Çatı ve saçak eğim açısının beşik çatılı alçak binalar üzerindeki basınç dağılımına etkisi

Bu çalışmada, çatı eğim açısının 15°, 30° ve 45° ve saçak eğim açısının 0°, 15°, 30°, 45° ve 60° olduğu beşik çatılı alçak bina modelleri etrafında sürekli rejimdeki üç boyutlu akış alanları, Reynolds sayısının 40000 değeri için Standard k-ε, RNG k-ε ve Realizable k-ε türbülans modelleri ile hesaplanmıştır. Çatı ve saçak eğim açılarındaki değişikliğin basınç dağılımları üzerindeki etkisi model yüzeylerinde ortalama basınç katsayısı dağılımları şeklinde incelenmiştir. Sayısal çözümlerde rüzgar geliş açısı 90° olarak dikkate alınmıştır. Bina modellerindeki geometrik değişiklikler yüzey basınç dağılımlarında farklılık oluşturmaktadır. Yüzey basınç dağılımlarındaki belirgin farklılıklar çatı ön yüzeylerinde ve saçak yüzeylerinde ortaya çıkmaktadır. En kritik negatif pik basınç katsayıları 15° eğimli çatıların sırtlarında oluşmakta ve saçak eğim açısı arttıkça ön saçak üzerinde ve çatı sırtında oluşan pikler arasındaki fark azalmaktadır. Üç farklı türbülans modeliyle hesaplanan sayısal sonuçlar birbirine yakın olmaktadır.

Anahtar Kelimeler:

Alçak bina, beşik çatı, saçak, basınç katsayısı, türbülans modeli

PDF

___

Referans1. Davenport A.G., Surry D.J., The pressures on low rise structures in turbulent wind, Canadian Structural Engineering Conference, Ottowa, 1-39, 1974.
Referans2. Stathopouos T., Wind loads on low-rise buildings with various-sloped roofs, Engineering Structures, 23, 813-824, 1984.
Referans3. Kind R.J., Worst suctions near edges of flat rooftops with parapets, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 31, 251-264, 1988.
Referans4. Meecham D., Surry D., Davenport A.G., The magnitude and distribution of wind-induced pressures on hip and gable roofs, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 38, 257-272, 1991.
Referans5. Robertson A.P., Effect of eaves detail on wind pressures over an industrial building, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 38, 325-333, 1991.
Referans6. Stathopoulos T., Luchian H., Wind-induced forces on eaves of low buildings, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 52, 249-261, 1994.
Referans7. Richardson G.M., Hoxey R.P., Robertson A.P., Short J.L., The Silsoe Structures Building: Comparisons of pressures measured at full scale and in two wind tunnels, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 72, 187-197, 1997.
Referans8. Hoxey R.P., Reynolds A.M., Richardson G.M., Robertson A.P., Short J.L., Observations of Reynolds number sensitivity in the separated flow region on a bluff body, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 73, 231-249, 1998.
Referans9. Uematsu Y., Isyumov N., Wind pressures acting on low-rise buildings, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 82, 1-25, 1999.
Referans10. Ginger J.D., Holmes J.D., Effect of building length on wind loads on low-rise buildings with a steep roof pitch, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 91, 1377-1400, 2003.
Referans11. Prasad D., Uliate T., Ahmed M.R., Wind loads on low-rise building models with different roof configurations, Fluid Mechanics Research, 36, 231-243, 2009.
Referans12. Bitsuamlak G.T., Warsido W., Ledesma E., Chowdhury A.G., Aerodynamic mitigation of roof and wall corner suctions using simple architectural elements, Journal of Engineering Mechanics, 139, 396-408, 2013.
Referans13. Tominago Y., Akabayashi S., Kitahara T., Arinami Y., Air flow around isolated gable-roof buildings with different roof pitches: Wind tunnel experiments and CFD simulations, Building and Environment, 84, 204-213, 2015.
Referans14. Fouad N.S., Mahmoud G.H., Nasr N.E., Comparative study of international codes with loads and CFD results for low rise buildings, Alexandria Engineering Journal, 57, 3623-3639, 2018.
Referans15. Xing F., Mohotti D., Chauhan K., Study on localized wind pressure development in gable roof buildings having different roof pitches with experiments, RANS and LES simulation models, Building and Environment, 143, 240-257, 2018.
Referans16. Shan W., Tamura Y., Yang Q., Li B., Effects of curved slopes, high ridges and double eaves on wind pressures on traditional Chinese hip roofs, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 183, 68-87, 2018.
Referans17. Singh J., Roy A.K., Effects of roof slope and wind direction on wind pressure distribution on the roof of a square plan pyramidal low-rise building using CFD simulation, International Journal of Advanced Structural Engineering, 11, 231-254, 2019.
Referans18. Launder B.E., Spalding D.B., The Numerical computation of turbulent flows, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3, 269-289, 1974.
Referans19. Shih T.H., Liou W.W., Shabbir A., Zhu J., A new k-ε eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows - model development and validation, Computers Fluids, 24, 227-238, 1995.
Referans20. Özmen Y., Farklı çatı tipleri ve eğimlerindeki binalar üzerinde rüzgar etkilerinin deneysel ve teorik olarak incelenmesi, Doktora Tezi, K.T.Ü., Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2006.
Referans21. Oliveira P.J., Younis B.A., On the prediction of turbulent flows around full-scale buildings, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 86, 203-220, 2000.