Descrizione
Nell'attuale esempio di validazione, esaminiamo il valore del coefficiente di pressione del vento (Cp ) sia per la progettazione strutturale generale (Cp,10 ) che per la progettazione di rivestimenti o facciate (Cp,1 ) sulla base della EN 1991-1-4 copertura piana [1] e Database della galleria del vento giapponese . L'impostazione consigliata per una copertura piana tridimensionale con grondaie sarà descritta nella parte successiva.
Il fattore chiave della simulazione CFD è trovare le configurazioni più compatibili con le norme relative ai 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. Il punto importante è che le norme non coprono le informazioni richieste per la simulazione numerica, come la simulazione CFD. Nell'attuale VE, abbiamo presentato le impostazioni RWIND più compatibili riguardanti l'esempio della copertura con spigoli vivi EN 1991-1-4 e i dati sperimentali da Database della galleria del vento giapponese .
Soluzione analitica e risultati
Il modello chiuso della grondaia è assunto secondo la Figura 1, che ha quattro zone (F, G, H, I). I coefficienti di pressione esterna (Cp,10 ) e (Cp,1 ) per coperture piane sono presentati nella Figura 7.6 e nella Tabella 7.2 nella EN 1991-1-4. Le ipotesi importanti e i dati di input per RWIND utilizzato per la simulazione numerica CFD sono mostrati anche nella Tabella 1.
| Tabella 1: Rapporto dimensionale e dati di input | |||
| Velocità di riferimento del vento | V | 22 | m/s |
| Categoria del terreno | 2 | - | - |
| Dimensione del vento trasversale | b | 16 | m |
| Quota lungo il vento | d | 16 | m |
| Altezza media della copertura | h | 4 | m |
| Angolo della copertura | θcopertura | 0 | Grado |
| Densità dell'aria - RWIND | ρ | 1.25 | kg/m3 |
| Direzione del vento | θvento | 0,15, 30, 45 | Grado |
| Modello di turbolenza - RWIND | RANS stazionario k-ω SST | - | - |
| Viscosità cinematica (Equazione 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND | ν | 1,5*10-5 | m2/s |
| Ordine dello schema - RWIND | Secondo | - | - |
| Valore obiettivo residuo - RWIND | 10-4 | - | - |
| Tipo di residuo - RWIND | Pressione | - | - |
| Numero minimo di iterazioni - RWIND | 800 | - | - |
| Strato limite - RWIND | NL | 10 | - |
| Tipo di funzione della parete - RWIND | Amplificato/Blended | - | - |
| Intensità turbolenza (Best Fit) - RWIND | i | Terreno 2 | - |
Il coefficiente medio di pressione del vento (Cp,10 ) e (Cp,1 ) è calcolato per tutte le zone considerando la velocità del vento variabile e le intensità di turbolenza in base alla categoria del terreno 2. Quattro direzioni del vento (θ = 0, 15, 30, 45 gradi) sono considerate per calcolare i valori corrispondenti di (Cp,10 ) e (Cp,1 ) relativi all'Eurocodice. Il contorno Cp,10 è illustrato nella Figura 2, che viene confrontata tra i dati sperimentali del test in galleria del vento di Japanisch e RWIND 2. I valori Cp,10 e Cp,1 dei dati sperimentali, Eurocodice e RWIND vengono confrontati nella Figura 3 e nella Figura 4 per uno spigolo vivo. I valori sperimentali sono ottenuti manualmente osservando il grafico di contorno Cp nel database giapponese. Inoltre, la velocità del vento e il profilo di turbolenza in RWIND sono impostati con la formula del terreno due UE, che è una variante in altezza. Nella figura 5, si può vedere Cp,1 positivo sulla copertura nella simulazione transitoria, che non è possibile vedere nella simulazione stazionaria. In realtà, l'effetto della fluttuazione del carico del vento e del distacco dei vortici può essere una cattura migliore nella simulazione del transitorio. Il caso critico relativo alla direzione del vento per le costanti e l'intensità di turbolenza variabile (basata sul terreno 2) sono considerati per l'esecuzione di simulazioni del vento. I risultati mostrano un buon accordo per la maggior parte delle aree quando il profilo di turbolenza è vicino ai valori della categoria Terreno 2. C'è una regione chiamata (I) in cui dovrebbero essere considerati i coefficienti di pressione del vento positivi e negativi.
Conclusione
Nell'attuale esempio VE, abbiamo studiato la convalida del valore medio di Cp per Cp,10 e Cp,1 per quanto riguarda la copertura con un bordo acuto, che è stata presentata sulla base della EN 1991-1-4 e della galleria del vento giapponese dati rispetto a RWIND 2. I risultati mostrano che la configurazione RWIND consigliata ha un buon accordo con la maggior parte delle zone nell'Eurocodice. L'intensità di turbolenza più alta vicino al profilo di turbolenza variante del terreno 2 mostra risultati più accurati rispetto al profilo di turbolenza basso. È importante considerare lo scenario critico della direzione del vento e la simulazione del transitorio per ottenere un valore estremo della EN 1991-1-4. I valori di deviazione provenivano principalmente dai fattori di sicurezza e dall'approccio statistico, che presenta un approccio conservativo utilizzato nella norma.
Inoltre, il modello di tetto piano con le impostazioni consigliate è disponibile per il download qui:
