VE0310 | Eurocode Rectangular Cuboid – Wind Pressure Calculation Using Cp,1 and  Cp,10

Description du projet

Dans l'exemple de validation actuel, nous étudions la valeur de la pression du vent pour le calcul général de la structure (C_p,10 ) et le calcul de revêtement ou de façade (C_p,1 ) des bâtiments à plan rectangulaire EN 1991-1-4. [1]. Il existe des cas 3D que nous expliquerons plus en détail dans la partie suivante.

La simulation CFD permet de trouver les configurations les plus précises et les plus compatibles avec les données d'entrée telles que les modèles de turbulence, les profils de vitesse du vent, les intensités de turbulence, les conditions de couche limite, l'ordre de discrétisation, etc. Le point important est que l'Eurocode ne couvre pas les informations requises pour la simulation numérique, telle que la simulation CFD. Nous avons fourni ici des paramètres RWIND compatibles avec l'exemple de forme cubique de l'Eurocode. Plusieurs formules et diagrammes sont utilisés pour le calcul statique de la charge de vent, qui est expliqué dans les sections suivantes.

Solution analytique et résultats

Les cubes rectangulaires existent en trois dimensions en raison du rapport h/d comme indiqué sur la Figure 1 (EN 1991-1-4, Tableau 7.1). Les données d'entrée et les hypothèses pour chaque cas dimensionnel sont illustrées dans la partie suivante.

Figure 1: Catégories dimensionnelles de cubes rectangulaires dans l'Eurocode

Dans le premier cas (Figure 2), l’immeuble à plan rectangulaire (h/d = 5) est considéré par rapport aux zones définies (Figure 3) pour chaque données d’élévation et d’entrée. De plus, la catégorie de terrain deux est considérée pour créer le profil de vitesse du vent et de turbulence, qui est affiché dans le tableau suivant ; des valeurs constantes d'intensité de turbulence sont parallèlement étudiées pour calculer les valeurs de pression du vent.

Figure 2 : Immeuble de forme cubique rectangulaire (h/d=5)

Figure 3 : Zones définies pour chaque élévation d'un cuboïde rectangulaire de grande hauteur

Les résultats de la valeur de pression du vent pour C_p,1 et C_p,10 sont obtenus pour différentes zones, ratios et intensités de turbulence. Dans le premier cas, qui est une forme de cube de grande hauteur (h/d = 5), les résultats sont affichés dans les Figures 4 et 5. Les résultats montrent qu'il existe un bon accord lorsque le profil de turbulence réel ou élevé (par exemple 25 %) est considéré.

Figure 4 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones en fonction de Cp,1 et Cp,10 (cas h/d=5)

Figure 5 : Résultats d'une simulation de vent pour une intensité de turbulence de 25 % et un profil de turbulence réelle dans l'Eurocode (cas h/d=5)

Pour chaque zone, il est possible d'obtenir une valeur de pression maximale qui peut être équivalente à la valeur de la pression du vent via Cp,1 pour le calcul des bardages ou des façades, et une valeur de pression moyenne qui peut être équivalente à la valeur de la pression du vent via Cp,10 pour le calcul de structure général (Figure 6).

Figure 6 : Comment obtenir les valeurs de pression de vent moyenne et maximale pour chaque zone dans RWIND

Concernant le cas suivant, le bâtiment plan rectangulaire de hauteur moyenne (h/d = 1) est considéré en ce qui concerne les données d'entrée et les zones définies (Figures 7 et 8), qui sont affichées dans l'image et le tableau suivants :

Figure 7 : Cuboïde rectangulaire de hauteur moyenne (h/d=1)

Figure 8 : Définition des zones et de la direction du vent pour un cuboïde rectangulaire de hauteur moyenne (h/d = 1)

Pour le second cas, qui est la forme de cube de hauteur moyenne (h/d = 1), les valeurs de C_p,10 et C_p,1 sont démontrées dans les Figures 09 et 10. Les résultats montrent qu'il existe un bon accord lorsque le profil de turbulence réel et de turbulence élevée (par exemple 25 %) est considéré.

Figure 9 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones à l'aide de Cp,10 (cas h/d=1)

Figure 10 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones en fonction de Cp,1 (cas h/d=1)

Illustration 11 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones en fonction de Cp,1 et Cp,10 (cas h/d=1)

Dans le dernier cas, le bâtiment à plan rectangulaire de courte hauteur est considéré (h/d = 0,25) par rapport aux données d'entrée et aux zones définies (figures 11 à 13), qui sont affichées dans les images et les tableaux suivants :

Figure 12 : Cuboïde rectangulaire de faible élévation (h/d=0,25)

Figure 13 : Définition des zones de vent et de la direction pour un cube de faible hauteur (h/d

Pour le dernier cas, un bâtiment à plan rectangulaire peu élevé (h/d = 0,25), les valeurs de C_p,1 et C_p,10 sont indiquées dans les figures 14 à 16. Les résultats montrent qu'il y a un bon accord lorsque le profil de turbulence réel ou élevé (par exemple 25 %) est considéré.

Figure 14 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones à l'aide de Cp,10 (cas h/d=0,25)

Figure 15 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones en fonction de Cp,1

Figure 16 : Valeur de la pression du vent pour différentes zones en fonction de Cp,1 et Cp,10 (cas h/d=0,25)

Conclusion

Les résultats montrent un bon accord à la fois pour le calcul général de la structure (C_p10 ) et pour le calcul de bardage ou de façade (C_p1 ) des bâtiments à plan rectangulaire. Sur la base des résultats, il est généralement préférable de considérer la valeur recommandée de l'intensité de turbulence comme un profil de turbulence Eurocode réel ou de choisir des valeurs plus élevées (par exemple I = 25 %) pour différentes zones et rapports dimensionnels. On constate qu'en augmentant la hauteur du cuboïde rectangulaire et les nombres de Reynolds du flux, les résultats seraient plus précis. Ainsi, notamment pour les structures de grande hauteur, nous pouvons nous attendre à de très bonnes simulations pour le calcul de la pression du vent pour le calcul général des structures et des façades.

Le modèle cuboïde rectangulaire avec les paramètres recommandés est également disponible au téléchargement ici :

• Visionneuse 3D | Google
• Visionneuse 3D | Babylon
• Réalité virtuelle

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Forme de cube selon l'Eurocode – Valeur de pression du vent vérifiée (avec Cp,10 et Cp,1)