TAZ-TFM-2017-1224


Análisis de una estructura plana sometida a acción de viento con componente fluctuante aleatoria

Noguero Lafuente, Alejandro
Martínez Barca, Miguel Ángel (dir.) ; Lou Pina, José Manuel (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2017
Ingeniería Mecánica department, Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras area

Máster Universitario en Ingeniería Industrial

Abstract: La determinación de las diversas acciones naturales que actúan sobre una estructura debido a su situación geográfica es, en general, difíciles de estimar dado el carácter estocástico de los fenómenos asociados. Por estos motivos, las normativas actuales de cálculo de estructuras tienden a darles un comportamiento determinista y, por tanto, conservativo desde el punto de vista del dimensionamiento. El presente trabajo tiene por objetivo el estudio de los efectos aleatorios de uno de estos fenómenos, en este caso el viento, sobre una estructura bidimensional sencilla de tipo pórtico rígido evaluando sus efectos dinámicos y su consecuente contribución en el fallo a fatiga de un elemento de la estructura. Para ello, se ha estructurado el trabajo en tres partes diferenciadas. En primer lugar, se han analizado los distintos modelos de turbulencia de viento basándonos en la normativa más avanzada actualmente, la UNE-EN 61400 de diseño de aerogeneradores, en la que se contempla un estudio espectral de este fenómeno. Haciendo uso de uno de los espectros de turbulencia considerados (en este caso el propuesto por Kaimal), se han obtenido registros aleatorios de viento basándonos en el método Veers. A continuación, se ha procedido a realizar un cálculo dinámico de la estructura abordando el problema desde dos perspectivas diferentes: una integración temporal utilizando como entrada una de las realizaciones de viento y un análisis frecuencial teniendo en cuenta el espectro de turbulencia de Kaimal. El objetivo de esta etapa es la obtención de un registro temporal de respuesta en tensiones del punto de la estructura a estudiar y el espectro frecuencial asociado. Finalmente, se realiza una estimación del daño a fatiga al que se somete la estructura mediante técnicas tanto temporales como frecuenciales. Respecto a las primeras, el conteo de ciclos se realiza mediante algoritmos que utilizan directamente el registro temporal mientras que las frecuenciales lo estiman desde una perspectiva probabilística. Para verificar que ambos métodos conducen a resultados similares, utilizaremos como ejemplo una unión de nuestra estructura tomando como comportamiento a fatiga los valores marcados por la Instrucción del Acero Estructural.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
Notas: Resumen disponible también en inglés

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