Simulaciones Numéricas De “Buffeting” En Puentes Arriostrados Causado Por Flujos Vorticosos 2-D.

Abstract

El desarrollo de nuevos materiales y de métodos de cálculo cada vez más sofisticados
permite diseñar construcciones donde se maximiza la resistencia y se minimiza el peso.
Bajo estas hipótesis de diseño, las estructuras resultan muy flexibles y altamente susceptibles
de presentar problemas aeroelásticos. En este trabajo se estudia la posibilidad de “buffeting”
(trepidación) causado por la interacción aerodinámica presente en el caso de dos puentes
arriostrados o colgantes ubicados uno paralelo al otro. Para simular de una manera simple el
fenómeno de buffeting, ambos puentes son modelados estructuralmente como un par de placas
planas. Para el puente “2”, ubicado corriente de aire abajo, se utilizó un modelo estructural
que consiste en una placa móvil embestida por un flujo altamente vorticoso. Este flujo es producido
por la presencia del puente “1”, ubicado corriente arriba de la placa móvil, que es
modelado como una placa plana inmóvil inmersa en una corriente de aire inicialmente uniforme.
Las placas se consideran rígidas. La placa móvil tiene dos grados de libertad: desplazamiento
vertical y rotación alrededor de su centro elástico. La rigidez de los cables es modelada
mediante dos resortes asociados a los grados de libertad. En las simulaciones se induce
la trepidación a través de un salto brusco en el ángulo de inclinación del puente “1” en el instante
inicial. Para determinar las cargas de origen aerodinámico se utilizó un método de red
de vórtices inestacionario y no-lineal. Se desarrolló un programa que permite integrar numéricamente
e interactivamente en el dominio del tiempo el sistema de ecuaciones diferenciales
que describe al sistema dinámico unificado, estructura-corriente de aire. Se estudió la influencia
de la velocidad del aire y de la posición relativa de los puentes, en la amplitud y frecuencia
de las vibraciones inducidas por el flujo vorticoso y en la velocidad de “flutter”.