Fuerzas producidas por la presión del viento en Marquesina 30 º según CTE y Eurocódigo.
Para determinar las acciones del viento se acude al “ Código Técnico de la Edificación, Documento Básico Básico SE-AE Accion Acciones es en la edifica edificación ción”, donde se indica que la acción de viento (en general una
fuerza perpendicular a la superficie de cada punto expuesto), o presión estática, q e puede expresarse como: (1) qe = q b · ce · c p Siendo: qb: la presión dinámica del viento. Según el CTE, de forma simplificada, como valor en cualquier
punto del territ territorio orio español, español, puede puede adoptarse adoptarse 0,5 kN/m2. ce: el coeficiente de exposición, variable con la altura del punto considerado, en función del grado
de aspereza del entorno donde se encuentra ubicada la construcción. Puede obtenerse por las fórmulas siguientes: (2) ce = F · (F + 7 k) (3) F = k ln (max (z,Z) / L) siendo k, L, Z parámetros característicos de cada tipo de entorno, según la tabla nº 1.
k
Parámetro L (m)
Z (m)
I Borde del mar o de un lago, con una superficie de agua en la dirección del viento de al menos 5 km de longitud
0,15
0,003
1
II Terreno rural llano sin obstáculos ni arbolado de importancia
0,17
0,01
1
III Zona rural accidentada o llana con algunos obstáculos aisla-dos, como árboles o construcciones pequeñas
0,19
0,05
2
IV Zona urbana en general, industrial o forestal
0,22
0,3
5
V Centro de negocios de grandes ciudades, con profusión de edifi cios en altura
0,24
1
10
Tabla nº 1
Sustituyendo los valores obtenidos de la tabla anterior para el Caso II se obtienen los siguientes resultados: (4) F = k ln (max (z,Z) / L) = 0,17 · ln(2/0,01) = 0,9 (5) ce = F · (F + 7 k) = 0,9 · (0,9 + 7 · 0,17) = 1,88 cp: el coeficiente eólico o de presión, dependiente de la forma y orientación de la superficie
respecto al viento, y en su caso, de la situación del punto respecto a los bordes de esa superficie; un valor negativo indica succión. Su valor se establecerá aproximando la estructura a diseñar a una marquesina a un agua según la tabla “ D.8. Marquesinas a un agua” del Documento Básico SE-AEAcciones en la edificación del CTE, y de la tabla “10.3.1 Valores de C p,net para marquesinas a un agua” del Eurocódigo 1, Bases de Proyecto y acciones en estructuras, parte 2-4: Acciones en
Estructuras .Aciones del Viento.” .
Figura nº 1 . Coeficientes C p,net para marquesinas a un agua extraída del Eurocódigo 1.
Según la geometría del diseño de la estructura se considerará un factor de obstrucción, φ, definido como la relación entre el área obstruida y el área de la sección total bajo la marquesina (ambas áreas se consideran en un plano perpendicular a la dirección del viento), φ = 0, es decir se considera una marquesina exenta. El coeficiente total representa la fuerza resultante . A efectos del dimensionado de la estructura,
la resultante de la acción del viento se supondrá actuando a una distancia de w/4, medida desde el borde de barlovento . Los coeficientes locales representan la máxima fuerza local para las diferentes direcciones del viento. Se podrán emplear en el dimensionado de los elementos de
cobertura y de sus fijaciones. Por tanto para el cálculo de la estructura se seleccionarán los coeficientes cp -1,8 (succión) y 1,2 (presión).
Con todos los coeficientes calculados se puede determinar la presión del viento q e: qe = q b · ce · c p = 0,5 · 1,88 · 1,2 = 1,128 kN/m2 (↓ presión) qe = q b · ce · c p = 0,5 · 1,88 · (-1,8) = - 1,692 kN/m2 (↑ succión)
Según indica el Eurocódigo en la figura 10.3.2 las hipótesis de carga serán las siguientes:
Fuerzas producidas por la presión del viento en Marquesina 30 º según NBE-AE-88
El viento produce sobre cada elemento superficial de una construcción, tanto orientado a barlovento como a sotavento, una sobrecarga unitaria p (kg/m²) en la dirección de su normal, positiva (presión) o negativa (succión), de valor dado por la expresión: p = cw siendo w la presión dinámica del viento y c el coeficiente eólico, positivo para presión, o negativo para succión, que depende de la configuración de la construcción, de la posición del elemento y el ángulo a de incidencia del viento en la superficie. (Véase la figura de la Tabla 5.3.).
Accediendo a las tablas: w ≈ 0,5 kN/m2. (similar al valor del CTE) c será el coeficiente más desfavorable para un ángulo α = +- 10º: c1 en el borde de barlovento = 1,6 c2 en el borde de sotavento = 0,8 Tendremos las dos hipótesis de carga siguientes:
A continuación se muestran los resultados calculando según el CTE (sólo 2 de las 4 hipótesis de carga):
Las conclusiones son inmediatas: El punto de aplicación de la resultante en el cálculo según CTE se aproxima al borde de barlovento. Los valores, tanto para el caso de succión como para el caso de presión, son notablemente superiores siguiendo el CTE que la antigua NBE-AE-88.
