Manual de diseño de obras civiles Diseño por Viento CFE · vientos fuertes. MOTIVACIÓN ....

Prof. Neftalí Rodríguez Cuevas

Dr. Jorge Sánchez Sesma

Dr. Alberto López López

Dr. Luis Esteva Maraboto

Actualización de las NTC Diseño por Viento

Agosto 2013

ÍNDICE

Introducción

Motivación

Efectos estáticos y dinámicos por viento turbulento

Factor de carga por ráfagas

Comparación de la fuerza estática equivalente entre diferentes códigos internacionales

Conclusiones

VIBRACIONES DE ESTRUCTURAS POR VIENTO

Los efectos del viento sobre las estructuras pueden producir

vibraciones que pueden alcanzar magnitudes significativas.

INTRODUCCIÓN

Cuerpos sólidos de forma aerodinámica y con aristas

INTRODUCCIÓN

Estructuras con forma

aerodinámica (en inglés

streamlined)

Estructuras con

forma de cuerpos

con aristas (en inglés

bluff bodies)

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

FORMAS DE EXCITACIÓN DINÁMICA

Los mecanismos que producen oscilaciones se clasifican como:

Vibraciones inducidas por turbulencia (o vibraciones

inducidas por ráfagas)

Vibraciones inducidas por vórtices

INTRODUCCIÓN

FORMAS DE EXCITACIÓN DINÁMICA..

Vibraciones producidas por “golpeteo” de la estela de una

estructura sobre otra

Vibraciones por mecanismos de inestabilidad, también

llamadas vibraciones auto-excitadas, por ejemplo el

“galopeo”

INTRODUCCIÓN

Falla del puente

Tacoma-Seatle en

los E.U.A. el

7 Nov 1940

64 km/hr

INTRODUCCIÓN

ACTUALIZACIÓN DE LAS NTC – DISEÑO POR VIENTO

El Gobierno del Distrito Federal ha requerido a su Comité

Técnico, la actualización de las Normas Técnicas

Complementarias (NTC) del Reglamento de Construcciones,

con el fin de mitigar los daños estructurales cuando ocurren

vientos fuertes.

MOTIVACIÓN

Presión del viento sobre estructuras

2exp

2

1ˆ

refdynp VCCCP

(ISO 4354, 2009)

CRITERIOS DE DISEÑO POR VIENTO

2RTRp VF(F C0.47P )ˆ

(NTC-DV, 2013)

(en Pa)

EFECTOS ESTÁTICOS Y DINÁMICOS POR VIENTO TURBULENTO

Variación de la velocidad con la altura

y presiones sobre estructuras

EFECTOS ESTÁTICOS Y DINÁMICOS POR VIENTO TURBULENTO

Respuesta fluctuante

Respuesta

fluctuante

EFECTOS ESTÁTICOS Y DINÁMICOS POR VIENTO TURBULENTO

)( )(ˆ zPGzP

EMPUJES DINÁMICOS PARALELOS A LA DIRECCIÓN DEL VIENTO

donde:

)(ˆ zP = es la fuerza estática equivalente pico o máxima a una

altura z,

)(zP = es la fuerza media, y

G = es el factor de carga por ráfagas, el cual toma en cuenta la

dinámica de las ráfagas y de la estructura

EFECTOS ESTÁTICOS Y DINÁMICOS POR VIENTO TURBULENTO

Transformación de la respuesta del dominio del tiempo al de la frecuencia

EFECTOS ESTÁTICOS Y DINÁMICOS POR VIENTO TURBULENTO

FACTOR DE CARGA POR RÁFAGAS

RBZ

IgG 21

(ver G en nuevas NTC_DV)

Velocidad (3 s) 40.23 m/s Velocidad (10 min) Velocidad (1 hora)

29.69 m/s 26.64 m/s

Altura del edificio (h)

120 – 200 m

Ancho del edificio (B)

30.48 m

Profundidad del edificio (L)

30.48

Amortiguamiento 0.01 Densidad del edificio

192.22 kg/m3

Tabla 1 Datos utilizados en el ejemplo

COMPARACIÓN DE LA FUERZA ESTÁTICA EQUIVALENTE CON DIVERSOS CÓDIGOS

Terreno plano sin obstrucciones (campo abierto)

COMPARACIÓN DE LA FUERZA ESTÁTICA EQUIVALENTE CON DIVERSOS CÓDIGOS

Terreno con pocas obstrucciones

COMPARACIÓN DE LA FUERZA ESTÁTICA EQUIVALENTE CON DIVERSOS CÓDIGOS

Zona suburbana, edificios bajos

COMPARACIÓN DE LA FUERZA ESTÁTICA EQUIVALENTE CON DIVERSOS CÓDIGOS

Centro de ciudades, gran densidad de edificios altos

COMPARACIÓN DE LA FUERZA ESTÁTICA EQUIVALENTE CON DIVERSOS CÓDIGOS

Las diferencias entre códigos provienen principalmente en la definición

tanto las características del campo de vientos y de sus fluctuaciones en el

tiempo, como las dinámicas de la interacción viento-estructura.

De la comparativa realizada de las FEEV para casos particulares de

edificios, se observa que la de menor valor son las obtenidas por las NTC

actuales y las de mayor las obtenidas por el código americano, excepto en

las de mayor rugosidad del terreno donde son muy similares. Las

obtenidas por los códigos canadiense y eurocódigo, así como las del

MDOC-DV, son muy aproximadas.

Por tanto, se considera que es razonable incorporar la formulación

planteada y verificada para las condiciones eólicas de la Ciudad de

México, en la actualización de las NTC-DV.

CONCLUSIONES

AGRADECIMIENTOS

Gobierno del Distrito Federal

Dr. Luis Esteva Maraboto

Coordinador del Comité

Técnico