Calcul de structure et optimisation de la toiture d'un stade à partir d'une solution de treillis à câbles avec une membrane de toiture

La conformité aux codes du bâtiment, tels que les Eurocodes, est essentielle pour garantir la sécurité, l'intégrité structurelle et la durabilité des bâtiments et des structures. La dynamique des fluides numérique (CFD) joue un rôle essentiel dans ce processus en simulant le comportement des fluides, en optimisant les calculs et en aidant les architectes et les ingénieurs à répondre aux exigences de l'Eurocode relatives à l'analyse des charges de vent, à la ventilation naturelle, à la sécurité incendie et à l'efficacité énergétique. En intégrant la CFD dans le processus de conception, les professionnels peuvent créer des bâtiments plus sûrs, plus efficaces et plus conformes aux normes de construction et de conception les plus exigeantes d'Europe.

En mécanique des fluides numérique (CFD), les surfaces complexes qui ne sont pas complètement solides peuvent être modélisées à l'aide de milieux poreux ou de perméabilité. Dans le monde réel, on peut citer par exemple les structures en toile brise-vent, les treillis soudés, les façades et bardages perforés, les persiennes, les rangées de tubes (piles de cylindres horizontaux), etc.

Les structures brise-vents sont des types particuliers de structures textiles qui protègent l'environnement contre les particules chimiques nocives, atténuent l'érosion éolienne et aident à entretenir les sources précieuses. RFEM et RWIND sont utilisés pour l'analyse vent-structure en tant qu'interaction fluide-structure (FSI) unidirectionnelle.
Dans cet article, nous vous expliquons comment calculer des structures brise-vents à l'aide de RFEM et de RWIND.

Par rapport au module additionnel RF-FORM-FINDING (RFEM 5), les nouvelles fonctionnalités suivantes ont été ajoutées au module complémentaire Recherche de forme pour RFEM 6 :

• Spécification de toutes les conditions aux limites de recherche de forme dans un cas de charge
• Enregistrement des résultats de la recherche de forme comme état initial pour une analyse ultérieure du modèle
• Assignation automatique de l'état initial de recherche de forme via des assistants de combinaison à toutes les situations de charge d'une situation de projet
• Conditions aux limites de la géométrie de recherche de forme supplémentaires pour les barres (longueur sans contrainte, flèche verticale maximale, flèche verticale au point inférieur)
• Conditions aux limites de charge supplémentaires pour les barres (force maximale dans la barre, force minimale dans la barre, composante horizontale en traction, traction à l'extrémité i, traction à l'extrémité j, traction minimale à l'extrémité i, traction minimale à l'extrémité j).
• Type de matériau « Textile » et « Feuille » dans la bibliothèque de matériaux
• Recherches de formes parallèles dans un modèle
• Simulation d'états de recherche de forme séquentiels avec le module complémentaire Analyse des phases de construction (CSA)

Une fois que vous avez activé le module complémentaire Recherche de forme dans les données de base, un effet de recherche de forme est assigné aux cas de charge de catégorie « Précontrainte » en association avec les charges de recherche de forme provenant de la barre, de la surface et du solide. Il s'agit d'un cas de charge de précontrainte. Cela se transforme en une analyse de recherche de forme pour l'ensemble du modèle avec tous les éléments de barre, de surface et de volume qui y sont définis. La mise en forme des barres et éléments de membrane pertinents au milieu du modèle global est obtenue à l'aide de charges de recherche de forme spéciales et de définitions de charges régulières. Ces charges de recherche de forme décrivent l'état de déformation ou de force attendu après la recherche de forme dans les éléments. Les charges régulières décrivent la charge externe sur l'ensemble du système.

Savez-vous exactement comment la recherche de forme est effectuée ? Tout d'abord, le processus de recherche de forme des cas de charge avec la catégorie de cas de charge « Précontrainte » déplace la géométrie de maillage initiale vers une position d'équilibre optimale au moyen de boucles de calcul itératives. Pour effectuer cette opération, le logiciel utilise la méthode URS (Updated Reference Strategy) du Professeur Bletzinger et du Professeur Ramm. Cette solution technologique se définit par l'équilibre de formes correspondant presque entièrement aux conditions limites de recherche de forme initialement déterminées suite au calcul (affaissement, force, précontrainte).

Outre la description pure associée à la formation de flèches ou d'efforts souhaités sur les éléments à former, la méthode URS repose aussi entièrement sur la considération d'efforts réguliers. Cette opération permet globalement de décrire le poids propre ou la pression pneumatique par des charges d'éléments correspondants.

Toutes ces options offrent la possibilité au noyau de calcul d'évaluer des formes anticlastiques ou synclastiques présentant un état d'équilibre des forces pour des géométries planes ou symétriques en rotation. Afin de pouvoir intégrer séparément ou conjointement ces deux types dans un seul environnement de manière réaliste, le calcul vous offre deux possibilités pour décrire les vecteurs d'effort de recherche de forme :

• La méthode en tension - description des vecteurs d'effort de recherche de forme dans l'espace pour les géométries planes
• La méthode de projection - description des vecteurs d'effort de recherche de forme basée sur un plan de projection avec ancrage de la position horizontale pour les géométries coniques