SOBRECARGA DE USO.

Para la determinación de los efectos estáticos de la sobrecarga de uso debida al tráfico de peatones, se considerará la acción simultánea de las cargas siguientes:

a) Una carga vertical uniformemente distribuida qfk de valor igual a 5 kN/m2_.

b) Una fuerza horizontal longitudinal Qflk de valor igual al 10% del total de la carga vertical uniformemente distribuida, actuando en el eje del tablero al nivel de la superficie del pavimento. Por tanto un valor de 0.5 KN/m2_.

Ambas cargas se consideran como una acción única, cuyo valor constituye el valor característico de la sobrecarga de uso cuando se combina con el resto de las acciones (cargas permanentes, viento, etc.). La fuerza horizontal Qflk será en general suficiente para asegurar la estabilidad horizontal longitudinal de la pasarela; no así la estabilidad horizontal transversal, que deberá asegurarse mediante la consideración de las acciones correspondientes.

Ambas cargas se aplicarán uniformemente repartidas sobre las traviesas de la pasarela metálica. 4.2. VIENTO.

4.2.1. VELOCIDAD BÁSICA DEL VIENTO.

La velocidad básica fundamental del viento vb,0 es la velocidad media a lo largo de un periodo de 10

minutos, con un periodo de retorno T de 50 años, medida con independencia de la dirección del viento y de la época del año en una zona plana y desprotegida frente al viento, equivalente a un entorno de puente tipo II (según se definen en el apartado 4.2.2), a una altura de 10 m sobre el suelo.

La velocidad básica fundamental del viento se obtiene del mapa de isocatas para la obtención de la velocidad básica fundamental de viento vb,0. Que se corresponde con la FIGURA 4.2-a de la IAP-11 y

también está presente en el Código Técnico de Edificación.

En el caso de la pasarela a proyectar se encuentra en Pontevedra, Galicia, por tanto la zona correspondiente del mapa es la zona B. Entonces obtengo vb,0=27m/s.

A partir de la velocidad básica fundamental del viento se obtendrá la velocidad básica Vb mediante la

expresión:

v

b

= c

dir

c

season

v

b,0

Siendo ambos factores iguales a 1.0 a falta de estudios previos más precisos. Y por tanto

v

b

= v

b,0

.

La estructura tiene que estar proyectada para una vida útil de 100 años, para un período de retorno diferente de 50 años la velocidad básica del viento vb(T) será:

v

b

(T) = v

b

c

prob

Para situaciones persistentes, a falta de estudios específicos, se considerará un periodo de retorno de 100 años (cprob =1.04).

MEMORIA JUSTIFICATIVA

ANEJO Nº10 CALCULO. ACCIONES Página 6 de 16 Por tanto, para un período de retorno de 100 años, nos queda una velocidad básica del viento

vb(100)=28.08m/s.

4.2.2. DIRECCIÓN DEL VIENTO.

Para evaluar la acción del viento sobre la estructura se considerará su actuación en dos direcciones: − Perpendicular al eje del tablero: dirección transversal (X). Esta componente podrá ir

acompañada de una componente asociada en dirección vertical (Z). − Paralela al eje del tablero: dirección longitudinal (Y).

4.2.3. EMPUJE DEL VIENTO SOBRE EL TABLERO.

4.2.3.1. EJECTOS PROVOCADOS POR EL VIENTO TRANSVERSAL 4.2.3.1.1. EMPUJE HORIZONTAL.

El empuje del viento sobre cualquier elemento se calculará mediante la expresión:

Para determinar los valores de Kr, z0 y zmin hay que acudir a la tabla 4.2-b de la IAP-11.

El tipo de entorno es tipo III ``zona suburbana, forestal o industrial con construcciones y obstáculos aislados con una separación máxima de 20 veces la altura de los obstáculos’’

Para calcular el coeficiente de exposición se necesita conocer el valor de z, que es la altura del punto de aplicación del empuje de viento respecto del terreno o respecto del nivel mínimo del agua bajo el puente. Tanto para las celosías como para el tablero se cumple que z<zmin por tanto se usara el valor de zmin para el cálculo del coeficiente de exposición.

El valor del coeficiente de exposición es por tanto

ce = 1.288

Para el cálculo del coeficiente de fuerza se acude de nuevo a la IAP-11. La instrucción dice que para tableros de tipo celosía el empuje se calculará de forma independiente para cada celosía, en función del área sólida expuesta al viento. En las celosías no expuestas directamente al viento, se multiplicará, si procede, su coeficiente de fuerza por un coeficiente de ocultamiento Además añade que las sobrecargas de uso se tendrán en cuenta, para el cálculo del empuje horizontal del viento, sin reducir su área sólida expuesta por la presencia de las celosías, aunque el tablero esté embebido en las propias celosías como es el caso.

MEMORIA JUSTIFICATIVA

ANEJO Nº10 CALCULO. ACCIONES Página 7 de 16 El coeficiente de fuerza dependerá de la sección de los perfiles de la celosía. A falta de datos específicos

se tomará

cf = 1.8

para perfiles de celosía con caras planas.

Para el cálculo del coeficiente de fuerza de la sobrecarga la instrucción incluye una expresión para el cálculo de este coeficiente a falta de datos experimentales:

donde:

− B anchura total del tablero [m]

−

h

eq

altura equivalente [m] obtenida considerando, además del propio tablero (en el caso de un

tablero de vigas o varios cajones, se considerará únicamente el elemento de mayor canto), la altura de cualquier elemento no estructural que sea totalmente opaco frente al viento o, si se tiene en cuenta la presencia de la sobrecarga de uso, la altura de ésta, en caso de ser más desfavorable.

Se obtiene un coeficiente de fuerza para la sobrecarga de uso de cf= 1.83

Para la celosía oculta como se dijo antes es necesario calcular un coeficiente de ocultamiento que multiplicará su coeficiente de fuerza. Para ello la instrucción dice lo siguiente:

Cuando sea necesario considerar el efecto del ocultamiento sobre cualquier elemento no expuesto directamente a la acción del viento (por quedar oculto tras la sombra o proyección de otro situado inmediatamente a barlovento de éste), el coeficiente de fuerza del elemento oculto se multiplicará por el coeficiente de ocultamiento  definido en la tabla 4.2‑c, donde λ es la relación de solidez, definida como:

siendo:



λ

relación de solidez correspondiente al elemento de barlovento más próximo



A

n área sólida neta o real (descontando los huecos) que el elemento de barlovento presenta al

viento



A

tot área bruta o total (sin descontar huecos) del elemento de barlovento delimitada por su

contorno externo

Y donde sr es el espaciamiento relativo, definido como:

siendo:



s

r espaciamiento relativo entre el elemento de barlovento y el de sotavento



s

distancia horizontal entre las superficies de ambos elementos, proyectadas sobre un plano perpendicular a la dirección del viento



h

paltura protegida u ocultada por el elemento de barlovento

Se obtiene λ=0.38 y sr = 1.71

Entrando con estos valores en la tabla 4.2-c

Y para ponernos del lado de la seguridad tomamos el mayor valor, por tanto queda 

A continuación se calculan las áreas de referencia y con ellas ya se pueden calcular los empujes horizontales transversales del viento sobre las celosías y sobre la sobrecarga de uso. Para el cálculo del área de referencia de la sobrecarga de uso la instrucción dice que el efecto de la misma equivale a un área expuesta de la misma cuya altura en pasarelas peatonales será de 1.25 metros. Dicha altura se tomará desde la superficie del pavimento y será tenida en cuenta en el cálculo del área y del coeficiente de fuerza.

MEMORIA JUSTIFICATIVA

ANEJO Nº10 CALCULO. ACCIONES Página 8 de 16 Los resultados finales son:

4.2.3.1.2. EMPUJE VERTICAL.

Se considerará un empuje vertical, dirección Z, sobre el tablero actuando en el sentido más desfavorable, igual a:

Donde:



F

w,z empuje vertical del viento [N]

 1

2

ρv

2

b

(T)

presión de la velocidad básica del viento definida en el apartado 4.2.3 [N/m2]



c

e

(z)

coeficiente de exposición calculado anteriormente (1.288)



c

f,z coeficiente de fuerza en la dirección vertical Z, que se tomará igual a ±0,9



A

ref,z área en planta del tablero [m2]

El resultado para el empuje vertical es el siguiente:

4.2.3.1.3. MOMENTO DE VUELCO SOBRE EL TABLERO.

A falta de datos precisos sobre el momento de vuelco ejercido por la acción combinada de los empujes transversal (dirección X) y vertical (dirección Z) de viento sobre el tablero, se supondrá que:

 El empuje transversal está aplicado a la altura que se indica a continuación, medida respecto a la base del tablero:

En tableros de tipo celosía, la media ponderada de las alturas de los centros de gravedad de las diferentes áreas que compongan el primer frente máximo adoptado en el cálculo del área expuesta a la componente horizontal del viento transversal, incluyendo en su caso, el área correspondiente a la sobrecarga de uso.

 El empuje vertical está aplicado a una distancia del borde de barlovento igual a un cuarto de la anchura del tablero.

Siguiendo lo que dice la instrucción para tener en cuenta los esfuerzos debidos al momento de vuelco se aplicarán las cargas de una manera determinada.

Para los empujes horizontales sobre las celosías se repartirán el empuje entre el cordón superior y el inferior de manera que el momento generado por estos empujes combinados sea el mismo que si se aplicase el empuje sobre el centro de gravedad de la celosía.

El momento generado por el empuje vertical y por la sobrecarga de uso se calculará y se descompondrá en un par de fuerzas equivalente sobre los cordones. Para calcularlo habrá que multiplicar el empuje aplicado sobre cada uno de los elementos por la excentricidad con respecto al eje del tablero.

El momento total resulta entonces 2.02 KNm/m. Para obtener el par de fuerzas se divide este momento entre la anchura del tablero, el resulta son dos fuerzas aplicadas en sentidos contrarios y en los cordones inferiores de amabas celosías con un valor de 0.73 KN/m.

4.2.3.2. EMPUJE PROVOCADO POR EL VIENTO LONGITUDINAL.

Se considerará un empuje horizontal paralelo al eje del puente (dirección Y) sobre los elementos de desarrollo longitudinal (tablero, pretiles y barandillas).

Este empuje longitudinal será una fracción del empuje transversal producido por el viento transversal (dirección X), multiplicado por un coeficiente reductor. El valor de dicha fracción será 50% para los elementos que presenten huecos (tableros tipo celosía, sistemas de contención permeables, barandillas y, en su caso, sobrecargas de uso).

El coeficiente reductor será definido por la expresión:

Aref/m (m2/m) cf

Eh (KN/m)

celosía expuesta

0.73

1.8

0.83

celosía oculta

0.73

1.224

0.57

sobrecarga de uso

1.25

1.83

1.45

Aref (m2/m) Ev (KN/m)

Tablero

2.8

1.6

Empuje (KN/m) Excentricidad (m) Momento (KN*m/m)

Sobrecarga de uso

1.45

0.625

0.91

MEMORIA JUSTIFICATIVA

ANEJO Nº10 CALCULO. ACCIONES Página 9 de 16 Donde:

C0 factor de topografía definido anteriormente

Se obtiene un valor para el coeficiente reductor de 0.87

Para obtener el empuje longitudinal se sumarán los empujes transversales horizontales sobre las celosías y sobrecarga de uso y se reducirán un 50% multiplicándolos después por el coeficiente reductor. Se obtiene un valor para el empuje longitudinal sobre el tablero de 1.24 KN/m

4.2.4. EFECTOS AEROLÁSTICOS.

No es necesaria la comprobación de los efectos aeroelásticos ya que se cumplen simultáneamente las tres condiciones descritas en la norma IAP-11:

 Luz inferior a 200 m en puentes y a 100 m en pasarelas.

 Luz efectiva (máxima distancia entre puntos de momento flector nulo bajo la acción del peso propio) menor que 30 veces el canto.

 Anchura del tablero superior a 1/10 de la distancia entre puntos de momento transversal nulo bajo la acción del viento transversal

In document TítuloPasarela peatonal sobre río Rons Xunqueira de Alba (página 129-133)