بررسی اثر اندرکنش باد- سازه بر پاسخ طولی ساختمان‌های بلند

افزایش سریع جمعیت، محدودیت فضا، عوامل اقتصادی و اجتماعی از دلایلی هستند که باعث احداث ساختمان‌های بلند شده است. از طرفی، ابداع مصالح سبک و مقاوم باعث شده است که ساختمان‌های بلند دارای میرایی کم و پریود ارتعاشی زیاد باشند. بدین سبب، بررسی و آنالیز ساختمان‌های بلند تحت اثر نیروهای باد ضروری به نظر می‌رسد. در این پژوهش، با استفاده از روش دینامیک سیال محاسباتی (cfd) و دینامیک سازه محاسباتی(csd) ، اثر اندرکنش باد و سازه بر روی ساختمان بلند استاندارد carrc، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس انجام شده است. پروفیل سرعت میانگین باد در لایه مرزی اتمسفر با فرمول نمایی و آشفتگی جریان با استفاده از روش پیچک‌های بزرگ ضمنی (iles) شبیه‌سازی شد و یک روش هم شبیه‌سازی برای انتقال بارهای غیریکنواخت از قلمرو سیال به گره‌های سازه‌ای به‌کار برده شد. میرایی سازه‌ای نیز توسط روش رایلی تعیین شد و صحت‌سنجی مدل‌سازی‌ها با نتایج آزمایشگاهی و عددی معتبر انجام شدند. نتایج حاصل نشان می‌دهند که پاسخ سازه‌های فاقد میرایی در برابر باد، به طور قابل توجهی بیشتر از پاسخ سازه‌های دارای میرایی است. نتیجه‌گیری شد که مشخصات متوسط سرعت باد بر توزیع فشار میانگین باد روی ساختمان‌های بلند خیلی تاثیر گذار است، لذا به منظور اطمینان در طراحی ساختمان‌های بلند در برابر باد مسئله اندرکنش باد و سازه باید مد نظر قرار بگیرد.

Investigation into the effect of wind-structure interaction on the along-wind response of tall buildings

Rapid growing of population, limitation of space, economic and social parameters are reasons that have led to the construction of tall buildings. On the other hand, due to invention of strong and lightweight materials, tall buildings had low damping ratio and long vibrational periods. For this reasons, it is necessary to investigate and analyze tall buildings under wind loads. In the present research, windstructure interaction is performed on standard tall building CAARC using computational fluid dynamics (CFD), computational structural dynamics (CSD) and ABAQUS finite element software. The wind mean velocity profile is modelled using exponential formula in the boundary layer of atmosphere, wind turbulence is simulated using implicit large eddy simulation method (ILES), and cosimulation method is used to transfer nonuniform loads from fluid domain to structural nodes. Structural damping is determined by Rayleigh method. To validate the modelling, results are compared with reliable numerical and experimental findings. Results show that nondamped structures have responses significantly higher than damped structures. It is concluded that the distribution of the average wind pressure in highrise buildings is influenced by the average wind speed. Therefore, in order to assurance in the design of tall structures, mechanical properties of wind and structure must be considered.