THE BEHAVIOR OF A CHIMNEY SUBJECTED TO WIND

We want to study the behavior of a chimney subjected to wind loads. To do so we must consider

Eurocode 1.

First of all read Eurocode 1 to familiarize yourself with this type of problem (make sure you

understand Section 3).

SELF-WEIGHT

En primer lugar se debe hacer un análisis a peso propio con el fin de revisar el modelo. Para este

análisis sólo se considera un caso de carga en el se tiene en cuenta la aceleración de la gravedad

y las condiciones de contorno.

Para ello se ha hecho uso del archivo dado en el enunciado chimney.db.

POST PROCESO

Se ha post procesado el Bar Stresses, Maximun Combinated para evaluar el esfuerzo de tracción:

Se ha post procesado el Bar Stresses, Minimun Combinated para evaluar el esfuerzo de

compresión:

A continuación se muestra la deformada del modelo:

STATIC ANALYSIS (wind loads)

Se ha consultado la norma Eurocode 1 para obtener el valor del ‘Peak velocity pressure’ en

función de la altura. A continuación se explica el procedimiento seguido para el cálculo de dichos

valores y finalmente se muestra una tabla donde se recogen todos los resultados obtenidos.

CR(Z)-RUGOSIDAD DEL TERRENO

Este valor lo hemos obtenido de la sección 4.3.2 del Eurocódigo.

Para ello hemos sustituido los siguientes valores:

Z = 1-40 m (ya que la chimenea mide 40 m)

Zmin = 10 m (se ha escogido la categoría IV de terreno, más tarde se justificará dicha elección)

Zo = 1 m (debido a la categoría IV)

Zo,II = 0,05 m (terrain category II, Table 4.1)

Kr = 0.2343

VB-VALOR BÁSICO DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO

Este valor lo hemos obtenido del anexo entregado en el enunciado. Debido a que la chimenea

está ubicada en Cartagena (Murcia), nos encontraríamos dentro de la zona B, por tanto, la

velocidad a tener en cuenta sería Vb = 27 m/s.

CO(Z)-COEFICIENTE HOLOGRÁFICO

Este valor los hemos obtenido de Anexo A.3 del Eurocódigo.

φ

= H/Lu =180/500 = 0.36 (más tarde se justificarán estos valores)

Hacemos uso de la siguiente fórmula impuesta por el valor de

φ

Para ello necesitamos el valor de s que lo obtenemos de la siguiente gráfica:

Le = H/0.3 = 600 m

X = 1000

Z = 1-40 m

Z(H=40)/Le = 0.066

X/Le = 1.666

Por tanto s = 0.26
debido a que el valor de la altura apenas varía el valor de Z/Le se ha

considerado el siguiente valor para todas las alturas:

Co = 1+0.6*s = 1.1156

VM(Z)-VELOCIDAD MEDIA EN FUNCIÓN DE LA ALTURA

Sección 4.3.1

Los siguientes valores en función de la altura se han calculado mediante la siguiente fórmula. Se

representarán en la tabla final:

IV(Z)-INTENSIDAD DE TURBULENCIA

Sección 4.4

Para ello es necesario calcular el siguiente valor:

Donde Kl = 1 (valor recomendado)

Los resultados en función de la altura se muestran en la tabla final.

QP(Z)-PEAK VELOCITY PRESSURE

Sección 4.5

Los resultados en función de la altura se muestran en la tabla final.

FD(Z)-CARGA DISTRIBUIDA

La obtenemos de las siguientes expresiones

Fd(Z) = 2.5*P(Z)

P(Z) = Qp(Z)*Cd

Cd = 1.2

JUSTIFICACIÓN DATOS

Categoría IV

Buscando información en internet se ha averiguado que dicha chimenea es una chimenea de la

refinería de Repsol ubicada en la costa sur de Cartagena.

Es por ello que se ha escogido la categoría IV, ya que se trata de una zona en la que al menos el

15% de la superficie está cubierta con edificios y su altura media superior a 15 m.

H = 180 m este valor se ha obtenido de la altura media de un mapa holográfico de los montes

colindantes que rodean la refinería.

Lu = 500 m este valor también se ha obtenido de un mapa holográfico.

X = 1000 m este valor que es la distancia en horizontal desde la torre a la altura de 180 m, se ha

estimado.

TABLA VALORES

Vm(Z)[m/s] Cr(Z) Co(Z) Vb[m/s] Kr Z[m] Zo[m] Zo,II [m] Iv(Z) σ v Ki qp(Z) fd(Z)[N/m]

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 1 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 2 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 3 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 4 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 5 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 6 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 7 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 8 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 9 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

16.84081 0.53956 1.156 27 0.2343 10 1 0.05 0.3757 6.32688 1 514.73 1544.19176

17.537897 0.5619 1.156 27 0.2343 11 1 0.05 0.3608 6.32688 1 542.15 1626.44815

18.174287 0.58229 1.156 27 0.2343 12 1 0.05 0.3481 6.32688 1 567.61 1702.81526

18.759709 0.60104 1.156 27 0.2343 13 1 0.05 0.3373 6.32688 1 591.38 1774.13911

19.301725 0.61841 1.156 27 0.2343 14 1 0.05 0.3278 6.32688 1 613.7 1841.09132

19.80633 0.63457 1.156 27 0.2343 15 1 0.05 0.3194 6.32688 1 634.74 1904.21452

20.278356 0.6497 1.156 27 0.2343 16 1 0.05 0.312 6.32688 1 654.65 1963.95383

20.721757 0.6639 1.156 27 0.2343 17 1 0.05 0.3053 6.32688 1 673.56 2020.67914

21.139806 0.6773 1.156 27 0.2343 18 1 0.05 0.2993 6.32688 1 691.57 2074.70137

21.535247 0.68997 1.156 27 0.2343 19 1 0.05 0.2938 6.32688 1 708.76 2126.28456

21.9104 0.70199 1.156 27 0.2343 20 1 0.05 0.2888 6.32688 1 725.22 2175.65489

22.267245 0.71342 1.156 27 0.2343 21 1 0.05 0.2841 6.32688 1 741 2223.00775

22.607486 0.72432 1.156 27 0.2343 22 1 0.05 0.2799 6.32688 1 756.17 2268.5131

22.9326 0.73474 1.156 27 0.2343 23 1 0.05 0.2759 6.32688 1 770.77 2312.31979

23.243876 0.74471 1.156 27 0.2343 24 1 0.05 0.2722 6.32688 1 784.85 2354.55892

23.542443 0.75428 1.156 27 0.2343 25 1 0.05 0.2687

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