Diseño por Viento NAVE INDUSTRIAL CON CUBIERTA A DOS AGUAS

Transcripción

1 Diseño por Viento NAVE INDUSTRIAL CON CUBIERTA A DOS AGUAS

2 Modelo del problema Nave industrial

3 1. Descripción Se deben encontrar las presiones debidas al viento en una nave industrial con cubierta a dos aguas. La estructura se encuentra en un terreno tipo suburbano, rodeada predominantemente por viviendas de baja altura y zonas arboladas, cerca de la ciudad de San Luis Potosí, SLP.

4 1.1 Estructura Principal 11 marcos de 8 m en la dirección longitudinal.

5 Modelo del problema3 2 Nave industrial

6 1.1 Estructura Principal En la dirección perpendicular a la cumbrera, los marcos están ligados por: Contraventeos en los muros C y D Contraventeos en la cubierta de las crujías comprendidas entre los ejes 2-3, y Además, la estructura tiene puntales en cada descarga de columna (que van desde el eje 1 hasta el 3, y desde el eje 9 hasta el 11).

7 Contraventeos Columnas Contraventeos 9 10 Modelo del problema3 Nave industrial 2

8 Modelo del problema Nave industrial Contraventeos Dirección Perpendicular a la Cumbrera Muro C Cumbrera Muro D Contraventeos Crujía

9 Modelo del problema Nave industrial Puntales No se muestran las viguetas Puntales

10 1.1 Estructura Principal Áreas tributarias

11 yy = xx + 0 = xx 10 Áreas Tributarias AA TT(AA) = = AA TT(BB) = = AA TT(EE) = xx 2 21 xx 2 27 = xx xx 3 10 dddd = dddd = Mitad de Cubierta 30.15(8) = Lateral Frontal Posterior

12 1.2 Elementos Secundarios Los elementos secundarios son: Viguetas de cubierta AA TT = = Largueros de los muros longitudinales (C y D) AA TT = 2 8 = 16 Largueros transversales AA TT = 2 6 = 12

13 Modelo del problema Nave industrial

14 1.3 Recubrimientos y Anclajes Recubrimientos El esqueleto de la estructura está cubierto por paneles de lámina de 3.05 x 0.61 m, de manera que el área tributaria que le corresponde a cada panel es de 1.86 m 2. Anclajes La lámina de recubrimiento se sujeta a la estructura mediante anclajes m, por lo que el área tributaria de los anclajes es de x 1.51 = 0.46 m 2 (ver figura de las viguetas) para el techo; y de x 2 = 0.61 m 2 (ver figura de los largueros) para el muro.

15 2. Solución Clasificación de la estructura Según su importancia, las plantas industriales (naves industriales) corresponden al Grupo B. Determinación de la velocidad básica de diseño Categoría del terreno Según la descripción del problema un terreno tipo suburbano, rodeada predominantemente por viviendas de baja altura y zonas arboladas, el terreno pertenece a la Categoría 3 (Terreno con numerosas obstrucciones estrechamente espaciadas). Se supone que la rugosidad del terreno de los alrededores es uniforme más allá de la longitud de desarrollo.

16 2. Solución Velocidad regional Tomando un periodo de retorno de 50 años (Grupo B), la velocidad regional que corresponde al sitio de desplante es (Apéndice C): V R = 140 km/h Factor de exposición, F rz El factor de exposición es constante, al tratarse de una altura menor a los 10 m. FF rrrr = cc = 0.881

17 2. Solución Factor de topografía Ya que la nave se desplantará en un terreno plano, el factor de topografía local es: FF TT = 1.0 Velocidad básica de diseño VV DD = FF TT FF rrrr VV RR VV DD = = kkkk/h

18 2. Solución Presión dinámica de base Del Apéndice C (tabla anterior), la altura sobre el nivel del mar del sitio de desplante, es de 1877 m, y su temperatura media anual es de 17.6 C. La presión barométrica para esa altura es de mm de Hg (usar el interpolador). Por lo tanto, el factor G vale: GG = = Entonces, la presión dinámica de base es: qq zz = = PPPP

19 2. Solución Selección de procedimiento de análisis (estático, dinámico o túnel de viento) La altura de referencia, h = 6+9 = 7.5 mm. 2 aaaaaaaaaaaa = 7.5 mmmmmmmmmm ddddddddddddddddd eeee pppppppppppp Entonces, la relación de esbeltez λλ = = < 5, lo que significa no es necesario el cálculo del periodo fundamental, ya que se cumplen las condiciones a) hasta e), del inciso del Manual. Por lo anterior, la estructura es del Tipo 1 según su respuesta ante la acción del viento (estructuras poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento). De tal manera, el procedimiento de análisis se efectuará siguiendo el análisis estático.

20 2.1 Presión de Diseño Interior Presiones interiores de diseño Aplican tanto a los elementos de la estructura principal como a los elementos secundarios. Suponiendo que la puerta del muro A se encuentra abierta, se tienen los siguientes casos: Viento normal a las generatrices (90 ), muro A como muro lateral (a lo largo de los 60 m) De la tabla (b): Coeficientes de presión interior para construcciones con planta rectangular cerrada, y muros y techos con aberturas dominantes: Inciso (c): abertura dominante en un muro lateral Con una relación entre el área de las aberturas dominantes y la suma de las áreas de las aberturas del techo y de los otros muros de: Área de la abertura dominante (área de la puerta abierta): Á aaaa = 12 4 = 48 Área de aberturas en los otros lugares: Á oooo = Relación: 48 = 480 > 6 CC 0.1 pppp = CC pppp = 0.2 (ver diapositiva siguiente)

21 2.1 Presión de diseño interior Coeficiente de presión exterior empleado en la expresión anterior: De la tabla (Coeficientes de presión exterior para zonas de muros laterales de construcciones con planta rectangular cerrada) La puerta se encuentra a una distancia de 24 a 36 m; en términos de h = 7.5, esto sería mayor que 3 h = = 22.5, entonces el coeficiente de presión exterior sería de La presión interior será de: pp ii = 0.2qq zz = = PPPP. Otro caso es: Viento paralelo a las generatrices (0 ), con la abertura en el muro de barlovento, y muros laterales de 80 m. De la tabla (Coeficientes de presión interior para ( ) muros y techos con aberturas dominantes), inciso A, y la misma relación entre el área de la abertura dominante y la suma de las demás áreas: CC pppp = CC pppp = 0.8 (De la tabla para el caso de viento en el muro de barlovento). La presión interior será de pp ii = 0.8qq zz = = PPPP.

22 2.2 Presión de diseño exterior En la estructura principal, el factor de presión local, KK LL siempre vale 1.0. Los factores de reducción de área no aplican ni en el muro de barlovento ni en el de sotavento. Viento normal a las generatrices (90 ) Muro de barlovento (muro C) Tabla CC pppp = 0.8 pp ee = KK LL KK AA qq zz pp zz = pp ee pp ii = = PPPP (sólo aplica una presión interior).

23 2.2 Presión de diseño exterior Viento normal a las generatrices (90 ) Muro de sotavento (muro D) Tabla Relación dd = 60 bb 80 pppp = 0.5 pp ee = KK LL KK AA qq zz pp zz = pp ee pp ii = = PPPP (sólo aplica una presión interior). Muros laterales (muro A, con abertura) Los coeficientes de presión varían según la distancia lateral (de 0 a 60 m). Según la tabla 4.3.2, tendremos: De 0 a 1 h, es decir, de 0 7.5, CC pppp = 0.65 De 1 h a 2 h, es decir, de , CC pppp = 0.5 De 2 h a 3 h, es decir, de , CC pppp = 0.3 Más de 3 h, es decir, más de 23.5, CC pppp = 0.2 Muros laterales (muro B): sólo se cambiarán las áreas tributarias.

24 En En 24 qq zz = PPPP pp ii = PPPP Espaciamiento entre ejes de 6 m. De 0 a 7.5 m De 7.5 a 15 m De 15 a 22.5 m Más de 22.5 m 2.2 Presión de diseño exterior A Eje CC pppp KK AA pp zz = pp ee pp ii (PPPP) A A B B C C D D E E F F G G H H I I J J K K AAAA = = PPPP

25 En En 24 qq zz = PPPP pp ii = PPPP Espaciamiento entre ejes de 6 m. De 0 a 7.5 m De 7.5 a 15 m De 15 a 22.5 m Más de 22.5 m 2.2 Presión de diseño exterior B Eje CC pppp KK AA pp zz = pp ee pp ii (PPPP) A A B B C C D D E E F F G G H H I I J J K K AAAA = = PPPP

26 Coeficientes de Presión Exterior Nave industrial En el eje B, ubicado a 6 m, ya que h = 7.5 mm, sus primeros 1.5 m tendrían un coeficiente de presión de -0.65; sus restantes 4.5 m tendrían un coeficiente de presión de Ponderando: CC pppp = 6 = Las áreas tributarias se obtuvieron de la imagen de áreas, y los factores se consiguieron interpolando la información de la Tabla KK LL = 1

27 2.2 Presión de diseño exterior Cubierta De la Tabla 4.3.3(b) Coeficientes de presión exterior para zonas de techos Esta ocasión, para la cubierta de barlovento y sotavento, tenemos un ángulo γγ = 5.71 < 10. h Relación = 7.5 = < 0.5 dd 60 Nuestra distancia va de 0 a 60 m (cubierta barlovento, sotavento de m) De 0 a 0.5 h, es decir, de = , CC pppp = 0.9, 0.4 De 0.5 h a 1 h, es decir, de = , CC pppp = 0.9, 0.4 De 1 h a 2 h, es decir, de = , CC pppp = 0.5,0 De 2 h a 3 h, es decir, de = , CC pppp = 0.3,0.1 Más de 3 h, es decir, más de = 22.5, CC pppp = 0.2,0.2 Los factores son KK AA = 0.8, ya que todos los marcos tienen áreas tributarias mayores a los 100 mm para los marcos intermedios, y para los exteriores.

28 2.2 Presión de diseño exterior De 0 a 7.5 m pp zz = = PPPP pp zz = = 70.3 PPPP De 7.5 a 15 m pp zz = = PPPP pp zz = = PPPP De 15 a 22.5 m pp zz = = 23.4 PPPP pp zz = = PPPP El diseñador deberá verificar cuál combinación de presiones es la más desfavorable. De 22.5 a 60 m pp zz = = 23.5 PPPP pp zz = = PPPP

29 Presiones de diseño Caso A para las presiones de cubierta, según la Tabla 4.3.3(b).

30 Presiones de diseño para la estructura principal, cuando el viento actúa en la dirección normal a las generatrices. Muro B, sin abertura Presiones de Diseño Muro A, con abertura Obs.

31 Presiones de diseño Caso B para las presiones de cubierta, según la Tabla 4.3.3(b).