DISEÑO EOLICO DE UN ESPECTACULA

7/21/2019 DISEÑO EOLICO DE UN ESPECTACULA

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DISEÑO EOLICOMEMORIA DE CÁLCULO DE UN ESPECTACULAR

Con la fnalidad de mejorar la seguridad de las esru!urasane el "ieno# se a$li!ar% el !rierio de Dise&o '$imo# en

el !ual se (us!a minimi)ar los !osos de las $*rdidas $aradi+erenes ni"eles De im$oran!ia de las esru!uras#o(eniendo ma$as de "elo!idades ,$imas- Dadas las.u!ua!iones aleaorias de la $resi,n del "ieno de(idas ala ur(ulen!ia del mismo / a las !ara!er0si!asaerodin%mi!as de los di+erenes i$os de esru!uras# suse+e!os se 1an esa(le!ido !on (ase en la defni!i,n de!oef!ienes de +orma / +a!ores de res$uesa din%mi!a-

2 3 4m( 3 5-67m8 3 66-9:m1 3 6-9:m

I; Pro!edimieno de solu!i,n

1) CLASIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA

Según su importancia la estructura pertenece al rupo ! "inciso #$1$%)$

<RUPO A Esru!uras !on un grado de seguridad ele"ado- Se in!lu/en en esegru$o a=u*llas !u/a +alla !ause la $*rdida de un n>mero im$orane de "idas# o$erjui!ios e!on,mi!os o !ulurales e?!e$!ionalmene alos@ las !onsru!!iones



/ de$,sios !u/a +alla im$li=ue un $eligro signif!ai"o $or alma!enar o!onener susan!ias ,?i!as o in.ama(les@ las !onsru!!iones !u/o+un!ionamieno es im$res!indi(le / de(e !oninuar des$u*s de la o!urren!ia de"ienos +ueres / las !onsru!!iones !u/a +alla im$ida la o$era!i,n de $lanasermoel*!ri!as# 1idroel*!ri!as / nu!leares- Ejem$los de esas esru!uras son%reas de reuni,n !on !a$a!idad ma/or =ue dos!ienas $ersonas Bsalas de

es$e!%!ulos# audiorios ;

<RUPO 2 Esru!uras $ara las =ue se re!omienda un grado de seguridadmoderado- Se !lasif!an en ese gru$o a=u*llas =ue# al +allar# generan (aja$*rdida de "idas 1umanas / =ue o!asionan da&os maeriales de magniudinermedia@ a=u*llas !u/a +alla $or "ieno $ueda $oner en $eligro a oras deese gru$o o del anerior@ las !onsru!!iones =ue +orman $are de $lanasgeneradoras de energ0a / =ue# al +allar# no $arali)ar0an el +un!ionamieno de la$lana- Ejem$los de esru!uras en ese gru$o son $lanas indusriales#su(esa!iones el*!ri!as de menor im$oran!ia =ue las del <ru$o A# (odegasordinarias# gasolineras Be?!e$o los de$,sios e?eriores de !om(usi(les$erene!ienes al <ru$o A;# !omer!ios# resauranes# !asas $ara 1a(ia!i,n#

"i"iendas# edif!ios de a$aramenos u of!inas# 1oeles# (ardas !u/a alura seama/or =ue -7 meros

<RUPO C Esru!uras $ara las =ue se re!omienda un grado de seguridad (ajo-Son a=u*llas !u/a +alla no im$li!a gra"es !onse!uen!ias# ni !ausa da&os a!onsru!!iones de los <ru$os A / 2- A(ar!a esru!uras o elemenosem$orales !on "ida >il menor =ue res meses# (odegas $ro"isionales#!im(ras# !areles# muros aislados / (ardas !on alura menor o igual =ue -7meros- Las $ro"isiones ne!esarias $ara la seguridad durane la !onsru!!i,nde esru!uras# se e"aluar%n $ara la im$oran!ia de ese gru$o-

TIPO 6 Esru!uras $o!o sensi(les a las r%+agas / a los e+e!os din%mi!os del"ieno- Se agru$an en ese i$o a=u*llas en las =ue la rela!i,n de es(ele)# #Bdefnida !omo la rela!i,n enre la alura / la menor dimensi,n en $lana;# esmenor o igual =ue !in!o / !on $eriodo naural de "i(ra!i,n del $rimer modo#menor o igual =ue un segundo-

TIPO 5 Esas esru!uras# $resenan odas las !ara!er0si!as de las del Ti$o /#adem%s# $resenan os!ila!iones im$oranes rans"ersales al .ujo del "ieno ala$are!er ",ri!es o remolinos $eri,di!os =ue inera!>an !on la esru!ura- Sein!lu/en las !onsru!!iones / elemenos a$ro?imadamene !il0ndri!os o$rism%i!os es(elos# ales !omo !1imeneas# u(er0as e?eriores o ele"adas#

TIPO Esru!uras =ue $or su +orma / dimensiones o $or la magniud de sus$eriodos de "i(ra!i,n B$eriodos naurales ma/ores =ue un segundo;# $resenan$ro(lemas aerodin%mi!os inesa(les- Enre ellas se 1allan las +ormasaerodin%mi!amene inesa(les !omo los !a(les de las l0neas de ransmisi,n#!u/a se!!i,n rans"ersal se "e modif!ada de manera des+a"ora(le en )onassomeidas a 1eladas# las u(er0as !olganes / las anenas $ara(,li!as-



&) DETER'INACIÓN DE LA (ELCIDAD !*SICA DE DISE+

La "elo!idad (%si!a de dise&o# (D# es la "elo!idad a $arir de la !ual se!al!ulan los e+e!os del "ieno so(re la esru!ura o so(re un !om$onene de lamisma- La "elo!idad (%si!a de dise&o# en mF1# se o(endr% !on la e!ua!i,n

( D F T F r, ( REn dondeF T es el +a!or =ue de$ende de la o$ogra+0a lo!al#adimensional#F r, el +a!or =ue oma en !uena el e+e!o de las !ara!er0si!asde

e?$osi!i,n lo!al# adimensional# /( R la "elo!idad regional de r%+aga =ue le !orres$onde al siio endonde se des$lanara la esru!ura# en mF1-

Es la "elo!idad a $arir de la !ual se !al!ulan los e+e!os "ieno so(re aesru!ura so(re un !om$onene de la misma-

GD 3 H T HR GR



Gelo!idad 6-: :-J:K 67:mF1

H T 3 Ha!or de To$ogra+0aHR 3 E?$osi!i,n lo!al# a dimensional

GR 3 Gelo!idad Regional BmF1;Gelo!idad Regional BGR;

Es la "elo!idad regional de r%+aga del "ieno m%?ima =ue $uede sere?!edida en un !iero $eriodo de reorno-

GR 3 67:mF1

Ha!or de e?$osi!i,n BHR;

Esa(le!e la "aria!i,n de la "elo!idad del "ieno !on la alura# en +un!i,nde la !aegor0a del erreno-

FRZ = c

FRZ = c ( z

10¿ α

FRZ = c (δ

10¿ α

si ) o 36:si 6: ) si ) o 3

3 alura $or en!ima del erreno naural

3 e?$onene =ue deermina la +orma de la "aria!i,n de la "elo!idaddel "ieno !on la alura 3 alura media a $arir del ni"el del erreno de des$lane! 3 !oef!iene de es!ala de rugosidad

Tenemos =ue) 3 66-9: :-47 3 66-67

HR 3 :-996B11.15

10 ; :-674 3 :-9J4

Las "aria(les de # / ! es%n en +un!i,n de la rugosidad del erreno-

Caegor0 a delerreno

Q C

6 :-:JJ 7 6-65K :-69 567 6-:::5 :-644 5J: :-996



:-6K: 77 :-967

! 3 :-996 3 :-674 3 :-5J:

Con lo =ue el +a!or de e?$osi!i,n es igual a

HR 3 ! si o 3 6:m

HR 3 ! BrF6:; 3 :-996 B66-67F6:;:-674 3 :-9J

Dado =ue 6:m 66-67 5J:m

HR 3 :-9J

Pueso =ue el es$e!a!ular se des$lanara en un erreno $lano / dea!uerdo a la siguiene a(la# el erreno iene $endiene men!ionada de7 / se !onsidera un +a!or o$ogr%f!o

H T 3 6-:H T 3 Ha!or To$ogr%f!o



Siios Ejem$los de o$ogra+0a lo!al FT

Proegid

os

Galles !errados :-J

Normales

Terreno $r%!i!amene $lano-Cam$o a(iero# ausen!ia de!am(ios o$ogr%f!osim$oranes !on $endienesmenores de 7-

6-:

E?$uesos

Terra$lenos-Pe&as!os# a!anilados#$re!i$i!ios# di=ues# $resas-

G*anse lase!ua!ionesB--4; aB--9;

Ese +a!or oma en !uena el e+e!o o$ogr%f!o lo!al del siio en donde sedes$lanar% la esru!ura- As0# $or ejem$lo# si la !onsru!!i,n se lo!ali)a en lasladeras o !imas de !olinas o mona&as de alura im$orane !on res$e!o alni"el general del erreno de los alrededores# es mu/ $ro(a(le =ue se generena!elera!iones del .ujo del "ieno /# $or !onsiguiene# de(er% in!remenarse la"elo!idad regional-



S 3 81F 3 66-9: :-47 3 66-67



S 3 66-67m

Gelo!idad de Dise&o 2%si!o GD

GD 3 B6-:; B:-J:; B67:mF1; 3 657mF1

657:::F54:: 3 5K-7mFsGD 3 5K-7mFs

Presi,n din%mi!a de (ase

Cuando el "ieno a!>a so(re una !onsru!!i,n# genera $resiones so(resus su$erf!ies# =ue "ar0an seg>n la inensidad de la "elo!idad / ladire!!i,n del "ieno# la $resi,n =ue ejer!e el .ujo del "ieno so(re unasu$erf!ie $lana $er$endi!ular a *l# / se denomina $resi,n din%mi!a de

(ase =) en Pa / se deermina !on la siguiene e!ua!i,n=) 3 :-:K ɢG

D

=) 3 :-::9 ɢGD

GD 3 Gelo!idad 2%si!a del Dise&o=) 3 Presi,n din%mi!a de (aseɢ 3 Ha!or de !orre!!i,n de em$eraura

El "alor de ɢ se aiende !on la siguiene e?$resi,n

ɢ 3 :-5J F K5 V T 3 Presi,n (arom*ri!a# en mm 8g T 3 Tem$eraura am(ienal en WC

Ha!or de e?$osi!i,n BHXR;

Para la !aegor0a 5 se oman los "alores de los $ar%meros B( 3 :-KK# X

3 :-6 / 3 :-46# d 3 :-J# GD 3 :-5: / min 3 7; !on lo =ue se o(iene

HXR 3 :-K: ( BZs

10 ;

3 :-K: B:-KK; B66-67F6:; :-6 3 :-74

HXR 3 :-775



Gelo!idad Media de Dise&o BGXD;

GXD 3 H T HXR GDF5-43 B:-K7; B:-4:; B67:;F:-97

3mFsGXD 3 KJ-4KmFs

Huer)a din%mi!a e=ui"alene BHe=;

He= B); 3 P) Ae?$ HA2

3 B6:J5-J7; B-K7?6-K:; BYYY;

Huer)a de am$lif!a!i,n din%mi!a BHAD;

HAD 3 l V $ I" BS; √ B2

+ P2

F l V I" BS;

En la siguiene a(la se $resenan las rela!iones enre los "alores de laaliud# 1m# en meros so(re el ni"el del mar Bmsnm;# / la $resi,n(arom*ri!a en mm de 8g-

Aliud#Bmsnm;

Presiónbarométrica, Ω(mm de Hg)

: K4:

7:: K:6::: 4K767:: 457::: 4::7:: 7475::: 75:57:: J7

La !iudad de Pue(la se en!uenra a una alura so(re el ni"el del mar de6m / la $resi,n (arom*ri!a se o(iene iner$olando enre los"alores de la a(la anerior $ara ele"a!iones de ::: a 7:: msnm#

resulando en 7J6-4mm de 8g@ as0 el +a!or de !orre!!i,n $ara unaem$eraura media anual de 69WC es de Z 3 Z: V BZ6 Z:F[6 [:; B[[:; Z 3 4:: V B747V4::F7:::::; B6:::; 3 7J6-4ɢ 3 :-5J B7J6-4;FK5V69-6 3 :-KJ4

Enon!es# la $resi,n din%mi!a de (ase es



=) 3 :-:K ɢGD 3 :-:KB:-KJ4;B6-7; 3 K7J-4J

=) 3 K7J-4JPa

Presiones / Huer)as de Dise&o

La $resi,n a!uane so(re las esru!uras en dire!!i,n del "ieno se de(eomar en !uena la +orma de la esru!ura# am(i*n se le denominaem$uje medio / es $rodu!ido $or los e+e!os de la "elo!idad de r%+aga-

El !oef!iene de $resi,n C$ se defne !omo la rela!i,n de la $resi,na!uane so(re la !onsru!!i,n o so(re una de sus su$erf!ies#muli$li!ada $or la $resi,n din%mi!a de (ase =) $ara una alura dadadeerminada la $resi,n a!uane-

A; Gieno normal al $lano del es$e!a!ular-

Huer)a del "ieno so(re el lereroCoef!iene de $resi,n nea BC$n;

Con las rela!iones (F1 3 -::F6-5: 3 6-75 / 1F8 3 6-5:F66-9: 3 :-66 seo(iene el !oef!iene de $resi,n nea

(F1 1F8 Cpn E:-7 a 7-: :- a :-6 6-5 V :-7 \:-5 V log6:B(F1;]

B:-91F8;:-:

7-: La e?$resi,n anerior $ara(F1 3 7-:

:-:

Cual=uiera :- 6-5 V :-5 \:-5 V log6:B(F1;] :-:

C$n 3 6-5 V :-7 B:-5 V log6: B(F1;B:-9 3 1F8;C$n 3 6-5 V :-7 B:-5 V log6: B6-75; B:-9:-66;; 3 6-7

Za o(eniendo el C$n 3 6-7 / =) 3 K7J-4J-

La $resi,n a!uane so(re la esru!ura P) es

P) 3 C$n ^ =)

P) 3 B6-7; BK7J-4J; 3 665J-7PaP) 3 665J-7Pa



HACTOR DE E[POSICI'N# Hr)

El +a!or de e?$osi!i,n lo!al# Hr)# esa(le!e la "aria!i,n de la "elo!idaddel "ieno !on la alura# en +un!i,n de la !aegor0a del erreno-

Hr) Ha!or de e?$osi!i,n# es el +a!or =ue oma en !uena el e+e!o delas !ara!er0si!as de e?$osi!i,n lo!al

Ese +a!or se o(iene de a!uerdo !on las e?$resiones siguienes



Fuer,a -e .iento so/re la columna0

Considerando =ue la !olumna B1asa la (ase del lerero; ieneuna alura de 6: m# la"elo!idad de dise&o esVD F T F rz V R = (1.0) (0.90) (170) = 153.0 km/h

= 42.5 m/s D V 36-:B:-996;6K: 36J-KK m 1 3 6-4:m s

Su$oniendo =ue se raa de una su$erf!ie lisa# redonda# dea!ero gal"ani)ado# !on unaalura $romedio de la rugosidad de la su$erf!ie de 1r 3 :-67mm# / si se iene =ue1rF( 3 :-67F7:9 3 :-:::5: :-::::# de la Tabla !"!## se

o(iene el !oef!iene dearrasre $ara ((D 3 B:-7:9; B6-4:; 3 6-65 mFs _ 6: mFs

Viento a 45Para "ieno a 7W# el !oef!iene de $resi,n nea del lerero#esel mismo =ue $ara el "ieno a :W-

Viento !ara"e"o a" !"ano #e" es!e$ta$%"ar Para el "ieno $aralelo al $lano del lerero el %rea e?$uesa esmu/ $e=ue&a# $or lo =ue# (d) !onsiderando la rela!i,n 1F8 3



5F65 3 :-5# se oma el !oef!iene de $resi,n nea Cpn 3`6- !on lo =ue la $resi,n de dise&o es

p , B); 3 B6-;BK7J-4J; 3 J66-4Inensidad de Tur(ulen!ia

IGB66-7;3 d )sF6:3:-J

:-JB66-7F6:;3-4

Dado =ue 766-7::

Longiud de ur(ulen!ia

6-66:37

L35:: 376-74

El factor de fondo será igual a:

B2 =

b+h L(Zs)

¿¿1+0.90¿

1¿

B2 =

8.42+6.8464.97

¿¿

1+0.90¿1

¿

=

15.26

64.97¿¿

1+0.90¿1

¿

B2 = 0.909



Espectro de Densidad de Potencia

S L (zs n1x) =

6.8( n1 x L ( Zs )

V ' D ( Zs )

)

[1+10.2(

n1 x L (Zs )

V ' D ( Zs ) )5 /3

]

S L (16.9! ".1#) =

6.8( 3.18(64.97)16.61 )[1+10.2(3.18 (64.97)

16.61 )5/3

]

S L = 0.00"

Por ulti$o! el factor de a$plificaci%n diná$ica F AD ! es igual a:

F AD =1+2k p I v ( z s )√ B

2+ R2

1+7 I v ( zs )

F AD =1+2 (3.969 ) (0.262 )√ 0.735+0.933

1+7 (0.262)

F AD = 1."01

&on esto! la fuerza e'uialente sore el anuncio ale:

F eq ( z) = p z Aexp F AD

F eq ( z) = (458.59) (8.42)(6.84) (1.301)

F eq ( z) = "*"61 + = ",0*.# -g



C) Viento paralelo al plano del espectacular

Para el iento paralelo al plano del letrero el área expuesta es $u pe'ue/a! por lo 'ue! de la ala *.".16(d) considerando la relaci%n 23 = "21" = 0.,"! se to$a el

coeficiente de presi%n neta C pn = 4 1. con lo 'ue la presi%n de dise/o es:

p z ( z) = (C pn) (q z )

p z ( z) = (1.2) (339.20 )

p z ( z) = *05.0* Pa

la fuerza diná$ica e'uialente sore el letrero! e$pleando el $is$o factor dea$plificaci%n diná$ica es de:

F eq ( z) = p z Aexp F AD

F eq ( z) = (407.04) (8.42)(6.84) (1.301)

F eq ( z) = "0*9# + = "*1."# -g

&onclusion

Tomando en !uena el $eso del es$e!a!ular / la !olumna se

dise&ara un an!laje (ase de )a$aa aislada / una $la!a =ueresisa la a!!i,n del "ieno mediane los aneriores !%l!ulos-



5546 N

B56-59g;

-::

6-5:m

6:-7: m

66-5:

Dire!!i,n del "ieno 3 :W

554 NB54J-J g;

-::

6-5:

66-9:

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