Efectos del viento
En el site del Institution of Structural Engineers se publica el interesante paper “Investigación experimental de los efectos del viento en una torre de 282 metros de altura con formas aerodinámicas complejas basada en un modelo rígido y un modelo aeroelástico de múltiples grados de libertad”. De acuerdo al trabajo de investigación que lleva la firma de los especialistas Guoqiang Fu, Yong Quan, Ming Gu y Peng Huang; las estructuras altas, esbeltas y flexibles son muy sensibles a fenómenos de vibración inducida por el viento, como la vibración inducida por vórtices y el galopamiento bajo vientos fuertes. Sin embargo, las mediciones de presión en modelos rígidos no pueden considerar los efectos aeroelásticos acoplados, y las pruebas en túneles de viento con modelos aeroelásticos de un solo grado de libertad solo pueden contemplar la contribución del modo lineal de primer orden. Para estructuras sensibles al viento con formas aerodinámicas complejas, el efecto de modos de orden superior en la respuesta inducida por el viento puede no ser ignorado. En este estudio, se llevaron a cabo una serie de pruebas en túneles de viento con modelos aeroelásticos de múltiples grados de libertad (MDOF, por sus siglas en inglés) y mediciones de presión en un modelo rígido para investigar comparativamente los efectos del viento en una torre de 282 metros de altura con formas aerodinámicas complejas. Se presenta un análisis detallado de los efectos aeroelásticos en la torre alta, y también se discuten los efectos de la relación de amortiguamiento estructural, la velocidad del viento y la dirección del viento. Los resultados muestran que las tendencias de variación de las respuestas de aceleración pico son generalmente consistentes. Sin embargo, en aquellas direcciones sensibles al viento (dirección de viento de 165 grados), las respuestas de aceleración pico del modelo MDOF son casi 1.5 veces mayores respecto de las del modelo rígido, lo cual indica que los efectos aeroelásticos son notables. Los valores pico correspondientes del espectro de respuesta del modelo MDOF son significativamente mayores comparativamente con los del modelo rígido, superándolos por un factor mayor a 3. Además, las correlaciones de las respuestas en las dos direcciones ortogonales aumentan considerablemente en un 43.5%. Por otro lado, la forma aerodinámica con «retroceso» (dirección de viento de 180 grados) puede debilitar considerablemente los efectos aeroelásticos, logrando que las respuestas de aceleración pico sean similares a las del modelo rígido. El espectro de fuerza aerodinámica generalizada también muestra características de banda ancha, lo que implica un desempeño aerodinámico superior. Se realizaron evaluaciones de confort para diferentes relaciones de amortiguamiento estructural basadas en diversos códigos y criterios, sugiriendo que la relación de amortiguamiento estructural debe ser superior al 3%. Los efectos aeroelásticos afectan notablemente las cargas estáticas equivalentes por viento en los pisos superiores, mientras que los pisos inferiores son relativamente insensibles. Este estudio ofrece una perspectiva detallada sobre el efecto aeroelástico en torres esbeltas, facilitando así el diseño resistente al viento de estructuras flexibles. Puede obtenerse más información aquí: