دانشجو: آقای مهیار کاظمیان استاد راهنما: دکتر سید حسین حسینی لواسانی
زمان: ۹ خرداد ماه ۱۴۰۵ ساعت: ۱۳:۰۰
مکان: لینک ورود شرکت کنندگان
چکیده:
عملکرد آیرودینامیک و سازهای سطوح غشایی کششی پیش تنیده بهعنوان یک سازه سبک، بهشدت تحت تأثیر عوامل محیطی مانند جریان باد قرار دارد. تاکنون مطالعات کمی برای بررسی اثر جریان باد بر نیروهای داخلی، تغییر شکل ها و تنشهای وارد بر سازههای پارچهای انجام شده است، درحالیکه اکثر تحقیقات بر روی تحلیلهای شکلیابی و عملکرد صرفا آیرودینامیک (بدون اندرکنش باد بر سازه) این نوع سازهها متمرکز بودهاند. چالش اصلی در طراحی سازههای پارچهای با توجه به فرمهای خاص و منحصر به فرد این سازهها، برآورد دقیق نیروی باد میباشد. در این رساله، ابتدا آیرودینامیک فرمهای عمومی و کلاسیک پارچهای با توجه به عدم قطعیتهایی همچون زاویه برخورد باد مورد بررسی قرار میگیرد. سپس تحلیل کوپلینگ یکطرفه باد بر سازه برای سازه چتری شکل انجام گردید که در آن عدم قطعیتهای کاربردی مانند زاویه برخورد باد و اثر آن بر روی سازههای گروهی مورد بررسی قرار گرفت. عدم وجود استاندارد جامع، انگیزه مهمی برای بررسی عملکرد سازههای پارچهای تحت نیرو آیرودینامیک میباشد. در این راستا، از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بهطور گسترده برای شبیهسازی اثرات جریان باد بر اطراف ساختمانها و سازههای خاص استفاده میشود. برای اعتبارسنجی نتایج شبیهسازی CFD، از نتایج آزمایشات مقالات تجربی استفاده گردید و با شبیهسازیهای جریان باد در حالت جریان پایا و گذرا مقایسه شد. این شبیه سازیها بر روی یک سازه پارچهای منفرد با در نظر گرفتن جهتهای مختلف باد در حالت تکی و گروهی سازههای چتری انجام گردید. در حالت گروهی، مقدار کاهش نیروها بهویژه در مؤلفه نیروی درگ بالابرنده (Fz) روی پاسخهای سازهای، محاسبه گردید. علاوه بر این، تاثیر تغییر شکل بر بازتوزیع ضریب فشار باد بررسی شد که نشان میدهد در مقایسه با فرضیات پوسته صلب، تغییرات قابل توجهی بهویژه در نواحی مکش رخ میدهد. همچنین نتایج شبیهسازی CFD با روشهای تجربی مقایسه شد و توافق خوبی در پیشبینی تاثیر جریان باد بر سازه پارچهای مشاهده گردید. در بخش بعدی، تاثیر طوفان Eunice بر شمال غرب اروپا به ویژه انگلیس و شهر لندن، اهمیت جریان باد بر سازههای سبک با سطح غشایی کششی مانند گنبد هزاره را برجسته میکند. این گنبد که توسط ریچارد راجرز طراحی شده است، نماد هزاره جدید با پانلهای سایبان همراستا با انحنای یک طرفه هست. این قسمت بررسی میکند که چگونه سازههای مجاور بر سرعت و فشار باد روی سطح گنبد تاثیر میگذارند و زوال سطح کششی را در چهار مرحله تحلیل میکند. همچنین جریان باد در اطراف گنبد، هم در شرایط ایزوله و هم در محیط شهری، برای درک رابطه بین توسعه شهری و مقاومت سازهای در برابر بادهای شدید مورد بررسی قرار گرفته است. یافتهها نشان میدهند که ساختمانهای مجاور، مانند برج Aura، میتوانند سرعت باد محلی و مکش را از ۴۵ تا ۵۵ متر بر ثانیه افزایش داده و موجب آسیبهای سازهای شوند. در بخش آخر، به بررسی سازههای بادشکن که نوع خاصی از سازههای پارچهای متخلخل هستند و برای محافظت از محیطزیست در برابر ذرات شیمیایی مضر، کاهش فرسایش بادی و حفظ منابع ارزشمند طراحی شدهاند، پرداخته شده است. در این بخش، پارچهای از جنس پلیپروپیلن بافتهشده متخلخل (PWPF) استفاده شده است که دارای تخلخلهای مختلفی میباشد. درصدهای مختلف تخلخل میتواند بر کاهش سرعت باد و طراحی سازه تاثیر بگذارند. با افزایش تخلخل، کاهش سرعت باد کمتر و سازه سبکتر خواهد بود؛ در مقابل، کاهش تخلخل باعث کاهش بیشتر سرعت باد میشود، اما وزن سازه را افزایش میدهد. بنابراین، لازم است مقدار بهینهای از تخلخل بر اساس مشخصات پروژه تعیین شود. همچنین ضرایب افت و کاهش نیروی نیروی باد برای تخلخل مورد نظر محاسبه گردید.