Investigation of the Behavior of Tall Buildings under Wind Effect Using Catastrophe Theory

Jam, Omid and Eimani Kalehsar, Houshyar and Abitorabi, Masoud (2014) Investigation of the Behavior of Tall Buildings under Wind Effect Using Catastrophe Theory. Masters thesis, university of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (بررسی رفتار ساختمان‌های بلند در اثر باد با استفاده از تئوری کاتاستروف)
Omid Jam.pdf

Download (326kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Tall buildings have both along wind response (displacement parallel to wind direction) and across wind response (displacement perpendicular to wind direction). In most cases, main criterion for designing these structures is their across wind response. One of the main causes of creation of across wind response in tall buildings is vortex streams behind the structure. If frequency of vortex behind the building is near natural oscillation frequency of these structures, lock-in phenomenon occurs. This phenomenon results in a sudden change in behavior of tall buildings and we can observe its effect in across wind response of these structures. Lock-in phenomenon leads to maximum across wind response, and therefore is of great importance for designers. In addition, since models and analytical equations of wind engineering are not capable of describing and predicting the behavior of tall buildings for lock-in phenomenon, designers are obliged to use experimental models and wind tunnel experiment, which is very expensive. Analysis of such phenomena and abrupt changes is feasible using catastrophe theory. In this research, across wind response of tall buildings with rectangular shape is studied using cusp catastrophe model. Data of wind speed and across wind response of the top of an aeroelastic model in wind tunnel are analyzed with Cuspfit program and R software. Finally, results from cusp model are compared with linear and logistic models and superiority of cusp catastrophe model in studying and modeling sudden changes in across wind response of tall buildings for lock-in phenomenon is shown.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی رفتار ساختمان‌های بلند در اثر باد با استفاده از تئوری کاتاستروف
Persian Abstract: ساختمان‌های بلند تحت اثر باد هم دارای پاسخ طولی (جابه‌جایی در امتداد باد) و هم دارای پاسخ عرضی (جابه‌جایی در جهت عمود بر باد) هستند. در بسیاری از موارد، معیار اصلی در طراحی این سازه‌ها، پاسخ عرضی آن‌ها می‌باشد. یکی از دلایل ایجاد پاسخ عرضی ساختمان‌های بلند، جریان‌های گردبادی تشکیل‌شده در منطقه‌ی پشت ساختمان است. اگر فرکانس گردبادهای پشت به فرکانس طبیعی این سازه‌ها نزدیک شود، پدیده‌ی قفل‌شدگی رخ می‌دهد. در اثر این پدیده یک تغییر ناگهانی در رفتار ساختمان‌های بلند دیده می‌شود و آثار آن را می‌توان در پاسخ عرضی این سازه‌ها مشاهده کرد. پدیده‌ی قفل‌شدگی‌ بیشینه پاسخ عرضی ساختمان‌های بلند را در پی دارد و از این نظر برای طراحان حائز اهمیت است. از طرفی چون مدل‌ها و روابط موجود در مهندسی باد، قابلیت بررسی و پیش‌بینی رفتار ساختمان‌های بلند برای پدیده‌ی قفل‌شدگی را ندارند، به همین دلیل، طراحان رو به ماکت‌سازی و آزمایش تونل باد می‌آورند که بسیار پر‌هزینه است. بنابراین ارائه‌ی مدلی برای بررسی و پیش‌بینی این رفتار، ضروری به نظر می‌رسد. بررسی و تحلیل چنین رویداد‌ها و تغییرات ناگهانی با استفاده از تئوری کاتاستروف میسر است. در این پژوهش، پاسخ عرضی ساختمان‌های بلند با پلان مستطیلی شکل با به‌کارگیری مدل کاتاستروف کاسپ، مورد بررسی قرار می‌گیرد. به این منظور داده‌های مربوط به سرعت باد و پاسخ عرضی رأس یک مدل آئروالاستیک مورد آزمایش در تونل باد، توسط برنامه‌ی کاسپ‌فیت و نرم‌افزارR، آنالیز می‌شود. نهایتا نتایج حاصل شده از مدل کاسپ با مدل‌های خطی و لجستیکی مقایسه شده و عملکرد بهتر مدل کاتاستروف کاسپ در بررسی و مدل‌سازی تغییرات ناگهانی پاسخ عرضی ساختمان‌های بلند برای پدیده‌ی قفل‌شدگی نشان داده می‌شود.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Eimani Kalehsar, HoushyarUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Abitorabi, MasoudUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 13 Dec 2018 17:27
Last Modified: 13 Dec 2018 17:27
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2447

Actions (login required)

View Item View Item