Einführung
Bei einem Gebäude mit regelmäßiger Form werden die Windlasten nach der entsprechenden Norm berechnet. Bei unregelmäßigen Strukturen, die nicht in den Normen enthalten sind, ist die Situation jedoch komplizierter. Mit unserem Einzelprogramm RWIND 2 können Sie die Windlasten mittels CFD-Analyse berechnen oder jetzt auch experimentell gemessene Winddruckwerte auf Oberflächen verwenden, um Windlasten für die Statikanalyse zu erhalten.
In RFEM 6 können Sie experimentelle Druckwerte an einem vorhandenen Strukturmodell Ihres Gebäudes definieren. Die experimentellen Daten werden dann nach RWIND exportiert. Anschließend führt RWIND eine Interpolation der experimentellen Daten auf den entsprechenden Flächen mit einer der ausgewählten Methoden durch und gibt die daraus resultierende Lastverteilung zurück an RFEM 6, wo die statische Berechnung stattfindet. Die wesentlichen Einstellungen können in RFEM 6 vorgenommen werden, während sich RWIND im Ruhemodus befindet. Die erweiterten Optionen der experimentellen Dateninterpolation können indes nur im interaktiven Modus von RWIND 2 ausgeführt werden.
Workflow in RFEM 6
1. Definieren Sie unter "Typen für Fläche" auf Ihrem RFEM-Modell neue "Zusätzliche Flächenergebnispunkte" an den Positionen, an denen sich die experimentellen Proben am realen Gebäude/Modell befinden. Select the surface and coordinates of the points and check the "Surface probe for wind analysis" option (Image 01, visible only when "Wind Simulation" is selected in the "Base Data" – "Add-ons" dialog box). Close the dialog box or go straight to the load case dialog box (if a wind analysis load case already exists).
2. Open the load case dialog box, create a load case with the "Wind simulation" analysis type, and go to the "Wind Simulation" tab. Setzen Sie unter "Optionen" das Häkchen bei "Experimentelle Daten aus dem Windkanal definieren". Es erscheint das neue Register "Experimentelle Daten" (Bild 02).
Wenn Sie die experimentellen Daten für die statische Analyse verwenden möchten, aktivieren Sie auch die Option "Experimentelle Daten für statische Analyse verwenden". (If you want to compare the results with the CFD calculation in RFEM 6, copy the load case and uncheck this second option.)
3. Even in situations when you are only defining the experimental data, the CFD calculation is performed in RWIND in order to create correct computational mesh and enable verification in RWIND 2. Sollten Sie jedoch nur an einer statischen Analyse basierend auf den experimentellen Daten interessiert sein, können die Einstellungen der CFD-Windsimulationsanalyse reduziert werden und die Konvergenz der Berechnung muss nicht erreicht werden. Legen Sie ein hohes Konvergenzkriterium bzw. eine niedrige Anzahl an Iterationen fest.
Anmerkung: Deactivate the option "Consider surface thickness in wind simulation" in the menu "Calculation" – "Mesh Settings" – "Wind Simulation" (Image 03). Die Proben werden in RFEM an der Mittellinie der Flächen definiert. Kann die Dicke nicht vernachlässigt werden, so muss die Probe in RWIND im interaktiven Modus definiert und an der richtigen Stelle auf der Fläche platziert werden.
4. In the "Experimental data" tab, a table with additional surface result points for wind simulation is available. Sie können hier auch neue Proben anlegen. In der Spalte "Druck" sind die experimentell gemessenen Druckwerte zu definieren. In der Spalte "Einwirkung auf Fläche" kann für jede Probe spezifisch eine Flächenbeschränkung zur Dateninterpolation vorgegeben werden. In der derzeitigen Programmversion müssen Zonen gemäß RFEM-Flächen jedoch im interaktiven RWIND-Modus angelegt werden (eine automatische Zuweisung im Silent-Modus wird in einer zukünftigen Version implementiert). Wenn Sie den Silent-Modus von RWIND verwenden möchten, dann lassen Sie diese Spalte leer. In den nächsten Spalten wird die genaue Stelle der Probe beschrieben (Bild 04).
Im Abschnitt "Interpolationsverfahren für experimentelle Daten" wählen Sie das Interpolationsverfahren aus. Die Einstellung gilt für alle Proben. The recommendations of the appropriate method are described in Fachbeitrag 1871 .
5. Calculate the load case.
6. The static analysis is performed with loads calculated from the experimentally measured pressures. The load distribution can be checked in the "Result navigator" – "Static analysis" tab – "Distribution of loads" – "Load using RWIND and Ponding" (Image 05). Der lokale pz-Wert entspricht dem Druck auf der Oberfläche (bei geschlossenen Strukturen mit Innendruck Null; genauer gesagt zeigt pz den Unterschied der Lasten auf beiden Seiten der Fläche an). Beachten Sie, dass das lokale Koordinatensystem korrekt ausgerichtet sein muss. Im Register "Windsimulation" werden die Ergebnisse aus der zugehörigen CFD-Simulation angezeigt.
7. If you want to compare the experimental data and CFD calculation, you can use RWIND interactive mode and compare the results in one load case (with the correct CFD simulation settings) or create separate load cases for the experimental (with reduced simulation settings) and CFD results and compare them in RFEM.
Fazit
Windinduzierte Drücke, die auf Oberflächen von Gebäuden und Tragwerken gemessen werden, können in RFEM 6 definiert, im Silent-Modus von RWIND auf Flächen interpoliert und in RFEM 6 erneut als Windlast in der statischen Analyse verwendet werden. Die Ergebnisse können mit der CFD-Berechnung aus RWIND verglichen werden.
