شبیه سازی عددی اثرات تداخل بار باد در اطراف گروهی از ساختمان‌های بلند

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی سازه، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان

2 کارشناس ارشد مهندسی سازه، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان

3 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان

چکیده

برخلاف یک ساختمان در حالت منفرد در برابر نیروی باد، تعیین عملکرد دو یا چند ساختمان در کنار یکدیگر به علت پدید آمدن اثرات تداخل بار باد، بسیار پیچیده است. از جدیدترین کارهای  صورت گرفته در زمینه بررسی اثرات تداخل، می­توان به بررسی ضرایب تداخل و ضرایب فشار روی گروهی از ساختمان‌های بلند با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) اشاره کرد. به این منظور در این مقاله، ضرایب فشار و تداخل گروهی از ساختمان‌های بلند با ارتفاع متغیر، فواصل متفاوت قرارگیری و زوایای مختلف بارگذاری باد، مورد مطالعه قرارگرفته‌ است و تأثیر فاصله ساختمان‌ها و زاویه بارگذاری باد در دو گروه 4 تایی از ساختمان‌های بلند، روی متوسط ضرایب فشار ساختمان‌های گروه بررسی شده است. در بازه فواصل انتخابی، در بیش از 50% حالات با زیاد شدن فاصله قرارگیری ساختمان‌های بلند، متوسط ضرایب فشار روی ساختمان‌ها نیز افزایش می‌یابد. برای نشان دادن اثرات تداخل در ساختمان‌های گروهی، ضرایب تداخل که در واقع ضرایب فشار روی ساختمان قرار گرفته در گروه نسبت به ضرایب فشار در ساختمان منفرد است، محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. ضرایب تداخل، نشان می­دهند که حداکثر و حداقل ضرایب فشار در ساختمان قرار گرفته در گروه نسبت به ساختمان منفرد در این تحقیق، به بیش از 3 برابر رسیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Khanduri AC, Stathopoulos T, Bedard C (1998) Wind-induced interference effects on buildings – A review of the state-of-art. Eng Struct 20(7): 617-630.

[2] Blessmann J, Riera JD (1979) Interaction effects in neighbouring tall buildings. Proc. 5th Int. Conf. Wind Engng, Colorado State Univ., Fort Collins, Colo.

[3] Saunders JW, Melbourne WH (1979) Buffeting effects of upwind buildings. In: Proc. 5Ith Int. Conf. Wind Eng. Fort Collins.

[4] Hussain H, Lee BE (1980) A wind tunnel study of the mean pressure forces acting on a large group of low-rise buildings. J Wind Eng Ind Aerodyn. 31:‍ 41-66.

[5] English EC (1985) Shielding factors from wind-tunnel studies of mid-rise and high-rise structures. Proc. 5th US Nat. Conf. Wind Eng., Lubbock, 4A:‍ 49-56.

[6] Letchford CW, Mehta KC (1993) The distribution and correlation of fluctuating pressures on the Texas tech building. J Wind Eng Ind Aerodyn 50:‍ 225-234.

[7] Wu F, Sarkar PP, Mehta KC, Zhao Z (2001) Influence of incident wind turbulence on pressure fluctuations near flat-roof corners. J Wind Eng Ind Aerodyn 89: 403-420.

[8] Stathopoulos T (1997) Computational wind engineering: past achievements and future challenges. J Wind Eng Ind Aerodyn 67-68: 509-532.

[9] Kim YC, Yoshida A, Tamura Y (2012) Characteristics of surface wind pressures on low- rise building located among large group of surrounding buildings. Eng Struct 35: 18-28.

[10] Uematsu Y, Isyumov N (1999) Wind pressures acting on low-rise buildings. J Wind Eng Ind Aerodyn 82: 1-25.

[11] Levitan ML, Mehta KC, Vann WP, Holmes JD (1991) Field measurements of pressures on the Texas tech building. J Wind Eng Ind Aerodyn 38:‍ 227-234.

[12] Levitan ML, Mehta KC (1992) Texas tech field experiments for wind loads part 1: building and pressure measuring system. J Wind Eng Ind Aerodyn 43: 1565-1576.

[13] Castro IP, Robins AG (1977) The flow around a surface-mounted cube in uniform and turbulent streams. J Fluid Mech 79: 307-335.

[14] Cochran LS, Cermak JE (1992) Full- and model-scale cladding pressures on the Texas Tech University experimental building. J Wind Eng Ind Aerodyn 43: 1589-1600.

[15] Richards PJ, Hoxey RP, Connell BD, Lander DP (2007) Wind-tunnel modelling of the Silsoe cube. J Wind Eng Ind Aerodyn 95: 1384-1399.

[16] Surry D (1991) Pressure measurements on the Texas tech building: wind-tunnel measurements and comparisons with full scale. J Wind Eng Ind Aerodyn 38: 235-247.

[17] Richardson GM, Surry D (1994) The Silsoe structures building: comparison between full-scale and wind-tunnel data. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 51:157-176.

[18] Stathopoulos T, Saathoff P (1991) Wind pressure on roofs of various geometries. J Wind Eng Ind Aerodyn 38: 273-284.

[19] Stathopoulos T, Zhu X (1988) Wind pressures on building with appurtenances. J Wind Eng Ind Aerodyn 31: 265-281.

[20] Blocken B, Janssen WD, van Hooff T (2012) CFD simulation for pedestrian wind comfort and wind safety in urban areas: general decision framework and case study for the Eindhoven University campus. Environ Modell Softw 30: 15-34.

[21] Blocken B, Persoon J (2009) Pedestrian wind comfort around a large football stadium in an urban environment: CFD simulation, validation and application of the new Dutch wind nuisance standard.  J Wind Eng Ind Aerodyn 97: 255-270.

[22] He J, Song CCS (1999) Evaluation of pedestrian winds in urban area by numerical approach. J Wind Eng Ind Aerodyn 81: 295-309.

[23] Richards PJ, Mallinson GD, McMillan D, Li YF (2002) Pedestrian level wind speeds in downtown Auckland. Wind Struct 5: 151-164.

[24] Hirsch C, Bouffioux V, Wilquem F (2002) CFD simulation of the impact of new buildings on wind comfort in an urban area. In: Workshop proceedings, cost action C14, Impact of wind and storm on city life and built environment. Nantes, France.

[25] Yoshie R, Mochida A, Tominaga Y, Kataoka H, Harimoto K, Nozu T, et al (2007) Cooperative project for CFD prediction of pedestrian wind environment in the Architectural Institute of Japan. J Wind Eng Ind Aerodyn 95: 1551-1578.

[26] Hanna SR, Tehranian S, Carissimo B, Macdonald RW and Lohner R (2002) Comparisons of model simulations with observations of mean flow and turbulence within simple obstacle arrays.  Atmos Environ 36: 5067–5079.

[27] Chang CH, Meroney RN (2003) Concentration and flow distributions in urban street canyons: wind tunnel and computational data. J Wind Eng Ind Aerodyn 91: 1141–1154.

[28] Montazeri H, Blocken B (2013) CFD simulation of wind-induced pressure coefficients on buildings with and without balconies: validation and sensitivity analysis. Build Environ 60: 137-149.

[29] Lien FS, Yee E (2003) Numerical modeling of the turbulent flow developing within and over a 3-D building array, Part I: A high-resolution reynolds-averaged navier–stokes approach. Bound-Lay Meteorol 112: 427–466.

[30] Launder BE, Spalding DB (1974) The numerical computation of turbulent flows. Comput Methods Appl Mech Eng 3: 89-296.

[31] Brown MJ, Lawson RE, DeCroix DS and Lee RL (2001) Comparison of centre line velocity measurements obtained around 2D and 3D building arrays in a wind tunnel. Report LA-UR-01-4138, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, 7.

[32] محمد تقی زاده م ­ع (1392) اثرات تداخل بر روی بارگذاری باد در یک ردیف ساختمان­های بلند با ارتفاعات متفاوت در فواصل نزدیک با استفاده از روش CFD. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان، اصفهان.

[33] Kim W, Tamura Y, Yoshida A (2011) Interference effects on local peak pressures between two buildings. J Wind Eng Ind Aerodyn 99: 584–600.