Guía para evaluar cargas de origen meteorológico (NIEVE, GRANIZO, HIELO Y VIENTO) sobre estructuras de cubierta en Bolivia
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Descripción: maca y esther
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manual de electricidad tomo 2
manual de electricidad tomo 2Full description
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Descripción: Fase ii
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Estimado alumno, en la recta final de tu preparación rumbo al Proceso de Admisión 2016 – I, hemos elaborado un material de trabajo que te permitirá desarrollar tus habilidades y mejorar…Descripción completa
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Descripción: un breve resumen de todo el contenido de la guía del ceneval exani-ii
Efectos del Viento y Sismos en Equipos Verticales
Entendiendo las Cargas de Viento y Sismo en E ui os Verticales Presentado por: Intergraph
Considerando una Torre Típica
Efectos del Viento y Sismos en Equipos Verticales Considere un torre típica
11/03/2013
2
Considerando una Torre Típica
Efectos del Viento y Sismos en Equipos Verticales Considere un torre típica
11/03/2013
2
Considerando una Torre Torre Típica Típ ica No hay viento ni sismo Sometida únicamente únicamente al peso en cualquier sección Produciendo un esfuerzo de compresión axial en las paredes de la coraza W
11/03/2013
3
Considere un torre típica No Ahora hayincluimos viento ni sismo una fuerza lateral como ésta Sometida únicamente únicamente al peso en cualquier sección Produciendo un esfuerzo de compresión axial en las paredes de la coraza W
Esfuerzo de compresión = W / Área
Área
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Considere un torre típica Ahora incluimos una fuerza lateral como ésta Ahora tenemos un momento flector alrededor de X-X
W
x
11/03/2013
x
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Considere un torre típica Ahora incluimos una fuerza lateral como ésta Ahora tenemos un momento flector alrededor de X-X Compresión en un lado, tensión en el otro ¿Qué pasa W con el efecto de la presión? M
x
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x
6
Considere un torre típica ¿Qué pasa con el efecto de la presión? Da lugar al esfuerzo de tensión en la pared El vacío da lugar al esfuerzo de compresión Entonces hay tres casos de carga básicos a considerar 1 Peso - compresión
P x
W
2 Momento – compresión/tensión M x
3 Presión – compresión/tensión
P
Ahora se puede crear la ecuación básica de esfuerzo axial
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Considere un torre típica Ahora se puede crear la ecuación básica de esfuerzo axial Primero Ahora consideramos consideramos el el esfuerzo peso Wde la presión P Ésta es la ecuación de esfuerzo (compresión): σ = - W / Área de la sección transversal =
-W
πDt
t D
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8
Considere un torre típica Ahora se puede crear la ecuación básica de esfuerzo axial Ahora consideramos Finalmente consideramos el esfuerzo el momento de la presión M P Puede ser tensión o compresión σ = P x Área Total/ Área de la sección transversal PD + - 4t
t D
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9
Considere un torre típica Ahora se tenemos puede la crear ecuación la ecuación final completa básica de esfuerzo axial Finalmente consideramos el momento M Existen esfuerzos de compresión y tensión σ = M / Módulo de Sección + = -
4M
π D2 t
t D
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10
Considere un torre típica Ahora tenemos la ecuación final completa σ =
-W
πDt Peso Peso
PD + - 4t Presión
+ -
4M
π D2 t Momento w M
P
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11
Considere un torre típica Ahora consideramos tenemos la ecuación el efecto final delcompleta viento – primero métrico σ =
-W
πDt Peso
Vacío Operando Prueba Hidrostática (PH)
PD + - 4t
+ -
4M
π D2 t
Presión
Momento
Sin presión Presión de operación
Sin momento Momento debido al viento
Presión de PH
Momento debido a sismo
Vacío
Momento debido a la PH
Estos casos de carga existen en cualquier combinación Arriba se ven representados 48 casos de carga
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12
Considere un torre típica Ahora consideramos el efecto del viento – primer métrico El viento es aire en movimiento
Tiene densidad ρv2
Por lo tanto tiene Energía Cinética
2
Las unidades de esta ecuación resultan en lo siguiente: kg
m2
m3
sec2
=
Las unidades se vuelven Newtons / m2
Aire
= Pascales
Velocidad v= m/s
Densidad ρ = 1.226 kg/m3 11/03/2013
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Considere un torre típica Ahora consideramos el efecto del viento – primer métrico El viento es aire en movimiento
Tiene densidad ρv2
Por lo tanto tiene Energía Cinética
2
Las unidades de esta ecuación resultan en lo siguiente: kg
m2
m3
sec2
Las unidades se vuelven Newtons / m2 Estas son unidades de Presión
= = Pascales De la ecuación de Bernoulli
Densidad ρ = 1.226 kg/m3 Por lo tanto la presión q = 0.613v2 (Pascales) 11/03/2013
14
Considere un torre típica Ahora consideramos el efecto del viento – primer métrico Por lo tanto la presión q = 0.613v2 (Pascales) Unidades habituales de EUA q = 0.00256v2 psf lbf/(mph x ft)2
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0.00256 x v2 mph
= q lbf/ft2
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Considere un torre típica Ahora veamos el efecto del viento en la torre La fuerza en este elemento es: Presión x Área F = qDL
Momento alrededor de x-x = FL/2
D
q
L Centroide
L/2 x 11/03/2013
x 16
Considere un torre típica Ahora veamos el efecto del viento en la torre La fuerza en este elemento es: Presión x Área F = qDL
11/03/2013
Momento alrededor de x-x = FL/2
17
Considere un torre típica Ahora el efecto del viento en la Ahora veamos examinamos las características deltorre viento F = qDL
Momento alrededor de x-x = FL/2
Aquí están las fuerzas actuando en la torre Y aquí están los momentos actuando en la torre z pueden obtener de cualquier sección
F6 F5 F4
La suma de las fuerzas dan la sismorresistencia base
F3 F2 F1 11/03/2013
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Considere un torre típica Ahora veamos examinamos los efectos las características de un sismodel viento Consideremos la altitud y la velocidad del viento A bajas temperaturas hay fricción del suelo Edificaciones, Flora, Estructuras etc., frena al viento
t f / m d u t i t l A
10m / 30ft Datum Velocidad del viento v m/s | mph 11/03/2013
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Considere un torre típica Ahora veamos los efectos de un sismo Nos interesa el movimiento Horizontal del suelo No se puede mover así con movimientos repentinos
11/03/2013
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Considere un torre típica Ahora veamos los efectos de un sismo Nos interesa el movimiento Horizontal del suelo No se puede mover así con movimientos repentinos Se quiere mover así, pero esto es imposible Esto es lo que realmente pasa
Los elementos superiores se quieren quedar atrás
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Considere un torre típica Esto es lo que realmente pasa Esto produce un momento de flexión en la pared de la coraza Como respuesta obtenemos un esfuerzo axial Volvemos a nuestra ecuación de esfuerzo básica
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Considere un torre típica Volvemos a nuestra ecuación de esfuerzo básica σ =
-W
πDt
PD + - 4t
+ -
4M
π D2 t
El momento viene de los efectos de viento y sismo
Consideremos un código particular de viento Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Éste es uno de los muchos códigos de viento que se pueden especificar en PV Elite
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Así es como se introduce la información en PV Elite
91.65
Velocidad de viento básica
Grado
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Así es como se introduce la información en PV Elite
91.65
Velocidad de viento básica Exposición Edificaciones Bosques Expuesto a la costa Etc.
11/03/2013
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Así es como se introduce la información en PV Elite
91.65
Velocidad de viento básica Exposición Importancia Éste es un factor de seguridad que asegura que la estructura se mantendrá de pie.
11/03/2013
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Así es como se introduce la información en PV Elite
91.65
Velocidad de viento básica Exposición Importancia Rugosidad La rugosidad aumenta la resistencia al viento – mayores fuerzas de viento.
11/03/2013
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Así es como se introduce la información en PV Elite
91.65
Velocidad de viento básica Exposición Importancia Rugosidad Factor β Ésta es una característica de vibración.
Se refiere a cómo las vibraciones se desvanecen. 11/03/2013
28
Considere un torre típica Esto se refiere a cómo las vibraciones se desvanecen Considere una torre que está vibrando así Después de un tiempo las vibraciones se detienen Podemos representar las vibraciones como una onda sinusoidal
11/03/2013
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Considere un torre típica Esto se refiere a cómo las vibraciones se desvanecen Considere la torre que está vibrando así Después de un tiempo las vibraciones se detienen Podemos representar las vibraciones como una onda sinusoidal Nótese el parámetro exponencial
- Parámetro decadente
Ae-βt
Sin(2πft)
f = frecuencia Hz
d u t i l p m A
Tiempo t 11/03/2013
30
Considere un torre típica de Viento Parte 7 – 1993 EstoCódigo se refiere a cómoASCE las vibraciones se desvanecen Considere la torre está vibrando así en PV Elite Así es como se que introduce la información Después de un tiempo las vibraciones se detienen Podemos representar las vibraciones como una onda sinusoidal Nótese el parámetro exponencial 91.65
-Parámetrodedecadente Velocidad viento básica
Finalmente la ecuación de vibración es x=
Ae-βt
Sin(2πft)
β se conoce como el decremento logarítmico
Exposición Importancia Rugosidad Factor β
Ésta es la característica decadente de la vibración
11/03/2013
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Así es como se introduce la información en PV Elite
91.65
Velocidad de viento básica Exposición Importancia Rugosidad Factor β
Ahora podemos hacer un ejemplo de cálculo 11/03/2013
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993 Ahora podemos hacer un cálculo de ejemplo Consideremos esta torre para hacer el análisis del faldón 1.2 X 60 = 72”
Cabezas 2:1 ” Diámetro exterior 60”
120”
El multiplicador del diámetro es de 1.2
60” 11/03/2013
33
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
z = altura de la torre = 180 in Por ASCE: Categoría de exposición C 1.2 X 60 = 72”
120”
15 ft 180”
α
= 7.0, zg = 900 x 12 =10 800 in, Do = 0.005
60” 11/03/2013
34
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
z = altura de la torre = 180 in Por ASCE: Categoría de exposición C α = 7.0, zg = 900 x 12 =10 800 in, Do = 0.005
1.2 X 60 = 72”
k Z
120”
15 ft 180”
= Coeficiente de la Presión por Velocidad
= 2.28 ( 180 / 10800 ) ( 2 / 7 ) k Z
= 0.801
60” 11/03/2013
35
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
z = altura de la torre = 180 in Por ASCE: Categoría de exposición C α = 7.0, zg = 900 x 12 =10 800 in, Do = 0.005
1.2 X 60 = 72”
k Z
= 0.801
I = 1.0 Factor de Importancia v = 120 mph Velocidad del Viento 120”
15 ft 180”
qZ = 0.00256 x kZ x (I x v)2 Ecuación C1 = 0.00256 x 0.801 x (1.0 x 120)2 qZ = 29.524 psf – Presión del viento
60” 11/03/2013
36
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
qZ = 29.524 psf – Presión del viento Área proyectada del faldón A = 5 ft x 6 ft = 30 ft2
1.2 X 60 = 72”
Fuerza del viento en el faldón FW = qZ x A = 29.524 x 30 120”
15 ft 180”
FW = 885.72 lbf fuerza en el faldón
60” 11/03/2013
37
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
FW = 885.72 lbf fuerza en el faldón Hay que ajustar la fuerza del viento Necesitamos TZ de la ecuación C6 TZ = 2.35 x DO0.5 / (z/30)1/ α = .
x .
.
.
TZ = 0.181 120”
15 ft 180”
16.432 ft
60” 11/03/2013
38
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
FW = 885.72 lbf fuerza en el faldón TZ = 0.181 Necesitamos un Factor de Ráfagas GZ = 0.65 + 3.65TZ Ecuación C5 = 0.65 + 3.65 x 0.181 GZ = 1.311
11/03/2013
39
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
FW = 885.72 lbf fuerza en el faldón TZ = 0.181 GZ = 1.311 Factor de Forma CF = 0.54 F = FW x TZ x CF = 885.72 x 0.54 x 1.311 F = 626.6 lbf fuerza en el faldón
11/03/2013
40
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
F = 626.6 lbf fuerza en el faldón Podemos sumar las otras fuerzas Fuerza Cortante Base Total FB = 125.7+1251.4+626.6 B
=
.
s smorres s enc a ase
1251.4 lbf
626.6 lbf 11/03/2013
2002 lbf
41
Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
M = 16031 ft-lbf = 192375 in-lbf lbf sismorresistencia base FB = 2002.84 Ahora consideramos el momento en la base M = 626 x 2.5 + 1251 x 10 + 125 x 15.5 M = 16031 ft-lbf = 192375 in-lbf
15.53 1251.4 lbf
10 626.6 lbf 2.5
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Considere un torre típica Código de Viento ASCE Parte 7 – 1993
M = 16031 ft-lbf = 192375 in-lbf Recordemos la ecuación de esfuerzo σ =
-W
πDt
σ =
σ =
11/03/2013
+ -
4M
π D2 t
PD + - 4t
=
+ -
+ -
4M
π D2 t
4 x 192375
π 602 x 0.375
184.87 psi -
43
Considere un torre típica Ahora, Códigopara de Viento un tema ASCE nuevo Parte 7 – 1993 σ =
184.87 psi -
Aquí está el reporte de PV Elite:
Nótese el esfuerzo negativo en el otro lado
Positivo
11/03/2013
Negativo
44
Considere un torre típica Ahora, para un tema nuevo : Cargas Sísmicas Movimiento repentino del suelo – dos componentes: vertical y horizontal
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45
Considere un torre típica Ahora, para un tema nuevo : Cargas Sísmicas Movimiento repentino del suelo – dos componentes: vertical y horizontal
Algunas veces ignoramos el componente vertical El componente horizontal distorsiona el recipiente
Vertical
Horizontal
Miremos a la ecuación básica que aplica 11/03/2013
46
Considere un torre típica
Carga sísmica
Miremos a la ecuación básica que aplica 2da Ley de Newton:
fuerza= masa x aceleración - Y la reacción
Éste es el resultado para un elemento Más las fuerzas de todos los elementos de arriba Ésta es la base para el análisis sísmico
Los elementos tratan de rotar – resultando un esfuerzo axial Más las otras fuerzas m x a fuerza de reacción Aceleración a Ahora consideramos un cálculo de ejemplo 11/03/2013
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Considere un torre típica
Carga sísmica
Ahora consideramos un cálculo de ejemplo = 0.4 x 9.8067 m/s2
g aceleración = 0.4 a aceleración = 3.9227 m/s 2
1.5 m
1.5 m
1.5 m 11/03/2013
Masa 372.839 kg
Masa 372.839 kg
Masa 372.839 kg
48
Considere un torre típica
Carga sísmica
a aceleración = 3.9227 m/s 2 En cada sección f = m x a = 3.9227 x 372.839 f = 1462.42 Newtons (N)
Configure las fuerzas en el modelo
Cambie los brazos de los momentos
1.5 m
Masa 372.839 kg
1462.42 N
Masa 372.839 kg
1462.42 N
Masa 372.839 kg
1462.42 N
3750 1.5 m 2250 1.5 m 750 11/03/2013
49
Considere un torre típica
Carga sísmica
Momento enresultados la base = 1462.42 (750 + 2250 + 3750) Estos son los de PV Elite = 9.875E6 mm-N Siguiente nivel
= 1462.42 (750 + 2250) = 4.389E6 mm-N
Último nivel
= 1462.42 (750) = 1.097E6 mm=N 1462.42 N 1.097E6 mm-N
3750
1462.42 N 4.389E6 mm-N
2250
1462.42 N 750 11/03/2013
9.875E6 mm-N
50
Considere un torre típica
Carga sísmica
Utilizando la ecuación del PV Elitecalculamos el esfuerzo base Estos son los resultados deesfuerzo,
1.097E6 mm-N
4.389E6 mm-N
11/03/2013
9.875E6 mm-N
51
Considere un torre típica
Carga sísmica
Utilizando la ecuación del esfuerzo, calculamos el esfuerzo base σ =
-W
πDt 10
PD + - 4t
1010
σ =
+ -
+ -
4M
π D2 t
4 x 9.875E6
π 10102 x 10
σ = 1.24 MPa (N/mm2)
11/03/2013
9.875E6 mm-N
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Considere un torre típica
Carga sísmica
2) simple g – caso más simple σ = 1.24 MPa una Consideramos (N/mm carga
Estos son los resultados de PV Elite
Éste es el otro lado de la torre
positivo
11/03/2013
negativo
53
Considere un torre típica
Carga sísmica
Consideramos una carga simple g – caso más simple Los sismos son más complejos - veamos Esto es lo que realmente pasa en un sismo
] n i [ o l e u s l e d o t n e i m i v o M
11/03/2013
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Considere un torre típica
Carga sísmica
] n i [ o l e u s l e d o t n e i m i v o M
Pero, todos los sismos son diferentes – no hay repeticiones Estamos forzados a utilizar un método estático simplificado
11/03/2013
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Considere un torre típica
Carga sísmica
Estamos forzados a utilizar un método estático simplificado Códigos probados y aceptados hacen el problema más fácil
