Mapa de velocidad del viento ASCE 7-10: lo que los diseñadores y especificadores de postes deben saber

El mapa de velocidad del viento ASCE 7-10 es un conjunto de tres mapas separados, no un único mapa nacional. Cada mapa está vinculado a una categoría de riesgo diferente y utiliza velocidades de ráfaga de tres segundos con un intervalo de recurrencia medio distinto. Si diseña o especifica postes de luz, alumbrado público o cualquier estructura exterior en los Estados Unidos, estos mapas determinan la velocidad inicial del viento para el cálculo de su carga. La conclusión práctica es directa: una categoría de riesgo más alta significa una velocidad del viento de diseño más alta, lo que significa un poste más fuerte y una base más grande. Las secciones siguientes desglosan el mapa, explican cómo aplicarlo y lo conectan con decisiones reales de selección de polos.

¿Qué es el mapa de velocidad del viento ASCE 7-10?

ASCE 7-10, "Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras", cambió la forma en que se mapean las velocidades del viento en los Estados Unidos. En lugar de utilizar la antigua velocidad del viento de milla más rápida, la norma adoptó la velocidad del viento de ráfaga de tres segundos como variable de diseño básica. El mapa se presenta en tres ediciones: Categoría de Riesgo I, Categoría de Riesgo II y Categorías de Riesgo III-IV. Cada edición tiene su propio intervalo de recurrencia medio: 300 años para la Categoría de Riesgo I, 700 años para la Categoría de Riesgo II y 1.700 años para las Categorías de Riesgo III y IV.

El gráfico de barras anterior utiliza valores ilustrativos de un sitio costero para mostrar el efecto de la categoría de riesgo en la velocidad del viento de diseño. Para la Categoría de riesgo I, la velocidad básica del viento podría ser de 105 mph. La categoría de riesgo II, la predeterminada para la mayoría de los edificios convencionales, sería 115 mph. La categoría de riesgo III-IV, que cubre hospitales, escuelas e instalaciones esenciales, sería de 125 mph. Este aumento de 20 mph entre las Categorías I y III-IV no se suma linealmente a la carga. Debido a que la presión del viento es proporcional al cuadrado de la velocidad, un viento de 125 mph produce aproximadamente un 42 por ciento más de presión que un viento de 105 mph. Por eso las categorías de riesgo del mapa son tan importantes para el diseño de postes.

Cómo leer el mapa de velocidad del viento ASCE 7-10 para un sitio

Para utilizar el mapa, busque la ubicación del proyecto en la hoja de Categoría de riesgo correcta y luego lea el contorno de velocidad del viento más cercano. La interpolación lineal entre contornos es aceptable, pero la práctica exige a menudo utilizar el extremo superior del rango. El valor que lee es la velocidad básica del viento utilizada para calcular la presión de velocidad en el sitio. Para un poste de luz, este se convierte en el punto de partida para la verificación del momento de la base y el diseño del anclaje.

El gráfico de barras horizontales ofrece una comparación visual rápida de los valores de velocidad del viento de la Categoría de riesgo II para regiones seleccionadas de EE. UU. El valor de Miami de 150 mph refleja el ambiente de vientos huracanados del sureste de Florida. La costa del Golfo se encuentra a cerca de 130 mph, mientras que el alto medio oeste y el noroeste del Pacífico alcanzan aproximadamente 90 mph y 85 mph. Estos números se simplifican solo con fines ilustrativos y no sustituyen la lectura del mapa oficial ni el uso de una herramienta de peligro verificada. La cuestión es que la velocidad del viento de diseño varía drásticamente en todo el país. Un poste que pasa por un estado puede necesitar un módulo de sección completamente diferente cuando se envía a otro estado.

Por qué un pequeño aumento en la velocidad del viento genera un gran salto en la carga

ASCE 7-10 convierte la velocidad del viento en presión de diseño con la ecuación de presión de velocidad q = 0,00256 Kz Kzt Kd V^2. El término V cuadrado significa que la velocidad del viento no aumenta linealmente con la carga. Por ejemplo, aumentar la velocidad básica del viento de 120 mph a 150 mph aumenta V^2 de 14,400 a 22,500. Eso es un aumento del 56 por ciento en la presión de velocidad incluso antes de que se apliquen otros coeficientes. El siguiente gráfico de líneas visualiza esta relación no lineal utilizando una velocidad base de 85 mph.

El gráfico de líneas traza la presión relativa del viento frente a la velocidad básica del viento, utilizando 85 mph como línea de base. A 110 mph, la presión es aproximadamente un 67 por ciento más alta que la línea base. A 210 km/h la presión es aproximadamente 2,3 veces mayor y a 240 km/h es más de 3,1 veces mayor. La curva se vuelve más pronunciada después de 120 mph, por lo que un simple aumento de velocidad puede hacer que un poste pase de flexible a inadecuado. Los ingenieros utilizan esta curva para justificar secciones de postes más pesadas y placas base más grandes en zonas de fuertes vientos. También muestra por qué el mapa ASCE 7-10 separa los sitios por categoría de riesgo: la consecuencia de subestimar la velocidad crece cuadráticamente.

Qué significa esto para los postes de luz y el alumbrado público

Para un poste de luz, la carga del viento actúa a lo largo del eje y sobre la luminaria, creando un momento en la base que la sección del poste y el anclaje deben resistir. El módulo de sección requerido depende del producto de la presión y el área proyectada. Un cambio de la Categoría de riesgo II a la Categoría de riesgo IV puede aumentar la velocidad del viento de diseño de 10 a 20 mph en muchas regiones, lo que a su vez aumenta el momento base entre un 20 y un 40 por ciento o más. Por eso es valiosa una línea de fabricación que ofrezca múltiples tamaños de postes y materiales.

Poste de luz cónico de aluminio de 10 a 40 pies con brida base Este poste extruido AL6063, T6 tratado térmicamente, ofrece montaje con brida de base para una fácil instalación. Sus múltiples alturas permiten a los especificadores hacer coincidir el módulo de sección con las cargas de viento específicas del sitio según ASCE 7-10. Ver producto →

Morelux suministra postes cónicos de aluminio para proyectos americanos en alturas de 10 a 40 pies, con brida de base y opciones de enterramiento directo. Estos diseños se pueden evaluar con respecto a la velocidad del viento ASCE 7-10 específica del sitio durante la etapa de cotización.

Aluminio versus acero en proyectos sensibles al viento

El siguiente gráfico de radar compara cinco características de diseño que son importantes cuando la carga del viento controla el tamaño del poste.

El gráfico de radar compara postes de luz de aluminio y acero en cinco características de diseño que interactúan con el comportamiento del viento. El aluminio muestra una mayor relación resistencia-peso, lo que significa que el poste puede ser más liviano y al mismo tiempo tener una capacidad de momento similar. El aluminio también es más resistente a la corrosión, una ventaja en las zonas costeras con vientos donde la niebla salina acelera los daños. El acero tiende a obtener una puntuación más alta en resistencia al impacto y vida a la fatiga bajo ráfagas fuertes y repetidas, especialmente cuando el poste tiene una carga de luminaria más pesada. Ninguno de los materiales es uniformemente mejor; la elección correcta depende de la velocidad del viento del sitio, la categoría de riesgo y la estrategia de mantenimiento del ciclo de vida. Es por eso que un fabricante que pueda suministrar postes de aluminio y acero es útil cuando las cargas de viento del proyecto varían según los límites del condado.

Poste de luz redondo de acero cónico con brida base Hecho de acero ASTM A500 Grado C con alto límite elástico, este poste cónico soporta cargas de luminarias pesadas y ráfagas de viento repetidas. Su brida de 4 pernos y su kit de anclaje opcional admiten instalaciones robustas. Ver producto →

Pasos prácticos para especificar un poste según ASCE 7-10

Siga este flujo de trabajo para evitar especificar un polo de manera insuficiente. Si no está seguro de qué velocidad del viento se aplica, contactar con morelux con la dirección del proyecto y la edición del código de construcción.

1. Identifique la categoría de riesgo del proyecto y la edición del código de construcción.
2. Lea la velocidad del viento de diseño en el mapa ASCE 7-10 correspondiente.
3. Seleccione la categoría de exposición al viento según el terreno.
4. Calcule la presión de velocidad y el coeficiente de fuerza.
5. Compare el momento base requerido con las tablas de carga del fabricante del poste.
6. Verifique el diseño de los cimientos y los pernos de anclaje con un ingeniero profesional.

Una vez conocida la velocidad del viento de diseño, compare el momento base requerido con las tablas de carga del fabricante. Para un proyecto donde el mapa de velocidad del viento muestra un valor alto, es posible que se necesite un poste cónico de aluminio más grande o un poste de acero. Si comparte la categoría de riesgo, la exposición y la velocidad básica del viento con el proveedor, la cotización puede ser más precisa.

Poste de luz cónico de aluminio de 10 a 40 pies, entierro directo Este poste de aluminio con montaje en planta tiene una parte inferior aplanada para evitar la rotación y un acceso para cables a 24 pulgadas del suelo. Ideal para proyectos que requieren enterramiento directo y evaluación flexible de la carga de viento. Ver producto →

Conclusión: haga coincidir el polo con el mapa

El mapa de velocidad del viento ASCE 7-10 no es un número único que se aplica a todos los sitios. Depende de la categoría de riesgo, la ubicación y la edición del estándar que se utiliza. Debido a que la presión del viento crece con el cuadrado de la velocidad, la diferencia entre 90 mph y 130 mph es mucho mayor de lo que sugieren las cifras brutas. Los especificadores siempre deben registrar la categoría de riesgo exacta y la velocidad básica del viento utilizada en el diseño. Un proveedor de postes de confianza solicitará estos valores antes de sugerir un producto. Para una comparación adicional de los materiales de los postes, lea nuestra revisión de postes de luz de acero y los factores que los convierten en la opción preferida para determinados entornos eólicos.