Departamento de Mecánica de Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería de Terreno. E. T. S. de Arquitectura. Universidad de Sevilla.

ENRIQUE DE JUSTO MOSCARDÓ ANTONIO DELGADO TRUJILLO PURIFICACIÓN ALARCÓN RAMÍREZ

• Se trata de un edificio de fachadas planas verticales y forjados horizontales, que es lo más lo habitual.

• Calculamos los valores de la carga superficial de viento, tanto el que empuja a la fachada (carga de presión) como el que tira de la fachada (carga de succión).

• Son cargas superficiales horizontales.

• Las cargas de presión y succión las calculamos con la norma CTE-DB-SE-AE. No lo hacemos aquí.

• Vamos a explicar cómo introducimos en Nuevo Metal 3D (NM3D) de Cype las cargas correspondientes a la viga 1-2 del croquis, con una carga de presión.

• El procedimiento es similar para la carga de succión, y para cualquier otra viga, y para aplicaciones similares a NM3D.

PASO1_DETERMINAR EL VALOR DE LA CARGA SUPERFICIAL DE VIENTO

• Suponemos en este caso que el cerramiento de cada paño recibe la carga y la transmite por igual a la viga superior y a la inferior de ese paño. Esta es la suposición (modelo) más habitual. Pero existen soluciones constructivas de unión de fachadas a la estructura en que las cargas se transmiten a los pilares en vez de a las vigas, o a las vigas y pilares a la vez.

• La carga lineal sobre la viga es la carga superficial de viento por la altura de influencia.

PASO2_DETERMINAR EL VALOR DE LA CARGA LINEAL EN LA VIGA

qL = q s x h

Planta Perspectiva 1 2 Perspectiva

Planta

• Si la viga 1-2 está exenta (no tiene forjado por el interior), podemos introducir directamente la carga lineal del paso 2 en NM3D, y hemos terminado.

• Pero lo habitual es que la viga esté unida a un forjado monolítico (muy rígido en el plano horizontal), que recibe la carga horizontal de la viga, sin que ésta flecte en el plano horizontal. No podemos entonces poner la carga lineal a la viga en el modelo en NM3D, pues le estaríamos produciendo una flexión horizontal irreal.

• Convertimos entonces la carga lineal en dos cargas puntuales en los extremos de la viga.

PASO3_CONVERTIR LA CARGA LINEAL EN CARGAS PUNTUALES

2 3 Planta

R= qL x L

2

• Ahora tenemos que simular el efecto diafragma del forjado o efecto monolítico, por el cual el forjado no se deforma en su plano (se puede desplazar y girar en su plano, pero sin apenas deformación). Si no simulamos este efecto, las cargas puntuales del viento van a producir una deformación de cada planta de la estructura, lejana al comportamiento real. Algunos programas simulan este efecto, pero no NM3D.

• El efecto diafragma lo conseguimos triangulando la planta con barras ficticias que unen todos los nudos de la planta. Entonces las cargas horizontales se irán a través de estas barras y de las vigas a las zonas más rígidas de la estructura, para ser transmitidas al suelo. Estas barras van a trabajar a axiles, y sabemos que la deformación de axil es muy pequeña respecto a la de flector, en general.

Introducimos estas barras de madera o de un material genérico de poco peso.

PASO4_SIMULAR EL EFECTO DIAFRAGMA EN EL FORJADO

Planta 3 4 Planta

• Repetimos el proceso para todas las vigas de las fachadas que soportan viento en la dirección y sentido considerados. Lo hacemos para la carga de presión, y para la carga de succión en la fachada opuesta. Así tendremos terminada la introducción del viento en una de las hipótesis simples de viento.

• Como se trata de un modelo de barras en 3D, tenemos que introducir cuatro hipótesis simples de viento, así que tenemos que repetir el proceso tres veces más. Tendremos estas hipótesis:

– viento +x

– viento -x

– viento +y

– viento -y

PASO5_REPETICIÓN DEL PROCESO

Hipótesis simple de viento +y

EJEMPLO

La estructura de la figura está sometida a las cargas de viento de presión y succión que se detallan. Transformar las cargas de viento en fuerzas aplicadas a la estructura considerando que el edificio tiene un pretil de 0,5m en la cubierta. El paso 1 ya se ha realizado y nos ha dado los siguientes valores:

EJEMPLO_PASO 2

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +x

La carga lineal sobre la viga es la carga superficial de viento por la altura de influencia.

qPx1=0,6 kN/m2 x 3 m = 1,8 kN/m

qPx2=0,8 kN/m2 x 2 m = 1,6 kN/m

qSx1=0,3 kN/m2 x 3 m = 0,9 kN/m

qSx2=0,4 kN/m2 x 2 m = 0,8 kN/m

qL =q s x h

Planta primera

Cubierta

EJEMPLO_PASO 2

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -x

La carga lineal sobre la viga es la carga superficial de viento por la altura de influencia.

qL =q s x h

qPx1=0,6 kN/m2 x 3 m = 1,8 kN/m

qPx2=0,8 kN/m2 x 2 m = 1,6 kN/m

qSx1=0,3 kN/m2 x 3 m = 0,9 kN/m

qSx2=0,4 kN/m2 x 2 m = 0,8 kN/m

Planta primera

Cubierta

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +y

La carga lineal sobre la viga es la carga superficial de viento por la altura de influencia.

qL =q s x h

EJEMPLO_PASO 2

qPy1=0,5 kN/m2 x 3 m = 1,5 kN/m

qPy2=0,7 kN/m2 x 2 m = 1,4 kN/m

qSy1=0,25 kN/m2 x 3 m = 0,75 kN/m

qSy2=0,35 kN/m2 x 2 m = 0,7 kN/m

Planta primera

Cubierta

EJEMPLO_PASO 2

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -y

La carga lineal sobre la viga es la carga superficial de viento por la altura de influencia.

qL =q s x h

qPy1=0,5 kN/m2 x 3 m = 1,5 kN/m

qPy2=0,7 kN/m2 x 2 m = 1,4 kN/m

qSy1=0,25 kN/m2 x 3 m = 0,75 kN/m

qSy2=0,35 kN/m2 x 2 m = 0,7 kN/m

Planta primera

Cubierta

EJEMPLO_PASO 3

R= qL x L

2

R Px1 = 1.8kN/m x 3m

2

= 2.7kN

R Px2 = 1.6kN/m x 3m

2

R Sx1 = 0.9kN/m x 3m

2

R Sx2 = 0.8kN/m x 3m

2

= 2.4kN

= 1.35kN

= 1,2kN

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +x

Planta primera

Cubierta

R= qL x L

2

R Px1 = 1,8kN/m x 3m

2

= 2,7kN

R Px2 = 1,6kN/m x 3m

2

R Sx1 = 0,9kN/m x 3m

2

R Sx2 = 0,8kN/m x 3m

2

= 2,4kN

= 1,35kN

= 1,2kN

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -x

EJEMPLO_PASO 3

Planta primera

Cubierta

EJEMPLO_PASO 3

R= qL x L

2

R Py1 = 1,5kN/m x 5m

2

= 3,75kN

R Py2 = 1,4kN/m x 5m

2

R Sy1 = 0,75kN/m x 5m

2

R Sy2 = 0,7kN/m x 5m

2

= 3,5kN

= 1,875kN

= 1,75kN

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +y

Planta primera

Cubierta

R= qL x L

2

R Py1 = 1,5kN/m x 5m

2

= 3,75kN

R Py2 = 1,4kN/m x 5m

2

R Sy1 = 0,75kN/m x 5m

2

R Sy2 = 0,7kN/m x 5m

2

= 3,5kN

= 1,875kN

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -y

EJEMPLO_PASO 3

= 1,75kN

Planta primera

Cubierta

EJEMPLO_PASO 4

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +x HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -x

Planta primera

Cubierta

Planta primera

Cubierta

EJEMPLO_PASO 4

HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO +y HÍPÓTESIS SIMPLE DE VIENTO -y

Planta primera

Cubierta

Planta primera

Cubierta

CASOS DE TRANSMISIÓN A VIGAS

MUROS DE FÁBRICA

En caso de muros tradicionales de fábrica de ladrillo que cargan sobre el forjado, la carga horizontal de viento es transmitida a las vigas.

En realidad, parte de la carga puede transmitirse a los pilares, dependiendo del encuentro del cerramiento con los pilares. Pero lo normal es que la longitud horizontal del recuadro (vigas) sea mayor que la longitud vertical (pilares); es una aproximación a la realidad la suposición de que la carga de viento se la llevan sólo las vigas.

ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?

ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?

CASOS DE TRANSMISIÓN A VIGAS

MUROS CORTINA CON APOYO DIRECTO

En caso de muros cortina que van sujetos al forjado, la carga horizontal de viento es transmitida a la viga del frente del forjado.

MUROS CORTINA CON PERFILERÍA VERTICAL

En casos en que tenemos perfilería auxiliar vertical, cada uno de estos perfiles transmite una carga puntual al forjado, pero como están muy próximas, asimilamos el comportamiento al de una carga lineal.

ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?

CASOS DE TRANSMISIÓN A PlLARES

PANELES CON PERFILERÍA HORIZONTAL

En caso de paneles tipo sandwich (o de otro tipo) en los que la perfilería auxiliar es horizontal, la carga horizontal de viento es transmitida a los pilares.

ANEJO ¿TRANSMISIÓN DEL VIENTO A VIGAS O A PILARES?

CASOS DE TRANSMISIÓN A PlLARES

FACHADA VENTILADA CON PERFILERÍA HORIZONTAL

Otros sistemas de fachada con paneles, como este caso de fachada ventilada, tienen perfilería auxiliar horizontal, y la carga horizontal de viento es transmitida a los pilares.