Aerodynamická interference štíhlých vysokých budov v turbulentním proudu vzduchu

Abstract

Současné výškové budovy, které jsou mnohdy navrhovány jako velmi štíhlé konstrukce, mohou dosahovat rozměrů až několika set metrů, což může v praxi způsobovat nemalé komplikace při návrhu. Vítr pro tyto konstrukce představuje dominantní návrhové zatížení, které však mnohdy nebývá definované v normativních předpisech. U skupiny izolovaných vysokých budov dochází k tzv. aerodynamické interferenci, což znamená, že se vlivem vzájemné blízkosti těchto budov mění charakter proudění v jejich okolí i celkové zatížení budov větrem. Dochází tak k významným změnám lokálních tlaků na povrchu budov, ke změnám odporových sil konstrukcí a rovněž ke změnám aeroelastické odezvy. Disertační práce se zabývá především experimentální analýzou interference budov z hlediska aerodynamických sil a lokálních tlaků větru na jejich pláště. Práce předkládá nové znalosti v oblasti aerodynamických součinitelů dvojic a trojic budov se základními obdélníkovými a čtvercovými průřezy v dosud nepublikovaných geometrických sestavách. Práce obsahuje také experimentální analýzu interferenčních jevů konkrétní skupiny výškových budov s kruhovým průřezem a členitou fasádou, která byla zohledněna při reálném návrhu, a posouzení účinků zatížení větrem na této konstrukci. Pro tento případ trojice výškových budov hotelového komplexu v Gruzii, který je nyní ve výstavbě, byl experimentálně analyzován i vliv povrchové drsnosti fasády, která jak se ukázalo, podstatně ovlivňuje velikosti zatížení a interferenčního zesílení zatížení působícího větru.

Nowadays high-rise buildings reach heights of several hundred meters with a very high slender ratio. Wind is dominant design loading for these structures, which is not fully defined in codes. In the case of a group of isolated tall buildings, the so-called aerodynamic interference occurs. The airflow within their proximity and the total wind loading changes due to the mutual proximity of the objects. There are significant changes in local pressures on the surfaces of buildings, changes in the aerodynamic drag forces of structures and changes in the aeroelastic response. The work publishes new knowledge in the field of aerodynamic coefficients for pair and three buildings with basic rectangular and square cross-sections in geometric assemblies not previously published. The work also includes an experimental analysis of interference phenomena of a specific group of high-rise buildings with a circular cross-section with a rough façade. The analysis was taken into account in the real design and assessment of the structure for the effects of wind loads. For this case of the three high-rise buildings of the hotel complex in Georgia, which is currently under construction, the influence of the surface roughness of the façade was experimentally analyzed, which turned out to significantly affect the magnitude of the load and the interference gain of the wind load.