Calculadora de carga de viento

Sobre el cálculo de la carga de viento

Esta calculadora evalúa la presión del viento por zonas para un edificio rectangular, una cubierta a dos aguas y un muro o valla autoportante. El método se basa en EN 1991-1-4 (acciones del viento) y aplica el enfoque general de coeficientes de seguridad de EN 1990.

Los resultados se muestran como coeficientes por zona y como presión de cálculo final por zona. La presión se indica en kN/m² y puede ser positiva o negativa según la dirección de la acción sobre el elemento de la envolvente.

Orientaciones y recomendaciones

Velocidad básica del viento se introduce como v_b,0 en m/s. Es el valor regional de base del Anejo Nacional de EN 1991-1-4. Se usa como punto de partida para evaluar la presión con los efectos de la altura y el terreno.

Presión de referencia se obtiene a partir de la energía cinética del flujo de aire. La calculadora usa la densidad del aire ρ = 1.25 kg/m³ y q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. La división por 1000 convierte el valor a kN/m².

Efecto del terreno y la altura se incorpora mediante el factor de exposición k(z) en función de la categoría de terreno y la altura de referencia z. Las alturas se introducen en mm y se convierten a metros con z = z_mm / 1000. Para estabilidad numérica se limita la altura: z ≥ z_min y z ≤ 200 m, donde z_min depende de la categoría de terreno.

Factor de exposición se calcula con un perfil logarítmico de rugosidad. Se utiliza ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln y k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², donde z0 y k_r se determinan según la categoría de terreno.

Presión pico a la altura z se calcula por zona como q_p(z) = q0 · k(z). Después se aplica el coeficiente aerodinámico de la zona y el coeficiente parcial de seguridad.

Coeficiente aerodinámico se muestra en la tabla como el coeficiente final de zona c. Para el edificio y la cubierta puede incluir la presión interna. Si se activa la presión interna, se toma el caso más desfavorable en valor absoluto entre c_pi = +0.2 y c_pi = -0.3, y se aplica la diferencia c = c_pe - c_pi.

Presión de cálculo por zona se obtiene con w = q_p(z) · c · γ, donde γ es el coeficiente parcial para acciones. La calculadora usa γ = 1.5 como valor típico para la acción variable dominante en ULS según EN 1990. Los valores finales y las reglas de combinación se especifican en el Anejo Nacional.

Zonificación del edificio depende de la relación entre la altura h y la profundidad de la cara a barlovento. Para la dirección de viento elegida, la profundidad se toma de las dimensiones en planta y se asignan alturas de referencia z_e para varios niveles. Estos niveles determinan k(z) y, por tanto, las presiones en las distintas zonas.

Coeficientes de la cubierta se determinan a partir del ángulo de la pendiente. El ángulo se calcula geométricamente como α = arctan((h - h1) / (d/2)) en grados. Los coeficientes por zona se toman de valores tabulados en función del ángulo y se interpolan entre puntos adyacentes. El ángulo se limita al rango tabulado usado en la interpolación.

Muro o valla autoportante se trata como una estructura independiente sin volumen interior cerrado. Por ello, en este modo no se aplica presión interna c_pi y los coeficientes de zona se usan directamente en w = q_p(z) · c · γ.

• Unidades de entrada: geometría en mm, v_b,0 en m/s.
• Unidades de salida: presión en kN/m².
• El signo indica la dirección de la acción respecto a la superficie. Los valores negativos suelen representar succión.
• Normas: EN 1991-1-4 (viento), EN 1990 (principios, coeficientes de seguridad, combinaciones).

FAQs

Por qué los coeficientes y las presiones pueden ser negativos

El signo indica la dirección de la acción sobre la superficie. Los valores negativos suelen corresponder a succión, cuando el flujo crea una depresión y tira del elemento hacia el exterior. Para revestimientos y fijaciones, el signo puede ser tan importante como el valor absoluto.

Qué cambia al cambiar la dirección del viento A y B

Cambia la cara a barlovento. Por ello cambian la profundidad, las relaciones geométricas y la zonificación. En la cubierta, el cambio selecciona el conjunto correspondiente de coeficientes tabulados en EN 1991-1-4 para viento paralelo a la cumbrera o perpendicular a la cumbrera.

Por qué la categoría de terreno afecta tanto al resultado

La categoría de terreno define la rugosidad y el perfil vertical de la velocidad del viento. Entra en el cálculo mediante k(z), que escala la presión con la altura. Terreno abierto y zona urbana densa pueden dar presiones muy distintas para el mismo v_b,0.

Qué cambia la presión interna cpi

La presión interna tiene en cuenta la diferencia de presión entre el exterior y el interior de la envolvente. EN considera ambos signos de c_pi porque la dirección depende de los huecos y de las condiciones de barlovento. La calculadora elige el caso más desfavorable en valor absoluto usando valores estándar de EN.

Por qué se usa el coeficiente parcial γ y si se puede cambiar

El factor γ convierte la acción característica del viento en un valor de cálculo para verificaciones de estados límite. En muchas comprobaciones ULS se utiliza γ = 1.5 para la acción variable dominante según EN 1990, mientras que el Anejo Nacional define las reglas finales. Si se necesita un valor característico, se usa la misma fórmula sin multiplicar por γ.