Description du projet
Dans l'exemple de validation actuel, nous examinons la valeur du coefficient de pression du vent (Cp ) pour le calcul général de la structure (Cp,10 ) ainsi que le calcul du revêtement ou de la façade (Cp,1 ) d'après l'EN 1991-1-4 toiture-terrasse {%/?#Refer [1]]] et Base de données de soufflerie japonaise . Dans la partie suivante, nous vous décrivons la configuration recommandée pour une toiture-terrasse 3D avec des avant-toits pointus.
L'élément clé de la simulation CFD est 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 à arêtes vives de l'EN 1991-1-4 et les données expérimentales de Base de données de soufflerie japonaise .
Solution analytique et résultats
Le modèle de l'avant-toit pointu inclus est supposé selon la Figure 1, qui compte quatre zones (F, G, H, I). Les coefficients de pression extérieure (Cp,10 ) et (Cp,1 ) pour les toitures-terrasses sont affichés dans la Figure 7.6 et dans le Tableau 7.2 de l'EN 1991-1-4. Les hypothèses et données d'entrée importantes pour RWIND utilisées pour la simulation numérique CFD sont également affichées dans le Tableau 1.
| Tableau 1 : Rapport des dimensions et données d'entrée | |||
| Vitesse de référence du vent | V | 22 | m/s |
| Catégorie de terrain | 2 | - | - |
| Dimension perpendiculaire | b | 16 | m |
| Le long de la dimension du vent | d | 16 | m |
| Hauteur moyenne de la toiture | h | 4 | m |
| Angle de toiture | θToiture | 0 | Degré |
| Densité de l'air - RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| directions du vent | θVent | 0,15, 30, 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 | m2/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/lissé | - | - |
| Intensité de la turbulence (meilleure coupe) - RWIND | I | Terrain 2 | - |
Le coefficient de pression moyenne du vent (Cp,10 ) et (Cp,1 ) est calculé pour toutes les zones en considérant les variantes de vitesse de vent et de turbulence basées sur la catégorie du terrain 2. Quatre directions de vent (θ = 0, 15, 30, 45 degrés) sont considérées pour le calcul des valeurs correspondantes de (Cp,10 ) et (Cp,1 ) relatives à l'Eurocode. Le contour de Cp,10 est illustré dans la Figure 2, qui compare les données expérimentales de l'essai en soufflerie du Japon et de RWIND 2. Les valeurs de Cp,10 et Cp,1 des données expérimentales, de l'Eurocode et de RWIND sont comparées dans les Figures 3 et 4 pour une arête vive. Les valeurs expérimentales sont obtenues manuellement par l'observation du graphique de contour Cp dans la base de données japonaise. De plus, le profil de la vitesse du vent et de la turbulence dans RWIND est défini avec la formule UE du terrain deux, qui est variable en hauteur. La Figure 5 montre Cp,1 positif sur la toiture dans la simulation transitoire, ce qu'il est impossible de voir dans la simulation stationnaire. En fait, l'effet de la variation des charges de vent et du détachement de vortex peut être un meilleur aperçu dans la simulation transitoire. Le cas critique traversant la direction du vent pour les intensités de turbulence constantes et variables (basées sur le terrain 2) est considéré pour les simulations de vent. Les résultats montrent un bon accord pour la plupart des zones lorsque le profil de turbulence est proche des valeurs de la catégorie du terrain 2. Il existe une région appelée (I) dans laquelle les coefficients de pression du vent positifs et négatifs doivent être considérés.
Résumé
Dans l'exemple VE actuel, nous avons étudié la validation de la valeur moyenne de Cp pour Cp,10 et Cp, 1 concernant la toiture à arêtes vives, qui a été affichée sur la base de l'EN 1991-1-4 et de la soufflerie japonaise. données par rapport à RWIND 2. Les résultats montrent que la configuration RWIND recommandée est en accord avec la plupart des zones de l'Eurocode. 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 un scénario de direction critique du vent et une simulation transitoire pour obtenir une valeur extrême selon l'EN 1991-1-4. Les valeurs d'écart proviennent principalement des facteurs de sécurité et de l'approche statistique, qui représente une approche conservatrice utilisée dans la norme.
Le modèle de toiture-terrasse avec les paramètres recommandés est également disponible au téléchargement ici :
