Analisis y Diseño de Galpones_ASCE 7-10 (Revisión 1).pdf

Anlisis y Diseo de Galpones aplicando la Norma ASCE/SEI 7-10

Ing. Laura Villamizar / Ing. Eliud Hernndez. www.inesa-adiestramiento.com

Telfono: 58-412-2390553 Twitter: @iadiestramientoEmail: [email protected] Facebook: INESA Adiestramiento

Son estructuras techadas, con la concepcin de ser amplias paraalbergar un gran nmero de usos, logrndolo con grandesseparaciones entre columnas, aprovechando mejor as las reastiles. Para lograr grandes luces el material que se utiliza es el acero,aunque pudiese tener elementos en concreto armado.

Depsitos Talleres

Supermercados

Centros Comerciales

Estacionamientos

Fbricas

Chanchas deportivas

Auditorios

Avcolas Porcinas

Su planificacin y proyecto deconstruccin dependen demuchos factores importantes atener en cuenta, como son el

terreno donde estar apoyado ycondiciones de sitio, localizaciny dimensiones de espacios yequipos, iluminacin y ventilacinnatural, ampliaciones ymodificaciones futuras, y refuerzosi se modifica el uso o cargasactuantes.

Prticos principales equidistantes sobre los cuales se apoyan lascorreas que soportan el material de la cubierta de techo.

Fuente: Proyecto y construccin de galpones. Arnal, Gutierrez

Prticos principales

Las correas que soportan el material de fachada (extremos) sedenominan largueros, y van apoyadas directamente sobre lascolumnas


Cuando las distancias entre prticos son muy grandes se utilizanmiembros verticales adicionales llamados parales.


Como el galpn es una estructura construida con elementos delgadosy livianos, necesita otros que le aporten rigidez lateral: losarriostramientos.


Son perfiles dispuestos de tal manera que tranquen el movimiento cuando la estructura sufre acciones horizontales, como son fuerzas de viento, sismo o puente gras, si existiese.

Se definen a partir del uso al que se destina la estructura, a los requisitosparticulares del cliente y a los equipos que operarn constantemente. Los materialescomnmente utilizados son:

Perfiles y dems suministros de acero estructural que conformarn la estructuraprincipal y secundaria, incluyendo conexiones, arriostramientos de techo yfachadas, correas, largueros y parales.

Materiales de cerramiento de techos y fachadas.

Cuando se incluyen mezzaninas; Losa de tabelones: bloques de arcilla, acero para los efectos de retraccin y

temperatura, concreto. Losa mixta acero-concreto: sofitos metlicos, conectores de corte, acero de

retraccin y temperatura, concreto. Canalones y bajantes del sistema de drenaje del techo. Equipos adicionales: para movilizacin de cargas, ventiladores y extractores de

aire y humos, aire acondicionado, etc.

Los perfiles de acero se utilizan tanto para la fabricacin de la estructura principalcomo para la estructura secundaria utilizada para apoyar y fijar las lminas decubierta, en los techos y fachadas. Tambin para fabricar escaleras requeridas enlas mezzaninas.

Las correas son vigas simplemente apoyadas. Cuando la separacin en los prticosresulta en perfiles muy altos o pesados, pueden sustituirse por vigas de celosia, losllamados joist. Dichas vigas de alma abierta estn estandarizadas, prediseadas yprefabricadas en taller, la cual asegura la precisin, disminuye el nmero de piezas amanejar y agiliza el montaje.

Tpico Steel Joist

La separacin mxima en correas y por ende, la ubicacin de los nodos en vigas decelosa sobre las cuales se apoyan, o las longitudes de arriostramiento lateral de losprefiles usados como vigas maestras est determinada por las caractersticas de laslminas de cerramiento de techo.

La luz de las correas es equivalente a la separacin entre los prticos de laestructura. Para aprovechar al mximo la longitud comercial de los perfiles, que esde 12m, las separaciones ms usuales entre prticos son de 4, 6 y 9 metros.


Los largueros son las correas que deben soportar los cerramientos de las fachadas.La separacin entre largueros est condicionada por el tipo de cerramiento, y varaentre 1.20m y 2.40m. La luz de los largueros corresponde a la separacin de losprticos, y cuando esta excede los 6m, resulta ms econmico apoyar los larguerosen columnas auxiliares intermedias denominadas parales.


Los diferentes elementos que componen una estructura de acero debenensamblarse o unirse de alguna manera la cual garantice el comportamiento de laestructura segn fue diseada.

La seleccin del tipo de conexiones debe tomar en consideracin el comportamientode la conexin (rgida, flexible, por contacto, por friccin, etc.), las limitacionesconstructivas, la facilidad de fabricacin (accesibilidad de soldadura, uso de equiposautomticos, repeticin de elementos posibles de estandarizar, etc.) y aspectos demontaje (accesibilidad para apernar o soldar en terreno, equipos de levante,soportes provisionales y hasta aspectos relacionados con clima en el lugar demontaje, tiempo disponible, etc.).

Se pueden clasificar los tipos de conexiones ms utilizadas en galpones segn lasiguiente tabla:

Tipo de conexin Subclasificacin Ejemplos

Simple

Conexiones a traccinTraccin directa

Elementos colgadosArriostramientos

Conexiones a compresinEmpalmes de columnas

Planchas base de columnas y vigas

Conexiones a corteEn almas de vigas

Plancha extrema con perfil TConexiones de asiento

A momento

Totalmente restringidas (TR)Planchas soldadas o

empernadas a las alasPerfiles T

Plancha extrema

Parcialmente restringidas (PR)Conexin al alma de la viga

mediante ngulos, plancha de corte, etc.

Son los elementos que cumplen una funcin de separar los ambientes externos einternos del galpn, de proteccin contra la lluvia y el viento, y a la vez de mantener latemperatura y la humedad en niveles adecuados.

Para la seleccin de los mismos, se debe tomar en cuenta las siguientes caractersticas:

Livianos.

Resistentes a la intemperie: lluvia, viento, sol, impactos. Elevada resistencia mecnica. Baja conductividad trmica. Buena apariencia esttica. Bajos costos iniciales y de mantenimiento. Facilidades de manejo, instalacin y mantenimiento. Libres de cualquier variedad de amianto o asbesto (material cancergeno).

Metlicos. PVC (cloruro de polivinilo). Fibrocemento. Mampostera. Vidrio.

Techos

Fachadas

TIPOS DE CERRAMIENTO

Las lminas metlicas son lminas acanaladas de forma ondulada o trapezoidal dealuminio o de acero galvanizado. Las lminas de aluminio poseen muy bajo peso y altopoder reflejante, y debe evitarse el contacto directo con cobre, plomo, estao y acero paraevitar corrosin electroqumica (no es peligroso el contacto con zinc y acero galvanizado).Las lminas de acero consisten en laminacin en fro del acero que ha permitidoevolucin tanto en geometra como en acabados de proteccin (revestimientosgalvanizados, pinturas, esmaltes plsticos, etc.

Las lminas de plsticos y vidrios son utilizadas para aprovechar al mximo la luznatural, en techos, fachadas, lucernarios o claraboyas.

La mampostera es utilizada para los cerramientos de fachadas como bloques de arcilla ode concreto, incluyendo bloques para ventilacin y ornamentales.

TIPOS DE CERRAMIENTO

Su funcin bsica es la del trasmitir cargas al suelo de apoyo del galpn. Debendisearse para que:

No ocurra falla en el suelo. Asentamientos diferenciales deben mantenerse debajo de los lmites

aceptables. No deben fallar los componentes del sistema de fundacin.

Tipo de proyecto: tamao y complejidad, niveles de control, posibles modificaciones y cambios.

Seleccin de materiales, normas y alcance del proyecto. Exigencias presupuestarias. Especialistas de proyecto y contratistas.

Capacidades del propietario. Relacin contractual y fiduciaria. Tiempos de entrega versus incremento del riesgo. Entorno poltico, econmico y social.

ACCION PERMANENTE

Representa el peso de la estructura y sus componentes, y se expresausualmente en unidades de fuerza por unidad de rea. Generalmente engalpones estn presentes permanentemente equipos, que dependen yforman parte del uso y proceso de la misma. Dicho equipo puederepresentarse mediante una carga uniforme, pero los puntos de contactocon el soporte directo estn sujetos a cargas concentradas que requierenun anlisis separado para tomar en cuenta los efectos localizados.

ACCIN VARIABLE

Representa la fuerza impuesta en la estructura por su ocupacin y uso.

Los cdigos de diseo dictan las mnimas cargas variables en fuerza porunidad de rea, la cual vara con la clasificacin y uso de la estructura.Mientras estas cargas son expresadas uniformemente distribuidas comouna manera prctica, esta en la realidad es inevitablemente no uniforme.

El grado de no uniformidad de la accin variable que es aceptable esmateria del juicio ingenieril. Algunos cdigos de diseo manejan estoespecificando cargas especficas concentradas adicionales a la cargauniforme para algunas ocupaciones. Frecuentemente en galpones serequiere una carga variable mayor de la mnima que exige el cdigo. Estevalor es frecuentemente calculado por el dueo de la obra o el ingenieroresponsable. Adems, la carga puede presentarse en forma de cargasconcentradas de importante valor en el caso de estantes dealmacenamiento o maquinarias.

ACCIONES DE VIENTOSon acciones que producen presin o succin sobre las superficies expuestas en las estructuras. Son de gran importancia en el diseo de estructuras altas o muy flexibles, como los puentes colgantes, o de gran superficie lateral, como las bodegas o grandes cubiertas.

Los factores que influyen en su magnitud son: velocidad del viento y su variacin con la altura, magnitud de las rfagas, condiciones locales de la superficie del terreno circunvecino, forma de la superficie expuesta al viento, zona o regin; es especialmente crtico el efecto en aquellas zonas del mar Caribe sometidas a huracanes o ciclones, que producen velocidades del viento superiores a los 200 KMH.

BARLOVENTO:desde donde sopla el viento.

SOTAVENTO:hacia donde se dirige.

ACCIONES DE VIENTO

COMBINACIONES DE CARGA ASCE 7-10 (LRFD)Las estructuras, componentes y fundaciones se disearn para que su resistenciasea igual o exceda los efectos de las cargas factorizadas en las siguientescombinaciones:

1) 1.4D2) 1.2D + 1.6L + 0.5(Lr o S o R)3) 1.2D + 1.6(Lr o S o R) + (L o 0.5W)4) 1.2D + 1.0W + L + 0.5(Lr o S o R)5) 1.2D + 1.0E + L + 0.2S6) 0.9D + 1.0W7) 0.9D + 1.0E

donde: D: Carga permanente L: Carga variable Lr: Carga variable de techo S: Carga de nieve R: Carga de lluvia W: Carga de viento E: Accin ssmica

COMBINACIONES DE CARGA ASCE 7-10 (LRFD)EXCEPCIONES

1) El factor de carga L en las cominaciones 3, 4 y 5 se permite tomarse como 0.5 paralas ocupaciones en las cuales la accin variable mnima sea menor o igual a 500kgf/m2, con la excepcin de garajes o reas de ocupacin pblica.

2) En las combinaciones 2, 4 y 5, la carga complementaria S se tomar como la cargade nieve para techos planos (pf) o la carga de nieve para techos inclinados (ps).

Cuando las cargas de fluidos F estn presentes, se incluirn con el mismo factor de lacarga permanente en las combinaciones de la 1 a la 5 y la 7.

Cuando la carga H (debida a presin lateral de tierra, presin de agua subterrnea o presin de materiales a granel) este presente, se incluir como sigue:a) cuando el efecto de H se sume al efecto de la variable principal, utilizar un factor de

1.6.b) cuando el efecto de H resista el efecto de la variable principal, incluirlo con un factor

de 0.9 cuando la carga es permanente, o un factor de 0 para otras condiciones.

Cada estado lmite de carga relevante deber ser evaluado.

Aplica en la determinacin de las cargas de viento en los sistemasresistentes de construcciones de cualquier altura, cerradas, parcialmentecerradas y abiertas. Las cargas de viento se aplican separadamente enlas paredes a barlovento, sotavento y laterales para evaluarapropiadamente las fuerzas internas en el sistema resistente a viento.

DEFINICIN

- La estructura debe ser regular, sin presentar irregularidadesgeomtricas inusuales en su forma espacial.

- La estructura no tiene caractersticas de respuestas que involucrenvrtices, oscilaciones ante la accin del viento, o ubicacin en zonasdonde los efectos de canalizacin o sacudidas en el sentido deobstrucciones a barlovento puedan requerir de consideracionesespeciales.

CONDICIONES

- Las provisiones en esta norma toman en consideracin los efectos demagnificacin de cargas causadas por rfagas en resonancia convibraciones propias del viento en estructuras flexibles. Las estructurasque no cumplan con los requisitos de las condiciones anteriores, opresenten formas o caractersticas de respuesta inusuales deben serdiseadas usando literatura reconocida que documente dichos efectos delviento, o bien utilizando el procedimiento de tnel de viento presentado enel captulo 31 de la norma ASCE 7-10.

LIMITACIONES

1) Determinar la velocidad bsica del viento, segn la ubicacin de la construccin.

2) Determinar los parmetros de cargas de viento:2.1) Factor de direccionalidad del viento Kd2.2) Categora de exposicin2.3) Factor topogrfico Kzt2.4) Factor de efecto de rfagas2.5) Clasificacin de cerramiento2.6) Coeficiente de presin interna GCpi

3) Determinar el coeficiente de exposicin de presin de velocidad Kz o Kh4) Determinar la presin dinmica qz o qh5) Determinar el coeficiente de presin externa Cp o CN6) Calcular la presin del viento p, sobre cada superficie de la construccin.

APLICACIN

1) Velocidad bsica del viento (Venezuela):

2) Parmetros de cargas de viento:2.1) Factor de direccionalidad del viento Kd:

*Este factor ha sido calibrado con las combinaciones decargas establecidas anteriormente, por lo tanto, solo debeser aplicado con las mismas.

EdificiosSistema principal resistente a fuerzas de vientoComponentes y cerramientos

Chimeneas, tanques y similaresCuadradasHexagonalesRedondas

Paredes y sealizaciones slidas sin soporte

Sealizaciones abiertas y estructuras enrejadas

Techos con arcos

Torres con cerchasTriangulares, cuadradas y rectangularesTodas las dems secciones transversales

2) Parmetros de cargas de viento:2.1) Factor de direccionalidad del viento Kd:

Este factor toma en cuenta dos efectos:

1) La probabilidad reducida de ocurrencia de vientos mximos procedentes de cualquier direccin dada.

2) La reduccin de la probabilidad de que el coeficiente de presin mximo ocurra para cualquier direccin de viento dada.

2.2) Categoras de exposicin:Exposicin B: Para edificaciones con altura media menor o igual a 9.1m, aplicar donde larugosidad de superficie del suelo clase B prevalezca desde donde sopla el viento una distanciamayor que 457m. Para edificios con una altura mayor a 9.1m, la exposicin B aplicar donde larugosidad de superficie B prevalezca desde donde sopla el viento para una distancia mayor que792m o 20 veces la altura del edificio, la que sea mayor.

Exposicin C: Aplica para todos los casos donde no apliquen las exposiciones B y C.

Exposicin D: Aplica donde la rugosidad superficial del suelo tipo D prevalezca desde donde soplael viento una distancia mayor que 1524m o 20 veces la altura del edificio, la que sea mayor. Laexposicin D tambin aplica donde la rugosidad superficial del suelo inmediata contra el viento sea Bo C y el sitio est a una distancia de 183m o 20 veces la altura de la estructura (la mayor) de lacondicin de exposicin D como se defini previamente.

Para un sitio ubicado en una zona de transicin entre categoras de exposicin, se usar la categoraque produzca mayores solicitaciones.

EXCEPCIN: Una exposicin intermedia entre las categoras anteriores es aceptada en una zonade transicin que sea determinada por un mtodo de anlisis racional definido en la literaturareconocida.

2.2) Categoras de exposicin: rugosidad de superficie

Rugosidad de superficie Breas urbanas y suburbanas, boscosas, u otras con obstrucciones numerosas muypoco espaciadas teniendo el tamao de una vivienda unifamiliar o mayor.

Rugosidad de superficie CTerrenos abiertos con construcciones dispersas teniendo alturas generalmentemenores a 9.1m. Esta categora incluye campos planos abiertos y pastizales.

Rugosidad de superficie Dreas planas no obstruidas y superficies de agua. Esta categora incluye pantanosplanos, hielo congelado y salinas.

2.2) Categoras de exposicin: representacin esquemtica

Viento Para h 9.1 m, d1 457 mPara h > 9.1 m, d1 mayor entre 792 m o 20h

Edificio u otra Estructura

Rugosidad cualquiera Rugosidad B Rugosidad cualquiera

Condiciones de rugosidad de superficie desde donde sopla el viento requeridas para la Exposicin B

2.2) Categoras de exposicin: representacin esquemticaCondiciones de

rugosidad de superficie desde donde sopla el

viento requeridas para la Exposicin D para casos

con (a) Rugosidad de Superficie D inmediata a la construccin desde donde sopla el viento y

(b) Rugosidad de superficie B y/o C

inmediata a la construccin desde

donde sopla el viento.

Viento

Viento

d1 mayor entre 1524 m o 20hEdificio u otra Estructura

Rugosidad cualquiera Rugosidad DRugosidad cualquiera

Edificio u otra Estructura

d1 mayor entre 1524 m o 20h, yd2 mayor entre 183 m o 20h

Rugosidad cualquiera Rugosidad D Rugosidad B y/o C Rugosidad cualquiera

2.3) Factor topogrfico Kzt

Los efectos de aceleraciones del viento en colinas, crestas y acantilados aisladosconstituyendo cambios abruptos en la topografa en general, ubicada en cualquiercategora de exposicin, debern ser incluidos en el diseo cuando las estructuras ycaractersticas de sitio y ubicacin cumplen ciertas condiciones.

El efecto de aceleracin del viento deber ser incluido en el clculo de las cargas dediseo por viento utilizando el factor Kzt:

Kzt= (1+K1K2K3)2

Donde K1, K2 y K3 estn dados en la tabla a continuacin.

Si las condiciones de sitio y su ubicacin no cumplen todas las condicionesespecificadas, entonces Kzt se tomar como 1.

2.3) Factor topogrfico KztCondiciones a cumplir (todas) para tomar en cuenta los efectos topogrficos:

1. La colina, cresta o acantilado est aislado y sin obstrucciones en la direccin contra alviento por otras caractersticas topogrficas similares de altura comparable, para 100veces su altura (100H), o 3.22km, la que sea menor. Esta distancia se midehorizontalmente desde el punto del cual la altura H de la colina, cresta o acantilado fuedeterminada.

2. La colina, cresta o acantilado sobresale por encima de las caractersticas del terreno endireccin contra el viento, en un radio de 3.22km, en cualquier cuadrante por un factor de 2o ms.

3. La estructura se encuentra en la mitad superior de una colina, cresta o cerca de unacantilado, como se muestra en la figura de la tabla siguiente (26.8-1).

4. La relacin H/Lh debe ser mayor o igual a 0.2.

5. El valor de H debe ser mayor que o igual a 4.5m para exposicin C y D y mayor o igual a18m para exposicin B.

2.3) Factor topogrfico Kzt

2.3) Factor topogrfico KztNotas:

1. Para otros valores de H/Lh y z/Lh que los mostrados, se permite interpolacin lineal.2. Para H/Lh>0.5, asumir H/Lh=0.5 para evaluar K1 y sustituir 2H por Lh para evaluar K2 y K3.3. Los factores se basan en la suposicin de que en viento se acerca a la colina o talud a lo largo de

la direccin de mxima pendiente.4. Notacin:

H: Altura relativa de la colina o talud hasta el terreno a barlovento en pies o metros.Lh: Distancia horizontal en direccin contra el viento, desde la colina hasta donde la diferencia decota del terreno es la mitad de la altura de la misma, en pies o metros.K1: factor que toma en cuenta la forma o caractersticas topogrficas y efectos mximos derfagas.K2: factor que toma en cuenta la reduccin de rfagas con la distancia a barlovento o sotaventode la cresta.K3: factor que toma en cuenta la reduccin de rfagas con la altura sobre el terreno local.x: distancia (contra o en direccin al viento) desde la cresta hasta la ubicacin de la estructura, enpies o metros.z: altura de la estructura sobre la superficie del terreno, en pies o metros.: factor de atenuacin horizontal.: factor de atenuacin por la altura.

*zmin= mnima altura usada para asegurar que la altura equivalente es mayor que 0.6h o zmin.

Para estructuras con h zmin, deber ser tomada como zmin.

h= altura media de la estructura (m).z= altura sobre la superficie del terreno (m).= altura equivalente de la estructura (m).zg= altura nominal de la capa lmite de la atmosfera.= exponente de la ley de poder de 3 segundos de rfaga.

2.3) Factor topogrfico Kzt: Constantes de exposicin del terreno

Para estructuras rgidas, el factor ante rfagas se tomar como 0.85 o secalcular mediante la siguiente frmula:

= 0.9251 + 1.7

1 + 1.7

=

(S.I.)

: intesidad de turbulencia a la altura : altura equivalente de la estructura definida como 0.6h, pero no menor a

zmin.c: valor dado en tabla descrita anteriormente de constantes de exposicin delterreno 26.9-1.

y se tomarn como 3.4

2.4) Factor de efecto de rfagas G

Q= respuesta de fondo.

= 1

1 + 0.63 +

.

B= dimensin horizontal de la estructura medida normal a la direccin del viento (m)h= altura media de la estructura (m)= Escala de longitud integral de turbulencia a la altura equivalente.

=

" (SI)

Donde # " son constantes de la tabla anterior 26.9-1


Para estructuras flexibles, el factor de rfagas se calcular con la siguienteecuacin:

#se tomarn como 3.4.

$ = 2 ln 3600' +0.577

2 ln(3600')

R: factor de respuesta de resonancia.R: se tomar como h, B y L


' = frecuencia natural fundamental* = *+, tomando , = 4.6'//0* = *1, tomando , = 4.6'//0* = *2, tomando , = 15.4'//0= tasa de amortiguamiento, en porcentaje del crtico (ej. 0.05=5%)/0= velocidad media del viento por hora, a una altura

Donde 30 est tabulado en la tabla anterior de constantes del terreno 26.9-1, yV es la velocidad bsica del viento.

Nota: cuando se determinen los coeficientes GCp, GCpi y GCpf mediantetablas, no se debe determinar el valor de G separadamente.


Para determinar si una estructura es rgida o flexible, la frecuencia naturalfundamental n1 se deber calcular para las propiedades estructurales ycaractersticas de deformacin de los elementos resistentes en un anlisisapropiado. Los edificios bajos (definidos para una altura media h menor o igual a18m, y que no exceda su menor dimensin horizontal), pueden ser consideradoscomo rgidos.

Construcciones rgidas: Estructuras cuya frecuencia natural fundamental es mayor o igual a 1 Hz.

Construcciones flexibles: Estructuras esbeltas y otras cuya frecuencia natural fundamental es menor a 1 Hz.


Como alternativa a realizar un anlisis para calcular n1, se podr calcular lafrecuencia natural aproximada na para estructuras de acero, concreto omampostera, si se cumple lo siguiente:

1. La altura de la estructura es menor o igual a 90m.2. La altura de la estructura es menor que 4 veces su longitud efectiva Leff.

2.4) Factor de efecto de rfagas G:Clculo aproximado de la frencuencia natural

hi es la altura sobre el terreno del nivel i,Li es la longitud de la estructura en el nivel i paralela a la direccin delviento.

Frecuencia aproximada na para estructuras de concreto y acero con unsistema resistente distinto a prticos resistentes a momento.

Abiertas (open buildings): cuando las paredes tienen al menos el 80% de su reaabierta.

Parcialmente cerradas (partially enclosed buildings): cumple con las dos condicionessiguientes:

1) el rea total de abertura en una pared que recibe presin externa positivaexcede la suma de las reas de abertura en el edificio (paredes y techos) porms del 10%.2) El rea total de abertura en una pared que recibe presin externa positivaexcede 0.37m2 o el 1% del rea de la pared (la menor), y el porcentaje deaberturas en el balance de la envolvente de la estructura no excede el 20%.

Cerradas (enclosed buildings): estructuras que no cumplen con las condiciones deabiertas o parcialmente cerradas.

2.5) Clasificacin de cerramiento

2.5) Clasificacin de cerramiento

ABIERTAS PARCIALMENTE CERRADAS CERRADAS

Ao 0.8Ag

Ao>1.10Aoi

Construcciones que no cumplen con las condiciones abiertas o

parcialmente cerradas.

Ao>(0.37m2)Ao>0.01Ag

Aoi/Agi 0.20

Ao= rea total de abertura en una pared que recibe presin externa positiva (m2).

Aoi: suma de las reas de abertura en la envolvente de la estructura (paredes y techos) no incluyendo a Ao, (m2).

Ag= rea gruesa de esa pared en donde se identifica Ao, (m2).

Agi: suma de las reas gruesas de superficie de la envolvente de la estructura (paredes y techo) sin incluir Ag, (m2).

Menorentre:

y:

Notas:

1. Los signos ms y menossignifican presionesactuando hacia adentro yhacia afuera de lassuperficies internas,respectivamente.

2. Los valores de GCpi seusarn con qz o qh, como seespecifique.

3. Se deben considerar doscasos para determinar losrequerimientos de la cargacrtica para las condicionesapropiadas:

(i) Un valor positivo de(GCpi) aplicado a todaslas superficies internas.

(ii) Un valor negativo de(GCpi) aplicado a todaslas superficies internas.

2.6) Coeficiente de presin interna GCpi

3) Coeficiente de exposicin de presin de velocidad Kh y Kzz= altura sobre el nivel del suelo.

Notas:

1. El coeficiente Kz puede ser determinado mediante la siguiente ecuacin:

Para 15 pies z zg,Kz= 2.01(z/zg)2/Para z < 15 pies, Kz= 2.01(15/zg)2/15 pies= 4.57metros

2. y zg estn tabulados en la tabla 26.9.1:constantes de exposicin del terreno.

3. Es aceptada la interpolacin lineal paravalores intermedios de altura z.

4. Las categoras de exposicin estndefinidas a continuacin.

4+, 4 = 0.61366768/9 [N/m2]

4+, 4 = 0.062566768/9 [kgf/m2]

Kd= Factor de direccionalidad del vientoKz= Coeficiente de exposicin de presin de velocidadKzt=Factor topogrficoV= Velocidad bsica del viento (m/s)qz= Presin dinmica calculada a una altura zqh= Presin dinmica calculada a una altura promedio h

4) Presin dinmica qh o qz

[SI]

5) Coeficiente de presin externa Cp:5.1) Paredes y Techos

Techos a dos y cuatro aguas

Techos monopendientes

Techos tipo buhardilla

Paredes a barlovento

Paredes a sotavento

Paredes laterales

Coeficientes de presin en PAREDES

Coeficientes de presin en TECHOS

5.1) Coeficiente de presin externa Cp: Paredes y Techos

Normal a la cumbreraPara 10

Normal a la cumbreraPara < 10 yParalelo a la cumbrera para todos los

5.1) Coeficiente de presin externa Cp: Paredes y Techos Notas (Figura 27.4-1):

1. Signos de mas y menos se refieren a presiones actuando en direccin hacia y fuera de lassuperficies, respectivamente.

2. Interpolacin lineal est permitida para otros valores no mostrados de L/B, h/L y . La interpolacinslo debe hacerse entre valores del mismo signo. Cuando no son valores del mismo signo, se debeasumir un valor de 0.0.

3. Donde se muestran dos valores de Cp, esto indica que el techo inclinado con viento a barloventoest sujeto a cualesquiera presiones positivas o negativas y la estructura de techo debe ser diseadabajo estas dos condiciones. La interpolacin para relaciones intermedias de h/L en este caso debensolo hacerse entre valores de Cp del mismo signo.

4. Para techos mono-pendientes, la superficie total del techo es una superficie sometida totalmente aviento a barlovento o a viento a sotavento.

5. Para estructuras flexibles, se debe usar el valor Gf apropiado.

5.1) Coeficiente de presin externa Cp: Paredes y Techos 6. Notacin:B: dimensin horizontal de la estructura (metros), medida normal a la direccin del viento.L: dimensin horizontal de la estructura (metros) medida paralela a la direccin del viento.h: altura media del techo (metros) excepto si 10, se tomar la altura hasta el alero (inicio deltecho).z: altura sobre el terreno (metros).G: factor de efecto de rfagas.qz, qh: presin dinmica, en N/m2 o kgf/m2, evaluada a la altura respectiva.: ngulo del plano del techo con respecto a la horizontal, en grados.

7. Para techos tipo buhardilla, la superficie horizontal superior y la superficie inclinada a sotaventodebern ser tomadas como superficies a sotavento en la tabla.

8. El corte horizontal total no ser menor que el determinado despreciando las fuerzas de viento en lassuperficies de techo, excepto que el sistema resistente a viento consista en prticos resistentes amomento.

# Para techos inclinados con una pendiente mayor a 80, usar Cp= 0.8

5.2) Coeficiente de presin externa Cp: Techos abovedados o cpulasNotas:

1. Se deben considerar dos casos de carga:Caso A: los valores de Cp entre A y B, y entre B y C, deben ser

interpolados linealmente entre arcos en el domo paralelos a ladireccin del viento.

Caso B: Cp debe ser el valor constante de A para 25grados, y debe ser determinado por interpolacin lineal desde 25grados hasta B, y desde B a C.

2. Los valores corresponden a Cp para ser usado con q(hD+f)donde hD+f es la altura en el tope del domo.

3. Signos de mas y menos se refieren a presiones actuando endireccin hacia y fuera de las superficies, respectivamente.

4. Cp es constante en la superficie del domo para arcos de crculosperpendiculares a la direccin del viento. Por ejemplo, el arco quepasa por B-B-B y todos los arcos paralelos a este.

5. Se permite interpolacin lineal para valores de hD/D ubicadosentre las curvas.

6. = 0 grados en el permetro inferior del domo, = 90 grados enel centro superior del domo. f se mide desde dicho permetroinferior hasta el tope.

7. El corte horizontal total no debe ser menor que el determinadodespreciando las fuerzas de viento en las superficies del techo.

8. Para valores de hD/D menores a 0.05, debe usarse la figuraanterior 27.4.1.

5.3) Coeficiente de presin externa Cp: Techos arqueadosNotas:

1. Los valores listados son para ladeterminacin de cargas promediosobre el sistema principal resistente asismos.

2. Signos de mas y menos se refierena presiones actuando en direccinhacia y fuera de las superficies,respectivamente.

3. Para vientos en direccin paralelaal eje del arco, se debe usarcoeficientes de presin externa de latabla para paredes y techos 27.4-1con el viento paralelo al la cresta.

4. Para componentes y cerramientos:(1) en el permetro de techo, usar loscoeficientes de presin externa en lafigura 30.4-2A, B y C con basadoen la pendiente del techo y (2) paralas dems reas de techo, usar loscoeficientes de presin externa dadosen esta tabla multiplicados por 0.87.

*Cuando la relacin elevacin entre luz sea 0.2 r 0.3, debern ser usados coeficientes alternativos para elcuarto a barlovento, dados por (6r - 2.1).

Cuarto a barlovento

Mitad central

Cuarto a sotavento

5.4) Coeficiente de presin neta CN: Techos libres mono-pendientes

Notas:

1. CNW y CNL se refieren a presiones netas (contribuciones de superficies superiores e inferiores) para la mitad de la superficie detecho a barlovento y a sotavento, respectivamente.

2. Flujo de viento libre se refiere a un flujo de viento relativamente sin obstrucciones, con bloqueo menor o igual al 50%. Flujo deviento obstruido se refiere a objetos debajo del techo impidiendo el flujo del viento (bloqueo > 50%).

3. Se permite interpolacin lineal para valores de entre 7.5 y 45. Para valores de menores a 7.5, usar coeficientes de presinexterna para 0.

4. Signos de mas y menos se refieren a presiones actuando en direccin hacia y fuera de las superficies, respectivamente.5. Todos los casos de carga mostrados para cada ngulo de techo deben ser evaluados.6. Notacin: L= dimensin horizontal del techo, medido en la direccin del viento (m). h= altura media del techo (m). = direccin del

viento (grados). = ngulo del plano del techo con respecto a la horizontal (grados).

Flujo de viento libre Flujo de viento obstruido

Caso de carga

ngulo del techo

5.5) Coeficiente de presin neta CN: Techos libres a dos aguasNotas:

1. CNW y CNL se refieren a presiones netas(contribuciones de superficies superiores einferiores) para la mitad de las superficies de techoa barlovento y sotavento, respectivamente.

2. Flujo de viento libre se refiere a un flujo de vientorelativamente sin obstrucciones, con bloqueomenor o igual al 50%. Flujo de viento obstruido serefiere a objetos debajo del techo impidiendo elflujo del viento (bloqueo > 50%).

3. Se permite interpolacin lineal para valores de entre 7.5 y 45. Para valores de menores a 7.5,usar coeficientes de presin externa para 0.

4. Signos de mas y menos se refieren a presionesactuando en direccin hacia y fuera de lassuperficies, respectivamente.

5. Todos los casos de carga mostrados para cadangulo de techo deben ser evaluados.

6. Notacin: L= dimensin horizontal del techo,medido en la direccin del viento (m). h= alturamedia del techo (m). = direccin del viento(grados). = ngulo del plano del techo conrespecto a la horizontal (grados).

Flujo de viento libre Flujo de viento obstruidoCaso de cargangulo del techo

5.6) Coeficiente de presin neta CN: Techos batea Notas:

1. CNW y CNL se refieren a presiones netas(contribuciones de superficies superiores einferiores) para la mitad de las superficies de techoa barlovento y sotavento, respectivamente.

2. Flujo de viento libre se refiere a un flujo de vientorelativamente sin obstrucciones, con bloqueomenor o igual al 50%. Flujo de viento obstruido serefiere a objetos debajo del techo impidiendo elflujo del viento (bloqueo > 50%).

3. Se permite interpolacin lineal para valores de entre 7.5 y 45. Para valores de menores a 7.5,usar coeficientes de presin externa para 0.

4. Signos de mas y menos se refieren a presionesactuando en direccin hacia y fuera de lassuperficies, respectivamente.

5. Todos los casos de carga mostrados para cadangulo de techo deben ser evaluados.

6. Notacin: L= dimensin horizontal del techo,medido en la direccin del viento (m). h= alturamedia del techo (m). = direccin del viento(grados). = ngulo del plano del techo conrespecto a la horizontal (grados).

Flujo de viento libre Flujo de viento obstruidoCaso de carga

ngulo del techo

5.7) Coeficiente de presin neta CN: Techos libres en edificios abiertos Notas:

1. CN denota presiones netas (contribuciones de superficies superiores e inferiores).

2. Flujo de viento libre se refiere a un flujo de viento relativamente sin obstrucciones, con bloqueo menor o igual al 50%. Flujo de viento obstruido se refiere a objetos debajo del techo impidiendo el flujo del viento (bloqueo > 50%).

3. Signos de mas y menos se refieren a presiones actuando en direccin hacia y fuera de las superficies de techo, respectivamente.

4. Todos los casos de carga mostrados para cada ngulo de techo deben ser evaluados.

5. Para techos mono-pendientes con < 5, los valores de CN mostrados aplican tambin cuando = 0 y 0.05 h/L 0.25. Para otros valores de h/L, se referir a la figura 27.4-4.

6. Notacin: L= dimensin horizontal del techo, medido en la

direccin del viento (m). h= altura media del techo (m). Ver figuras 27.4-5 o 27.4-6

para una descripcin grfica. = direccin del viento (grados). = ngulo del plano del techo con respecto a la

horizontal (grados).

Flujo de viento libre Flujo de viento obstruidoCaso de cargangulo del techoDistancia

horizontal desde el borde a barlovento

Mono-pendiente Tipo bateaInclinado

ESTRUCTURAS ABIERTAS

; = 4@

q y qi se evaluarn correspondientes a cada exposicin definidas anteriormente, yla presin se aplicar simultneamente en paredes a barlovento y a sotavento y entechos, como se indica en la siguiente figura.

6) Presin de Viento, p6.1 y 6.2) Edificios cerrados y parcialmente cerrados

6) Presin de Viento, p6.1 y 6.2) Edificios cerrados y parcialmente cerrados

; = 4+

Las presiones externas positivas en la superficie inferior de volados de techos abarlovento se determinarn utilizando el coeficiente Cp igual a 0.8, combinado conlas presiones de la superficie superior determinadas utilizando la figura 27.4-1.

6) Presin de Viento, p6.4) Volados en techos

Direccin del viento

Presin adicional sobre superficie

inferior del volado utilizando Cp= 0.80

Presin sobre superficie superior del techo calculada segn figura 27.4-1

La presin de viento de diseo para el efecto de parapetos en el sistema resistente a viento de construcciones rgidas o flexibles, teniendo un techo plano, a dos aguas o a cuatro, se determinan con la siguiente ecuacin:

;= = 4=

6) Presin de Viento, p6.5) Parapetos o antepechos

Presin de viento sobre el parapeto

Altura hasta el tope del parapeto

Altura media h

PRESIONES MNIMAS DE DISEOLa carga de viento a ser usada en el diseo de las estructuras resistentes a vientopara construcciones cerradas o parcialmente cerradas, no ser menor a 0.77 kN/m2 (80 kgf/m2) multiplicada por el rea de paredes de la construccin, y 0.38 kN/m2 ( 40kgf/m2) multiplicada por el rea del techo de la construccin proyectada en un planovertical normal a la direccin del viento asumida. Cargas de paredes y techos debenser aplicadas simultneamente. La fuerza de diseo de viento para construccionesabiertas no debe ser menor a 0.77 kN/m2 ( 80 kgf/m2) multiplicada por el rea Af.

Construcciones cerradas o parcialmente cerradas Construcciones abiertas

Paredes 80 kgf/m2Paredes y Techos 80 kgf/m2

Techos 40 kgf/m2

Documents

Analisis y Diseño de Galpones_ASCE 7-10 (Revisión 1).pdf