VE0310 | Cuboide rettangolare Eurocodice - Calcolo della pressione del vento utilizzando Cp,10 e Cp,1

Descrizione

Nell'attuale esempio di validazione, esaminiamo il valore della pressione del vento sia per la progettazione strutturale generale (C_p,10 ) che per la progettazione di rivestimenti o facciate (C_p,1 ) di edifici a pianta rettangolare EN 1991-1-4. [1]. Ci sono casi tridimensionali che spiegheremo di più su di loro nella parte successiva.

Trovare le configurazioni più accurate e compatibili per quanto riguarda i dati di input, come modelli di turbolenza, profili di velocità del vento, intensità di turbolenza, condizioni dello strato limite, ordine di discretizzazione e altri fattori, è uno degli aspetti chiave della simulazione CFD. Il punto importante è che l'Eurocodice non copre le informazioni richieste per la simulazione numerica, come la simulazione CFD. Qui abbiamo fornito impostazioni compatibili con RWIND in relazione all'esempio della forma cubica dell'Eurocodice. Diverse formule e diagrammi sono utilizzati per il calcolo statico del carico del vento, che è dimostrato nelle sezioni seguenti.

Soluzione analitica e risultati

Esistono categorie tridimensionali per il cuboide rettangolare dovute al rapporto h/d come mostrato nella figura 1 (EN 1991-1-4 Tabella 7.1). I dati di input e le ipotesi per ogni caso dimensionale sono illustrati nella parte successiva.

01 Figura 1: Categorie dimensionali di prismi rettangolari nell'Eurocodice

Per il primo caso (figura 2), il grattacielo a pianta rettangolare (h/d=5) è considerato rispetto alle zone definite (figura 3) per ogni elevazione e dati di input. Inoltre, la categoria di terreno due è considerata per creare la velocità del vento e il profilo di turbolenza, che è mostrato nella tabella seguente; allo stesso tempo, i valori costanti dell'intensità della turbolenza vengono studiati per calcolare i valori della pressione del vento.

02 Figura 2: Cuboide rettangolare alto (h/d=5)

03 Figura 3: Definizione delle zone per ogni prospetto di un cuboide rettangolare di grattacieli

I risultati del valore della pressione del vento per C_p,1 e C_p,10 sono ottenuti per quanto riguarda diverse zone, rapporti dimensionali e intensità di turbolenza. Per il primo caso, che è a forma di cubo di altezza elevata (h/d=5), i risultati sono mostrati nelle figure 4 e 5. I risultati mostrano che c'è una buona concordanza quando si considera il profilo di turbolenza reale o alto (come il 25%).

04 Figura 4: Valore della pressione del vento per diverse zone basato su Cp,1 e Cp,10 (Caso h/d=5)

05 Figura 5: Risultati della simulazione del vento per l'intensità della turbolenza del 25% e il profilo di turbolenza reale nell'Eurocodice (caso h/d=5)

Per ogni zona, è possibile ottenere un valore di pressione massimo che può essere equivalente al valore della pressione del vento utilizzando Cp,1 per la verifica di rivestimenti o facciate, e un valore di pressione medio che può essere equivalente al valore della pressione del vento utilizzando Cp,10 per la verifica strutturale generale (figura 6).

06 Figura 6: Come ottenere i valori medi e massimi della pressione del vento per ciascuna zona in RWIND

Per il prossimo caso, si considera un edificio a pianta rettangolare di media altezza (h/d=1) per quanto riguarda i dati di input e le zone definite (figure 7 e 8), che sono mostrate nella figura e nella tabella seguenti:

07 Figura 7: Parallelepipedo rettangolare di altezza media (h/d=1)

08 Figura 8: Definizione delle zone e della direzione del vento per il cuboide rettangolare di altezza media (h/d=1)

Per il secondo caso, che è la forma del cubo di altezza media (h/d=1), i valori di C_p,10 e C_p,1 sono mostrati nella figura 9, 10. I risultati mostrano che c'è un buon accordo quando si considera il profilo di turbolenza reale e quello elevato (come il 25%).

09 Figura 9: Valore della pressione del vento per zone diverse utilizzando Cp,10 (Caso h/d=1)

10 Figura 10: Valore della pressione del vento per diverse zone basato su Cp,1 (Caso h/d=1)

11 Figura 11: Valore della pressione del vento per diverse zone basato su Cp,1 e Cp,10 (Caso h/d=1)

Per l'ultimo caso, si considera un edificio a pianta rettangolare di pochi piani (h/d=0,25) per quanto riguarda i dati di input e le zone definite (figure da 11 a 13), che sono mostrate nelle immagini e nella tabella seguenti:

12 Figura 12: Prisma rettangolare di altezza ridotta (h/d=0.25)

13 Figura 13: Definizione delle zone del vento e della direzione per il cubo di costruzione bassa (h/d

Per l'ultimo caso, che è un edificio basso a pianta rettangolare (h/d=0.25), i valori di C_p,1 e C_p,10 sono mostrati nelle figure da 14 a 16. I risultati mostrano che c'è una buona concordanza quando si considera il profilo di turbolenza reale o alto (come il 25%).

14 Figura 14: Valore della pressione del vento per zone diverse utilizzando Cp,10 (Caso h/d=0,25)

15 Figura 15: Valore della pressione del vento per diverse zone basato su Cp,1

16 Figura 16: Valore della pressione del vento per diverse zone basato su Cp,1 e Cp,10 (Caso h/d=0,25)

Conclusione

I risultati mostrano un buon accordo sia per i progetti strutturali generali (C_p10 ) che per la progettazione di rivestimenti o facciate (C_p1 ) di edifici a pianta rettangolare. Sulla base dei risultati, in generale, il valore raccomandato dell'intensità della turbolenza è meglio considerare come un vero profilo di turbolenza dell'Eurocodice o scegliere valori più alti (come I=25%) per diverse zone e rapporti dimensionali. Può essere visto aumentando l'altezza del cuboide rettangolare e i numeri di Reynolds del flusso, i risultati sarebbero più accurati. Quindi, specialmente per le strutture a molti piani, possiamo aspettarci ottime previsioni per il calcolo della pressione del vento per la progettazione strutturale generale e della facciata.

Inoltre, il modello del cuboide rettangolare con le impostazioni consigliate è disponibile per il download qui: