Introduzione
I cartelloni pubblicitari a tre facce, a causa della loro geometria unica e dell'ampia superficie, sono significativamente influenzati dai carichi del vento, che possono determinare il loro design strutturale. Gli approcci tradizionali per stimare i carichi del vento utilizzando standard come EN 1991-1-4 o ASCE 7 spesso non riescono a cogliere gli effetti locali del flusso e le interazioni di schermatura tra le facce. Questo documento presenta una panoramica dettagliata del ruolo delle simulazioni del vento basate sulla dinamica dei fluidi computazionale (CFD) nell'analisi e nel processo di progettazione strutturale dei cartelloni pubblicitari a tre facce. Esaminiamo il comportamento aerodinamico sotto vari angoli del vento, evidenziamo i vantaggi dell'uso di RWIND e dimostriamo come i risultati delle simulazioni migliorano la sicurezza del design e l'efficienza dei materiali.
I cartelloni pubblicitari a tre facce sono comunemente usati per la pubblicità all'aperto, presentando una forma prismatica triangolare con ciascuna faccia orientata a 120° rispetto a quella adiacente. La loro geometria li rende particolarmente vulnerabili al caricamento da vento multidirezionale, specialmente in terreni urbani o aperti. I metodi di progettazione convenzionali si basano su coefficienti di pressione del vento semplificati, che potrebbero non cogliere la complessa separazione del flusso, il riattaccamento e gli effetti di turbolenza attorno ai bordi e agli angoli. Pertanto, l'uso di sofisticate simulazioni CFD diventa essenziale per:
- Coglier realistiche distribuzioni di pressione del vento
- Valutare gli effetti di schermatura delle facce
- Valutare i carichi di torsione e flessione sotto venti obliqui
Caratteristiche Geometriche e Strutturali
Un tipico cartellone pubblicitario a tre facce consiste di:
- Tre facce verticali (spesso con struttura in acciaio e pannelli compositi o in alluminio)
- Una colonna centrale di supporto (in calcestruzzo o acciaio)
- Controventature diagonali e orizzontali
- Fondazione soggetta a forze di momento e sollevamento
Sfide del Carico del Vento
- Direzioni del Vento Oblique: Tutte e tre le facce sono simultaneamente affette con intensità diverse
- Distacco dei Vortici: Induce carichi dinamici e possibili risonanze
- Effetti di Schermatura: Una faccia può parzialmente schermare le altre a seconda della direzione del vento
- Pressione Non Uniforme: Zone di suzione locale e aree di riattaccamento
Vantaggi del CFD nel Design Strutturale dei Cartelloni
1. Distribuzione Accurata della Pressione del Vento
- Il CFD fornisce dettagliate mappe di Cp (coefficiente di pressione) su tutte le tre facce, cogliendo il carico non uniforme causato dalla separazione del flusso, dalla turbolenza e dalle zone di suzione specialmente vicino ai bordi e angoli.
- Questo aiuta ad evitare carichi omogenei troppo semplificati che potrebbero portare a strutture non sicure o sovra-progettate.
2. Analisi di Molteplici Direzioni del Vento
- Diversamente dai metodi basati su codici che di solito considerano il vento perpendicolare, il CFD valuta il vento da 0° a 360°, identificando angoli obliqui critici (es. 30° o 60°) che potrebbero causare i carichi strutturali più alti.
3. Cattura degli Effetti di Schermatura e Interazione
- Il CFD modella realisticamente come una faccia scherma un'altra dal vento, o come si formano vortici tra le interazioni delle facce che i metodi tradizionali non possono affrontare con precisione.
4. Valutazione dei Carichi di Torsione
- I cartelloni pubblicitari a tre facce spesso sperimentano torsioni a causa del carico del vento asimmetrico. Il CFD calcola i coefficienti di momento, che sono essenziali per progettare le piastre di base, i bulloni di ancoraggio e le fondazioni.
5. Design Strutturale Ottimizzato
- Gli ingegneri possono utilizzare i risultati del CFD per ottimizzare le dimensioni dei membri, ridurre l'uso inutile di materiale e progettare telai di supporto più efficienti.
- Permette l'ingegneria del valore senza compromettere la sicurezza.
6. Precisione nel Design delle Fondazioni
- Il CFD consente una stima accurata dei momenti di ribaltamento, delle forze di sollevamento e del taglio a livello base, migliorando il design delle fondazioni e riducendo il rischio di inclinazione o cedimento.
7. Visualizzazione per la Comunicazione con i Clienti
- I risultati CFD offrono output visivi (linee di flusso, contorni di pressione, vettori di forza) che aiutano a comunicare chiaramente il comportamento del vento agli stakeholder, ai clienti e alle autorità durante la revisione del design.
8. Integrazione con Software Strutturale
- Strumenti come RWIND si integrano con RFEM, consentendo un flusso di dati senza soluzione di continuità dalla simulazione del vento all'analisi strutturale e alle verifiche del codice, il tutto in un unico ecosistema.
9. Supporto per Geometrie Non Standard
- Il CFD gestisce forme di cartelloni personalizzate, supporta elementi montati come sistemi di illuminazione e pannelli solari, e si adatta al terreno reale contrariamente agli standard, che sono basati su geometrie semplificate.
10. Futuro-Prova e Basato sulla Ricerca
- Il CFD si allinea con le tendenze moderne del design basato sulle prestazioni e supporta la convalida basata sulla ricerca, rendendolo adatto ai flussi di lavoro di ingegneria avanzata e alle approvazioni di pianificazione urbana.