Aplicación de métodos computacionales en la evaluación de la respuesta aeroelástica de puentes soportados por cables

ResumenEn este trabajo se muestra el potencial de los métodos computacionales para analizar la respuesta frente a la acción del viento de los puentes soportados por cables, y se evalúa su capacidad para sustituir a las campañas experimentales en túnel de viento, particularmente en las fases iniciales del diseño. Se ha tomado como caso de estudio el diseño preliminar propuesto para el proyecto real de un puente atirantado continuo con 2 vanos de 650m y sección transversal en cajón. Así, se han evaluado numéricamente los coeficientes aerodinámicos de la sección transversal y se ha simulado la respuesta no estacionaria frente al desprendimiento de torbellinos utilizando software comercial de mecánica de fluidos computacional. Además, se ha analizado, mediante un código propio, la respuesta de la estructura frente a los fenómenos del flameo y el bataneo utilizando la metodología híbrida y adoptando valores de las funciones experimentales de flameo pertenecientes a una sección transversal de geometría similar. Los resultados computacionales obtenidos se han validado comparándolos con datos experimentales de puentes semejantes publicados por otros autores. Se ha comprobado que el conjunto de métodos adoptados ofrece resultados fiables con costes moderados, por lo que el planteamiento descrito es muy atractivo en la fase inicial del proyecto de puentes de gran vano o en trabajos de diseño conceptual.AbstractThe possibilities of computational methods for assessing the response of cable supported bridges under wind action are considered in this work. The main objective is to study the possibilities of substituting wind tunnel campaigns by computer based analyses, particularly at the early design stage. The preliminary proposed design for a continuous cable-stayed bridge with two main spans of 650m and a single box girder deck has been considered as a case study. The force coefficients of the deck cross-section have been computed and the unsteady response associated to vortex-shedding has been simulated using CFD commercial software. Furthermore, an in-house piece of software has been employed to obtain the response for flutter and buffeting phenomena adopting the hybrid approach; with that purpose the experimental flutter functions of a similar box girder deck were adopted. The computational results have been validated by comparison with similar experimental results published by other researchers. It has been verified that the set of adopted methods offers reliable results with moderate costs; therefore, the proposed approach is very suitable at the early design stage of long span bridges or at conceptual design works