MÁSTER de
ESTRUCTURAS de EDIFICACIÓN con
CYPE
B1 Bases de proyecto T3
Acciones sobre los edificios
P3
Viento
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ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. La acción del viento en el modelo de cálculo .................................................................. 3 1.1. Resultante de presiones ............................................................................................ 5 1.2. Excentric Excentricidad idad .................. ..................................... ..................................... .................................... .................................... ................................... ................... 6 1.3. Normativas de viento ................................................................................................. 7 1.4. Parámetros para el cálculo de la acción de viento ..................................................... 9 2. Cálculo de las acciones de viento según el DB-SE-AE ................................................. 11 3. Cálcul o de d e acci ones on es de v ient o s egún CIRSOC-1 CIRSOC-102 02 .................................. .................................................... ..................... ... 18 18 3.1. Méto Método do anal analítico ítico ................ .................................. .................................... .................................... .................................... ................................ .............. 19 3.2. Método simplificado simplificado de cálculo de viento viento CIRSOC 102-05 ........ ................. .................. .................. ............ ... 29
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1. La acción del viento en el modelo de cálculo
Vídeo 1.1 Conceptos básicos, el viento.
El efecto del viento suele ser poco relevante en el cálculo de las estructuras convencionales de hormigón o concreto, salvo en el caso de edificios de gran altura, debido a la gran repercusión del peso propio. Cuando la altura es importante las acciones eólicas sí pueden influir en los cálculos. En edificios ligeros, como naves industriales, el viento sí puede resultar determinante. El efecto del viento sobre el edificio es un fenómeno muy complejo, un análisis mínimamente certero pasaría por modelos en túnel de viento o en simuladores. Se hace en grandes puentes o en rascacielos, obras muy sensibles al viento permite importantes reducciones del coste necesario para lograr la seguridad exigida. En edificios normales esto es inviable, es preciso utilizar métodos simplificados. Los métodos propuestos por todas las normativas consisten en reducir las posibles acciones del viento a dos direcciones y reducir los cálculos de presiones a unos pocos factores más o menos manejables.
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Generalmente, la acción del viento se considera en dos direcciones principales del edificio y en ambos sentidos. Esto es suficiente en la mayoría de los casos.
Una excepción legendaria es el Citicorp, una torre construida en 1977 con un innovador sistema de estabilización ante el viento. Ante una consulta de un estudiante, Messusier le dio un par de vueltas al proyecto y descubrió que podría no resistir los efectos de un vendaval si el viento actuaba en diagonal.
Documento 1.1 La Histor ia de la Torre de Citicorp Cita del enlace: Estas páginas y el material de apoyo fueron creados por Eric Plosky para Caroline Whitbeck en el Massachusetts Institute of Technology (Instituto de Tecnología de Massachusetts. Traducción: Francy Acosta
La mayoría de las normas actuales tienen un procedimiento de cálculo similar. Se parte de una velocidad básica del viento, que depende de la ubicación y está recogida en los mapas y tablas de cada normativa local. Esa velocidad básica se corrige en función de las condiciones del entorno y se transforma en una presión básica equivalente, en ese orden o al revés, es decir, algunas normas primero transforman la velocidad en presión equivalente y luego la corrigen en función de las condiciones del entorno. En ambos casos tenemos una presión estática equivalente que depende de la situación y las condiciones del entorno. Por último se aplican los coeficientes de presión y succión, que definen los valores de presión y succión que se han de aplicar en cada zona del edificio.
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1.1. Resultante de presiones Aunque las presiones y succiones del viento son variables en las diferentes superficies del edificio, en el caso del cálculo de las estructuras de edificios de pisos no consideramos la distribución local de las presiones y succiones, sino únicamente su resultante en cada planta. Por lo tanto, nos basta con saber la presión en la cara de barlovento y la succión en la cara de sotavento. En las caras laterales sabemos que hay succiones, pero se anulan mutuamente y no intervienen en la resultante.
Figura 1.1Distribuc ión de presiones y resultante
La presión varía también en altura. En el caso de edificios de pisos, calculamos las presiones o succiones a la cota de cada planta y a partir de ellas obtenemos la fuerza resultante multiplicando por la altura de la planta. La mitad inferior de la planta baja se supone perdida contra el terreno. En la última planta, la altura es la de media planta.
Figura 1.2 Resultante sobre cada planta en cada dirección y sentid o
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1.2. Excentricidad La reducción de la acción del viento a una fuerza resultante no es más que una simplificación, el viento actúa en todo el edificio y sopla en cualquier dirección. Para considerar esta aleatoriedad, en lugar de aplicar la resultante en el centro de gravedad de la planta, las normas actuales optan por aplicarla con cierta excentricidad. Por ejemplo, el punto 3.3.2 del DB-SE-AE, basado en el EC-1, propone que esa resultante se aplique con una excentricidad del 5% de la dimensión máxima perpendicular al viento a uno u otro lado. Por ejemplo, si tenemos un edificio que mide 30 m de este a oeste, el viento en la dirección norte-sur se considera con una excentricidad 0,05×30=1,50 m, a este y a oeste.
Figura 1.3Excentricidad del viento en la direcció n Y+
Cypecad aplica esta doble excentricidad en todos los casos, sea cual sea la normativa empleada. En consecuencia, tenemos 2 hipótesis de viento para cada dirección y sentido, lo que hace un total de 8 hipótesis de viento.
Figura 1.4 Hipótesis de viento en Cypecad
Si calculamos un edificio sencillo y vemos la deformada en cada hipótesis se entiende mejor.
Figura 1.5 Deformada para la hipótesis d e viento +Y exc+
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1.3. Normativas de viento En España el cálculo de las acciones eólicas está recogido en el CTE DB-SE-AE, derivado, con muchas simplificaciones –algunas desafortunadas- del EC-1. En América la mayoría de las normas se basan en ASCE-7, que es la que se utiliza en USA en paralelo con los códigos ACI-318 y AISC-360. Cypecad calcula automáticamente la acción del viento sobre edificios de pisos de acuerdo con la normativa seleccionada. Actualmente están implementadas la mayoría de las normas de los países latinoamericanos.
Figura 1.6 Normas impl ementadas (pueden aumentar en sucesivas versio nes)
En algunos casos, puede haber más de una norma por país. Por ejemplo, para USA podemos elegir la ASCE-7 2005 o la ASCE-7 2010.
Figura 1.7 Varias normas por país
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Importante diferencia entre ASCE-7 2005 y ASCE-7 2010 ASCE-7 2010 cambia la definición de velocidad básica respecto a ASCE- 7 2005. Los valores de velocidad básica de viento pasan a tomarse para un período de retorno de 300, 700 ó 1700 años (según el tipo de uso), por lo que salen considerablemente mayores que los valores ofrecidos en ASCE-7 2005, que usaba un período de retorno de 50 años. Por ejemplo, en ASCE-72005 todo el interior de USA tiene una velocidad básica de 40 m/s, mientras que en ASCE7-2010 está a 51 m/s para categoría de ocupación II (que podríamos considerar la normal), baja a 47 m/s para categoría de ocupación I (edificios de poca importancia) y 54 m/s para categorías de ocupación III y IV.
Figur a 1.8 Velocid ades básic as en ASCE-7 2005 y en ASCE-7 2010
La importancia de esto radica en que la mayoría de las normas americanas actuales ofrecen valores de velocidad básica de viento para un período de retorno de 50 años, igual que la ASCE-7-2005 y anteriores.
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1.4. Parámetros para el cálculo de la acción de viento Para que el programa pueda calcular, debemos definir los parámetros de situación y geometría de la obra. Las alturas quedan automáticamente definidas al introducir las plantas. Los parámetros Acción del viento según X y Acción del viento según Y permiten modificar manualmente la fuerza de viento en cada dirección y sentido. Su uso es muy infrecuente. Se aplicaría, por ejemplo, en un edificio semienterrado, ya que la fuerza de viento disminuiría claramente. El ancho de banda es un parámetro fundamental, ya que el programa no lo calcula automáticamente, debemos introducirlo. El ancho de banda es el ancho del edificio en dirección perpendicular al viento.
El botón Por Planta nos permite introducir anchos de banda particulares para cada planta.
Figura 1.9 Anchos d e banda particul ares para cada planta
El viento actúa únicamente en las plantas por encima de la cota 0, por lo que es importante definir correctamente el plano de cimentación al introducir las plantas. Otro dato fundamental es el emplazamiento, que determina la velocidad básica de viento, por lo que podemos también introducir esta velocidad directamente. A partir de ahí, los parámetros dependen de la norma utilizada: tipos de ocupación, de terreno, de estructura, etc.
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Ejemplo El edificio de la figura tiene un sótano enterrado, bajo, dos plantas altas y un altillo superior de menor dimensión.
El ancho de banda es 10 m en dirección Y en todas las plantas. En dirección X es 15 m en todas las plantas menos en la cubierta del altillo, que es de 5 m
Al consultar las cargas vemos que la carga correspondiente a viento Y en la cubierta del altillo es muy pequeña.
En techo de sótano la carga de viento es nula. Para conseguir esto es importante definir correctamente la cota de cimentación, de modo que el sótano se defina bajo la cota 0.
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2. Cálculo de las acciones de viento según el DB-SE-AE Los criterios de carga de viento que recoge el DB-SE-AE son aplicables a edificios situados a altitudes inferiores a 2000 m (en altitudes mayores es preciso partir de datos empíricos sobre las velocidades de viento) y con esbelteces no superiores a 5. La esbeltez se define como el cociente entre la altura total de la edificación (h) y el ancho medio del mismo en la dirección paralela al viento (d).
Vídeo 2.1 El efecto del vi ento en el cácu lo ( esbelt ez=h/d)
La estructura se debe comprobar ante la acción del viento en dos direcciones ortogonales cualesquiera, independientemente de la existencia de construcciones contiguas medianeras. Para cada dirección se debe considerar la acción en los dos sentidos. Esta disposición produce cuatro hipótesis de acción de viento horizontal. La acción del viento se considera como una fuerza perpendicular a la superficie de cada punto expuesto, o presión estática, q e puede expresarse como: q e = q b · c e · c p Donde: qb
presión dinámica del viento, considera la situación geográfica.
c e coeficiente de exposición , considera los efectos de las turbulencias originadas por el relieve y la topografía del terreno. cp
coeficiente eólico, considera la geometría del edificio
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Presión dinámica q b De forma simplificada, como valor en cualquier punto del territorio español puede adoptarse como 0,50 kN/m 2. Para precisar más el valor de la presión dinámica puede usarse el Anejo D del Documento Básico DB-SE-AE. Éste establece que la presión dinámica debe calcularse como: q0 = 0,5·δ ·vb ²
Donde: δ
es la densidad del aire,
vb
es el valor básico de la velocidad del viento.
La densidad del aire depende, entre otros factores, de la altitud, de la temperatura ambiental y de la fracción de agua en suspensión. En general puede adoptarse el valor de 1,25 kg/m 3. El valor básico de la velocidad del viento en cada localidad puede obtenerse del mapa donde la presión dinámica es, respectivamente, de 0,42 kN/m 2, 0,45 kN/m2 y 0,52 kN/m2 para las zonas A, B y C de dicho mapa.
Figura 2.1Valor b ásico de la velocidad del v iento (vb), según zona eólica de España
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Coeficiente de exposici ón c e El coeficiente de exposición c e , variable con la altura del punto considerado, depende del grado de aspereza del entorno donde se encuentra ubicada la construcción. En edificios urbanos de hasta 8 plantas puede tomarse, simplificadamente, un valor constante de 2. Según el Anejo D del DB-SE-AE, el coeficiente de exposición c e para alturas sobre el terreno (z) no mayores de 200 m puede determinarse con las expresiones: ce = F ·(F + 7·k )
max( z , Z ) L
F = k ·ln
Donde k, L, Z
parámetros característicos de cada tipo de entorno, según la siguiente tabla:
Figura 2.2 Coeficientes k, L y Z para el cálculo del coeficiente de exposición
Por ejemplo, si tenemos un edificio de 20 m de altura en una zona urbana, k=0,22, L=0,3 m y Z=5,0 m. En la coronación el coeficiente de exposición es
max(20,5) max( z, Z ) = 0,9239 = 0,22 × ln L 0,3
F = k ·ln
ce = F ·(F + 7·k ) = 0,9239 × (0,9239 + 7 × 0,22) = 2,277
Si el mismo edificio estuviese al borde del mar sería k=0,156, L=0,003 m y Z=1,0 m, de modo que el coeficiente de exposición en coronación es casi un 50 % más.
max(20,1) max( z, Z ) = 1,3736 = 0,156 × ln 0 , 003 L
F = k ·ln
ce = F ·(F + 7·k ) = 1,3736 × (1,3736 + 7 × 0,156 ) = 3,387
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Coeficiente eólico El coeficiente eólico c p depende de la forma y orientación de cada superficie respecto al viento, y en su caso, de la situación del punto respecto a los bordes de esa superficie. Un valor positivo del coeficiente eólico indica presión, es decir, que el coeficiente es a barlovento; mientras que un valor negativo de éste indica succión, es decir, que el coeficiente es a sotavento. Según el CTE deberá calcularse en todas las direcciones independientemente de la presencia de edificios medianeros. En general, es suficiente la comprobación en dos direcciones ortogonales. Para estructuras de pisos con forjados y compartimentados interiormente bastará considerar los coeficientes globales de presión y succión mostrados en la siguiente tabla, en función de la esbeltez del edificio (en casos intermedios se interpola linealmente).
Figura 2.3Coeficientes eólicos glo bales de presión y suc ción, según esbeltez
La resultante de la carga se aplicará con una excentricidad del 5% a cada lado del centro de gravedad de la planta, para considerar posibles efectos de torsión del edificio.
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Ejemplo Calculamos las acciones eólicas sobre la 12ª planta de un hospital con estructura de hormigón armado situado en Lugo (43,00º N, 7,56º O), en una zona urbana en situación topográfica normal a 484 m sobre el nivel del mar.
Dimensiones del edificio y, en particular, de su 12ª planta
Solución Según el DB-SE-AE la carga eólica q e se calcula como: q e = q b · c e · c p Considerando que la población de Vic se encuentra en zona eólica tipo C, la presión dinámica del viento es: q b = 0,52 kN/m2 Calculamos el coeficiente eólico (c e ) mediante el Apartado D.2 del DB-SE-AE: c e = F · (F + 7 k) F = k · ln (max (z,Z) / L)
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Los coeficientes del tipo de entorno (k, L y Z) se obtienen de la tabla
Parámetros para el cálculo del coeficiente de exposició n
37 max(37;5) max( z , Z ) = 0,22·ln = 1,06 = 0,22·ln L 0,3 0,3
F = k ·ln
c e = F ·(F + 7k ) = 1,06·(1,06 + 7 × 0,22 ) = 2,75
Los coeficientes eólicos globales (de presión c p y de succión c s ) se tomarán de la tabla en función de la esbeltez del edificio en el plano paralelo al viento. Según la geometría del edificio, la esbeltez puede calcularse como: esbeltez =
h d
=
43 10
= 4,30
Coeficientes eólicos glob ales de presión y succi ón, según esbeltez.
El coeficiente de presión vale c p = 0,8 El coeficiente de succión obtiene interpolando para una esbeltez 4,3 intermedia entre 1,25 y 5,00, de modo que está entre -0,6 y -0,7, concretamente c s = - 0,68. La presión en la planta 12 es
q p
=
qb·ce·c p
=
0,52 × 2,75 × 0,8 = 1,15 kN / m²
La fuerza de presión en la planta 12, considerando la superficie de exposición al viento, es:
F p
=
q p ·(h·b ) = 1,15 × (3,00 × 46,00 ) = 158 kN
La succión en la planta 12 es:
q p
=
qb ·ce·cs
=
0,52 × 2,75 × −0,68 = −0,98 kN / m
La fuerza de succión en la planta 12, considerando la superficie de exposición al viento, es:
F p
=
q p ·(h·b ) = −0,98 × (3,00 × 46,00) = −135 kN
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La presión se suma al valor absoluto de la succión, ya que ambas empujan en la misma dirección.
Suma de presión y fusi ón
La carga total es F t = F p + F s = 158 + − 135 = 293kN
Podemos calcularlo también con Cypecad con idéntico resultado.
Vídeo 2.2 Cálculo de las accion es eólicas co nCypecad
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3. Cálculo de acciones de viento según CIRSOC-102 Las normas nacionales de diversos países de América se basan en la ASCE-7. En particular, CIRSOC 102-2005 se basa en la ASCE-7 2005. La norma plantea 3 métodos: simplificado, analítico y túnel de viento. El método simplificado se puede aplicar a pequeños edificios y resulta de cierto interés para el cálculo manual. El método analítico es aplicable a edificios y otras estructuras siempre que tengan una forma regular, aunque los propios comentarios de CIRSOC aclaran que necesariamente se debe ser flexible en este punto. Edificios y otras estructuras de forma regular: La definición de los límites de aplicación de los procedimientos analíticos contenidos en este Reglamento es un proceso dificultoso que requiere un equilibrio entre la necesidad práctica de usar las disposiciones más allá del rango para el cual fueron obtenidos los datos y restringir su uso más allá del rango realista de aplicación. Las disposiciones sobre cargas de viento están basadas principalmente en ensayos en túnel de viento sobre las formas que muestran las Figuras 3 a 8. Ensayos exhaustivos realizados en túnel de viento sobre estructuras reales en proyecto, muestran que algunos cambios relativamente grandes de estas formas pueden, en muchos casos, generar cambios menores en la carga de viento, mientras que en otros casos cambios aparentemente pequeños pueden tener efectos relativamente grandes, especialmente en presiones sobre revestimientos. Las cargas de viento sobre formas complicadas son frecuentemente menores que aquellas sobre las formas más simples de las Figuras 3 a 8, de modo que las cargas de viento que se determinan desde estas disposiciones, envuelven razonablemente la mayor parte de las formas estructurales. Los edificios que son claramente inusuales se diseñarán siguiendo las disposiciones del Capítulo 6 para ensayos en túnel de viento. El túnel de viento se aplica únicamente en casos muy singulares. Actualmente se desarrollan también métodos de simulación por computadora.
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3.1. Método analítico El método analítico se aplica a edificios regulares. En el cálculo de la estructura de edificios con losas lo que buscamos son valores de fuerza total en cada planta. Para esto, en general resulta irrelevante la presión o succión en la cubierta y en las fachadas laterales respecto a la acción del viento, de modo que la fuerza de vieneto es la suma de la que actúa en la fachada de barlovento, en la que hay presión, y la que actúa en la fachada de sotavento, en la que hay succión.
Figura 3.1 Resultante de fu erza a sotavento y f uerza a barlovento
La fuerza en cada planta es el producto de su área tributaria –ancho del edificio en dirección perpendicular al viento por la altura entre plantas- por la presión de diseño a la cota de dicha planta, que puede ser diferente en cada una.
Figura 3.2 Fuerza de viento y área tribut aria de cada losa
La presión diseño depende de la situación geográfica, de la situación topográfica, de las características del edificio y de la importancia de un eventual fallo. No debe tomarse en ningún punto inferior a 0,50 kN/m².
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Presión de diseño La presión de diseño p en cada fachada vale
p = G·C p ·q Donde: G
Factor de efecto de ráfaga. En edificios convencionales se puede tomar 0,85.
C p Coeficiente de presión externa según la figura 3 de CIRSOC 102-05. A barlovento vale simplemente 0,8 ; a sotavento depende de la relación entre longitud y anchura del edificio.
Figura 3.3 Coeficientes de p resion en paredes
q Presión dinámica. En la fachada a sotavento se toma q h , presión dinámica evaluada a la altura media de la cubierta y por lo tanto de valor constante; en la fachada a barlovento se toma q z , presion dinámica evaluada a la altura z y por lo tanto variable con la altura. Para el cálculo de edificios de pisos tomamos la cota de cada losa.
Figura 3.4 Presión dinámica a barlovento y a sotavento
La presión dinámica q z , evaluada a la altura z, se calcula como :
q z
=
0,613·V 2 ·K zt ·K d ·I·K z
[N/m²]
Donde V
Velocidad básica. Depende de la situación geográfica.
K zt Factor topográfico. Considera la influencia de cambios bruscos en la topografía, como lomas, escarpas o colinas. En terrenos llanos vale 1. Kd
Factor de direccionalidad del viento. En estructuras de edificación vale 0,85.
I
Factor de importancia. Vale 1 en edificios normales y 1,15 en edificios esenciales.
Kz
Coeficiente de exposición. Depende de la altura del punto y de la rugosidad del terreno.
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Velocid ad básica del viento V Se define como velocidad básica de viento V la velocidad de ráfaga para un intervalo de 3 segundos, a 10 m sobre el terreno, en exposición C y asociada con una probabilidad anual de 0,02 de ser igualada o excedida (intervalo medio de recurrencia de 50 años). La velocidad básica depende de la situación geográfica y está definido en la figura 1 de CIRSOC 102-05. En el noroeste de Argentina las velocidades son moderadas y aumentan de modo importante cuanto más al sur, especialmente en torno al Golfo de San Jorge.
Figura 3.5 Velocidades básicas d e viento
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Factor d e importancia El factor de importancia I corrige los valores de las acciones en función de los riesgos de una eventual pérdida del edificio. La categoría I se refiere a edificios cuya falla suponga bajo riesgo para la vida humana, como pequeños almacenes o instalaciones agrícolas. El factor de importancia vale 0,87. La categoría II se refiere a edificios normales cuya falla, aún suponiendo riesgo para sus ocupantes, no presenta los riesgos adicionales que corresponden a las categorías III y IV. El factor de importancia vale 1. La categoría III se refiere a edificio con riesgo adicional por su alta ocupación o por la peligrosidad de sus contenidos. El factor de importancia vale 1,15. La categoría IV se refiere a instalaciones esenciales que deben seguir en funcionamiento en caso de catástrofe : hospitales, cuarteles, refugios de emergencia, etc. El factor de importancia vale 1,15. Categoría
I
I
0,85
II
1,00
III
1,15
IV
1,15
Figura 3.6 Factor de import ancia en función de la categoría
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Figur a 3.7 Tabla ori gin al CIRSOC 102 que defi ne las catego rías
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Categoría de exposici ón Exposición A. Centro de grandes ciudades con al menos 50% de los edificios de altura mayor que 20 m. Exposición B. Áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas, o terrenos con numerosas obstrucciones próximas entre sí, del tamaño de viviendas unifamiliares o mayores. Exposición C. Terrenos abiertos con obstrucciones dispersas, con alturas generalmente menores que 10 m. Esta categoría incluye campo abierto plano y terrenos agrícolas. Exposición D. Areas costeras planas, sin obstrucciones, expuestas al viento soplando desde aguas abiertas en una distancia de al menos 1600 m.
Figura 3.8 Exposició n A d etrás, D en primer p lano
Figura 3.9 Exposició n B
Figura 3.10 Exposición C
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El coeficiente de exposición depende de la categoría de exposición y varía con la altura : 2
z z g
K z = 2,01·
α
Donde z
altura sobre el nivel del terreno. Para alturas menores que 5, se tomara z=5 , z g constantes tomadas de la tabla 4 de CIRSOC 102-05:
a
Por ejemplo, en una fachada sometida a una categoría de exposición B, el coeficiente de exposición a 10 m vale : 2
2
z 10 7 = 2,01· K z = 2,01· = 0,719 z 366 g α
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Ejemplo de cálculo de viento con el método analítico CIRSOC 102-05 Tenemos un edificio de oficinas de planta rectangular 10×10 con 5 plantas de 3 m de altura situado en una zona urbana llana de Catamarca. ¿Cuál es la fuerza del viento en la losa de suelo de la última planta?
Solución Empezamos calculando la presión dinámica de diseño.
q z
=
0,613·V 2 ·K zt ·K d ·I·K z
En Catamarca la velocidad básica es de V=43 m/s. Por ser zona llana, el factor topográfico vale K zt =1. En edificios convencionales el factor de direccionalidad vale 0,85. Por tratarse de un edificio de oficinas, y por tanto de importancia normal, el factor de importancia vale I=1. En zonas urbanas la categoría de exposición es B, de modo que α =
7,0 , z g
=
366
Por lo tanto, a 12 m de altura (que es la cota de suelo de la última planta) el coeficiente de exposición vale 2
2
z α 12 7 = 2,01· K z = 2,01· = 0,757 z 366 g
La presión básica de diseño es :
q z
=
0,613·V 2 ·K zt ·K d ·I·K z
=
0,613 × 43² × 1 × 0,85 × 1 × 0,757 = 729 N / m ² = 0,729 kN / m²
En la fachada de barlovento el coeficiente de presión es 0,8, por lo que la presión de diseño, considerando un factor de efecto ráfaga de 0,85, es :
p = G·C p ·q = 0,85 × 0,80 × 0,729 = 0,496 kN / m² En la fachada de sotavento el coeficiente de presión es -0,5, por lo que la presión de diseño, considerando un factor de efecto ráfaga de 0,85, es:
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p = G·C p ·q = 0,85 × −0,50 × 0,729 = 0,330 kN / m² Superponiendo ambas p = 0,496 + 0,330 = 0,826 m²
La resultante se obtiene multiplicando la presión por el área tributaria: F = 0,826 × (10,00 × 3,00) = 24,79 kN
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En Cypecad, introducimos los parámetros propuestos.
El resultado puede diferir ligeramente del obtenido manualmente.
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3.2. Método simplificado de cálculo de viento CIRSOC 102-05 El método simplificado se puede aplicar a edificios de pisos con cubierta de plana o de pequeña pendien te (<10º) y baja altura (≤10 m), de forma regular, sin juntas de dilatación y no afectado por efectos topográficos. A partir de la velocidad básica se entra en la Tabla 2 de la CIRSOC 102-05 para obtener las presiones de viento. En general en edificios de hormigón resulta irrelevante la succión en la cubierta, de modo que sólo consideramos las presiones sobre paredes. Velocidad básica de viento (m/seg) Categoría
38
40
45
49
54
58
63
67
B
0,575
0,671
0,814
0,958
1,150
1,389
1,580
1,820
C
0,805
0,939
1,140
1,341
1,610
1,945
2,212
2,548
D
0,955
1,114
1,351
1,590
1,909
2,306
2,623
3,021
Figura 3.11 Presión de viento de diseño (kN/m²)
Estas presiones se multiplican por el factor de importancia, que para edificios normales, como viviendas, oficinas, hoteles… es 1.
Ejemplo Calculamos la fuerza del viento en una estructura de una vivienda unifamiliar de planta baja y 2 plantas altas, rectangular de 8×12, situada en un llanura de Buenos Aires.
Solución En Buenos Aires, la velocidad básica es de 45 m/s. La llanura sugiere categoría de exposición C, de modo que la presión de diseño es de 1,35 kN/m². Por tratarse de una vivienda el factor de importancia es 1, por lo que no es precisa corrección alguna por esta razón. Aplicando la presión de diseño por el área tributaria de cada losa tenemos la carga en cada dirección.
Figura 3.12 Cargas de diseño
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