REGLAMENTO CIRSOC 102

 

ACCION DEL VIENTO SOBRE LAS CONSTRUCCIONES

 

"El INTI-CIRSOC y ERREPAR S.A no se hacen responsables de la utilización que el usuario haga de la información contenida en el presente CD-ROM.

A efectos legales, tiene validez como Reglamento Nacional el texto impreso editado por INTI-CIRSOC"

 


 

- INDICE -

Colaboradores

 

CAPITULO 1 GENERALIDADES

1.1. Introducción.
1.2. Campo de Validez.

CAPITULO 2 DEFINICIONES

2.1. Acción de conjunto sobre una construcción.
2.2. Acción local.
2.3. Acción resultante total.
2.4. Acción unitaria.
2.5. Acción unitaria exterior.
2.6. Acción unitaria interior.
2.7. Acción unitaria resultante.
2.8. Deriva.
2.9. Empuje.
2.10. Levantamiento.
2.11. Nivel de referencia.
2.12. Pared abierta.
2.13. Pared cerrada.
2.14. Pared parcialmente abierta.
2.15. Permeabilidad de una pared.
2.16. Presión del viento
2.17. Presión dinámica básica.
2.18. Presión dinámica del cálculo.
2.19. Relación de separación.
2.20. Relación de solidez.
2.21. Relación de solidez aerodinámica.
2.22. Succión.
2.23. Superficie "a barlovento".
2.24. Superficie "a sotavento".
2.25. Superficie maestra.
2.26. Velocidad básica de diseño.
2.27. Velocidad de referencia.

CAPITULO 3 SIMBOLOGIA

3.1. Simbología.

CAPITULO 4 CONDICIONES GENERALES

4.1. Dirección del viento
4.2. Acción del viento
4.3. Efectos del viento
4.4. Consideración de los efectos estáticos
4.5. Consideración de los efectos dinámicos
4.6. Clasificación de las construcciones
4.7. Determinación del nivel de referencia

CAPITULO 5 METODO DE CALCULO

5.1. Generalidades
5.2. -Evaluación de la acción del viento, consideración de los efectos estáticos.
Primer paso: Determinación de la velocidad de referencia (ß).
Segundo paso: Cálculo de la velocidad básica de diseño (Vo).
Tercer paso: Cálculo de la presión dinámica básica (qo).
Cuarto paso: Cálculo de la presión dinámica (qz).
Quinto paso: Cálculo de las acciones.
5.3. Esquema del procedimiento de cálculo.

ANEXOS AL CAPITULO 5 Coeficiente de velocidad probable.
Transición de rugosidades
CAPITULO 6 CONSTRUCCIONES PRISMATICAS DE BASE CUADRANGULAR

6.1.Prescripciones generales:Presión dinámica de cálculo (qz). Relación de dimensiones l
6.1.3. Características de la construcción: Coeficiente de forma g
6.2. Acciones exteriores: Paredes. Cara inferior (en construcciones separadas del suelo).Cubiertas.
6.3.Acciones interiores: Valores límite del coeficiente de presión interior ci
6.4. Acción unitaria resultante: Coeficiente de presión c. Valores límite de las acciones unitarias resultantes.
6.5. Acciones de conjunto.
6.6. Acciones locales: Aristas verticales. Bordes de techado. Angulos de cubiertas. Otras acciones locales. Valores límite de las acciones locales.
6.7. Construcciones prismáticas de base cuadrangular o asimilables, de características especiales, apoyadas o no sobre el suelo.

CAPITULO 7 CONSTRUCCIONES PRISMATICAS DE BASE POLIGONAL REGULAR Y CONSTRUCCIONES CILINDRICAS

7.1. Prescripciones generales: Presión dinámica del cálculo. Dirección del viento. Relación de dimensiones l. Clasificación de las construcciones prismáticas de base poligonal regular y construcciones cilíndricas. Coeficiente de forma g.
7.2. Acción unitaria exterior: Paredes. Cubiertas. Cara inferior de una construcción separada del suelo.
7.3. Acción unitaria interior: Construcciones cerradas. Construcciones abiertas (categorías V y VI únicamente)
7.4. Acción unitaria resultante.
7.5. -Acción de conjunto: Prismas y cilindros de generatrices verticales. Prismas y cilindros de generatrices horizontales. Construcciones macizas o cerradas estancas.

CAPITULO 8 PANELES LLENOS Y CUBIERTAS AISLADAS

8.1. Prescripciones generales: Presión dinámica de cálculo (qz). Clasificación. Acciones locales.
8.2. Paneles llenos: Características. Dirección del viento. Relación de dimensiones l. Acción resultante total. Acción de conjunto.
8.3. Cubiertas aisladas: Generalidades. Cubiertas de una vertiente. Cubiertas de dos vertientes simétricas. Cubiertas simétricas múltiples.

CAPITULO 9 CONSTRUCCIONES CON ABERTURAS Y CONSTRUCCIONES DE RETICULADO

9.1. Prescripciones generales: Clasificación de las construcciones con aberturas y construcciones de reticulado.
9.2. Elementos lineales: Características. Relación de dimensiones. Clasificación de las barras. Barras con aristas vivas o poco redondeadas. Barras de contorno circular (macizas o huecas).
9.3. Elementos planos: Características. Elementos planos únicos. Elementos planos múltiples.
9.4. Elementos espaciales: Características. Clasificación. Torres formadas por barras de aristas vivas o poco redondeadas. Torres formadas por barras de contorno circular (macizas o huecas).

CAPITULO 10 CONSTRUCCIONES DIVERSAS

10.1. Prescripciones generales: Presión dinámica del cálculo (qz). Aplicación de las reglas generales. Clasificación
10.2. Construcciones de forma particular: Cubiertas cuya base es un polígono regular o un círculo. Construcciones en forma de bóveda sin linterna, apoyadas directamente sobre el suelo. Tubos o hilos cilíndricos rugosos y cables trenzados. Construcciones derivadas de la esfera. Banderas
10.3. Construcciones provisionales.
10.4. Construcciones en curso de ejecución.
10.5. Construcciones no consideradas expresamente en este reglamento.

 


 

Asesores que intervinieron en la redacción del Reglamento CIRSOC 102:

Coordinador: Ing. Hilario Fernández Long

Asesores: Ing. Juan Carlos Reimundín - Ing. Roberto Cudmani

Asesor honorario: Ing. Cleto Agosti

 


 

CAPITULO 1

GENERALIDADES

 

1.1. INTRODUCCION

El presente Reglamento tiene por objeto determinar los procedimientos y los medios para obtener los valores de las acciones producidas por el viento sobre las construcciones o sus diferentes partes.

Dichos procedimientos o medios pueden ser:

a) los métodos indicados en el presente Reglamento;

b) ensayos en túneles de viento o ensayos similares, conjuntamente con las prescripciones de este Reglamento;

c) ensayos en túneles de viento o ensayos similares, exclusivamente;

d) referencias de ensayos en túneles de viento o ensayos similares, realizados en construcciones de características análogas a las de la construcción en estudio.

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Los resultados de los ensayos en túneles de viento serán considerados válidos siempre que cumplan las siguientes condiciones:

a) el viento natural sea representado teniendo en cuenta la variación de la velocidad con la altura;

b) los ensayos sobre formas curvas contemplen los efectos del número de Reynolds;

c) los ensayos para determinar cargas y presiones fluctuantes contemplen adicionalmente la escala e intensidad de la componente longitudinal de la turbulencia;

d) los ensayos para determinar la respuesta dinámica de una estructura, además de los requisitos anteriores, contemplen la simulación de masas, longitudes, rigideces y amortiguamiento.

 

1.2. CAMPO DE VALIDEZ

Este Reglamento se aplica a todas las construcciones dentro del territoritorio de la República Argentina*. No es de aplicación para las construcciones que por su naturaleza o envergadura requieran estudios especiales, y no estén específicamente incluídas en este Reglamento.

 

* Para el sector Antártico e Islas Malvinas, no se dan valores de la velocidad de referencia, por no contarse con datos estadísticos de esas zonas.

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CAPITULO 2

DEFINICIONES

 

2.1. ACCION DE CONJUNTO SOBRE UNA CONSTRUCCION

Resultante geométrica de todas las acciones sobre las diferentes paredes de la construcción; generalmente su dirección no coincide con la del viento.

 

2.2. ACCION LOCAL

Acción del viento sobre ciertas zonas de las construcciones, tales como las aristas verticales, los aleros de las cubiertas, los ángulos entrantes o salientes de éstas, etc. Se distingue mediante coeficientes apropiados, la acción del viento particularmente acentuada en dichas zonas.

 

2.3. ACCION RESULTANTE TOTAL

Fuerza total ejercida sobre una superficie determinada.

 

2.4. ACCION UNITARIA

Valor de la presión o succión que el viento ejerce sobre un elemento de superficie en una construcción.

 

2.5. ACCION UNITARIA EXTERIOR

Acción unitaria del viento sobre la cara exterior de la pared (o techo) de una construcción.

Cualquiera sea la construcción, la cara exterior de sus paredes está sometida a:

a) succiones, si las paredes están "a sotavento";

b) presiones, o succiones, si ellas están "a barlovento".

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2.6. ACCION UNITARIA INTERIOR

Acción unitaria del viento sobre la cara interior de la pared (o techo) de una construcción, originada por el estado de sobrepresión o de depresión en que se encuentre el volúmen interior comprendido entre las paredes de una construcción.

 

2.7. ACCION UNITARIA RESULTANTE

Suma de las acciones unitarias exterior e interior ejercidas sobre un mismo elemento de pared (o techo) de una construcción o de las ejercidas sobre las caras a barlovento y sotavento en el caso de elementos aislados.

 

2.8. DERIVA

Componente horizontal de la acción de conjunto en sentido normal a la dirección del viento, que tiende a desplazar lateralmente la construcción y, eventualmente, a volcarla.

 

2.9. EMPUJE

Componente horizontal de la acción de conjunto en la dirección del viento, que tiende a desplazar a la construcción y, eventualmente, a volcarla.

 

2.10. LEVANTAMIENTO

Componente vertical de la acción de conjunto, que tiende a levantar la construcción y, eventualmente, a volcarla.

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2.11. NIVEL DE REFERENCIA

Nivel a partir del cual se deberá medir la altura de un punto cualquiera de una construcción, en el que se desea calcular la presión dinámica.

 

2.12. PARED ABIERTA

Pared con permeabilidad µ > 35%.

 

2.13. PARED CERRADA

Pared con permeabilidad µ 5 %

2.14. PARED PARCIALMENTE ABIERTA

Pared con permeabilidad 5% < µ 35 %

 

2.15. PERMEABILIDAD DE UNA PARED

Suma de las áreas de las aberturas de cualquier dimensión, que posee la pared, expresada como un porcentaje de su área total.

 

2.16. PRESION DEL VIENTO

Fuerza por unidad de superficie ejercida por el viento sobre una superficie, perpendicular a la misma y dirigida hacia ella.

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2.17. PRESION DINAMICA BASICA

Presión ejercida por el viento sobre una superficie plana, normal a su dirección, en el punto atacado por el filete de aire donde la velocidad se anula. Por convención, es aquella que se ejerce a una altura de 10 m sobre el suelo, en exposición abierta (rugosidad tipo I) según se describe en la Tabla 3, sobre un elemento cuya dimensión mayor es de 0,50 m.

 

2.18. PRESION DINAMICA DE CALCULO

Presión dinámica básica, afectada por los coeficientes: cz,que expresa la ley de variación de la presión con la altura, tomando en consideración la rugosidad del terreno, y cd de reducción, que toma en cuenta las dimensiones de la construcción.

 

2.19. RELACION DE SEPARACION

Relación entre la distancia entre ejes de las piezas de dos reticulados consecutivos y la menor dimensión en la dirección normal al viento.

 

2.20. RELACION DE SOLIDEZ

Relación entre el área efectiva del reticulado o panel normal a la dirección del viento, descontando huecos y el área encerrada dentro del perímetro exterior del reticulado o panel, incluyendo huecos.

 

2.21. RELACION DE SOLIDEZ AERODINAMICA

Valor que resulta de multiplicar la relación de solidez por una constante que depende del tipo de barra del reticulado y del régimen de flujo.

 

2.22. SUCCION

Fuerza por unidad de superficie, ejercida por el viento sobre una superficie perpendicular a la misma, y dirigida en sentido opuesto al de la presión.

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2.23. SUPERFICIE "A BARLOVENTO"

Superficie expuesta al viento. Por analogía, superficie "iluminada", cuando sobre la construcción incide un haz de rayos luminosos paralelos a la dirección del viento.

 

2.24. SUPERFICIE "A SOTAVENTO".

Superficie no expuesta al viento o paralela a la dirección de éste. Por analogía, superficie "no iluminada" o bajo incidencia rasante, cuando sobre la construcción incide un haz de rayos luminosos paralelos a la dirección del viento.

 

2.25. SUPERFICIE MAESTRA

Proyección ortogonal del elemento considerado o del conjunto de la construcción, sobre un plano perpendicular a la dirección del viento.

 

2.26. VELOCIDAD BASICA DE DISEÑO

Velocidad que tiene una probabilidad Pm de ser excedida, por lo menos una vez en un período de m años, y corresponde a promedios de velocidad instantánea sobre intervalos Dt = 3 segundos, en exposición abierta (rugosidad tipo I) según se describe en la Tabla 3, a una altura normal de referencia zo= 10 metros.

 

2.27. VELOCIDAD DE REFERENCIA

Parámetro de la distribución de Fisher-Tippett II.

Velocidad correspondiente al promedio de velocidad instantánea (pico de ráfaga) sobre intervalos Dt = 3 segundos, en exposición abierta, a una altura normal de referencia de 10m que tiene un período de recurrencia de un año.

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CAPITULO 3

SIMBOLOGIA

 

3.1. SIMBOLOGIA

a dimensión horizontal de la construcción (a b)

a dimensión de una barra normal a la dirección del viento, expresada en metros

A área de la superficie maestra o superficie de referencia, expresada en metros cuadrados, y para el caso de reticulados o paneles, área encerrada dentro del perímetro exterior del reticulado o panel, incluyendo huecos, expresada en metros cuadrados

Ae área efectiva de un reticulado o panel normal a la dirección del viento, descontando huecos, expresada en metros cuadrados

As área de la proyección horizontal de la construcción, expresada en metros cuadrados

b dimensión horizontal de la construcción (b a)

c, ci, ce, c1, c2, coeficientes de presión.

cE coeficiente global de empuje

cL coeficiente global de levantamiento.

cp coeficiente de velocidad probable

cd coeficiente de reducción, en función de las dimensiones de la construcción.

cz coeficiente de variación de la presión dinámica básica, en función de la altura y de la rugosidad del terreno.

d diámetro de una barra circular, o desnivel del terreno adyacente a la construcción, expresado en metros.

e separación entre la construcción y el suelo, expresada en metros, o separación entre dos estructuras paralelas de reticulado.

F fuerza de empuje, expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf)

Fx componente de las fuerzas F, según la dirección del viento, expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf)

Fy componente de las fuerzas F, según la dirección normal al viento,expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf)

FN, FT componentes de las fuerzas F, paralelas a las direcciones de referencia establecidas, expresadas en kilonewton (1 kN 100 kgf)

h altura de la construcción, expresada en metros.

ho altura propia de la construcción, expresada en metros.

l longitud de una barra, expresada en metros

L fuerza vertical de levantamiento, expresada en kilonewton (1 kN 100kgf)

m vida estimada de la estructura o construcción, expresada en años.

n coeficiente para obtener la componente Wn ó número de lados.

p pendiente del terreno adyacente a la construcción.

Pm probabilidad de que la velocidad básica Vo sea excedida por lo menos una vez en un período de m años.

qm valor medio de la presión dinámica de cálculo sobre la construcción, expresado en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2)

qz presión dinámica de cálculo, expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2).

qz,m valor medio de la presión dinámica de cálculo sobre una superficie, expresado en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2).

qzh presión dinámica de cálculo en el extremo superior de la construcción expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2).

qo presión dinámica básica expresada en kilonewton por metro cuadrado (1kN/m2 100 kgf/m2)

R fuerza resultante sobre el conjunto de la construcción, expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf).

Ra relación de solidez aerodinámica.

Rs relación de separación.

t coeficiente para obtener la componente Wt

Vo velocidad básica de diseño o velocidad del aire en la corriente libre, expresada en metros por segundo.

W acción resultante total, ejercida por el viento sobre una superficie de referencia, expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf).

wz acción unitaria, ejercida por el viento sobre una de las caras de un elemento de la superficie ubicado a la altura z sobre el plano de referencia expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2).

Wn componente de la acción del viento, perpendicular a la cara considerada, expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf).

Wt componente de la acción del viento, paralela a la cara considerada, expresada en kilonewton (1 kN 100 kgf).

Wr,z acción unitaria resultante ejercida por el viento sobre un elemento de superficie, expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2)

z altura del nivel en consideración respecto al nivel de referencia, expresada en metros.

zh altura máxima de la construcción respecto al nivel de referencia, expresada en metros.

zo altura normal de referencia, expresada en metros.

zo,i parámetro que depende del tipo de rugosidad i (i = I, II, III ó IV)

velocidad de referencia, expresada en metros por segundo (parámetro de la distribución de Fisher Tippett II)

ángulo que forma la dirección del viento con la línea de máxima pendiente de un techo inclinado, o ángulo horizontal que forma la dirección del viento con el parámetro de una construcción. En las construcciones de contorno circular, ángulo que forma la dirección del viento con el plano tangente a la curva, en el punto considerado.

, o c h coeficientes de forma

, a, b relaciones de dimensiones

coeficiente de mayoración

coeficiente de protección

µ permeabilidad de una pared, expresada en %

relación de solidez

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CAPITULO 4

CONDICIONES GENERALES

 

4.1. DIRECCION DEL VIENTO

En el presente Reglamento se considera, salvo indicación en contrario, que la dirección del viento es horizontal.

 

4.2. ACCION DEL VIENTO

La acción ejercida por el viento sobre las construcciones resulta de la suma de una componente estática, que depende de su presión estática, y una componente dinámica, que depende de la variación de su velocidad al enfrentar el obstáculo.

 

4.3. EFECTOS DEL VIENTO

La acción del viento produce efectos estáticos y efectos dinámicos, más o menos acentuados según la forma y dimensión de las construcciones.

 

4.4. CONSIDERACION DE LOS EFECTOS ESTATICOS

Para el cálculo de estructuras poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento, será suficiente sólo la consideración de los efectos estáticos. Se incluyen específicamente las construcciones que cumplen simultáneamente las siguientes condiciones:

a) Edificios de vivienda u oficina cuyo período fundamental sea menor de un segundo.

b) Todas las construcciones cerradas, techadas con sistemas de arcos, vigas, armaduras, losas, bóvedas cáscara u otros sistemas de cubierta rígidos; es decir, que sean capaces de tomar los efectos debidos al viento sin que varíe esencialmente su geometría. Se excluyen las cubiertas flexibles, como las de tipo colgante; a menos que por la adopción de una geometría adecuada, la aplicación de pretensado u otra medida, se logre limitar la respuesta estructural dinámica.

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4.5. CONSIDERACION DE LOS EFECTOS DINAMICOS

Para la consideración de los efectos dinámicos se establecen tres casos de acuerdo con tres tipos de estructuras definidos a continuación.

 

4.5.1. En edificios con período fundamental comprendido entre 1 y 2 segundos y altura no mayor de 100 metros, podrán considerarse asimismo los efectos estáticos mayorando las presiones de cálculo definidas en el Capitulo 5 por un factor F, dado por la expresión siguiente:

siendo:

F un factor de mayoración de las presiones de cálculo estáticas;

h la altura del edificio en metros.

Para estos edificios, también puede calcularse la acción del viento según lo estipulado en el artículo 4.5.2.

 

4.5.2 Para las estructuras cuya esbeltez o dimensiones reducidas en su sección . transversal las hace especialmente sensibles a las ráfagas de corta duración y cuyos períodos naturales largos favorecen la ocurrencia de oscilaciones importantes, deberán considerarse los efectos dinámicos. A este fin se recomienda determinarlos según la Recomendación CIRSOC 102-1 "Acción dinámica del viento sobre las construcciones". Se incluyen en este tipo: los edificios de vivienda u oficina cuyo período fundamental es mayor de dos segundos, torres de transmisión, antenas, tanques elevados, parapetos, estructuras para carteles, y en general las estructuras que presentan una dimensión muy corta paralela a la dirección del viento. Se excluirán de este tipo de estructuras las que explícitamente se mencionan en el artículo 4.5.3.

 

4.5.3. Para todas aquellas estructuras, que por la forma de su sección transversal, hacen propicia la generación periódica de vórtices o remolinos de ejes paralelos a la mayor dimensión de la estructura y en general pueden presentar problemas de inestabilidad aerodinámica, deberán realizarse estudios dinámicos especiales. Cuando corresponda también, se recurrirá a ensayos de modelos en túnel de viento. En estos casos será necesario el asesoramiento de un profesional con experiencia de dinámica estructural.

Se incluyen en este tipo: las tuberías verticales, chimeneas de acero, estructuras traccionadas o suspendidas (cubiertas colgantes, puentes a obenques o colgantes), etc.

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4.6. CLASIFICACION DE LAS CONSTRUCCIONES

El presente Reglamento clasifica las construcciones de acuerdo con su forma de conjunto, su ubicación en el espacio y la permeabilidad de sus paredes.

 

4.6.1. Según su forma de conjunto, se distinguen:

a) las construcciones prismáticas de base cuadrangular (ver Capítulo 6).

b) las construcciones prismáticas de base poligonal regular y construcciones cilíndricas (ver Capítulo 7);

c) los paños llenos y las cubiertas aisladas (ver Capítulo 8);

d) las construcciones con aberturas y construcciones de reticulado (ver Capítulo 9);

e) las construcciones diversas, que no entran en las categorías anteriores (ver Capítulo 10).

 

4.6.2. Según la ubicación en el espacio, se considera:

a) las construcciones apoyadas en el suelo o unidas a un plano de grandes dimensiones de otra construcción;

b) construcciones aisladas aerodinámicamente en el espacio, para las cuáles las distancias al suelo y a una pared vecina son, respectivamente, superiores o iguales a su dimensión, según la vertical o según una perpendicular a dicha pared;

c) casos intermedios entre los dos anteriores;

d) construcciones comprendidas entre dos planos paralelos de grandes dimensiones de otras construcciones.

 

4.6.3. Según la permeabilidad de sus paredes, se considera una construcción como:

a) Cerrada. Si sus paredes presentan fugas y pequeñas aberturas uniformemente repartidas, siendo inferior o igual al 5% la permeabilidad media de estas paredes. Si todas las paredes tienen permeabilidad nula, es decir, si no dejan pasar absolutamente nada de aire, ni siquiera en forma accidental, la construcción se denomina cerrada estanca.

b) Parcialmente abierta. Si, por lo menos, una de las paredes presenta o puede presentar en ciertos momentos una permeabilidad media comprendida entre 5% y 35%.

c) Abierta. Si, al menos, una de las paredes presenta o puede presentar en ciertos momentos una permeabilidad igual o superior al 35%.

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4.7. DETERMINACION DEL NIVEL DE REFERENCIA

La altura de un punto cualquiera de la construcción en el que se desea calcular la presión dinámica se medirá a partir de un nivel de referencia, el que se establecerá según la pendiente del terreno sobre el cual esté ubicada la construcción, se pueden presentar los siguientes casos:

a) para pendiente del terreno adyacente a la construcción p ó 0,3, el nivel de referencia será el del pie de la construcción (ver Figura 1)

 

b) para pendiente del terreno adyacente a la construcción 0,3 < p < 2, el nivel de referencia se determinará como se indica en la Figura 2.

 

Figura 2. Nivel de referencia cuando 0,3 < p < 2.

 

c) para pendiente del terreno adyacente a la construcción p ò 2, el nivel de referencia se determinará como se indica en la Figura 3.

 

Figura 3. Nivel de referencia cuando p 2

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CAPITULO 5

MÉTODO DE CALCULO

 

5.1. GENERALIDADES

En el presente Capítulo se describe el procedimiento general para la evaluación de la acción del viento sobre las construcciones, considerando los efectos estáticos. La secuencia de cálculo se halla graficada en la Figura 11.

 

5.1.1. Mientras no exista una reglamentación al respecto, se supondrá que el viento máximo puede actuar en cualquier dirección, sin realizar consideraciones acerca de rumbos preponderantes.

 

5.2. EVALUACION DE LA ACCION DEL VIENTO, CONSIDERACION DE LOS EFECTOS ESTATICOS

 

5.2.1. Primer paso: Determinación de la velocidad de referencia ( )

 

5.2.1.1. En la Tabla 1 se indican los valores de la velocidad de referencia para las capitales provinciales y algunas ciudades. Para otras localidadesse obtendrá  del mapa de la Figura 4, teniendo en cuenta la ubicación geográfica de la construcción.

Cuando la ubicación de la construcción esté comprendida entre dos isocletas el proyectista podrá optar por:

a) adoptar el mayor de los dos valores;

b) interpolar linealmente entre ambos valores.

 

5.2.2. Segundo paso: Cálculo de la velocidad básica del diseño (Vo)

La velocidad básica del diseño Vo se calculará  mediante la siguiente expresión:

Vo = cp .

siendo:

Vo la velocidad básica de diseño, expresada en metros por segundo;

cp el coeficiente de velocidad probable, que toma en consideración el riesgo y el tiempo de riesgo adoptados para la construcción,

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Tabla 1. Valores de la velocidad de referencia á para las capitales provinciales y algunas ciudades

 

CIUDAD (m/s)
Bahía Blanca 28,5
Bariloche 28,0
Buenos Aires 27,2
Catamarca 26,0
Comodoro Rivadavia 37,5
Córdoba 25,0
Corrientes 27,0
Formosa 27,0
La Plata 27,3
La Rioja 25,5
Mar del Plata 31,7
Mendoza 22,5
Neuquén 30,5
Paraná 30,0
Posadas 28,5
Rawson 35,0
Resistencia 27,2
Río Gallegos 32,5
Rosario 30,0
Salta 22,5
Santa Fe 30,0
San Juan 22,5
San Miguel de Tucumán 25,0
Santa Rosa 29,0
Santiago del Estero 25,2
Ushuaia 40,0
Viedma 33,0
San Luis 27,5
San Salvador de Jujuy 23,5

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Figura 4. Mapa de distribución de la velocidad de referencia , velocidad correspondiente al promedio de velocidad instantánea (pico de ráfaga) sobre intervalos de 3 segundos, en exposición abierta, a una altura normal de referencia de 10 m que tiene un período de recurrencia de un año de acuerdo con el tipo y destino de ésta. Su valor se indica en a Tabla 2 (ver anexo a este artículo); la velocidad de referencia, expresada en metros por segundo, determinada de acuerdo con el artículo 5.2.1.




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Tabla 2. Valores límite de la Probabilidad Pm, del Período de vida m, y del coeficiente cp para los distintos grupos de construcciones.

Grupo DESCRIPCION Pm m cp
1 Construcciones cuyo colapso o deterioro puede afectar la seguridad o la sanidad pública y aquellas vinculadas con la seguridad nacional: hospitales, centrales eléctricas y de comunicaciones, reactores nucleares, industrias riesgosas, cuarteles de bomberos y fuerzas de seguridad, aeropuertos principales, centrales de potabilización y distribución de aguas corrientes, etc. 0,20 50 2,13
2 Edificios para vivienda, hoteles y oficinas, edificios educacionales, edificios gubernamentales que no se consideren en el grupo 1, edificios para comercios e industrias con alto factor de ocupación, etc 0,50 25 1,65
3 Edificios e instalaciones industriales con bajo factor de ocupación: depósitos, silos, construcciones rurales, etc. 0,50 10 1,45
4 Construcciones temporarias o precarias: locales para exposiciones, estructuras de otros grupos durante el proceso de construcción,etc. 0,50 2 1,16

 

5.2.3. Tercer paso: Cálculo de la presión dinámica básica (qo)

La presión dinámica básica qo se calculará mediante la expresión siguiente:

qo = 0,000613 V 2
0

siendo:

qo la presión dinámica básica, expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2);

Vo la velocidad básica de diseño, expresada en metros por segundo.

 

5.2.4. Cuarto paso: Cálculo de la presión dinámica de cálculo (qz)

La presión dinámica de cálculo qz se calculará mediante la expresión siguiente:

qz = qo . cz . cd

siendo:

qz la presión dinámica de cálculo, expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2);

qo la presión dinámica básica, expresada en kilonewton por metro cuadrado (1 kN/m2 100 kgf/m2);

cz el coeficiente adimensional que expresa la ley de variación de la presión con la altura y toma en consideración la condición de rugosidad del terreno (ver artículo 5.2.4.2.);

cd el coeficiente adimensional de reducción que toma en consideración las dimensiones de la construcción (ver artículo 5.2.4.3.).

 

5.2.4.1. La aplicación de esta expresión conduce a diagramas de presión dinámica de cálculo variables con la altura del punto considerado.

En la mayoría de los casos resulta ventajoso trazar diagramas simplificados envolventes, e incluso, para construcciones bajas, puede adoptarse una presión dinámica de cálculo constante en toda la altura de la construcción, en función del mayor valor de z.

 

5.2.4.2. Coeficiente cz

 

5.2.4.2.1. La velocidad del viento y, por consiguiente, la presión dinámica de cálculo varían con las condiciones de rugosidad del terreno y con la altura del punto en consideración.

 

5.2.4.2.2. El coeficiente cz expresa la variación de la velocidad del viento con la altura y la rugosidad del terreno (ver anexo a este artículo). La expresión general del coeficiente cz es:

siendo:

z la altura del punto considerado, respecto del nivel de referencia, expresada en metros;

zo,i un parámetro que depende del tipo de rugosidad i del terreno;

zo,1 el parámetro zo,i correspondiente al tipo de rugosidad I.

En la Tabla 3 se describen los cuatro tipos de rugosidades en que se clasifican los terrenos y se dan los valores de zo,i para cada una de ellas.

En las Figuras 5 a 10 se dan ejemplos de los cuatro tipos de rugosidades del terreno. *

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Tabla 3. Tipos de rugosidad y valores del parámetro zo,i para cada tipo.

 

Tipo DESCRIPCION zo,i (m)
I Llanuras planas con pocas o ninguna obstrucción, con un promedio de alturas de las posibles obstrucciones alrededor de la construcción menor que 1,5 m. Por ejemplo: fajas costeras hasta aproximadamente 6 km, llanuras sin árboles, mesetas desérticas, pantanos. 0,005
II Zonas llanas, poco onduladas con obstrucciones dispersas, tales como cercas, árboles o construcciones muy aisladas, con alturas entre 1,5 y 10 m. 0,050
III Zonas onduladas o forestadas, zonas urbanas con numerosas obstrucciones de espacios cerrados que tienen la altura de las casas domésticas con promedio no superior a 10 m. Por ejemplo: áreas industriales, suburbios de grandes ciudades. 0,200
IV Superficies cubiertas por numerosas obstrucciones, centros de grandes ciudades con edificación general de más de 25 m de altura.- 0,500

 

* Las fotografías fueron obtenidas por la Dirección de Infraestructura de la Fuerza Aérea Argentina.

Figura 5. Ejemplo de terrenos con tipo de rugosidad I.

 

Figura 6. Ejemplo de terrenos con tipo de rugosidad II.

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Figura 7. Ejemplo de terrenos con tipo de rugosidad III.

 

Figura 8. Ejemplo de terrenos con tipo de rugosidad III.

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Figura 9. Ejemplo de terrenos con tipo de rugosidad IV.

 

Figura 10. Ejemplo de terrenos con tipo de rugosidad IV.

 

Los valores del coeficiente cz se indican en la Tabla 4 para los cuatro tipos de rugosidad y para alturas variables entre 10 m y 250 m.

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Tabla 4. Valores del coeficiente adimiensional cz

z (m) Tipos de rugosidad
I II III IV
10 1,000 0,673 0,446 0,298
20 1,191 0,860 0,618 0,451
30 1,310 0,980 0,732 0,556
40 1,398 1,071 0,818 0,637
50 1,468 1,143 0,888 0,703
60 1,527 1,204 0,948 0,760
70 1,578 1,257 1,000 0,810
80 1,622 1,304 1,046 0,854
90 1,662 1,346 1,088 0,894
100 1,698 1,384 1,125 0,931
150 1,839 1,536 1,277 1,079
200 1,944 1,648 1,390 1,191
250 2,026 1,738 1,482 1,281

 

Nota: los valores intermedios se obtienen por interpolación lineal.

 

5.2.4.3. Coeficiente de reducción por dimensiones cd

 

5.2.4.3.1. Cuando alguna de las dimensiones de la construcción exceda de 20 metros, se podrá aplicar en el cálculo de las presiones dinámicas qz un coeficiente adimensional de reducción menor que la unidad, que tenga en cuenta la dimensión espacial de la ráfaga en relación a las dimensiones de dicha construcción. Podrá aplicarse este coeficiente de reducción únicamente si los elementos estructurales que componen la construcción están vinculados de manera tal que quede asegurada una actuación conjunta con los mismos al ser solicitados por el viento.

 

5.2.4.3.2. En la Tabla 5 se indican los valores de cd en función de las relaciones entre la altura de la construcción y la velocidad básica de diseño (h/Vo) y entre el ancho de la construcción (a ó b) normal al viento y la altura de la construcción (a/h ó b/h) para cada tipo de rugosidad. En ningún caso se admitirá un coeficiente de reducción por dimensiones cd < 0,65. Los valores indicados en la tabla, menores que 0,65, se incluyen al sólo efecto de facilitar la apropiada interpolación para relaciones h/Vo y a/h ó b/h intermedias.

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Tabla 5. Coeficiente de reducción por dimensiones cd.

a/h ó b/h Tipo de rugosidad h/Vo
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
0,0 I 0,99 0,92 0,87 0,84 0,82 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75
II 0,97 0,90 0,85 0,82 0,79 0,77 0,76 0,74 0,73 0,72 0,71 0,70
III 0,95 0,89 0,84 0,80 0,77 0,74 0,72 0,70 0,69 0,67 0,66 0,65
IV 0,94 0,87 0,82 0,78 0,74 0,71 0,69 0,67 0,65 0,64 0,63 0,62
0,5 I 0,99 0,90 0,83 0,77 0,73 0,70 0,68 0,66 0,64 0,63 0,62 0,61
II 0,96 0,88 0,80 0,74 0,69 0,66 0,63 0,61 0,59 0,57 0,55 0,54
III 0,94 0,86 0,78 0,71 0,66 0,61 0,58 0,55 0,53 ---- ---- ----
IV 0,93 0,84 0,75 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52 ---- ---- ----