Nessa aula estudaremos os tipos de ações que atuam nas estruturas de concreto armado, que originam os esforços solicitantes. De acordo com a NBR 8681/84, as ações a considerar classificam-se em: permanentes, variáveis e excepcionais. Para cada tipo de construção as ações a serem consideradas devem respeitar suas peculiaridades e as normas a ela aplicáveis.
Definimos as ações como as “causas que provocam o aparecimento de esforços ou deformações nas estruturas. Ou seja, 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.” (NBR 8681/84). Deformações impostas são aquelas oriundas de variações de temperatura na estrutura, retração e deformação lenta (fluência) do concreto, recalques de apoio, etc.
Segundo a NBR 6118/03, na análise estrutural deve ser considerada a influência de todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a segurança da estrutura, levando-se em conta os possíveis estados limites últimos e os de serviço.
Nesse artigo falaremos de vários tipos de ações, que podem ser melhor entendidos através da aula abaixo. Prefere aprender em vídeo? Assista o vídeo que postamos no nosso canal do YouTube falando sobre esse tema. Além disso, se inscreve no canal do Facilitando a Engenharia:
AÇÕES PERMANENTES
“Ações permanentes são as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da construção”. Nelas devem ser incluídos o peso próprio dos elementos e o peso de elementos construtivos fixos, como paredes, e instalações permanentes. Também são consideradas como permanentes as ações que crescem no tempo, tendendo a um valor limite constante. As ações permanentes devem ser consideradas com seus valores representativos mais desfavoráveis para a segurança. As ações permanentes são divididas em ações diretas e indiretas.
Ações Permanentes Diretas
As ações permanentes diretas são constituídas pelo peso próprio da estrutura e pelos pesos dos elementos construtivos fixos e das instalações permanentes. Como instalações permanentes pode-se entender os elementos, equipamentos, dispositivos, etc., que não são geralmente movimentados na construção, como equipamentos ou máquinas de grande porte, estruturas de prateleiras de grande porte, etc.
Peso Próprio
Nas construções correntes admite-se que o peso próprio da estrutura seja avaliado considerando-se a massa específica para o concreto simples de 2.400 kg/m3 e 2.500 kg/m3 para o concreto armado, conforme apresentado no item 7.1.1. Concretos especiais devem ter sua massa específica determinada experimentalmente em cada caso particular (ver NBR 12654) e o efeito da armadura pode ser considerado o concreto simples acrescido de 100 a 150 kg/m3.
Peso dos Elementos Construtivos Fixos e de Instalações Permanentes
As massas específicas dos materiais de construção correntes podem ser avaliadas tomando-se como base os valores indicados na Tabela 1 da NBR 6120. Os pesos das instalações permanentes são considerados com os valores nominais indicados pelos respectivos fornecedores.
Empuxos Permanentes
Consideram-se como permanentes os empuxos de terra e outros materiais granulosos quando forem admitidos não removíveis. Como representativos devem ser considerados os valores característicos Fk,sup ou Fk,inf conforme a NBR 8681.
Ações Permanentes Indiretas
As ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações impostas por retração e deformação lenta (fluência) do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas e protensão.
Retração e Deformação Lenta do Concreto
A NBR 6118/03 fornece processos simplificados para se levar em conta os esforços adicionais provocados pela retração e pela deformação lenta dos concretos.
Deslocamentos de Apoio
Os deslocamentos ou recalques de apoio só devem ser considerados quando gerarem esforços significativos em relação ao conjunto das outras ações, isto é, quando a estrutura for hiperestática e muito rígida. O deslocamento de cada apoio deve ser avaliado em função das características físicas do correspondente material de fundação.
Como representativos desses deslocamentos devem ser considerados os valores característicos superiores, δk,sup , calculados com avaliação pessimista da rigidez do material de fundação, correspondente, em princípio, ao quantil 5% da respectiva distribuição de probabilidade. Os valores característicos inferiores podem ser considerados nulos. O conjunto desses deslocamentos constitui-se numa única ação, admitindo-se que todos eles sejam majorados pelo mesmo coeficiente de ponderação.
AÇÕES VARIÁVEIS
Como o próprio termo diz, ações variáveis são aquelas que variam ao longo do tempo. Do mesmo modo como as ações permanentes, as ações variáveis são também divididas em ações diretas e indiretas.
Ações Variáveis Diretas
As ações variáveis diretas são constituídas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construção, pela ação do vento e da chuva, devendo-se respeitar as prescrições feitas por Normas Brasileiras específicas. Cargas acidentais são definidas pela NBR 8681/84 como as “Ações variáveis que atuam nas construções em função de seu uso (pessoas, mobiliário, veículos, materiais diversos, etc.).” Além da própria NBR 8681 devem também ser consultadas as normas NBR 6120/80 e NBR 6123/87. Na Tabela 2 da NBR 6120 constam os valores mínimos a serem adotados para as cargas acidentais.
Cargas Acidentais Previstas para o Uso da Construção
As cargas acidentais correspondem normalmente a:
Cargas verticais de uso da construção;
Cargas móveis, considerando o impacto vertical (como cargas de veículos, pontes rolantes, pessoas pulando ou dançando em arquibancadas, academias, etc.);
Impacto lateral (de veículos em pilares de garagens de edifícios, por exemplo);
Força longitudinal de frenação ou aceleração (de veículos, pontes rolantes, pontes rodoviárias e ferroviárias, etc.);
Força centrífuga. Essas cargas devem ser dispostas nas posições mais desfavoráveis para o elemento estudado, ressalvadas as simplificações permitidas por Normas Brasileiras específicas.
Ação do Vento
“Os esforços devidos à ação do vento devem ser considerados e determinados de acordo com o prescrito pela NBR 6123, permitindo-se o emprego de regras simplificadas previstas em Normas Brasileiras específicas.” Do texto da norma acima pode-se concluir que os esforços nas estruturas devidos ao vento devem ser sempre considerados, independentemente do tipo, das dimensões e da altura da construção. A NBR 6123/87 não prevê regras simplificadas para a consideração do vento em edifícios de concreto armado. Não se conhece outras Normas Brasileiras Específicas que apresentem tais simplificações. No estágio atual do desenvolvimento do projeto e cálculo das estruturas de concreto armado, feitos geralmente via programas computacionais que permitem com facilidade considerar a ação do vento, sugere-se que, mesmo no caso de edifícios de baixa altura, o vento seja sempre considerado gerando esforços na estrutura.
Ação da Água
O nível d’água adotado para cálculo de reservatórios, tanques, decantadores e outros deve ser igual ao máximo possível compatível com o sistema de extravasão, considerando apenas o coeficiente γf = γf3 = 1,1. Nas estruturas em que a água de chuva possa ficar retida deve ser considerada a presença de uma lâmina de água correspondente ao nível da drenagem efetivamente garantida pela construção.
Ações Variáveis Durante a Construção
As estruturas em que todas as fases construtivas não tenham sua segurança garantida pela verificação da obra pronta devem ter, incluídas no projeto, as verificações das fases construtivas mais significativas e sua influência na fase final. A verificação de cada uma dessas fases deve ser feita considerando a parte da estrutura já executada e as estruturas provisórias auxiliares com os respectivos pesos próprios. Além disso devem ser consideradas as cargas acidentais de execução.
Ações Variáveis Indiretas
Variações Uniformes de Temperatura
A variação da temperatura da estrutura, causada globalmente pela variação da temperatura da atmosfera e pela insolação direta, é considerada uniforme. Ela depende do local de implantação da construção e das dimensões dos elementos estruturais que a compõem. De maneira genérica podem ser adotados os seguintes valores:
Para elementos estruturais cuja menor dimensão não seja superior a 50 cm, deve ser considerada uma oscilação de temperatura em torno da média de 10ºC a 15ºC ;
Nos elementos estruturais maciços ou ocos com os espaços vazios inteiramente fechados, cuja menor dimensão seja superior a 70 cm, admite-se que essa oscilação seja reduzida respectivamente para 5ºC a 10ºC;
Em para elementos estruturais cuja menor dimensão esteja entre 50 cm e 70 cm admite-se que seja feita uma interpolação linear entre os valores acima indicados. A escolha de um valor entre esses dois limites pode ser feita considerando 50% da diferença entre as temperaturas médias de verão e inverno, no local da obra. Em edifícios de vários andares devem ser respeitadas as exigências construtivas prescritas por esta Norma para que sejam minimizados os efeitos das variações de temperatura sobre a estrutura da construção.
Variações não Uniformes de Temperatura
Nos elementos estruturais em que a temperatura possa ter distribuição significativamente diferente da uniforme, devem ser considerados os efeitos dessa distribuição. Na falta de dados mais precisos, pode ser admitida uma variação linear entre os valores de temperatura adotados, desde que a variação de temperatura considerada entre uma face e outra da estrutura não seja inferior a 5ºC.
Ações Dinâmicas
Quando a estrutura, pelas suas condições de uso, está sujeita a choques ou vibrações, os respectivos efeitos devem ser considerados na determinação das solicitações e a possibilidade de fadiga deve ser considerada no dimensionamento dos elementos estruturais, de acordo com a seção 23 da NBR 6118/03.
AÇÕES EXCEPCIONAIS
No projeto de estruturas sujeitas a situações excepcionais de carregamento, cujos efeitos não possam ser controlados por outros meios, devem ser consideradas ações excepcionais com os valores definidos, em cada caso particular, por Normas Brasileiras específicas. A NBR 8681/84 define ações excepcionais como “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… Consideram-se como excepcionais as ações decorrentes de causas tais como explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais.”
REFERÊNCIAS:
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de concreto – Procedimento, NBR 6118. Rio de Janeiro, ABNT, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cargas para o cálculo de estruturas de edificações, NBR 6120. Rio de Janeiro, ABNT, 2019.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Forças devidas ao vento em edificações, NBR 6123. Rio de Janeiro, ABNT, 1988.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Ações e segurança nas estruturas – Procedimento, NBR 8681. Rio de Janeiro, ABNT, 2003.
BASTOS. P.S.dos Santos. FUNDAMENTOS DO CONCRETO ARMADO. Notas de aula. 2006.
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Att,
Eng. Civil Rodolfo Marques