Calculadora de carga de viento para anuncios, bardas y muros
Calcula la presión de viento de diseño según la velocidad, la exposición y la forma, la fuerza total sobre un anuncio o barda y el momento de volteo.
Cómo funciona
q_z = 0.613 × K_z × K_zt × K_d × V² (Pa, V en m/s) — equivale a 0.00256 × K_z × K_zt × K_d × V² en psf con V en mph · K_z = 2.01 × (z/z_g)^(2/α), con z ≥ 4.6 m · presión de diseño p = q_z × G × C_f · fuerza F = p × A · momento de volteo M = F × altura al centroide
El viento empuja una superficie con una presión que crece con el cuadrado de la velocidad: si la velocidad se duplica, la carga se cuadruplica, y por eso importan tanto las velocidades de diseño en zonas de huracanes. La norma ASCE 7, que sirve de base a muchos reglamentos, arma la presión de diseño por pasos: primero la presión de velocidad, ajustada hacia arriba por la altura (arriba el viento es más rápido y racheado) y por el terreno abierto (exposición C o D frente a la B, más protegida), y un poco hacia abajo por el factor de direccionalidad; luego se multiplica por un factor de ráfaga y por un coeficiente de forma, que es de 1.3 para un anuncio o una barda sólida y mucho menor para objetos porosos o redondos. Multiplicada por el área da la fuerza, y la fuerza por la altura del centroide da el momento que intenta arrancar los postes del suelo: el dato con el que se dimensionan los postes, su empotramiento y los dados de cimentación.
Ejemplo resuelto
Un anuncio sólido de 2.4 × 1.8 m con su centro a 3.7 m de altura, en terreno abierto y con viento de diseño de 185 km/h: Kz = 0.85, presión de velocidad 1.17 kPa (24.4 psf) y presión de diseño 1.17 × 0.85 × 1.3 ≈ 1.29 kPa (27.0 psf). Sobre 4.32 m² eso da unos 5.6 kN (569 kgf) y un momento de volteo de 20.6 kN·m en la base; con dos postes, cada uno toma 284 kgf de cortante y unos 10.3 kN·m de momento.
Preguntas frecuentes
¿Qué velocidad de viento debo usar?
La velocidad de ráfaga de 3 segundos que marque el mapa de vientos de tu reglamento para la categoría de riesgo de la estructura (en México, por ejemplo, el Manual de Diseño por Viento de la CFE). Si tu norma da velocidades de servicio en lugar de últimas, se aplica un factor de carga de 1.6 a la presión.
¿Una barda recibe toda la presión del viento?
Una barda sólida sí. La celosía, la malla ciclónica o las tablas con 50% de hueco reciben la mitad o menos (Cf de 0.5 a 0.8 sobre el área total), y un claro en la parte de abajo la reduce todavía más.
¿Cómo se calcula la presión del viento sobre una superficie?
En unidades métricas, la presión de velocidad es 0.613 × Kz × Kd × V² en pascales, con V en m/s. Luego se multiplica por el factor de ráfaga G y el coeficiente de forma Cf, y el resultado por el área da la fuerza.
¿Por qué la velocidad del viento pesa tanto en la carga?
Porque la presión depende del cuadrado de la velocidad: pasar de 120 a 170 km/h, un 42% más, casi duplica la fuerza sobre el anuncio.
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