Estudio de la nueva torre de control del aeropuerto de Tenerife-Norte

Estudio

aerodinámico

de

la

nueva

Torre de

Control del

aeropuerto

de Tenerife-Norte

José Meseguer'

, Bruce Fairbanks

"

,

Eduardo Mont

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y Sa

ntiago Pindado'

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oyectos, S.A. http

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1.

INTRODUCCiÓN

Aunque el criterio fundamental de dise¡,o de la torre de control de un aeropuerto es obviamente que esta instalación satisfaga los requisitos funcio -nales propios del control del tráfico aéreo (s umi-nistrar los servicios de control de tránsito acreo a tránsito de aeródromo), el hecho de que este e le-mento de la arquitectura aeroporLuaria deba ocupar, precisamente debido a los requisitos específicos de visibilidad, un lugar destacado dentro del complejo aeroportuario, ha ocasionado que con el tiempo es -las construcciones se hayan convertido en eleme n-tos singulares y emblemáticos, diseñados {<tilIa para cumplir la balería de reqlíisitos operativos, constructivos y de equipamienlo que asegurcn el cumplimiento de su misión, como para, en muchos casos, servir de signo identificador del aeropuerto. Todo ello ha ocasionado que en los últimos años se haya vertido mucha imaginación en el diseño de ta-les torres de control, pudiéndose encontrar en los aeropuertos lorres de control de las más variadas formas y aspectos.

El amplio plan de remodel<tción y ampliación de muchas de las instalaciones aeroportuarias

cs-pañolas acometido por Aena, ha brindado una oportunidad única para singularizar tanto los edifi-cios terminales como las torres de control de mu-chos aeropucrtos nacionales, confiriendo un carác-ter propio y diferenciado a las nuevas insta la-ciones, que en poco o nada se asemejan a las anteriores, con formas exteriores clásicas

y

en cier-to sentido anodinas, arquilectónicamente hablando.

En

el caso de las torres de control más recientes se pueden destacar, por ejcmplo, la de Bilbao-Sondica (de Fernández

y

Calatrava), la de Tencrife-Sur (de García enJu,do, Torres y Partearroyo) o la de Ma-drid-Barajas

y

la de Mftlaga (ambas de i\llontero

y

Fairbanks).

En el caso de las lorres de control de.: Juan 1vlon-tero

y

Bruce Fairbanks se puede destacar que, gra--cias a la política de fomento de las actividades de

investigación, desarrollo e innovación promovida por la empresa responsable de estos proyectos (Gap S.A.), sin duda alentada por el papel de puen!e entre los mundos empresarial

y

académico jugado por el malogrado profesor Juan Montero (fallecido en 1999), hace ya cuatro años qlJ~ se ini-ciaron los contactos entre esta empresa e IDRJUPM, centrados al principio en las neces ida-des puntuales de GOP S.A. de ensayos en túnel

ESTUDIO AEROOINÁMICO OE LA NUEVA TORRE DE CONTROL DEL AEROPUERTO DE TENERIFE-NORTE

roclinámico para dilucid<ll' el estado de cargas de viento sobre edificaciones s

in

gubres

(entre las que se cuentan las mencionadas torres de control de Madrid-Barajas y Málaga), conlactos que poste-riormente han dado lug;¡r al establecimiento de un marco permanente de cooperación entre ambas en -tidades, GOP S.A. e IORlUPM, en el que se pue

-den contabiliza.r ya baslantes iniciativas conjuntas en el ámbito de la ingeniería aeroportuaria, siendo de dcst:lcar, ciñendo los ejemplos al caso exclusivo de las torres de control, los proyectos de la torre de

con

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c,

y

el de la futur<! torre del aeropuerto de Barcelona.

Para determinar el estado de cargas aerodinám

i-cas sobre el complejo fonnado por el edificio base y b torre de control del aeropuerto de Tencrif c-Norte, se ha construido

y

ensayado en el túnel ae-rodinámico A9 del instituto IDR/UPM (Sanz er al. 2000), un modelo del citado complejo, debidamen

-te instrumentado con tomas de presión (figura 1). El objetivo de este análisis experimental es por una parte determinar las cargas máximas de succión

que actúan sobre las superficies exteriores !anta del fuste

y

el fanal como de b cubierta del edificio base,

y

a partir de esta información, determinar el estado de cargas globales sobre la torre de control y sobre la mencionada cubierta.

2

.

REQUISITOS DE DISEÑO

AERODINÁMICO

Los elementos tradicionales de una torre de control son el fanal, donde trabajan los control ado-res, responsables de la ordenación y el control de los movimientos de las aeronaves, la zona de equi-pos, el úrea técnica

y e

l área de servicios y desca n-so. Una torre suele tener un edificio base, 110rmal

-mente de poca altura, sobre el que se levanta el fuste de la torre, que sostiene la plataforma elevada donde se ubican equipos

y

áreas de servicio y, como remate superior, el fanal acristalado, sobre el

que descansa el campo de antenas.

En el caso de la nueva torre de control del aero-puel10 de Tenerife-Norte, sobre el edificio base, de planta aproximadamente rectangular, COll una l on-giwd del orden de 65 m

y

en torno a 13m de an-cho, se extiende una cubierta de planta casi

trape-14

INGENIERíA AERONÁUTICA Y ASTRONÁUTICA

FIGURA 1.

Modelo de ensayos del complejo formado por la to -rre de controt y su edificio base del aeropuerto de

Tenerife-Norte en el interior de la camara de ensayos del túnel A9 de IDRlUPM. En la imagen se pueden apreciar las tomas de presión repartidas por las

su-perlicies de intereso

zoidal, que recubre tan lo el edilicio base como el aparcamienlo habilitado en el lado tierra de la edi

-licación. Esta cubierta, que se asemeja al ala de una aeronave, tiene una superficie en planta de algo más de 1500 m2, y sobre la misma se levanta

el fusle de la torre, tina columna de sección circular de la que sobresalen seis cartelas cquiespaciadas

'que conforman un hexágono virtual cuyo lado cre-cc con la altura. El fuste, cuya altura es de casi

25 m (tomando como origen el nivel de la entrada a la construcción por el lado tierra), acaba cn la en

-treplanta de aire acondicionado. Sobre ésta está la entreplanta operativa, con la sala de descanso

y

ascos, y sobre In entreplanta operativa descansa a su vez la entreplanta técnica/operativa, cuyo techo sirve de base p,lra el f~ll1al de planta hexagonal. La torre queda rematada por el campo de antenas,

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ESTUDIO AERDDI~JAMICD DE LA NUEVA TORRE DE CONTROL DEL AEROPUERTO DE TENERIFE·NDRTE

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4

0

111

s

obre el

n

i

vel

de reierencia anteriormente especificado.

Hay que señalar que en este disei'ío se han apli -cado los criterios de diseílo aerodimímico ya lI sa-dos con éxito en realizaciones anteriores de la mis

-ma empresa (en 13 torre de control del aeropuerto de ['vladrid-Barajas

y

en la del aeropuerto de

r

v

l

á

la

-ga). Así, con el fin de minimizar los posibles efec

-tos dinámicos asociados a la formación de una ca -lle de torbellinos alternados corriente abajo del fus

-te, éste ha sido diseilado con aristas vivas,

incorporando también parcdes porosas en las entre

-p

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cas para difi

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n lo posible l

a

f

o

r-mación de estructuras turbillonarias coherentes en

la estela de la torre (calle de torbellinos de Kánnán) que den lugar a la aparición de cargas a

l-ternadas sobre la torre (1vleseguer el

al.

2000, i'vle

-seguer el al. 200 1).

3.

MODE

L

O Y PROCED

I

MIENTO DE

ENSAYO

Para determinar las cargas aerodinámicas tanto

sobre la torre como sobre la cubierta del eeli (jcio base se ha construido a escala 1/60 un modelo de la edificación, en el que se han reproducido todos los detalles de la misma que son aerodinámica -mente significativos (figura 1). Este modelo de

en-sayos está instrumentado con ochenta y seis tomas

de presión, de las cuales treinta

y

una están en la

torre y el resto, cincuenta y cinco, sobre la cubie

r-ta. En la torre, a la hora de colocar las tomas de presión se ha tenido en cuenta la regularidad ge

-ométrica de las diversas plantas (circulares o h

exa-gonales), lo que permite, en virtud de las simetrías

existentes, determinar las c<1rgas aerodinámicas sobre toda la torre instrul11entandp tan solo una

ge-neratriz de las plantas circulares y una cara de las

plantas hexagonales, madi ncando posteriormente

durante los ensayos la orientación de la tone res -pecto a la corriente incidente. De este modo, las

tomas de presión sobre la torre están concentradas en la generatriz encarada al lado tierra en las p

lan-tas de sección circular (tres en ia entreplanta técni

-ca/operativa y siete en el conjunto de entreplantas de aire acondicionado y operativa, véase la figura

2); también hay tres tomas en el fuste, en el seg -mento de arco comprendido entre caricIas orienta

-1

7·10 1 f)

1

11-14 I

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15-] S

19

20

21

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•

•

•

25

•

•

-27

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1

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1

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I 1 I , 1

1

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1-6 Campo de antenas

•

Fanal

•

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-

_E.T.

I

E.O.

E.A.

Fuste

/

Cubierta

32·86

Calle

.. '~'i"//,.'///////////.'///// ... ~'//////:

FIGURA 2.

Esquema del modelo de ensayos de la torre de con-trol, con la l10sición y numeración de las tomas de

presión situadas en la torre.

NÜm. 367, ABRIL 2002

15

.

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ESTUDIO AERODINÁMICO DE LA NUEVA TORRE DE CONTROL DEL AEROPUERTO DE TENERIFE-NORTE

do hacia el lado tierra, doce

l

o

m

as

en el

r

a

nal

(igualmente en la cara orientada hacia el lado tie

-rra, estando distribuidas estas doce tomas en tres filns y cuatro columnas), y además, por úllimo, se

han dispuesto seis tomas de presión en la terraza

del campo de antenas. Hay que señalar que en el

modelo de ensayos el revestimiento de la entre

-plantas técnicas es sólido, impermeable al viento,

pues este lipo de revestimiento es conservador desde el punto de vista de las cargas aerodinám

i-cas (la carga de viento es generalmente mayor so -bre una superficie sólida que sobre una superficie porosa, permeable al viento).

La

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rt

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e

l

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difi

-cio base

y

aparcamiento están distribuidas de fo

r-ma casi regular sobre la forma en planta (figura 3),

si bien la concentración de tomas es mayor cerca de aleros y esquinas, donde, como es sabido, se

producen las cargas de succión más severas, orig i-nadas por los torbellinos cónicos que barren la c u-bierta para ciel10s ángulos de incidencia de la co -rriente. Hay que señalar que en el modelo de la cu

-bierta se ha supuesto que el hueco existente en la

estructura real sobre el aparcamiento eslú cerrado (aunque la posibilidad de que este hueco exista re

-almente en la cubiertá ha sido tenido en cuenta a la

hora de interpretar los resultados medidos).

o

[;J

L:---

0

FIGURA 3.

Esquema de la planta de la cubierta del edificio base y situación de las tomas d!:! presión ubicadas en la

cubierta del modelo de ensayos.

Para la medida de las presiones sobre el modelo de ensayos, este se coloca sobre una de las plata

-formas giratorias existentes en las paredes laterales del Túnel A9 de IDRJUPM. Las tomas de presión se conectan a dos lectores secuenciales de presión

Scanivalve modelo 48J7-1, que tienen, cada uno,

cuarenta y ocho entradas mús un;} toma de rcferc

n-1

6

INGENIERíA AERONÁUTICA Y ASTRONÁUTICA

cia. La posición de leClllra de cada Scanivalve se

controla mecli<lnte un actuador Scanivalve modelo JS4-48, que va conectando secuencialmente cada una de las elllradas con uno de los lados del sensor de presión difercncial instalado en su i11lerior. La

posición de lectura en la que se encuentran en cada instan le los lectores secuenciales se

d

e

t

e

rmin

a

con

decodificadores Scanivalve modelo JOPOETM-48. Al mismo tiempo las presiones estática y dinámica en la cámara de ensayos

del

túnel se mide con un IUbo de Pitot AirOo\V modelo 3.3.311 colocado co

-rriente arriba, lejos del modelo de ensayos.

Todas las señales diferenciales de presión se

miden con cápsulas Oruck modelo rOCR 22, unas

instaladas en el interior de los lectores secuenciales

y

otra conectada a

l

a

seilal de presión dinámica. La

scfíales eléctricas generadas en estas cápsulas

d

e

presión pas,m a sendos ncondicionadores de señal, Druck modelo DPl 260, que además proporcionan

una indicación numérica visual del valor de la pre -sión que se está midiendo. Las señales eléctricas analógicas, Ulla vez filtradas, son medidas por un sistema de adquisición de datos IOTech modelo

ADC 488, conectado a un bus IEEE 488 controla -do por un ordenador. Este equipo de adquisición de

datos posee también entradas

y

salidas digitales

quc permiten controlar y comprobar,

a

traves de la correspondiente interfase, la posición de lectura de

los Icctores secuenciales.

Para obtener las distribuciones de coeficiente de

presión, c_p (n, CL), las distribuciones de presión me

-didas se adimcnsionalizan en la fonna habitual:

e

_,

e

n

a)= p(n,a)-p_

'

,

q

-

el)

donde p (11, a

)

es I.:l presión medida en la toma n cuando el ángulo de incidencia de la corriente es a,

y

P ...

y q .. las presiones estática y dinámica de la

co-ITiente incidente, medidas ambas con el tubo Pitot de referencia (q .. , =

Y

2

plJl, siendo p la densidad del aire

y

U su velocidad corriente arriba, lejos del

obsláculo).

4.

RESULTADOS

Las distribucioncs de coeficiente de presión so -bre el modelo de ensayos,

c

_p (11, a), han sido med

-ESTUDIO AEROOINÁMICO OE LA NUEVA TORRE DE CONTRDL DEL AEROPUERTO DE TENERlfE-NORTE

cielo respecto a la corriente incidente, habiendosc

variado el ángulo de incidencia de

la

corriente, a,

de 15° en

15°

enlre a = 0° y a = 1800

(el origen ele angulas ha sido fijado, arbilrariamelllc, en la posi

-ción en la que la cOlTienre incide perpendicular

-mente a la fachada del Jado aire del edificio base),

y

de 30°

en 30° entre

a

=

1

8

0

0

Y

ex.

=

33

0

°

. Aderna

s

se han llevado a cabo ensayos adicionales en el en

-lomo de a ~ 45° (concretamente para a :::: 40°, a ::::

50"

y a =

55

0

) con el propósito de confirmar y

analizar con más dcwlle el altísimo pico de succión

que aparece sobre la cubierta del edificio base en

este intervalo de :'Ingulos de incidencia.

Con este esquema de ensayos,

y

teniendo en

cuenta las simetrias existentes en la geometria de

la torre, se conoce la distribución azimutal de coc

-ficicIHc de presión sobre las partes de la torre de

planta circular, en intervalos de 15°,

y

la dis

tribu-ción de presiones sobre todas las caras del fllml

para tres ángulos de incidencia (corriente incid en-te perpendicular a una cara de referencia,

y

co-rriente incidente formando un ángulo de 15°, o de

30°, con la dirección anterior), que resumen sobra -damente los distintos casos de carga de viento s

o-bre el fanal.

Respecto al edificio base, en el que no existen

simetrías, cada ángulo de incidencia proporciona

un estado de cargas de viento distinto, siendo la en

-volvente de los casos medidos (las succiones máx i-mas en cada lOma cualquiera que sea el ángulo de

incidencia a la que se produce) la condición que

define el estado de cargas de diseño.

La determinación de las cargas eólicas sobre la torre a partir de las distribuciones de cocficiente dto!

presión medidas a distintos ángulos de incidencia descansa en la hipótesis de que la interferencia

ae-rodinámica entre la torre

y

el edificio base es inde

-pendiente del ángulo de incidencia de la corriente. Si el edificio base no existiera, o

s

i

presentar;) algu·

na simetría de revolución, esta afirmación (ause

n-cia de interferencia aerodinámica o independencia del nngulo de incidencia) scría rigurosamente ci

er-t~l, pero como el edificio base no posee estas cuali

-dades geométricas, se podría esperar una cierta de·

pendencia de los resultados medidos sobre la torre con el angula de incidencia, aunque solamente en las tomas de presión del fuste próximas a la cubier -t(L. \-Iay que decir qllC los resultados medidos sobre

la torre no muestran esta dependencia, lo que sin

duda es debido (11 diseilo del fuste, con marc<ldas aristas vivas.

Con relación a las distribuciones de coeficiente

de presión sobre las dis¡intas caras del fanal, la caro ga de succión mas peljudicial aparece cuando la

corrienh:: forma un ángulo de 15° con la dirección de referencia, en cuyo caso el coeficiente de pre·

sión en el exterior del fanal alcanza el valor

c

_p

=

-2,1.

Con los valores medidos del coeficiente de pre-sión se puede calcular el coeficiente de presión me -dio que actú:\ sobre cada una de las líneas horizon -tales de tOI11:\S en las distintas C<lras del fanal.

y

con

estos valores medios, proyect~lIldo In fuerza por

unidad de longitud según la vertical que actúa so

-bre cada cara en la Cala en considernción se obtie

-nen los coeficientes de fuerza en ejes cuerpo, cfo (z)

y

cfy (z) respectivamente (adimcnsionalizados con

la anchura 1ll3xillla del fanal en la cota considera·

da), A partir de estos valores de cft (z) y cfy(z) el

coeficiente de fuerza global que actúa en la sección

en consideración resulta ser:

C p(z)=Jc},(z)+c1(z).

(2)

Rcspecto a las cargas aerodinámicas sobre las

entreplantas técnica y operativa, y sobre el fuste, ¡]

partir de la distribución de presión azimutal en

cada toma, c_p (z, 9), se ca1cub el coeficiente de

fuera medirlllte la expresión:

I

1

"

c,(z)=- c, (z,O)cosOd9;

2

,

(3)

nótese que, de acuerdo con la expresión (3), los ca· eficientes c_F (z) esfán cada lIllO adimensionalizados

con el diámetro de la sección circular correspon

-diente a la planta situada a la altura z (o de la ci

r-cunferencia donde se inscribe la sección en el caso

del fuste)

Se debe selialar que en el caso del fuste se ha

supuesto quc los coeficientes de presión (medidos

únicamente en la parte circular del mismo) son

aplicables también en las cartelas que conforman la

planta hexagonal.

Los resultados globales, la variación con la al· tma de los coeficientes de fuerza glopal, c_F (z), en

las distintas secciones de la torre, se muestran en la tabla 1; cn esta tabla se muestran también los cae·

ESTUDIO AERODINÁMICO DE LA NUEVA TORRE DE CONTROL DEL AEROPUERTO DE TENERIFE-NOR1E

TABLA 1.

Variaci6n con la altura,

z,

del coeficiente de fuerza global, c'" y del coeficiente ele fuerza medio en cada

tramo, cFm'

Pbnta Tom:1 z 1111]

,.

e,,,

Campo de antenas 1·6 ·\0.46

7-10 38.14 1,14

Fanal 11-14 36,65 1,20 1,13

15-IS 35,16 1,04

lO 33,43 1,15 Entreplanta

20 32,24 1.02 1,03 técnica (E.T.)

21 31,05 0.95

22 30,39 0,99

Entreplanta

_'"

"'

29,50 0,97

operativa (E. O.) _{2·1 28,60 0,96}

,.

"'

27,71 0,95 0,97

Aire acondicionado 26 26,81 0,92

(EA) _{27 25,92 0,94}

28 25,03 1,03

29 20,50 1,26

Fuste 30 16,03 1,31

l.31

31 11,56 1,37

Planta baja Calle 0,00

ficientes medios de fuerza

en

cada parte de la torre, cl'm' empleados para el calculo de las distribuciones de fuerza c0i1anle y de momento flector

a

lo alto de In torre de control.

Respecto a las cargas sobre la cubierta del

edifi-cio base, la envolvente mas desfavorable del estado de cargas aerodinamicas queda definido por los va

-lores extremos de las cargas de succión registrados

en cada toma, cualquiera que sea el ángulo de in

ci-dcncia de la cOlTiente para cl que se presel1la estc

valor extremo. Las cargas de succión sobre la c

u-bierta son extremadamente elevadas en las líneas de

tomas próximas a los aleros btcrales, sobre todo en

el lateral mas largo

y

más nlejado de la torre, donde

se alcanza, para

a

= 500

el valor CI' = --4, l. Obvi a-mente este renómeno también aparece, aunque algo menos acusado, en el lado opuesto de la cubierta

(en el lateral más corto), donde para el ángulo de

incidencia

o.

=

2400

se alcanza el valor c_p

=

-2,4. En la figura 4 se muestra la variación del

coefi-CiCtlle ele presión, cl" a lo largo de la línea de tomas crítica pma distintos valorcs del iÍngulo de incide

n-18

tNGENIERíA AERONÁUTICA Y ASTRONÁUTICA

o

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.J ___ 55'

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0.-1 0.6 O.S

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xlc

FIGURA4.

Variaci6n del coeficiente de presi6n, ep' a lo largo de la linea de tomas critica de la cubierta del edificio base para distintos valores del ángulo de incidencia

de la corriente, a.

cia de la corriente,

y

en la figura 5 la variación con

este ángulo de la carga

de

succión extrema, epi'" so -bre la cubierta.

De

los elalos de la figura

4

se dedu -ce que el pico de succión es tanto mas localizado cuanto más acusado, lo cual está relacionado tanto con la intensidad del torbellino cónico que se for-ma en este alero de la cubierta para los ángulos de incidencia en considernción, como con la extensión

elel citado torbellino.

-2.0

,~

·2.5

-3.0

~

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·3.5

~

_'"

.,1.0

.4.5 JO

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"

50

"

[ l (",dos

_'"

l

FIGURA 5.

Variaci6n con el ángulo ele incidencia de la corriente,

a, del coeficiente ele presión más extremo, cpm. en la cubierta del edificio base.

4.

1.

Cargas aerod

i

nám

i

cas sob

r

e

la

to

r

re

El cstado de cargas aerodinámicas sobre la t

ESTUDIO AEROOI~!¡\MICO DE LA NUEVA TORRE DE CONTROL DEL AEROPUERTO DE TENERIFE-NORTE

esta determinado por una parte por las cargas que actúan sobre los revestimientos, dadas por la di·

ferencia entre las presiones en el exterior

y

en el

imerior de los dislimos habil<i.culos,

y

por las car

-gas aerodinámicas que llClúan sobre ] .. estructura

de la torre de control (distribuciones verticales de

fuerza cortante

y

de momento flector), cuyo valor

depende en cada sección de la integral de la pro

-yección de las presiones exteriores en la direc -ción requerida,

y

que en forma adimensional es

el coeficiente de fuerza c_Fm (z) detnllado en la

ta-b

la

1.

TABLA 2.

Diferencia entre los coeficientes de presión en el interior, cpln!t Y el coeficiente de presión critico en el

exterior, c_pur' en las distintas partes de la torre.

Zon:l e e e - e

~ ,

..

", _,,'

Campo de anlenas 0,8 - 1,8 2,6

Fanal 0,8 -2,1 2,9 Entreplanta técnica (E.T.) 0,8 -1,9 2,7

Entreplanta operativa (E.O.) 0,8 -1,1 1.9

Aire acondicionado (E.A.) 0,8 - 1,1 1,9

Fuste 0,8 --<J,9 1,7

Respecto a las cargas sobre los revestimien

-tos, el caso más dnoino se presenta cuando en el

exterior existe una carga de succión

y

en el inte

-rior el flujo está remansado, con lo que la carga

resultante es la suma de los valores absolutos de

las dos anteriores, tendiendo a separar el revesti

-miento de la fachada. Esta carga sobre los r

eves-timientos, por unidad de superficie, P, viene dada por la expresión

P

=

lJ

_

(cpi"1 - cp~.), donde q_ es la presión dinámica de diseño de la corriente

in-cidente (q .. =: Y2 pU2), CI,iM el coeficiente de pr

e-sión en el interior (de acuerdo con la recom

enda-ción del Eurocódigo 1 se puede tomar epi"1 "" 0,8

(Eurocódigo l. 1998»

y

c

_p exl el coeficiente de

presión en el exterior, cuyo valor de cálculo (m

í-nimo) en las distintas zonas de la torre se muestra

en la tabla 2.

En lo que se refiere a las distribuciones de

ruer-za cortante y mornCnlO nector, la fuerza cortante que actúa sobre un elemento de torre (de altura

unidad) situado en la cota: (medida respecto a la

pl.llla baja) esJ(z)

=

q

_

c

'm

(

:

)

I (z), donde

q

_

es, al

igual que antes, In presión dinámica, c_Fm (.:) el coe

-riciente de ruerZo.1 medio en cada parte (dado en la labia 1),

y

1(.:) la longitud caracteristica a la allllra

considerada (el diámclro de la circunrerencia c

ir-cunscrita).

Conocida la ruerza cortante por unidad de altura que actúa sobre las distintas plantas de la torre, la distribución vertical de fuerza cortante, es decir, la

resultante de la fuerzas que actúan entre la cota en

consideración, z,

y

la cota máxima de la torre de c0l11rol, Z,n;tX' será:

F(z)=

t

'J(

~)d~=

=

q

_

t

'

c

Fm

(~) /(~) d~,

(4)

donde Zmax es la cota de la terraza del campo de an

-tenas (zm",. =

40,7111).

De romla análoga, la distri

-bución vertical de momento nector es:

M(z)=

t'J(~)(~-Z)

d

~=

=

t'J(~)~

d

~-z

t

"

J(~)d~=

=

t'

J(~)~

d~

-zF(z)

(5)

Las distribuciones verticales de fuer La cortante

y

momento neCIO\', oblenidas con las expresiones

(4) y (5) respectivamente, normalizadas con los

va-lores máximos de estas cargas, F (z)/F_mox

y

M (z)/Mmu,. han sido ajustadas por mínimos

cua-drados a expresiones polinómicas sencillas, siendo

las expresiones resultantes, en función de la varia

-ble 11 = (zmu - z)/ zm3x:

M (z)/M_mn

=

-0,717711'

+

1,011611'

+

+

0,749411' - 0,045011

+

0,0017,

0" '1 "1 (6)

F (z)/Fm" = -0,427811' - 0,035411'

+

+

1 ,732511 - 0,1340,

O" '1 ,,0,78 (7a)

F(z)/F_m•_x= 1,

0,78

~'1 ~ 1 (7b)

ESTUDIO AERODINÁMICO DE LA NUEVA TORRE DE CONTROL DEL AEROPUERTO DE TENERIFE-NORTE

4_2_ Cargas aerodinám

i

cas sobr

e

l

a

cubierta de

l

ed

ificio base

El elemento crítico del edificio base es la cu

-bierta, donde, como se ha dicho en el apartado 4,

aparecen cargas de succión lllUy severas en torno a

a.

= 45°. De! análisis de las cargas extremas resulta

patente la existencia de zonas de succión potencial

-mente peligrosas para la integridad de la cubierta

en el alero de la

rachad

n del lado aire

y

en los de

las fachadas laterales, siendo las cargas extremas

panicularmente elevadns en la fachada lateral

ma

s

larga.

C

i

e

rtamente

, e

n

e

l modelo de

e

n

sayos

110

se

ha

reproducido el hueco existente en la cubierta sobre

la zona de aparcamientos. Se ha supuesto que esta

parte de la cubierln es impermeable al viento, s

i-mulando una posible configuración rutura, más

cri-tica que la actual desde el punto de vista ae

rodimí-mico, en la que el hueco en cuestión estuviera ce

-rrado. Hay que decir que la existencia de este área

de paso del aire en la cubierta no madi fica el

esta-do de cargas en los nleros, pues para los {lIlgulos de

incidencia de la corrienle pnra los que se presentan

las cargas Il1nyores en los aleros estos quedan a

barlovento del hueco, de modo que su existencia

innuye poco o nada en las cargas aerodinámicas

sobre los bordes de la cubierta.

Para simplificar el procedimiento del cálculo de

las cargas aerodinámicas sobre la cubierw, convi

e-ne dividir ésta en zonas en las que se supone que el

coeficiente de presión (carga de succión) es

cons-tante, asignándole un valor promediado de los va

-lores extremos registrados en las tomas incluidas en la zona en consideración. Con este criterio se ha

dividido la planta de la cubierta del eclificio base

en cinco zonas, como se muestra en la figura 6,

in-dicándose en la tablCl 3 los valores de los coeficie

n-tes aerodinámicos a emplear en Cada zona. En este

caso la sustentación (la carga por unidad de super

-ficie, positiva cuando tiende a levantar la cubierta),

se define como

¿

=

q

...

cL> donde Cf .. es la presión dinámica de diseiío de la corriente incidente

(q

..,

= Y2

p

U

2), y el. el coeficiente de sustentación

c

l. = epin -

c

p .,' siendo cl'CX el coeficiente de presión

en el extradós (la parte superior) de lél cubierta y

c_pin el coeficiente de presión en el intradós (la parte inferior de la cubierta); también aquí, de acuerdo

con la recomendación del Eurocódigo I se ha

to-20

lNGEf\JlERíA AERONÁUTICA Y ASTRONÁUTICA

~==~==

====

=r

,,

[

'

==========

========~

=t

o

FIGURA 6.

Zonas de la cubierta del edificio base donde se

su-pone que las cargas aerodiniimicas son constantes;

la longitud de referencia bes 1/26 veces ta longitud de la cubierta (b"" 2,7 m).

TABLA 3.

Coeficientes de presión medios en el intradós, cp1n'

en el extradós, c pe. ' y coeficiente de sustentación

medio, CL' en las distintas zonas de cátculo de la

cu-bierta del edificio base.

Zona c _<.

"

..

c_L '" C _<. -c

..

1 0,8 -2,0 2,8

2 0,8 -3,5 4,3

3 0,8 -t,8 2,6

"

0,8 -2,2 3,0

S 0,8 - 1,2 2,0

mado el' in = 0,8, valor muy conservador para las

zonas de :lleros y aparcamiento, donde la corriente

raramente llegará a estar remansada en una exte

n-sión amplia de la cubierta.

5.

RE

FERENCIA

S

EUROCÓOIGO t. 1998: Bases de proyecto y acciol1es en es/ru c-. filfas. Par/e 2-4: Acciolles ell es/rUClllras. Acciolles del

I/ielllo. UNE-EN V 199/-2-4. ¡\ENOR, Madrid.

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