How to encounter aerodynamic forces for lightweight roof structures: a new calculation method

Por: BAT · Buró Arquitectura Textil  21/12/2008
Palabras clave: Arquitectura Textil-Tensoestructuras

Desde 1.998 me dedico a la práctica profesional de un campo de actuación por desarrollar aún en nuestro país, pero que en otros países cuenta con una tradición que va empezando a ser larga y exitosa.

Precisamente de dicha actividad profesional personal surge la necesidad de hallar y desarrollar herramientas que permitan la optimización de las cubiertas textiles, a partir del uso combinado de los programas comerciales de dinámica de fluidos (CFD) y arquitectura textil existentes en el mercado.

Para ello en el trabajo tutelado se desarrolló un método iterativo de análisis de dichas cubiertas, que se pretende perfeccionar y usar en la tesis doctoral para optimizarlas en lo que se refiere a su comportamiento aerodinámico.

Se considera que un desarrollo operativo de el método empleado anteriormente en el trabajo tutelado, puede permitir analizar como se comportan las cubiertas textiles realmente ante la acción del viento, y como se puede mejorar dicho comportamiento:

• Mediante modificaciones geométricas, como pueden ser la variación en las coordenadas de los vértices (y su influencia en los “angulos de ataque” de la cubierta), las características del borde de la cubierta (no se comportará igual un borde recto y rígido, que uno libre con un cable o catenaria).

• Planteamiento del estado tensional previo, o de la pretensión que se introduce tanto en la membrana como en los cables de borde, que influye notablemente en la deformabilidad de la cubierta, y por lo tanto en el comportamiento aerodinámico.

• Uso de elementos de mejora aerodinámica, como pueden ser deflectores de corriente para evitar remolinos y turbulencias que mejoren el comportamiento ante el flameo, flaps  o slats  de  variación en la sustentación de la cubierta, para equilibrar las fuerzas de succión, aerofrenos o spoilers  que  disminuyan las fuerzas de succión.

Estos y otros elementos de mejora, algunos propios de la aerodinámica aeronáutica o de automoción, deben ser estudiados en lo que se refiere a su posible aplicación e influencia en el comportamiento de la cubierta, y así mismo debe plantearse la forma de materializarlos en caso de que dicho estudio aconseje su adaptación a este tipo de cubiertas.


Plan de desarrollo

Se plantean las siguientes fases:

-Recopilación del “estado del arte” en lo referente al objeto de la tesis

-Estudio de lo recopilado para su aplicación en la tesis

-Establecimiento de unos modelos de cubierta-tipo para su análisis

-Aplicación del método iterativo desarrollado en el trabajo tutelado a dichos modelos

-Extracción de conclusiones sobre los modelos

-Establecimiento de variaciones en las cubiertas-tipo definidas para volver a continuación a analizarlas y a extraer conclusiones

-Comparación de resultados entre las cubiertas-tipo y las variaciones introducidas

-Evaluación de resultados, buscando los que representen una optimización del comportamiento aerodinámico de las cubiertas

-Contraste de los resultados obtenidos de forma teórica (ensayos en programas de CFD) mediante elaboración de modelos a escala y ensayos en túnel de viento real

-Conclusiones, elaboración de una matriz operativa de resultados

Medios

Se cuenta con el software necesario para el establecimiento de los modelos y la realización de los ensayos teóricos planteados.

En concreto:

Fluent para el análisis aerodinámico

EASY para el cálculo de cubiertas textiles

AutoCAD para la generación en 3D de modelos y su control geométrico

Así mismo se plantea la necesidad de realizar una serie de modelos a escala para comprobar resultados en túnel de viento real, para lo cual se cuenta con los medios materiales propios para la realización de maquetas y con la ayuda del Instituto Ignacio Da Riva de la Escuela de Aeronáuticos, que cuenta con un túnel de viento para dichos ensayos.

Palabras clave: Arquitectura Textil-Tensoestructuras

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