Acciones A Considerar En El Predimensionado De Una Estructura

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Recorrido Americano

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Acción de viento

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura

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Acción de viento

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ÍNDICE DE CONTENIDOS zi g

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1. Introducción ....................................................................................................................... 3 2. Parámetros básicos ........................................................................................................... 4

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Categoría de riesgo ................................................................................................. 6

2.4.

Categoría de Exposición (B, C, D) ........................................................................... 7

2.5.

Coeficiente de exposición ........................................................................................ 8

2.6.

Efectos topográficos ................................................................................................ 9

2.7.

Efectos de ráfaga, G .............................................................................................. 12

2.8.

Edificio rígido ......................................................................................................... 12

2.9.

Edificio de Poca Altura ........................................................................................... 12

2.10.

Edificio abierto, parcialmente cerrado y cerrado .................................................... 13

2.11.

Coeficiente de presión interna GCpi ....................................................................... 16

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2.3.

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Velocidad básica del viento, V ................................................................................. 5

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2.2.

Capítulos de referencia en ASCE7 .......................................................................... 4

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2.1.

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Introducción ........................................................................................................... 18

3.2.

Apartado 28.2 ASCE7 - Parte 1 ............................................................................. 18

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Apartado 28.2 ASCE7 - Parte 2 ............................................................................. 25

3.4.

Ejemplo de aplicación ............................................................................................ 29

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3.3.

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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3.1.

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3. Chapter 28 – MWFRS (Envelope Procedure) ................................................................. 18

2

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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1. Introducción

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Entre todas las cargas a las que se ve sometida una nave industrial, el viento puede no ser la

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mayor en valor pero sí es la que origina un mayor número de patologías y desperfectos.

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Las cargas derivadas del efecto del viento se materializan como fuerzas horizontales sobre

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pilares y fuerzas verticales ascendentes o descendentes en cubierta, lo que hace aparecer el

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Chapter 28: Wind loads on buildings – MWFRS (Envelope procedure).

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Otros tipos estructuras o elementos deben diseñarse según los capítulos:

El capítulo 29, define las cargas de otras estructuras y anexos que no corresponda

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En el capítulo 30 se definen las cargas a componentes y revestimientos.

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con el MWFRS.

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

Chapter 27: Wind loads on buildings – MWFRS (Directional procedure).

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

Chapter 26: Wind loads: General requirements.

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

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Los capítulos de referencia de esta parte son:

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puede llegar al colapso.

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fenómeno de la inversión de momentos cuyo efecto sobre celosías y perfiles en doble T

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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2.1. Capítulos de referencia en ASCE7

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2. Parámetros básicos

En este apartado definimos los parámetros básicos necesarios para la determinación de la

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carga de viento, W.

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Las siglas MWFRS indican Main Wind-Force Resisting System. Los elementos estructurales

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corresponda. 

Capítulo 27 ASCE7 - Procedimiento Directo (Directional Procedure) : Edificios sin

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del MWFRS deben de resistir las cargas de viento definidas en los capítulos 27 o 28, según

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

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limitación de altura.

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Capítulo 28 ASCE7 - Procedimiento de Envolvente (Envelope Procedure) : Edificios

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en la mayoría de los casos, mediante este procedimiento.

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de poca altura. Adelantamos que la carga de viento en naves industriales podrá definirse,

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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2.2. Velocidad básica del viento, V

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La velocidad básica se obtiene registrando la velocidad del viento de una ráfaga de viento de

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3segundos a 10 metros de altura en condiciones de Exposición tipo C.En función de la

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ASCE7.

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Categoría de Riesgo, hay que consultar unos mapas u otros definidos en Figure 26.5-1 de

zi g

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Figure 26.5-1A - 1 vez cada 700 años (MRI=700años) – Risk Category II

zi

-

Figure 26.5-1B - 1 vez cada 1700 años (MRI=1700años) – Risk Category III y IV

-

Figure 26.5-1C - 1 vez cada 300 años (MRI=300años) – Risk Category I

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Figura 2.1 Mapas de velocidad básica V. Categoría de Riesgo II

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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2.3. Categoría de riesgo

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En función del tipo de uso, se definen unos niveles de riesgo (I, II, III, IV)

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Figura 2.2Categorías de riesgo en función del tipo de uso

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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2.4. Categoría de Exposición (B, C, D)

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terreno (26.7.2 ASCE7) 

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Para conocer la categoría de exposición (B, C, D), es necesario conocer la rugosidad del

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Superficie con rugosidad B: Áreas urbanas y suburbanas, zonas boscosas o

t

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con agua.

zi

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Superficie con rugosidad D: Superficie plana, sin obstrucciones i zonas extensas

ra

gu



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altura menor a 9.1m. Se incluye terrenos planos y praderas.

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zi

Superficie con rugosidad C: Terreno abierto con obstrucciones dispersas de una

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

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casa unifamiliar.

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cualquier otra zona con muchas obstrucciones cercanas y del tamaño mínimo de una

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Figura 2.3Requisitos para Categoría de exposición B y D

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La categoría C se aplica en los casos que no se cumpla con B y D.

gu

gu

En la siguiente figura, se exponen de manera visual los requisitos para las categorías B y D.

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En el apartado 26.7.3 ASCE7, se describen los requisitos de cada categoría de exposición.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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2.5. Coeficiente de exposición

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Este coeficiente considera el nivel de exposición del edificio. Dependen de la rugosidad del

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zi g

terreno (B, C o D) y de la exposición (Fully exposed, Partiallly exposed o Sheltered). Las

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Figura 2.4Factor de exposición Ce (Table 7-2 ASCE7)

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condiciones para saber la exposición están definidas en las notas de la Table 7-2 ASCE7.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

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2.6. Efectos topográficos

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zi

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La aceleración del viento debido a cualquier irregularidad del terreno. Se define el factor Kzt

zi g

zi g

que depende de los factores K1 , K2, y K3 que se definen en la Figure 26.8-1 de ASCE7

t

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𝑘𝑧𝑡 = (1 + 𝐾1 · 𝐾2 · 𝐾3 )2

9

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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Ejemplo: Factor Kzt

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Figura 2.5Ejemplo del cálculo del factor Kzt

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zi g

x=10m tal y como se describe en la siguiente figura.

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gu

Se propone hallar el coeficiente Kztpara el cálculo de la carga de viento del edificio situado a

gu

ra gu

gu

zi

zi

de la topografía del terreno.

ra

t

coeficiente que tiene en cuenta el incremento de velocidad del viento K zt como consecuencia

t

ra

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t

En la Figure 26.8-1 ASCE7 se definen los parámetros que intervienen en el cálculo del

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gu

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𝐾𝑧𝑡 = (1 + 𝐾1 · 𝐾2 · 𝐾3 )2

zi gu

zi

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La fórmula genérica de Kzt depende de tres factores K1 , K2, y K3.

zi

Figura 2.6 Coeficientes K1, K2 y K3 para el cálculo de Factor Topográfico Kzt

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𝐻 10 = = 0.5 → 𝐾1 = 0.43 𝐿ℎ 20

10

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

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zi

𝑧 10 = = 0.5 → 𝐾3 = 0.29 𝐿ℎ 20

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t

𝑥 10 = = 0.5 → 𝐾2 = 0.88 𝐿ℎ 20

gu

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𝐾𝑧𝑡 = (1 + 𝐾1 · 𝐾2 · 𝐾3 )2 = (1 + 0.43 · 0.88 · 0.29)2 = 1.23

ra t

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zi

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En conclusión, la presión del viento depende directamente del factor topográfico, y por tanto,

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dirección considerada.

ra

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deducimos que en este ejemplo se incrementará en un 23% la presión del viento para la

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

ra

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ra

t

2.7. Efectos de ráfaga, G

ur at

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zi

zi

A un edificio rígido le corresponde un factor de ráfaga igual 0.85. Además, un edificio de poca

t

tenemos:

ur

at

zi gu

ra

gu zi

2.8. Edificio rígido

zi g

G=0.85

zi g

Edificio de Poca Altura

t

ur

gu

zi 

G=0.85

at

ra

Edificio rígido

ra t



zi g

zi g

altura también es considerado como rígido. De acuerdo al apartado 26.9.1 Gust-Effect Factor

ra

Edificio rígido

f >1Hz

at

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ur

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2.9. Edificio de Poca Altura

gu

f <1Hz

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Edificio flexible

zi g



zi g

zi



zi gu

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ra t

Un edificio se considera rígido o flexible en función de su frecuencia natural

zi

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Se deben cumplir los requisitos indicados en la siguiente figura. Es decir debe ser Edificio

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Figura 2.7Requisitos de un Edificio de Poca Altura

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figura.

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Cerrado o Parcialmente Cerrado y cumplir con los requisitos geométricos indicados en la

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

Edificio abierto, parcialmente cerrado y cerrado

gu

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2.10.

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zi

Antes de definir las condiciones que aplican a cada tipo de edificio (abierto, parcialmente

at

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A0 : es el área de aberturas en superficies sometidas a presión positiva, en m2.



t zi gu

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Ag: es el área de la fachada relacionada con A0 , en m2.

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negativa (-) en función de la dirección del viento.

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En la siguiente imagen se identifican las fachadas de presión positiva (+) y las de presión

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gu



t

y Ag:

zi g

zi g

cerrado o cerrado) consultamos el apartado “ 26.2 Definitions ASCE-7. Es necesario definir A0

t ra

ra t

Una superficie puede estar sometida a presión positiva o negativa. Estará sometida a presión

gu

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t

zi

Figura 2.8 Presión positiva o negativa

t

t

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zi

positiva cuando la carga de viento se dirija hacia la superficie, creando una presión. Por el

zi

gu

contrario, estará sometida a presión negativa cuando la carga de viento se dirija en dirección

at

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contraria, ejerciendo succión en la superficie.

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No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

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Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

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t

Edificio abierto

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zi

Es un edificio con cada pared exterior sometida a presión positiva con un mínimo de 80% de

t

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Figura 2.9Edificio abierto

t gu

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gu

zi

A continuación, es necesario definir las siguientes áreas. Para ello, identificamos la fachada

ra t

gu

ra

t

zi

Edificio parcialmente cerrado

ra

zi g

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

presión positiva.

zi g

zi g

aberturas. Debe cumplirse la condición 𝐴0 ≥ 0.8 · 𝐴𝑔 en todas las fachadas sometidas a

t

t

t

A0 : área de aberturas en la fachada de presión positiva, m2

-

Ag : área total de la fachada, incluyendo las aberturas, m2

r zi gu

at

gu

ra

t

zi

-

gu ra

zi gu

zi

Fachada de presión positiva (subíndice ‘o’ y ‘g’)

ra

zi gu

ra

gu

zi

de presión positiva. Evidentemente, dependerá de la dirección de viento que consideremos.

-

Agi : área total del resto de fachadas y cubierta, excluyendo Ag , m2

gu

zi t

ra t

ra

Para que el edificio se considere parcialmente cerrado, es necesario que se cumplan las

t

t

ra

ra

gu

zi

zi

gu

tres condiciones siguientes:

zi

zi

gu

gu

zi

gu

ra

t

zi

zi

zi gu

A0i : área del resto de aberturas, excluyendo Ao, m2

gu

-

ra t

ra t

t ra

zi

zi

gu r

El resto de fachadas y cubierta (subíndice ‘oi’ y ‘gi’)

ra zi gu

gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

t

at

gu r

𝐴𝑜 > 1.1 · 𝐴𝑜𝑖

at

aberturas del resto del edificio.

zi

zi

gu

ra

t

(1) El área de aberturas de la fachada de presión positiva debe superar en un 10% al área de

14

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

ra

gu

t

ra

t

(2) Debemos tener un mínimo de área de aberturas en la fachada de presión positiva. Esta

zi g

zi g

𝐴𝑜 > 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜(0.37𝑚2 ; 0.01 · 𝐴𝑔 )

ur at

ur at

zi

zi

gu

condición, únicamente considera la fachada de presión positiva.

ra

t

(3) En el resto de fachadas y cubierta, debe haber un máximo de aberturas.

t

ra t

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zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

𝐴𝑜𝑖 ≤ 0.20 𝐴𝑔𝑖

zi g

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Edificio cerrado

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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gu

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zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

zi g

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zi

zi gu

Es el edificio que no es ni abierto, ni parcialmente cerrado.

15

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

Coeficiente de presión interna GCpi

gu

ra

gu

t

ra

t

2.11.

ur at

ur at

zi

zi

Este coeficiente se determina en función de la clasificación de edificio abierto, edificio

t

ra t

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at

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ur

gu

gu zi

ra

t

zi

Figura 2.10 Coeficiente de presión interna GCpi

ra

gu

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t

Internar Pressure Coeficient de la ASCE-7 ”:

zi g

zi g

parcialmente cerrado y edificio cerrado tal y como encontramos en el apartado “ 26.11

Observamos en la tabla el doble signo del coeficiente. Ello se traduce en una doble

t

t

t

ra t

ra t

ra

ra t zi gu

zi

Figura 2.11Carga de viento interior en un edificio cerrado

ra t

t

t

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ra zi gu

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

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gu

zi

ra t

consideración, de carga interior de viento actuando a presión y a succión:

16

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

ra

gu

t

ra

t

Reducción GCpi en edificios parcialmente cerrados

ur at

ur at

zi

zi

En edificios parcialmente cerrados con mucho volumen interior, se permite una reducción del

1

t

at

ra

gu

t

ra t

Vi: Volumen interior sin particiones, en ft3.



Aog, :Área total de aberturas en fachadas y cubierta, en ft2.

at

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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t

ur

zi g

zi

zi g



zi gu

gu

ra t

zi

zi gu

Atención a las unidades de la ecuación anterior,

ur

√1 +

≤ 1( 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑓𝑡)

ur

(

𝑉𝑖 22.800·𝐴o𝑔 )

zi g

zi

gu

ra

𝑅𝑖 = 0.5 · 1 +

zi g

zi g

coeficiente GCpi, multiplicando la carga de viento por el factor Ri (26.11.1.1 ASCE7)

17

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

ur at zi g

zi g

zi

3.1. Introducción

ur at

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

3. Chapter 28 – MWFRS (Envelope Procedure)

t

Chapter 28 ASCE7 – Wind on Buildings – MWFRS (Envelope Procedure).

ra t

ur

gu

at

Artículo 28.2 ASCE7 - Parte 1 –Edificio de Poca Altura. Cerrado y parcialmente cerrado.

zi

at ur

at

at

ur

t

ur

t

ra

zi g

ra

zi g

3.2. Apartado 28.2 ASCE7 - Parte 1

gu

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

Artículo 28.3 ASCE7 - Parte 2 -Edificio de Poca Altura. Cerrado y de diafragma simple

zi g



ra



ra

t

zi

zi

gu

Según 28.2 ASCE7 - Parte 1 – Edificio de Poca Altura. Cerrado y parcialmente cerrado.

t ra

gu

zi

ra t

gu

Presión de diseño p(N/m2)

at

Velocidad de presión qz(N/m2)

t ra

zi

gu r

gu

ra

t

zi gu

r

zi

𝑁 𝑝 ( 2 ) = 𝑞𝑧=ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑓 − 𝐺𝐶𝑝𝑖 ) 𝑚

gu ra

zi gu

en cuenta la diferencia entre la presión exterior GCpf y la presión interior GCpi.

t

t ra

zi

zi gu

A partir de la velocidad de presión, evaluadaen la altura media de la cubierta z=h, y teniendo

ra t

gu

gu

zi

En la siguiente ecuación, incluida en el apartado “ 28.3.2 Velocity Presure”, interviene los

ra t

zi gu

zi

zi

coeficientes de velocidad de presión modificados según la categoría de exposición (Kz), el

𝑞𝑧 (

zi

ra t

𝑁 ) = 0.613 · 𝐾𝑧 · 𝐾𝑧𝑡 · 𝐾𝑑 · 𝑉 2 𝑚2

t

t

ra

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ra zi gu

gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

t

at

gu r zi

zi

gu

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t

zi

zi

gu

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gu

zi

zi

gu

gu

zi

ra

t

gu

ra

t

factor topográfico (Kzt), el factor de dirección (Kd) y la velocidad básica del viento (V) en m/s.

18

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

ra

gu

t

ra

t

Coeficiente Kz y Kh

t

ra t

at ur

at

at

ur

Figura 3.1Factor Kz

t

ur

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

zi g

zi

zi gu

ra

gu

zi g

zi

ur

gu

at

ra

t

zi g

zi g

tabulados en “ Table 28.3 -1 de la ASCE 7 ”.

ur at

ur at

zi

zi

Este coeficientemodifica la velocidad de presión en función de la categoría de exposición

gu

coeficiente es el Kh. En cambio, si analizamos cualquier otro punto genérico definido por la

t ra

zi

ra

t

zi

altura media de la cubierta (mean roof height) entonces la altura es igual a h (z=h) y el

gu

gu

ra

zi g

Nótese que existe el coeficiente Kz y Kh, en función de la altura de referencia. Si la altura es la

t

t

ra

gu ra

zi gu

zi

Coeficiente Kzt

t

zi gu

ra

gu

zi

ra t

altura z, el coeficiente es Kz.

r

at

la figura 26.8-1 de la ASCE7.

gu r

gu

ra

t

cambios en la dirección del viento debido a colinas o irregularidades parecidas. Se obtiene de

zi gu

zi

Este coeficiente tiene en cuenta el incremento de la velocidad del viento que se genera en

t

ra t

ra

ra t

ra t

t

t

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ra zi gu

gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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gu

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zi

zi gu

zi

zi

gu

gu

zi

zi

Definido anteriormente en estos apuntes en la página 9.

19

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

ra

gu

t

ra

t

Dirección del viento, kd

t

ra t

at ur

at

at

ur t

t

t

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ra zi gu

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Figura3.2Factor Kd

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zi

zi gu

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ra

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zi g

zi g

dirección del viento, definido en la tabla 26.6-1 ASCE7.

ur at

ur at

zi

zi

Cuando utilicemos las combinaciones LRFD, deberemos de aplicar un coeficiente de

20

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

ur at

t

ra t

at ur

at

at

ur

ra t

t zi

gu

ra

gu

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zi

t

Figura 3.3Factor de presión externo GCpf

ra gu

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zi

zi gu

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gu

zi g

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zi g

zi

zi

Definidos en la Figura 28.4-1 ASCE7.

ur at

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t

Factor de presión externo GCpf

t

Load Case B: el viento incide por la fachada hastial.

gu ra zi

r



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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Load Case A: el viento incide por la fachada lateral.

zi gu



t

ra

t

zi gu

ra

gu

que :

zi

zi

En la tabla anterior, se distingue el Load Case A y Load Case B. En la misma figura se indica

21

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura

ur at

ur at t

ra t

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ur

t

ra

t

t

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ra

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zi

Figura 3.5 Hipótesis de carga B. Incide por fachada hastial

gu

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gu

zi

zi

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gu

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gu

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zi

zi gu

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zi

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gu ra

zi gu

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zi gu

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gu

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zi

gu

ra

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zi g

Figura 3.4Hipótesis de carga A. Incide por fachada lateral

t

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zi g

zi

zi gu

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zi

zi gu

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zi

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gu

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ra

t

Acción de viento

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Load Case A (por fachada lateral) zonas:1, 1E, 2, 2E, 3, 3E, 4, 4E

zi gu

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

ra

gu r

zi

Fíjense que no se considera carga en la fachada hastial.

t

at

gu r



zi

zi

gu

ra

t

También se definen las “Building surface”, que son las distintas zonas donde se define GCpf:

22

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento



ra

gu

t

ra

t

Load Case B (por fachada hastial), zonas: 1, 1E, 2, 2E, 3, 3E, 4, 4E, 5, 5E, 6, 6E

ur at

ur at

zi g

zi g

zi

zi

gu

Fíjense que se aplica carga en todas las fachadas y cubierta de la nave.

gu

at

ra

t

Resumen

t

ra t

ra

at zi g

zi

zi gu

gu

𝑁 𝑝 ( 2 ) = 𝑞𝑧=ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑓 − 𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 0.613 · 𝐾𝑧=ℎ · 𝐾𝑧𝑡 · 𝐾𝑑 · 𝑉 2 (𝐺𝐶𝑝𝑓 − 𝐺𝐶𝑝𝑖 ) 𝑚

ur

zi g

zi

ur

La presión de diseño p (N/m2) considerando Kzt=1 y Kd=0,85

at

t

ra

zi g

t

ur

ra t

zi

ra zi

Parapetos “ 28.4.2 Parapets ASCE-7 ”

gu

ra

t

zi

gu

zi g

at

ur

𝑵 𝒑 ( 𝟐 ) = 𝟎. 𝟓𝟐 · 𝑲𝒉 · 𝑽𝟐 (𝑮𝑪𝒑𝒇 − 𝑮𝑪𝒑𝒊 ) 𝒎

gu

zi

zi gu

ra

gu

t

ra t

𝑁 𝑝 ( 2 ) = 𝑞𝑧=ℎ (𝐺𝐶𝑝𝑓 − 𝐺𝐶𝑝𝑖 ) = 0.613 · 𝐾𝑧=ℎ · 1 · 0.85 · 𝑉 2 (𝐺𝐶𝑝𝑓 − 𝐺𝐶𝑝𝑖 ) 𝑚

t

t

ra ra t

t

t

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ra zi gu

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

t

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gu r

Figura 3.6 Carga de viento en parapetos

zi

zi

gu

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zi

zi

gu

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gu

zi

zi

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zi

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t

gu

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zi

zi gu

zi

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gu

gu

ra t

ra

t

𝑁 ) = 𝑞𝑝 (𝐺𝐶𝑝𝑛 ) = 0.613 · 𝐾𝑧=ℎ𝑝 · 𝐾𝑧𝑡 · 𝐾𝑑 · 𝑉 2 · (𝐺𝐶𝑝𝑛 ) 𝑚2

zi

𝑝𝑝 (

gu r

at

Y evaluamos la velocidad de presión qp en la cota superior del parapeto z= hp

zi

zi

gu

ra

t

zi gu

r

zi

𝐺𝐶𝑝𝑛 = −1.0 𝑒𝑛𝑠𝑜𝑡𝑎𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜

gu ra

𝐺𝐶𝑝𝑛 = +1.5 𝑒𝑛𝑏𝑎𝑟𝑙𝑜𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜

zi gu

zi

zi gu

ra

gu

t

La presión del viento en el parapeto se define con los siguientes valores,

23

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

ra

gu

t

ra

t

Voladizos “ 28.4.3 Roof OverhangsASCE-7 ”

ur at

ur at

zi

zi

Se aplica una carga de presión positiva por debajo del voladizo, considerando GCp=+0.7,

zi g

zi g

únicamente en la zona de barlovento. Evidentemente, esta carga se combina con las cargas

t

ra t

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gu

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zi

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gu

zi g

zi

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ra

t

que aplican en la cubierta. Indicamos un pequeño ejemplo en la siguiente figura,

t

t

t

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ra t

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t

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ra zi gu

gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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zi

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gu

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zi

zi

gu

Figura 3.7 Carga de viento en voladizo de barlovento

24

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

t

gu

ra

gu

ra

t

3.3. Apartado 28.2 ASCE7 - Parte 2

zi g

Condiciones de aplicación

Diafragma: El edificio dispone de un diafragma rígido con el cual se transmiten las cargas

at

ra

t

-

ur at

ur at

zi g

zi

zi

Según 28.2 ASCE7 - Parte 2 – Edificio de Poca Altura. Cerrados con diafragma simple

(Main Wind Force Resisting

ra t

zi

ur

gu

de viento entre los sistemas estructurales del MWFRS

t

Edificio que cumple con los requisitos de Edificio de Poca Altura.

-

Edificio Cerrado y Regular.

ur ra

gu

t

ra

zi g

t

ur

zi g

at

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at

ra

t

-

zi gu

zi

gu

ra t

viento de un pórtico a otro.

zi g

zi

zi gu

Z se considera un diafragma ya que el sistema es capaz de transmitir los esfuerzos de

t

zi

zi

gu

Cargas de diseño ps“ 28.6.3 Design Wind Loads ASCE-7 ”

ra

at

ra

gu

zi g

System). Por ejemplo, la cubierta de una nave industrial con panel sándwich y correas tipo

t ra

t

t

ra

gu ra

r

zi

𝜆 ∶ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑑𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛𝑑𝑒𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑦𝑐𝑎𝑡𝑒𝑔𝑜𝑟í𝑎𝑑𝑒𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛

zi gu

𝑘𝑁 ) 𝑚2

zi gu

𝑝𝑠 = 𝜆 · 𝐾𝑧𝑡 · 𝑝𝑠30 (

zi gu

zi

gu

zi

ra t

gu

La carga de diseño ps,

gu r

gu

at

ra

t

𝐾𝑧𝑡 ∶ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑡𝑜𝑝𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜

t

ra t

ra

gu

zi

zi

𝑝𝑠30 ∶ 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑒𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝑠𝑖𝑚𝑝𝑙𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 (𝐹𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎 28.6 − 1 𝐴𝑆𝐶𝐸7)

ra t

ra t

t

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zi

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zi

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zi

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ra

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zi

zi gu

zi

zi

gu

Los valores ps30se encuentran tabuladospara categoría B y una altura h=30ft=9,1m.

25

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

Case B : Viento índice por el pórtico hastial

zi g



zi g

Case A : Viento incide por la fachada lateral

t

ra t

at ur

at

at

ur t

t

gu ra

zi gu

Figura 3.8 Definición de zonas de viento A, B, C,…,H

t

ra

zi

zi gu

ra

gu

zi

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gu

ra

t

zi

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zi gu

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zi g

zi

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

ur at

ur at

gu zi

zi

casos de viento:

ra

gu

t

ra

t

En la Figura 28.6-1 se identifican las zonas de viento en cubiertas y fachadas, para los dos

t

ra t

ra

ra t

ra t

t

ra

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ra zi gu

gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

t

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gu r zi

zi

gu

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zi

gu

gu

Figura 3.9 Dimensión ‘a’ en zonas extremas de succión

t

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zi

gu

gu

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gu

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zi gu

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zi

gu

gu

zi

zi

gu r

gu

at

ra

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zi gu

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zi

En la figura anterior, se define la dimensión ‘a’ que acota las zonas extremas de succión.

26

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

ra

gu

t

ra

t

En la siguiente figura (Figura 28.6-1), se muestran los valores de presión de viento ps30 , para

ur at

zi

zi

gu

las categorías de exposición B y a una altura de h=30ft=9.1m.

zi g

ur at

El caso B de carga corresponde al caso en el cual la carga de viento incide por la fachada

zi g

hastial. En este caso, consideren que la cubierta es plana con θ=0º

t

ra t

at ur

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at

ur t

1psf = 0.0479 kN/m2

t

ra

zi gu

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

ra t

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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gu r zi

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gu

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gu

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gu

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zi gu

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zi

Sotavento y laterales: Se consideran los valores de la zona correspondiente.

ra t

gu



gu

zi

ra

ps definidos en la tabla anterior EOH y GOH.

ra t

t

gu r

Barlovento: Cuando el voladizo esté situado en las zonas E o G, se consideran los valores

zi

gu

ra

t

En voladizos (Overhangs)

r

zi

gu ra

zi gu

zi

zi gu

Figura 3.10 Valores ps30 (psf).

t

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t

Unidades:Multiplicar los valores de ps30 de la tabla por 1psf = 0.0479 kN/m2

27

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

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gu

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Factor λ Corrección de altura y categoría de exposición

t

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zi g

zi g

coeficiente λ, definido en la siguiente figura.

ur at

ur at

zi

zi

Para corregir los valores ps a la categoría y altura h de nuestro proyecto, se debe aplicar el

zi

t

t

t

ra t

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gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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gu ra

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ra

t

Figura 3.11 Factor λ Corrección de altura y categoría de exposición

28

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

gu

ra

gu

t

ra

t

3.4. Ejemplo de aplicación

ur at

ur at

zi

zi

Definición de las cargas de viento de una nave a dos aguas, con una luz de 20m y longitud

t

Consideren categoría de exposición C y velocidad básica del viento igual a V=120mph

zi g

zi g

total de 25m. La altura en el alero es de 5m y la altura total hasta la cumbrera es de 6m.

at

ur

zi g

ra t

El factor de corrección λ se encuentra tabulado según la altura h y la Categoría de Exposición.

at

zi gu

ra

gu

t

ra t

ur

𝑘𝑁 ) 𝑚2

zi

𝑝𝑠 = 𝜆 · 𝐾𝑧𝑡 · 𝑝𝑠30 (

zi g

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gu

ra

La carga de diseño ps,

at

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ur

t gu

ra

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λ=1.26

t

t

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ra

ra t zi gu

Figura 3.12 Factor de corrección λ

ra

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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zi gu

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zi

Interpolamos según la altura h=18ft

ra

zi g

1 = 5.5𝑚 = 18𝑓𝑡 2

ur

ℎ =5+

zi g

zi

zi gu

ra

gu

t

La altura h es la altura media de la cubierta.

29

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura

ur at

ur at t

ra t

at ur

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at

ur t ra

gu

t

t

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gu ra

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zi gu

Figura 3.13 Valores de carga de diseño

zi gu

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zi g

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Acción de viento

Por tanto, localizamos los valores de presión de diseño en la tabla anterior, los multiplicamos

t

ra t

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ra t

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zi gu

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zi

por el factor corrector λ y los cambiamos de unidades SI.

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at

gu r

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gu

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Figura 3.14 Carga de diseño

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

t ra zi gu

zi

gu r

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Carga de viento incide por la fachada lateral (Case A) 30

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura

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ur at t

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t

t

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Acción de viento

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gu r zi

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Figura 3.15 Presiones de viento N/m2. Viento incide por fachada lateral (Case A)

31

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

ur at

ur at t

ra t

at ur

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at

ur t

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zi gu

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gu ra

zi gu

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zi gu

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Carga de viento incide por la fachada hastial (Case B)

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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Figura 3.16 Presiones de viento kN/m2. Viento incide por fachada hastial (Case B)

32

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

gu ra t

zi

Acciones a considerar en el predimensionado de una estructura Acción de viento

ur at

ur at

zi g

zi g

4.1. Velocidad básica de viento

zi

zi

gu

ra

gu

t

ra

t

4. Carga en Servicio

ur

gu

at

ra

(LRFD).

t

En servicio, se adoptan unas velocidades de viento diferentes a las utilizadas en rotura

ra t

zi g

zi

En servicio, se consultan los mapas de viento incluidos en los comentarios de la normas

t

Figure CC-2 MRI=25años - 1 vez cada 25 años

-

Figure CC-3 - MRI=50años - 1 vez cada 50 años

-

Figure CC-4 - MRI=100años - 1 vez cada 100 años

ur

-

ra

t

zi g

Figure CC-1 MRI=10años- 1 vez cada 10 años

at

zi gu

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gu

zi

-

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zi gu

ra

gu

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zi

Importante:

ra t

analizada en cada caso.

gu

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t

zi

El proyectista será el responsable final del límite adoptado en función de la estructura

gu

gu

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t

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zi g

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zi gu

zi

gu

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ASCE7. En función de la probabilidad, se adoptan unas velocidades y otras.

gu ra

zi gu

t

Constatamos la diferencia de carga de viento diferente en función de si la comprobación se

gu r

r

at

de viento para comprobaciones en ELU (LRFD) Figure 26.5-1A - 1 vez cada 700 años (MRI=700años) – Risk Category II

-

Figure 26.5-1B - 1 vez cada 1700 años (MRI=1700años) – Risk Category III y IV

-

Figure 26.5-1C - 1 vez cada 300 años (MRI=300años) – Risk Category I

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ra t

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L.

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zi gu

zi

zi

gu

gu

ra t

ra

t

-

zi

zi

gu

ra

t

en función de la comprobación realizada. Escribimos a continuación las figuras de velocidad

zi gu

zi

realiza en servicio o en rotura. Este hecho obliga a introducir dos cargas de viento diferentes,

33

t

No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.