Farklı çatı tipleri ve eğimlerindeki binalar üzerinde rüzgar etkilerinin deneysel ve teorik incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, binaları hasara uğratabilen rüzgar yüklerinin araştırılması amacıyla, değişik tipte ve değişik çatı eğimlerine sahip bina modelleri etrafındaki akış alanları deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Çalışmanın deneysel kısmı rüzgar tünelinde modellenen atmosferik sınır tabakaakışında gerçekleştirilmiştir. Bu akışın modellenmesinde bariyer, eliptik girdap üreticiler ve pürüzlülük elemanları kombinasyonu kullanılmış ve 15 m/s'lik serbest akış hızında, 150mm yüksekliğinde bir sınır tabaka oluşturularak, 0°, 15°, 30° ve 45° çatı eğimlerindekibina modelleri etrafındaki akış alanlarında akış görüntüleme, hız ve yüzey basıncıölçümleri yapılmıştır. Akış görüntülemede, yağ ve parafin buharı teknikleri kullanılmıştır. Çatı üzerinde yoğun olmak üzere, kızgın tel anemometre sistemi ile akışın ortalama ve çalkantı hızları ölçülerek hız dağılımları elde edilmiş, referans sınır tabakadaki hız çalkantıları ile çatı üzerindeki hız çalkantıları arasındaki korelasyon araştırılmış ve tersakış bölgeleri dışında % 50 oranında korelasyon bulunmuştur. Yüzey basınçlarının ortalama ve çalkantı değerlerinin ölçümleri, değişik çatı geometrileri, farklı saçak tipleri ve farklı rüzgar yönlerine göre daha ayrıntılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Çatı yüzeylerinde ölçülen ortalama ve çalkantı basınç dağılımlarına göre, kritik çatı eğimi 15º, kritik rüzgargeliş açısı ise 45º olarak belirlenmiştir. Çatı yüzeylerinde basıncın negatif pik değerleraldığı bölgelere yerleştirilen spoiler benzeri elemanların, bu bölgelerde meydana gelenemme yükünü % 50 ye varan bir oranda azalttığı görülmüştür. Çalışmanın teorik kısmında, FLUENT paket programı ile akış alanlarının ikiboyutlu sayısal çözümleri elde edilmiş, sayısal çalışmada kullanılan türbülans modellerinin performansları değerlendirilmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırıldığında; Realizable k-epsilon modelin, hız alanlarının hesaplanmasında; Standard k-omega modelin ise, yüzey basınçlarının hesaplanmasında birbirlerine göre biraz daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür.