ∆ p e - ∆ p i Onde: ∆ p e = pressão efetiva externa ∆ p i = pressão efetiva internaPortanto: ∆ p = (c pe  - c pi ) qOnde:c pe  = coeficiente de pressão externa: c pe  = ∆ p e  / qc pi  = coeficiente de pressão interna: c pi  = ∆ p i  / qValores positivos dos coeficientes de pressão externa ouinterna correspondem a sobrepressões, e valores negati-vos correspondem a sucções.Um valor positivo para ∆ p indica uma pressão efetiva como sentido de uma sobrepressão externa, e um valor nega-tivo para ∆ p indica uma pressão efetiva com o sentido deuma sucção externa. 4.2.2 Coeficientes de forma A força do vento sobre um elemento plano de edificaçãode área A atua em direção perpendicular a ele, sendodada por:F = F e  - F i Onde:F e  = força externa à edificação, agindo na superfícieplana de área AF i  = força interna à edificação, agindo na superfícieplana de área APortanto:F = (C e  - C i ) q AOnde:C e  = coeficiente de forma externo: C e  = F e  /q AC i  = coeficiente de forma interno: C i  = F i  /q AValores positivos dos coeficientes de forma externo einterno correspondem a sobrepressões, e valores nega-tivos correspondem a sucções.Um valor positivo para F indica que esta força atua para ointerior, e um valor negativo indica que esta força atua parao exterior da edificação.Para os casos previstos nesta Norma, a pressão interna éconsiderada uniformemente distribuída no interior da edi-ficação. Conseqüentemente, em superfícies internas pla-nas, c pi  = C i . (1)  Ver 5.4 e Grupo 5 da Tabela 3.  NBR 6123/19885         L        i     c      e      n     ç        a        d      e       u      s     o       e      x     c        l      u      s        i      v      a       p       a      r      a         P      e        t      r     o        b      r        á      s         S  .       A  .        L        i     c      e      n     ç        a        d      e       u      s     o       e      x     c        l      u      s        i      v      a       p       a      r      a         P      e        t      r     o        b      r        á      s         S  .       A  . 4.2.3 Coeficientes de força A força global do vento sobre uma edificação ou parte(dela, F g , é obtida pela soma vetorial das forças do ventoque aí atuam.A componente da força global na direção do vento, forçade arrasto F a  é obtida por:F a  = C a  q A e Onde:C a  = coeficiente de arrastoA e =   área frontal efetiva: área da projeção ortogonal daedificação, estrutura ou elemento estrutural so-bre um plano perpendicular à direção do vento("área de sombra")De um modo geral, uma componente qualquer da forçaglobal é obtida por:F = C f  q AOnde:C f  =coeficiente de força, especificado em cada ca-so: C x , C Y , etc.A = área de referência, especificada em cada caso 4.3 Determinação dos efeitos dinâmicos do vento Para a determinação dos efeitos dinâmicos devidos à tur-bulência atmosférica, ver roteiro de cálculo no capítulo 9e exemplos no Anexo 1. 5 Velocidade característica do vento 5.1 Velocidade básica do vento, V o A velocidade básica do vento, V o , é a velocidade de umarajada de 3 s, excedida em média uma vez em 50 anos, a10 m acima do terreno, em campo aberto e plano. Nota: A Figura 1 apresenta o gráfico das isopletas da velocidadebásica no Brasil, com intervalos de 5 m/s (ver Anexo C). 5.1.1  Como regra geral, é admitido que o vento básico podesoprar de qualquer direção horizontal. 5.1.2  Em caso de dúvida quanto à seleção da velocidadebásica e em obras de excepcional importância, é reco-mendado um estudo específico para a determinação deV o . Neste caso, podem ser consideradas direções prefe-renciais para o vento básico, se devidamente justificadas. 5.2 Fator topográfico, S 1 O fator topográfico S 1  leva em consideração as variaçõesdo relevo do terreno e é determinado do seguinte modo:a) terreno plano ou fracamente acidentado: S 1  = 1,0;b) taludes e morros:- taludes e morros alongados nos quais pode seradmitido um fluxo de ar bidimensional soprandono sentido indicado na Figura 2;- no ponto A (morros) e nos pontos A e C (taludes):S 1 = 1,0;- no ponto B: [S 1 é uma função S 1 (z)]: θ ≤ 3 ° : S 1 (z) = 1,06° ≤   θ   ≤  17°: S 1  (z) = 1 , 0 +1)3-(tg dz -2,5 ≥θ      +   θ ≥ 45°S 1 (z) = 1,0 +1,310dz -2,5 ≥     + [interpolar linearmente para 3°< θ < 6°< 17°< θ < 45°]Onde:z = altura medida a partir da superfície do terreno noponto consideradod = diferença de nível entre a base e o topo do taludeou morro θ  = inclinação média do talude ou encosta do morro Nota: Entre A e B e entre B e C, o fator S 1  é obtido por inter-polação linear. c) vales profundos, protegidos de ventos de qualquerdireção: S 1  = 0,9.Os valores indicados em 5.2-b) e 5.2-c) constituem umaprimeira aproximação e devem ser usados com precau-ção.Se for necessário um conhecimento mais preciso da in-fluência do relevo, ou se a aplicação destas indicaçõestornar-se difícil pela complexidade do relevo, é recomen-dado o recurso a ensaios de modelos topográficos em tú-nel de vento ou a medidas anemométricas no próprioterreno.
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