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In questo esempio, calcoleremo i valori medi delle forze per una sezione del ponte, come quelli applicabili alle sezioni strutturali nel processo di progettazione basato sul WTG-Merkblatt-M3.
Secondo la Figura 2.2 del WTG-Merkblatt-M3, questo esempio è classificato come Gruppo 1.
- G2: Valori assoluti con requisiti di precisione medi. L'area di applicazione può includere parametri o studi preliminari quando sono pianificate indagini successive con maggiore precisione (ad esempio, esame in galleria del vento di classe G3).
- R2: Solitario, tutte le direzioni del vento rilevanti con una risoluzione direzionale sufficientemente fine.
- Z1: Valori medi statistici, a condizione che riguardino processi di flusso stazionari in cui le fluttuazioni (ad esempio, dovute alla turbolenza del flusso in arrivo) possono essere catturate sufficientemente da altre misure.
- S1: Effetti statici. È sufficiente rappresentare il modello strutturale con il necessario dettaglio meccanico, ma senza proprietà di massa e smorzamento.
Le dimensioni dell'esempio sono mostrate nella Figura 1 e l'ipotesi di input è illustrata nella Tabella 1:
Tabella 1: Dati di input dell'esempio di verifica della sezione del ponte
| Modello | Sezione del ponte |
|---|---|
| Velocità del vento di base | V = 30 m/s |
| Densità dell'aria | ρ = 1.225 kg/m³ |
| Risolutore | Pressure-Based |
| Modello di turbolenza | Steady k-ω SST |
| Tipo di profilo di velocità del vento | Costante in altezza |
| Intensità di turbolenza | 27% |
| Algoritmo numerico | Algoritmo SIMPLE |
| Discretizzazione | Secondo-ordine |
| Pressione residua | 10⁻⁴ |
| Viscosità cinematica | ν = 1.5 × 10⁻⁵ |
L'immagine 2 mostra uno studio di sensibilità della mesh in RWIND Pro per una sezione del ponte. Il coefficiente di forza 𝐶𝑓 diminuisce leggermente da 0.94 al 10% di densità della mesh a 0.90 al 25% di densità, per poi aumentare marginalmente a 0.92 al 35% di densità. Sebbene vi sia una piccola fluttuazione, la variazione rimane entro una tolleranza accettabile, indicando che i risultati sono sufficientemente stabili per un uso pratico ingegneristico.
Inoltre, lo studio della mesh computazionale deve essere eseguito secondo il seguente link:
In questo esempio confronteremo il valore medio della forza del vento nella direzione x tra EN 1991-1-4 e RWIND. Il coefficiente di forza cfx,o per le sezioni del ponte può essere ottenuto utilizzando la Figura 8.3 in EN 1991-1-4:
Forza in direzione X - Metodo semplificato
Dove è stato valutato che una procedura di risposta dinamica non è necessaria, la forza del vento in direzione x può essere ottenuta usando l'Espressione (8.2) in EN 1991-1-4:
vb=30 m/s è la velocità del vento di base C è il fattore di carico del vento. C=ce⋅cf,x=1.425×1.3=1.85, dove ce è il fattore di esposizione dato in 4.5 e cf,x è dato in 8.3.1(1) Aref,x=5 m2 è l'area di riferimento data in 8.3.1 ρ=1.225 kg/m3 è la densità dell'aria
WTG-Merkblatt M3 fornisce due metodi chiave per convalidare i risultati della simulazione. Il metodo Hit Rate valuta quanti dei valori simulati Pi corrispondono correttamente ai valori di riferimento Oi entro una tolleranza definita, utilizzando un approccio di classificazione binaria (successo o insuccesso). Questo approccio valuta l'affidabilità della simulazione calcolando un tasso di successo q, simile alle funzioni di confidenza usate nella teoria dell'affidabilità. Al contrario, il metodo dell'Errore quadratico medio normalizzato (e2) offre una valutazione dell'accuratezza più dettagliata quantificando la deviazione quadratica media tra i valori simulati e quelli di riferimento, normalizzata per tenere conto delle differenze di scala. Insieme, questi metodi forniscono misure sia qualitative che quantitative per la convalida della simulazione.
Risultati delle forze in RWIND e confronto con l'Eurocodice
In RWIND i risultati delle forze totali del vento sono disponibili nella scheda Info del modello Modifica, come mostrato nelle Figure 3 e 4. La differenza tra lo scenario di direzione critica del vento RWIND (θ=0°) e l'Eurocodice è di circa Wrel = 5.36% (inferiore al criterio menzionato nel WTG = 10%); quindi il tasso di successo può essere ottenuto come q=100%, che mostra un buon accordo. Anche il basso errore quadratico medio normalizzato e2=0.002 conferma una forte concordanza tra simulazione e misure, soddisfacendo efficacemente gli standard di validazione.
