Aplicación de la carga de viento usando RWIND 2

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

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RWIND 2 es un programa para la generación de cargas de viento basado en CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). La simulación numérica de flujos de viento se genera alrededor de cualquier edificio, incluyendo los tipos de geometría irregular o única, para determinar las cargas de viento en superficies y barras. RWIND 2 se puede integrar con RFEM/RSTAB para el análisis y dimensionamiento de estructuras o como una aplicación independiente.

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, incluso más prácticamente, en base a una especificación estándar de viento.

Al ejecutar el programa RWIND manualmente, no se requiere ninguna interfaz en RFEM o RSTAB y puede definir la carga de viento dependiente de la altura y otros datos fluidos-mecánicos 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 carga de viento en RWIND 2 como complemento de RFEM 6 para un análisis y diseño estructural completo.

Un ejemplo práctico

La estructura utilizada en este ejemplo es un techo 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 e 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 debe tomarse como un estado inicial en el análisis del viento. Al hacerlo, evita geometrías de superficie incorrectas en el túnel de viento.

En primer lugar, es importante asegurarse de que la simulación de viento como complemento de la solución especial esté activada en los datos base 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 la simulación del viento (imagen 4), puede utilizar el modelo para la simulación del viento en un túnel de viento numérico donde el medio del viento se define en base a la configuración del análisis de la simulación del viento, la dirección del viento alrededor del eje Z (en el sentido de las agujas del reloj), la desplazamiento del terreno y el propio perfil del viento. De hecho, puede utilizar un perfil de viento según el estándar preferido, 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, así como otras opciones (Imagen 6).

Las dimensiones del túnel de viento se definen automáticamente según el estándar seleccionado. 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 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 usa un modelo CFD numérico para simular los flujos de viento alrededor de los objetos usando un túnel de viento digital. El proceso de simulación se basa en una malla de volumen 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 programa 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 está simulando 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 libremente definibles (como imágenes y videos). Para una mejor evaluación, RWIND proporciona planos de corte que se mueven libremente para la visualización separada de los "resultados sólidos" en un plano (imágenes 9, 10 y 11). También es posible la visualización animada en forma de segmentos de línea en movimiento o partículas para el resultado de la línea aerodinámica 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 como un video (especialmente para los resultados animados).

Una vez que se realiza el análisis CFD, las presiones superficiales resultantes para un intervalo de tiempo seleccionado se transfieren automáticamente a los casos de carga respectivos de RFEM (o RSTAB) como cargas nodales de malla FE o cargas en barras. Por lo tanto, el cálculo de estos casos de carga se realiza 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 resultado, y se pueden usar para análisis y diseño posteriores.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing y soporte al cliente

La Sra. Kirova es responsable de la creación de artículos técnicos y proporciona soporte técnico a los clientes de Dlubal.

Palabras clave

Simulación de viento Aplicación de la carga de viento Dinámica de fluidos computacional

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  • Actualizado 6. mayo 2022

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RWIND

Programa independiente

RWIND es un programa para la simulación numérica de flujos de viento (túnel de viento digital) alrededor de cualquier geometría de estructura con la determinación de las cargas de viento en sus superficies.
Se puede usar como una aplicación independiente o junto con RFEM y RSTAB para un análisis y diseño estructural completo.

Precio de la primera licencia
3.860,00 USD
RWIND

Programa independiente

RWIND 2 es un programa (túnel de viento digital) para la simulación numérica de flujos de viento alrededor de cualquier geometría del edificio con la determinación de las cargas de viento en sus superficies.
Se puede usar como una aplicación independiente o junto con RFEM y RSTAB para un análisis y diseño estructural completo.

Precio de la primera licencia
2.740,00 USD
RFEM 6
Recibidor con cubierta abovedada

Programa principal

El programa de análisis estructural RFEM 6 es la base de un sistema de software modular.
El programa principal RFEM 6 se usa para definir estructuras, materiales y cargas de sistemas estructurales planos y espaciales compuestos por placas, muros, láminas y barras.
El programa también puede diseñar estructuras combinadas, así como elementos sólidos y de contacto.

Precio de la primera licencia
3.990,00 USD