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
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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
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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
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TIPO 3 Vibraciones transversalesVibraciones transversales por vórtices(est. cilíndricas o prismáticas)
TIPO 4 InestabilidadInestabilidad aeroelástica
CLASIFICACIÓN SEGÚN LA RESPUESTA
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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
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zaz q = FAD Cp
Vibraciones paralelas al flujo de viento
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Vibraciones transversales al flujo de viento
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Vibraciones transversales al flujo de viento
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PROCEDIMIENTOS PARA
DETERMINAR LAS ACCIONES
POR VIENTO
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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)
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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
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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
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DETERMINACIÓN DE LA
VELOCIDAD DE DISEÑO
VD = FT Fa VR (93)
VD = FT Frz VR (08)
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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.
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FACTOR DE TOPOGRAFÍA
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Efectos topográficos
locales
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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.
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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
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FACTOR DE EXPOSICIÓN, Fa
Fa = FC Frz (93)
FACTOR DE EXPOSICIÓN, Frz
Frz (08)
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Variación de la velocidad con la altura
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a
a
zsi10
=
z10si10
z =
10mzsi =
cF
cF
cF
rz
rz
rz
FACTOR DE RUGOSIDAD Y ALTURA, Frz
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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
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INSTRUMENTOS PARA
LA MEDICIÓN DE LA
VELOCIDAD DEL VIENTO
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Anemómetros de presión
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Anemómetros de rotación
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TIPOS DE REGISTROS
MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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EFECTO DEL LAPSO DE
PROMEDIACIÓN Y FACTOR DE RÁFAGA
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GRÁFICA DE DURST Y MACKEY PARA CONVERTIR
VELOCIDADES DE 1 HORA A t SEGUNDOS, A 10 MTS.
DE ALTURA.
gz (t1 / 3600s)
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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
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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
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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
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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
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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