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Os projetos de estruturas resistentes a sismos

Qual é a simbologia usada nesta norma? Quais os fatores de amplificação sísmica no solo? Qual é a definição das categorias de utilização e dos fatores de importância de utilização? Quais são os coeficientes de projeto para os diversos sistemas básicos sismo–resistente? Quais são os requisitos para os diafragmas? Como deve ser feita a distribuição vertical das forças sísmicas? Esses questionamentos estão sendo mostrados no texto sobre os projetos de estruturas resistentes a sismos.

06/03/2019 - Equipe Target

NBR 15421 de 10/2006: o procedimento de projeto de estruturas resistentes a sismos

Confirmada em 2019, depois de analisada pela Comissão de Estudo (CE) que concluiu que o texto está atualizado, a NBR 15421 de 10/2006 - Projeto de estruturas resistentes a sismos – Procedimento fixa os requisitos exigíveis para verificação da segurança das estruturas usuais da construção civil relativamente às ações de sismos e os critérios de quantificação destas ações e das resistências a serem consideradas no projeto das estruturas de edificações, relativamente a estas ações, quaisquer que sejam sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas brasileiras específicas. Estes requisitos específicos para as situações de estruturas submetidas às ações de sismos, complementam os requisitos gerais relativos a ações e segurança nas estruturas, estabelecidos na NBR 8681.

Os critérios de verificação da segurança e os de quantificação das ações dos sismos adotados nesta norma são aplicáveis às estruturas e às peças estruturais construídas com quaisquer dos materiais usualmente empregados na construção civil. Esta norma não se aplica a estruturas especiais, tais como pontes, viadutos, obras hidráulicas, arcos, silos, tanques, vasos, chaminés, torres, estruturas off-shore, ou em que se utilizam técnicas construtivas não convencionais, tais como formas deslizantes, balanços sucessivos, lançamentos progressivos e concreto projetado.

Nestes casos, os requisitos de projeto devem ser definidos por normas brasileiras específicas. As disposições desta norma têm como objetivo estabelecer requisitos de projeto para estruturas civis, visando a preservação de vidas humanas, a redução nos danos esperados em edificações e a manutenção da operacionalidade de edificações críticas, durante e após um evento sísmico. Os requisitos relativos a sistemas elétricos e mecânicos, de abastecimento de água e de combate a incêndio, entre outros, assim como os relativos ao planejamento e à aplicação de ações de caráter social referentes à minimização do impacto de um sismo, são definidos em normas brasileiras específicas.

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Qual é a simbologia usada nesta norma?

Quais os fatores de amplificação sísmica no solo?

Qual é a definição das categorias de utilização e dos fatores de importância de utilização?

Quais são os coeficientes de projeto para os diversos sistemas básicos sismorresistente?

Quais são os requisitos para os diafragmas?

Como deve ser feita a distribuição vertical das forças sísmicas?

Todas as estruturas devem ser projetadas e construídas para resistir aos efeitos das ações sísmicas, conforme os requisitos estabelecidos nesta norma, assim como os das normas brasileiras usuais de projeto estrutural, NBR 6118, para os elementos de concreto armado e protendido, NBR 8800, para os elementos de aço estrutural e NBR 6122, para as fundações. No projeto das estruturas devem ser considerados os estados limites últimos, conforme a NBR 8681.

Devem também ser verificados os estados limites de serviço caracterizados por deslocamentos excessivos, principalmente como parâmetro de limitação dos danos causados pelos sismos às edificações. As cargas sísmicas definidas nesta norma consideram a capacidade de dissipação de energia no regime inelástico das estruturas, o que conduz aos requisitos específicos de projeto aqui definidos.

De acordo com a NBR 8681, as ações sísmicas devem ser consideradas ações excepcionais. Os valores a serem definidos como característicos nominais para as ações sísmicas são aqueles que têm 10% de probabilidade de serem ultrapassados no sentido desfavorável, durante um período de 50 anos, o que corresponde a um período de retorno de 475 anos.

Conforme a ABNT NBR 8681:2003, para efeito das combinações últimas excepcionais de carga, os coeficientes de ponderação a considerar são: γg – de acordo com os valores definidos nas tabelas 1 e 2 da NBR 8681:2003 para ações permanentes na combinação última excepcional; especificamente para edificações onde as cargas acidentais não superem 5 kN/m², quando o efeito das ações permanentes é desfavorável, deve ser considerado γg = 1,2; γq = 1,0 de acordo com as tabelas 4 e 5 da NBR 8681:2003 para ações variáveis na combinação última excepcional; γexc = 1,0 de acordo com 5.1.4.3 da NBR 8681:2003 para ações excepcionais na combinação última excepcional.

De acordo com a tabela 3 da NBR 8681:2003, os efeitos de recalques de apoio e da retração dos materiais não precisam ser considerados na combinação última excepcional. Para efeito da definição das ações sísmicas a serem consideradas no projeto, deve ser considerado o zoneamento sísmico da figura abaixo. Cinco zonas sísmicas são definidas nesta figura, considerando a variação de ag, aceleração sísmica horizontal característica normalizada para terrenos da classe B (“Rocha”, conforme 6.2), nas faixas estabelecidas na tabela abaixo.

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Para estruturas localizadas nas zonas sísmicas 1 a 3, os valores a serem considerados para ag podem ser obtidos por interpolação nas curvas da figura. Um estudo sismológico e geológico específico para a definição de ag pode ser opcionalmente efetuado para o projeto de qualquer estrutura. O terreno de fundação deve ser categorizado em uma das classes definidas na tabela, associadas aos valores numéricos dos parâmetros geotécnicos médios avaliados nos 30 m superiores do terreno.

As categorias sísmicas são utilizadas nesta norma para definir os sistemas estruturais permitidos, limitações nas irregularidades das estruturas, componentes da estrutura que devem ser projetados quanto à resistência sísmica e os tipos de análises sísmicas que devem ser realizadas. Para cada estrutura deve ser definida uma categoria de utilização e um correspondente fator de importância de utilização. Observar que as estruturas necessárias ao acesso às estruturas de categoria II ou III também devem ser categorizadas como tal. Caso uma estrutura contenha áreas de ocupação de mais de uma categoria, a categoria mais alta deve ser considerada no seu projeto.

Os requisitos definidos nesta seção são específicos para estruturas de prédios de categoria sísmica B e C. As estruturas de categoria sísmica A localizadas na zona sísmica 1 devem atender somente aos requisitos definidos em 8.1, 8.1.1 e 8.9. Todo prédio deve possuir um sistema estrutural capaz de fornecer adequada rigidez, resistência e capacidade de dissipação de energia, relativamente às ações sísmicas, no sentido vertical e em duas direções ortogonais horizontais, inclusive com um mecanismo de resistência a esforços de torção.

As ações sísmicas horizontais aqui definidas podem atuar em qualquer direção de uma estrutura. Um sistema contínuo de transferência de cargas deve ser projetado, com adequada rigidez e resistência, para garantir a transferência das forças sísmicas, desde os seus pontos de aplicação até as fundações da estrutura. Sistemas com descontinuidades bruscas de rigidez ou de resistência em planta ou em elevação não são recomendados.

Uma distribuição uniforme e contínua de resistência e de rigidez nas estruturas é desejável. É permitido considerar, na análise sísmica, as estruturas como perfeitamente fixadas à fundação. Caso se deseje considerar os efeitos da flexibilidade da fundação, os requisitos estabelecidos em 8.7.1 a 8.7.3 devem ser seguidos.

Os efeitos favoráveis de interação dinâmica solo-estrutura podem ser vir a ser considerados, desde que os procedimentos utilizados sejam adequadamente justificados na análise. A flexibilidade das fundações pode ser considerada através de um conjunto de molas e amortecedores relativos a cada um dos diversos graus de liberdade da fundação.

Na definição das propriedades dos solos a serem utilizadas na determinação destes parâmetros, deve ser considerado o nível de deformações específicas presentes no solo quando da ocorrência do sismo de projeto. Uma variação paramétrica de 50%, de acréscimo ou de decréscimo com relação às propriedades dos solos mais prováveis deve ser considerada na análise dinâmica.

Para efeito de verificação do tombamento das estruturas (excetuando-se as estruturas do tipo pêndulo invertido), é permitida uma redução de 25% com relação às forças determinadas de acordo com os procedimentos da seção 9 (método das forças horizontais equivalentes) ou de 10% com relação às forças determinadas de acordo com a seção 10 (método espectral). Os pesos a serem considerados nas análises devem considerar as cargas permanentes atuantes, incluindo o peso operacional de todos os equipamentos fixados na estrutura e dos reservatórios de água.

Nas áreas de armazenamento e estacionamento deve-se incluir 25% da carga acidental. O modelo matemático da estrutura deve considerar a rigidez de todos os elementos significativos para a distribuição de forças e deslocamentos na estrutura. O modelo deve representar a distribuição espacial de massa e de rigidez em toda a estrutura.

Caso a estrutura apresente irregularidade estrutural no plano dos tipos 1, 2 ou 3, um modelo tridimensional deve ser utilizado. Neste modelo, cada nó deve possuir ao menos três graus de liberdade, duas translações em um plano horizontal e uma rotação em torno de um eixo vertical. Quando os diafragmas não forem classificados como rígidos ou flexíveis, de acordo com 8.3.1, o modelo deve incluir elementos que representem a rigidez destes diafragmas.

No caso em que pórticos sismorresistente tenham ligações com elementos mais rígidos e não considerados no sistema estrutural sismorresistente, os pórticos devem ser projetados de forma que a ação ou a ruptura destes elementos não prejudique sua capacidade resistente. A presença destes elementos deve ser considerada na avaliação das irregularidades da estrutura.

FONTE: Equipe Target

Baseado nos documentos visitados

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