memoria técnica descriptiva
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD TECAMACHALCO
ALUMNO: GUTIERREZ JAIMEZ IVAN
GRUPO: aAV12 TURNO: VESPERTINO
ASIGNATURA: estructuras por computadora PROFESORES: flores Vasconcelos David
MEMORIA DESCRIPTIVA ESTRUCTURAL
MEMORIA TÉCNICA DESCRIPTIVA
Justificación del terreno
De acuerdo con las Normas de Construcción para industrias el terreno debe cumplir con las siguientes características
Proporción del predio 1:1 1:2 Frente mínimo recomendable de 2m Numero de frentes recomendables 1 Altura recomendable 8m Pendientes recomendables de 2% al 10% Resistencia del terreno de 6 toneladas
El terreno propuesto es el siguiente:
Localización del terreno
El terreno utilizado para la construcción del centro Deportivo se encuentra localizado En el sur de Naucalpan está delimitado por la calle san Antonio al norte, av. de las granjas al sur, al oeste la por la calle san Isidro y la calle Pino Suarez al este
ESTUDIO TOPOGRÁFICO DEL TERRENO
El Terreno se localiza en zona II o zona de transición en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m de profundidad, o menos, y que está constituida predominantemente por estratos arenosos y limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre, el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros y pocos metros y la resistencia del terreno Rt es de 5000 kg/m2
COEFICIENTE SISMICO “C” POR ZONA
Zona sísmica de la República
MexicanaTipo de suelo a0 C Ta (s) Tb (s) r
Zona AII (Terreno de Transición)
0.04
0.16 0.3
1.5 2/3
Según las NTC D.F. 2001
Zona sísmica del D.F.
C a0 Ta (s) Tb (s) r
Zona II 0.32 0.08 0.2 1.35 1.33
Espectro de diseño sís
mico para la República Mexicana
SUPERESTRUCTURA
Especificaciones:
La cubierta del conjunto deportivo se hará a base de armaduras
La estructura de la nave se hará a base de acero
INFRAESTRUCTURA
Especificaciones:
La cimentación se hará a base de zapatas aisladas y trabes de liga, hechas de concreto armado y acero de refuerzo con las siguientes especificaciones
Concreto f’c 250 kg/cm2
Factor de carga grupo B Fc 1.4
Factor de carga por sismo Fcs 1.1
Factor de carga sobre terreno Fcst 1.15
El acero de refuerzo tendrá un esfuerzo de fluencia Fy 4200 kg/cm2
REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DISTRITO FEDERAL
CLASIFICACIÓN DE LAS CONSTRUCCIONES (art. 139)
Grupo A: Edificaciones cuya falla estructural podría constituir un peligro significativo por contener sustancias tóxicas o explosivas, así como edificaciones cuyo funcionamiento es esencial a raíz de una emergencia urbana, como: hospitales, escuelas, terminales de transporte, estaciones de bomberos, centrales eléctricas y de telecomunicaciones, estadios, depósitos de sustancias flamables o tóxicas, museos y edificios que alojen archivos y registros públicos de particular importancia, y otras edificaciones a juicio de la Secretaría de Obras y Servicios
CONDICIONES DE REGULARIDAD (art. 140)
• Su planta sea sensiblemente simétrica con respecto a dos ejes ortogonales. (masas, muros y otros elementos estructurales)
• La relación de su altura con la dimensión menor de la base no pase de 2.5
• La relación largo y ancho de la base no exceda de 2.5
• En planta no tendrá entradas ni salientes, cuyas dimensiones no excedan las dimensiones paralelas a ellas.
• En cada nivel tiene un sistema de techo o piso rígido y resistente.
• Si existen aberturas, éstas no deben exceder de 20 % de su dimensión paralela y que su área no exceda de 20 % del área total en planta.
• El peso de dos niveles consecutivos no excederá del 70 %, excepción del último nivel.
• El área de dos niveles consecutivos no excederá del 70 %, excepción del último nivel.
COMBINACIONES DE ACCIONES (art. 153 y NTC Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones)
Se debe verificar la seguridad de la estructura para el efecto combinado de las acciones que tienen una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente obteniendo 2 categorías importantes:
a) Acciones permanentes y variables.
Se consideran la suma de los efectos debidos a Cargas Muertas más Cargas Vivas Máximas uniformemente distribuida sobre toda el área.
b) Acciones permanentes, variables y accidentales.
Se incluyen los efectos debidos a Cargas Muertas más Cargas Vivas Reducidas más la acción accidental debida a Sismo o Viento
COMBINACIONES DE CARGA
Las intensidades supuestas para las acciones no especificadas, deberán justificarse en la memoria de cálculo y consignarse en los planos estructurales.
FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA (NTC Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones)
Para desplazamientos
Los factores son unitarios en todos los casos.
Para concreto
Factores de carga:
Para condición de carga vertical. FC = 1.4 ó 1.5
Para condición de carga accidental. FC = 1.1
Factores de resistencia:
Para flexión FR = 0.9
Para cortante FR = 0.8
(ART. 147)
Toda estructura y cada una de sus partes, deben diseñarse para:
Tener seguridad adecuada contra la aparición de todo estado límite de falla posible ante las combinaciones de acciones más desfavorables que puedan presentarse durante su vida útil.No rebasar ningún estado límite de servicio ante combinaciones de acciones que correspondan a condiciones normales de operación.
ESTADO LÍMITE DE FALLA (art. 148)
Es cualquier situación que corresponda al agotamiento de la capacidad de carga de la estructura o de cualquiera de sus componentes, incluyendo la cimentación, o al hecho de que ocurran daños irreversibles que afecten significativamente su resistencia ante nuevas aplicaciones de carga.
Es importante tomar en cuenta, que las estructuras se van agotando, por cada sismo le resta 10 % de su capacidad de carga y que el concreto tiene una duración de entre 50 y 80 años a partir de entonces su capacidad de resistencia se reduce.
RESISTENCIA
Es la magnitud de una acción o combinación de acciones que ponen en estado límite de falla a la estructura.
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO (art. 149)
Es la ocurrencia de desplazamientos, agrietamientos, vibraciones o daños que afecten el correcto funcionamiento de la edificación, pero que no perjudiquen su capacidad para soportar cargas.
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO (DEFLEXIONES)
Para desplazamientos verticales (flechas):
En el caso de elementos horizontales, cuyos desplazamientos no afecten a elementos incapaces de soportar deformaciones, se considera una flecha máxima igual al claro dividido entre 240 más 0.5 cm.
Cuando existan elementos capaces de soportar deformaciones, se considera una flecha máxima igual al claro dividido entre 480 más 0.3 cm.
En voladizos los valores anteriores se duplican.
Para desplazamientos horizontales:
La diferencia entre los desplazamientos laterales de niveles consecutivos, debido a las fuerzas horizontales de sismo, cuando no haya elementos incapaces de soportar deformaciones apreciables es de 0.012 veces la diferencia de elevaciones.
Cuando existan elementos incapaces de soportar deformaciones apreciables es de 0.006 veces la diferencia de elevaciones.
(ART. 155)
Las fuerzas internas y las deformaciones producidas por las acciones, se determinarán mediante un análisis estructural realizado por un método reconocido, que tome en cuenta las propiedades de los materiales ante los tipos de carga que se estén considerando.
(ART. 157)
La determinación de las resistencia, debe llevarse a cabo por medio de ensayes diseñados para simular en modelos físicos de la estructura o de porciones de ella, el efecto de las combinaciones de acciones que deban considerarse de acuerdo con las NTC correspondientes.
(ART. 157)
Cuando se trate de estructuras o elementos estructurales que se produzcan en forma industrializada, los ensayes se harán sobre muestras de la producción.
La selección de las partes de la estructura que se ensayen y del sistema de carga que se aplique, debe hacerse de manera que se obtengan las condiciones más desfavorables que puedan presentarse en la práctica, pero tomando en cuenta la interacción con otros elementos estructurales.
Con base de los resultados de los ensayes, se deducirá una resistencia de diseño, tomando en cuenta las posibles diferencias entre las propiedades mecánicas y geométricas medidas en los especímenes ensayados y las que puedan esperarse en las estructuras reales.
ANÁLISIS
Obtención de los elementos mecánicos mediante un método reconocido por la Secretaría de Obras y Servicios, los cuales son producidos por las diferentes acciones y combinaciones de ellas, que resulten más desfavorables, con el fin de encontrar los desplazamientos que puedan ocasionar los estados límites de servicio y de falla.
DISEÑO
Revisión de las dimensiones que se obtienen a partir del análisis elaborado, con el fin de garantizar que los resultados obtenidos mediante un método reconocido, no pasen los valores de los estados límites de servicio y falla que se indican en los reglamentos y normas correspondientes.
En consecuencia se logra la seguridad y estabilidad de las edificaciones.
NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS
UNIDADES (SI)
FUERZA N (Newton)
LONGITUD mm (milímetros)
MOMENTO N-mm
ESFUERZO Mpa (Megapascales)
UNIDADES (Sistema Gravitacional)
FUERZA kgf (kilogramo fuerza)
LONGITUD cm (centímetros)
MOMENTO kgf-cm
ESFUERZO kgf/cm2
ESPECIFICACIONES DEL CONCRETO
RECUBRIMIENTO
TRABES Y COLUMNAS 2.0 cm
LOSA 1.5 cm
CASCARONES 1.0 cm
Recubrimiento
DOBLECES
ÁREA DE ACERO POR TEMPERATURA
r≥dbr≥1. 5db( paquetes )
ast=660 Xi/ fy(Xi+100 )Xi = dimensión mínima paralelamente al refuerzoast=0.003bdast=0.002bd
ÁREA DE ACERO MÍNIMA
DESCRIPCION DEL PROYECTO
El Complejo deportivo municipal pretende acercar a los ciudadanos, todos aquellos aspectos relacionados con la actividad física desde una perspectiva moderna y prestando una especial atención a cuestiones que tienen que ver con la salud. La posibilidad de poder realizar múltiples actividades y programas
Asmin=(0 .7√ f ' c / fy )bd
deportivos adaptados a todas las edades y necesidades de los usuarios, así como un amplio conjunto de servicios y equipamientos ofrecidos en un mismo complejo deportivo, contribuirán sin duda a mejorar la calidad de vida de todos los ciudadanos.
SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
Marcos rígidos
Los marcos rígidos se usan a menudo en edificios y se componen en vigas y columnas que están articuladas o bien son rígidas en sus cimentaciones. Los marcos pueden ser bidimensionales o tridimensionales. La carga en un marco ocasiona flexión a sus miembros, debido a las conexiones de barras rígidas esta estructura es generalmente in terminada desde un punto de vista del análisis.
Armaduras y columnas
Cuando se requiere que un claro de una estructura sea grande y su altura no es criterio importante de diseño, puede seleccionarse una armadura. Las armaduras consisten en barras en tensión y elementos esbeltos tipo columna usualmente dispersos en forma triangular. Las armaduras se componen de miembros situados en el mismo plano y se usan a menudo para puentes y techos, mientras que las armaduras espaciales tienen miembros en tres dimensiones y son apropiadas para grúas y torres.
Debido al arreglo geométrico de sus miembros, las cargas que causan la flexión de las armaduras se convierten en fuerza de tensión y comprensión en los miembros, y por esto una de las ventajas de la armadura, respecto a una viga, que utiliza menos material para soportar una carga dada, pudiéndose adaptar de varias maneras para soportar una carga impuesta.
En las armaduras de cubiertas de naves industriales la carga se transmite a través de los nodos por medio de una serie de largueros. La armadura de cubiertas junto con sus columnas de soporte se llama marco. Ordinariamente las armaduras de techo estas soportadas por columnas de acero, concreto reforzado o muros de mampostería.
Otros sistemas estructurales
Los arcos se constituyen como otra solución, estas son generalmente utilizadas para cubiertas de naves industriales o hangares, como también en estructuras de puentes.
Al igual que los cables, los arcos pueden usarse para reducir los momentos flexionantes en estructuras de grandes claros. Esencialmente un arco es un cable invertido, por lo que recibe una carga principal en comprensión aunque debido a su rigidez debe resistir cierta flexión y fuerza cortante dependiendo de cómo este cargado o conformado.
ANALISIS ESTRUCTURAL
DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA
Existen dos edificios principales que componen el conjunto deportivo; el edificio de usos múltiples y el deportivo. El primero cuenta con una planta arquitectónica de forma rectangular, las dimensiones son 50 m de largo por 45 m de ancho, cuenta con dos niveles, planta baja y primer nivel, la altura de las columnas son de 5.00 m en la planta baja y 4m para el primer nivel. La losa de entrepiso y azotea se propone reticulada con casetones de 0.40x0.40x0.50
La estructura está formada por marcos rígidos de sección variable de concreto de fc = 250kg/cm2 con vigas de unión de concreto reforzado.
En base a los criterios de Las Normas Técnicas complementarias de Diseño de Cimentaciones, el proyecto se ubica en la zona II (Transición) de acuerdo a la zonificación del Distrito Federal que fija el artículo 170 del Reglamento de Construcciones.
Se propone una cimentación a base de zapatas aisladas con contra trabes de liga.De acuerdo al artículo 139 del título Sexto del Reglamento de Construcciones, el proyecto se clasifica en el grupo B. Construcciones industriales.
TIPOS DE SOLICITACIONES
Según el Reglamento del Distrito Federal vigente en el art. 151 consideran tres tipos de acciones de acuerdo con la duración en que obran sobre las estructuras con su intensidad máxima:Las acciones permanentes son la que obran en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad varia poco con el tiempo. Las principales
acciones que pertenecen a esta categoría son: las cargas muertas, debidas al peso propio de la estructura y al de los elementos no estructurales de la construcción; el empuje estático de tierras y líquidos que tengan un carácter permanente; y las deformaciones y desplazamientos impuestos a la estructura que varían poco con el tiempo, como los debidos a preesfuerzos o a movimientos diferenciales permanentes de los apoyos.Las acciones variables son aquellas que obran sobre la estructura con una intensidad que varia significativamente con el tiempo. Las principales acciones que entran en esta categoría son: la carga viva; los efectos de temperatura; las deformaciones impuestas en los hundimientos diferenciales que tengan una intensidad variable con el tiempo, y las acciones debidas al funcionamiento de maquinaria y equipo, incluyendo los efectos dinámicos que pueden presentarse debido a vibraciones, impacto o frenajeLas acciones accidentales son las que se deben al funcionamientonormal de la edificación y que pueden alcanzar intensidades significativa sólo durante lapsos breves. Pertenecen a esta categoría: las acciones sísmicas; los efectos del viento; los efectos de explosiones, incendios y otros fenómenos que pueden presentarse en casos extraordinarios.
ACCIONES PERMANENTES
Cargas MuertasSe llama carga muerta al conjunto de acciones que se producen por el peso propio de la construcción; incluye el peso de la estructura misma y el de los elementos no estructurales, como los muros divisorios, los revestimientos de piso muros y fachadas, la ventanería, las instalaciones y todos los elementos aquellos que conservan una posición fija en la construcción, de manera que gravitan en forma constante sobre la estructura. La carga muerta es la principal acción permanente.El cálculo de la carga muerta es en general sencillo ya que sólo requiere la determinación de los volúmenes de los distintos componentes de la construcción y su multiplicación por los pesos volumétricos de los materiales constitutivos. En su mayoría las cargas muertas se representan por medio de cargas uniformemente distribuidas sobre las distintas áreasde la construcción, aunque hay casos de cargas lineales y concentradas (equipos fijos).
ACCIONES VARIABLES
Cargas VivasLa carga viva es la que se debe a la operación y uso de la construcción. Incluye, por tanto, todo aquello que no tiene una posición fija y definitiva dentro de la misma y no puede considerarse como carga muerta. Entran así la carga viva el peso y las cargas debidas a muebles, mercancías equipos y personas. La carga viva es la principal acción variable que debe considerarse en el diseño.
Cargas vivas unitarias kg/m2
a) Para la aplicación de las cargas vivas unitarias se deberá tomar en consideración las siguientes disposiciones:La carga viva máxima W se deberá emplear para diseño estructural por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en suelos, así como para el diseño estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales
b) La carga instantánea W se revisen distribuciones de carga más desfavorables que la uniformemente repartida sobre toda el área
c) Cuando el efecto de la carga viva sea desfavorable para la estabilidad de la estructura, como en el caso de problemas de flotación, volteo y de succión por viento, su intensidad se considerará nula sobre toda el área, a menos que pueda justificarse.
CARGAS DE LLUVIA, GRANIZO Y HIELO.
La precipitación atmosférica puede producir cargas significativas especialmente en el de los techos. Los reglamentos especifican, cargas equivalentes que corresponden a la ocurrencia de fenómenos atmosféricos y que, por tanto, deben considerarse como acciones accidentales, aunque las cargas puedan permanecer actuando en ocasiones durante periodos relativamente largos.La lluvia puede producir cargas importantes en techos planos cuando hay un mal funcionamiento de los desagües. El valor de la carga viva especificado por el RCDF pluvial produce deflexiones de cierta importancia que hacen que se incremente la cantidad de agua que puede acumularse y por tanto la magnitud de la carga y la deflexión. El valor de la carga viva especificado por el RCDF para techos planos pretende cubrir este efecto; si embargo, especialmente en techos inclinados, la carga de lluvia puede llegar a ser mayor que la carga viva especificada, de manera que conviene diseñar cada porción del techo para la carga producida por toda el agua que puede acumularse si las bajadas pluviales llegan a taparse.
El granizo, puede deslizarse hacia los valles de techos con pendientes grandes formando acumulaciones que representan cargas apreciables. En la Ciudad de México en más de una ocasión han ocurrido fallas de cubiertas ligeras debido a ese fenómeno. La carga viva en techos inclinados del RCDF intenta cubrir principalmente este efecto, en particular la especificación de que en los valles de techos inclinados debe considerarse una carga de 30 kg/m2 de proyección
horizontal del techo que desagüe hacia el valle.
ANALISIS POR VIENTOEl viento es aire en movimiento. El aire posee una masa característica (densidad o peso) y se mueve en una dirección particular a una velocidad dada. Por consiguiente cuenta como energía cinética expresada como:E=1/2 mv2
Cuando el movimiento del aire se topa con un objeto fijo, existen varios efectos que se combinan para ejercer fuerza sobre el objeto. La naturaleza de esta fuerza, las diversas variables que la afectan y la transformación de los efectos en criterios para diseño estructural.
Condiciones del vientoDe fundamental interés en la evaluación del viento es la velocidad máxima que éste alcanza. Velocidad máxima, por lo general, se refiere a
la velocidad sostenida y n a efectos de racha. Una racha es, esencialmente, una bolsa de viento de alta velocidad dentro de la masa de aire general en movimiento. El efecto resultante de una racha es elde un breve incremento, u oleada, de la velocidad del viento, por lo general de no más de 15% de la velocidad sostenía y sólo con duración de una fracción de segundo. A causa de su más alta velocidad y su efecto de choque violento, la racha en general representa el efecto más crítico del viento en la mayoría de los casos.Los vientos se miden regularmente en muchos lugares. La medición estándar se hace a 10 metros (aproximadamente 33 pies) sobre el terreno circundante, lo cual proporciona una referencia fija con respecto a los efectos de retardo de la superficie del suelo. La gráfica de la figura expone la correlación entre velocidad del viento y varias condiciones de viento. La curva es la
La condición crítica de las partes individuales o superficies de un objeto puede ser provocada por cualquiera de los efectos anteriores o por una combinación de éstos. Los daños pueden ser locales o totales con respecto al objeto. Si el objeto descansa en el suelo, puede colapsarse, deslizarse, o ser arrollado o levantado de su posición. Los diversos aspectos del viento, del objeto sobre la trayectoria del viento, o del medio ambiente circundante determinan los efectos críticos del viento. Las siguientes son algunas consideraciones con respecto al viento mismo:La magnitud de las velocidades sostenidas.La duración de las velocidades altas.La presencia de efectos de racha, remolinos, etc.La dirección dominante del viento (si la hay).Las siguientes son algunas consideraciones con respecto a los objetos sobre la trayectoria del viento:El tamaño del objeto (tiene que ver con el efecto relativo de las rachas, con las variaciones de presión sobre el nivel del suelo, etc.)La forma aerodinámica del objeto (determina la naturaleza crítica de retardo, succión levantamiento, etc.).El periodo fundamental de vibración del objeto o de sus partes.La rigidez relativa de las superficies, la restricción de las conexiones, etc.
Con respecto al medio ambiente, pueden producirse efectos potenciales a consecuencia de las situaciones de resguardo o encauzamiento provocadas por accidentes del suelo, paisaje o estructuras adyacentes. Estos efectos pueden producir un incremento o reducción de los efectos generales del viento o de turbulencia, lo que origina unacondición de viento muy inestable.El comportamiento propiamente dicho de un objeto se puede determinar sólo si se le somete a una situación real de viento. Las pruebas de laboratorio en el túnel de viento también son útiles y como las pruebas se pueden creas de manera más práctica cuando se realizan por solicitud, han producido una gran parte del banco de datos y procedimientos utilizados en el diseño.Los mayores efectos del viento sobre edificios se pueden generalizar hasta cierto punto, puesto que se conoce un número clasificado de características que abarcan las condiciones más comunes. Algunas de las suposiciones generales son las siguientes:La mayoría de los edificios son voluminosos o en forma de cajón, dando por resultado una respuesta aerodinámica común.La mayoría de los edificios presentan superficies cerradas, regularmente lisas el viento. La mayoría de los edificios cuentan con estructuras rígidas, que producen un número bastante limitado de variaciones del periodo natural de vibración de la estructura.Éstas y otras consideraciones permiten la simplificación de la investigación del viento al permitir que se eliminen varias variables o que se agrupen en unas cuantas constantes modificantes. En situaciones excepcionales, por ejemplo edificios elevados, estructuras abiertas, estructuras muy flexibles y formas aerodinámicas poco comunes, puede ser aconsejable realizar una investigación más completa, incluyendo el posible uso de las pruebas en túnel de viento.El principal efecto del viento se representa en la forma de presiones normales a las superficies exteriores del edificio. La base para esta presión se inicia con una conversión de la energía cinética de la masa de aire en movimiento en una presión estática mediante la fórmula básica.P =Cv2
En la que C es una constante que representa la masa de aire. Con el viento en millas por hora (mph) y la presión en libras por pie cuadrado (lb/pie2), el valor de C para el efecto total del viento en un edificio simple en forma de cajón es aproximadamente 0.003.
Presión hacia el interior sobre muros exteriores.En las superficies que se presentan directamente frente al viento, se requiere que se diseñen para toda la presión en la base, aun cuando esto es un poco conservador, debido a que la fuerza de barlovento, es aproximadamente de sólo un 60% de la fuerza total del edificio. El diseño para
sólo una parte de la fuerza total se compensa parcialmente por el hecho de que las presiones en la base, no se relacionan con efectos de racha, los cuales tienden a tener menos efecto en el edificio en conjunto y más efecto en partes del mismo.
Succión en muros exteriores.La mayoría de los reglamentos también requieren que la succión en los muros exteriores sea considerada como la presión total en la base, aunque los comentarios precedentes acerca de la presión hacia el interior también son validos en este caso.Presión en superficies de techo.Según su forma real, así como la del edificio en conjunto, las superficies no verticales pueden verse sometidas a presiones de succión o hacia el interior a causa del viento.Dichas superficies pueden experimentar ambos tipos de presión a medida que el viento cambia de dirección. La mayoría de los reglamentos establecen una presión (succión) de levantamiento igual a la presión total de diseño a la altura del nivel del techo. La presión hacia el interior, está relacionada con el ángulo de la superficie como una inclinación con respecto a la horizontal.Fuerza horizontal total sobre el edificio.La fuerza horizontal total se calcula como una presión horizontal sobre la silueta del edificio, como previamente se describió, con ajustes hechos de acuerdo con la altura sobre el nivel del suelo. El sistema estructural resistencia lateral del edificio se diseña para soportar esta fuerza.Deslizamiento horizontal del edificio.Además del posible colapso del sistema resistente lateral, la posibilidad de que la fuerza horizontal total pueda desprender el edificio de su cimentación. Para un edificio alto con cimentación poco profunda (superficial), esto también puede construir un problema para la transmisión de fuerza entre la cimentación y el suelo. En ambos casos, el peso muerto del edificio genera una fricción que ayuda a resistir esta fuerza.Efectos de volteo.Al igual que el caso de deslizamiento horizontal, el peso muerto tiende a resistir el efecto de volteo o derribo. El efecto de volteo casi siempre se analiza en función del volteo de los elementos verticales individuales del sistema resistente lateral en lugar del edificio completo.Viento sobre partes del edificioEl efecto de desprendimiento previamente analizado es crítico en el caso de elementos que sobresalen de la masa general del edificio. Los reglamentos exigen para dichos elementos una presión de diseño mayor que la presión de referencia, de modo que se consideren los efectos de racha así como el problema de desprendimiento.Efectos armónicos.El diseño por vibración, agitación, abatimiento, oscilación multimodal, etc., requiere un análisis dinámico y no se puede considerar cuando se utiliza el método de casta estática equivalente. El atiesamiento, arriostramiento o contraventeo y atirantamiento de los elementos en general pueden reducir las posibilidades de dichos efectos, no obstante sólo un análisis verdadero o una prueba de túnel de viento puede asegurar la capacidad de la estructura para resistir estos efectos armónicos.Efectos de las aberturas.Si la superficie de un edificio es cerrada suficientemente lisa, el viento se deslizará alrededor de ella en un flujo continuo. Las aberturas o formas del edificio que tienen a captar el viento pueden afectar, en gran parte, la
fuerza total del viento sobre el edificio.Es difícil considerar estos efectos en un análisis matemático, excepto de manera muy empírica. La captación del viento puede ser un efecto importante cuando todo el costado de un edificio está abierto. Las cocheras, hangares, cascarones y otros edificios de forma similar deben diseñarse para resistir una fuerza incrementada que sólo se puede calcular efectuando una prueba de túnel del viento.Efecto torsionalSi un edificio no es numérico en función de la silueta que presenta al viento, o si el sistema resisten te lateral no es simétrico dentro del edificio, la fuerza del viento puede producir un efecto de torsión. Este efecto es el resultado de una desalineación del centroide (llamado centro de rigidez) del sistema resistente lateral y producirá una fuerza adicional en algunos de los elementos de la estructura.Aunque en una región pueden existir direcciones de viento dominantes comunes, se debe considerar que el viento capaz de soplar en cualquier dirección. Según la forma del edifico y el arreglo de su estructura, puede requerirse un análisis para resistir el viento de diversas direcciones potenciales.Influencia de la carga muertaLa carga muerta del edificio, es una ventaja en el diseño por viento, debido a que es un factor estabilizante al resistir el levantamiento, volteo y deslizamiento y tiende a reducir la incidencia de vibración y oscilación. Sin embargo, los esfuerzos que resultan las diversas combinaciones de carga, las cuales incluyen carga muerta es excesiva.Anclaje para fuerza de levantamiento, deslizamiento y volteo.Las conexiones comunes entre las partes del edificio pueden encargarse adecuadamente de las diversas transmisiones de fuerza de viento. En algunos casos, como cuando se trata de elementos ligeros, el anclaje contra viento puede ser una consideración importante. En la mayoría de los casos de diseño, la idoneidad de los detalles comunes de la construcción se considera en primer lugar y se utilizan medidas extraordinarias únicamente cuando se requieren.Consideraciones de forma críticasVarios aspectos de la forma del edificio pueden provocar incremento o reducción de los efectos del viento. Aunque no tan crítica en el diseño de un edificio como lo es en el caso de un auto de carreras o avión, la aerodinámica puede mejorar la eficacia de la resistencia al viento del edifico.Algunas situaciones potenciales críticas son las siguientes:
1. Formas planas contra curvas. Los edificios con formas redondeadas, en lugar de formas rectangulares con superficies planas, ofrecen menos resistencia al viento.
2. Los edificios altos que son cortos en dimensión horizontal son más críticos con respecto a volteo y posiblemente con respecto a la deflexión horizontal total en su parte alta.
3. Los edificios abiertos o con formas que cortan el viento, tienden a atraparlo produciéndose más fuerza de viento que la supuesta mediante las presiones generales de diseño. Asimismo, las estructuras abiertas deben ser investigadas con respecto a fuerza mayor hacia fuera sobre las superficies internas.
4. Salientes del edificio. Los altos parapetos, los barandales sólidos, los balcones y cobertizos en voladizo, las salientes anchas y los muros exteriores en voladizo, las salientes anchas y los muros exteriores en voladizo atrapan considerables cantidades de viento y contribuyen al efecto total de retardo en el edificio. Los anuncios, chimeneas, antenas, penthouses y equipo en la azotea de un edificio también son críticos para el efecto de desprendimiento.
Rigidez relativa de los elementos estructuralesEn la mayoría de los edificios, la estructura lateral consta de dos elementos básicos: los elementos horizontales de distribución y los marcos verticales en voladizo o arriostrados.La forma en que los elementos horizontales distribuyen las fuerzas y la forma en que los elementos verticales comparten las fuerzas son consideraciones criticas en los análisis de viento. La rigidez relativa de los elementos es la mayor que afecta estas.
DISEÑO POR VIENTO.
En la figura siguiente se muestra un diagrama de flujo de los pasos a seguir para evaluar las cargas ocasionadas por la acción del viento.
