INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR

DE LA MONTAÑA

INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO ESTRUCTURAL.

ANÁLISIS POR VIENTO

MÉTODO ESTÁTICO

DOCENTE: ING. JAVIER CONTRERAS VÁZQUEZ.

ALUMNO:

ANTONIO LÓPEZ CORTÉS

CURSO DE VERANO

Tlapa de Comonfort, Gro., a 26 de Agosto del 2015.

INTRODUCCIÓN

En este trabajo se hace un análisis por viento, diseñando por el método estático de

una salón que tiene un área de 252 m2. Es decir una construcción de 12 m x 20 m.

Se pretende lograr con una estructura a base de marcos rígidos de acero de sección

variable unidos entre sí con vigas PTR y canalones cedula 30, cubrir el techo con

lámina galvanizada.

El trabajo consta de análisis teóricos de la estructura, bajo los criterios del

reglamento de construcciones del distrito federal y sus normas técnicas

complementarias 2005.

OBJETIVO

Aprender a realizar el análisis por viento en una estructura, considerando los

factores más importantes que pueden provocar daños en la misma.

CONCLUSIÓN

Es muy importante conocer cómo se realiza este tipo de análisis por viento en el

diseño, ya que como ingenieros civiles trabajaremos en proyectos donde se requiera

hacer análisis de este tipo y saber hacerlo es vital para que cuando la obra se

construya no falle por efectos del viento, y así, poder dar seguridad y certeza que

cumplirá con la vida útil del proyecto con que fue diseñada. Además con un buen

diseño por viento no solo garantizamos que la obra cumplirá con su vida útil, sino

que también garantizamos el bienestar de las personas que hagan uso de este.

ANÀLISIS POR VIENTO

Ubicación en el Barrio de San Antonio en Tlapa de Comonfort, Gro.

Zona de terrenos con pendientes de 5% a 10% (ver fotos del Barrio de San

Antonio).

Colindancia en casas de poca altura.

A una altura de 7 m.

Salón de 12 m x 20 m.

Localización del barrio de San Antonio

º

A) Clase de estructura (B).

De acuerdo tabla 6.2 Clase de estructura según su tamaño (tomo I diseño

por viento).

CLASE DESCRIPCIÓN

A Todo elemento de recubrimiento de fachadas, de ventanerías y

de techumbres y sus respectivos sujetadores. Todo elemento

estructural aislado, expuesto directamente a la acción del viento.

Asimismo, todas las construcciones cuya mayor dimensión, ya

sea horizontal o vertical, sea menor que 20 metros.

B Todas las construcciones cuya mayor dimensión, ya sea

horizontal o vertical, varíe entre 20 y 50 metros.

C Todas las construcciones cuya mayor dimensión, ya sea

horizontal o vertical, sea mayor que 50 metros.

Por lo tanto, El Factor de Tamaño, FC es el que toma en cuenta el tiempo en el que

la ráfaga del viento actúa de manera efectiva sobre una construcción de

dimensiones dadas. Con base en la clasificación de las estructuras según su

tamaño (la Tabla 6.2), este factor se determina de acuerdo con la Tabla 6.4., Para

Este caso tenemos una estructura de tipo B, por tanto Fc=0.95.

B) Categoría del terreno (3).

De acuerdo tabla 6.1 Categoría del terreno según su rugosidad (tomo I diseño

por viento).

C) Topografia del terrreno. (T4)

D). Cálculo de la velocidad regional.

Para VR a 50 años de retorno

Como se puede observar la velocidad regional va de 120 km/h a 133 km/h, por lo

tanto, utilicé el valor más crítico de Vr=133 km/h.

E) Factor de rugosidad y altura.

𝑭∝ = 𝑭𝑻𝑭𝒓𝒛

El factor de rugosidad y altura, Frz, establece la variación de la velocidad el

viento con la altura Z. Dicha variación está en función de la categoría del

terreno y del tamaño de la construcción.

Por lo tanto Z= 7+1.2+1.6+0.60+1= 11.4 m.

Se obtiene de acuerdo con las expresiones siguientes:

𝑭∝ = 𝟏. 𝟓𝟔 (𝟏𝟏. 𝟒

𝟑𝟗𝟎)

𝟎.𝟏𝟔𝟎

= 𝟎. 𝟖𝟖𝟔𝟓

F) Cálculo de la velocidad de diseño V

𝑽𝑫 = 𝑭𝑻𝑭∝𝑽𝑹

Donde:

FT = es un factor correctivo que toma en cuenta las condiciones locales relativas a

la topografía y a la rugosidad del terreno en los alrededores del sitio de desplante,

adimensional,

𝑭∝= el factor que toma en cuenta el efecto combinado de las características de

exposición locales, del tamaño de la construcción y de la variación de la velocidad

con la altura, adimensional.

VR = la velocidad regional que le corresponde al sitio en donde se construirá la

estructura, en km/h.

𝑽𝑫 = 𝟏. 𝟏 ∗ 𝟎. 𝟖𝟖𝟔𝟓 ∗ 𝟏𝟑𝟑𝒌𝒎

𝒉= 𝟏𝟐𝟗. 𝟔𝟗𝟓 𝒌𝒎/𝒉

G) Presiones de diseño

𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟖𝑪𝒑𝑽𝑫𝟐

𝒑 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟖𝑪𝒑(𝟏𝟐𝟗. 𝟔𝟗𝟓)𝟐 = 𝟖𝟎. 𝟕𝟑𝟗𝟖𝑪𝒑

G-1). Cálculo de Cp

Conforme a las NTC la estructura es del caso 1: edificaciones y construcciones

cerradas.

Los valores que corresponden son:

Muro de barlovento 0.8

Muro de sotavento -0.4

Paredes laterales -0.8

Techo inclinado lado de sotavento -0.7

G-2). Cálculo de las presiones

𝒑𝟏 = 𝟖𝟎. 𝟕𝟑𝟗𝟖 ∗ 𝟎. 𝟖 = 𝟔𝟒. 𝟓𝟗 𝒌𝒈/𝒎𝟐 𝑨𝟏 = 𝟓𝟔 𝒎𝟐 𝑽 = 𝟏𝟔 𝒎𝟐

𝒑𝟐 = 𝟖𝟎. 𝟕𝟑𝟗𝟖 ∗ (−𝟎. 𝟒) = −𝟑𝟐. 𝟑𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟐 𝑨𝟐 = 𝟓𝟔 𝒎𝟐 𝑽 = 𝟏𝟔 𝒎𝟐

𝒑𝟑 = 𝟖𝟎. 𝟕𝟑𝟗𝟖 ∗ (−𝟎. 𝟖) = −𝟔𝟒. 𝟓𝟗 𝒌𝒈/𝒎𝟐 𝑨𝟑 = 𝟑𝟑. 𝟔 𝒎𝟐 𝑽 = 𝟗. 𝟔 𝒎𝟐

𝒑𝟒 = 𝟖𝟎. 𝟕𝟑𝟗𝟖 ∗ (−𝟎. 𝟕) = −𝟓𝟔. 𝟓𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Nota: Las presiones se conservan porque son menores del 30% del área total

Carga en Largueros

𝒘 =𝟏. 𝟓 ∗ 𝟒 ∗ 𝟓𝟔.𝟓𝟐

𝟒= 𝟖𝟒.𝟕𝟖 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Lámina galvanizada cal. 30

Área total = 1.07 x 3.66 m = 3.92 m2.

Área útil = 1.035 x 3.46 m = 3.58 m2.

Traslape transversal = 20 cm.

Peso = 8.92 kg/pza.

Área de la cubierta = 12 ∗ 21 = 252 m2

# De láminas = 252 𝑚2

3.58𝑚2 /𝑝𝑧𝑎= 70.39 ≈ 71 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎𝑠.

Peso por metro cuadrado = 71 𝑝𝑧𝑎 (8.92𝑘𝑔/𝑝𝑧𝑎)

12 𝑚 𝑥21𝑚= 𝟐.𝟓𝟏 𝒌𝒈/𝒎𝟐.

Canaleta de colección de agua pluvial

Lámina galvanizada lisa

Área total = 1.07 x 3.66 m = 3.92 m2

Área útil = 1.035 x 3.46 m = 3.58 m2

Traslape transversal = 20 cm

Peso = 10.86 kg/pza.

21 𝑚 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑

3.46 𝑚/𝑝𝑧𝑎= 6.07 𝑝𝑧𝑎. = 7 𝑝𝑧𝑎.

Peso por metro cuadrado = 7 𝑝𝑧𝑎 𝑥 10.86 𝑘𝑔/𝑝𝑧𝑎

12𝑚 𝑥 21𝑚= 𝟎.𝟑𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Largueros 8MT12

Longitud = 31.4m

Peso = 7.78 kg/m

Peso por metro cuadrado = 20 𝑚𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛 𝑥 9.1 𝑚 𝑥 7.78𝑘𝑔 /𝑚

252 m2= 𝟓.𝟔𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Contraflambeo liso ¼’’

Longitud = 9.75 m x 4 = 39 m

Peso = .25 kg/m

Peso por metro cuadrado = 39 𝑚 𝑥 0.25𝑘𝑔/𝑚

252 m2= 𝟎.𝟎𝟒 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Contraventeo liso 1/8’’

Peso = 1.55kg/m

Longitud = √8.802 + 42 = 9.67 m

Peso por metro cuadrado = 9.67 𝑥 2 𝑥 12 𝑥 1.55𝑘𝑔/𝑚

252= 𝟏. 𝟒𝟑𝒌𝒈/𝒎𝟐

Instalaciones especiales

Condensador “NTA-LTA” en estructura sobre RAC

Modelo BNL-D06-A042 con un peso de 1334kg

Peso por metro cuadrado = 1334𝑘𝑔

252 m2= 𝟓. 𝟐𝟗 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Instalaciones eléctricas

En las instalaciones eléctricas se considera un peso de 8 kg/m2.

Peso de las armaduras

ARMADURA PTR 4x3x3/16

12.1 kg/ml

peso por metro cuadrado = 20 kg/m2

Análisis combinación CV+CM

Carga viva de acuerdo a la NTC se toma el valor de 40 kg/m2 para una

azotea con pendiente mayor de 5%; otras cubiertas, cualquier pendiente.

Lámina = 𝟐.𝟓𝟏 𝒌𝒈/𝒎𝟐.

Canaleta de colección de agua pluvial = 𝟎.𝟑𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Largueros 8MT12 = 𝟓. 𝟔𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Contraflambeo liso ¼’’ = 𝟎. 𝟎𝟒 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Instalaciones especiales = 𝟓.𝟐𝟗 𝒌𝒈/𝒎𝟐

Instalaciones eléctricas = 8 kg/m2

Carga adicional por granizo = 30 kg/m2

Contraventeo= 1.43 30 kg/m2

Peso de las armaduras = 20 kg/m2 Carga total = 113.19 kg/m2