¿Cuál es el efecto de la carga del viento en la construcción?

Los efectos del viento en las estructuras se pueden clasificar como estáticos y dinámicos. El efecto del viento estático causa principalmente flexión elástica y torsión de la estructura. Y para estructuras altas, largas y delgadas, es esencial un análisis dinámico de la estructura. Las ráfagas de viento causan fuerzas fluctuantes en la estructura que inducen grandes movimientos dinámicos, incluidas las oscilaciones.

Puede que esta publicación del blog le resulte interesante: prediciendo las cargas de viento en los edificios a través del navegador web, sobre por qué es importante tener en cuenta los efectos de las cargas de viento al diseñar un edificio y cómo minimizarlos (enfocándose en mitigar el desprendimiento de vórtices alrededor de los edificios altos). O aprenda más en profundidad en este seminario web gratuito grabado: Predecir cargas de viento con CFD. Haga clic en el botón “ver grabación”, complete el breve formulario y se reproducirá automáticamente.

Los edificios altos y los rascacielos se están volviendo cada vez más complejos en cuanto a diseño y escala en general, lo que los pone en mayor riesgo de los efectos del viento y las fuerzas inducidas en la estructura. Los ingenieros de arquitectura y diseño deben garantizar un diseño seguro, sostenible y rentable utilizando estudios de ingeniería eólica. Estos estudios son ahora un estándar de la industria y se realizan para evaluar primero el efecto dinámico del viento en la estructura y luego optimizar el diseño para mitigar estos efectos.

Para estructuras altas de alta relación de aspecto, el análisis del desprendimiento de vórtices inestables es vital porque esto induce fuerzas oscilantes de viento cruzado con cierta frecuencia. Si estos coinciden con la frecuencia natural de la estructura, podría mejorar el movimiento y provocar daños o incluso la falla de la estructura.

Esta es una pregunta que, si se responde en detalle, ocupará un capítulo completo en ingeniería civil. Lo responderé de manera simple y sucinta lo mejor que pueda.

En resumen, la carga del viento es un tipo especial de carga en los edificios, ya que en realidad es capaz de crear muchos tipos de fuerzas con efectos variados en función de la altura y la forma del edificio. Las fuerzas consisten en cizallamiento, torsión, flexión y cargas uniformes. El viento ejerce una carga dinámica y estática en un edificio, y los principales tipos de cargas pueden clasificarse en cizalladura, momento y deflexión. Dependiendo de la forma del edificio, diferentes cargas tendrán diferentes grados de efecto en el edificio.

Las cargas estáticas crean flexiones y torsiones elásticas en el edificio, mientras que las cargas dinámicas crean fuerzas fluctuantes en toda la estructura que crean movimientos, más comúnmente oscilaciones (por lo tanto dinámicas). Taller, las estructuras delgadas se ven afectadas de manera más significativa por la carga dinámica del viento.

El momento torsional del viento gira un rascacielos en un eje vertical, mientras que el momento flector “riza” el edificio en dos extremos en dos ejes horizontales paralelos en ambos extremos. La fuerza del viento cortante tira del edificio en dos direcciones contrarias en dos ejes horizontales paralelos. La presión del viento se ejerce de manera uniforme en todas las caras del edificio, al igual que la presión convencional, con excepción del lado del viento que se ve afectado de manera diferente en función de la altura.

Cuanto más alto es el edificio, más fuerte es la fuerza ya que el viento se ve menos afectado por la fricción con la tierra y la topografía circundante, lo que hace que la carga del viento sea un desafío mayor para los rascacielos. A menudo, para casas pequeñas dentro de áreas densamente pobladas, incluso se pueden ignorar las cargas de viento, mientras que para el cálculo de cargas de viento de gran altura es una necesidad absoluta.

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Impacto del viento como carga horizontal en el edificio. Para edificios de gran altura, el viento puede contribuir a la desviación.