Reglas de generación de cargas de nieve y viento basadas en la norma EC1

La opción de generar automáticamente cargas 2D/3D de viento y nieve según el Eurocódigo 1 de Robot se basa en la norma europea EN 1991-1-4:2005 para viento y EN 1991-1-3:2003 para nieve. Además, esta opción genera cargas de viento y nieve según los documentos nacionales de solicitud (NAD) de muchos países europeos.

Carga de viento

La carga se genera para estructuras de taller típicas con pórticos repetidos a lo largo de una estructura. Las cargas de viento se generan como cargas uniformes o trapezoidales en las barras, en la dirección local Z con respecto a la longitud de la barra. El signo de carga depende de la dirección en la que actúe el viento en un elemento.

Para una estructura 2D, una carga lineal en una barra se calcula como un producto de la presión del viento q y la distancia entre los pórticos, es decir, el espaciado e. Para el pórtico más exterior, se tiene en cuenta la mitad del espaciado. De acuerdo con la norma EC1, se genera una carga de viento por separado para cada uno de los pórticos repetidos, ya que la norma designa zonas sucesivas (A, ..., J) de diferentes presiones de viento. Si un pórtico especificado y su espaciado pertenecen a más de una zona, el valor de presión q se calcula en proporción a la participación del pórtico en cada zona (como se muestra en la imagen siguiente).

La presión que actúa sobre un área determinada se calcula como la diferencia de las presiones externas e internas según la fórmula:

q = q b * c s c d * Ce (ze) * (Cpe - Cpi),

Donde:

A continuación, se muestran los métodos de cálculo para los componentes de la fórmula anterior.

qb

La presión de velocidad media de referencia puede especificarla directamente un usuario o puede calcularse en función del valor de velocidad del viento de la fórmula (4.10):

qb = (1.25/2) * Vb * Vb

En algunas de las normas (EC1-PL y EC1-FR), el valor de presión se determina por defecto en función de la región.

La velocidad del viento de referencia de la fórmula anterior se calcula mediante la fórmula (4.1):

Vb= Cdir * Cseason * Vb,0

Donde:

  • Cdir: factor de dirección que especifica un usuario globalmente para todas las direcciones del viento (excepto EC1-PL, donde el valor de Cdir depende de la dirección del viento).
  • Cseason: factor temporal (estacional) que especifica un usuario globalmente para todas las direcciones del viento.
  • Vb,0: el valor básico de la velocidad del viento de referencia, tal como se indica en los anexos para cada país.

La velocidad del viento de referencia se suele especificar como la velocidad con una probabilidad anual de rebasamiento p = 0.02, es decir, con un periodo medio de retorno de 50 años. Si se necesita un periodo diferente, la velocidad del viento se calcula mediante la siguiente fórmula (Cprob - 4.2):

Vb,0 = Vb * Cprob(K, p, n)

Donde:

  • K: parámetro de forma (valor por defecto K = 0.2) especificado por un usuario.
  • p: la probabilidad anual de rebasamiento (valor por defecto p = 0.02) especificada directamente por un usuario o indicada como valor inverso del tiempo de vida útil de la estructura en años.
  • n: se presupone un valor representativo de n = 0.5.

CsCd

El valor del coeficiente de estructura definido directamente por un usuario. Por defecto, se utiliza el valor 1.

Ce (ze)

El coeficiente de exposición tiene en cuenta la influencia de la aspereza del terreno Cr y la topografía Co en la velocidad media del viento en función de la altura sobre el nivel del suelo z. El coeficiente de aspereza viene determinado por la fórmula 4.4 EN 1991-1-4. Las variables de esta fórmula se definen mediante la selección de un tipo de terreno en la lista desplegable preparada de acuerdo con la tabla 4.1 EN 1991-1-4.

El coeficiente de topografía tiene en cuenta el aumento de la velocidad del viento sobre colinas aisladas o escarpes. Se supone que es un valor constante especificado por un usuario. Su valor se utiliza de conformidad con el anexo de la norma EN 1991-1-4.

Cpe

El coeficiente de presión externa se utiliza automáticamente en función de la forma reconocida de un tejado. Se presupone el uso de los siguientes tipos de superficie y sus coeficientes de presión según la norma EN 1991-1-4:

  • Muros verticales de edificios, Cpe según la tabla 7.1 (fig. 7.5)
  • Tejados planos, Cpe según la tabla 7.2 (fig. 7.6)
  • Tejados de una inclinación, Cpe según las tablas 7.3a y 7.3b (fig. 7.7)
  • Tejados de doble inclinación, Cpe según las tablas 7.4a y 7.4b (fig. 7.8)
  • Tejados de tramos múltiples, Cpe según la figura 7.10

El algoritmo EC1 general no admite cúpulas ni tejados abovedados para la generación de cargas. Estos están disponibles en Robot para la norma EC1-SERRES.

Cpi

El coeficiente de presión interna se utiliza por defecto de acuerdo con el punto 7.2.9 (6), como valores extremos (fig. 7.13):

  • Cpi = 0,8 caso de presión (+)
  • Cpi = 0,5 caso de presión (-)

Si la opción de estructura ajustada está activada, se utiliza el coeficiente Cpi = 0,0.

Carga de nieve

Las cargas de nieve se generan como cargas uniformes o trapezoidales en las barras, en la dirección vertical global Z menos, lo que hace referencia a la longitud proyectada en la dirección horizontal X. Las cargas se aplican a elementos que no son verticales (es decir, no paralelos al eje Z). En una estructura 2D, se calcula una carga lineal aplicada a una barra como un producto de la presión de nieve S y el espaciado entre los pórticos e.

El valor de una carga de nieve se calcula a partir de la siguiente fórmula (en función de las condiciones):

Donde:

Se tienen en cuenta las siguientes disposiciones de cargas según el punto 5.3:

Tejados de una inclinación

Valor del coeficiente de μi según la tabla 5.2

Disposiciones de cargas: disposición de cargas uniforme μ 1 (α) (fig. 5.2).

Tejados de doble inclinación

Valor del coeficiente de μi según la tabla 5.2

Disposiciones de cargas:

  • Disposición de cargas uniforme μ 1 (α 1 ) y μ 1 (α 2 ) (fig. 5.3[i])
  • Disposición de cargas compuesta por la mitad de la intensidad de carga 0.5*μ 1 (α 1 ), que actúa en una inclinación del tejado y una disposición de cargas no uniforme igual a μ 1 (α 2 ), que actúa en la otra inclinación del tejado (fig.7.3 [ii]).
  • Disposición de cargas no uniforme igual a μ 1 (α 1 ), que actúa sobre una inclinación del tejado y disposición de cargas compuesta por la mitad de la intensidad de carga 0.5*μ 1 (α 2 ), que actúa sobre la otra inclinación del tejado (fig. 7.3[iii]).

Tejados de varias inclinaciones

Valor del coeficiente de μi según la tabla 5.2

Disposiciones de cargas:

  • Distribución uniforme de cargas, como se ha indicado anteriormente (fig. 5.4[i]).
  • En los casos en que no se cumplan las condiciones, como en la fig. B1: disposición de cargas no uniforme, μ 1 (α i ) en las inclinaciones extremas del tejado, disposición de cargas linealmente variable con el extremo μ 2 (α m ), donde α m =( α 1 + α 2 )/2 en las inclinaciones internas del tejado (fig. 5.4[ii]).
  • En los casos en que se cumplan las condiciones, como en la fig. B1: carga de desplazamiento relativo de nieve no uniforme, coeficiente μ 1 (fig. B.1), donde μ 1 según B2(2).

Tejados cilíndricos

El algoritmo EC1 general no admite este tipo de tejados para generar cargas. Estos están disponibles en Robot para la norma EC1-SERRES.

Tejados con cambios bruscos de altura

No se admite correctamente la carga de desplazamiento relativo de nieve.

Tema principal: Cargas de viento y nieve: Eurocódigo 1