Description du projet
Dans l'exemple de validation actuel, nous étudions la valeur de la pression du vent pour le calcul général de la structure (Cp,10 ) et le calcul de revêtement ou de façade (Cp,1 ) des bâtiments à plan rectangulaire EN 1991-1-4. [1]. Il existe des cas 3D que nous expliquerons plus en détail dans la partie suivante.
La simulation CFD permet de trouver les configurations les plus précises et les plus compatibles avec les données d'entrée telles que les modèles de turbulence, les profils de vitesse du vent, les intensités de turbulence, les conditions de couche limite, l'ordre de discrétisation, etc. Le point important est que l'Eurocode ne couvre pas les informations requises pour la simulation numérique, telle que la simulation CFD. Nous avons fourni ici des paramètres RWIND compatibles avec l'exemple de forme cubique de l'Eurocode. Plusieurs formules et diagrammes sont utilisés pour le calcul statique de la charge de vent, qui est expliqué dans les sections suivantes.
Solution analytique et résultats
Les cubes rectangulaires existent en trois dimensions en raison du rapport h/d comme indiqué sur la Figure 1 (EN 1991-1-4, Tableau 7.1). Les données d'entrée et les hypothèses pour chaque cas dimensionnel sont illustrées dans la partie suivante.
Dans le premier cas (Figure 2), l’immeuble à plan rectangulaire (h/d = 5) est considéré par rapport aux zones définies (Figure 3) pour chaque données d’élévation et d’entrée. De plus, la catégorie de terrain deux est considérée pour créer le profil de vitesse du vent et de turbulence, qui est affiché dans le tableau suivant ; des valeurs constantes d'intensité de turbulence sont parallèlement étudiées pour calculer les valeurs de pression du vent.
| Tableau 1 : Ratio de dimension - h/d=5 | |||
| Basic wind speed | V | 30 | m/s |
| Catégorie de terrain | 2 | - | - |
| Hauteur | h | 50 | m |
| Profondeur | d | 10 | m |
| Largeur | b | 12 | m |
| Densité de l'air - RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| Modèle de turbulence - RWIND | RANS stable k-ω SST | - | - |
| Viscosité cinématique (Équation 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND | ν | 1,5*10-5 | m2/s |
| Ordre du schéma - RWIND | Deuxième | - | - |
| Valeur résiduelle visée - RWIND | 10-5 | - | - |
| Type résiduel - RWIND | Pression | - | - |
| Nombre minimal d'itérations - RWIND | 800 | - | - |
| Couche limite - RWIND | NL | 10 | - |
| Type de fonction de voile - RWIND | Amélioré/lissé | - | - |
| Intensité de la turbulence (meilleure coupe) - RWIND | I | profil de turbulence selon l'Eurocode et 25 % | - |
Les résultats de la valeur de pression du vent pour Cp,1 et Cp,10 sont obtenus pour différentes zones, ratios et intensités de turbulence. Dans le premier cas, qui est une forme de cube de grande hauteur (h/d = 5), les résultats sont affichés dans les Figures 4 et 5. Les résultats montrent qu'il existe un bon accord lorsque le profil de turbulence réel ou élevé (par exemple 25 %) est considéré.
Pour chaque zone, il est possible d'obtenir une valeur de pression maximale qui peut être équivalente à la valeur de la pression du vent via Cp,1 pour le calcul des bardages ou des façades, et une valeur de pression moyenne qui peut être équivalente à la valeur de la pression du vent via Cp,10 pour le calcul de structure général (Figure 6).
Concernant le cas suivant, le bâtiment plan rectangulaire de hauteur moyenne (h/d = 1) est considéré en ce qui concerne les données d'entrée et les zones définies (Figures 7 et 8), qui sont affichées dans l'image et le tableau suivants :
| Tableau 2 : Ratio de dimension - h/d=1 | |||
| Vitesse de référence du vent | V | 30 | m/s |
| Catégorie de terrain | 2 | - | - |
| Hauteur | h | 10 | m |
| Profondeur | d | 10 | m |
| Largeur | b | 12 | m |
| Densité de l'air - RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| Modèle de turbulence - RWIND | RANS stable k-ω SST | - | - |
| Viscosité cinématique (Équation 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND | ν | 1,5*10-5 | m2/s |
| Ordre du schéma - RWIND | Deuxième | - | - |
| Valeur résiduelle visée - RWIND | 10-5 | - | - |
| Type résiduel - RWIND | Pression | - | - |
| Nombre minimal d'itérations - RWIND | 800 | - | - |
| Couche limite - RWIND | NL | 10 | - |
| Type de fonction de voile - RWIND | Amélioré/lissé | - | - |
| Intensité de la turbulence (meilleure coupe) - RWIND | I | Profil de turbulence selon l'Eurocode et 25% - RWIND | - |
Pour le second cas, qui est la forme de cube de hauteur moyenne (h/d = 1), les valeurs de Cp,10 et Cp,1 sont démontrées dans les Figures 09 et 10. Les résultats montrent qu'il existe un bon accord lorsque le profil de turbulence réel et de turbulence élevée (par exemple 25 %) est considéré.
Dans le dernier cas, le bâtiment à plan rectangulaire de courte hauteur est considéré (h/d = 0,25) par rapport aux données d'entrée et aux zones définies (figures 11 à 13), qui sont affichées dans les images et les tableaux suivants :
| Tableau 3 : Ratio dimensionnel - h/d=0,25 | |||
| Basic wind speed | V | 30 | m/s |
| Catégorie de terrain | 2 | - | - |
| Hauteur | h | 2.50 | m |
| Profondeur | d | 10 | m |
| Largeur | b | 2.50 | m |
| Densité de l'air - RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| Modèle de turbulence - RWIND | RANS stable k-ω SST | - | - |
| Viscosité cinématique (Équation 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND | ν | 1,5*10-5 | m2/s |
| Ordre du schéma - RWIND | Deuxième | - | - |
| Valeur résiduelle visée - RWIND | 10-5 | - | - |
| Type résiduel - RWIND | Pression | - | - |
| Nombre minimal d'itérations - RWIND | 800 | - | - |
| Couche limite - RWIND | NL | 10 | - |
| Type de fonction de voile - RWIND | Amélioré/lissé | - | - |
| Profil de turbulence selon l'Eurocode et 25% - RWIND | I | 15 % | - |
Pour le dernier cas, un bâtiment à plan rectangulaire peu élevé (h/d = 0,25), les valeurs de Cp,1 et Cp,10 sont indiquées dans les figures 14 à 16. Les résultats montrent qu'il y a un bon accord lorsque le profil de turbulence réel ou élevé (par exemple 25 %) est considéré.
Conclusion
Les résultats montrent un bon accord à la fois pour le calcul général de la structure (Cp10 ) et pour le calcul de bardage ou de façade (Cp1 ) des bâtiments à plan rectangulaire. Sur la base des résultats, il est généralement préférable de considérer la valeur recommandée de l'intensité de turbulence comme un profil de turbulence Eurocode réel ou de choisir des valeurs plus élevées (par exemple I = 25 %) pour différentes zones et rapports dimensionnels. On constate qu'en augmentant la hauteur du cuboïde rectangulaire et les nombres de Reynolds du flux, les résultats seraient plus précis. Ainsi, notamment pour les structures de grande hauteur, nous pouvons nous attendre à de très bonnes simulations pour le calcul de la pression du vent pour le calcul général des structures et des façades.
Le modèle cuboïde rectangulaire avec les paramètres recommandés est également disponible au téléchargement ici :
