Análisis teórico-experimental del comportamiento aerodinámico en torno a una cubierta cónica

Abstract

El presente trabajo se basa en la importancia de incorporar los nuevos desarrollos en aerodinámica experimental al cálculo de cubiertas de estructuras, abiertas o cerradas, sensibles a la acción del viento, como es el caso de un techo cónico o una cubierta de material liviano de un estadio. Existen fenómenos aerodinámicos producidos en cubiertas troncocónicas que pueden afectar sus elementos constitutivos y por ello deben considerarse durante el diseño y en la verificación estructural. Estos problemas están ligados a la localización de los puntos de desprendimiento y de reinserción del flujo sobre las superficies sometidas a la acción del viento. Por otro lado, pueden generar problemas asociados la variación de los coeficientes de arrastre con el número de Reynolds y vibraciones excesivas en el caso de materiales flexibles. Se realizaron ensayos para establecer los coeficientes locales de carga aerodinámica sobre una cubierta troncocónica en el Túnel de Viento “Jacek Gorecki” del Laboratorio de Aerodinámica de la Universidad Nacional del Nordeste, considerando las condiciones establecidas por el Reglamento argentino CIRSOC 102 para estructuras civiles. La escala del modelo empleado es de aproximadamente 1:50 y se dispusieron 22 tomas de presión que se distribuyeron en tres capas. El modelo fue instrumentado para realizar las mediciones de las presiones medias y fluctuantes originadas por un viento atmosférico simulado correspondiente a una categoría de terreno entre rural y suburbano. Se presentan los resultados de los ensayos realizados en el túnel de viento expresados en coeficientes aerodinámicos globales para distintos números de Reynolds.

This paper presents its based on the need of incorporating new developments in experimental aerodynamics to the covers structural calculations, open or closed, sensitive to wind action, as is the case of a conical roof or a light material cover of a stadium. Aerodynamic phenomena produced in frustoconical covers can affect its components and should be considered during design and structural verification. These problems are related to the location of detachment and reattachment points of the flow on the surfaces exposed to the wind action. On the other hand, the variation of the drag coefficients with the Reynolds number and excessive vibrations in the case of flexible materials can generate associated problems. Tests were made to establish the aerodynamic local load coefficients on a conical cover in the "Jacek Gorecki" Wind Tunnel of the Laboratory of Aerodynamics of the Universidad Nacional del Nordeste, considering the conditions established by the Argentinian Wind Code for civil structure models. A 1:50 scale model with 22 pressure taps arranged and distributed in three layers was used. The model was instrumented to measure the average and fluctuating pressures caused by a simulated atmospheric wind corresponding to a rural – suburban category. The results of the wind tunnel tests expressed in global aerodynamic coefficients for different Reynolds numbers are presented.