Tanto RFEM como RSTAB tienen una interfaz para exportar modelos a RWIND donde el viento (en términos de velocidad y turbulencia) se puede definir en forma de tabla o, de forma más práctica, en base a una especificación estándar de viento.
Cuando se ejecuta el programa RWIND manualmente, no se requiere una interfaz en RFEM o RSTAB y puede definir la carga de viento dependiente de la altura y otros datos mecánicos de fluidos directamente en RWIND. Además, puede modelar directamente las estructuras y el entorno del terreno importando archivos VTP, STL, OBJ e IFC.
Este artículo demostrará la generación de cargas de viento en RWIND 2 como complemento de RFEM 6 para un análisis y diseño estructural completo.
Ejemplo práctico
La estructura utilizada en este ejemplo es una cubierta de estadio que consta de membranas, como se muestra en la Imagen 1. Dado que la estructura ya se ha modelado en RFEM 6 y se han definido los casos de carga para las cargas permanentes, de pretensado y impuestas, se debe crear un caso de carga separado para la aplicación de la carga de viento.
Es importante destacar que si se considera la búsqueda de forma, la forma asociada se debe tomar como un estado inicial en el análisis de viento. Al hacerlo, evita geometrías de superficie incorrectas en el túnel de viento.
Primero, es importante asegurarse de que la Simulación de viento como un complemento de solución especial esté activado en los Datos básicos del modelo (Imagen 2). Esto le permitirá seleccionar la Simulación de viento como un tipo de análisis para el caso de carga de viento, como en la Imagen 3.
Ahora hay dos nuevos registros disponibles. En Simulación de viento (imagen 4), puede usar el modelo para la simulación de viento en un túnel de viento numérico donde el medio de viento se define sobre la base de la configuración del análisis de simulación de viento, la dirección del viento alrededor del eje Z (en el sentido de las agujas del reloj), la desfase del terreno y el propio perfil de viento. De hecho, puede usar un perfil de viento según la norma preferida, o puede definirlo usted mismo, como en la Imagen 5.
Para definir la configuración del análisis de simulación de viento, puede seleccionar el icono "Crear nueva configuración de simulación de viento" como se indica en la Imagen 4 e insertar parámetros de flujo, parámetros de cálculo y otras opciones (Imagen 6).
Las dimensiones del túnel de viento se definen automáticamente según la norma seleccionada. Se muestran en la pestaña Túnel de viento, como se muestra en la Imagen 7.
Dado que ha definido los datos de entrada en términos de configuración de simulación de viento y túnel de viento, ahora puede comenzar a calcular la carga de viento. Este es un proceso de dos pasos que se analiza en el siguiente párrafo.
Primero, en segundo plano, se inicia un proceso por lotes que coloca el modelo en el túnel de viento numérico de RWIND. A continuación, se inicia un análisis de CFD y, una vez finalizada la simulación, las presiones superficiales resultantes para un paso de tiempo seleccionado se devuelven a los casos de carga respectivos de RFEM o RSTAB como cargas en nudos de malla de EF o cargas en barras.
También puede inicializar la simulación de viento solo usando el icono "Calcular simulación de viento" que se muestra en la imagen 4.
Cálculo y resultados
Como se mencionó anteriormente, RWIND utiliza un modelo numérico de CFD para simular los flujos de viento alrededor de los objetos utilizando un túnel de viento digital. El proceso de simulación se basa en una malla de volumen en 3D y determina las cargas de viento específicas en las superficies del modelo a partir del resultado del flujo alrededor del modelo.
Puede calcular los flujos de viento utilizando el paquete de programas básico (RWIND Basic) o pro (RWIND Pro). El primero proporciona un solucionador estacionario, mientras que el segundo proporciona tanto el solucionador estacionario como el transitorio. El paquete de programas básico emplea los modelos de turbulencia RAS k-ω y RAS k-ε, mientras que el modelo de turbulencia LES SpalartAllmarasDDES es una característica del paquete de programas pro (RWIND Pro).
Por lo tanto, el programa simula el flujo de viento determinando el campo de presión, el campo de velocidad y el campo de turbulencia alrededor de la geometría de la estructura, así como los vectores de velocidad y las líneas de corriente alrededor de la geometría de la estructura. También se calculan la presión superficial y los coeficientes Cp de la superficie (Imagen 8).
Puede mostrar gráficamente los resultados mencionados anteriormente para zonas definibles libremente (como imágenes y vídeos). Para una mejor evaluación, RWIND proporciona planos de corte de movimiento libre para la visualización separada de los "resultados de sólidos" en un plano (imágenes 9, 10 y 11).
También es posible la visualización animada en forma de segmentos de línea o partículas en movimiento para el resultado de la línea de corriente ramificada en 3D, lo que permite la representación del flujo de viento como un efecto dinámico. Además, puede exportar los resultados como una imagen o un vídeo (especialmente para resultados animados).
Una vez que se realiza el análisis CFD, las presiones superficiales resultantes para un paso de tiempo seleccionado se transfieren automáticamente a los casos de carga respectivos de RFEM (o RSTAB) como cargas en nudos de malla de EF o cargas en barras. Por lo tanto, el cálculo de estos casos de carga se lleva a cabo y da como resultado esfuerzos internos, deformaciones, tensiones, etc., como se muestra en la Imagen 12.
De esta manera, los casos de carga que contienen la distribución de la carga de viento generada con RWIND se pueden combinar con otras cargas en combinaciones de carga y de resultados, y se pueden usar para un análisis y cálculo posteriores.
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