Universidad Nacional de La Plata - Buenos Aires · 2013. 7. 18. · Laboratorio de Capa Límite y...

Universidad Nacional de La Plata Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica Ambiental

(LaCLyFA)

Informe Técnico Nro. E-02/13

“Estudio eólico del Parque Roca”

10 de Junio de 2013

LA PLATA – REPUBLICA ARGENTINA


LaCLyFA – Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica Ambiental

Departamento de Aeronáutica - Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de La Plata 116 e/47 y 48 (1900) La Plata - Buenos Aires - Argentina - TE/FAX: (0221) 423-6679 int 146

web site: www.laclyfa.ing.unlp.edu.ar

2

Comitente: Ing. Martín Polimeni EEPP S.A.

Av. Cabildo 2228 7° piso, oficina K - CABA

Tel: 54-11-4783-4728 – email: [email protected]

TABLA DE CONTENIDO OBJETIVO ...................................................................................................................................................... 3

EQUIPAMIENTO ............................................................................................................................................ 3

METODOLOGÍA ............................................................................................................................................. 3

Construcción de la maqueta ..................................................................................................................... 3

Preparación del ensayo ............................................................................................................................. 6

Ensayo de visualización de flujo mediante humo ................................................................................. 6

Ensayo de medición de presiones ......................................................................................................... 6

Procedimiento de ensayo ......................................................................................................................... 6

Ensayo de visualización de flujo mediante humo ................................................................................. 6

Ensayo de medición de presiones ......................................................................................................... 6

RESULTADOS ............................................................................................................................................... 10

Ensayo de visualización de flujo .......................................................................................................... 10

Presiones y coeficientes de presiones .................................................................................................... 12

Resultados de ΔCp con viento dirección Norte .................................................................................. 14

Resultados de ΔCp con viento dirección Noreste ............................................................................... 17

Resultados de ΔCp con viento dirección Este. .................................................................................... 20

Resultados: Valores de ΔCp máximos para cada configuración ......................................................... 23

Gráficas de distribuciones de ΔCp resultantes para cada configuración ................................................ 24

Viento dirección Norte ........................................................................................................................ 24

Viento dirección Noreste .................................................................................................................... 26

Viento dirección Este .......................................................................................................................... 28

Fuerzas y cargas resultantes ................................................................................................................... 29

Cargas con viento dirección Norte ...................................................................................................... 31

Cargas con viento dirección Noreste .................................................................................................. 33

Cargas con viento dirección Este ........................................................................................................ 35

Valores de cargas máximas para cada configuración ......................................................................... 37

Determinación de presiones sobre la zona vidriada ........................................................................... 38

Casos con ventilación en la cubierta ....................................................................................................... 38

CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 46

mailto:[email protected]





3

OBJETIVO:

Determinación experimental en túnel de viento de las cargas aerodinámicas sobre el modelo

del estadio techado del Parque Roca. Para la realización del estudio se construyó un modelo

a escala de 1:150

EQUIPAMIENTO:

a) Túnel de viento de capa límite turbulenta, sección de prueba de 1,83 m x 2,6 m x 19 m,

velocidad regulable en forma continua hasta 25 m/s.

b) Anemómetro portátil de hilo caliente TESTO 512.

c) Anemómetro de hilo caliente Dantec 90C10 de 6 canales, sensores de velocidad de dos

componentes, modelo Dantec 55R51.

d) Multimanómetro Pressure Systems de 128 canales con sistema de adquisición.

e) Micromanómetro digital Alnor EBT 721.

f) Equipo de generación de humo para la visualización del flujo de aire.

METODOLOGÍA

Construcción de la maqueta

Para la realización del ensayo se construyeron la maqueta del estadio y de la cubierta (techo)

propuesta, ambas estructuras construidas de manera separada y que luego fueron acopladas

durante el ensayo. Las maquetas se construyeron con madera y plástico de alto impacto, con una

escala 1:150. Al modelo del techo se le colocaron 96 tomas de presión distribuidas en 8 paneles

que representan la mitad del mismo. Dada la simetría de este, no fue necesario colocar tomas

sobre la totalidad del mismo. Cada panel posee tomas tanto en la superficie superior como en la

inferior (extradós e intradós de cada panel), esto con la finalidad de determinar el Coeficiente de

presiones (Cp) en cada punto.

En las imágenes y diagramas siguientes se muestra parte de la construcción de la maqueta.

Figura 1: Panel de techo





4

Figura 2: Maqueta estadio

Figura 3: Maqueta Techo

Figura 4: Maqueta Techo y Estadio





5

La maqueta se compone también de una parte móvil, la cual permite realizar el ensayo para tres

condiciones que son techo cerrado, techo semi-abierto y techo abierto. Las configuraciones

anteriores se muestran en las siguientes figuras.

Figura 5: Configuración Techo Cerrado

Figura 6: Configuración Techo Abierto

Figura 7: Configuración Techo Semi-abierto





6

Preparación del ensayo

Ensayo de visualización de flujo mediante humo

Colocación de la máquina de humo y conexiones en la parte inferior del túnel, por debajo

de la sección de prueba del túnel.

Colocación de la maqueta en la sección de prueba del túnel.

Ensayo de medición de presiones

Calibración del equipo de medición de presiones “Net Scanner System”.

Conexión de las 96 tomas, dispuestas en la maqueta, al equipo de medición de presiones

ubicado en la parte inferior del túnel, por debajo de la sección de pruebas.

Colocación del equipo “Testo 512” para la determinación de la velocidad del túnel

(velocidad de referencia).

Procedimiento de ensayo

Ensayo de visualización de flujo mediante humo

Para la visualización de flujo sobre la maqueta se utilizó humo. El ensayo consistió en colocar la

máquina de humo y todas las conexiones en la parte inferior del túnel y se procedió a observar el

comportamiento del flujo, primero sobre la maqueta de la estructura del estadio solo y después

con el techo, esto a una velocidad del túnel de 2m/s, en tres direcciones de viento; Norte, Noreste

y Este, y con dos configuraciones; techo cerrado, y abierto.

Ensayo de medición de presiones

Se analizaron tres direcciones de viento, de acuerdo a lo concluido de la rosa de los vientos,

donde se observa que los vientos predominantes en la zona provienen de las direcciones Norte,

Noreste y Este. Para cada dirección se procedió de la siguiente forma:

Se ubicó la maqueta en la posición respectiva al viento Norte y se midieron presiones en

un primer caso con el techo cerrado, a velocidades de 5, 10 y 15 m/s. Esto con las tomas

adelante. Posteriormente se giró la maqueta 180º, es decir con las tomas colocadas hacia

atrás, y se completaron las mediciones en la dirección Norte, considerando las mismas

velocidades de 5, 10 y 15 m/s (Figuras 8 y 9).





7

Figura 8: Maqueta con viento dirección Norte-Tomas Adelante

Figura 9: Maqueta con viento dirección Norte-Tomas Atrás

El mismo procedimiento se sigue para la dirección Este. Se giró la maqueta enfrentándola

a un viento de dirección Este, repitiendo las mediciones a velocidades de 5, 10 y 15 m/s,

primero con tomas a la izquierda y después con las tomas a la derecha rotándola 180º

(Figuras 10 y 11).





8

Figura 10: Maqueta con viento dirección Este-Tomas Izquierda

Figura 11: Maqueta con viento dirección Este-Tomas Derecha

Para la dirección Noreste se giró la maqueta 45º respecto del eje longitudinal del túnel,

repitiendo las mediciones a velocidades de 5, 10 y 15 m/s, primero con tomas adelante y

posteriormente con las tomas atrás, rotándola 180º (Figuras 12 y 13).





9

Figura 12: Maqueta con viento dirección Noreste-Tomas Adelante

Figura 13: Maqueta con viento dirección Noreste-Tomas Atrás

Todas las mediciones hechas con el “Net Scanner System” se realizaron tomando 500

muestras a una frecuencia de muestreo de 3 Hz.

Lo descrito anteriormente se realizó para la configuración de techo cerrado, para las

condiciones de techo semi-abierto y abierto, siguiendo el mismo procedimiento descrito

para la primera configuración.

Además de las mediciones con el equipo “Net Scanner System” se tomaron mediciones

con el equipo EBT, de mayor precisión, con la finalidad de verificar las mediciones

realizadas con el primer equipo. Esto se realizó para la configuración de techo semi-

abierto con viento de dirección norte y las tomas hacia adelante.





10

RESULTADOS

Ensayo de visualización de flujo

A continuación se muestran algunas imágenes, a modo de comparación, donde se observa el

comportamiento del flujo en varias configuraciones.

Figura 14: Viento con dirección Norte-Techo cerrado

Figura 15: Viento con dirección Norte-Techo abierto





11

Figura 16: Viento con dirección Este-Techo cerrado

Figura 17: Viento con dirección Este-Techo abierto





12

Presiones y coeficientes de presiones

Para la determinación de los coeficientes de presiones (Cp) se utilizaron los valores de presiones

medidos tanto en el intradós como en el extradós de cada panel. Se determinó con esto un Cp por

cada toma, la diferencia entre los Cp asociados entre el intradós y el extradós dio como resultado

un ΔCp resultante por área asociada (área de sección de panel) a cada toma.

La expresión de cálculo de Cp asociado por toma es la siguiente:

Siendo

la presión dinámica asociada a la toma; donde es la densidad del aire

corregida por temperatura y la velocidad de ensayo de 15 m/s, es la presión medida en cada

toma y la presión de referencia, en este caso la atmosférica.

Los Resultados de los ΔCp se muestran en las siguientes tablas, enumerados por toma y por

panel. Se muestra la numeración utilizada, en las siguientes figuras de techo cerrado, semi-

abierto y abierto.

Figura 18: Numeración de tomas con techo cerrado





13

Figura 19: Numeración de tomas con techo semi-abierto

Figura 20: Numeración de tomas con techo abierto





14

Resultados de ΔCp con viento dirección Norte

Tabla 1: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO (Los ΔCp positivos indican succión y los ΔCp negativos indican sobrepresión.

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 0.489

2 0.489

3 0.446

4 0.446

5 0.384

6 0.384

2

1 0.516

2 0.385

3 0.319

4 0.426

5 0.161

6 0.287

7 0.293

8 0.275

9 0.348

3

1 0.430

2 0.312

3 0.130

4 0.354

5 -0.097

6 -0.216

4 1 -0.159

2 0.136

5

1 0.286

2 0.286

3 0.130

4 0.130

5 0.115

6 0.115

7 -0.265

8 -0.265

6 1 -0.159

2 0.136

7

1 0.430

2 0.130

3 0.312

4 -0.216

5 -0.097

6 0.354

8

1 0.516

2 0.385

3 0.319

4 0.426

5 0.161

6 0.287

7 0.293

8 0.275

9 0.348

PANEL Nº DE TOMA ΔCP

9

1 0.565

2 0.565

3 0.445

4 0.445

5 0.426

6 0.426

10

1 0.716

2 0.471

3 0.381

4 0.593

5 0.503

6 0.524

7 0.335

8 0.308

9 0.374

11

1 0.685

2 0.698

3 0.622

4 0.424

5 0.337

6 0.509

12 1 0.509

2 0.525

13

1 0.400

2 0.400

3 0.389

4 0.389

5 0.370

6 0.370

7 0.380

8 0.380

14 1 0.509

2 0.525

15

1 0.685

2 0.622

3 0.698

4 0.509

5 0.337

6 0.424

1 0.716

2 0.471

3 0.381

16 4 0.593

5 0.503

6 0.524

7 0.335

8 0.308

9 0.374





15

Tabla 2: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORTE-CONFIGURACION TECHO SEMIABIERTO

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 0.239

2 0.239

3 0.305

4 0.305

5 0.476

6 0.476

2

1 0.150

2 0.283

3 0.227

4 -0.093

5 -0.111

6 0.114

7 0.054

8 0.198

9 0.288

3

1 0.215

2 0.243

3 -0.088

4 0.008

5 -0.054

6 -0.342

4 1 -0.425

2 0.206

5

3 -0.831

4 -0.831

5 -0.118

6 -0.118

7 -0.465

8 -0.465

6 1 -0.425

2 0.206

7

1 0.215

2 -0.088

3 0.243

4 -0.342

5 -0.054

6 0.008

8

1 0.150

2 0.283

3 0.227

4 -0.093

5 -0.111

6 0.114

7 0.054

8 0.198

9 0.288

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

9

1 0.942

2 0.942

3 0.625

4 0.625

5 0.410

6 0.410

10

1 0.713

2 0.399

3 0.389

4 0.375

5 0.208

6 0.277

7 0.323

8 0.303

9 0.246

11

1 0.465

2 0.444

3 0.368

4 0.288

5 0.343

6 0.318

12 1 0.291

2 0.260

13

3 0.473

4 0.473

5 0.486

6 0.486

7 0.457

8 0.457

14 1 0.291

2 0.260

15

1 0.465

2 0.368

3 0.444

4 0.318

5 0.343

6 0.288

16

1 0.713

2 0.399

3 0.389

4 0.375

5 0.208

6 0.277

7 0.323

8 0.303

9 0.246





16

Tabla 3: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORTE-CONFIGURACION TECHO ABIERTO

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

2

1 0.114

2 0.069

3 0.084

4 0.182

5 -0.067

6 -0.110

7 -0.297

8 -0.161

9 -0.217

3

1 0.158

2 0.151

3 -0.102

4 0.270

5 0.823

6 -0.467

4 1 -0.195

2 0.034

5

1 0.176

2 0.176

3 0.006

4 0.006

5 0.080

6 0.080

7 -0.435

8 -0.435

6 1 -0.195

2 0.034

7

1 0.158

2 -0.102

3 0.151

4 -0.467

5 0.823

6 0.270

8

1 0.114

2 0.069

3 0.084

4 0.182

5 -0.067

6 -0.110

7 -0.297

8 -0.161

9 -0.217

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

10

1 0.498

2 0.282

3 0.261

4 0.352

5 0.224

6 0.410

7 0.182

8 0.081

9 0.238

11

1 0.267

2 0.360

3 0.328

4 0.124

5 0.289

6 0.334

12 1 0.345

2 0.425

13

1 0.417

2 0.417

3 0.364

4 0.364

5 0.463

6 0.463

7 0.317

8 0.317

14 1 0.345

2 0.425

15

1 0.267

2 0.328

3 0.360

4 0.334

5 0.289

6 0.124

16

1 0.498

2 0.282

3 0.261

4 0.352

5 0.224

6 0.410

7 0.182

8 0.081

9 0.238





17

Resultados de ΔCp con viento dirección Noreste

Tabla 4: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 0.833

2 0.728

3 0.866

4 0.836

5 0.805

6 0.852

2

1 -0.226

2 -0.226

3 -0.224

4 -0.370

5 -0.179

6 -0.032

7 0.082

8 -0.301

9 -0.241

3

1 -0.289

2 -0.126

3 -0.316

4 0.470

5 1.065

6 -0.199

4 1 -0.426

2 -0.247

5

1 0.468

2 0.508

3 0.265

4 0.626

5 0.266

6 0.609

7 0.056

8 0.477

6 1 1.271

2 0.945

7

1 0.707

2 0.260

3 0.251

4 0.420

5 0.398

6 0.333

8

1 0.683

2 0.758

3 0.887

4 0.430

5 0.106

6 0.126

7 0.342

8 0.298

9 0.231

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

9

1 0.604

2 1.169

3 0.694

4 0.831

5 0.677

6 1.568

10

1 0.951

2 0.969

3 0.528

4 0.171

5 0.164

6 0.542

7 0.234

8 0.196

9 0.272

11

1 0.480

2 0.414

3 0.438

4 0.264

5 0.115

6 0.324

12 1 0.175

2 0.325

13

1 0.480

2 1.278

3 0.627

4 1.078

5 0.531

6 0.677

7 0.261

8 0.561

14 1 0.194

2 0.181

15

1 0.018

2 0.283

3 0.273

4 0.381

5 0.359

6 0.525

16

1 0.412

2 0.191

3 -0.093

4 0.315

5 0.079

6 -0.066

7 0.497

8 0.042

9 0.258





18

Tabla 5: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORESTE-CONFIGURACION TECHO SEMIABIERTO

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 0.099

2 0.042

3 0.448

4 0.261

5 0.286

6 0.598

2

1 -0.661

2 -0.839

3 -1.024

4 -0.799

5 -0.871

6 -0.507

7 -0.473

8 -0.687

9 -0.498

3

1 -0.965

2 -0.765

3 -0.749

4 -0.667

5 -0.618

6 -0.569

4 1 -0.885

2 -0.549

5

3 -0.324

4 -0.158

5 -0.120

6 0.276

7 -0.337

8 0.383

6 1 1.413

2 0.861

7

1 0.844

2 0.041

3 0.045

4 0.305

5 0.176

6 0.248

8

1 0.651

2 0.770

3 0.547

4 0.484

5 0.227

6 0.049

7 0.316

8 0.023

9 0.414


9

1 0.342

2 0.334

3 0.453

4 0.307

5 0.032

6 0.048

10

1 0.279

2 0.306

3 0.175

4 0.367

5 0.267

6 0.529

7 0.157

8 0.284

9 0.371

11

1 0.222

2 0.321

3 0.418

4 0.300

5 0.279

6 0.555

12 1 0.299

2 0.383

13

3 0.117

4 0.407

5 0.428

6 0.293

7 0.270

8 0.374

14 1 -0.132

2 0.068

15

1 -0.001

2 -0.014

3 0.123

4 0.108

5 0.184

6 0.343

16

1 0.277

2 -0.275

3 -0.262

4 0.164

5 -0.098

6 -0.360

7 0.052

8 -0.084

9 0.008





19

Tabla 6: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORESTE-CONFIGURACION TECHO ABIERTO

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

2

1 0.496

2 0.630

3 0.660

4 0.804

5 0.569

6 0.385

7 0.363

8 0.506

9 0.594

3

1 0.763

2 0.424

3 0.545

4 -0.128

5 -0.680

6 0.641

4 1 0.621

2 0.423

5

1 -0.062

2 -0.063

3 0.616

4 -0.066

5 -0.003

6 -0.130

7 0.242

8 -0.102

6 1 -0.374

2 -0.558

7

1 -0.208

2 -0.167

3 -0.138

4 -0.015

5 -0.132

6 -0.120

8

1 -0.275

2 -0.252

3 -0.300

4 -0.325

5 -0.214

6 -0.183

7 -0.105

8 -0.173

9 -0.060

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

10

1 0.193

2 0.226

3 0.143

4 0.301

5 0.096

6 0.283

7 0.146

8 0.246

9 0.308

11

1 -0.004

2 0.258

3 0.381

4 0.265

5 0.272

6 0.363

12 1 0.137

2 0.169

13

1 0.218

2 0.213

3 -0.332

4 0.230

5 0.255

6 -0.048

7 0.335

8 0.281

14 1 0.027

2 -0.067

15

1 -0.182

2 0.000

3 -0.007

4 0.123

5 0.128

6 0.212

16

1 0.072

2 -0.345

3 -0.183

4 -0.018

5 -0.181

6 -0.482

7 -0.001

8 -0.291

9 -0.214





20

Resultados de ΔCp con viento dirección Este.

Tabla 7: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN ESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO


1

1 0.895

2 1.697

3 0.935

4 1.405

5 1.490

6 1.490

2

1 -0.624

2 -0.605

3 -0.605

4 -0.611

5 -0.525

6 -0.557

7 -0.333

8 -0.505

9 -0.359

3

1 -0.567

2 -0.434

3 -0.441

4 -0.455

5 -0.188

6 -0.072

4 1 -0.463

2 -0.220

5

1 1.485

2 0.743

3 1.427

4 0.489

5 1.114

6 0.580

7 0.553

8 0.511

6 1 0.513

2 0.782

7

1 0.520

2 0.694

3 0.378

4 0.511

5 0.386

6 0.301

8

1 0.583

2 0.560

3 0.578

4 0.472

5 0.482

6 0.581

7 0.383

8 0.368

9 0.339


9

1 1.697

2 0.895

3 1.405

4 0.935

5 1.490

6 1.490

10

1 0.583

2 0.560

3 0.578

4 0.472

5 0.482

6 0.581

7 0.383

8 0.368

9 0.339

11

1 0.520

2 0.378

3 0.694

4 0.301

5 0.386

6 0.511

12 1 0.513

2 0.782

13

1 0.743

2 1.485

3 0.489

4 1.427

5 0.580

6 1.114

7 0.511

8 0.553

14 1 -0.463

2 -0.220

15

1 -0.567

2 -0.441

3 -0.434

4 -0.072

5 -0.188

6 -0.455

16

1 -0.624

2 -0.605

3 -0.605

4 -0.611

5 -0.525

6 -0.557

7 -0.333

8 -0.505

9 -0.359





21

Tabla 8: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN ESTE-CONFIGURACION TECHO SEMIABIERTO


1

1 0.635

2 0.273

3 0.898

4 0.446

5 0.754

6 0.359

2

1 -0.860

2 -0.856

3 -0.911

4 -1.122

5 -0.975

6 -0.999

7 -0.834

8 -0.891

9 -0.802

3

1 -0.938

2 -0.648

3 -0.915

4 -0.871

5 -0.572

6 -0.445

4 1 1.284

2 -0.674

5

3 0.854

4 0.742

5 0.900

6 0.266

7 0.599

8 0.229

6 1 0.192

2 0.319

7

1 0.123

2 0.406

3 0.281

4 0.384

5 0.248

6 0.264

8

1 0.251

2 0.139

3 0.258

4 0.307

5 0.096

6 0.034

7 0.181

8 0.388

9 0.205


9

1 0.273

2 0.635

3 0.446

4 0.898

5 0.359

6 0.754

10

1 0.251

2 0.139

3 0.258

4 0.307

5 0.096

6 0.034

7 0.181

8 0.388

9 0.205

11

1 0.123

2 0.281

3 0.406

4 0.264

5 0.248

6 0.384

12 1 0.192

2 0.319

13

3 0.742

4 0.854

5 0.266

6 0.900

7 0.229

8 0.599

14 1 1.284

2 -0.674

15

1 -0.938

2 -0.915

3 -0.648

4 -0.445

5 -0.572

6 -0.871

16

1 -0.860

2 -0.856

3 -0.911

4 -1.122

5 -0.975

6 -0.999

7 -0.834

8 -0.891

9 -0.802





22

Tabla 9: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN ESTE-CONFIGURACION TECHO ABIERTO


2

1 -0.893

2 -0.906

3 -0.968

4 -1.056

5 -1.170

6 -1.146

7 -0.914

8 -0.973

9 -0.908

3

1 -0.991

2 -0.752

3 -0.796

4 -0.891

5 -0.650

6 -0.423

4 1 -0.846

2 -0.741

5

1 0.445

2 0.328

3 0.706

4 0.108

5 0.346

6 0.414

7 0.325

8 0.125

6 1 0.080

2 0.167

7

1 -0.137

2 0.212

3 0.163

4 0.180

5 0.199

6 0.181

8

1 0.160

2 0.059

3 0.168

4 0.133

5 0.135

6 0.128

7 0.077

8 0.233

9 -0.006


10

1 0.160

2 0.059

3 0.168

4 0.133

5 0.135

6 0.128

7 0.077

8 0.233

9 -0.006

11

1 -0.137

2 0.163

3 0.212

4 0.181

5 0.199

6 0.180

12 1 0.080

2 0.167

13

1 0.328

2 0.445

3 0.108

4 0.706

5 0.414

6 0.346

7 0.125

8 0.325

14 1 -0.846

2 -0.741

15

1 -0.991

2 -0.796

3 -0.752

4 -0.423

5 -0.650

6 -0.891

16

1 -0.893

2 -0.906

3 -0.968

4 -1.056

5 -1.170

6 -1.146

7 -0.914

8 -0.973

9 -0.908





23

Resultados: Valores de ΔCp máximos para cada configuración

VIENTO NORTE

TECHO CERRADO

ΔCp máximo positivo 0.716

ΔCp máximo negativo -0.265

TECHO SEMIABIERTO



TECHO ABIERTO



VIENTO NORESTE

TECHO CERRADO



TECHO SEMIABIERTO



TECHO ABIERTO



VIENTO ESTE

TECHO CERRADO



TECHO SEMIABIERTO



TECHO ABIERTO







24

Nota: un valor de ΔCp negativo, indica una zona de compresión en el techo y un valor

positivo se corresponde con una zona succión sobre el techo.

Gráficas de distribuciones de ΔCp resultantes para cada configuración

Viento dirección Norte

Figura 21: Distribución de ΔCp-Viento dirección Norte-Techo Cerrado





25

Figura 22: Distribución de ΔCp-Viento dirección Norte-Techo Semi-abierto

Figura 23: Distribución de ΔCp-Viento dirección Norte-Techo Abierto





26

Viento dirección Noreste

Figura 24: Distribución de ΔCp-Viento dirección Noreste-Techo Cerrado





27

Figura 25: Distribución de ΔCp-Viento dirección Noreste-Techo Semi-Abierto

Figura 26: Distribución de ΔCp-Viento dirección Noreste-Techo Abierto





28

Viento dirección Este

Figura 27: Distribución de ΔCp-Viento dirección Este-Techo Cerrado

Figura 28: Distribución de ΔCp-Viento dirección Este-Techo Semi-abierto





29

Figura 29: Distribución de ΔCp-Viento dirección Este-Techo Abierto

Fuerzas y cargas resultantes

Con los valores de coeficientes de presiones resultantes se pueden calcular las fuerzas

normales resultantes sobre cada panel, en dirección y configuración de techo; cerrado, semi-

abierto y abierto. Además de fuerzas resultantes, se pueden descomponer en tres direcciones;

la vertical (fuerza de sustentación), y dos horizontales, una paralela al flujo (Drag) y otra

perpendicular al flujo, (fuerza lateral).

Las fuerzas calculadas así serían:

Fx=fuerza en dirección del eje x, o Drag.

Fy=fuerza en dirección del eje y, o fuerza lateral.

Fz= fuerza en eje z, o fuerza de sustentación, positiva indica que la misma sale del plano y

negativa que esta entra en el plano.

Para el cálculo se utiliza la siguiente expresión:

Siendo q en la expresión anterior, la presión dinámica;

, donde ρ es la densidad del

aire, considerada como 1.225 Kg/m3 (estándar a 15°C), la velocidad de básica del viento,





30

definida por el reglamento CIRSOC 201-2005, el coeficiente de presiones resultante por

sección “i” de panel y el área asociada a cada sección “i” de panel, las mismas se

muestran en el diagrama inferior (Figura 30), representadas en un cuarto de área del techo.

La fuerza resultante normal por panel se obtiene sumando todas las fuerzas resultantes por

sección de panel.

La velocidad básica que se debe utilizar para la determinación de las fuerzas, de acuerdo a

lo establecido en el "Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón", CIRSOC 201-2005

en el inciso 5.4, se obtiene de la Tabla de la Figura 1 B del mismo documento, donde se

define una velocidad básica de viento para la ciudad de Buenos Aires de 45 m/s.

Figura 30: Áreas en planta asociadas a tomas

Importante: los valores de carga, en las tablas que se presentan, son resultantes por panel, en algún caso pueden subsistir condiciones de compresión (cargas negativas) y succión (cargas positivas) en el mismo panel, dichas situaciones se pueden verificar en los gráficos de ΔCp para cada condición ensayada. Además, las cargas corresponden a valores en la dirección normal de cada panel.





31

Cargas con viento dirección Norte

Figura 31: Numeración de paneles viento dirección Norte

Tabla 10: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO

PANEL CARGA RESULTANTE

MEDIA (N/M2)

PANEL 1 540

PANEL 2 419

PANEL 3 158

PANEL 4 26

PANEL 5 82

PANEL 6 26

PANEL 7 158

PANEL 8 419

PANEL 9 588

PANEL 10 581

PANEL 11 668

PANEL 12 643

PANEL 13 472

PANEL 14 643

PANEL 15 668

PANEL 16 581

Los valores más críticos se muestran en negrita.





32

Tabla 11: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORTE-CONFIGURACION TECHO SEMI-ABIERTO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 418

PANEL 2 156

PANEL 3 -20

PANEL 4 -50

PANEL 5 -434

PANEL 6 -50

PANEL 7 -20

PANEL 8 156

PANEL 9 810

PANEL 10 445

PANEL 11 461

PANEL 12 338

PANEL 13 435

PANEL 14 338

PANEL 15 461

PANEL 16 445

Los valores más críticos se muestran en negrita. Tabla 12: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORTE-CONFIGURACION TECHO ABIERTO


MEDIA (N/M2)

PANEL 2 -73

PANEL 3 40

PANEL 4 -69

PANEL 5 -99

PANEL 6 -69

PANEL 7 40

PANEL 8 -73

PANEL 10 346

PANEL 11 361

PANEL 12 488

PANEL 13 479

PANEL 14 488

PANEL 15 361

PANEL 16 346






33

Cargas con viento dirección Noreste

Figura 32: Numeración de paneles viento dirección Noreste

Tabla 13: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 1,007

PANEL 2 -238

PANEL 3 214

PANEL 4 -393

PANEL 5 502

PANEL 6 1,330

PANEL 7 474

PANEL 8 522

PANEL 9 1,135

PANEL 10 540

PANEL 11 405

PANEL 12 330

PANEL 13 843

PANEL 14 231

PANEL 15 410

PANEL 16 236






34

Tabla 14: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORESTE-CONFIGURACION TECHO SEMI-ABIERTO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 106

PANEL 2 -263

PANEL 3 -266

PANEL 4 -253

PANEL 5 -13

PANEL 6 400

PANEL 7 89

PANEL 8 141

PANEL 9 311

PANEL 10 384

PANEL 11 446

PANEL 12 435

PANEL 13 290

PANEL 14 -12

PANEL 15 167

PANEL 16 -77

Los valores más críticos se muestran en negrita. Tabla 15: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORESTE-CONFIGURACION TECHO ABIERTO


MEDIA (N/M2)

PANEL 2 699

PANEL 3 235

PANEL 4 620

PANEL 5 66

PANEL 6 -603

PANEL 7 -160

PANEL 8 -257

PANEL 10 275

PANEL 11 344

PANEL 12 194

PANEL 13 177

PANEL 14 -38

PANEL 15 78

PANEL 16 -231






35

Cargas con viento dirección Este

Figura 33: Numeración de paneles viento Este

Tabla 16: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO ESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 1,619

PANEL 2 -654

PANEL 3 -430

PANEL 4 -391

PANEL 5 1,062

PANEL 6 840

PANEL 7 580

PANEL 8 601

PANEL 9 1,619

PANEL 10 601

PANEL 11 580

PANEL 12 840

PANEL 13 1,062

PANEL 14 -391

PANEL 15 -430

PANEL 16 -654






36

Tabla 17: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO ESTE-CONFIGURACION TECHO SEMI-ABIERTO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 689

PANEL 2 -1157

PANEL 3 -900

PANEL 4 113

PANEL 5 551

PANEL 6 334

PANEL 7 369

PANEL 8 264

PANEL 9 689

PANEL 10 264

PANEL 11 369

PANEL 12 334

PANEL 13 551

PANEL 14 113

PANEL 15 -900

PANEL 16 -1157

Los valores más críticos se muestran en negrita. Tabla 18: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO ESTE-CONFIGURACION TECHO ABIERTO


MEDIA (N/M2)

PANEL 2 -1255

PANEL 3 -925

PANEL 4 -970

PANEL 5 429

PANEL 6 165

PANEL 7 192

PANEL 8 152

PANEL 10 152

PANEL 11 192

PANEL 12 165

PANEL 13 429

PANEL 14 -970

PANEL 15 -925

PANEL 16 -1255






37

Valores de cargas máximas para cada configuración

Tabla 19: VIENTO DIRECCIÓN NORTE

CONFIGURACION TIPO DE CARGA CARGA RESULTANTE

NORMAL MEDIA (N/M2)

TECHO CERRADO MAXIMA POSITIVA 668

MAXIMA NEGATIVA -

TECHO SEMIABIERTO MAXIMA POSITIVA 810

MAXIMA NEGATIVA -434

TECHO ABIERTO MAXIMA POSITIVA 488

MAXIMA NEGATIVA -99

Tabla 20: VIENTO DIRECCIÓN NORESTE


NORMAL MEDIA (N/M2)

TECHO CERRADO MAXIMA POSITIVA 1,330






Tabla 21: VIENTO DIRECCIÓN ESTE


NORMAL MEDIA (N/M2)

TECHO CERRADO MAXIMA POSITIVA 1,619



MAXIMA NEGATIVA -1,157


MAXIMA NEGATIVA -1,255






38

Determinación de presiones sobre la zona vidriada

Se midieron presiones tanto internas como externas, en 4 puntos, en el panel de la imagen

anterior. De estas 4 tomas se obtuvo un ΔCp promedio resultante de 0,94, bajo la condición de

viento este, es decir viento enfrentado normalmente al panel. Esta es la condición más

desfavorable para las direcciones ensayadas.

Tabla 22: Valores del ΔCp sobre la zona vidriada para viento este.

Toma Viento Este

ΔCp

1 -0.96

2 -1.02

3 -0.99

4 -0.80

Promedio -0.94

Casos con ventilación en la cubierta

Los casos que se presentan a continuación refieren a la situación en que la sobreelevación de

la cubierta no está sellada y se le permite el paso del aire. Se presentan las condiciones de

distribución de ΔCp para los casos de las direcciones de viento establecidas y solamente para

la condición del techo cerrado.





39

Resultados de ΔCp con viento dirección Norte Tabla 23: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO(Los ΔCp positivos indican succión y los ΔCp negativos indican sobrepresión.

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 0.392

2 0.392

3 0.268

4 0.268

5 0.221

6 0.221

2

1 0.516

2 0.385

3 0.319

4 0.426

5 0.161

6 0.287

7 0.293

8 0.275

9 0.348

3

1 0.430

2 0.312

3 0.130

4 0.354

5 -0.097

6 -0.216

4 1 -0.159

2 0.136

5

1 0.286

2 0.286

3 0.130

4 0.130

5 0.115

6 0.115

7 -0.265

8 -0.265

6 1 -0.159

2 0.136

7

1 0.430

2 0.130

3 0.312

4 -0.216

5 -0.097

6 0.354

8

1 0.516

2 0.385

3 0.319

4 0.426

5 0.161

6 0.287

7 0.293

8 0.275

9 0.348


9

1 0.472

2 0.472

3 0.377

4 0.377

5 0.334

6 0.334

10

1 0.716

2 0.471

3 0.381

4 0.593

5 0.503

6 0.524

7 0.335

8 0.308

9 0.374

11

1 0.685

2 0.698

3 0.622

4 0.424

5 0.337

6 0.509

12 1 0.509

2 0.525

13

1 0.400

2 0.400

3 0.389

4 0.389

5 0.370

6 0.370

7 0.380

8 0.380

14 1 0.509

2 0.525

15

1 0.685

2 0.622

3 0.698

4 0.509

5 0.337

6 0.424

1 0.716

2 0.471

3 0.381

16 4 0.593

5 0.503

6 0.524

7 0.335

8 0.308

9 0.374





40

Resultados de ΔCp con viento dirección NoresteTabla 24: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN NORESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO(Los ΔCp positivos indican succión y los ΔCp negativos indican sobrepresión.

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 1.110

2 0.646

3 0.377

4 0.472

5 0.573

6 0.450

2

1 -0.226

2 -0.226

3 -0.224

4 -0.370

5 -0.179

6 -0.032

7 0.082

8 -0.301

9 -0.241

3

1 -0.289

2 -0.126

3 -0.316

4 0.470

5 1.065

6 -0.199

4 1 -0.426

2 -0.247

5

1 0.468

2 0.508

3 0.265

4 0.626

5 0.266

6 0.609

7 0.056

8 0.477

6 1 1.271

2 0.945

7

1 0.707

2 0.260

3 0.251

4 0.420

5 0.398

6 0.333

8

1 0.683

2 0.758

3 0.887

4 0.430

5 0.106

6 0.126

7 0.342

8 0.298

9 0.231

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

9

1 0.435

2 1.088

3 0.363

4 0.776

5 0.414

6 0.508

10

1 0.951

2 0.969

3 0.528

4 0.171

5 0.164

6 0.542

7 0.234

8 0.196

9 0.272

11

1 0.480

2 0.414

3 0.438

4 0.264

5 0.115

6 0.324

12 1 0.175

2 0.325

13

1 0.480

2 1.278

3 0.627

4 1.078

5 0.531

6 0.677

7 0.261

8 0.561

14 1 0.194

2 0.181

15

1 0.018

2 0.283

3 0.273

4 0.381

5 0.359

6 0.525

16

1 0.412

2 0.191

3 -0.093

4 0.315

5 0.079

6 -0.066

7 0.497

8 0.042

9 0.258





41

Resultados de ΔCp con viento dirección EsteTabla 25: ΔCp VIENTO DIRECCIÓN ESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO(Los ΔCp positivos indican succión y los ΔCp negativos indican sobrepresión.

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

1

1 0.515

2 0.595

3 0.399

4 0.537

5 0.378

6 0.385

2

1 -0.624

2 -0.605

3 -0.605

4 -0.611

5 -0.525

6 -0.557

7 -0.333

8 -0.505

9 -0.359

3

1 -0.567

2 -0.434

3 -0.441

4 -0.455

5 -0.188

6 -0.072

4 1 -0.463

2 -0.220

5

1 1.485

2 0.743

3 1.427

4 0.489

5 1.114

6 0.580

7 0.553

8 0.511

6 1 0.513

2 0.782

7

1 0.520

2 0.694

3 0.378

4 0.511

5 0.386

6 0.301

8

1 0.583

2 0.560

3 0.578

4 0.472

5 0.482

6 0.581

7 0.383

8 0.368

9 0.339

PANEL Nº DE

TOMA ΔCP

9

1 0.595

2 0.515

3 0.537

4 0.399

5 0.385

6 0.378

10

1 0.583

2 0.560

3 0.578

4 0.472

5 0.482

6 0.581

7 0.383

8 0.368

9 0.339

11

1 0.520

2 0.378

3 0.694

4 0.301

5 0.386

6 0.511

12 1 0.513

2 0.782

13

1 0.743

2 1.485

3 0.489

4 1.427

5 0.580

6 1.114

7 0.511

8 0.553

14 1 -0.463

2 -0.220

15

1 -0.567

2 -0.441

3 -0.434

4 -0.072

5 -0.188

6 -0.455

16

1 -0.624

2 -0.605

3 -0.605

4 -0.611

5 -0.525

6 -0.557

7 -0.333

8 -0.505

9 -0.359





42

Figura 34: Distribución de ΔCp-Viento dirección Norte-Techo Cerrado (con ventilación)

Figura 35: Distribución de ΔCp-Viento dirección Noreste -Techo Cerrado (con ventilación)





43

Figura 36: Distribución de ΔCp-Viento dirección Este -Techo Cerrado (con ventilación)





44

CARGAS EN CONDICION DE VENTILACION EN LA CUBIERTA Nota: Los valores de carga en las tablas siguientes varían, respecto de los valores en la condición sin ventilación en la cubierta, únicamente en los paneles 1 y 9. Las mediciones de presión en la condición de ventilación en la cubierta se realizaron sólo en estos paneles. Tabla 26: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORTE- CONFIGURACION TECHO CERRADO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 361

PANEL 2 419

PANEL 3 158

PANEL 4 26

PANEL 5 82

PANEL 6 26

PANEL 7 158

PANEL 8 419

PANEL 9 484

PANEL 10 581

PANEL 11 668

PANEL 12 643

PANEL 13 472

PANEL 14 643

PANEL 15 668

PANEL 16 581

Los valores más críticos se muestran en negrita. Tabla 27: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO NORESTE-CONFIGURACION TECHO CERRADO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 743

PANEL 2 -238

PANEL 3 214

PANEL 4 -393

PANEL 5 502

PANEL 6 1,330

PANEL 7 474

PANEL 8 522

PANEL 9 734

PANEL 10 540

PANEL 11 405

PANEL 12 330

PANEL 13 843

PANEL 14 231

PANEL 15 410

PANEL 16 236






45

Tabla 28: CARGAS EN DIRECCIÓN DE VIENTO ESTE- CONFIGURACION TECHO CERRADO


MEDIA (N/M2)

PANEL 1 575

PANEL 2 -654

PANEL 3 -430

PANEL 4 -391

PANEL 5 1,062

PANEL 6 840

PANEL 7 580

PANEL 8 601

PANEL 9 575

PANEL 10 601

PANEL 11 580

PANEL 12 840

PANEL 13 1,062

PANEL 14 -391

PANEL 15 -430

PANEL 16 -654


En todos los casos se observa una disminución general de la carga sobre el techo, esperable,

debido a la posibilidad del aire de circular por debajo de la cubierta. En particular en la zona

del techo móvil.





46

CONCLUSIONES:

Se construyó el modelo a escala del parque Roca con el techo propuesto. Se instrumentó la

misma posibilitando realizar ensayos de visualización y distribución de presiones sobre el

techo del mismo.

Del ensayo se aprecia la diferencia de carga que se genera con el techo cerrado semiabierto y

abierto (distribuciones de diferencias de los coeficientes de presión). Se determinaron las

distribuciones de carga para tres direcciones de viento diferentes a tres velocidades de flujo

incidente en las condiciones de techo abierto semiabierto y cerrado.

Colaboradores:

Ing. Mariano García Sainz

Ing. Sebastián Hernández

Ing. Pablo Ortiz

Ing. Gonzalo Alasia

Sr. Víctor Padilla

Dr. Ing. J. Sebastián. Delnero Dr. Ing. Julio Marañon Di Leo

Coordinador LaCLyFA

Universidad Nacional de La Plata - Buenos Aires · 2013. 7. 18. · Laboratorio de Capa Límite y...

Documents

Transcript of Universidad Nacional de La Plata - Buenos Aires · 2013. 7. 18. · Laboratorio de Capa Límite y...