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• Roger Medrano

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ACCION DEL VIENTO SOBRE LAS CONSTRUCCIONES

Resumen del Proyecto de Norma ART. 2 Esta norma se aplica a todo tipo de construcciones dentro del territorio chileno, excluida la Antártica. Generalidades ART. 4 En general, es suficiente considerar el efecto del viento en los dos ejes principales de una construcción. En casos especiales, y siempre en casos de torres de reticulados poligonales, es necesario un cálculo según las diagonales. ART. 5 Se considerará, de ordinario, que la acción del viento no perturbada se ejerce horizontalmente. ART. 6 Se considerará que la acción de la carga del viento que actúa sobre cualquier superficie es perpendicular a ella. Se omitirá, en consecuencia, la consideración de acciones tangenciales. Las acciones perpendiculares citadas, podrán ser presiones o succiones. Las magnitudes de presiones y succiones se expresarán en kg/m2. Las presiones se consideraran signo positivo y las succiones se consideraran signo negativo. ART. 7 Las presiones y succiones que actúan sobre las superficies envolventes de una construcción dependen de: - La presión básica del viento (Art. 8º) - La forma total del cuerpo de la construcción y no sólo la forma del costado que enfrenta directamente al viento.

Presión Básica del Viento ART. 8 Los valores de las presiones y succiones son proporcionales a una magnitud que llamaremos “Presión Básica del Viento” Para la mayoría de los estudios relativos a construcciones se puede aplicar la formula:

q=

v2 16

Donde: q : es la citada presión básica en kg/m2 v : es la velocidad del viento expresada en m/s. ART. 9 La velocidad del viento que deberá considerarse para el cálculo de la presión básica deberá obtenerse de una estadística directa o indirecta fidedigna. ART. 10 “En caso de que no se encuentre la estadística apropiada podrán usarse los siguientes valores para la presión básica” - Localidades protegidas contra el efecto pleno de la acción del viento, debido a la conformación del terreno y a su altura en la relación a la región circundante y para localidades situadas en el valle central de Chile o valles transversales a menos de 600 m de altura sobre el nivel del mar……… ……………...50 kg/m2 Deberá considerarse el hecho de que la dirección del viento es cambiante para los efectos de protección plena de la localidad

-

Localidades situadas en el resto del país en terrenos planos o ligeramente ondulados a menos de 600 m de altura y a 20 km de la costa en lugares abrigados del Norte y Oeste………………………………………….…75 kg/m2 Localidades situadas a menos de 20 km de la costa en lugares desabrigados o mas de 600 m de altura………………………………………………...100 kg/m2 En cajones cordilleranos deberá considerarse el efecto adicional por encantamiento del viento

ART. 11 Los valores de la presión básica obtenida de acuerdo con los artículos 9º y 10º, son validos solo entre 5 y 15 m de altura, para otras alturas las presiones básicas deberán modificarse como sigue: Altura (metros) 0-5 5-15 30 x 50 x 250 x > 250

50 35 50 70 80 140 140

Presión básica kg/m2 75 65 75 100 115 190 190

100 100 100 105 115 190 190 ( x interpolar)

ART. 12 Para la verificación de las determinadas porciones de la construcción se promediara adecuadamente los valores de las presiones básicas correspondientes a las diferentes alturas. ART. 13 Las áreas donde se ejerce la presión del viento, se tomara en cuenta en la forma siguiente: - Para cuerpos limitados por superficies planas, serán las áreas verdaderas - Para cuerpo de construcción con sección transversal circular o aproximadamente circular, serán las áreas correspondientes a la sección axial perpendicular a la sección del viento. - Para varias superficies de techo yuxtapuestas de un mismo edificio, se consideraran el área total de la primera superficie que sea chocada por el viento, y el 50% de las superficies siguientes. Estas reducciones se emplearan únicamente para el cálculo de los esfuerzos transmitidos a otros elementos de la construcción y para verificar la seguridad contra el volcamiento. Para que la reducción sea aplicable, la distancia entre los planos no podrá ser superior a dos veces su altura. El cálculo aislado de cada techo deberá hacerse considerando el área total del elemento. - Para banderas y lomas firmemente fijadas, se considerara el área verdadera y para banderas o lonas sueltas el 25% de dicha área.

Acción Simultanea del Viento y otras Cargas ART. 14 - Es necesario calcular la carga del viento y la nieve como lo indica INDETECNOR 63-7 - Para techos inaccesibles de inclinación superior 1:10 es suficiente considerar el efecto como sobrecargas del viento, la nieve y una fuerza eventual de 100 Kg. en el lugar mas desfavorable. Factor de Forma ART. 15 La carga del viento por unidad de superficie se encuentra multiplicando la presión básica q por un factor de forma C.

ART. 16 Los valores de C que se utilizan para el cálculo de construcciones serán los siguientes: (C positivo indica presiones y C negativo indica succiones)

1. Construcciones cerradas por paredes planas 1.1 En el costado del viento - Superficies cuya inclinación horizontal esta comprendida entre 90º y 65º inclusive…………………………………………………………………...C = 0.9 - Superficies cuya inclinación con la horizontal sea menor de 65......C = 0.02α–0.4 (Siendo α el número de grados sexagesimales correspondientes al ángulo de inclinación) 1.2 En el costado opuesto al viento……………………………………….…C = - 0.4 1.3 Para superficies paralelas a la dirección del viento…………………….. C = - 0.4

2. Construcciones abiertas con paredes planas (Se considerará abierto un muro con mas de un 33% de aberturas) 2.1 Si la cara abierta enfrenta al viento - Superficie que enfrenta el viento Para 90º ≥ α ≥ 65º……………………………………………………….C = 0.3 Para α < 65º…………………………………………...…………C = 0.02 α – 1.0 - En costado opuesto al viento………………………………………….…C = - 1.0 - Superficies paralelas a la dirección del viento…………………………. C = - 1.0

2.2 Si la cara abierta es opuesta a la que enfrenta al viento - Superficie que enfrenta el viento Para 90º ≥ α ≥ 65º……………………………………………………….C = 1.2 Para α < 65º…………………………………………...…………C = 0.02 α – 0.1 - En costado opuesto al viento………………………………………….…C = - 0.1 - Superficies paralelas a la dirección del viento…………………………. C = - 1.0

2.3 Si la construcción tiene dos caras abiertas perpendiculares a la dirección del viento - En las caras que enfrentan al viento, cuyas inclinaciones con respecto a la horizontal sean: Para 90º ≥ α ≥ 65º……………………………………………………….C = 0.3 Para α < 65º…………………………………………...…………C = 0.02 α – 0.1 - En las porciones de las caras opuesto al viento…………………..….…C = - 0.1 - En las caras paralelas a la dirección del viento……………...…………. C = - 1.0

2.4 Si la construcción tiene dos caras abiertas paralelas al viento: - En las caras que enfrentan al viento, cuyas inclinaciones con respecto a la horizontal sean: Para 90º ≥ α ≥ 65º……………………………………………………….C = 1.2 Para α < 65º…………………………………………...…………C = 0.02 α – 1.0 - En las porciones de las caras opuesto al viento…………………..….…C = - 1.0 - En las caras paralelas a la dirección del viento……………...…………. C = - 0.1

2.5 Si la construcción es abierta por el costado que enfrenta al viento y por los dos frentes paralelos a la dirección del viento , se tomará: - En las caras que enfrentan al viento, cuyas inclinaciones con respecto a la horizontal sean: Para 90º ≥ α ≥ 65º……………………………………………………….C = 0.3 Para α < 65º…………………………………………...…………C = 0.02 α – 0.1 - En las porciones de las caras opuesto al viento…………………..….…C = - 0.1 - En las caras paralelas a la dirección del viento……………...…………. C = - 1.0

2.6 Si la construcción es abierta por el costado opuesto al viento y por los dos frentes paralelos a la acción del viento, se tomará: - En las caras que enfrentan al viento Para 90º ≥ α ≥ 65º…………………………………………….………….C = 1.2 Para α < 65º…………………………………………...…………C = 0.02 α – 1.0 - En las porciones de caras opuestas al viento o paralelas a la dirección de este……………………………………………………………………..…C = -0.1

3. Techos de dos vertientes sin muros 3.1 En la forma de A. se considerara el viento desde un mismo lado y se analizara para el calculo los dos casos siguientes: - Succión sobre ambas vertientes - Presión en el lado que enfrenta el viento y presión o succión en la otra vertiente. Las presiones y succiones se consideraran actuando sobre la cara superior de las vertientes. Los coeficientes de forma a considerar serán los siguientes: Inclinación del techo α (grados sexagesimales) 0º a 20 º 20º a 30º 30º a más 0º 0º a 10º 10º a 20º 20º a 30º 30º Más de 30º

Caso a

b

Coeficiente de forma “C” Vertiente del lado Vertiente del lado del viento opuesto al viento -1.2 -0.4 Interpolar linealmente -0.8 -0.8 1.2 0.4 Interpolar linealmente 0.8 0 0.8 Interpolar linealmente 0.8 -0.4 0.5 -0.4 – α/300

De entre los dos casos a) y b) indicados, se eligirá el mas desfavorable como determinante para el diseño 3.2 Techos de vertientes en forma de V. Se utilizaran los valores de 3.1 pero estas presiones y succiones se consideraran actuando sobre la carga inferior de las vertientes del techo. Se analizara los mismos dos casos m3nsionados en 3.1

4. Techos de una sola vertiente sin muros Las magnitudes de los coeficientes de presiones y de succiones que se consideraran para distintas inclinaciones de techo serán: Inclinación del techo 0º a 10º 10º a 40º 40º o mas

5.

Coeficiente C Mitad correspondiente al lado del viento ± 1.2 Interpolar linealmente ± 1.8

Mitad correspondiente al lado opuesto del viento ± 0.4 ± 1.0

Muros libres. Se considerará un valor ……………………………………………………C = ± 1.4

6. Enrejados Abiertos Se considerará un valor ……………………………………………………C = ± 1.6 Para dos enrejados colocados inmediatamente uno a continuación del otro, se considerara para presiones y succiones, sobre el segundo enrejado lo s siguientes: -

Cuando la distancia entre dos enrejados consecutivos sea inferior al ancho de las barras………………………………………………………………………..C = 0 Cuando la distancia entre los dos enrejados es superior al ancho de las barras...………………………………………………………………… C = ± 1.2

7. Cuerpos de edificios de sección circular o aproximadamente circular 7.1 Estructuras cilíndricas, con: d√q < 1 (por ejemplo cuerdas, alambres)……………………………..…..C = 1.2 d√q > 1 (por ejemplo cuerdas, alambres)……………………………..…..C = 0.7 7.2 Estructuras esféricas, con: d√q < 1 ………………………………………………………………..…..C = 0.6 d√q > 1 ……………………………..……………………….….………....C = 0.3 (d en metros y q en Kg./m2) Los valores indicados mas arriba son los que se utilizan para el cálculo del cuerpo total. Para el cálculo de los elementos en estructuras de grandes dimensiones, la distribución de la presión y la succión se tomara como sigue:

Angulo formado por el radio del punto con la dirección del viento 0º 20º 40º 60º 90º 120º 180º Valores C Superficies Lisas Superficies Rugosas

1.0 1.0

0.5 0.8

-0.5 0.0

-1.7 -0.8

-2.5 -0.5

-0.3 -0.5

-0.3 -0.5

ART. 17 El efecto del viento sobre la construcción total se determinará por la acción conjunta de presiones y succiones ART. 18 - La estructura resistente de acero de la construcción y las fundaciones deberán verificarse para resistir las presiones y succiones del viento sobre las superficies verticales, en conjunto con las que actúan sobre la techumbre y sobre cualquier superficie que se eleve por encima de ésta. - Las condiciones de presión en el interior de una construcción dependerán del grado de permeabilidad al aire que presten los elementos que cierran la construcción. - Para construcciones de permeabilidad reducida, o sea, en los cuales el paso del aire a través de los elementos de separación puede considerarse despreciable, el cálculo del esqueleto de acero se hará sin tomar en cuenta la presión del aire en el interior de la construcción. - Para construcciones con revestimientos de permeabilidad corriente, o sea, en las cuales el aire puede pasar, pero en que no hay grandes aberturas, el esqueleto de acero se calculara considerando una presión o succión interna con un coeficiente C = ±0.2 - En construcciones con grandes aberturas, el esqueleto de acero se calculará considerando una presión o succión interna con un coeficiente C = ±0.5 - Estas succiones o presiones se consideraran actuando perpendicularmente a las superficies de muros y techumbre y, en conjunto, con las presiones o succiones externas que, según la dirección del viento, se originan en la construcción. - Se producirá presión por viento que sopla hacia el interior de las aberturas y succión por viento que sopla perpendicularmente sobre la cara opuesta de las aberturas ART. 19 En las aristas de unión entre paredes y techos, la fuerza de succión puede llegar a tener valores superiores a los indicados por los artículos anteriores. En dichos lugares deben asegurarse especialmente los elementos constructivos. ART. 20 Para evitar el peligro de resonancia debido al viento en estructuras torsionales o flexionables, se deberá tener especial cuidado de que el periodo propio de la menor estructura sea distinto del periodo de la fuerza pulsante transversal a la dirección del viento producida por el desprendimiento de torbellinos. La frecuencia de la fuerza pulsante se podrá avaluar por la formula.

f =S

v (ciclos / seg ) d

donde: f: Frecuencia del desprendimiento de torbellinos (ciclos/segundos) v: Velocidad del viento (m/seg) d: Dimensión transversal de la sección (metros) S: Numero de Strouhal, coeficiente no dimensional que depende de la forma de la sección, y para que secciones circulares vale 0.2

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