requisitos generales para el anÁlisis y … generales para el anÁlisis y diseÑo estructural...
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REQUISITOS GENERALES PARA EL
ANÁLISIS Y DISEÑO
ESTRUCTURAL
•Direcciones de análisis de carga
• Factores de carga y resistencia (análisis de
confiabilidad estructural)
•Seguridad contra el volteo, deslizamiento y el
levantamiento
•Presiones interiores
•Seguridad durante la construcción
CLASIFICACIÓN
SEGÚN LA
IMPORTANCIA
GRUPO A PR = 200 Años, Q=15 Grado de seguridad elevado Minimizar pérdidas de vidas y económicas Peligro significativo Importancia por su funcionamiento GRUPO B PR = 50 Años, Q = 5 Grado de seguridad medio Pérdidas de magnitud intermedia Ponen en peligro a las del Grupo A Su falla no interrumpe procesos GRUPO C PR = 10 Años Grado de seguridad bajo Recubrimientos si no causan graves daños Estructuras temporales
CLASIFICACIÓN SEGÚN LA RESPUESTA
TIPO 1 Empujes medios Poco sensibles a ráfagas y efectos dinámicos H/D < 5.0 T < 1 seg
TIPO 2 Emp. Dinámicos en dir. del viento Sensibles a ráfagas de corta duración H/D > 5.0 T > 1 seg
TIPO 3 Vibraciones transversalesVibraciones transversales por vórtices(est. cilíndricas o prismáticas)
TIPO 4 InestabilidadInestabilidad aeroelástica
CLASIFICACIÓN SEGÚN LA RESPUESTA
ACCIONES DEL VIENTO QUE
DEBEN CONSIDERARSE
•Empujes medios
•Efectos generados por ráfagas turbulentas en la
dirección del viento
•Efectos transversales al flujo del veinto
•Inestabilidad aerodinámica
zaz q = FAD Cp
Vibraciones paralelas al flujo de viento
Vibraciones transversales al flujo de viento
Vibraciones transversales al flujo de viento
PROCEDIMIENTOS PARA
DETERMINAR LAS ACCIONES
POR VIENTO
Presión del viento sobre estructuras
2
exp2
1Rdynfig VCCCP
(ISO 4353, 1997)
CRITERIOS DE DISEÑO POR VIENTO
2RrzTp VF(F FAD CG0.047P )
(MDOC-DV, 2008)
(en Pa)
INICIO
Clasificación de la estructura
Según su importancia:
GRUPO A, B o C
(4.1.3)
Según su respuesta:
TIPO 1, 2, 3 o 4
(4.1.4)
Determinación de la
velocidad básica de
diseño, V , y la presión
dinámica de base, q
Determinación de la velocidad regional, V
(4.2.2)
Velocidad regional para
periodo de retorno fijo
(4.2.2.1)
Velocidad regional óptima
(4.2.2.2)
Factor de exposición local, F
(4.2.3)
Factor de topografía local, F
(4.2.4)
Cambios en la rugosidad del terreno
para una dirección del viento dada
(4.2.3 Comentarios)
¿Periodo de
retorno fijo?
Cálculo de la velocidad básica de diseño, VV = F F V
(4.2)
Determinación de
las presiones, pAnálisis de cargas estático
(4.3)
Cálculo de presiones y fuerzas
p = C K K q (4.3.2.1 a 4.3.2.12)
Cálculo del factor de corrección de densidad G y
obtención de la presión dinámica de base, qq = 0.047 G V²
(4.2.5)
H/D 5
y
T 1 s
A
ALTO
NO
SÍ
NOSÍ
(Véase el diagrama de flujo del
análisis de cargas dinámico, para
las estructuras Tipo 2, 3 y 4)
(Figura 4.4.1)
ESTRUCTURAS TIPO 1
(la estructura principal, la secundaria
y sus recubrimientos y sujetadores)
¿La altura de la
estructura es menor que 200 m
o con claros menores que 100 m?
ALTO
No pueden aplicarse los
procedimientos aquí
recomendados.
Consúltese a un experto.
NO
SÍ
R
T
rz
D
T rz RD
z
z D
D
z
z p L A z
Evaluación de estados límite
Apéndice B
z
Diagrama de
flujo de cargas
por viento
según el
MDOC-DV-2008
A
ALTO
Análisis dinámico
(4.4)
De
term
ina
ció
n d
e
la v
elo
cid
ad
me
dia
Velocidad regional para
periodo de retorno fijo
(4.2.2.1)
Velocidad regional óptima
(4.2.2.2)
Estructuras
prismáticas
(4.4.4.1)
Estructuras cilíndricas
(4.4.4.2)Torres de celosía
autosoportadas
(4.4.5.1)
Fuerza dinámica equivalente
F =p A F
Condiciones de servicio
(Apéndice B)
Cálculo de V'
V ' = (F F' V )/3.6
(4.4.2)
Factor de exposición para
la velocidad media, F'
(4.4.2.1)
Factor de topografía local, F
(4.2.4)
Determinación del F(4.4.4)
¿Periodo de
retorno fijo?NOSÍ
Cálculo del factor de corrección de densidad Gy obtención de la presión dinámica de base q
q = 0.047 G V²
(4.2.5)
Viene de la Figura 4.1.1
D T rz R
rz
D
T
D
AD
AD
z
z
e z
Inestabilidad aeroelástica
(4.4.7 y Apéndice B)Vórtices
(4.4.6)
exp
De
term
ina
ció
n d
e f
ue
rza
din
ám
ica
eq
uiv
ale
nte
co
nsid
era
nd
o
efe
cto
s d
e a
mp
lific
ació
n d
iná
mic
a
Cont. Diag. de
flujo de cargas
por viento
según el
MDOC-DV-2008
DETERMINACIÓN DE LA
VELOCIDAD DE DISEÑO
VD = FT Fa VR (93)
VD = FT Frz VR (08)
CATEGORÍAS DEL TERRENO
CAT. DESCRIPCION EJEMPLOS LIMITACIONES
1 Terreno abierto,
prácticamente plano y sin
obstrucciones.
Franjas costeras planas, zonas de
pantanos, campos aéreos, pastizales y
tierras de cultivo sin setos o bardas
alrededor. Superficies nevadas planas.
La longitud mínima de este tipo de
terreno en la dirección del viento
debe ser 2000m o 10 veces la altura
de la construcción por diseñar, la que
sea mayor.
2 Terreno plano u ondulado
con pocas obstrucciones.
Campos de cultivo o granjas con
pocas obstrucciones tales como setos
o bardas alrededor, árboles y
construcciones dispersas.
Las obstrucciones tienen alturas de
1.5 a 10 m en una longitud mínima de
1500 m o 10 veces la altura de la
construcción por diseñar.
3 Terreno cubierto por
numerosas obstrucciones
estrechamente
espaciadas.
Áreas urbanas, suburbanas y de
bosques, o cualquier terreno con
numerosas obstrucciones
estrechamente espaciadas. El tamaño
de las construcciones corresponde al
de las casas y viviendas.
Las obstrucciones presentan alturas
de 3 a 5 m. La longitud mínima de
este tipo de terreno en la dirección
del viento debe ser de 500 m ó 10
veces la altura de la construcción, la
que sea mayor.
4 Terreno con numerosas
obstrucciones largas,
altas y estrechamente
espaciadas.
Centros de grandes ciudades y
complejos industriales bien desarrolla-
dos.
Por lo menos el 50% de los edificios
tiene una altura mayor que 20 m. Las
obstrucciones miden de 10 a 30 m de
altura. La longitud mínima de este
tipo de terreno en la dirección del
viento debe ser la mayor de entre 400
m y 10 veces la altura de la
construcción.
FACTOR DE TOPOGRAFÍA
Efectos topográficos
locales
EFECTO DE LA TOPOGRAFÍA MDOC-DV-08
Sitios Ejemplos de topografía local FT
Protegidos Valles cerrados 0.9
Normales
Terreno prácticamente plano:
Campo abierto, ausencia de cambios
topográficos importantes, con
pendientes menores de 5%.
1.0
Expuestos
Promontorios:
Montes, cerros, lomas, cimas,
colinas, montañas. Véanse las
ecuaciones
(4.2.6) a
(4.2.8) Terraplenes:
Peñascos, acantilados, precipicios,
diques, presas.
EFECTO DE LA TOPOGRAFÍA
Xz
ZONA DE AFECTACIÓN LOCAL
Dirección
del viento
(la mayor) (la mayor)2 tt2
t
t
tt
u
u u
H
H /2
L
L = 1.44 L o 1.6 H L = 1.44 L o 1.6 H
Cresta
z X
ZONA DE AFECTACIÓN LOCAL
Dirección
del viento
(la mayor) (la mayor)t2
t
t
2 t
tt
u
u u
H
H /2
L
L = 1.44L o 1.6 H L = 3.6 L o 4 H
Cresta
FACTOR DE EXPOSICIÓN, Fa
Fa = FC Frz (93)
FACTOR DE EXPOSICIÓN, Frz
Frz (08)
Variación de la velocidad con la altura
a
a
zsi10
=
z10si10
z =
10mzsi =
cF
cF
cF
rz
rz
rz
FACTOR DE RUGOSIDAD Y ALTURA, Frz
VARIABLES DEL FACTOR DE
EXPOSICIÓN
Categoría de Terreno
1 2 3 4
a 0.099 0.128 0.156 0.170
245 315 390 455
c 1.137 1.0 0.881 0.815
INSTRUMENTOS PARA
LA MEDICIÓN DE LA
VELOCIDAD DEL VIENTO
Anemómetros de presión
Anemómetros de rotación
TIPOS DE REGISTROS
MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
EFECTO DEL LAPSO DE
PROMEDIACIÓN Y FACTOR DE RÁFAGA
GRÁFICA DE DURST Y MACKEY PARA CONVERTIR
VELOCIDADES DE 1 HORA A t SEGUNDOS, A 10 MTS.
DE ALTURA.
gz (t1 / 3600s)
PRINCIPALES CÓDIGOS DE DISEÑO REVISADOS
ASCE-2005 3s
NBCANADA-2005 1hora
50 años
AS/NZN 1170.2:20002 3s 500 y 1000 años
50 años
ISO 4354, 1997 10min
50 años
EUROCÓDIGO,2005 10min 50 años
INDIAN, 2004 3s
50 años
AIJ-2005 10min 100 y 500 años
1 año cond. Serv.
longitudinal transversal torsión
Recomendado
sin expresiones x
x x
x x x
x x x
x x
x x
x
Comparación de perfiles (10 min)
Terreno Categoría 2
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
Europeo
Japonés
Terreno Categoría 1
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
Europeo
Japonés
Comparación de perfiles (10 min)
Terreno Categoría 3
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
Europeo
Japonés
Terreno Categoría 4
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
Europeo
Japonés
Comparación de perfiles (3 s)
Terreno Categoría 1
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
ASCE
Austra.
Indú
MDOC
Terreno Categoría 2
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
ASCE
Austra.
Indú
MDOC
Comparación de perfiles (3 s)
Terreno Categoría 3
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
ASCE
Austra.
Indú
MDOC
Terreno Categoría 4
0
100
200
300
400
500
600
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Factor de altura, adimensional
Alt
ura
, m
ASCE
Austra.
Indú
MDOC
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