Las nevadas afectan directamente las estructuras, por lo que es de mucha importancia realizar el diseño de éstas considerando las sobrecargas probables de nieve que se produzcan en cada lugar según lo indicado en la normativa nacional vigente. La sobrecarga de de nieve en techumbre depende de diferentes factores, como son, la historia de nevadas en cada región, las características de la forma del edificio o de la cubierta, las temperaturas dentro de la estructura, clima del lugar, entre otros factores. La nieve, como toda variable meteorológica, es difícil de pronosticar y de establecer su patrón de comportamiento con buena precisión. Por lo que es difícil determinar cuándo, cuánto y con que frecuencia e intensidad nevará, y qué características tendrá la nieve caída. Además de la dificultad para pronosticar las nevadas, se añade su complejo comportamiento mecánico sobre las techumbres producto del proceso interno de sinterización o metamorfosis de los cristales por efecto de la humedad, temperatura, carga de estratos superiores, radiación, viento, entre otros. Para las techumbres se establece en la norma una sobrecarga básica de nieve, su valor está en función de la altitud y longitud geográfica del lugar donde se emplazará la obra de construcción. Para latitudes y altitudes que no están contempladas en la norma, se establece que se debe realizar un análisis estadístico de valores extremos de datos disponibles en la vecindad del lugar, usando un valor con un 2% de probabilidad anual de que este valor sea excedido con un intervalo de 50 años promedio de recurrencia.

2. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
INDICE
03 03
INTRODUCCIÓN OBJETIVO
03 04
BASES PARA EL DISEÑO CALIDAD DE LOS MATERIALES
04 05
GEOMETRIA DE LA ESTRUCTURA UBICACIÒN GEOGRÀFICA
05 06
CARCA BÁSICA DE VIENTO CLASIFICACIÓN DE RUGOSIDAD DE LA
SUPERFICIE
07 08
FACTOR DE EXPOSICIÓN Y CONDICIÓN
TERMICA
FACTOR DE PENDIENTE DE TECHUMBRE
09 09
CARGA DE NIEVE SOBRE TECHUMBRES CARGA DE NIEVE SOBRE TECHO
DESBALANCEADA
11 12
CARGA DE LLUVIA SOBRE LA NIEVE INESTABILIDAD POR ACUMULACIÓN DE AGUA
01
by Ing. Angel Manrique
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3. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
01INTRODUCCION
Las nevadas afectan directamente las estructuras, por lo que es de mucha importancia realizar el
diseño de éstas considerando las sobrecargas probables de nieve que se produzcan en cada lugar
según lo indicado en la normativa nacional vigente. La sobrecarga de de nieve en techumbre depende
de diferentes factores, como son, la historia de nevadas en cada región, las características de la forma
del edificio o de la cubierta, las temperaturas dentro de la estructura, clima del lugar, entre otros
factores.
La nieve, como toda variable meteorológica, es difícil de pronosticar y de establecer su patrón de
comportamiento con buena precisión. Por lo que es difícil determinar cuándo, cuánto y con que
frecuencia e intensidad nevará, y qué características tendrá la nieve caída. Además de la dificultad
para pronosticar las nevadas, se añade su complejo comportamiento mecánico sobre las techumbres
producto del proceso interno de sinterización o metamorfosis de los cristales por efecto de la
humedad, temperatura, carga de estratos superiores, radiación, viento, entre otros.
Para las techumbres se establece en la norma una sobrecarga básica de nieve, su valor está en
función de la altitud y longitud geográfica del lugar donde se emplazará la obra de construcción. Para
latitudes y altitudes que no están contempladas en la norma, se establece que se debe realizar un
análisis estadístico de valores extremos de datos disponibles en la vecindad del lugar, usando un valor
con un 2% de probabilidad anual de que este valor sea excedido con un intervalo de 50 años
promedio de recurrencia.
02OBJETIVO
El presente documento está referido al cálculo de la carga de nieve sobre la techumbre de
edificaciones industriales tipo galpón.
03BASES PARA EL DISEÑO
Normas Nacionales
1.
2.
3.
NCh 431.Of2010 - Diseño Estructural - Sobrecargas de nieve
NCh 1537.Of2009 - Diseño Estructural - Cargas Permanentes y Cargas de Uso.
NCh 3171.Of2010 - Diseño Estructural - Disposiciones Generales y Combinaciones de Carga.
Normas Internacionales
1. ASCE/SEI 7-16. Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other
Structures
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4. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
04CALIDAD DE LOS MATERIALES
Esfuerzo del fluencia del
acero estructural
≔
fys 250 MPa Modulo de elasticidad
del acero
≔
Es 200000 MPa
Peso unitario del acero ≔
γa ⋅
7850 ――
kgf
m3
05GEOMETRIA DE LA ESTRUCTURA
Figura 1. Imagen referencial de marco típico del galpón
Separación entre baricentros de pilares del marco ≔
Ly 20000 mm
Altura del hombro del marco desde tope de pedestal
Lzmax=15000 mm. NCh 2369 Of2003 Art. 11.2.1
≔
Lz 6000 mm
Altura de cumbrera de techo desde el hombro ≔
Lc 2000 mm
Separación entre baricentros de marcos típicos
Lxmax=30000 mm. NCh 2369 Of2003 Art. 11.2.1
≔
Lx 6000 mm
Número de marcos típicos ≔
Nmt 12
Número de costaneras de techo por cada caída de agua ≔
Nc 8
Número de costaneras de cerramiento a cada costado ≔
Nch 5
Número de tramos arriostrados por cada costado ≔
Nar 2
Distancia desde tope de pedestal a primera costanera de cerramiento ≔
Gci 200 mm
Distancia desde cumbrera a primera costanera de techo ≔
Gcj 100 mm
Distancia entre costaneras de cerramiento ≔
Gch =
―――
-
Lz Gci
-
Nch 1
1450 mm
Distancia entre costaneras de techo ≔
Gc =
―――――――
-
⋅
0.5 ‾‾‾‾‾‾‾‾
2
+
Ly
2
Lc
2
Gcj
-
Nc 1
1421.41 mm
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5. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
≔
Gc =
―――――――
-
⋅
0.5 ‾‾‾‾‾‾‾‾
2
+
Ly
2
Lc
2
Gcj
-
Nc 1
1421.41 mm
Figura 2. Imagen referencial de marcos de cerramiento
06UBICACIÒN GEOGRÀFICA
Para las estructuras ubicadas en el litoral del país, no se debe considerar sobrecarga de nieve.
Esto según lo especificado punto 2 de la tabla 1 de la norma NCh 432 of2010.
¿Estructura ubicada en el litoral? ≔
Litoral No
Figura 3. Latitud geográfica (sur) del lugar Tabla 1 NCh 431 2010
Latitud geográfica (sur) del lugar Tabla 1 NCh 431 2010 ≔
LG 32° - 34°
Altitud de la estructura en m.s.n.m ≔
Al 570
07
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6. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
≔
Al 570
07CARCA BÁSICA DE VIENTO
En las zonas correspondiente a las cordilleras y en el extremo sur del país en las cuales nieva
todos o casi todos los años la sobrecarga de nieve se considera normal y debe ser soportada por la
estructura. También en las zonas donde la cargas básica de nieve especificada en la "Tabla 1 NCh
431 2010" sea mayor a 25. ≥
pg 25 ――
kgf
m2
Para las zonas cordilleranas donde no se tiene información de la carga básica de nieve deben ser
aprobadas por la autoridad competente. El artículo 4 de la norma NCh 431 210 especifica lo
siguiente:
"La determinación de las cargas básicas de nieve para estos lugares se deben basar en un
análisis estadístico de valores extremos de datos disponibles en la vecindad del lugar, usando un
valor con un 2% de probabilidad anual de que este valor sea excedido (intervalo de 50 años
promedio de recurrencia)"
¿Se tiene información suficiente para obtener la carga básica de nieve pg? =
Inf “Si”
Carga básica de nieve Tabla 1 NCh 431 2010 =
pg 25 ――
kgf
m2
08CLASIFICACIÓN DE RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE
Figura 4. Categoría de exposición . ERI-Breakfast_2018-NAB_222-H-Impact_Ruedlinger
Categoría de exposición Art. 7.6.4 NCh 432. Of2010 ≔
Cex C
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7. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
09FACTOR DE EXPOSICIÓN Y CONDICIÓN TERMICA
Categoría de ocupación Tabla 1 NCh 3171. Of2010 ≔
CO II
Figura 5. Factor de importancia Tabla 3 NCh 431 2010
Factor de importancia del diseño por nieve Tabla 3 NCh 431 2010 =
In 1
Figura 6. Factor de exposición Tabla 4 NCh 431 2010
Tipo de exposición de techos ≔
Tex Protegido
Factor de exposición durante la vida útil de la edificación Tabla 4 NCh 431 2010 =
Ce 1.1
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8. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
Figura 7. Factor de condición térmica Tabla 2 NCh 431 2010
Factor de condición térmica Tabla 2 NCh 431 2010 ≔
Cts 1.10
10FACTOR DE PENDIENTE DE TECHUMBRE
Angulo de inclinación del techo ≔
θt =
atan
⎛
⎜
⎝
――
2 Lc
Ly
⎞
⎟
⎠
11.31 deg
Tipo de pendiente de techo Art. 5.2 NCh 431 2010 =
Tpen “Inclinado”
Figura 8. Factor de pendiente Figura 1 NCh 431 2010
Factor de pendiente Figura 1 NCh 431 2010 =
Cs 1
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9. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
11CARGA DE NIEVE SOBRE TECHUMBRES
Carga mínima de nieve para techos planos
Art. 5.1 NCh 431 2010
≔
pfmin =
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
if
else
≤
pg 1 ――
kN
m2
‖
‖ ⋅
In pg
‖
‖
‖
‖
⋅
In 0.96 ――
kN
m2
25 ――
kgf
m2
Se considera plano o de pendiente baja a
todo techo con un ángulo de inclinación
menor 5°. ≤
θt 5 deg
Carga de nieve para techos planos
Art. 5.1 NCh 431 2010
≔
pf =
max⎛
⎝ ,
⋅
⋅
⋅
0.7 Ce Cts In pg pfmin
⎞
⎠ 25 ――
kgf
m2
Carga de nieve para techos inclinados
Art. 6.1 NCh 431 2010
≔
ps =
⋅
Cs pf 25 ――
kgf
m2
Carga de nieve para techo =
Tpen “Inclinado” =
pn 25 ――
kgf
m2
12CARGA DE NIEVE SOBRE TECHO DESBALANCEADA
Un aspecto importante que se debe analizar es la posibilidad de que sobre los techos la nieve se
pueda depositar de manera des uniforme, concentrándose una mayor cantidad de la misma en
algunos sectores de la cubierta.
Angulo de inclinación del techo =
θt 11.31 deg
CASO 1: (CARGA BALANCEADA) Techos de muy baja y alta pendiente
≥
θt 70 deg ó ≤
θt max
⎛
⎜
⎝
,
2.38 deg
⎛
⎜
⎝
+
2 ―――
⋅
21.3 m
Ly
0.5
⎞
⎟
⎠
deg
⎞
⎟
⎠
Aplicabilidad de CASO 1 =
CASO1 “NO APLICA”
CASO 2: (CARGA DESBALANCEADA)
Techos con una distancia entre el alero y la cumbrera menor o igual que 6,1 m, que poseen
vanos soportados por elementos prismáticos simplemente apoyados desde la cumbrera hasta el
alero
≤
―
Ly
2
6.1 m
Aplicabilidad de CASO 2 =
CASO2 “NO APLICA”
CASO 3: (CARGA DESBALANCEADA) Otros casos
Aplicabilidad de CASO 3 =
CASO3 “APLICA”
≔
γsn =
⋅
min
⎛
⎜ ,
+
⋅
0.426 ―――
pg
2.2 4.7
⎞
⎟ ――
kN
3
234.99 ――
kgf
3
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10. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
Peso específico de la nieve
Ec. 3 NCh 431 2010
≔
γsn =
⋅
min
⎛
⎜
⎜
⎜
⎝
,
+
⋅
0.426 ―――
pg
⎛
⎜
⎝
――
kN
m2
⎞
⎟
⎠
2.2 4.7
⎞
⎟
⎟
⎟
⎠
――
kN
m3
234.99 ――
kgf
m3
Distancia horizontal del techo inclinado que se tiene al
elevar en 1 unidad
≔
Ssn =
―――
1 m
tan⎛
⎝θt
⎞
⎠
5 m
≔
Iu =
―
Ly
2
10 m
=
pg 0.25 ――
kN
m2
Figura 9. Figura 4 NCh 431 2010
Altura de nieve acumulada por arrastre de viento, expresada en metros (m) =
hd 0.37 m
12.1 CASOS DE CARGA SOBRE LA ESTRUCTURA
Sobrecarga de Nieve CASO 1
Art. 8.2 NCh 431. Of2010
＝
pnc1 ps =
pnc1 “N/A”
Sobrecarga de Nieve CASO 2
Art. 8.2 NCh 431. Of2010
＝
pnc2 ⋅
In pg =
pnc2 “N/A”
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11. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
Sobrecarga de Nieve CASO 3
Art. 8.2 NCh 431. Of2010
＝
pnc3a ps =
pnc3a 25 ――
kgf
m2
＝
pnc3b 0.3 ps =
pnc3b 7.5 ――
kgf
m2
＝
pnc3c ⋅
γsn ――
hd
‾‾‾
2
Ssn
=
pnc3c 38.9 ――
kgf
m2
＝
Lnc3c ⋅
⋅
―
8
3
‾‾‾
2
Ssn hd =
Lnc3c 2.21 m
Figura 10. Casos de carga de nieve sobre la estructura
13CARGA DE LLUVIA SOBRE LA NIEVE
"Este aumento de la carga de diseño producto del efecto de la lluvia sobre la nieve se debe aplicar
sólo al caso de carga de nieve balanceada y no necesita ser usada en combinación con la
acumulación por viento, deslizamiento, cargas sin balancear y cargas parciales".
Condición 01 ≔
C01 =
CASO1 “NO APLICA”
Condición 02 ≤
pg 0.96 ――
kN
m2
=
C02 “APLICA”
Condición 03 <
θt ―
1
2
――
Ly
12.5
=
C03 “NO APLICA”
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12. Sobrecarga de nieve en naves industriales de acero. NCh 431 OF2010
<
θt ―
1
2
――
Ly
12.5
=
C03 “NO APLICA”
¿Aplica carga de lluvia sobre la nieve?
Art. 12 NCh 431. Of2010
=
CLL “NO APLICA”
Carga de lluvia sobre la nieve =
pLL 0 ――
kgf
m2
14INESTABILIDAD POR ACUMULACIÓN DE AGUA
"Los techos deben ser diseñados para considerar la inestabilidad por acumulación de agua. Para
techos con una pendiente menor que 1,19°, se deben investigar deformaciones por flexión causadas
por las cargas de nieve, contemplando la probabilidad de inestabilidad por acumulación en forma de
charcos, debido a lluvia sobre la nieve o a la nieve derretida".
Condición A <
θt 1.19 deg =
CA “NO APLICA”
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