Abstract
La industria de la energía eólica marina ha crecido de forma significativa durante los últimos 15
años, y se espera que siga creciendo durante los siguientes. La construcción de torres en aguas
cada vez más profundas y el aumento en potencia y tamaño de las turbinas han creado la
necesidad de diseñar estructuras de soporte cada vez más fiables y optimizadas, lo que
requiere un profundo conocimiento de su comportamiento. Este trabajo se centra en la
respuesta dinámica de una turbina marina con cimentación tipo monopilote y sobre la que
actúa la fuerza del viento. Se han realizado cálculos con distintas propiedades del suelo para
cubrir un rango de rigideces que va desde una arena muy suelta a una muy densa. De este
modo se ha analizado la influencia que tiene la rigidez del suelo en el comportamiento de la
estructura. Se han llevado a cabo análisis estáticos y dinámicos en un modelo de elementos
finitos implementado en Abaqus. El desplazamiento en la cabeza de la torre y la tensión en su
base se han obtenido en función de la rigidez del suelo, y con ellos se ha calculado la
amplificación dinámica producida cuando la frecuencia natural del sistema suelo‐cimentación torre
se aproxima a la frecuencia de la carga. Dos diferentes enfoques a la hora de modelizar el
suelo se han comparado: uno utilizando elementos continuos y otro utilizando muelles
elásticos no lineales. Por último, un análisis de fiabilidad se ha llevado a cabo con un modelo
analítico para calcular la probabilidad de resonancia del sistema, en el que se han considerado
las propiedades de rigidez del suelo como variables aleatorias. Offshore wind energy industry has experienced a significant growth over the past 15 years,
and it is expected to continue its growth in the coming years. The expansion to increasingly
deep waters and the rise in power and size of the turbines have led to a need for more reliable
and optimized support designs, which requires an extensive knowledge of the behaviour of
these structures. This work focuses on the dynamic response of an offshore wind turbine
founded on a monopile and subjected to wind loading. Different soil properties have been
considered in order to cover the range of stiffness from a very loose to a very dense sand. In
this way, the influence of stiffness on the structure behaviour has been assessed. Static and
dynamic analyses have been carried out by means of a finite element model implemented in
Abaqus. Head displacement and stress at the tower base have been obtained as functions of
soil stiffness, and they have been used to calculate the dynamic amplification that is produced
when the natural frequency of the system soil‐foundation‐tower approaches the load
frequency. Two different approaches of soil modelling have been compared: soil modelled as a
continuum and soil simulated with non linear elastic springs. Finally, a reliability analysis to
assess the probability of resonance has been performed with an analytical model, in which soil
stiffness properties are considered as stochastic variables.
