Caso de Utilizador
Neste exemplo, vamos calcular valores de força média para uma secção de ponte, como os aplicáveis a secções estruturais no processo de dimensionamento com base no WTG-Merkblatt-M3
De acordo com a Figura 2.2 do WTG-Merkblatt-M3, este exemplo é classificado como Grupo 1.
- G2: Valores absolutos com requisitos de precisão média. A área de aplicação pode incluir parâmetros ou estudos preliminares quando estão planeadas investigações posteriores com maior precisão (por exemplo, ensaio em túnel de vento de classe G3).
- R2: Solitário, todas as direções do vento relevantes com resolução direcional suficientemente fina.
- Z1: Valores médios estatísticos, desde que digam respeito a processos de fluxo estacionários onde as flutuações (por exemplo, devido à turbulência da corrente de aproximação) possam ser captadas suficientemente por outras medidas.
- S1: Efeitos estáticos. É suficiente representar o modelo estrutural com o detalhe mecânico necessário, mas sem propriedades de massa e amortecimento.
As dimensões do exemplo são mostradas na Figura 1, e a hipótese de entrada é ilustrada na Tabela 1:
Tabela 1: Dados de Entrada do Exemplo de Verificação da Secção da Ponte
| Modelo | Secção da Ponte |
|---|---|
| Velocidade básica do vento | V = 30 m/s |
| Massa volúmica do ar | ρ = 1.225 kg/m³ |
| Solucionador | Baseado em Pressão |
| Modelo de turbulência | Steady k-ω SST |
| Tipo de perfil de velocidade do vento | Constante em altura |
| Intensidade de Turbulência | 27% |
| Algoritmo numérico | Algoritmo SIMPLE |
| Discretização | Segunda Ordem |
| Pressão residual | 10⁻⁴ |
| Viscosidade cinemática | ν = 1.5 × 10⁻⁵ |
A Imagem 2 mostra um estudo de sensibilidade de malha no RWIND Pro para uma secção de ponte. O coeficiente de força 𝐶𝑓
diminui ligeiramente de 0.94 com 10% de densidade de malha para 0.90 com 25% de densidade, aumentando depois marginalmente para 0.92 com 35% de densidade. Embora exista uma pequena flutuação, a variação permanece dentro de uma tolerância aceitável, indicando que os resultados são suficientemente estáveis para uso prático em engenharia.
Além disso, o estudo da malha computacional deve ser realizado de acordo com o seguinte link:
Neste exemplo, vamos comparar o valor médio da força do vento na direção x entre a EN 1991-1-4 e o RWIND. O coeficiente de força cfx,o para secções de ponte pode ser obtido usando a Figura 8.3 da EN 1991-1-4:
Força na Direção X - Método Simplificado
Quando se considerar que um procedimento de resposta dinâmica não é necessário, a força do vento na direção x pode ser obtida usando a Expressão (8.2) da EN 1991-1-4:
vb=30 m/s é a velocidade básica do vento
C é o fator de carga de vento. C=ce⋅cf,x=1.425×1.3=1.85 , onde ce é o fator de exposição dado em 4.5 e cf,x é dado em 8.3.1(1)
Aref,x=5 m2 é a área de referência dada em 8.3.1
ρ=1.225 kg/m3 é a massa volúmica do ar
O WTG-Merkblatt M3 fornece dois métodos principais para validar resultados de simulação. O método da Taxa de Acerto avalia quantos dos valores simulados Pi correspondem corretamente aos valores de referência Oi dentro de uma tolerância definida, usando uma abordagem de classificação binária (acerto ou falha). Esta abordagem avalia a fiabilidade da simulação calculando uma taxa de acerto q, semelhante às funções de confiança usadas na teoria da fiabilidade. Em contrapartida, o método do Erro Quadrático Médio Normalizado (e2) oferece uma avaliação de precisão mais detalhada, quantificando o desvio quadrático médio entre os valores simulados e de referência, normalizado para ter em conta as diferenças de escala. Em conjunto, estes métodos fornecem medidas qualitativas e quantitativas para a validação da simulação.
Resultados de Força no RWIND e Comparação com o Eurocódigo
No RWIND, os resultados das forças totais do vento estão disponíveis no separador Info do modelo Editar, como mostrado nas Figuras 3 e 4. A diferença entre o cenário de direção do vento crítica do RWIND (θ=0°) e o Eurocódigo é de cerca de Wrel = 5.36% (inferior ao critério mencionado no WTG = 10%); então, a taxa de acerto pode ser obtida como q=100%, o que mostra uma boa concordância. O baixo erro quadrático médio normalizado e2=0.002 também confirma uma forte concordância entre a simulação e as medições, cumprindo eficazmente os padrões de validação.
