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In questo esempio, calcoleremo valori di forza media per una sezione di ponte, come quelle applicabili alle sezioni strutturali nel processo di progettazione basato sul WTG-Merkblatt-M3.
Secondo la Figura 2.2 nel WTG-Merkblatt-M3, questo esempio è classificato come Gruppo 1.
- G2: Valori assoluti con requisiti di precisione media. L'area di applicazione può includere parametri o studi preliminari quando sono previste indagini successive con maggiore precisione (ad esempio, esame in galleria del vento di classe G3).
- R2: Solitario, tutte le direzioni del vento rilevanti con sufficiente risoluzione direzionale fine.
- Z1: Valori medi statistici, a condizione che riguardino processi di flusso stazionari dove le fluttuazioni (ad esempio a causa di turbolenza del flusso in avvicinamento) possono essere catturate sufficientemente da altre misure.
- S1: Effetti statici. È sufficiente rappresentare il modello strutturale con i dettagli meccanici necessari, ma senza proprietà di massa e smorzamento.
Le dimensioni dell'esempio sono mostrate nella Figura 1 e l'ipotesi di input è illustrata nella Tabella 1:
Tabella 1: Dati di Input dell'Esempio di Verifica della Sezione del Ponte
| Modello | Sezione del Ponte |
|---|---|
| Velocità del vento di base | V = 30 m/s |
| Densità dell'aria | ρ = 1,225 kg/m³ |
| Solver | Basato sulla Pressione |
| Modello di turbolenza | Steady k-ω SST |
| Tipo di profilo di velocità del vento | Costante in altezza |
| Intensità di turbolenza | 27% |
| Algoritmo numerico | Algoritmo SIMPLE |
| Discretizzazione | Secondo Ordine |
| Pressione residua | 10⁻⁴ |
| Viscosità cinematica | ν = 1,5 × 10⁻⁵ |
L'immagine 2 mostra uno studio di sensibilità della mesh in RWIND Pro per una sezione di ponte. Il coefficiente di forza 𝐶𝑓
diminuisce leggermente da 0,94 al 10% di densità della mesh a 0,90 al 25% di densità, poi aumenta marginalmente a 0,92 al 35% di densità. Sebbene ci sia una piccola fluttuazione, la variazione rimane entro una tolleranza accettabile, indicando che i risultati sono sufficientemente stabili per l'uso pratico ingegneristico.
Inoltre, lo studio della mesh computazionale deve essere eseguito secondo il seguente link:
In questo esempio confronteremo il valore medio della forza del vento in direzione x tra EN 1991-1-4 e RWIND. Il coefficiente di forza cfx,o per le sezioni del ponte può essere ottenuto utilizzando la Figura 8.3 in EN 1991-1-4:
Forza in Direzione X - Metodo Semplificato
Quando è stato valutato che una procedura di risposta dinamica non è necessaria, la forza del vento nella direzione x può essere ottenuta usando l'Espressione (8.2) in EN 1991-1-4:
vb=30 m/s è la velocità essenziale del vento
C è il fattore di carico del vento. C=ce⋅cf,x=1,425×1,3=1,85 , dove ce è il fattore di esposizione fornito in 4.5 e cf,x è dato in 8.3.1(1)
Aref,x=5 m2 è l'area di riferimento data in 8.3.1
ρ=1,225 kg/m³ è la densità dell'aria
Il WTG-Merkblatt M3 fornisce due metodi chiave per la validazione dei risultati della simulazione. Il metodo della Percentuale di Successo valuta quanti dei valori simulati Pi corrispondono correttamente ai valori di riferimento Oi entro una tolleranza definita, utilizzando un approccio di classificazione binaria (centro o errore). Questo approccio valuta l'affidabilità della simulazione calcolando una percentuale di successo q, simile alle funzioni di fiducia usate nella teoria dell'affidabilità. Invece, il metodo dellErrore Quadratico Medio Normalizzato (e2) offre una valutazione più dettagliata della precisione quantificando la deviazione media quadratica tra valori simulati e di riferimento, normalizzata per tenere conto delle differenze di scala. Insieme, questi metodi forniscono misure sia qualitative che quantitative per la validazione della simulazione.
Risultati di Forza in RWIND e Confronto con Eurocodice
In RWIND i risultati delle forze del vento totali sono disponibili nella scheda Info del modello di modifica come mostrato nelle Figure 3 e 4. La differenza tra lo scenario critico della direzione del vento RWIND (θ=0°) e l'Eurocodice è circa Wrel = 5,36% (inferiore ai criteri menzionati nel WTG = 10%); quindi la percentuale di successo può essere ottenuta come q=100%, il che mostra un buon accordo. L'errore quadratico medio normalizzato basso e2=0,002 conferma inoltre un forte accordo tra simulazione e misurazioni, soddisfacendo efficacemente gli standard di validazione.
