TALLER SOBRE LA ACTUALIZACIÓN DEL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DF DISEÑO POR VIENTO

Transcripción

1 TALLER SOBRE LA ACTUALIZACIÓN DEL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DEL DF DISEÑO POR VIENTO Dr. Alberto López López 3 y 4 de Junio de 2005

2 INDICE INTRODUCCIÓN FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO OBJETIVO REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y LA NTC-DISEÑO POR VIENTO DEL RCDF, 2004 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL D.F. NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO EJEMPLO ILUSTRATIVO DE APLICACIÓN ANTECEDENTES DE ESTUDIOS DE REGIONALIZACIÓN EÓLICA

3 INTRODUCCIÓN Retrato de la edad media, muestra los furiosos dioses del viento que hacen encallar al héroe griego Eneas delante de la costa de Cartago.

4 INTRODUCCIÓN La torre de los vientos de más de 2000 años de edad que se halla al pie de la Acrópolis en Atenas, asigna diferentes dioses del viento a cada uno de los ocho puntos cardinales. El dios más temido era Boreas, muy frío y tormentoso, que soplaba del norte.

5 INTRODUCCIÓN Falla del puente Tacoma en los E.U.A.

6 Efecto de la variación de la temperatura con la altura sobre el nivel del mar. FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO

7 FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO Ejemplo de experimento para demostrar la circulación de la atmósfera como resultado de variaciones de la temperatura

8 FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO Si las columnas de aire en el experimento anterior representaran las columnas de aire sobre el ecuador y sobre los polos, se tiene entonces el proceso de circulación de la atmósfera en la tierra.

9 FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO Atmósfera Desplazamiento Estados de la atmósfera: estabilidad positiva, inestabilidad y estabilidad neutra. Estos estados generan las condiciones climáticas y de tormenta en una región.

10 FENÓMENOS QUE GENERAN EL VIENTO La rotación de la tierra genera sobre las partículas de aire efectos centrífugos que inducen movimiento.

11 OBJETIVO Presentar la metodología actual, los criterios y aplicaciones relevantes para el diseño de estructuras contra la acción del viento, con base en las nuevas NTC-2004 del RCDF

12 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO ALCANCE DE LA NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO Se amplían los requisitos de diseño por viento contenidos en el Capítulo VII del Título Sexto del RCDF-2004.

13 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO ALCANCE DE LA NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO Se aplicarán los procedimientos indicados conforme a los criterios generales de diseño especificados en el Título Sexto del RCDF-2004

14 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES CAPÍTULO I GENERALIDADES Art Para los efectos de este título las construcciones se clasifican según su importancia y destino en dos grupos: A y B

15 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES Capítulo III DE LOS CRITERIOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL Art Toda estructura y cada una de sus partes deben diseñarse para cumplir con dos requisitos básicos:

16 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES I. 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 esperada

17 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES II. No rebasar ningún estado límite de servicio ante combinaciones de acciones que corresponden a condiciones normales de operación

18 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES Art En el diseño de toda estructura deben tomarse en cuenta los efectos de las cargas muertas, de las cargas vivas, del sismo y del viento, cuando este último sea significativo

19 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES Art Se considerarán tres categorías de acciones, de acuerdo con la duración en que obren sobre las estructuras con su intensidad máxima, las cuales están contenidas en las Normas correspondientes

20 NTC SOBRE CRITERIOS Y ACCIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES 2. ACCIONES DE DISEÑO 2.1 Tipo de acciones, según su duración Se consideran tres categorías de acciones: PERMANENTES VARIABLES ACCIDENTALES REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO

21 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO TÍTULO SEXTO DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES Art La seguridad de una estructura debe verificarse para el efecto combinado de todas las acciones que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente, considerándose dos categorías de combinaciones que se describen en las Normas.

22 REQUISITOS DEL NUEVO RCDF Y NTC-DISEÑO POR VIENTO NTC SOBRE CRITERIOS Y ACCIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES 2.3 Combinaciones de Acciones a) Combinaciones de Acciones Permanentes y variables b) Combinaciones de Acciones Permanentes, variables y accidentales

23 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS DE REGIONALIZACIÓN EÓLICA

24 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS DE REGIONALIZACIÓN EÓLICA La pregunta que todo diseñador se hace es la siguiente: Cual es el valor máximo de la velocidad de viento que puedo esperar durante los próximos 20 años de vida útil de mi estructura? En términos de la probabilidad y la estadística de valores extremos esta frase se puede cambiar como: Cual es la probabilidad, P, de que la máxima velocidad de viento no exceda el valor extremo V máx?

25 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS DE REGIONALIZACIÓN EÓLICA

26 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS DE REGIONALIZACIÓN EÓLICA

27 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS DE REGIONALIZACIÓN EÓLICA

28 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL D.F.

29 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL OBSERVATORIOS UTILIZADOS DEL SMN TACUBAYA ( ) AEROPUERTO ( ) CHAPINGO ( ) PACHUCA ( ) PUEBLA ( ) QUERÉTARO ( ) TLAXCALA ( ) TOLUCA ( ) TULANCINGO ( ) OBSERVATORIOS UTILIZADOS DEL SISTEMA RAMA HANGARES MERCED PEDREGAL PLATEROS PERIODO PERIODO

30 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL

31 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL VELOCIDADES DE RÁFAGA DEL VIENTO (m/s) PARA DISTINTOS PERIODOS DE RETORNO SITIO PERIODO DE RETORNO (Años) TACUBAYA MERCED AEROPUERTO HANGARES CHAPINGO PACHUCA PUEBLA QUERÉTARO TLAXCALA TULANCINGO TOLUCA

32 Ajuste de velocidades de la estación Hangares a funciones de extremos. REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL

33 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL TACUBAYA MERCED AEROPUERTO HANGARES 50 Velocidad de ráfaga (m/s) Periodo de retorno (Años)

34 Intervalos de tiempo de medición de las ráfagas. REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL

35 El Factor de Ráfaga es la relación entre velocidades registradas con diferentes intervalos de promediación. REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL

36 REGIONALIZACIÓN EÓLICA DEL DISTRITO FEDERAL

37 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO

38 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO NTC SOBRE DISEÑO POR VIENTO 2.2 Clasificación de las estructuras Según su importancia: A, B y temporales Según su respuesta al viento: a) TIPO 1. Estructuras poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos del viento

39 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO b) TIPO 2. Estructuras sensibles a las ráfagas de corta duración. Su relación de esbeltez es mayor que cinco o su periodo fundamental mayor que un segundo c) TIPO 3. Estructuras como las del Tipo 2 en que además, por la forma de su sección transversal, se propicia la generación de vórtices

40 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO d) TIPO 4. Estructuras que por su forma o lo largo de sus periodos de vibración presentan problemas aerodinámicos especiales

41 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO NTC SOBRE DISEÑO POR VIENTO 3. MÉTODOS SIMPLIFICADO Y ESTÁTICO PARA DISEÑO POR VIENTO 3.1 Determinación de la velocidad de diseño, V D V D = F TR Fα V R

42 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO

43 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO Revisar la NTC-2004 Diseño por Viento, Inciso 3.1 Determinación de la velocidad de diseño, para definir el valor de cada parámetro

44 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO FACTOR DE VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD CON LA ALTURA, TERRENO DE RUGOSIDAD R2, COMPARACIÓN CON NTC-1995 NTC-95 NTC Altura sobre el terreno, z (m) Factor de variación con la altura

45 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO FACTOR DE VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD CON LA ALTURA, TERRENO DE RUGOSIDAD R2, COMPARACIÓN CON REG. INTERN. NTC-2000 NUEVA ZELANDA ISO Altura sobre el terreno, z (m) Factor de variación con la altura

46 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO NTC SOBRE DISEÑO POR VIENTO 3. MÉTODOS SIMPLIFICADO Y ESTÁTICO PARA DISEÑO POR VIENTO 3.2 Determinación de la presión de diseño, p z p z = C p V D

47 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO Revisar la NTC-2004 Diseño por Viento, Inciso 3.3 Factores de presión, para definir sus valores

48 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO NTC SOBRE DISEÑO POR VIENTO 5. EMPUJES DINÁMICOS PARALELOS AL VIENTO G = R SF g B C β e

49 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO = PRESIÓN DEL VIENTO t (seg) + PRESIÓN DEL VIENTO PRESIÓN DEL VIENTO t (seg) t (seg)

50 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO RESPUESTA ANTE CARGA ARMÓNICA

51 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO RESPUESTA ANTE CARGA ARMÓNICA 10 FACTOR DE AMPLIFICACIÓN H ω/ω n

52 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO RESPUESTA FLUCTUANTE

53 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO FACTOR DE RESPUESTA DINÁMICA R = R + g σ R = R 1 + g σ R R

54 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO RESPUESTA FLUCTUANTE

55 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO RESPUESTA FLUCTUANTE

56 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO FACTOR DE AMPLIFICACIÓN DINÁMICA EN LA DIRECCIÓN DEL VIENTO G = R SF g B C β e Revisar las NTC-2004, Inciso 5, para evaluar los factores de esta ecuación.

57 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO NTC SOBRE DISEÑO POR VIENTO 6. EFECTOS DE VÓRTICES PERIÓDICOS SOBRE ESTRUCTURAS PRISMATICAS

58 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO 6. EFECTOS DE VÓRTICES PERIÓDICOS SOBRE ESTRUCTURAS PRISMATICAS

59 NUEVOS CRITERIOS DE LAS NTC-2004 DISEÑO POR VIENTO Revisar la NTC-2004 Diseño por Viento, Incisos 6 y 7, para definir valores de efectos dinámicos de vórtices y desplazamientos permisibles

60 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE APLICACIÓN

61 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE APLICACIÓN FUERZAS APLICANDO LAS NTC kg A A Corte A-A I = 115,338 cm 4 w = 311 kg/m 6 E = 2.04 x 10 kg/cm kg/m 50.8 Propiedades geométricas y mecánicas Fuerzas con viento normal al plano del anuncio

62 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE APLICACIÓN FUERZAS APLICANDO LAS NTC kg kg/m Fuerzas con viento paralelo al plano del anuncio

63 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE APLICACIÓN FUERZAS APLICANDO LAS NTC kg kg/m kg/m Fuerzas con viento normal al plano del anuncio

64 EJEMPLO ILUSTRATIVO DE APLICACIÓN FUERZAS APLICANDO LAS NTC kg/m kg/m Fuerzas con viento paralelo al plano del anuncio

65 Referencias 1) Manual de Diseño de Obras Civiles de la CFE, Diseño por Viento, IIE-CFE, México, ) "Basis of the Mexican Wind Handbook for the evaluation of the dynamic response of slender structures", 9th. International Conference on Wind Engineering, New Delhi, India, ) "Terrain related parameters for the evaluation of turbulence and their application to the response of transmission structures", 9th. International Conference on Wind Engineering, New Delhi, India, ) Updated regional gust wind velocities and recommendations for structural design in the Mexico City Valley, First American Conference of Wind Engineering, Clemenson, N.C., USA, June, ) Wind design for Mexico: A review of period , Eleventh International Conference on Wind Engineering, Lubbock, Texas, USA, June, 2003.

66 PARTICIPANTES INSTITUTO DE INGENIERÍA - UNAM M.C. NEFTALÍ RODRIGUEZ CUEVAS DR. LUIS ESTEVA MARABOTO INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELÉCTRICAS DR. ALBERTO LÓPEZ LÓPEZ M.I. CELSO J. MUÑOZ BLACK ASESOR EXPERTO DR. JORGE SÁNCHEZ SESMA

67 Gracias por su Participación en el Taller