Yüksek yapılarda yapı rüzgar etkileşimi

Abstract

Yüksek yapı tasarımında, tasarımı etkileyen en önemli faktör rüzgar etkisidir. Oval veya dairesel olmayan özellikle ortogonal yapı formlarında, rüzgarın yapıyı etkileme biçimi farklılaşır. Rüzgarın doğrudan etkidiği yüzeyde yüzeye dik basınç gerilmeleri yanında, arka ve yan yüzeylerde cephe panellerini dışarı doğru iten çekme gerilmeleri oluşur. Söz konusu basınç ve çekme gerilmelerinin büyüklüğü ve değişimi, yüksek yapılarda kaplama tasarımını doğrudan etkiyen en önemli etkenlerdir. Ayrıca farklı yapı formları veya çevre yapılar da dikkate alındığında, yön ve şiddeti değişen rüzgar akımının etkisiyle, ivme değerleri ve tepe yer değiştirmeler artmakta, yapıların yan ve arka yüzeylerinde girdap etkisi oluşabilmektedir, yayalar ve çevre yerleşimler üzerine beklenmedik olumsuz etkileri de söz konusudur. Girdap etkisi ile rüzgara dik doğrultudaki salınım, bazı ekstrem durumlarda yapıda rezonans riski de oluşturabilmektedir. Bu tez kapsamında öncelikle rüzgar-yapı etkileşimi için, bir benzeşim programı (Cradle scStream) kullanılarak çeşitli modellemeler yapılmıştır. Farklı plan ve yükseklikteki yapılar, yapının tek başına olması ve çevre yapı durumları dikkate alınarak, söz konusu program ile incelenecek ve cepheye gelen yüklerin değişimi irdelenecektir. Yapılara etkiyen teorik rüzgar yüklerinin belirlenmesinde ASCE 7-10 esas alınarak; Yönetmeliğe göre hesaplanan teorik yüklerin, benzeşim modelinin sonuçları ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca benzeşim programının sonuçları, literatürdeki bazı rüzgar tüneli sonuçları ile de karşılaştırılacaktır.

The most important factor affecting the design of tall building is the wind effect. The importance of wind is higher especially in orthogonal buildings compared with the buildings of oval and circular plans. Pressure on upstream face increases the lateral displacements and along-wind accelerations. In addition, possible vortex shedding in the transverse direction may cause cross-wind accelerations. Tensile stresses (suction) occur on back and transverse surfaces, and push outward the claddings. In some extreme cases, Vortex shedding may cause the resonance risk endangering the structure. By taking surrounding buildings into consideration as well, the magnitude and direction of wind may change and cause negative effects on tall building, its surrounding, and pedestrians. In this thesis, by addressing current literature, the effect of surrounding buildings and building form on wind fluctuations, the choice of structural system type and lateral displacements in longitudinal and transverse directions are investigated via wind-structure interaction simulation programs such as Cradle scStream, Robot Structural Analysis. The loading on cladding, the effectiveness of the actual cladding designs, and appropriate connection choice are discussed in detail. Theoretical wind loads acting on the structure cladding is determined according to ASCE 7-10; and the theoretical compressive and tensile loads per unit area are compared with the results of the simulation program.