Vortex induced vibrations in high-rise buildings
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2020-06-15
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
en
Pages
70 + 29
Series
Abstract
The focus of this study is on the serviceability limit state of high-rise buildings. Wind induced vibration in high-rise buildings may cause motion induced discomfort for the occupants. If a building is slender enough, which is the case in most high-rise buildings, across-wind acceleration due to vortex shedding is the leading cause of wind induced acceleration. In this study current tools available are presented to evaluate acceleration response in the early stages of the project for preliminary design. Standards and literature provide hand calculation equations for evaluation. Based on the theory of vortex shedding phenomena, the finite element method is adopted in this study as a scientific contribution to evaluate across-wind response. In this study it was discovered that current tools provide very scattered results and should not be used as a base for final design. Especially acceleration response results calculated by Eurocode are in the order of magnitude higher than the results by other standards and literature, making Eurocode insufficient for predicting acceleration response even for preliminary design. Procedure based on finite element method was built by making multiple conservative assumptions and it was found to predict reasonably well, with results being near the predictions made by standards and literature. In most cases, results from standards were more conservative than predictions made by the procedure based on finite element method. This procedure needs further testing against full-scale measurements to evaluate its accuracy.Tämän työn painopisteenä on käyttörajatilan tarkastelu korkeissa rakennuksissa. Tuulesta johtuva korkean rakennuksen värähtely saattaa aiheuttaa liikkeestä johtuvaa pahoinvointia sisällä olijoille. Jos rakennus on tarpeeksi hoikka, kuten suurin osa korkeista rakennuksista, tuulta vasten poikkisuuntainen värähtely on merkittävin tuulesta johtuva värähtely. Tässä työssä esitellään tämänhetkiset työkalut poikkisuuntaisen värähtelyn arvioimiseksi projektin alkuvaiheessa. Standardit ja kirjallisuus tarjoavat käsinlaskentamenetelmiä kiihtyvyysvasteen arvioimiseksi. Tässä työssä esitellään tieteellisenä panoksena proseduuri, joka perustuu pyörrerataherätteen teoriaan, käyttäen elementtimenetelmää yhdessä pyörreratateorian kanssa poikkisuuntaisen kiihtyvyysvasteen arvioimiseksi. Laskelmien tuloksissa oli hajontaa, mikä osoittaa, että pyörreratailmiö on monimutkainen ilmiö. Standardien ja kirjallisuuden tarjoamia kaavoja tulee käyttää vain alustavaan suunnitteluun. Erityisesti tulokset Eurokoodilla laskemalla ovat kertaluokkaa liian suuret, eikä niitä voi hyödyntää edes alustavaan korkeiden rakennuksien suunnitteluun. Tässä työssä elementtimenetelmällä laskemalla tulokset olivat lähellä tuloksia, jotka oli laskettu standardeilla sekä kirjallisuudella pois lukien Eurokoodin avulla lasketut arvot, jotka olivat merkittävästi suuremmat. Vaikka elementtimenetelmässä oli tehty useampi konservatiivinen oletus, vaste oli lähes kaikissa tapauksissa pienempi kuin standardeilla laskemalla. Tämän menetelmän tarkkuutta täytyy vielä arvioida vertaamalla tuloksia täysimittaisiin mittauksiin.Description
Supervisor
Niiranen, JarkkoThesis advisor
Tuikka, JoonaKeywords
high-rise, vortex shedding, time history analysis, acceleration, standard, time history analysis