بررسي فشار باد بر سقف‌هاي چادري با فرم قيفي به روش شبيه‌ سازي عددي

Investigation of Wind Pressure on Fabric Structures with Conical Form Using CFD

فرم قيفي، يكي از متداول‌ترين و بهينه‌ترين فرم‌هاي سازه‌هاي چادري است كه عموما به عنوان پوشش سقف در فضاهاي با دهانه‌هاي كوچك و متوسط به‌كار مي‌رود. به دليل سبكي سازه چادري، بار باد اصلي‌ترين بار طراحي اين سازه‌ها است اما به دليل شكل ويژه اين سازه‌ها، استفاده از آيين‌نامه‌هاي بارگذاري براي تعيين بار باد امكان‌پذير نيست. در اين مقاله، تلاش شده است اثر باد بر سازه‌هاي چادري قيفي به روش شبيه‌سازي عددي مطالعه شود و پارامترهاي موثر بر مقدار فشار باد تعيين و ارزيابي گردد. به اين منظور 48 نمونه سازه چادري با فرم قيفي در محيط نرم‌افزار Fluent مدلسازي و تحليل وزش باد در اطراف نمونه‌ها انجام شده است. با استفاده از نتايج تحليل، اثر مشخصات هندسي نمونه‌ها، چون زاويه شيب كلي فرم، اندازه نسبي دايره بالاي فرم قيفي و زاويه شروع قوس ايجادكننده فرم در پايين، بر توزيع فشار باد بررسي شده است. مشخص مي‌شود كه در ميان پارامترهاي هندسي موردنظر، زاويه شيب كلي فرم قيفي موثرترين عامل در تغييرات فشار باد بر سطح نمونه‌ها مي‌باشد.

Conical form is one of the standard and efficient fabric structure forms which is a suitable choice to cover small and intermediate spans. Since weight of fabric structures is not significant, wind pressure is the governing load in their design process. However, building codes do not suggest design wind loads for irregular shaped structures such as fabric structures. In this paper, effective parameters of wind pressure on conical fabric structures are investigated by using computational fluid dynamics. 48 cases of wind flow around conical formed fabric structures are modeled and analyzed in Fluent computer program. The effects of geometric characteristics of models, namely principal slope angel of form, proportional diameter of top circle of conical form, and lowest start angel of main curve, on wind pressure distribution is investigated. Among considered parameters, principal slope angel of conical form is recognized to be the most impressive parameter on wind pressure distribution.