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2022-12-14

Dimensionamento estrutural de estruturas de tecidos porosos de corta-vento no RFEM & RWIND

Os corta-ventos são tipos especiais de estruturas de tecido que protegem o meio ambiente contra partículas químicas nocivas, diminuem a erosão eólica e ajudam a manter fontes valiosas. O RFEM e o RWIND são utilizados para a análise estrutura-vento como uma interação fluido-estrutura (FSI) unidirecional.
Este artigo demonstra como dimensionar estruturas corta-vento com o RFEM e o RWIND.

Os corta vento são tipos específicos de estruturas de tecido que protegem o ambiente contra partículas químicas nocivas, diminuem a erosão eólica e ajudam a manter fontes valiosas. O pó é gerado pelo vento e equipamentos e atividades mecânicas, tais como empilhadores/recuperadores, camiões, carregadores e pontos de transferência de transportadores, que são comuns em instalações industriais. Devido ao facto de a quantidade de poeira levantada pelo vento estar relacionada com o cubo da velocidade do vento, reduzir a velocidade do vento, por exemplo, reduzirá a erosão em regiões não protegidas em 12 por cento. A poeira existente no vento assentará com o tempo, sendo que o tempo necessário para a estabilização depende da temperatura, da turbulência do vento e da altura acima da terra.

No ambiente natural, a erosão eólica refere-se ao levantamento, movimento e assentamento de partículas sólidas, tais como solo, areia e outras partículas. Este fenómeno de transporte impulsionado pelo vento é um caso específico de fluxos bifásicos gás-sólido. A erosão eólica é um fator significativo na degradação do solo, na desertificação e nas tempestades de areia [1]. Isso causa graves problemas ambientais, como a perda de terras agrícolas e a poluição do ar [2]. Por isso, é fundamental criar um método para prevenir ou mitigar a erosão eólica.

Neste exemplo [3], o tecido é feito de polipropileno poroso (PWPF), que tem boa resistência às tensões de tração. Além disso, existem diferentes percentagens de porosidade que podem afetar a direção da velocidade do vento e o dimensionamento estrutural. À medida que a porosidade aumenta, temos menos redução da velocidade do vento e uma estrutura mais leve; por outro lado, menos porosidade pode reduzir mais a velocidade do vento, mas o peso estrutural seria maior. Precisamos de encontrar o valor otimizado da porosidade em relação às especificações de projeto.

Estes tipos de estruturas de tecido apresentam um comportamento muito mais complexo do que as estruturas de tecido convencionais na simulação de vento. Algumas regras do dimensionamento, tais como, combinações de cargas e fatores de segurança etc., necessitam de ser redefinidas em relação a novas abordagens. O sistema estrutural é constituído por tecido poroso, uma treliça 3D, cabos, blocos, estacas e instrumentos especiais para a ligação do tecido ao cabo, etc.

A resistência ao fluxo, que pode ser caracterizada pelo coeficiente de perdas, é um fator significativo na determinação das cargas de vento que são colocadas em estruturas porosas. Foi demonstrado que existe uma ligação entre a porosidade e o coeficiente de perda para grelhas de malha de arame redonda. O coeficiente de perdas para os diferentes tipos de edifícios é determinado através de uma função que tem em consideração tanto a porosidade como a construção. Como resultado, foi proposto que seria benéfico utilizar uma porosidade efetiva, que é a porosidade de uma malha de rede de arame redonda com o mesmo coeficiente de perda. Foi demonstrado que as cargas atuantes em estruturas porosas são significativamente menores do que as cargas atuantes em estruturas sólidas por um fator que é um fator menor do que [3]. O coeficiente de perdas e o fator de redução precisam ser calculados para diferentes percentagens de porosidade, esse fator deve ser considerado para o dimensionamento estrutural em combinações de cargas devido à carga de vento [3].

Após a simulação de vento, os resultados do cálculo de vento são transferidos para o RFEM para análise estrutural e dimensionamento. É importante considerar diferentes direções do vento, mas neste caso, a direção perpendicular é crítica.

Além disso, na versão mais recente do RWIND 2 Pro, é possível atribuir funções de permeabilidade diretamente a uma superfície. Esta técnica pode reduzir os custos computacionais e também não é necessário considerar fatores redutores de carga nos cálculos. Pode consultar uma breve teoria sobre a permeabilidade no Capítulo Permeabilidade (ver ligação abaixo). No RWIND 2 Pro, a permeabilidade é modelada utilizando uma condição de fronteira, uma queda de pressão prescrita sobre superfícies definidas.

Pode encontrar mais informação aqui:
https://www.dlubal.com/pt/download-e-informacao/documentos/manuais-online/rwind-2/003620

Empresa de construção: Mana Sanat Vinci, Irão

Consultor de engenharia: Timesolve Structures, Canadá


Autor

O Sr. Kazemian é responsável pelo desenvolvimento de produtos e marketing da Dlubal Software, em particular do programa RWIND 2.

Referências
  1. Conacher, A. (2006). Comentário de livro: Causas e evolução da desertificação Progresso em geometria física: Terra e ambiente, 30 (5), 698–699. https://doi.org/10.1177/0309133306071155
  2. zhang, N., Kang, J.-H., & Lee, S.-J. (2010). observação em túnel de vento sobre o efeito de uma cerca de vento porosa no abrigo de partículas de areia salientes. Geomorfologia, 120 (3–4), 224–232. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2010.03.032
  3. Richards, P. and M. Robinson, Cargas de vento em estruturas porosas. Revista de engenharia do vento e aerodinâmica industrial, 1999. 83 (1-3): páginas 455-465.