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NORMAS VENEZOLAS SOBRE ACCIONES DEL VIENTO SOBRE GALPONES Y ESTRUCTURAS
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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REPÚBLICA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL DESARROLLO URBANO DIRECCIÓN GENERAL SECTORIAL DE EDIFICACIONES
COVENIN MINDUR (PROVISIONAL) 2003 - 86
MINISTERIO DE FOMENTO COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES
AV. ANDRÉS BELLO-TORRE FONDOCOMUN PISO 11 - TELEFONO: 575.41. CARACAS - VENEZUELA
C-1.1 Estas Normas están basadas fundamentalmente en la Sección 6 de las Normas ANSÍ A58.1- 1982, "Mínimum Design Loads for Buildings and Other Structures", del American National Standards Institute (A.N.S.I) de Marzo de 1982, [2], y en algunos aspectos se orientan de acuerdo al Capítulo XXXVIII "Diseño por Viento" del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, México, 1976. [17].
Se ha procedido a una reorganización general del ordenamiento original de la Norma ANSÍ y se han adoptado en forma conveniente algunas ideas del Reglamento mexicano. Respecto a las velocidades del viento establecidas en la Norma se basan en los registros a nivel nacional del Servicio de Meteorología de la Fuerza Aérea Venezolana.
C-1.2 En las construcciones sometidas a la acción del viento deberán tomarse en cuenta aquellos efectos que puedan ser importantes en cada caso, como por ejemplo:
C-1.4 Estas Normas pueden aplicarse siguiendo el procedimiento general que se indica a continuación;
[9] Corporación de Desarrollo de la Región Zuliana. "Normas de Ingeniería. Código de Viento". CORPOZULIA, NI-ES-03; Maracaibo, 1978. 14 pags.
[10] Council on Tall Buildings. Group CL. "Tan Building Gritería and Loading". Vol. CL of Monograph on Planhing and Design of Tall Building, ASCE, New York, 1980. 888 págs.
[11] C.V.G. Siderúrgica del Orinoco C.A. "Manual de Proyectos de Estructuras de Acero. Tomo I. Especificaciones, Normas y Códigos". 2a Edición, SIDOR, Caracas, 1982, 1100 págs.
[12] Department of the Navy. Naval Fácilities Engineering Command. "Design Manual. Structural Engineering". NAVFAC DM-2, Washington, Diciembre 1967.
[13] Deutschen Industrien Normen. "Design Loads for Buildings. Live Loads. Wind Loads of Structures Unsusceptible to Vibration". DIN 1055 Part 4, Berlin, Mayo 1977.
[14] Dirección de Edificios e Instalaciones Industriales. Normas para el Cálculo de Edificios 1955". Ministerio de Obras Públicas, Caracas, 1959, 382 págs.
[15] Ministerio del Desarrollo Urbano- Comisión de Normas para Estructuras de Edificaciones. "Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones" Norma Venezolana COVENIN- MINDUR 2002-83. Comisión Venezolana de Normas Industriales, Caracas 1983, 53 págs.
[16] Groupe de Coordination des Textes Techniques. Commission des Regles Neige et Vent ,1965. "Regles Definissant les Effets de la Neige et du Vent sur les Constructions et Annexes". Regles N.V.65 et Annexes, Editions Eyro-lles, 1983, 338 pags.
[17] Instituto de Ingeniería. "Manual de Diseño por Viento según el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal". Universidad Nacional Autónoma de México, Publicación No^ 407, 1977, 96 págs.
[18] Instituto Nacional de Investigaciones Tecnológicas y Normalización. "Cálculo de Ta Acción de] Viento sobre las Construcciones". Norma Chilena NCh 432. Of 71, Santiago de Chile, 1971, 35 págs.
[19] Instituto Nacional de Tecnología Industrial. "Acción Dinámica del Viento sobre las Construcciones". Recomendación CIRSOC 102-1, Buenos Aires, Julio 1982, 36 págs.
[20] Instituto Nacional de Tecnología Industrial. "Acción del Viento sobre las Construcciones". INTI, Reglamento CIRSOC 102, Buenos Aires, Julio 1982, 115 págs.
[21] Metal Building Manufacturers Association. "Metal Building Systems Manual". MEMA, Cleveland, 1981, 116 págs.
[22] National Research Council of Canadá, Associate Committe on the Nation. Building Code. "National Building Code of Canadá 1980". NRCC N o^ 1730: Subsection 4.1.8 "Effects of Wind", Ottawa. 1980.
[23] Normen für die Belastungsannahmen, die Inbetriebnahme und die Uberwachung der Bauten. Schweizerischer Ingenieur und Architekten Verein, S.I.A. Normen No^ 160, Zurich, Suiza,
[24] Standards Association of Australia. "Minimum Design Loads on Structure; Part 2 - Wind Forces". SAA, North Sydney, Australia, 1981, 52 pags.
[25] Standards Association of New Zealand. "Code of Practice for General Structural Design and Design Loadings for Buildings". NZS 4203: 1984, Wellington, New Zealand, Diciembre 1984, 100 pags.
[26] Task Committee on Wind Forces, Committee on Loads and Stresses, Structural División. "Wind Porces on Structures. Final Report". Transactions ASCE. Vol. 126, Part II, 1961, pags. 1124 - 1198.
b) TEXTOS Y OTRAS REFERENCIAS [27] British Building Research Establishment. "Wind and Snow Loading". BRE Building Research Series, Volume 7, The Construction Press, Lancaster, Inglaterra, 1978, 225 pags.
[28] Goldbrunner A.W. "La Observación Meteorológica". 2a Edición, Comandancia General de la Aviación, Maracay, 1963, 251 pags.
[29] Gould. P.L. y Abu-Sitta, S.H. "Dynamic Response of Structures to Wind and Earthquake Loading". Pentech Press, Londres, 1980, 175 pags.
[30] Hart. G.C. "Uncertainty Analysis, Loads, and Safety in Structural Engineering". Prentice-Han Inc., New Jersey, 1982, 224 pags.
[31] Houghton, E.L. y Carrythers, N.B. "Wind Forces on Buildings and Structures. An introduction". Edward Arnold Publishers Ltd., Londres, 1976, 243 pags.
[32] Macdonaid, A.J. "Wind Loading on Buildings". Applied Science Publishers Ltd., Londres, 1975, 219 pags.
[33] Mc Guire. W. "Steel Structures". Prentice-Hall Inc., New Jersey, 1968, 1112 pags.
[34] Melaragno, M. "Wind in Architectural and Enviromental Design. Van Nostrand Reinhold Co., New York, 1982, 684 pags.
[35] Sachs, P. "Wind Forces in Engineering". Pergamon Press, Berlin, 1972, 392 pags.
[36] Scruton, C. "An Introduction to Wind Effects on Structures". Engineering Design Guides, Oxford University Press. Londres, 1981, 79 pags.
[37] Simiu, E. y Scanlan, R. "Wind Effects on Structures. An Introduction to Wind Engineering". John Wiley and Sons. Inc., New York, 1978. 458 pags.
[2.l] Comisión Venezolana de Normas Industriales. "Sistema Internacional Unidades SI". COVENIN 288-65, 10 págs.
[2.2] American Concrete Institute. "Proposed Standard: Preparation of Notion for Concrete". ACI Committee 104. Journal of the American Concrete Institute, Vol. 67,No. 8 , ACI. Agosto 1970, págs 573-581.
[2.3] Comité Européen du Betón. "Notations - Terminologie". Bulletin d ’^ Information No. 96, CEB,Octubre 1973, 159 págs.
[2.4] Luttren, L. "Diaphragm Design Manual". Steel Deck Institute, St. Lo Missouri, 1a^ Edición, 1981, 241 págs.
[2.5] Ang, A.H.S y Tang, W.H. "Probability Concepts in Engineering Planning and Design". Volume I - Basic Principles. John Wiley and Sons, New York, 1975, 409 págs.
[2.6] Huschke, R.E., Editor. "Glossary of Meteorology". American Meteorological Society, Bostón, 1959, 638 págs; 7247 definiciones.
TABLA C-2.
CONVERSIÓN DE UNIDADES DE VELOCIDAD
Multiplicar Por Para obtener Kilómetros / hora 0.
Metros / segundo Millas / segundo. Nudos Pies / segundo Metros / segundo 3.
Kilómetros / hora Millas / hora Nudos Pies / segundo Millas / hora 1.
Kilómetros / hora Metros / segundo Nudos Pies / segundo Nudos 1.
Kilómetros / hora Metros / segundo Millas / hora Pies / segundo Pies / segundo 1.
Kilómetros / hora Metros / segundo Millas / hora Nudos
Se analizarán todas las combinaciones de acciones que tengan una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente con el viento, según 1o estipula la Norma vigente COVENIN-MINDUR 2002 "Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones", [15].
A título informativo, se indican a continuación las combinaciones relacionadas con la acción del viento más frecuentemente utilizadas en las normas de diseño aplicables al material empleado:
CP + CV (C-3.2.1.a) 0.75 (CP + CV + W) (C-3.2.1.b) 0.75 (CP + W) (C-3.2.1.c)
El factor de 0.75 equivale al incremento de 33% en las tensiones admisibles contemplado en la citada norma. Al utilizar la combinación (C-3.2.1.b) con cargas variables relativamente bajas, puede resultar inseguro incrementar las tensiones admisibles. Para lograr un nivel adecuado de seguridad debe considerarse un mayor período de retorno para la "velocidad básica" del viento. Véase el Comentario C-5.1 y las Referencias [3.26] y [3.27]. La combinación (C-3.2.1.c) tiene por objeto detectar cualquier posible inversión de signo en las tensiones, en este sentido cumple un papel análogo a la combinación (C-3.2.2.c). En el caso específico de edificios industriales con vigas de sustentación para grúas, puede resultar muy conservador considerar las cargas de grúas como acciones variables en las combinaciones que incluyan las acciones del viento. Al respecto se recomienda consultar publicaciones especializadas como las Referencias [3.18] a [3.20]. Véase la Figura C-3.
1.4 CP + 1.7 CV (C-3.2.2.a) 0.75 (1.4CP + 1.7 CV + 1.7 W) (C-3.2.2.b) 0.9 CP +,1.3 W (C-3.2.2.c)
C-3.3.1 LA ESTABILIDAD DE LOS SISTEMAS RESISTENTES AL VIENTO La interpretación de los daños ocasionados a las construcciones por la acción del viento permite diferenciar los efectos globales de los locales, como se observa en los esquemas de la Figura C- 3.3.1 (a). Adicional mente a las acciones exteriores que actúan sobre una construcción deben considerarse los efectos de las presiones interiores que se puedan generar debido a la existencia de aberturas tales como puertas y ventanas en las fachadas, o claraboyas en los techos. En la Figura C- 3.3.1 (b) se muestran cuatro situaciones diferentes en relación a las presiones interiores:
a) Se supone la construcción herméticamente cerrada por lo que la acción interior podrían ser empujes o succiones.
b) Se supone la existencia de una abertura en la fachada a barlovento, y como la acción exterior es un empuje también lo es la interior.
c) Se considera la abertura ubicada en la fachada a sotavento, y como la acción exterior es una succión también 1o es la interior.
d) Se disponen aberturas en diversos sitios por lo que la acción interior será empuje o succión dependiendo de1 tamaño de las aberturas en las fachadas a barlovento. Véase la Subsección 6.2.5.3.
Usualmente 1as acciones interiores no se consideran para el análisis de la estabilidad de 1as estructuras en su conjunto, excepto en el caso particular de construcciones de un solo piso y otras similares clasificables en el Tipo I véase la Fórmula (6.1.b) en la Tabla 6.1 del Articulado.
C-3.3.2 LA ESTABILIDAD CONTRA EL VOLCAMIENTO Los efectos estáticos de1 viento sobre 1as construcciones dan origen i un momento de volcamiento que actúa sobre 1a estructura en conjunto, el cual debe ser contrarrestado para mantener el equilibrio mediante cargas gravitacionales, anclajes, arriostramientos, peso de la tierra sobre la fundación, pilota o la resistencia a momento de elementos estructurales embebidos en el suelo. Para el cálculo de la estabilidad deben suponerse mínimas las magnitudes de las acciones permanentes, pudiendo incluirse el peso del relleno que cubre las zapatas de las fundaciones y considerarse nulas las acciones variables. El factor de seguridad al volcamiento podrá ser menor de 1.5 si se dota a 1a construcción de un sistema de anclaje debidamente diseñado, de tal forma que resista el exceso de momento de volcamiento.
C-3.3.3 LA ESTABILIDAD CONTRA EL DESLIZAMIENTO Las acciones por viento tienden a deslizar las construcciones a menos que se provea una fuerza resistente al deslizamiento, bien mediante una fuerza de fricción proporcional a los pesos correspondientes de las acciones permanentes mínimas o mediante anclajes diseñados
[3.7] Comisión Federal de Electricidad. "Manual de Diseño de Obras Civiles Estructuras. Criterios de Diseño. C.1.4. Diseño por Viento" Instituto de Investigaciones Eléctricas, México, 1981.
[3.8] Building Officials and Code Administrators International. "The BOCA Basic Building Code/1981" , 8a. Edición, Illinois, 1981, 508 págs.
[3.9] Dowrick, D.J. "Overall Stability of Structures". The Structural Engineer, Vol. 54, No^ 10, Octubre 1976, págs. 399-409.
[3.10] Biblioteca Legislación Peruana. "Nuevo Reglamento Nacional de Construcciones" 2a Edición, Editorial Mercurio, Lima, 1972, 690 págs.
[3.11] Report of the Committee of Inquiry into the Colapse of Cooling Towers at Ferrybridge, Noviembre 1965, Central Electrical Generating Board Londres, Agosto 1966.
[3.12] Surry, D. y Mallais, W. "Adverse Local Wind Loads Induced by Adja cent Building". Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 109, N2 ST3, Marzo 1983, págs. 816-820.
[3.13] Comisión Venezolana de Normas Industriales. "Acciones Mínimas para e Proyecto de Edificaciones". COVENIN-MINDUR, Norma Provisional 2002-83 Caracas, 1983, 53 págs. Véase e1 Artículo 2.4.
[3.14] American National Standards Institute. "Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures". ANSÍ A58.1-1982, New York, 1982, 100 págs.
[3.15] Ellingwood, B.; Galambos, T. ; Mac Gregor, J. y Comen, C.A. "Development of a Probability Based Load Criterion for American Nations Standard A58". NBS Special Publication 577, U.S. Department of Commerce Junio 1980, 222 págs.
[3.16] Galambos, T. ; Ellingwood, B; Mac Gregor, J. y Cornell, C.A. "Probability Based Load Criteria: Assessment of Current Design Practice". Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 108, Nº ST5, Mayo 1982 págs. 959-977.
[3.17] Ellingwood, B.; Mac Gregor, J.; Galambos, T. y Cornell , C.A. "Probability Based Load Criteria: Load Factors and Load Combinations". Journal of the Structural Division. ASCE, Vol. 108, No^ ST5, Mayo 1982, págs. 978-997.
[3.18] Association of Iron and Steel Engineers. "Guide for the Design and Construction of Mill Buildings". AISE Technical Report Nº 13, Pittsburgh. Agosto 1979, 149 págs.
[3.19] Fisher, J.M. y Buettner, D.R. "Light and Heavy Industrial Buildings" AISC, Chicago, Septiembre 1979, 180 págs.
[3.20] Bakota, J.F. "Mill Building Design Procedure". Engineering Journal. AISC, Vol. 14, N o^ 4, 4° Trimestre 1977, págs, 130-137.
|3.21] Minor, J.E. y Mehta, K.C. "Wind Damage Observations and Implications". Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 105, No^ ST11, Noviembre 1979, págs 2279-2291.
[3.22] Liu, H. y Saathoff, P. "Internal Pressure and Building Safety". Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 108, No^ ST10, Octubre 1982, págs. 2223-2234.
[3.23] Birkemoe, P.C. "Behavior and Design of Girts and Purlins for Negative Pressure". Proceedings of the Canadian Structural Engineering Conference, Montreal, 1976, 17 págs.
[3.24] Pekoz, T. y Soroushian, P. "Behavior of C and Z Purlins under Wind Uplift". Proceedings of the Sixth International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures, University of Missouri-Rolla, Noviembre 1982, págs. 409-429.
[3.25] Mac Gregor, J.G. "Load and Resistance Factors for Concrete Design". Journal of the American Concrete Institute, ACI, Proceedings Vol. 80, Nº 4, Julio-Agosto 1983, págs. 279-
[3.26] Simiu, E. "Wind Climate and Failure Risks". Journal of the Structural Division. Vol. 102, ST9, ASCE, Septiembre 1976, págs. 1703-1707.
[3.27] Vellozi, J. "Recurrence Intervals for Wind Design". Journal of the Structural Division. Vol. 104, ST5, Mayo 1978, págs. 862-867.
[3.28] Comisión Venezolana de Normas Industriales - Ministerio del Desarrollo Urbano. "Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones. Análisis y Diseño ". Covenin-Mindur 1753-85, págs. 58 a 60.
[3.29] American Institute of Steel Construction. "Manual of Steel Construction. Load & Resistance Factor Design". AISC, 1ª Edición, 1986, 1097 págs.
[3.30] Karshemas, S. y Ang A.H.S. "A Structural Safety Analysis of Steel Buildings During Construction". Structural Safety, Vol. 1, No^ 4, Elselvier Science Publishers, Amsterdam, Septiembre 1983, págs. 239-255.
a) CASO GENERAL DE LAS COMPONENTES DE LA ACCIÓN DEL VIENTO ACTUANDO SIMULTANEAMENTE.
b) CASOS PARTICULARES QUE PERMITEN CONSIDERAR UN MENOR NÚMERO DE COMPONENTES DE LA ACCIÓN DEL VIENTO ACTUANDO INDEPENDIENTEMENTE
FIGURA C-3.1 (a) REPRESENTACIÓN DE LA ACCIÓN DEL VIENTO EN ALGUNOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN (ADAPTADA DE LA REFERENCIA 31).
FIGURA C-3.1 (b) EFECTOS EN CONSTRUCCIONES PROTEGIDAS CONTRA LA ACCIÓN DEL VIENTO [31,36]
FIGURA C-3.3.1(a) ESQUEMAS GENERALES DE LOS EFECTOS DEL VIENTO SOBRE CONSTRUCCIONES TÍPICAS [3.2.1]
FIGURA C-3.3.1(b) VARIACION DEL EQUILIBRIO DE LA ACCIÓN UBICACIÓN DE LAS ABERTURAS C3.
La clasificación propuesta en esta Norma es similar a la de las Normas para "Edificaciones Antisísmicas", [4.1], considerándose adicionalmente e1 riesgo de vidas humanas dentro y en 1os alrededores de las construcciones que impliquen cierto grado de aglomeración de personas, [4.2] y [4.3].
Quedan excluidas de esta clasificación ciertas obras especiales en las cuales predominan los efectos dinámicos del viento o en las cuales la relación entre pérdidas y costos por incremento de la seguridad amerita aplicar criterios especiales que están fuera del alcance de las presentes Normas, como por ejemplo construcciones fabricadas en serie.
En el Grupo C se pueden considerar las construcciones temporales o las construcciones de poca importancia que no estén destinadas a uso de habitación o publico, muros divisorios con altura menor de 2.50 m, etc. De acuerdo al criterio general de otras normas, el análisis estático de las estructuras de este Grupo no necesita tener el nivel de refinamiento exigido para las construcciones de los Grupos A y B.
C-4.1.2 FACTOR DE IMPORTANCIA EOLICA De acuerdo con la filosofía general de diseño se deben establecer valores nominales para las acciones que sean consistentes con la seguridad deseada, lo cual implica asignar probabilidades distintas para los Grupos definidos en el Artículo 4.1 de acuerdo al riesgo eólico.
El factor de importancia eólica α dado en la Tabla 4.1 permite ajustar la "velocidad básica" del viento a períodos de retorno distintos de 50 años, (Supuesto como base para la elaboración del mapa de la Figura 5.1 y de la Tabla C-5.1. Por ejemplo, los valores de α de 1.15 y 0.90 están asociados respectivamente a períodos de retorno de 100 y 25 años, los cuales corresponden a las probabilidades anuales de excedencia de 0.01 y 0.04 respectivamente. La conclusión del factor α permite aplicar las Fórmulas (6.7) y (6.9) con los flores de α y V dados en las Tablas 4.1 y 5.1, o bien hacer α igual la unidad y utilizar directamente el valor de V dado en la Tabla C-5.1 de acuerdo con el período de retorno que corresponda; este procedimiento produce resultados más consistentes que el empleo de mapas para períodos de retorno 100, 50 y 25 años.
Alternativamente, el proyectista puede utilizar la Tabla C-4.1 para realizar un cálculo de riesgo eólico, el cual suele modelarse con una Distribución Geométrica, [4.4 ; 27; 30; 4.12]. Por ejemplo, si la "velocidad básica'' del viento se establece para un período de retorno de 50 años y el período
