User Story
Dans cet exemple, nous allons calculer les valeurs de force moyenne pour une section de pont, telles qu'elles sont applicables aux sections structurales dans le processus de dimensionnement selon le WTG-Merkblatt-M3.
Selon la figure 2.2 du WTG-Merkblatt-M3, cet exemple est classé dans le groupe 1.
- G2 : Valeurs absolues avec des exigences de précision moyennes. Le domaine d'application peut inclure des études paramétriques ou préliminaires lorsque des investigations ultérieures avec une précision plus élevée sont prévues (par exemple, essai en soufflerie de classe G3).
- R2 : Solitaire, toutes les directions de vent pertinentes avec une résolution directionnelle suffisamment fine.
- Z1 : Valeurs moyennes statistiques, à condition qu'elles concernent des processus d'écoulement stationnaires où les fluctuations (par exemple, dues à la turbulence de l'écoulement incident) peuvent être capturées de manière suffisante par d'autres mesures.
- S1 : Effets statiques. Il est suffisant de représenter le modèle de calcul de structure avec le détail mécanique nécessaire, mais sans les propriétés de masse et d'amortissement.
Les dimensions de l'exemple sont illustrées à la figure 1, et l'hypothèse de départ est présentée dans le tableau 1 :
.png)
Tableau 1 : Données d'entrée de l'exemple de vérification de la section de pont
| Modèle | Section de pont |
|---|---|
| Vitesse de base du vent | V = 30 m/s |
| Masse volumique de l'air | ρ = 1,225 kg/m³ |
| Solveur | Basé sur la pression |
| Modèle de turbulence | Steady k-ω SST |
| Type de profil de vitesse du vent | Constant en hauteur |
| Intensité de turbulence | 27 % |
| Algorithme numérique | Algorithme SIMPLE |
| Discrétisation | Second ordre |
| Pression résiduelle | 10⁻⁴ |
| Viscosité cinématique | ν = 1,5 × 10⁻⁵ |
L'image 2 montre une étude de sensibilité du maillage dans RWIND Pro pour une section de pont. Le coefficient de force 𝐶𝑓 diminue légèrement de 0,94 à 10 % de densité de maillage à 0,90 à 25 % de densité, puis augmente marginalement à 0,92 à 35 % de densité. Bien qu'il y ait une petite fluctuation, la variation reste dans une tolérance acceptable, ce qui indique que les résultats sont suffisamment stables pour une utilisation pratique en ingénierie.
De plus, l'étude du maillage de calcul doit être effectuée conformément au lien suivant :
Dans cet exemple, nous comparerons la valeur moyenne de la force du vent dans la direction x entre l'EN 1991-1-4 et RWIND. Le coefficient de force cfx,o pour les sections de pont peut être obtenu en utilisant la figure 8.3 de l'EN 1991-1-4 :
Force dans la direction X - Méthode simplifiée
Lorsqu'il a été estimé qu'une procédure de réponse dynamique n'est pas nécessaire, la force du vent dans la direction x peut être obtenue en utilisant l'expression (8.2) de l'EN 1991-1-4 :
vb=30 m/s est la vitesse de base du vent C est le facteur de charge du vent. C=ce⋅cf,x=1,425×1,3=1,85, où ce est le facteur d'exposition donné en 4.5 et cf,x est donné en 8.3.1(1) Aref,x=5 m2 est la surface de référence donnée en 8.3.1 ρ=1,225 kg/m3 est la masse volumique de l'air
Le WTG-Merkblatt M3 fournit deux méthodes clés pour valider les résultats de simulation. La méthode du taux de réussite évalue combien des valeurs simulées Pi correspondent correctement aux valeurs de référence Oi dans une tolérance définie, en utilisant une approche de classification binaire (succès ou échec). Cette approche évalue la fiabilité de la simulation en calculant un taux de réussite q, similaire aux fonctions de confiance utilisées dans la théorie de la fiabilité. En revanche, la méthode de l'erreur quadratique moyenne normalisée (e2) offre une évaluation de la précision plus détaillée en quantifiant l'écart quadratique moyen entre les valeurs simulées et de référence, normalisé pour tenir compte des différences d'échelle. Ensemble, ces méthodes fournissent des mesures à la fois qualitatives et quantitatives pour la validation des simulations.
Résultats de force dans RWIND et comparaison avec l'Eurocode
Dans RWIND, les résultats des forces totales du vent sont disponibles dans l'onglet Info du modèle d'édition, comme le montrent les figures 3 et 4. La différence entre le scénario de direction du vent critique RWIND (θ=0°) et l'Eurocode est d'environ Wrel = 5,36 % (inférieure au critère mentionné dans le WTG = 10 %) ; le taux de réussite peut alors être obtenu comme q=100 %, ce qui montre une bonne concordance. La faible erreur quadratique moyenne normalisée e2=0,002 confirme également une forte concordance entre la simulation et les mesures, répondant ainsi efficacement aux normes de validation.
