Duda básica con cargas de viento.

Programas para estructuras metalicas
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Guest

Duda básica con cargas de viento.

Post by Guest » Sat Dec 23, 2006 7:03 pm

Hola,

necesito calcular una pequeña estructura con metal 3d para colocar un cartel de 9 metros de altura. El cartel tendrá unos 4 metros cuadrados de superficie totalmente plana y sin agujeros. Mi duda surge a la hora de ver que cargas debo aplicar a la estructura. El problema es que no se que carga de viento debo aplicar, porque por ahí he visto una fórmula que dice: F (kg) = k. V^2(km/h). Superficie(m^2) con v la velocidad del viento en km/h y k una constante que vale 0,007 para superficie plana. Es decir que para una velocidad del viento de 160 km/h tendría una carga de 716,8 kg, muy por encima de un valor que he visto en un ejemplo de cype en el que hablaba de 65kg/m^2 (260kg en total para 4 m^2). Imagino que el valor de cype es para una velocidad del viento bastante menor,que lo dará la norma pero no es tan descabellado suponer que un día se podrían alcanzar esos valores. La zona es levante, y vientos de 160 km/h son improbables, pero.... ¿que valor me aconsejáis para el cálculo?

Muchas gracias, y que nadie se asuste por preguntas tan básicas, porque aún no soy ingeniero, estoy en fase de desarrollo :?

MDpilo1Egg
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Post by MDpilo1Egg » Tue Dec 26, 2006 1:39 am

Hola, la carga del viento a aplicar, se puede tomar a partir de la fórmula F=k x v^2, ahora, el coeficiente k, no es algo tan simple como poner 0.007, depende de otros factores, ubicación, altura, coeficientes de forma, rugosidad superficial y otros varios mas, dependiendo del lugar (y me refiero al país) existen tabulaciones y simplificaciones dadas empíricamente en funcion de las direcciones y fuerzas de vientos predominantes, te convendría conseguir la norma de vientos de tu pais.
Otro criterio a aplicar, puede ser la fórmula de Lossl, que separa en componentes horizontales y verticales de viento determinadas en función de una Sobrecarga equivalente al peso propio, mayorada por un coeficiente de seguridad y multiplicada por el seno y/o coseno del angulo de incidencia del viento. Este método es mas facil de aplicar a programas como el Cype/Metal3d.
Por último, me parece que te equivocas en algún paso de la determinación de esfuerzos, para 160kph de viento, la presion dinámica anda por los 148kilogramos, no por los setecientos...

Si te sirve de guía, este postecillo, (32mts de columna+6x6mts de carteles) fue calculado con una carga de viento de 220kph > 185kg/m2 de presión dinámica horizontal, y la base de cimiento llevó 80m3 de hormigón y el anclaje es de 50 barras de 19mm (3/4").
En aquella época, fue calculado con Mathcad bajo DOS...

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suerte
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Post by Guest » Tue Dec 26, 2006 10:33 am

En primer lugar muchas gracias por tu extensa respuesta. Aclarar que cuando decía 700 y pico kg me refería a la carga equivalente total para los 4 metros cuadrados de cartel plano de metacrilato. En realidad, serían unos 179 kg/m2, valor que difiere del ejemplo que tú amablemente me aportas, ya que me indicas que son 185 kg/m2 para 220km/h y el mío es para 160km/h..No dispongo de la norma de vientos para España (la conseguiré) pero no antes de realizar este cálculo que me corre un poco de prisa..Lo del valor k=0,007 es una mera simplificación que encontré, sabía que no era nada exacto pero confiaba en que estuviese del lado de la seguridad, y probablemente asi sea porque los valores que aporta son mayores que los de tu cálculo. El cartel tendrá 9 m de altura pero los 3-4 primeros están por debajo de la base del edificio en una planta baja que tiene resguardada. Estará colocado en zona industrial por lo que estará medianamente resguardado por otros edificios y su parte más alta no sobresale del edificio ni de los cercanos. Estoy pensando en diseñarlo para el valor que me indicas de 185kg/m2 equivalente a esos 220kph que me parece una velocidad totalmente inalcanzable en este país, y menos en esas condiciones en las que está ubicado. ¿Crees qué hago bien? Muchas gracias y un saludo

MDpilo1Egg
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Post by MDpilo1Egg » Tue Dec 26, 2006 2:22 pm

Mira, aquí en Uruguay, la norma de vientos del Instituto Uruguayo de Normas Técnicas [UNIT50-88] prevee una velocidad de cálculo en funcion del registro histórico de vientos de los diez últimos años, mayorado por un coeficiente de seguridad.
Para ser mas gráficos, el reg. histórico marcaba maximos de 130kph, mayorado un 30% > indicaba 168kph, hasta aqui todo bien, pero resulta que el 23 de agosto de 2005 por unas particulares condiciones atmosfericas se dio un temporal con registros de 192kph... con las consecuencias que te podrás imaginar... :roll:

http://www.stonek.com/_iconall_es.php?t ... clasif=TRN

http://www.reliefweb.int/rw/RWB.NSF/db9 ... c=2&cc=ury

En el 2006 se volvieron a dar algunas tormentas con registros similares, y alguien comenzó a preguntarse si la fórmula de cálculo debería ser revisada...
Como esto de aquí es un pais pequeño, y bastante burocrático, hasta que el UNIT se decida a actualizar su fórmula, nosotros, los que en último término pagamos las consecuencias, hemos decidido "fregarnos" la norma, e incrementar el coeficiente de seguridad al doble...
En mi caso particular, trabajo para una Petrolera aquí, y me toca (ocasionalmente) calcular cubiertas metalicas de Estaciones de Servicio automotor y postes como el de la foto, de modo que, como decimos aquí: "A mi me gusta dormir tranquilo por la noche" :lol:
espero te sirva de guía.
MDP
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Post by Guest » Tue Dec 26, 2006 4:31 pm

Vuelvo a agradecerte enormemente tu ayuda. Capto lo que me quieres decir, es mejor no pillarse los dedos, eso está claro. No he leído la normativa sobre vientos, pero por algún ejemplo que he visto creo entender (corregidme si me equivoco) que los cálculos de viento se hacen con una carga equivalente de 65kg/m2 aquí, en España, para fachadas y superficies planas verticales. Esto equivale a unos 100kph. Si no me equivoco el metal 3D cuando le indicas esa carga y se la introduces como hipótesis de viento, automáticamente supongo que le aplicará un coeficiente de ponderación, que en casos de viento, creo que según la norma es de 1,5. Evidentemente yo no pienso calcular un cartel para esos valores, ni aún teniendo ese coeficiente de ponderación de cargas, porque si ir más lejos tu ejemplo es muy descriptivo. Así que mi decisión final, será la de aplicar la carga equivalente de 185kg/m2 como usaste en el cálculo del poste de la imagen.. con eso pienso que por mucho que se produzca una situación atípica, podré dormir tranquilo :roll: , y de todas formas la estructura tendrá un peso contenido, ¿estás de acuerdo conmigo? Un saludo

MDpilo1Egg
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Post by MDpilo1Egg » Tue Dec 26, 2006 5:34 pm

Invitado wrote:.../Así que mi decisión final, será la de aplicar la carga equivalente de 185kg/m2 como usaste en el cálculo del poste de la imagen.. con eso pienso que por mucho que se produzca una situación atípica, podré dormir tranquilo :roll: , y de todas formas la estructura tendrá un peso contenido, ¿estás de acuerdo conmigo?

Completamente de acuerdo contigo, lo mas importante en esto es poder dormir sin sobresaltos.... :lol:
En último término, se trata de un tema de costos, hasta donde y cuanto puedo yo exagerar las secciones sin afectar la viabilidad del negocio final
(En el caso del poste anterior, estabamos evaluando un coste de poste y cartel de alrededor de U$S 85000, si la base llevaba U$S5000 mas o U$S5000 menos no afectaba demasiado...)
Ten en cuenta que yo no soy especialista en estructuras, solamente un arquitecto, con cierta formación de cálculo... no tomes al pie de la letra lo que yo digo o hago, si quieres estar completamente seguro, consulta a un especialista de tu país... :wink:
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Post by Guest » Tue Dec 26, 2006 6:36 pm

De acuerdo, muchas gracias. He conseguido el código técnico de la edificación de nueva aplicación desde hace unos meses en España. Para cálculos de viento dice:

qc= qb.ce.cp

Cogiendo los valores que me indican las tablas, y siempre cogiendo el mayor valor dentro de mi caso me da un valor de:

qc= 0.5KN/m2x2.3x0.8= 93,78kg/m2

siendo ce un coeficiente de exposición y cp el coeficiente eólico. El valor de 0,5kN/m2 es la carga dinámica del viento, de valor 0,5 para todo el país como norma general.

Yo lo he calculado con unos 170 kg/m2, aquí ya entraban también factores estéticos, porque la estructura está formada por 3 redondos huecos que en planta describen un triángulo isósceles y no conviene que sean demasiado finos por estética. He optado por 3 redondos de 100x3mm unidos cada metro por 3 barras rectangulares huecas de 70x40x3mm. En total, la estructura pesará alrededor de los 250 kg. Unos 50 kg más o menos me parece irrelevante y se gana en estética y seguridad.

Un saludo,

Juan Ramón

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