Descrição
No atual exemplo de validação, investigamos o coeficiente de pressão do vento (Cp) da cobertura plana e das paredes com a ASCE 7-22 como cargas de cálculo mínimas e os critérios associados para edifícios e outras estruturas {%>
Embora as simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) estejam a ser utilizadas com mais frequência em aplicações de engenharia de vento, a ASCE 49 não descreve claramente todas as técnicas essenciais para CFD. Qualquer utilização de CFD para determinar o sistema principal resistente à força de vento (MWFRS), C&C ou outras estruturas' de vento, requer uma avaliação interpares, bem como um estudo de verificação e validação (V&V) {%>
Encontrar as configurações mais compatíveis com as normas em relação aos dados de entrada, tais como modelos de turbulência, perfis de velocidade do vento, intensidades de turbulência, condições da camada limite, ordem de discretização etc., é o fator chave da simulação CFD. O importante é que as normas não cobrem a informação necessária para uma simulação numérica, como uma simulação CFD. No VE atual, apresentamos as configurações do RWIND mais compatíveis em relação ao exemplo da cobertura e paredes da ASCE 7-22.
Solução analítica e resultados
O modelo fechado tridimensional (unidade: m (ft)) é assumida de acordo com a Figura 01, a qual ilustra 8 zonas de vento (1,2,3,4,1E,2E,3E,4E). Os coeficientes de pressão externa (GCpf ) para edifícios fechados, parcialmente fechados e parcialmente abertos com paredes e coberturas baixas são apresentados na Figura 28.3-1 da ASCE 7-22. As suposições mais importantes e os dados de entrada também são apresentados na Tabela 1.
| Tabela 1: Relação dimensional e dados de entrada | |||
| Podstawowa prędkość wiatru | V | 30 (67,10) | m/s (ph) |
| Categoria de terreno | 2 | - | - |
| Altura média da cobertura | h | 5 (16,40) | m (ft) |
| Dimensão horizontal (distância da borda) | α | 4 (13,12) | m (ft) |
| Cantoneira de cobertura | θCobertura | 0 | Graus |
| Densidade do ar – RWIND | ρ | 1,25 (0,078) | kg/m3 (lb/ft3 ) |
| direções do vento | θVento | 0, 22.5, 45 | Graus |
| Modelo de turbulência – RWIND | RANS k-ω SST estável | - | - |
| Viscosidade cinemática (Equação 7.15, EN 1991-1-4) – RWIND | ν | 1,5*10-5 (1,6*10-4 ) | m2/s (ft2/s) |
| Ordem do esquema - RWIND | 2º | - | - |
| Valor residual – RWIND | 10-4 | - | - |
| Tipo de residual – RWIND | Pressão | - | - |
| Número mínimo de iterações - RWIND | 800 | - | - |
| Camada limite - RWIND | NL | 10 | - |
| Tipo de função de parede - RWIND | Melhorado/Combinado | - | - |
| Intensidade de turbulência ( melhor ajuste ) - RWIND | I | Terreno 2 | - |
O coeficiente médio da pressão do ventoCp é calculado para várias zonas com diferentes intensidades de turbulência. São consideradas três direções do vento (θ= 0, 22,5, 45 graus) para encontrar o valor crítico de Cp. O contorno de Cp é ilustrado na Figura 2. A tabela dos valores de desvio e o diagrama do valor deCp sob diferentes intensidades de turbulência são apresentados na Figura 3 e na Figura 4. Quatro constantes e uma variável (com base no terreno 2) da intensidade de turbulência são consideradas para a realização de simulações de vento. Os resultados mostram uma boa concordância quando o perfil de turbulência está próximo da categoria 2.
Conclusão
No presente exemplo, investigamos a validação do valor médio Cp de coberturas e paredes, que foi apresentado na ASCE 7-22 utilizando oRWIND. Os resultados mostram que a configuração recomendada do RWIND está de acordo com a norma. A intensidade de turbulência mais alta próxima do perfil de turbulência variante do Terreno 2 apresenta resultados mais precisos, em comparação com o perfil de turbulência baixa. É importante considerar o cenário da direção crítica do vento para obter o valor extremo da ASCE 7-22. Os valores de desvio (diferenças de cerca de 20%) vêm na sua maioria dos fatores de segurança e da abordagem estatística utilizada nas normas.
Além disso, o modelo da cobertura plana com as configurações recomendadas está disponível para download aqui: