Introdução
Os painéis publicitários de três faces, devido à sua geometria única e grande área de superfície, são significativamente afetados pelas cargas de vento, que podem comandar o dimensionamento estrutural. As abordagens tradicionais para estimar as cargas de vento usando normas como EN 1991-1-4 ou ASCE 7 muitas vezes não conseguem capturar os efeitos localizados de fluxo e interações de proteção entre as faces. Este artigo apresenta uma visão detalhada do papel das simulações de vento baseadas na dinâmica de fluidos computacional (CFD) no processo de análise e dimensionamento estrutural de painéis publicitários de três faces. Examina-se o comportamento aerodinâmico sob vários ângulos de vento, destaca-se os benefícios da utilização do RWIND e demonstramos como os resultados da simulação aumentam a segurança do dimensionamento e a eficiência dos materiais.
Os painéis publicitários de três faces são geralmente utilizados para a publicidade externa, apresentando uma forma de prisma triangular com cada face orientada a 120° em relação à adjacente. A sua geometria torna-os particularmente vulneráveis a cargas de vento multidirecionais, especialmente em terrenos urbanos ou abertos. Os métodos de dimensionamento convencionais dependem de coeficientes simplificados de pressão do vento, que podem não capturar os efeitos da complexa separação, reunião e da turbulência ao redor das bordas e cantos pronunciados. Portanto, o uso de simulações avançadas de CFD torna-se essencial para:
- Capturar as distribuições realistas de pressão do vento
- Avaliar efeitos de proteção das faces
- Avaliar as cargas de torção e flexão sujeitas a ventos oblíquos
Características geométricas e estruturais
Um painel publicitário típico de três faces consiste em:
- Três faces verticais (frequentemente com estrutura de aço e painéis mistos ou de alumínio)
- Um pilar de suporte central (betão ou aço)
- Contraventamento diagonal e horizontal
- Fundação sujeita a forças de momento e elevação
Desafios da carga de vento
- Direções de vento oblíquas: Todas as três faces são afetadas simultaneamente com diferentes intensidades
- Desprendimento de vórtices: Induz cargas dinâmicas e possível ressonância
- Efeitos de proteção: Uma face pode proteger parcialmente as outras dependendo da direção do vento
- Pressão não uniforme: Zonas de sucção local e áreas de reunião
Vantagens do CFD no dimensionamento estrutural de painéis publicitários
1. Distribuição precisa da pressão do vento
- O CFD fornece mapas detalhados de Cp (coeficiente de pressão) em todas as três faces, capturando cargas não uniformes causadas pela separação do fluxo, turbulência, e zonas de sucção especialmente perto das bordas e cantos.
- Isso ajuda a evitar cargas uniformes excessivamente simplificadas que podem levar a estruturas inseguras ou superdimensionadas.
2. Análise de múltiplas direções de vento
- Ao contrário dos métodos baseados em normas que geralmente consideram vento perpendicular, o CFD avalia o vento de 0° a 360°, identificando ângulos oblíquos críticos (e.g., 30° ou 60°) que podem causar as maiores cargas estruturais.
3. Captura os efeitos de proteção e interação
- O CFD modela de forma realista como uma face protege outra do vento, ou como os vórtices se formam entre as interações de faces que métodos tradicionais não podem abordar com precisão.
4. Avaliação de cargas de torção
- Os painéis publicitários de três faces frequentemente experienciam a torção devido a cargas de vento assimétricas. O CFD calcula os coeficientes de momento, que são essenciais para dimensionar placas de base, parafusos de âncora, e fundações.
5. Dimensionamento estrutural otimizado
- Engenheiros podem usar os resultados de CFD para otimizar os tamanhos das barras, reduzir o uso desnecessário de material e dimensionar quadros de apoio mais eficientes.
- Permite engenharia de valor sem comprometer a segurança.
6. Precisão no dimensionamento da fundação
- O CFD permite uma estimativa precisa dos momentos de derrubamento, forças de elevação e corte ao nível da base, melhorando o dimensionamento da fundação e reduzindo o risco de inclinação ou rotura.
7. Visualização para comunicação com cliente
- Os resultados de CFD oferecem resultados visuais (linhas de corrente, contornos de pressão, vetores de força) que ajudam a comunicar claramente o comportamento do vento para as partes interessadas, clientes, e autoridades durante a analise do projeto.
8. Integração com software estrutural
- As ferramentas como o RWIND integram-se com o RFEM, permitindo um fluxo contínuo de dados da simulação de vento para análise estrutural e verificações de normas, tudo num ecossistema.
9. Suporte para geometrias não padronizadas
- O CFD trabalha com formas personalizadas de painéis publicitários, suporta elementos montados como iluminação e painéis solares, e adapta-se a terrenos reais ao contrário dos padrões, que são baseados em geometrias simplificadas.
10. Baseado na pesquisa e preparado para o futuro
- O CFD alinha-se com as tendências modernas do dimensionamento baseado no desempenho e apoia validações baseadas na pesquisa, tornando-o adequado para fluxos de trabalho complexos de engenharia e aprovações do planeamento urbano.