Description du projet
Dans l'exemple de validation actuel, nous étudions le coefficient de pression du vent (Cp) de la toiture-terrasse et des murs avec l'ASCE 7-22 comme charges de calcul minimales et critères associés pour les bâtiments et autres structures {%}#Refer [1]]]. La section 28.3 (charges de vent - système résistant aux forces de vent) et la Figure 28.3-1 (cas de charge 1) contiennent un tableau qui affiche les valeurs de Cp pour différents angles de toiture. Dans l'exemple actuel, nous avons sélectionné θ=0 comme une toiture terrasse.
Bien que les simulations de la dynamique des fluides numérique (CFD) soient plus souvent utilisées dans les applications de génie éolien, l'ASCE 49 ne décrit pas clairement toutes les techniques essentielles de la CFD. Toute utilisation de la CFD pour déterminer le système résistant de calcul de la force de vent (MWFRS), C&C ou d'autres structures' les charges de vent nécessite un essai par un pairs ainsi qu'une étude de vérification et de validation (V&V) {%}#Refer [2] ]]. En effet, une norme similaire est nécessaire pour documenter les procédures requises pour obtenir des charges de vent fiables et précises à l'aide des outils CFD. Entre-temps, cette norme sera développée. {%}#Refer [1]]] est nécessaire pour assurer la qualité et le contrôle de cette procédure en l'absence de norme.
La simulation CFD permet de trouver les configurations les plus compatibles avec les normes en ce qui concerne 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 et d'autres facteurs. Le point important est que les normes ne couvrent pas les informations requises pour la simulation numérique, telles que la simulation CFD. Dans le VE actuel, nous avons présenté les paramètres RWIND les plus compatibles avec l'exemple de la toiture et des murs selon l'ASCE 7-22.
Solution analytique et résultats
Le modèle ci-contre en trois dimensions (unité : m (ft)) est supposé selon la Figure 1, qui illustre 8 zones de vent (1,2,3,4,1E,2E,3E,4E). Les coefficients de pression externe (GCpf ) pour les bâtiments fermés, partiellement fermés et partiellement ouverts avec des murs et des toitures de faible hauteur sont affichés dans la Figure 28.3-1 de l'ASCE 7-22. Les hypothèses et données d'entrée importantes sont également indiquées dans le Tableau 1.
| Tableau 1 : Rapport des dimensions et données d'entrée | |||
| Vitesse de référence du vent | V | 30 (67,10) | m/s (mph) |
| Catégorie de terrain | 2 | ||
| Hauteur moyenne de la toiture | h | 5 (16,40) | m (pi) |
| Dimension horizontale (distance au bord) | α | 4 (13,12) | m (pi) |
| Angle de toiture | θtoiture | 0 | Degré |
| Densité de l'air - RWIND | ρ | 1,25 (0,078) | kg/m3 (lb/pi3 ) |
| Directions du vent | θVent | 0, 22.5, 45 | Degré |
| Modèle de turbulence - RWIND | RANS stable k-ω SST | - | |
| Viscosité cinématique (Équation 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND | ν | 1,5*10-5 (1,6*10-4 ) | m2/s (pi2/s) |
| Ordre du schéma - RWIND | Deuxième | - | |
| Valeur résiduelle visée - RWIND | 10-4 | - | |
| Type résiduel - RWIND | Pression | - | |
| Nombre minimal d'itérations - RWIND | 800 | - | |
| Couche limite - RWIND | NL | 10 | |
| Type de fonction de voile - RWIND | Amélioré / combiné | - | |
| Intensité de la turbulence (meilleure coupe) - RWIND | I | Terrain 2 | |
Le coefficient de pression moyenne du vent Cp est calculé pour différentes zones avec différentes intensités de turbulence. Trois directions de vent (θ = 0, 22,5, 45 degrés) sont considérées pour trouver la valeur critique de Cp. Le contour de Cp est illustré dans la Figure 2. Le tableau des valeurs de déviation et le diagramme de la valeur de Cp sous différentes intensités de turbulence sont affichés dans les Figures 3 et 4. Quatre constantes et une variable (basées sur le terrain 2) de l'intensité de la turbulence sont considérés pour la réalisation des simulations des flux de vent. Les résultats montrent un bon accord lorsque le profil de turbulence est proche de la catégorie Terrain 2.
Conclusion
Dans l'exemple actuel, nous avons étudié la validation de la valeur moyenne des toitures et des murs Cp, qui a été présentée dans l'ASCE 7-22 à l'aide de RWIND. Les résultats montrent que la configuration RWIND recommandée est en accord avec la norme. L'intensité de la turbulence plus élevée près du profil de turbulence variable du terrain 2 affiche des résultats plus précis que le profil de turbulence faible. Il est important de considérer la direction critique du vent Scénario pour obtenir une valeur extrême de l'ASCE 7-22. Les valeurs des écarts (environ 20 % de différences) proviennent principalement des facteurs de sécurité et de l'approche statistique utilisée dans les normes.
Le modèle de toiture-terrasse avec les paramètres recommandés est également disponible au téléchargement ici :