A reflection on the current scenario under the COVID-19 pandemic

5.1.1.1 Determinación de la categoría de riesgo de la edificación u otra estructura.

De acuerdo a lo que se solicita en este primer punto, se recurre a la tabla 1.5-1 (Tabla 5.1) de la norma ASCE7-10 (ASCE, 2010).

Con la tabla anteriormente mostrada, y con las características de la edificación empleada, se determina que la misma se encuentra en la Categoría I.

5.1.1.2 Determinación de la velocidad V, de acuerdo a la categoría de riesgo.

Dentro de la Sección 26.5.1 del código ASCE7-10 se desarrolla un proceso en el que se emplean mapas de viento de los Estados Unidos; en 50 años, y probabilidades de excedencia de 15%, 7% y 3% para edificios en categoría de riesgo I, II y III/IV respectivamente (ASCE, 2010).

De acuerdo a lo calculado en el capítulo III, y tomando en cuenta que la estructura en estudio se encuentra en la categoría I, para la ciudad de Quito (sector Cotocollao) se establece un valor de velocidad de viento con una probabilidad de excedencia de 15% a la que corresponde un periodo de retorno de 300 años, de 22.830 m/s.

5.1.1.3 Determinación de parámetros en la carga de viento.

 Factor de direccionalidad del viento Kd.

Para ello, se emplea la Tabla 5.2 en la que se muestra los valores de los factores de direccionalidad del viento.

Tabla 5.2 Factor de direccionalidad del viento (ASCE, 2010).

Al tratarse de un edificio en este caso, el valor del factor de direccionalidad es 0.85.

 Categorización de acuerdo a la exposición.

En la Sección 26.7 del código ASCE7 se muestran las distintas categorías de exposición en las edificaciones, las mismas que van desde la categoría B, pasando por la C, hasta la D. Para efectos de cálculo, la categoría que se aplica en este caso es B.

 Factor topográfico, Kzt.

De acuerdo a lo expuesto en la Sección 26.8.2 de la norma ASCE, se establece un valor para este factor igual a Kzt=1.

 Factor de efecto de ráfaga, G.

En la Sección 26.9.1 del código ASCE7 se indica que el valor para este factor en estructuras rígidas u otros, es igual a 0.85.

 Coeficiente de presión interna, GCpi.

En la Sección 26.11 de la ASCE7, se muestra laTabla 5.3 Coeficientes de Presión Interna (GCpi), para edificaciones cerradas, parcialmente cerradas o abiertas ., la misma que contiene los valores de GCpi de las estructuras de acuerdo a su

clasificación de “cercamiento”.

Tabla 5.3 Coeficientes de Presión Interna (GCpi), para edificaciones cerradas, parcialmente cerradas o

abiertas (ASCE, 2010).

Para el ejemplo, al tratarse de una edificación cerrada, se toman los valores GCpide

5.1.1.4 Determinación del coeficiente de exposición a la presión de velocidad, Kz o Kh.

Los coeficientes de exposición a la presión de velocidad Kz se muestran en la Tabla

5.4, la misma que fue extraída de la Sección 27.3 del código ASCE7. En dicha tabla, se presentan los valores Kz de acuerdo a la clasificación de exposición de la

estructura.

Tabla 5.4 Coeficiente de exposición de presión de velocidad (ASCE, 2010).

Al tratarse de una estructura clasificada en la categoría B de exposición, los valores a emplear de Kz para efectos de cálculo en nuestro caso, se muestran en la Tabla 5.5.

Altura (m) Kz 0-4.6 0.57 -6.1 0.62 -7.6 0.66 -9.1 0.70

-12.2 0.76 -15.2 0.81 -18.0 0.85 -21.3 0.89 -24.4 0.93 -27.4 0.96 -30.5 0.99 -36.6 1.04

Tabla 5.5 Valores de Kz a distintas alturas en una edificación categoría B de exposición.

Debido a la falta del dato Kh, se realiza una interpolación entre los valores Kh a 30.5 y

36.6 metros (0.99 y 1.04 respectivamente), resultando que para una altura de 31.92 m, el valor de Kh es de 1.009.

5.1.1.5 Determinación de la presión por velocidad qz o qh.

En la Sección 27.3.2 del ASCE7 se muestra la ecuación correspondiente para el cálculo de qz en el Sistema Internacional (Ecuación 5.1).

Ecuación 5.1

Al ya contar con todos los valores que se solicitan en la Ecuación 5.1, únicamente se debe realizar el cálculo respectivo mediante reemplazo de las variables. Los resultados de los cálculos se muestran en la Tabla 5.6.

Altura (m) qz (N/m2) 0-4.6 154.798 -6.1 168.377 -7.6 179.240 -9.1 190.103 -12.2 206.398 -15.2 219.976 -18 230.840

-21.3 241.703 -24.4 252.566 -27.4 260.713 -30.5 268.860 -31.92 271.820

Tabla 5.6 Valores de qz a diferentes alturas.

Conociendo el valor de h (31.92 m), el valor resultante para qh es 271.820 N/m2_.

5.1.1.6 Determinación del coeficiente de presión externa, Cp o CN.

Para ello, recurrimos a la Sección 27.4 de la ASCE7 en la que se presenta una tabla en la que se definen los valores de CP. Dicha figura se muestra en la Tabla 5.7, en la

Tabla 5.7 Valores de CP para paredes y techos de las edificaciones (ASCE, 2010).

Los valores a utilizar en los cálculos para nuestro caso serán los siguientes:

 Paredes.- Barlovento: 0.8, Sotavento: -0.5 (con qh), Laterales: -0.7 (con qh).

5.1.1.7 Factor de reducción Ri.

De acuerdo a las condiciones del edificio en cuestión (edificio de gran volumen), el coeficiente de presión interna debe ser multiplicado por un factor de reducción Ri. El mismo se calcula de acuerdo a la Ecuación 5.2 mostrada a continuación:

Ecuación 5.2 (ASCE, 2010) Siendo,

Aog, área total de aberturas en el perímetro del edificio.

Vi, volumen interno de la edificación.

Aog=14m2(abertura por piso) x 12 (No. de pisos) = 168 m2

Vi=31.92m x 24m x 18m = 13789.44m3 𝑅_𝑖 = 0.5 [ 1 + 1 √1 +_22.800(168)13789.44 ] = 0.9991 +GCpi= 0.18*0.9991 = 0.1798 -GCpi= -0.18*0.9991 = -0.1798

5.1.1.8 Cálculo de la presión del viento, p, en cada superficie.

Partiendo del hecho de que nuestro caso trata de una edificación rígida, para el cálculo de esta presión vamos a emplear la Ecuación 5.3, la misma que en la Sección 27.4 del ASCE7-10 es presentada para el cálculo de la presión de viento en edificaciones rígidas.

Ecuación 5.3

El cálculo de p se realiza en todas las superficies y a distintas alturas de la edificación. Los resultados para barlovento se presentan en la Tabla 5.8 a continuación. Altura (m) qz (N/m2) p (N/m2) Barlovento (+GCpi=0.1798) Barlovento (-GCpi=-0.1798) 0-4.6 154.798 77.430 133.096 6.1 168.377 84.222 144.771 7.6 179.240 89.656 154.111 9.1 190.103 95.090 163.451 12.2 206.398 103.240 177.461 15.2 219.976 110.032 189.136 18 230.840 115.466 198.476 21.3 241.703 120.900 207.816 24.4 252.566 126.333 217.156 27.4 260.713 130.409 224.161 30.5 268.860 134.484 231.166 31.92 271.820 135.965 233.711

Tabla 5.8 Valores de la presión de viento a distintas alturas en barlovento.

Para las paredes laterales, en sotavento y la cubierta se utiliza únicamente el valor de qh para el cálculo de la presión de viento. A continuación se presentan los

resultados obtenidos: Paredes laterales, cp=-0.7:

+GCpi p=(271.82*0.85*-0.7)-( 271.82*0.1798)= -210.606 N/m2

-GCpi p=(271.82*0.85*-0.7)-( 271.82*-0.1798)= -112.860 N/m2

+GCpi p=(271.82*0.85*-0.5)-( 271.82*0.1798)= -164.397 N/m2 -GCpi p=(271.82*0.85*-0.5)-( 271.82*-0.1798)= -66.650 N/m2 Cubierta, cp=-0.9 y cp=-0.18: +GCpi p=(271.82*0.85*-0.9)-( 271.82*0.1798)= -256.816 N/m2 -GCpi p=(271.82*0.85*-0.9)-( 271.82*-0.1798)= -159.069 N/m2 +GCpi p=(271.82*0.85*-0.18)-( 271.82*0.1798)= -90.462 N/m2 -GCpi p=(271.82*0.85*-0.18)-( 271.82*-0.1798)= +7.285 N/m2

Los valores seleccionados son aquellos que representan el número más alto al obtener su valor absoluto para cada caso. Los resultados finales se presentan en la Tabla 5.9, y gráficamente en las Figuras 5.1 y 5.2.

Superficie Altura (m) Presión de viento [N/m2_] Pared a Barlovento 0-4.5 77.430 6.0 84.222 7.5 89.656 9.0 95.090 12.0 103.240 15.0 110.032 18.0 115.466 20.0 120.900 24.5 126.333 27.5 130.409 30.5 134.484 31.92 135.965 Pared a Sotavento - -164.397 Paredes laterales - -210.606

Cubierta (a barlovento y sotavento) - -256.816

Tabla 5.9Valores de la presión de viento a distintas alturas a barlovento, a sotavento, paredes laterales y cubierta.

77.43 N/m² 84.222 N/m² 89.656 N/m² 95.090 N/m² 103.240 N/m² 110.032 N/m² 115.466 N/m² 120.900 N/m² 126.333 N/m² 130.409 N/m² 134.484 N/m² 135.965 N/m² -256.816 N/m² -164.397 N/m²

Figura 5.1 Cargas distribuidas de viento en barlovento (izq), sotavento (der) y cubierta (sup); vista lateral.

-210.606 N/m²

-256.816 N/m²

-210.606 N/m²