calculo viento

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MANUAL PARA CALCULAR FUERZAS DEBIDO AL VIENTO EN CALENTADORES A FUEGO DIRECTO (CAFD)INTRODUCCIONALCANCEEn el presente manual, se muestran los procedimientos, que se utilizan, para determinar las velocidades de diseo por viento en la Repblica Mexicana, ylasfuerzasmnimaspor vientoquedebernemplearseenel diseo de los diferentes tipos de estructura.En la determinacin de las velocidades de diseo solo se consideraron los efectos de los vientos que ocurren normalmente durante el ao en todo el pasyloscausadospor huracanesenlascostasdel pacificodel golfode Mxico y del caribe.Enladeterminacindelasvelocidadesdediseopor viento, quedan fuera delalcance de este manual, para las construcciones especiales, como son, puentes colgantes y estructuras marinas alejadas de la costa, y para la influenciadevientosgeneradospor tornados, debidaaqueexisteescasa informacin al respecto y por estimarlo como eventos de baja ocurrencia ya quesolosepresentanenpequeasregionesal nortedel pas, por loque debern disearse conforme a los lineamientos establecidos para cada caso en particular o mediante estudios experimentales que comprueben su seguridad y buen funcionamiento, en el caso de los tornados donde se considere que el efecto de los tornados es significativo, debern tomarse las provisiones necesarias.PROCEDIMIENTO PARA CALCULO DE FUERZAS INDUCIDAS POR VIENTO EN CAFD.REQUISITOS GENERALES PARA EL ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURALLosrequisitosgeneralesqueacontinuacinselistansonaplicablesal diseo de estructuras sometidas a la accin del viento y debern considerarse como los mnimos indispensables.a) Direcciones de anlisis.Las construcciones se analizarn, suponiendo que el viento puede actuar por lo menos en dos direcciones horizontales, perpendiculares e independientes entre s. Se elegirn aquellas que representen las condiciones ms desfavorables para la estabilidad de la estructura (o parte de la misma) en estudio.b) Factores de carga y resistencia.Seseguirnloslineamientosestablecidosenelmanual dediseoporviento. Seccin de estructuras, Tomo I, Captulos 1 y 2 (mtodos de diseo y acciones).c) Seguridad contra el volteo.En ste caso, la seguridad de las construcciones se analizar suponiendo las cargas vivas que contribuyen a disminuir este efecto. Para las estructuras pertenecientes a los grupos B y C, el cociente entre el momento estabilizador y el actuante de volteo, no debe ser menor que 1.5, y para las del grupo A, no deber ser menor que 2.0.d) Seguridad contra el deslizamiento.Al analizarse esta posibilidad, debern suponerse nulas todas las cargas vivas. La relacin entre la resistencia al deslizamiento y la fuerza que provoca el desplazamientohorizontal deberser por lomenosigual a1.5, paralas estructuras de los grupos B y C y para las del grupo A deber ser por lo menos igual a 2.e) Seguridad durante la construccin.En esta etapa debern tomarse las medidas necesarias para garantizar la seguridaddelasestructurasbajolaaccindeunvientodediseo, cuya velocidad corresponda a un periodo de retorno de diez aos. Esta condicin se aplicar tambin en el caso de estructuras provisionales que deban permanecer durante un periodo menor o igual a seis meses.f) Efecto de grupo, debido a construcciones vecinas.En todos los casos de este captulo, se supone que la respuesta de la estructura en estudio es independiente de la influencia, favorable o desfavorable. que otras construcciones cercanas pudieran proporcionarle durante laaccindel viento. Laproximidad y disposicindeellas puede generar presiones locales adversas, y estas a su vez ocasionar el colapso de una o varias del grupo. Tal es el caso, por ejemplo, de un grupo de chimeneas altasqueseencuentrenespaciadasentres amenosdeundimetroyen donde la variacin de presiones puede provocar problemas de resonancia. Por otra parte, cuando se trate de definir la rugosidad del terreno alrededor del sitio dedesplante, losobstculosyconstruccionesdelosalrededoress deben tomarse en cuenta.g) Anlisis estructural.Afindellevarloacabo, sepuedenaplicar loscriteriosgeneralesde anlisis que se sealan en elmanual de diseo por viento.Seccin de Estructuras, Tomo 2, Captulo 1 (Anlisis de estructuras).h)Interaccin suelo - estructura.Cuando el suelo del sitio de desplante sea blando o compresible, debern considerarse los efectos que en la respuesta ante la accin del viento pueda provocarlainteraccin entre el suelo y laconstruccin.Lossuelosblandos, para los cuales esta interaccin es significativa, sern aquellos que tengan una velocidadmediadepropagacindeondasdecortantemenor que700m/s. Asimismo, si se consideran estos efectos, se seguirn los lineamientos recomendados en el captulo C.1.3 Diseo por sismo, inciso 3.6, en donde se establecen los mtodos para definir el periodo fundamental y el amortiguamiento equivalentes de la estructura. Estas caractersticas equivalentes se utilizarn para evaluar las cargas debidas al viento y la respuesta correspondiente.CLASIFICACION DE LOS CAFD SEGN SU IMPORTANCIA.La seguridad necesaria para que una estructura dada cumpla adecuadamenteconlasfuncionesparalasquesehayadestinado, puede establecerse a partir de niveles de importancia o de seguridad. En la prctica, dichos niveles se asocian con velocidades del viento que tengan una probabilidad de ser excedidas y a partir de sta se evala la magnitud de las solicitaciones de diseo, debidas al viento.Atendiendoal gradodeseguridadaconsejable, parauncalentador a fuego directo (CAFD), sta se clasifica dentro del Grupo A que establece el Reglamento de Construccin:GRUPO AEstructuras para las que se recomienda un grado de seguridad elevado. Pertenecen a este grupo aqullas que en caso de fallar, causaran la prdida de un nmero importante de vidas, o perjuicios econmicos o culturales excepcionalmentealtos; asimismo, lasconstruccionesydepsitoscuyafalla implique un peligro significativo por almacenar o contener sustancias txicas o inflamables, as como aqullas cuyo funcionamiento es imprescindible y debe continuar despus de la ocurrencia de vientos fuertes tales como los provocados por huracanes. Quedan excluidos los depsitos y las estructuras enterradas. Ejemplos de este grupo son las construcciones cuya falla impida la operacin de plantas termoelctricas, hidroelctricas y nucleares; entre estas pueden mencionarse las chimeneas, las subestaciones elctricas y las torres y postes que forman parte de lneas de transmisin principales. Dentro de esta clasificacin tambin secuentan las centrales telefnicas einmuebles de telecomunicaciones principales, puentes, estaciones terminales de transporte, estaciones debomberos, derescatey depolica, hospitales einmuebles mdicos conreas deurgencias, centros deoperacinensituaciones de desastre, escuelas, estadios, templosymuseos. Del mismomodopueden considerarseloslocales, lascubiertasylosparaguasqueprotejanequipo especialmente costoso,y las reasde reunin que puedan alojaramas de doscientas personas,tales como salas de espectculos, auditorios y centros de convenciones.CLASIFICACION DE LOS CAFD SEGN SU RESPUESTA ANTE ACCIONES DE VIENTODe acuerdo con su sensibilidad ante los efectos de rfagas del viento y a sucorrespondienterespuestadinmica, lasconstruccionesseclasificanen cuatrotipos. Conbaseenestaclasificacin, podrseleccionarseel mtodo para obtener las cargas de diseo por viento sobre las estructuras y la determinacin de efectos dinmicos suplementarios si es el caso.Segn la clasificacin anteriormente sealada, los calentadores pertenecen al siguiente tipo:TIPO 1Estructuraspocosensiblesalasrfagasyalosefectosdinmicosdel viento. Abarcatodasaqullasenlasquelarelacindeaspecto, (definida como el cociente entre la altura y la menor dimensin en planta), es menor o igual acincoycuyoperiodonatural devibracinesmenor oigual aun segundo. Pertenecen a este tipo, por ejemplo, la mayora de los edificios para habitacin u oficinas, bodegas, naves industriales, teatros y auditorios, puentes cortos yviaductos. Enel casodepuentes, constituidospor losas, trabes, armadurassimplesocontinuasoarcos, larelacindeaspectosecalcular como elcociente entre elclaro mayor y la menor dimensin perpendicular a ste. Tambinincluyelas construccionescerradasconsistemasdecubierta suficientementergidos, esdecir, capacesderesistirlasacargasdebidasal vientosinquevareesencialmentesugeometra. Seexcluyenlascubiertas flexibles, comolasdetipocolgante, amenosquepor laadopcindeuna geometraadecuada, proporcionadapor laaplicacindepreesfuerzouotra media conveniente, logre limitarse la respuesta estructural dinmica.DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE DISEO VD.La velocidad de diseo, VD, es la velocidad a partir de la cual se calculan los efectos del viento sobre la estructura o sobre un componente de la misma.La velocidad de diseo, en km/h, se obtendr de acuerdo con la ecuacin:VD = FTFVREn donde:FT .-es un factor que depende de la topografa del sitio (dimensional).F.- el factor que toma en cuenta el efecto combinado de las caractersticasdeexposicinlocales, del tamaodelaconstruccinydela variacin de la velocidad con la altura (adimensional).VRla velocidad regional que le corresponde al sitio en donde se construir la estructura (km/h).CATEGORIAS DE TERRENOS Y CLASES DE ESTRUCTURASTantoenel procedimientodeanlisisesttico, comoenel dinmico, intervienen factores que dependen de las condiciones topogrficas y de exposicin locales del sitio en donde se desplantar la construccin, as como del tamao desta. Por lotanto, afindeevaluar correctamente dichos factores, esnecesarioestablecer clasificacionesdecarcter prctico, Enla tabla 1.1, se consignan cuatro categoras de terrenos, atendiendo al grado de rugosidadquesepresentaalrededor delazonadedesplante. Latabla1.2 divide a las estructuras y a los elementos que forman parte de ellas en tres clases, de acuerdo con su tamao.En la direccin del viento que se est analizando, el terreno inmediato a la estructura deber presentar la misma rugosidad (categora), cuando menos en una distancia denominada longitud mnima de desarrollo, la cual se consigna en la tabla 1.1, para cada categora de terr