Fatores S1, S2 e S3: como calcular a velocidade característica do vento
Visão geral
O cálculo de vento pela NBR 6123 utiliza três fatores multiplicadores que transformam a velocidade básica (V0) na velocidade característica (Vk) do local da edificação:
Vk = V0 × S1 × S2 × S3
Fator S1 — Fator topográfico
O fator S1 considera o efeito do relevo do terreno na velocidade do vento. Existem três situações principais:
- Terreno plano ou pouco ondulado: S1 = 1,0
- Vales profundos protegidos: S1 = 0,9 (vento reduzido)
- Taludes e morros: S1 varia de 1,0 a 1,1+ dependendo da inclinação e posição no relevo
Para taludes e morros, a norma fornece fórmulas específicas baseadas na inclinação (θ), altura do morro (d) e posição da edificação em relação à crista.
Fator S2 — Rugosidade, dimensões e altura
O fator S2 é o mais complexo e depende de três parâmetros:
Categoria de terreno (I a V)
- Categoria I: Superfícies lisas — mar, lagos, pântanos sem vegetação
- Categoria II: Terrenos abertos — campos, aeroportos, fazendas sem sebes
- Categoria III: Terrenos com obstáculos espaçados — granjas, casas de campo
- Categoria IV: Terrenos com muitos obstáculos — zonas industriais, subúrbios
- Categoria V: Terrenos muito rugosos — centros de grandes cidades, florestas
Classe da edificação (A, B ou C)
- Classe A: Maior dimensão ≤ 20m (edificações pequenas)
- Classe B: Maior dimensão entre 20m e 50m
- Classe C: Maior dimensão > 50m (grandes estruturas)
Fórmula de cálculo
A fórmula geral do S2 conforme Anexo A é:
S2 = bm × Fr × (z/10)p
Onde z é a altura em metros (mínimo 3m), bm e p dependem da categoria e do intervalo de tempo de rajada, e Fr é o fator de rajada para a Categoria II.
Fator S3 — Fator estatístico
O fator S3 considera a segurança requerida conforme o uso da edificação:
- Grupo 1 (S3 = 1,10): Edificações com alta ocupação — hospitais, escolas, estádios
- Grupo 2 (S3 = 1,00): Edificações comerciais e residenciais comuns
- Grupo 3 (S3 = 0,95): Edificações industriais com baixa ocupação
- Grupo 4 (S3 = 0,88): Vedações (telhas, vidros, painéis)
- Grupo 5 (S3 = 0,83): Edificações temporárias — construção, exposições
Exemplo prático
Para um edifício residencial de 30m de altura em São Paulo (V0 = 40 m/s), terreno urbano (Cat. IV), classe B:
- S1 = 1,0 (terreno plano)
- S2 = 0,88 (calculado pela fórmula do Anexo A para z=30m)
- S3 = 1,0 (Grupo 2 — residencial)
- Vk = 40 × 1,0 × 0,88 × 1,0 = 35,2 m/s