FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO · •Huracanes (Ciclones tropicales) ... Modelo de Diseño...
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Curso-Taller Diseño
Eólico Acapulco, Guerrero, Del 31 de Octubre al 3 de Noviembre de 2012
FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO
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Efecto de la variación de la temperatura con la altura sobre el nivel del mar
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Proceso de circulación de la atmósfera en la tierra
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Temperaturas en el mar durante el huracán Rita en 2005
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Vientos fuertes en México
Los ciclones tropicales se
presentan entre los meses de
mayo y noviembre, su
desplazamiento aún no es previsible.
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TIPOS DE TORMENTAS GENERADOS POR EL VIENTO
•Huracanes (Ciclones tropicales)
•Tormentas (vientos normales en una localidad)
•Tornados
•“Downburst”
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Clasificación
Internacional
de huracanes
Saffir - Simpson
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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.
(ver págs. 4.2. II.6 y 4.4. II.6 , del Tomo de Comentarios)
gz (t1 / 3600s)
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MAPAS DE ISOTACAS PARA PERIODOS DE RETORNO FIJO
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ESTACIONES METEOROLÓGICAS EN TIERRA
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Del SMN: 87
Nuevas: 8 con
respecto a las de 1993
Sin información: 19
Con información continua: 68
De Laguna Verde 1
De EUA 4
De Belice 1
Estaciones Meteorológicas consideradas para el Estudio de Vientos Máximos
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14 estaciones en costa del Atlántico
16 estaciones en costa del Pacífico
Estaciones afectadas por huracanes en las costas del Océano Pacífico y en el Golfo de México y el Caribe
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Tarjeta de Resumen de Vientos Máximos Extremos mensual y anual.
Progreso
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Fisher Tipo I (Gumbel) (no acotada)
F(V) = exp{-exp [ -f (v-u)]} ; - v
Fisher tipo III (acotada en la parte superior)
F(V) = exp{ -[(w-v)/(w-u)]k } ; vw, u<w
Weibull (acotada en la parte inferior)
F(V) = 1 - exp{ -[(v-e)/(u- e)]k } ; ve , u>e
FUNCIONES DE DISTRIBUCIÓN DE EXTREMOS
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Ajuste de valores extremos para la estación Progreso
F(V) = 1 - 1/T
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Mapa de isotacas para periodo de retorno de 200 años sin considerar los efectos de huracanes
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ESTACIONES METEOROLÓGICAS VIRTUALES EN MAR
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Malla de puntos en mar y tierra adentro para determinar velocidades por huracanes con el modelo fluido-dinámico.
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Mapa de Isotacas, edición 2008
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DISEÑO ÓPTIMO POR VIENTO
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Costo Inicial de
Construcción:
)vv(CC)v(C 0R0I
ν(v)Q)(v)(1
IC(v)
PC
(v)P
C(v)I
C(v)T
C
Pérdidas:
Costo Total:
00
0
)(1C
)(CvvsivvK
vI
Modelo de Diseño Óptimo
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Donde:
CI es el costo inicial de la construcción,
C0 es el costo de la estructura cuando no se diseña para resistir cargas laterales debidas a la acción del viento; sin embargo, aún cuando no se diseñe para resistir carga lateral, la estructura presentará una “resistencia lateral gratuita”,
v0 la velocidad del viento asociada a la “resistencia lateral gratuita”,
CR es un parámetro de forma de la función de costo inicial, K = CR / C0 es la relación entre le parámetro de forma y el costo inicial K y son parámetros que dependen de las características de respuesta de las estructuras, CP el costo de las pérdidas esperadas que se tendrían en caso de una falla estructural, n(v) la tasa de excedencia de la demanda que produce la falla cuando se ha diseñado para
una velocidad de viento v, y la tasa neta anual de descuento del valor del dinero (0.05).
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Finalmente: Q es un factor que toma en cuenta la importancia de la estructura en términos de las
pérdidas –directas e indirectas – y del costo inicial de la construcción.
Calibración de coeficientes K y
(K= 0.05 y = 1)
Cortante de diseño en la base (Ton)
Rela
ció
n C
T / C
0
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Representación gráfica del modelo óptimo
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VELOCIDADES DE VIENTO CONSIDERADAS COMO ÓPTIMAS TEÓRICAS PARA ESTRUCTURAS COMUNES (GRUPO B) EN TRES SITIOS DE REFERENCIA.
Sitio Velocidad
óptima (km/h)
Cd. de México 118
Monterrey 142
Cancún 195
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Velocidades óptimas para Q = 5
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Velocidades óptimas para Q = 15
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Presión del viento sobre estructuras
2
exp2
1refdynp VCCCP
(ISO 4354, 2009)
CRITERIOS DE DISEÑO POR VIENTO
2RrzTp VF(F FAD CG0.047P )
(MDOC-DV, 2008)
(en Pa)
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FACTOR DE EXPOSICIÓN
Frz
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Variación de la velocidad con la altura
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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
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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ALCANCE DEL MANUAL DE CFE
• Presentar los procedimientos actuales para el cálculo de fuerzas debidas a la acción del viento sobre estructuras en la República Mexicana
• No se consideran estructuras especiales tales como puentes colgantes, torres de transmisión y plataformas marinas, entre otras.
• Solamente se consideran los vientos producidos por tormentas que causan vientos normales y vientos por huracanes. No se consideran tornados ni los de tipo “downburst”
• Seguridad del sistema estructural principal, elementos secundarios y recubrimientos
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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
• Efecto de grupo
• Análisis estructural
• Interacción suelo-estructura