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Dipl.-Ing. (BA) Markus Baumgärtel

2019-08-21

Fuerzas del viento debidas a la fricción

El viento que sopla paralelo a las superficies de una estructura puede generar fuerzas de fricción en estas superficies. Dieser Effekt ist vor allem meist bei sehr großen Bauwerken von Interesse.

La norma diferencia entre el muro autoportante, la cubierta (marquesina) autoportante y el edificio grande cerrado para los efectos de la fricción resultantes del viento [1].

El porcentaje de la fuerzas de fricción debidas a la fuerza total del viento se determina según la siguiente fórmula:

F_{fr, j} = c_{fr, j} \cdot q_{p (ze) j} \cdot A_{fr, j}

Fórmula 1

[1] (5.7)

Donde
c_fr = coeficiente de fricción (rozamiento)
q _p(ze) = es la presión máxima de velocidad en la altura de referencia z_e
A_fr = área de la superficie externa paralela al viento

La proporción debida a la fricción se superpone mediante una suma vectorial con las otras fuerzas del viento F_w,e (presión externa del viento) y F_w,i (presión interna del viento). Las fuerzas de fricción resultantes sólo actúan en la dirección de las componentes del viento paralelas a las superficies externas.

Los efectos de la fricción del viento en la superficie no se tienen en cuenta cuando el área total de todas las superficies paralelas (o con un ángulo pequeño) al viento es igual o menor que 4 veces el área total de todas las superficies externas perpendiculares al viento (barlovento y sotavento) [1] 5.3 (4).

El coeficiente de fricción c_fr es 0,01 para superficies lisas tales como el acero o el hormigón sin rugosidades.
Para las superficies rugosas tales como el hormigón rugoso (hormigón en bruto) o superficies pavimentadas, el coeficiente de fricción c_fr es 0,02.
Para superficies que son muy rugosas (ondulaciones, nervios o pliegues), el coeficiente de fricción c_fr es 0,04.

La altura de referencia z_e es la altura h del borde superior del muro y la altura del techo para las cubiertas autoportantes.

Beispiel Wand mit gewellter Oberfläche

Zona de viento 2
Categoría de terreno 2

c_fr = 0,04
Longitud = 20 m
Altura de referencia z_e = 2,5 m

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 2, 5 m \cdot 20 m = 100 m ² \\ q_{p (ze)} = 1, 7 \cdot qb = 1, 7 \cdot 0, 39 kN / m ² = 0, 663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0, 04 \cdot 0, 663 kN / m ² \cdot 100 m ² = 2, 65 kN \end{array}

Fórmula 2

Beispiel freistehendes Dach mit gerippter Oberfläche

Zona de viento 2
Categoría de terreno 2

c_fr = 0,04
Longitud d = 7 m
Ancho b = 4 m
Altura de referencia z_e = 3 m

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 4 m \cdot 7 m = 56 m ² \\ q_{p (ze)} = 1, 7 \cdot qb = 1, 7 \cdot 0, 39 kN / m ² = 0, 663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0, 04 \cdot 0, 663 kN / m ² \cdot 56 m ² = 1, 49 kN \end{array}

Fórmula 3

Beispiel Halle mit gerippter Oberfläche

Zona de viento 2
Categoría de terreno 2

c_fr = 0,04
Longitud d = 30 m
Ancho b = 10 m
Altura de referencia z_e = 5,5 m
Área de todas las superficies paralelas al viento A_total = 2 · 30 m · 4 m + 2 · 30 m · 5,22 m = 533,2 m²

El valor más pequeño para 2 · b o 4 · h se debe usar para la distancia y desde el borde principal de barlovento.

\begin{array}{l} y = 2 \cdot 10 = 20 m \\ A_{fr} = 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 4 m 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 5, 22 m = 184, 4 m ² \\ q_{p (ze)} = 2, 1 \cdot q_{b} \cdot {(\frac{z}{10})}^{0, 24} = 2, 1 \cdot 0, 39 kN / m ² \cdot {(\frac{5, 5 m}{10})}^{0, 24} = 0, 711 kN / m ² \\ F_{fr} = 0, 04 \cdot 0, 711 kN / m ² \cdot 184, 4 m ² = 5, 245 kN \end{array}

Fórmula 4

Autor

El Sr. Baumgärtel proporciona soporte técnico para los clientes de Dlubal Software.

Enlaces

Referencias

Eurocódigo 1: Acciones en los sistemas estructurales - Parte 1-4: Acciones generales, Cargas de viento; EN 1991-1-4:2010-12
Anejo Nacional - Parámetros determinados a nivel nacional - Eurocódigo 1: Acciones en los sistemas estructurales - Parte 1-4: Acciones generales.Acciones de viento; DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12

Descargas

Archivo del modelo de RFEM

1,41 MB

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