curso rep94 efecto del viento en edifcios altos-parte 2
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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.