ผลกระทบจากอาคารกีดขวางด้านหน้าต่อแรงดันลมที่กระทำต่ออาคารสูง โดยใช้โปรแกรมทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ
คำสำคัญ:
แรงลม, อาคารสูง, พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ, แรงกระทำที่ฐาน, โมเมนต์กระทำที่ฐานบทคัดย่อ
การวิเคราะห์โครงสร้างภายใต้กระแสลมโดยใช้วิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics ,CFD) เพื่อศึกษาผลกระทบต่อโครงสร้าง เช่น การหาค่าสัมประสิทธิ์ของแรง ค่าสัมประสิทธิ์ของความดัน การเคลื่อนตัวของอาคาร แรงกระทำที่ฐาน (Base Shear & Moment) และความดันที่ผิวรอบอาคาร เป็นต้น มีการศึกษาอย่างกว้างขวางในต่างประเทศ ส่วนในประเทศไทยมักใช้วิธีการทดสอบอุโมงค์ลมซึ่งมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง และการแก้ไขปรับเปลี่ยนแบบจำลองทำได้ยาก งานวิจัยนี้ได้จัดทำขึ้นเพื่อศึกษาผลของแรงลมที่กระทำกับอาคารสูงตามมาตรฐาน CAARC ด้วยการใช้การวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมสำเร็จรูปทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ, CFD, รวมถึงผลตอบสนองในทิศทางลมและทิศตั้งฉากกับลม เพื่อเป็นการตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรม และยังได้ศึกษาผลกระทบจากอาคารกีดขวางต่อแรงดันลมที่กระทำกับอาคารสูงอีกด้วย อีกทั้งพบว่ามีข้อจำกัดทางด้านความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้งาน โดยหากคอมพิวเตอร์มีความสามารถที่สูงขึ้นจะช่วยให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ละเอียดถูกต้องมากขึ้น ในด้านผลการตอบสนองของโครงสร้างพบว่า เมื่อเทียบกับผลจากงานวิจัยก่อนหน้า ค่าสัมประสิทธิ์ความดันรอบอาคารที่ระดับความสูง 2/3 ของอาคารให้ผลคลาดเคลื่อนประมาณ 7 % และค่าสัมประสิทธิ์ของแรงมีความคลาดเคลื่อนประมาณ 11 % ซึ่งถือได้ว่าให้ผลการวิเคราะห์สอดคล้องเป็นอย่างดีทั้งค่าแรงและในด้านพฤติกรรมการเคลื่อนตัวที่ระดับยอดอาคารในทิศทางตามกระแสลมและทิศทางตั้งฉากกับลม ส่วนการศึกษาผลกระทบจากสิ่งกีดขวางต่อแรงดันลมที่กระทำกับอาคารสูงพบว่า เมื่อมีอาคารมาบดบังที่ระยะห่างการบดบังไร้หน่วย, u = x/L, น้อยกว่า 20 (20 เท่าของขนาดอาคารหลักตามทิศทางลม) ค่าแรงเฉือนที่กระทำต่อฐานอาคาร (Base Shear) จะยิ่งน้อยลง แต่สำหรับโมเมนต์ที่กระทำที่ฐานอาคาร (Base moment) จะมีค่าลดลงเมื่อระยะห่างการบดบังไร้หน่วย, u, ต่ำกว่า 17
References
Huang S, Li Q S, and Xu S (2007). Numerical evaluation of wind effects on a tall steel building by CFD. Journal of Constructional Steel Research, 63: 612–627.
Braun A L, and Awruch A M (2009). Aerodynamic and aeroelastic analyses on the CAARC standard tall building model using numerical simulation. Computers and Structures, 87: 564–581.
Obasaju E D (1992). Measurement of forces and base overturning moments on the CAARC tall building model in a simulated atmospheric boundary layer. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 40: 103–126.
Thepmongkorn S (2004). High frequency force balance model tests for a prediction of wind-induced forces and responses of buildings. The 9th National Convention on Civil Engineering, Phetchaburi, pp.120-125.
Bairagi A K, and Dalui S K (2014). Optimization of Interference Effects on High-Rise Buildings for Different Wind Angle Using CFD Simulation. Electronic Journal of Structural Engineering, 14: 39-49.
Dalui S K, Kar R, and Hajra S (2015). Interference Effects on Octagonal Plan Shaped Tall building under Wind - A Case Study. SCIENTIFIC COOPERATIONS WORKSHOPS ON ENGINEERING BRANCHES, Istanbul.
Dagnew A K, and Bitsuamlak G T (2010). LES evaluation of wind pressures on a standard tall building with and without a neighboring building. The Fifth International Symposium on Computational Wind Engineering.
Dagnew A K, Bitsuamalk G T, and Merrick R (2009). Computational evaluation of wind pressures on tall buildings. 11th Americas Conference on Wind Engineering, San Juan.
Desai A K, Sevalia J K, and Vasanwala S A (2014). Wind Interference Effect on Tall Building. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architectural Engineering, 8: 656-662
Mittal A K, Ghosh D, Behera S, Siddiqui I A, and Dharmshaktu D S (2013). WIND FLOW SIMULATION IN THE VICINITY OF TALL BUILDINGS THROUGH CFD. The Eighth Asia-Pacific Conference on Wind Engineering, Chennai.
Kheyari P, and Dalui S K (2015). Estimation of Wind Load on a Tall Building under Interference Effects: A Case Study. Jordan Journal of Civil Engineering, 9.
Roy A K, Verma S K, Lather S, and Sooda M (2014). ABL airflow through CFD simulation on tall building of square plan shape. 7th National Conference on Wind Engineering, Patiala.
Commonwealth Advisory Aeronautical Research Council (CAARC). https://uia.org/s/or/en/1100046837
Downloads
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
บท
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
