Dr. Luis García Dutari

Diseño de Edificaciones para cargas de Viento

Contenido

1. Combinaciones de Cargas del REP y ASCE-72. Requisitos de diseño. Servicio3. Requisitos de Diseño Resistencia4. Modelo de Edificios5. Fachadas6. Edificios Especiales

Presiones de viento según ASCE-7 CEP-2004

En cada piso, se determina el sistema fuerza par equivalente decada uno de los casos.

Fuerzas de Viento. Edificios

cada caso produceFx,,Fy, Mt es el sistema fuera par equivalente de los 6 casos anteriores, aplicados encada piso en un punto es-cogido.

Sistema principal. Edificios Metálicos.

Calcular las presiones de los 6 casos, además del techo y diseñar elmarco más crítico.

Fuerza de Viento en Galeras

Combinaciones de carga.ACI318-02-05-08

Kd=0.85

si Kd=1, usar 1.3 en lugarde 1.6

Presión neta mínima deviento de 480N/m2, es con Kd=0.85, debería multiplicarse por 1.1764si se usa 1.3, en lugar de1.6

Requisitos de Diseño. Servicio.

Crítico para edificios mayores de 40 pisos, pero se debe cumplir en todos los edificios.

• Deformaciones y derivas (dritt) no deben superar un límite• Deformación se refiere a la deformación total en punta• Deriva es la máxima deformación entre pisos.

• Aceleraciones no deben superar límite.

Se calcula con inercias sin fisurar o en sección bruta y encargas de servicio sin mayorar.

Límites de deformaciones y derivas, cargas de viento.

Existe una discrepancia entre los valores límites que van desde 1/200 a 1/1000

New York Codepara la deformación total 1/400 a 1/500para las derivas 1/300

Mucho cuidado con las derivas producidas por la cargamuerta, mi recomendación es que no sobrepasen de 1/1800.

Aceleración producida Viento

Lo que el humano siente es la aceleración, no la velocidad.

Acc. Efecto

m/s2

< 0.05 Personas no sienten movimiento

0.05 a 0.1 Personas sensitivas perciben movimiento, lámparas se balanceanligeramente

0.1 a 0.25 Mayoría de las personas perciben movimiento, exposición prolongadapuede producir mareos.

0.25 a 0.4 Es casi imposible trabajar. Caminar es posible

0.4 a 0.5 Personas perciben el movimiento fuertemente. Casi no se puede caminar naturalmente. Personas de pie pierden el balance.

0.6 a 0.7 Personas no pueden caminar o tolerar el movimiento

>0.85 Objetos empiezan a caerse. Personas pueden resultar heridas

Niveles de percepción al movimiento

Niveles de percepciónal movimiento

Los niveles de acele-ración se calculan conuna velocidad de vientoque corresponde a unperíodo de 10 años.

El desplazamiento sedivide entre 1.42

Norma Dim 4150

Norma Dim 4150

Cálculo de Aceleraciones

� Asce-7 solo presenta un modelo matemático

para la acceleración paralela al viento.

� Existen modelos matemáticos para calcular las

tres componentes de las aceleraciones, basadas

en estudios de túneles de viento.

� Función de acc(frec, vel., b,d,h,masa)

� Las aceleraciones se pueden obtener

directamente del estudio de túnel de viento.

Túnel de viento. Resultados

(Taranath)

Expresiones para el cálculo de aceleraciones.

Cálculo de la aceleración Total de viento

Atot=((Ax^2+Ay^2+(Aang.dist)^2)

A= (.9) AtotLimitarla a 0.015g a 0.02g para un período de 10 años.

Velocidad Torsional del edificio se limita a 0.003 rad/seg

Se requiere hacer un modelo tridimensionalcompleto del edificio, para tener los periodos devibración y los desplazamientos

Modelo tridimensional para calculardesplazamientos y periodos

Vista Parcial

MODELO TRIDIMENSIONAL de

Losas Postensadas, Columnas y

Muros Cortantes

MODELO TRIDIMENSIONAL

Modelo Estructural

Muros cortantes resisten

carga de gravedad y lateral

Módelo Estructural

Columnas y muros cortantes

gravedad más lateral, sistema

principal de resistencia

Modelo Estructural

Introducción

Variación del

hormigón con la

altura del edificio

Losas, bandas, columnas y

muros cortantes

Edificio completo

losas postensadas y sismos estudio experimental de la capacidad de rotación

de las uniones.

20 ciclos dan R=8 en el estudio de Chopra, solo como indicativo

Ductilidad existe, disipación de energía poca, categoría 3 de ATC.40

4 7.8 1.67

Análisis de un edificio de columnas y placas.� Placas son elementos

finitos.

� Columnas elementos

lineales

� Unión viga columna

elementos placas de 5

veces el espesor.

� Cargas Vivas y Cargas

Muertas.

� Carga lateral en X,

espectro de respuesta

� Análisis P-Delta

� Luces 8m, col 0.8x0.8

central 0.4x0.9

ext.losa 0.21. suelo C

Ciudad.

La dimensión de los cuadros es 0.40m

Mcol 61m-t

Pearl of the sea costa del este. Cálculo de Acceleración

Se coloca un tanque de agua aquí

El tanque de agua es una

masa que se mueve relativa al

edificio, unido por un resorte

y un amortiguador.

Reduce hasta un 35% las

aceleraciones del viento.

Solo lo usamos para reducir

las aceleraciones, no las

fuerzas.

No sirve para sismos.

El ahorro en estructura fue

del orden de 700,000 $ usd.

Dimensiones del tanque de agua

Disipador de energía, tanque de agua. Presiones sobre el

tanque

Efecto del viento Alrededor del Edificio.

El viento alrededor del edifico puede afectar a losseres vivos, humanos incluidos.Estos efectos solamenteson predecibles usandomodelos de túneles de viento.

TARANATH

TARANATH

Resistencia

� P-delta generalmente no tiene problemas si se

cumple con las deformaciones laterales.

� Para todos los miembros Capacidad debe ser

mayor que resistencia Pu< (phi) Pn

� Detalles constructivos deben corresponder con

el nivel de R. En el caso de R=5 SDC C, marcos

intermedios. (porque también hay sismo.

� Que las dimensiones de las secciones no varíen

en más de un 10% de las analizadas.

proceso de Diseño. Todo es por aproximaciones sucesivas

VITRI.

270 metros de altura.

Finalmen-te se hizo en 245m de altura.

Arq. Pinzón Lozano

Se genera un modelo. SISTEMA ESTRUCTURAL VITRI

MODELO DE TUNEL DE VIENTO DE VITRI TOWER

Cálculo de cargas de vientos, y todas las demás.

COMPORTAMIENTO

Dimensiones de todas las vigas y columnas

� Drift de viento carga máxima con modelo del

código REP de 1/450

� Aceleración máxima .1.5%G) para un periodo

de retorno de 10 años.

� 8 segundos de periodo de vibración.

� Muros cortantes de 0.70 m

� Vigas del anillo de rigidez de 0.7x3.25m

� Losas de 0.20m

� Dimensiones de todas las vigas y columnas

Ajustado el modelo, se pro-cede al diseño y construc-ción.

Diseño de Fachadas

• Se debe utilizar más que nunca, el concepto de transferencia o caminos de fuerza.

• El análisis estructural no es complicado.• los diseños de los detalles de fachada y es un proceso

complicado, que va de la mano con el arquitecto.• Se debe tener mucho cuidado con los apoyos.

hay que analizar múltiples detalles

puntasparapetos superioresfachada de vidrioterrazasvidrios de 12m de alturapuerta cocheradescolgadosparedes inclinadas

Para el diseñode fachadas altasrecordar el largoLb de las vigas

columna

Detalles de anclaje, generalmente pernos de expansión, y hay que tener cuidado con la distancia al borde.

este no es muy efectivo y requieredel de atrás.

Fachadas envoladizo

prolongación de columnasson el sistema principal,vigas acostadas pasan elviento, tubos verticales soportan carga y dan el arriostramiento a las vigas.

sección intermedia

Se han tomado figuras y tablas de algunos libros y documentos de otros autores, con el fin expreso de docencia y si ánimo de lucro. Por favor si no se acepta este procedimiento favor indicarlo para eliminar cualquier referencia.