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Determinación de las cargas de viento en relación con el diseño y la construcción de edificios

Determining Wind Loads in Relation to Building Design and Construction
Determining Wind Loads in Relation to Building Design and Construction
Publicación

Este artículo fue publicado en la edición semanal en línea del 21 de enero de 2013 de Oficina de Recursos de Propiedad y Responsabilidad Pon a prueba tus conocimientos sobre reclamaciones.

Determinación de las cargas de viento en relación con el diseño y la construcción de edificios

Con tantos tipos diferentes de tormentas que ocurren en los Estados Unidos cada año, ¿cuál es la cantidad adecuada de carga de viento para incluir en el diseño de edificios?

Carga estructural Las especificaciones están determinadas en gran medida por:

  • datos acumulados de eventos anteriores
  • probabilidad estadística de ocurrencia
  • interpretación y recomendaciones de los gobiernos locales/jurisdicciones locales

Cómo diseñar Carga de viento está determinado

Las cargas de viento se calculan usando dos factores:

  • Velocidad básica del viento
  • Categoría de exposición (específica de la ubicación de la estructura).

Este criterio se basa en las recomendaciones de The Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles Norma 7 (ASCE 7).

Velocidad del viento

Los datos básicos de velocidad del viento se calculan evaluando el análisis estadístico del clima de la región durante un período de 50 años. La ocurrencia de viento más alta en ese período se convertirá entonces en la carga de viento de diseño establecida, con una probabilidad anual de ocurrencia de “0.02″.

La velocidad básica del viento para la mayoría de los Estados Unidos es de 90 millas por hora (mph). Las regiones costeras tienen velocidades de viento mucho más altas debido a los fuertes vientos generados por los huracanes; las cargas de viento de diseño en la costa este oscilan entre 100 mph y 190 mph. También hay regiones de viento especiales para tener en cuenta las áreas del interior que tienen cargas de viento más altas. Por ejemplo, Front Range of Colorado se encuentra en una "región de viento especial" y las cargas de viento predeterminadas para el diseño del edificio pueden variar de 90 millas por hora (mph) a 180 mph.

Categoría de exposición

La categoría de exposición se basa en la rugosidad de la superficie del suelo, que se determina a partir de la topografía, la vegetación y las estructuras existentes. ASCE 7 define tres categorías de exposición: B, C y D. La exposición B se define como "áreas urbanas y suburbanas, áreas boscosas u otro terreno con numerosas obstrucciones estrechamente espaciadas que tienen el tamaño de viviendas unifamiliares o más grandes". La exposición C se define como “terreno abierto con obstrucciones dispersas que tienen alturas inferiores a 30 pies. Esta categoría incluye campo abierto plano y pastizales”. La exposición D se define como “áreas y superficies de agua planas y sin obstrucciones. Esta categoría incluye marismas suaves, salinas y hielo intacto”.

Google Earth map of Old Town Arvada

Exposición B, las estructuras están estrechamente espaciadas y proporcionan una superficie rugosa.
(Mapa de Google Earth del casco antiguo de Arvada).

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Exposición C, áreas planas abiertas con obstrucciones dispersas (mapa de Google Earth del oeste de Arvada).

Google Earth Map of West Arvada

Exposición D, estructuras ubicadas cerca de la costa o en aguas abiertas. (Mapa de Google Earth de Cocoa Beach, Florida).

“Las jurisdicciones locales, es decir, los departamentos de construcción locales, normalmente proporcionarán estatutos para la velocidad del viento y las categorías de exposición para su condado. Sin embargo, algunas jurisdicciones solo proporcionarán la velocidad del viento y requerirán que el diseñador del edificio evalúe la categoría de exposición según la ubicación específica. Muchos condados usarán una categoría de exposición para todo el condado, que puede incluir tanto áreas densamente pobladas como áreas abiertas. Por ejemplo, los primeros tres mapas de Google Earth anteriores son todos del condado de Jefferson, Colorado, que especifica solo una exposición al viento. La diferencia en la forma en que el clima severo afecta una estructura que se construyó con las pautas de Exposición B puede resultar en más de 50 % más de daño por carga de viento en comparación con la Exposición C, lo que resulta en una probabilidad de resultado crítico”. – Nicole Ellison, Educación Física LEED AP

Antes de 1995, el Código de Construcción de Florida, que incluía ASCE 7-98, ASCE 7-02 y ASCE 7-05, incluía sitios de regiones propensas a huracanes expuestos a aguas abiertas en la Categoría de Exposición C. Esto se basó en la investigación disponible en ese momento. En respuesta a investigaciones más recientes, estas regiones ahora se clasifican en Exposición D.“A menudo hay múltiples factores que pueden conducir a una falla estructural importante, incluidos vientos extremos o tormentas, fallas en el diseño o los detalles y defectos de construcción. Las deficiencias en el diseño y la construcción a menudo pasan desapercibidas hasta que se produce una falla estructural. Para evitar estas deficiencias, los diseñadores deben evaluar cada sitio individualmente para determinar la exposición adecuada al viento y luego diseñar y detallar los componentes del edificio para resistir las fuerzas del viento esperadas. Los contratistas deben ser concienzudos en el suministro de materiales de construcción que se someten a pruebas de carga para vientos fuertes según lo especificado por el diseñador. Los materiales de construcción también deben instalarse adecuadamente para soportar altas cargas de viento”. – Nicole Ellison, Educación Física LEED AP

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