Contabilidad

COMPORTAMIENTO AERODINAMICO DE SECCIONES DE PUENTES DE GRANDES CLAROS CONSIDERANDO DIFERENTES VELOCIDADES DE VIENTO, ÀNGULOS DE ATAQUE E INCLINACIÒN DE LAS PAREDES Álvarez Arellano Juan Antonio 1,3 Sánchez Sánchez Héctor A.2 Sordo Zabay Emilio3
1 Universidad 2 Sección

Autónoma del Carmen (UNACAR)

de Estudios de Posgrado e Investigación, g g , ESIA-UZ, Instituto Politécnico NacionalAutónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco (UAM-A)

3 Universidad

RESUMEN
El efecto del viento es particularmente importante para el caso de puentes de grandes claros y de bajo peso, pues se puede producir con relativa facilidad un efecto oscilante. Debido a esto, también se pueden generar fuerzas de viento en las tres direcciones transversal, longitudinal y vertical del puente. p Las secciones delos tableros más utilizadas en puentes carreteros como la tipo dovela, poseen características particulares que incluyen: peralte variable, inclinación de las paredes así como los patines superiores los cuales modifican en gran medida la trayectoria del flujo de superiores, viento a través de la sección y modifican su comportamiento aerodinámico. Se presentan resultados de simulaciones numéricasde la interacción fluido-estructura p realizadas con ANSYS/FLOTRAN CFD 11.0 implementado modelos de turbulencia para la reproducción de la acción de viento en dichas estructuras. Dentro de las variables estudiadas se encuentran: la inclinación de paredes, ángulos de ataque de viento, velocidad del viento. Dentro de los resultados cualitativos destacan la identificación de puntos de estancamiento yrecirculación del flujo de viento, lo cual generalmente no se identifica en pruebas experimentales de túnel de viento. Se concluye presentando gráficas que permiten comprender el aspecto aerodinámico del tablero de puente tipo dovela, también se presentan p p p p p expresiones que permiten determinar coeficientes de arrastre y sustentación en función del ángulo de ataque de viento y número deReynolds.

CONTENIDO
• • • • • • •

ANTECEDENTES TUNEL DE VIENTO MODELOS DE TURBULENCIA DISPONIBLES EN ANSYS ELECCIÓN Y DISCRETIZACIÓN DEL DOMINIO DE CÁLCULO ESTUDIOS PRELIMINARES ESTRUCTURAS ESTUDIADAS CONCLUSIONES

ANTECEDENTE
• • • • Incidencia de particulares. viento en estructuras con características g geométricas

Velocidades de viento en régimen laminar y turbulento. Necesidad derealizar pruebas experimentales en túnel de viento. Dinámica de Fluidos Computacional (Computational Fluid Dynamic, CFD): p ( p y , ) Análisis de sistemas que involucran flujo de fluidos mediante simulación numérica basada en computadoras (Verstieg y Malalasekera, 1995).    Método exacto: Simulación directa (Direct Numerical Simulation DNS o DN) Simulation, DN). Simulación de vórtices a granescala (LES). Se simulan únicamente las grandes escalas del flujo. j Modelos estadísticos.

•

Ingeniería de Viento Computacional (del inglés Computational Wind Engineering inglés, Engineering, CWE). Consiste en aplicar las técnicas desarrolladas en la CFD que permitan reproducir adecuadamente la interacción viento-estructura, ya sean velocidades en régimen laminar o turbulento como los huracanes,en condiciones estacionarias o no estacionarias.

Túnel de viento real

Sección de prueba

(Fuente: www.tecnoedu.com)

Conjunto de ventiladores que integran un túnel de viento (túnel de viento UAM-A)

Túnel de viento virtual (3D)

Esquema del dominio de cálculo y condiciones de frontera para una sección cilíndrica circular (García, 2008).

Túnel de viento virtual (2D)

Esquemadel dominio de cálculo y condiciones de frontera para los tableros de puentes (Álvarez, 2004)

Flujo turbulento
Velocidad instantánea:
v  v t , x , y , z 
t  to

Velocidad de tiempo ajustado: v  Componente fluctuante:
v'

1 t0



t

vdt  v  t , x , y , z 

v' v v



t  t0

t

v ' dt  0

Ecuaciones de variación de tiempo ajustado (restringidas a flujo...