Trabajo Practico

Cap´
ıtulo 2

Efectos del viento sobre las
construcciones
2.1
2.1.1

Caracter´
ısticas del viento
Velocidad

La acci´n del viento sobre las construcciones corresponde a la clasificaci´n de cargas variables
o
o
discutida en el cap´
ıtulo precedente. La direcci´n del viento puede considerarse horizontal, a los
o
efectos del c´lculo de sus efectos sobre las edificaciones.
a
Lavelocidad del viento en un punto dado, siendo una magnitud vectorial, puede representarse
a trav´s de sus componentes seg´ n un sistema cartesiano de referencia. Si se designa con x1
e
u
al eje orientado seg´n la direcci´n de escurrimiento del viento, y con x2 y x3 a las otras dos
u
o
direcciones ortogonales, la variaci´n en el tiempo de la velocidad del viento puede representarse
o
como enla figura 2.1. Si se toma un intervalo de tiempo T y se calcula la velocidad media en
ese intervalo, se tendr´ para la componente seg´n x1 :
a
u
T

1
¯
V1 =
T

0

V1 dt

(2.1)

¯
u
donde se designa con V1 la velocidad seg´n x1 y V1 su valor medio a lo largo del intervalo T .
Debido a la particular adopci´n de los ejes cartesianos, para las otras dos componentes la media
o
esnula:
T
1
¯
V2 dt = 0
(2.2)
V2 =
T0
1
¯
V3 =
T

T
0

V3 dt = 0

(2.3)

¯
La velocidad puede descomponerse en un valor medio V , constante, y una parte que varia con
el tiempo v :
¯
V 1 = V 1 + v1
(2.4)
Para las componentes 2 y 3, debido a su valor medio nulo:
V 2 = v2

(2.5)

V 3 = v3

(2.6)

21

CAP´
ITULO 2. EFECTOS DEL VIENTO SOBRE LAS CONSTRUCCIONES

22V1

_
V1

v3

v1

t
0

T

v2
_
V1

V2
t
0

x3
x1

T

x2
V3
t
T

0

(b)

(a)

Figura 2.1: Velocidad del viento
¯
o
a
La parte estacionaria V1 es el flujo medio del viento y la acci´n est´tica del viento depende de
a
este valor. La parte variable con el tiempo (v1 , v2 , v3 ) se denomina turbulencia, es de car´cter
aleatorio, y responsable de la acci´ndin´mica del viento sobre las edificaciones.
o
a
La velocidad del viento var´ con la altura con respecto al nivel del suelo y su forma de
ıa
variaci´n depende de la rugosidad del terreno. En la figura 2.2 se muestra el perfil t´
o
ıpico para
tres casos de rugosidad distintas: uno de gran rugosidad (por ejemplo con grandes edificios),
otro con rugosidad media (construciones bajas) y uno con bajarugosidad (suelo liso). El perfil
de velocidades se trata de ajustar mediante f´rmulas emp´
o
ıricas. Algunas de estas f´rmulas
o
propuestas son:
z
V (z )
= ( )α
(2.7)
V (z0 )
z0
o
´:
z
V (z )
= K ln( )
V (z0 )
z0

(2.8)

siendo z la altura del punto donde se evalua la velocidad y z0 una altura de referencia. Muchas
veces las normas proporcionan no la variaci´n de velocidadessino de presiones con la altura.
o
Ambas magnitudes est´n relacionadas, como se ver´ m´s adelante.
a
aa
La velocidad del viento es una magnitud aleatoria. La funci´n temporal de la velocidad,
o
cuyos valores son aleatorios, se denomina proceso estoc´stico.
a
A continuaci´n se transcriben dos definiciones utilizadas por el reglamento CIRSOC 102:
o
Velocidad de referencia: es la velocidadcorrespondiente al promedio de velocidades instant´neas (picos de r´faga), medidas sobre intervalos T = 3s, en exposici´n abierta, a la altura
a
a
o
de referencia z0 = 10m, que tiene un per´
ıodo de recurrencia de 1 a˜o.
n
Velocidad b´sica de dise˜o: es la velocidad correspondiente al promedio de velocidades insa
n
tant´neas (picos de r´faga), medidas sobre intervalos T = 3s, enexposici´n abierta, a la altura
a
a
o
n
de referencia z0 = 10m, que tiene una probabilidad Pm de ser excedida una vez en m a˜os.

2.1. CARACTER´
ISTICAS DEL VIENTO

23

Figura 2.2: Variacion de la velocidad del viento con la altura. a) Rugosidad alta; b) Rugosidad
media; c) Rugosidad baja

2.1.2

Presi´n
o

Para describir la presi´n del viento, se har´ referencia al Teorema de...