Resumen de Ensayos con túnel de viento de edificios “romo” de base circular para optimizar mallas espaciales envolventes de edificios en altura

Roger Señís López, Ramón Sastre i Sastre, Robert Brufau Niubó, Eusebio Carlos Carbajal Navarro

• español

  El creciente interés en el uso de las mallas espaciales de acero como elementos estructurales envolventes de edificios en altura conlleva a que actualmente el concepto estructural adquiera un papel de mayor relevancia en el diseño y la estética del edifico.

  Por lo tanto, para poder hablar de una buena resolución arquitectónica del mismo, es necesaria la existencia de una estrecha relación del binomio que conforman ambas concepciones, diseño arquitectónico y análisis estructural.

  Dada la situación actual, es de gran importancia desarrollar una metodología de trabajo y de análisis para un adecuado planteamiento estructural que permita resolver los problemas habituales implícitos en el diseño y el análisis de este tipo de estructuras. Es necesario, pues, atender aspectos de diseño que permitan obtener una geometría estructural más óptima y eficiente, a la vez que se dé respuesta a las cuestiones formales del edificio. El objetivo general es proyectar, ya desde la estructura, edificios en altura con mallas estructurales de acero envolventes, para obtener las formas resistentes más óptimas y eficientes. En esta línea resulta esencial el análisis de las trayectorias de las líneas isostáticas de acuerdo a las acciones que actúan sobre los edificios, para obtener así las geometrías estructurales de simplificación óptima, comparando su rendimiento estructural con las de geometría base, o inicial (estándar tradicionales), para determinar cuáles son más óptimas.

  El objeto del presente artículo es presentar una línea inicial de estudio de optimización de mallas estructurales de acero envolventes de edificios en altura de sección circular.

  Dadas las características de este tipo de geometrías o cuerpos “romo” (no fuseladas o no aerodinámicas) resulta necesario realizar estudios con túnel de viento para el análisis de las fuerzas y los momentos que produce la influencia del flujo de viento en régimen turbulento, para números elevados de Reynolds, propio de los edificios en altura propuestos.

  En este trabajo se realizan ensayos con túnel de viento para tres modelos distintos, a escala 1/400, de edificios en altura de base circular para determinar la influencia del viento sobre dichos edificios. Una vez realizados los ensayos, se analizan los modelos estructurales con el posterior comparativo respecto al estándar tradicional.

  Los primeros resultados de edificios en altura de base circular obtenidos, muestran que las geometrías obtenidas de acuerdo a la metodología de diseño propuesta ofrecen un mejor rendimiento estructural y por lo tanto una mayor eficiencia, con respecto a las de geometría base, o inicial.

• English

  The growing interest in the use of steel space grids as structural envelope elements for tall buildings leads structural concept to gain relevance in the design and aesthetics of the building. Therefore, to speak of a sensible architectural solution thereof, it is necessary the existence of a direct relationship between both concepts; architectural design and structural analysis.

  Given the current situation, it is necessary to develop a methodology to work and to analyze through a proper structural approach, that allows solving the common problems that usually arise in the design and analysis of these structures. It is therefore necessary to address design issues as to produce a more optimal and efficient structural geometry, while providing a response to formal questions of the building. The overall aim is to project, understanding the structure as the core, steel space grid envelope structures for tall buildings to obtain resistant forms which are more optimal and efficient. In this line, it is essential to analyze the trajectory of the isostatic lines according to the loads acting on the buildings so as to obtain their simplified structural geometries. The efficiency of these geometries is compared with the basic or initial geometries (traditional standard), to determine which are most optimal.

  The purpose of this paper is to present an initial study line of the optimization of steel space grid envelope structures for tall buildings of circular base. Given the characteristics of this type of geometry or “bluff-bodies” (not aerodynamic) wind tunnel studies are necessary to determine the forces and moments produced by the influence of wind turbulent flow, for large numbers of Reynolds, which are typical of the tall buildings proposed.

  In this work we develop wind tunnel tests for three different models, scale 1/400, of tall buildings of circular base to determine the influence of the wind flow around these buildings. Once the tests are conducted the structural models are analyzed in order to compare the results with their initial geometries.

  The first analysis results obtained from tall buildings of circular base show that the geometries obtained using the design methodology proposed offer an improved structural performance and therefore greater efficiency, in comparison with the basic geometries, or initials.