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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. Este efecto es importante principalmente para estructuras muy grandes.

La norma distingue entre un muro independiente, una cubierta independiente y un edificio largo y cerrado para los efectos de fricción resultantes del viento [1].

Der Anteil der Reibungskraft infolge Windes an der Gesamtwindkraft wird nach folgender Formel (5.7) [1] ermittelt:

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

c_fr	Coeficiente de fricción
q_p(ze)	Presión correspondiente a la velocidad de pico a la altura de referencia z_e
A_fr	Superficie exterior paralela al viento

Proporción de la fuerza de fricción debida al viento en la fuerza total del 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.

Der Ansatz der Windlast infolge Reibung kann jedoch vernachlässigt werden, wenn die Gesamtfläche aller windparallelen Oberflächen (und Flächen mit geringer Winkelabweichung zur Parallelen) gleich oder geringer ist als das 4-fache aller Flächen, die senkrecht zum Wind orientiert sind (luv- und leeseitig) [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}

Muro con superficie ondulada

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}

Marquesina con superficie nervada

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}

Nave con superficie nervada

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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