tb6.como aplicar viento a estructuras de barras 3d
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Departamento de Mecánica de Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería de Terreno. E. T. S. de Arquitectura. Universidad de Sevilla.
ENRIQUE DE JUSTO MOSCARDÓ ANTONIO DELGADO TRUJILLO PURIFICACIÓN ALARCÓN RAMÍREZ
• Se trata de un edificio de fachadas planas verticales y forjados horizontales, que es lo
más lo habitual.
• Calculamos los valores de la carga superficial de viento, tanto el que empuja a la
fachada (carga de presión) como el que tira de la fachada (carga de succión).
• Son cargas superficiales horizontales.
• Las cargas de presión y succión las
calculamos con la norma CTE-DB-
SE-AE. No lo hacemos aquí.
• Vamos a explicar cómo introducimos
en Nuevo Metal 3D (NM3D) de Cype
las cargas correspondientes a la viga
1-2 del croquis, con una carga de
presión.
• El procedimiento es similar para la
carga de succión, y para cualquier
otra viga, y para aplicaciones
similares a NM3D.
PASO1_DETERMINAR EL VALOR DE LA CARGA SUPERFICIAL DE VIENTO
• Suponemos en este caso que el cerramiento de cada paño recibe la carga y la transmite
por igual a la viga superior y a la inferior de ese paño. Esta es la suposición (modelo) más
habitual. Pero existen soluciones constructivas de unión de fachadas a la estructura en
que las cargas se transmiten a los pilares en vez de a las vigas, o a las vigas y pilares a la
vez.
• La carga lineal sobre la viga es la carga superficial de viento por la altura de influencia.
PASO2_DETERMINAR EL VALOR DE LA CARGA LINEAL EN LA VIGA
qL = q s x h
Planta Perspectiva 1 2 Perspectiva
Planta
• Si la viga 1-2 está exenta (no tiene forjado por el interior), podemos introducir
directamente la carga lineal del paso 2 en NM3D, y hemos terminado.
• Pero lo habitual es que la viga esté unida a un forjado monolítico (muy rígido en el plano
horizontal), que recibe la carga horizontal de la viga, sin que ésta flecte en el plano
horizontal. No podemos entonces poner la carga lineal a la viga en el modelo en NM3D,
pues le estaríamos produciendo una flexión horizontal irreal.
• Convertimos entonces la carga lineal en dos cargas puntuales en los extremos de la
viga.
PASO3_CONVERTIR LA CARGA LINEAL EN CARGAS PUNTUALES
2 3 Planta
R= qL x L
2
• Ahora tenemos que simular el efecto diafragma del forjado o efecto monolítico, por el
cual el forjado no se deforma en su plano (se puede desplazar y girar en su plano, pero
sin apenas deformación). Si no simulamos este efecto, las cargas puntuales del viento
van a producir una deformación de cada planta de la estructura, lejana al
comportamiento real. Algunos programas simulan este efecto, pero no NM3D.
• El efecto diafragma lo conseguimos triangulando la planta con barras ficticias que unen
todos los nudos de la planta. Entonces las cargas horizontales se irán a través de estas
barras y de las vigas a las zonas más rígidas de la estructura, para ser transmitidas al
suelo. Estas barras van a trabajar a axiles, y sabemos que la deformación de axil es muy
pequeña respecto a la de flector, en general. Introducimos estas barras de madera o de
un material genérico de poco peso.
PASO4_SIMULAR EL EFECTO DIAFRAGMA EN EL FORJADO
Planta 3 4 Planta
• Repetimos el proceso para todas las vigas de las fachadas que soportan viento en la
dirección y sentido considerados. Lo hacemos para la carga de presión, y para la carga
de succión en la fachada opuesta. Así tendremos terminada la introducción del viento en
una de las hipótesis simples de viento.
• Como se trata de un modelo de barras en 3D, tenemos que introducir cuatro hipótesis
simples de viento, así que tenemos que repetir el proceso tres veces más. Tendremos
estas hipótesis:
– viento +x
– viento -x
– viento +y
– viento -y
PASO5_REPETICIÓN DEL PROCESO
Hipótesis simple de viento +y
EJEMPLO
La estructura de la figura está
sometida a las cargas de viento de
presión y succión que se detallan.
Transformar las cargas de viento en
fuerzas aplicadas a la estructura
considerando que el edificio tiene un
pretil de 0,5m en la cubierta.
El paso 1 ya se ha realizado y nos ha
dado los siguientes valores:
EJEMPLO_PASO 2
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +x
La carga lineal sobre la viga es la
carga superficial de viento por la
altura de influencia.
qPx1=0,6 kN/m2 x 3 m = 1,8 kN/m
qPx2=0,8 kN/m2 x 2 m = 1,6 kN/m
qSx1=0,3 kN/m2 x 3 m = 0,9 kN/m
qSx2=0,4 kN/m2 x 2 m = 0,8 kN/m
qL =q s x h
Planta primera
Cubierta
EJEMPLO_PASO 2
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -x
La carga lineal sobre la viga es la
carga superficial de viento por la
altura de influencia.
qL =q s x h
qPx1=0,6 kN/m2 x 3 m = 1,8 kN/m
qPx2=0,8 kN/m2 x 2 m = 1,6 kN/m
qSx1=0,3 kN/m2 x 3 m = 0,9 kN/m
qSx2=0,4 kN/m2 x 2 m = 0,8 kN/m
Planta primera
Cubierta
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +y
La carga lineal sobre la viga es la
carga superficial de viento por la
altura de influencia.
qL =q s x h
EJEMPLO_PASO 2
qPy1=0,5 kN/m2 x 3 m = 1,5 kN/m
qPy2=0,7 kN/m2 x 2 m = 1,4 kN/m
qSy1=0,25 kN/m2 x 3 m = 0,75 kN/m
qSy2=0,35 kN/m2 x 2 m = 0,7 kN/m
Planta primera
Cubierta
EJEMPLO_PASO 2
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -y
La carga lineal sobre la viga es la
carga superficial de viento por la
altura de influencia.
qL =q s x h
qPy1=0,5 kN/m2 x 3 m = 1,5 kN/m
qPy2=0,7 kN/m2 x 2 m = 1,4 kN/m
qSy1=0,25 kN/m2 x 3 m = 0,75 kN/m
qSy2=0,35 kN/m2 x 2 m = 0,7 kN/m
Planta primera
Cubierta
EJEMPLO_PASO 3
R= qL x L
2
R Px1 = 1.8kN/m x 3m
2
= 2.7kN
R Px2 = 1.6kN/m x 3m
2
R Sx1 = 0.9kN/m x 3m
2
R Sx2 = 0.8kN/m x 3m
2
= 2.4kN
= 1.35kN
= 1,2kN
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +x
Planta primera
Cubierta
R= qL x L
2
R Px1 = 1,8kN/m x 3m
2
= 2,7kN
R Px2 = 1,6kN/m x 3m
2
R Sx1 = 0,9kN/m x 3m
2
R Sx2 = 0,8kN/m x 3m
2
= 2,4kN
= 1,35kN
= 1,2kN
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -x
EJEMPLO_PASO 3
Planta primera
Cubierta
EJEMPLO_PASO 3
R= qL x L
2
R Py1 = 1,5kN/m x 5m
2
= 3,75kN
R Py2 = 1,4kN/m x 5m
2
R Sy1 = 0,75kN/m x 5m
2
R Sy2 = 0,7kN/m x 5m
2
= 3,5kN
= 1,875kN
= 1,75kN
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +y
Planta primera
Cubierta
R= qL x L
2
R Py1 = 1,5kN/m x 5m
2
= 3,75kN
R Py2 = 1,4kN/m x 5m
2
R Sy1 = 0,75kN/m x 5m
2
R Sy2 = 0,7kN/m x 5m
2
= 3,5kN
= 1,875kN
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -y
EJEMPLO_PASO 3
= 1,75kN
Planta primera
Cubierta
EJEMPLO_PASO 4
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +x HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -x
Planta primera
Cubierta
Planta primera
Cubierta
EJEMPLO_PASO 4
HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +y HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -y
Planta primera
Cubierta
Planta primera
Cubierta
CASOS DE TRANSMISIÓN A VIGAS
MUROS DE FÁBRICA
En caso de muros tradicionales de
fábrica de ladrillo que cargan sobre el
forjado, la carga horizontal de viento
es transmitida a las vigas.
En realidad, parte de la carga puede
transmitirse a los pilares,
dependiendo del encuentro del
cerramiento con los pilares. Pero lo
normal es que la longitud horizontal
del recuadro (vigas) sea mayor que
la longitud vertical (pilares); es una
aproximación a la realidad la
suposición de que la carga de viento
se la llevan sólo las vigas.
ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?
ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?
CASOS DE TRANSMISIÓN A VIGAS
MUROS CORTINA CON APOYO
DIRECTO
En caso de muros cortina que van
sujetos al forjado, la carga horizontal
de viento es transmitida a la viga del
frente del forjado.
MUROS CORTINA CON
PERFILERÍA VERTICAL
En casos en que tenemos perfilería
auxiliar vertical, cada uno de estos
perfiles transmite una carga puntual
al forjado, pero como están muy
próximas, asimilamos el
comportamiento al de una carga
lineal.
ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?
CASOS DE TRANSMISIÓN A PlLARES
PANELES CON PERFILERÍA
HORIZONTAL
En caso de paneles tipo sandwich (o
de otro tipo) en los que la perfilería
auxiliar es horizontal, la carga
horizontal de viento es transmitida a
los pilares.
ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?
CASOS DE TRANSMISIÓN A PlLARES
FACHADA VENTILADA CON
PERFILERÍA HORIZONTAL
Otros sistemas de fachada con
paneles, como este caso de fachada
ventilada, tienen perfilería auxiliar
horizontal, y la carga horizontal de
viento es transmitida a los pilares.