CARGAS DEVIDO AO VENTO Em estruturas leves esbeltas, como é o caso das estruturas construídas em...
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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”
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Grau
Velocidade do ventoDescrição do
vento Efeitos devidos ao ventoIntervalo
(m/s)Média (km/h)
0 0,0-0,5 1 Calmaria ----------1 0,5-1,7 4 Sopro Fumaça sobe na vertical2 1,7-3,3 8 Brisa leve Sente-se o vento nas faces3 3,3-5,2 15 Brisa fraca Movem-se as folhas das árvores4 5,2-7,4 20 Brisa
moderadaMovem-se pequenos ramos e as bandeiras se
estendem
5 7,4-9,8 30 Bisa viva Movem-se ramos maiores6 9,8-12,4 40 Brisa forte Movem-se arbustos7 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
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: • Posição geográfica da edificação;• Altura da edificação e projeção em planta; • Aspectos topográficos;• Rugosidade do terreno.
FAT. QUE INTERFEREM NA VELOCIDADE DO VENTO
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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)
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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 :
θ ≥45º:
[ 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.
01 1,0 2,5 tan 3 1zS z
d
1 1,0 2,5 0,31 1zS zd
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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.
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
Rugosidade do terreno
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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
Categoria Zg (m) Parâmetro ClassesA B C
I 250 bp
1,100,06
1,110,065
1,120,07
II 300bFrp
1,001,000,085
1,000,980,09
1,000,950,10
III 350 bp
0,940,10
0,940,105
0,930,115
IV 420 bp
0,860,12
0,850,125
0,840,135
V 500 bp
0,740,15
0,730,16
0,710,175
2 10
p
rzS bF
O fator S2 usado no cálculo da velocidade do vento em uma altura z acima do nível geral do terreno é obtido pela expressão:
Parâmetros metereológicos
Dimensões da edificação
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FATOR ESTATÍSICO S3
S3 é definido em função da ocupação da edificação
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
Valores mínimos do fator estatístico S3
Pressão dinâmica ou de obtrução do vento é dada por:
q = 0,613Vk2 (N/m2)
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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.
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Coeficientes de pressão externo Cpe (paredes laterais)
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Detalhamento das regiões
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Coeficientes de pressão externo Cpe (telhado)
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Detalhamento das regiões
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Coeficientes de pressão interno Cpi
CpiDuas 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
a) Duas faces opostas igualmente permeáveis; as outras duas faces impermeáveis:
b) Quatro faces igualmente permeáveis: Cpi = 0,3 ou 0 (considerar o valor mais nocivo)
Abertura dominânte (área aberta maior que a soma de todas as outras presente na edificação)
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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) Abertura dominante em uma face; as outras faces de igual permeabilidade
C1 - Abertura dominante na face do barlavento
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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
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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= - 0,40,50 Cpi= - 0,50,75 Cpi= - 0,61,0 Cpi= - 0,71,5 Cpi= - 0,8
3 ou mais Cpi= - 0,9
Coeficientes de pressão interno Cpi
C.3.2 - Abertura dominante situada na zona de alta sucção externa.
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Método dos estados limites
ESTADOS LIMITES • Estado limite último • Estado limite de serviço
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Método dos estados limites
• Estado Limite ÚltimoEstado a partir do qual se dermina paralisação de parte ou de toda a estrutura.
Exemplos:Formação de um sistema hipostáticoRuptura ou plastificação excessiva Perda de capacidade por parte de seus elementos,
ruptura de seções
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• 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
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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
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Método dos estados limites
Verificação de projeto
Sd ≤ Rd
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Método dos estados limites
• SolicitaçõesAções: - 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.
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Método dos estados limites
CLASSIFICAÇÃO
Variabilidade no tempo:
- Permanente
- Varáveis
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Método dos estados limites
CLASSIFICAÇÃOAção permanentes – Apresentam pouca variação em torno da média ao longo do tempoDiretas: (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)
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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Método dos estados limites
TIPOS DE CARREGAMENTOS:• Normal • Especial • Excepcional• De construção
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Método dos estados limitesCoeficientes de ponderação das ações (f)
As ações devem ser ponderadas pelo coeficiente (f), dado por:
f = f1f2f3
f1 - é a parcela do coeficiente de ponderação das ações f , que considera a variabilidade das ações;
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.
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Método dos estados limites• Coef. de ponderação das ações no estados limites últimos
O produto f1f3 é representado por g ou q. O coeficiente f2 é igual o fator de combinação 0.
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Método dos estados limites• Ações permanentes (estruturas de aço)
Coeficientes de ponderação das ações permanentes “g“
Combinações Ações permanentes g a c
Diretas Indiretas
Peso próprio de estruturas
metálicas
Peso próprio de estruturas metálicas
pré-moldas
Peso próprio de estruturas
moldadas no local e de elementos
construtivos industrializados
e empuxos permanentes
Peso próprio de elementos construtivo
s industrializados com adições in
loco
Peso próprio de elementos construtiv
os em geral e
equipamentos
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)
![Page 39: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/39.jpg)
Método dos estados limites• Ações variáveis (estruturas de aço)
Coeficientes de ponderação das ações variáveis “q“
Combinações Ações variáveis q a d
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
![Page 40: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/40.jpg)
a) Valores entre parênteses correspondem aos coeficientes para ações favoráveis.b) 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.c) 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.
d) 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.
e) 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.
Método dos estados limites
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Ações γf2a
0 1 2d
Ações variáveis causadas pelo uso e ocupação
Locais em que não há predominância de pesos e de equipamentos que permancem fixos por longos períodos de tempo, nem de elevadas concentrações de pessoas (edificações residenciais) b
0,5 0,4 0,3
Locais em que há predominância de pesos e de equipamentos que permancem fixos por longos períodos de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas (Edificações comerciais, de escritórios e de acesso público)
0,7 0,6 0,4
Bibliotecas, arquivos depósitos, oficinas e garagens e sobrecargas em coberturas
0,8 0,7 0,6
vento Pressão dinâmica do vento nas estruturas em geral 0,6 0,3 0Temperatura Variações uniformes de temperatura em relação a média
anual local0,6 0,5 0,3
Cargas móveis e seus efeitos dinâmicos
Passarela de pedestres 0,6 0,4 0,3Vigas de rolamento de pontes rolantes 1,0 0,8 0,5Pilares e outros elementos ou subestruturas que suportam vigas de rolamento de pontes rolantes
0,7 0,6 0,4
b Edificações resisdenciais de acesso restritoc Edificações comerciais, de escritórios de acesso público.d Para combinações excepcionais onde a ação principal for sismo, admite-se adotar para 2 o valor zero
Fatores de combinação e de utilização “i” (estruturas de aço)
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Método dos estados limitesValores de cálculo (ou de projeto)
• Combinações últimas normais
, 1, ,01 2
i i k k j j k
m n
d g G q Q qj Qi j
F F F F
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Método dos estados limitesValores de cálculo (ou de projeto)
• Combinações últimas especiais e de construção
, 1, ,0 ,1 2
i i k k j j k
m n
d g G q Q qj ef Qi j
F F F F
![Page 44: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/44.jpg)
Método dos estados limitesValores de cálculo (ou de projeto)
• Combinações últimas excepcionais
, 1, ,0 ,1 2
i i k EXC j j k
m n
d g G q Q qj ef Qi j
F F F F
![Page 45: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/45.jpg)
Método dos estados limites
COMBINAÇÕES PARA ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃOCombinações quase permanentes de serviço
, ,21 1
i k j j k
m n
ser g qi j
F F F
![Page 46: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/46.jpg)
Método dos estados limites
COMBINAÇÕES PARA ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃOCombinações frequentes de serviço
, , ,1 21 2
i k j k j j k
m n
ser g q qi j
F F F F
![Page 47: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/47.jpg)
Método dos estados limites
COMBINAÇÕES PARA ESTADO LIMITE DE UTILIZAÇÃOCombinações raras de serviço
, , ,11 2
i k j k j j k
m n
ser g q qi j
F F F F
![Page 48: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/48.jpg)
LIMITES DE DESLOCAMENTOS
![Page 49: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/49.jpg)
LIMITES DE DESLOCAMENTOS
![Page 50: 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.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062502/5706385d1a28abb8238fde7d/html5/thumbnails/50.jpg)
TRELIÇA ou PÓRTICOPermanente Peso próprio, peso das telhas, forro , estruturas de travamento, etc.
Sobrecarga: Anexo B.5.1 ABNT NBR 8800/2008Nas 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
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TERÇAS Acidental: Anexo B.5.1 ABNT NBR 8800/2008Nas 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