Tanto RFEM como RSTAB tienen una interfaz para exportar modelos a RWIND, donde el viento (en términos de velocidad y turbulencia) puede definirse en forma de tabla o, de manera aún más práctica, sobre la base de una especificación estándar de viento.
Al ejecutar el programa RWIND manualmente, no se requiere una interfaz en RFEM o RSTAB y se pueden definir la carga de viento dependiente de la altura y otros datos fluidomecánicos directamente en RWIND. Además, se pueden 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 un complemento a RFEM 6 para un análisis estructural y diseño completos.
Ejemplo Práctico
La estructura utilizada en este ejemplo es un techo de estadio compuesto por membranas, tal como se muestra en la Imagen 1. Dado que la estructura ya ha sido modelada en RFEM 6 y se han definido casos de carga para las cargas permanentes, de pretensado y las cargas 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.
Primero, es importante asegurarse de que la Simulación de Viento como un complemento de solución especial esté activada en los Datos Base del modelo (Imagen 2). Esto te permitirá seleccionar la Simulación de Viento como un tipo de análisis para el caso de carga de viento, como en la Imagen 3.
Ahora están disponibles dos nuevos registros. En Simulación de Viento (Imagen 4), se puede utilizar el modelo para la simulación de viento en un túnel de viento numérico donde el medio aéreo se define sobre la base de los ajustes del análisis de simulación de viento, la dirección del viento alrededor del eje Z (en sentido horario), el desplazamiento del terreno y el perfil del viento en sí. De hecho, puedes usar un perfil de viento según la norma preferida o definirlo tú mismo, como en la Imagen 5.
Para definir los ajustes del análisis de simulación de viento, puedes seleccionar el icono “Crear nuevos ajustes 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 del Túnel de Viento, como se muestra en la Imagen 7.
Dado que has definido los datos de entrada en términos de ajustes de simulación de viento y túnel de viento, ahora puedes comenzar a calcular la carga de viento. Este es un proceso de dos pasos que se discute en el siguiente párrafo.
Primero, en segundo plano, comienza 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 que la simulación ha terminado, las presiones superficiales resultantes para un paso de tiempo seleccionado se devuelven a los respectivos casos de carga de RFEM o RSTAB como cargas nodales de malla FE o cargas en barras.
También puedes inicializar solo la simulación de viento 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 CFD numérico para simular flujos de viento alrededor de objetos usando un túnel de viento digital. El proceso de simulación se basa en una malla de volumen 3D y determina cargas de viento específicas en las superficies del modelo a partir del resultado del flujo alrededor del modelo.
Puedes calcular los flujos de viento utilizando el paquete de programas básico (RWIND Basic) o el pro (RWIND Pro). El primero proporciona un solver estacionario, mientras que el segundo proporciona tanto el solver 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 programa pro (RWIND Pro).
Por lo tanto, el programa está simulando el flujo de viento determinando el campo de presión, campo de velocidad y 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 de superficie Cp (Imagen 8).
Puedes mostrar los resultados mencionados anteriormente para zonas definibles libremente gráficamente (tanto en imágenes como en videos). Para una mejor evaluación, RWIND proporciona planos de corte movibles 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 móviles o partículas para el resultado de línea de corriente ramificada en 3D, lo que permite representar el flujo de viento como un efecto dinámico. Además, puedes exportar los resultados como una imagen o un video (especialmente para resultados animados).
Una vez realizada 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 nodales de malla FE o cargas en barras. De esta manera, se lleva a cabo el cálculo de estos casos de carga y resulta en fuerzas internas, deformaciones, tensiones, etc., como se muestra en la Imagen 12.
De esta manera, los casos de carga que contienen la distribución de carga de viento generada con RWIND pueden combinarse con otras cargas en combinaciones de carga y resultado, y pueden usarse para un análisis y diseño más detallados.
