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ECOULEMENT DU VENT AUTOUR DE LA COUVERTURE DU COURT PHILIPPE CHATRIERROLAND GARROS

BOULOGNE-BILLANCOURT FRANCE 2017

Les évolutions technologiques, tant du point de vue de la résistance des matériaux de construction que des méthodes de calcul, permettent d’attendre des nouveaux records dans le domaine du génie civil. Ces évolutions permettent, en plus de la réalisation des structures de plus en plus légères, le dessin des formes architecturales de plus en plus esthétiques. Le calcul au vent de ces structures dépasse dans la grande majorité des cas les limites des normes de calcul en vigueur, et demandent ainsi une approche particulière. Dans le cas des constructions de grande ampleur l’estimation des forces de vent se fait dans le tunnel de vent à couche limite atmosphérique sur la base des maquettes à l’échelle réduite. Dans le cas des constructions de petite ampleur par contre ce calcul se fait en règle générale de manière empirique en utilisant les normes de conception en vigueur (EUROCODE 1, CR 1-1-4, NV65, ASCE7, etc.), qui se limitent à la résolution des géométries simples courantes et qui conduisent généralement au surdimensionnement des structures de résistance.

Figure 1. Discretistion du domaine de calcul FLUENT (RANS K-) pour le modèle de la couverture Philippe Chatrier.

Figure 2. Evolution du champs des presions modèle de la couverture Philippe Chatrier – FLUENT (RANS K-), t=6.3s à l’échelle vrai grandeur.

Le premier objectif de ce projet a été de réaliser des études numériques de l’écoulement de vent (CFD – Computational Fluid Dynamics) autour d’une construction à forme géométrique complexe (avec référence à la nouvelle couverture du court Philippe Chatrier - Roland Garros). La méthode de calcul numérique utilisée pour la résolution de l’écoulement du vent a été la méthode avec deux équations de transport RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) et fermeture du premier ordre K-. Le logiciel de calcul utilisé a été FLUENT (ANSYS). Les résultats des calculs numériques ont été comparés aux résultats physiques obtenus dans le tunnel de vent CSTB Nantes et avec celles analytiques réalisées sur la base de la norme EUROCODE 1, permettant ainsi l’obtention d’un feedback sur la pertinence du modèle de turbulence RANS pour le cas des obstacles à forme géométrique complexe, ainsi que sur le choix des différents paramètres du calcul numérique CFD. Le deuxième objectif du projet a été de réaliser des calculs de comportement dynamique stochastique des structures à 1- DLD (Degré de Liberté Dynamique) avec une forme géométrique complexe soumise au vent turbulent (avec référence aux ailes de la couverture du court Philippe Chatrier - Roland Garros). Les forces aeroélastiques de vent ont été calculées numériquement à l’aide de la procédure RANS K- et par intégration directe des pressions synchrones de vent sur la surface de la structure. Les résultats numériques ont été comparées à celles analytiques (EUROCODE 1) permettant ainsi l’obtention d’un feedback sur la pertinence d’un calcul dynamique au vent contre un calcul quasi-statique pour le cas des obstacles à forme géométrique complexe et/ou relativement élastiques, et sur le choix des paramètres du calcul dynamique.

Figure 3. Geometrie de la structure 1-DLD. Une aile isolée de la couverture mobile du court Philippe Chatrier (Roland Garros).

Figure 4. Comparaison des deplassements verticaux Y(P1) de la structure à 1-DLD soumise au vent turbulent Re=5.188∙106, structure relativement rigide et structure elastique.

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