Como convencer o seu engenheiro dos CFD para determinação de carga de vento

Introdução

Com o aumento da complexidade das geometrias das edificações e a crescente demanda por dados precisos de cargas de vento, a dinâmica dos fluidos computacional (CFD) emergiu como uma ferramenta poderosa para a determinação de cargas de vento. No entanto, muitos engenheiros e projetistas estruturais ainda enfrentam um desafio comum: como obter a aprovação do Prüfingenieur (engenheiro de aprovação) para simulações de vento baseadas em CFD. Neste artigo, abordamos as preocupações típicas que os engenheiros de aprovação podem ter e oferecemos estratégias, argumentos e referências para ajudar a justificar o uso de CFD para o projeto estrutural de acordo com padrões aceitos. Uma vantagem fundamental do uso de CFD é sua capacidade de fornecer uma visão completa das cargas induzidas pelo vento, incluindo forças de compressão e sucção. Os usuários frequentemente perguntam se o programa entrega as cargas de sucção correspondentes no lado sotavento, além das cargas compressivas no lado barlavento. As simulações CFD tornam isso transparente, permitindo uma avaliação detalhada da distribuição de carga sobre toda a estrutura, um insight que nem sempre está prontamente acessível através de métodos tradicionais.

1. Compreender as Preocupações do Engenheiro de Aprovação

Antes de apresentar seus resultados de CFD, é crucial entender por que alguns engenheiros de aprovação permanecem cautelosos:

• CFD é sensível a suposições de entrada (por exemplo, modelo de turbulência, perfil de entrada, qualidade da malha, etc.).

• Verificação e validação nem sempre são transparentes.

• Ao contrário dos testes em túnel de vento, o CFD nem sempre tem uma cadeia de confiança estabelecida para todos os cenários.

• Muitos regulamentos nacionais ainda enfatizam os testes físicos ou modelos de carga baseados em códigos como padrão.

Ao compreender suas preocupações, você pode oferecer explicações que resolvem problemas reais, em vez de simplesmente discutir a tecnologia em si.

2. Referência aos Padrões: CFD é Permitido

O CFD não é apenas uma ideia futurista, é explicitamente permitido em vários padrões. Por exemplo:

• EN 1991-1-4: De acordo com a Seção 1.5 da EN 1991-1-4, simulações numéricas podem ser usadas em suplementação a cálculos e testes físicos em túnel de vento, desde que sejam comprovadas e/ou devidamente validadas.

• ASCE 7-22: A ASCE 7-22, através da referência à ASCE 49, reconhece que, embora o CFD esteja sendo cada vez mais aplicado na engenharia de vento, seu uso deve ser cuidadosamente controlado. Como atualmente não há um padrão dedicado detalhando os procedimentos completos para CFD neste contexto, a ASCE enfatiza que qualquer aplicação de CFD para determinar cargas de vento no Sistema Principal de Resistência à Força de Vento (MWFRS), Componentes e Revestimento (C&C) ou outras estruturas deve passar por uma revisão por pares e um estudo de Verificação e Validação (V&V) para garantir a precisão e confiabilidade dos resultados.

✅ Mensagem Chave: Se sua análise de CFD for baseada em modelos validados e refletir o ambiente de vento real, está em conformidade com o código.

• Construção com confiança na CFD: validação, verificação e calibração para aceitação de simulação de vento

• Como realizar um exemplo de validação no RWIND

3. Mostre Evidências de Validação

A credibilidade de um modelo de CFD depende da validação.

• Compare seus resultados de CFD com dados experimentais de túnel de vento (por exemplo, de Universidade Politécnica de Tóquio (TPU) ).

• Mostre a concordância nos resultados de saída, como coeficientes de pressão, coeficientes de força ou reações de apoio.

• Documente seu modelo de turbulência, condições de contorno e análise de sensibilidade da malha.

• Se você tiver artigos publicados em revistas revisadas por pares e validadas, apresentá-los pode melhorar muito a credibilidade do seu trabalho:

• Acoplamento de interação fluido-estrutura (FSI) unidirecional com análise CFD em estado estacionário e transitório para estrutura de membrana tracionada em forma de guarda-chuva

• Analisar danos progressivos na membrana tracionada do Millennium Dome sob tempestade Eunice

📌 Dica: Use exemplos onde os resultados de CFD já foram aceitos por engenheiros de aprovação ou utilizados em projetos concluídos. Se disponível, compartilhe cartas formais de aceitação ou referências de projetos.

4. Enfatize as Vantagens Práticas

Torne claro por que o CFD foi a melhor escolha no seu caso específico:

• O CFD mostra claramente tanto cargas de compressão quanto de sucção, dando aos usuários uma compreensão completa dos efeitos do vento em toda a estrutura.

• Mais preciso para geometrias complexas onde simplificações do Eurocode não se aplicam.

• Melhor resolução espacial da distribuição de pressão (especialmente para o design de fachada e revestimento).

• Capacidade de simular efeitos locais como vórtices de canto, zonas de separação ou efeitos de proteção.

• Custo e tempo eficientes em comparação com testes em túnel de vento, especialmente durante estágios iniciais de design.

• A integração CFD-FEM possibilitou a aplicação precisa de cargas de vento, suportou normas de projeto Eurocode e LRFD e reduziu a necessidade de testes em túnel de vento, resultando em projetos estruturais mais seguros e eficientes.

5. Forneça um Pacote de Documentação Claro

Engenheiros de aprovação apreciam transparência e rastreabilidade. Prepare um relatório que inclua:

1. Objetivos do estudo de CFD
2. Descrição do domínio numérico e condições de contorno
3. Justificativa do modelo de turbulência selecionado
4. Estudo de convergência da malha
5. Validação contra experimentos ou padrões
6. Interpretação dos resultados no contexto do projeto estrutural (por exemplo, combinações de carga no RFEM)

📁 Inclua materiais de apêndice, como capturas de tela, gráficos de coeficientes e tabelas resumidas para resultados de pressão e força.

6. Ofereça uma Discussão Colaborativa

Se necessário, proponha uma reunião com o engenheiro de aprovação para discutir:

• A abordagem de simulação e suposições

• Casos de uso previamente aceitos

• Áreas onde métodos convencionais falham

Engenheiros são mais propensos a aceitar o CFD quando apresentado de forma transparente e dialógica, não dogmática.

7. Use Software Aceito e Projetos de Referência

Use ferramentas CFD renomadas já conhecidas na indústria (por exemplo, RWIND, OpenFOAM, etc.) e enfatize que são usadas em paralelo com ferramentas FEM para transferência de carga e verificação de projeto. Se o software foi utilizado em infraestrutura pública, torres ou projetos de antenas, mencione-os.

• Projetos de referência

Conclusão

Convencer seu engenheiro de aprovação sobre o valor do CFD na determinação de cargas de vento não é sobre substituir métodos tradicionais, mas sim complementá-los de forma responsável. Ao referenciar os padrões, demonstrar validação e fornecer documentação clara, você pode mostrar que o CFD não é apenas preciso, mas também uma ferramenta confiável e aceita na moderna engenharia estrutural de vento.