Caso de éxito de Joaquim Hereu Pla con Diamonds

El proyecto global consiste en la determinación de la máxima carga de viento que puede suportar una torre de telecomunicaciones ya existente en un punto geográficamente elevado y expuesto a la acción del viento. Se trata de una estructura que se puede calificar de atípica para este tipo de aplicación. El conjunto de sus perfiles más las instalaciones ofrece una resistencia al viento muy notable. Con los resultados del cálculo de comprobación se determinará si procede o fuera conveniente estudiar alguna acción de refuerzo para aumentar su resistencia.

Descripción de la estructura

La estructura consta de 8 montantes de tubo de acero dispuestos sobre un círculo de 1,00 m de diámetro y formando un octógono regular. Estos montantes están unidos a intervalos regulares de 0.50 m por unos anillos perimetrales formados por una pletina de acero de igual anchura pero cuyo espesor va disminuyendo en
diferentes tramos de altura. Estos anillos están soldados a cada uno de los montantes en todos los puntos de intersección.

La base está empotrada en una cimentación de hormigón armado mediante una pletina de acero de planta anular sobre la que están soldados los montantes. El arranque de cada montante está reforzado con un perfil de pletina de acero hasta una altura de 2,00 m que actúa como cartela de refuerzo.

Análisis con Diamonds

Se ha utilizado el software Diamonds para el análisis de la estructura para ello se ha procedido en las siguientes etapas:

Creación del modelo de la estructura

En primer lugar se ha construido un modelo formado por 946 barras y 473 nudos Para las barras de los montantes de perfil tubular de 60 x 36 mm de acero S355 y los anillos de pletina de acero S 275. Los anillos son perimetrales por el exterior de los montantes, por tanto, se les ha aplicado en el modelo la excentricidad correspondiente. En la base y hasta una altura de 2m se ha aplicado un perfil compuesto formado por el perfil de sección tubular unido a un perfil rectangular. Para ello se ha utilizado el Sección Utility v. 1.04 juntando un perfil anular y un perfil rectangular generados por el propio software. Dado que la cartela de refuerzo va disminuyendo de anchura desde la base hasta los 2 m el perfil rectangular varía de anchura en cada uno de los 4 primeros tramos de los montantes.

El empotramiento de la base se ha simulado con un empotramiento individual en el arranque de cada uno de los montantes.

Aplicación de las cargas

Se han aplicado los diferentes tipos de cargas seleccionando previamente los grupos a utilizar:

• Peso propio
• Dead Loads: En este grupo se han colocado las cargas fijas propias de las instalaciones
• Live loads: En este grupo se han colocado las cargas ocasionales derivadas de las acciones de mantenimiento.
• Wind loads: Se han creado 2 grupos de estas cargas. Un grupo para las cargas sobre la estructura y otro para las cargas sobre las antenas para facilitar su edición en caso necesario. Las cargas de viento se han calculado por medios externos. Las cargas sobre la estructura se han aplicado sobre las barras de los montantes y las cargas sobre las antenas se han aplicado en los nudos.

Coeficientes parciales y combinaciones de cargas

Se han generado un conjunto de combinaciones ELU para la verificación de la utilización y estabilidad y un conjunto ELS para la verificación de las deformaciones.
Se han aplicado los vínculos e incompatibilidades entre grupos y para las combinaciones se ha utilizado la opción de generación automática que ofrece el software Diamonds y posteriormente se han eliminado manualmente las que no eran relevantes para el análisis de la resistencia de la torre.

Resultados y conclusiones

Verificación de la resistencia y estabilidad de los perfiles.

La resistencia y estabilidad se ha analizado con la combinación ELS. Se ha observado que para una carga de viento sobre la estructura de 0,10 kN/m la torre llega a un estado muy cercano al límite de utilización y estabilidad. Esta carga corresponde a una velocidad de viento (valor de pico) de aproximadamente 126 km/h
En el análisis se hace evidente que la falta de barras en diagonal entre nudos limita la capacidad portante de todo el conjunto.

Autor:

Joaquim Hereu PLA

Cliente Buildsoft desde 2010