Acciones Locales de Viento Sobre un Estadio con Cubierta Textil

Acciones Locales de Viento
Sobre un Estadio con Cubierta Textil
Canavesio, Oscar F. - Natalini, Mario B.
Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional del Nordeste
Av. Las Heras 727 - (3500) Resistencia - Chaco - Argentina
Tel./Fax: +54 (03722) 425064 - E-mail: canavesio@ing.unne.edu.ar
ANTECEDENTES
El trabajo forma parte de un plan de investigación orientado al diseño y análisis de estructuras livianas,
estereoestructuras, tensoestructuras, etc. Siendo la principal acción que deben soportar estas estructuras la
carga provocada por el viento atmosférico se las estudió especialmete.
La estructura en estudio pretende cubrir una planta circular de 100m de diámetro, utilizando materiales
textiles o redes de cables. Sin rigidez a flexión y pandeo.
Se construyó un modelo de diseño en escala 1:50 para obtener la forma; que en estas cubiertas en general no
se conoce de antemano, se materializó un borde rígido de geometría tal que la superficie mínima sea un
paraboloide hiperbólico de planta circular y con una relación entre flecha y luz de 1:10 para las parábolas
ortogonales principales. La superficie se obtuvo tensando una malla ortogonal de cables de acero.
M ATERIALES Y MÉTODOS
Los ensayos de determinación de cargas de viento se realizaron en el túnel de viento “Jacek P. Gorecki” de la
UNNE que tiene una cámara de ensayos de 2.4 m de ancho x 1.8 m de alto x 22.4 m de longitud, con una
velocidad de viento máxima en vacío de 25 m/s.
Figura 1: Modelo dentro de la cámara de ensayo del Túnel de viento.
La técnica de simulación de la capa límite atmosférica implementada se encuentra comprendida dentro de los
métodos de rugosidad, barrera y dispositivo de mezcla, y permite obtener escalas de simulación convenientes
para su utilización en el área estructural.
La simulación utilizada corresponde a la categoría III conforme a la clasificación del reglamento CIRSOC
102, y está definida como: “Zonas onduladas o forestadas, zonas urbanas con numerosas obstrucciones de
espacios cerrados que tienen la altura de las casas domésticas con promedio no superior a 10 m. Por ejemplo:
áreas industriales, suburbios de grandes ciudades”. Se construyó un modelo en madera, fibra de vidrio y
resina poliester, en escala 1 : 150, de acuerdo con la escala de simulación del viento atmosférico utilizada.
Se implementaron 48 tomas en un cuadrante del modelo, con lo que por doble simetría se miden presiones
medias en 192 puntos de la cubierta.
El modelo se ensayó con superficie lisa y con una rugosidad de 250 micrones, con el objeto de considerar el
efecto del número de Reynolds que normalmente se produce sobre las superficies curvas en túneles de baja
velocidad [1]. Esta rugosidad se consiguió adhiriendo a la superficie arena de granulometría uniforme.
Para las mediciones de presión que permiten determinar los coeficientes de presiones locales se utilizaron
transductores electrónicos Micro Switch Honeywell 163 PC, tomas de presión conectadas neumáticamente
mediante tubos capilares de PVC de 1.5 mm. de diámetro interno, una llave secuencial Scanivalve, un
multímetro digital Keithley 2000, una placa de adquisición de datos A/D y un Osciloscopio digital Tektronix
TDS320.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Con las presiones medidas se obtienen los coeficientes de presión media usando la expresión C p = ∆p / q ref ,
donde ∆p es la diferencia entre la presión estática en el punto de medición y el punto de referencia y qref es la
presión dinámica del flujo incidente medida en el el punto de máxima altura del modelo, indicado con un
triángulo en la figura 2.
Los valores así calculados son representados sobre la planta del estadio en figuras como las siguientes:
Figura 2: Coeficientes de presión medidos en el modelo liso
ángulo de incidencia 45º
Figura 3: Coeficientes de presión medidos en el modelo rugoso
ángulo de incidencia 45º
Coeficientes de presión
máximo
mínimo
promedio
0º
modelo liso
45º
90º
0º
modelo rugoso
45º
90º
0.25
-0.78
-0.15
0.05
-1.37
-0.26
-0.13
-0.54
-0.38
0.28
-0.77
-0.13
0.07
-1.29
-0.28
-0.09
-0.49
-0.34
Tabla resumen
De los resultados obtenidos se puede adelantar que en el modelo rugoso las succiones son menos
pronunciadas.
CONCLUSIONES
Las diferencias en las distribuciones de presión en los modelos liso y rugoso no son significativas lo cual
estaría indicando que en este caso no es necesario simular el efecto de número de Reynolds.
Los resultados de este ensayo posibilitan el cálculo de acciones locales del viento en la cubierta proyectada.
Integrando las acciones locales sobre la superficie se pueden obtener las acciones globales correspondientes.
Conclusiones más generales relacionadas sobre la acción del viento en este tipo de estructuras se obtendrán
analizando modificaciones del flujo impuestas por variaciones en la geometría de los modelos.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Paluch, Mario J., “Influência da Presença de Marquises na Distribuiçao de Pressoes Exercidas pelo
Vento na Cobertura Curva de Pavilhôes Industrais”, Dissertaçâo para a obtençao do título de Mestre em
Engenharia, Porto Alegre 1993.
[2] Andrés, O. , “Modelos Homeostáticos para Diseño de Cubiertas Laminares”; VIII Jornadas Argentinas
de Ingeniería Estructural, Buenos Aires 1998.
[3] Andrés, O., “Homeostatic Models for Shell Roof Design”; Proc. of the IASS Congress, Madrid 1998.
[4] Blessmann, J., “Simulaçâo da estrutura do vento natural em um tunel aerodinâmico”, Tésis doctoral, São
José dos campos, Estado de São Paulo 1973.
[5] Instituto Nacional de Tecnología Industrial, Reglamento CIRSOC 102: Acción del viento sobre las
construcciones. 1983
[6] Joaquim Blessmann; “Efeitos do vento em edificios e cupulas”, Porto Alegre, Editora da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul , 1978.
[7] Joaquim Blessman, “Aerodinãmica das construçôes”, Porto Alegre, 1990, Sagra.
[8] Joaquim Blessman, “Ação do vento em telhados”, Porto Alegre, 1991, Sagra.