Procedimiento para la simulación de las cargas de viento extremo en las cubiertas ligeras metálicas // Procedure for the simulation of extreme wind loads on light metal roofs

Resumen

El aumento apreciable de los fenómenos meteorológicos extremos en las últimas décadas, sobre todo de huracanes y ciclones tropicales, constituye una amenaza para la región del Caribe. El impacto de estos fenómenos en las viviendas y construcciones con cubiertas ligeras ha aumentado considerablemente en los últimos años. La presente investigación tiene como objetivo describir un procedimiento que permite la simulación numérica de las cubiertas ligeras metálicas ante las cargas estáticas y dinámicas propias de los vientos extremos, para obtener criterios acerca de las tensiones y deformaciones límites a que están sometidas, que faciliten la toma de decisiones. Se utilizaron los métodos de análisis y síntesis de sistemas, así como la modelación y simulación por elementos finitos. El análisis dinámico de las cargas de viento permitió simular el comportamiento real de las cubiertas. Se demostró que en el área cercana a los agujeros de la cubierta se concentran los mayores valores de tensiones, constituyendo el punto más débil por donde comienza el fallo de la cubierta. Los resultados muestran que el procedimiento propuesto facilita la toma de decisiones para la búsqueda de soluciones constructivas que minimicen estos efectos.

Palabras claves: cubiertas ligeras metálicas; simulación numérica; vientos extremos; carga dinámica.
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Abstract

The substantial increase in extreme weather events in recent decades, especially hurricanes and tropical cyclones, constitutes a threat to the Caribbean region. The impact of these phenomena on houses and buildings with light roofs has increased considerably in recent years. The objective of this research is to describe a procedure that allows the numerical simulation of light metal roofs in the aspect of static and dynamic loads typical of extreme winds, in order to obtain criteria about the limit stresses and deformations to which they are subjected, which facilitate the decision-making process. Systems analysis and synthesis methods were used, as well as finite element modeling and simulation. The dynamic analysis of the wind loads made it possible to simulate the real behavior of the light roofs. It was shown that the highest stress values are concentrated in the area near the holes in the roof, constituting the weakest point where the failure of the metallic light roof begins. The results show that the proposed procedure facilitates decision making in the search for constructive solutions that minimize these effects.

Key words: light metallic roofs; numerical simulation; extreme winds; dynamic load.