Ingeniería del viento o cómo no salir volando
Pero… ¿Tenemos idea de cómo es esa velocidad? ¿Es mucha o es poca? ¿Qué efectos tiene?
<http://www.youtube.com/watch?v=iQFbTOOHlHg>
Y por último, después de asombrarnos de la fuerza del viento que estamos aplicando, veremos algunos vídeos de fenómenos causados por el viento que nos enseñarán que, en ocasiones, la fuerza del viento es lo menos importante y que son los fenómenos dinámicos debidos a este los que pueden ser mucho más trascendentales en la estructura. Hablamos de la Aeroelasticidad; fenómenos como el Galope, Flameo, Bataneo…
La fuerza del viento
Desde el punto de vista de las cargas aerodinámicas, el parámetro más representativo del viento es su valor medio. En Europa, desde que tenemos Eurocódigos, se ha convenido que este valor debe ser la velocidad media a lo largo de un periodo de 10 minutos, con un periodo de retorno de 50 años, medida con independencia de la dirección del viento y de la época del año, a una altura de 10 m en una zona plana y desprotegida, rural con vegetación baja.
El mapa de este valor en España es el siguiente:
Otras normas, como la Argentina CIRSOC 102-2005, utilizan, como velocidad de referencia, la de las ráfagas de 3 segundos de duración, también con un periodo de retorno de 50 años y medida a 10 m de altura:
Fenómenos de Aeroelasticidad
Sin embargo, algunas veces, la importancia del viento no estriba en su fuerza, si no en los fenómenos dinámicos que puedan ocasionar en la estructura.
Cuando un cuerpo elástico esta inmerso en el seno de una corriente fluida, actúan sobre él tres tipo de fuerzas:
- La fuerza elástica, que depende de la deformación del cuerpo
- La fuerza aerodinámica, producidas por la acción del fluido sobre el cuerpo
- Las fuerzas de inercia debidas a la aceleración del movimiento de la estructura.
Del juego entre estas tres fuerzas, dependiendo de la importancia relativa de una frente a las otras, surgen los diversos tipos de inestabilidades de las cuales vamos a hablar solo de tres:
1. Galope
El galope es una inestabilidad típica de las estructuras esbeltas que se puede presentar en estructuras con secciones transversales no circulares, en general de formas arbitrarias, como las que adoptan los cables de tendidos eléctricos cuando está cubiertos de hielo. En el siguiente vídeo se puede ver este fenómeno:
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Estas estructuras pueden mostrar oscilaciones de gran amplitud en dirección transversal a la corriente incidente.
2. Flameo
Bajo el nombre de Flameo se agrupan diversas inestabilidades, muchas son mas de aeronáutica que de ingeniería civil. Puede aparecer en estructuras que tengan frecuencias propias semejantes en los modos de oscilación a traslación y a torsión.
Este fenómeno es típico de estudio detallado en puentes colgantes. Es el causante del derrumbe del Puente de Tacoma Narrows (puedes ver lo que le paso a este puente en la entrada “5 cagadas en la ingeniería de puentes por culpa de la resonancia“). En el siguiente vídeo podéis ver la modelización por ordenador del fenómeno Flameo en dicho puente:
Hacé click en la imagen de abajo para ver el video – click on the image below to see the video.
<https://youtu.be/YzvFxF5LrRA>
3. Bataneo
Es aquella vibración que se produce por las turbulencias o perturbaciones no producidas por el obstáculo que las sufre, si no por otro cuerpo cercano.
Un ejemplo típico de bataneo de estela se produce entre rascacielos próximos en áreas urbanas, cuando la dirección del viento es tal que un edificio queda en la estela del otro.
En el siguiente vídeo podemos observar el modelado por ordenador de la interacción de las turbulencias creadas por unos rascacielos a otros próximos.
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Por lo general, el cálculo de estas interacciones dinámicas viento-estructura suele ser muy complicadas de predecir, aún con los mas modernos programas de ordenador. Por tanto, cuando la estructura tiene especial importancia, se suele recurrir a ensayos a escala en túneles de viento.
En el siguiente vídeo podéis ver un ensayo en un túnel de viento de un modelo de puente colgante:
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Espero que os haya resultado interesante.
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Nota de Gustavo Zamora para gruasytransportes:
Entre los usuarios de las grúas, son conocidos los efectos destructivos de los fuertes vientos. Al mismo tiempo, algunos usuarios de grúas piensan que nunca tendrán un accidente debido al viento ya que raramente sufren vientos fuertes en su zona de trabajo y debido a que recuerdan los pocos daños que causó el último viento fuerte que tuvieron hace diez años en esa zona de trabajo.
La medición del viento a nivel del piso no es muy útil para evaluar el escenario de trabajo de una grúa a 30 o más metros de altura, como tampoco es útil la medición de la velocidad del viento a 40 metros de distancia de la zona de trabajo de la grúa si la grúa está rodeada de construcciones altas que entuban el viento creando a veces un efecto Venturi.
La cercanía de edificios altos, construcciones altas, barcos altos amarrados en el muelle, suele empeorar las condiciones de trabajo ante la presencia de vientos fuertes y los usuarios de grúas deben estar conscientes de ello.
Este artículo de Estructurando.net nos sirve para conocer un poco más de los efectos del viento en las estructuras de nuestras grúas y para no olvidar que este es el viento que puede destruír a nuestras grúas y a nuestro personal si no tomamos todas las medidas de seguridad recomendadas, cada vez que hay un pronóstico de fuertes vientos y tormentas acercándose a nuestra zona de trabajo.
(*)Gustavo Zamora es un especialista en equipo de elevación y manejo de cargas. Vive y trabaja en Buenos Aires (Argentina)
Fuente: gruasytransportes
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Fuentes del artículo de Estructurando.net :
- Instrucción de acciones a considerar en puentes de carretera IAP-11. Ministerio de Fomento
- Reglamento Argentino de Acción del Viento sobre las Construcciones CIRSOC 102-2005
- Aerodinámica Civil. Cargas de viento en las edificaciones. J.Meseguer. McGraw-Hill
Fuente:
http://estructurando.net/2015/06/15/ingenieria-del-viento-o-como-no-salir-volando/
https://twitter.com/estructurando
Tags: Ingeniería del viento o cómo no salir volando(gz5)(gz105),
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Fuentes – Sources:
Ver arriba en cada foto, video y articulo.
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