Wind-induced motions of a multi-storey building in serviceability limit state

Abstract

In this preliminary study, comfort condition of a medium-rise building due to wind induced vibration is assessed according to three international design codes, that is: EN 1991-1-4, AIJ recommendations and AS/NZS 1170.2. A conceptual concrete reinforced building located in the capital area of Iceland is considered. The building has 22 storeys, height of 80 m and width and depth of 36 m and 18 m respectively. Various parameters determine the dynamic response of the building in terms of peak acceleration such as number of storeys, side ratio of a building, stiffness and mass distribution, damping ratio, as well as parameters that control the wind intensity and characteristic. The along-wind acceleration response is evaluated according to all three code-based approaches but only the AIJ recommendations and AS/NZS 1170.2 provide methods to evaluate the across-wind response. EN 1991-1-4 gives the largest estimated along-wind response for fixed damping ratio when wind acts on either side of the building. Some discrepancy is observed between the codes for the across-wind response when wind acts normal to the long-side of the building. It is determined that the across-wind response of the building is higher than the along-wind response for wind that acts normal to the short-side of the building and exceed the human comfort limits proposed by ISO 10137 and the AIJ guidelines for terrain category II as defined in EN 1991-4.

Þessi ritgerð fjallar um frumathugun á vindsvörun á íslensku háhýsi þar sem hröðun byggingarinnar er áætluð samkvæmt þremur alþjóðlegum hönnunarstöðlum, þ.e. EN 1991-1-4, AIJ og AS/NZS 1170.2. Áætluð hágildi hröðunar eru síðan borin saman við tvær mismunandi þægindakröfur sem gefnar eru í ISO 10137 og AIJ og miðast við notmarkaástand. Byggingin sem er rannsökuð er huglæg eða sviðsett og gert ráð fyrir því að hún sé staðsett á höfuðborgarsvæðinu. Hún er 80 m há með rétthyrndan grunnflöt 36 m x 18 m. Ýmsir stikar hafa áhrif á vindsvörun bygginga svo sem hæð, hlutfall á milli hliða, stífni og massadreifing, dempun og svo ýmsir stuðlar sem stjórna ákefð og sérkennum vinds. Vindsvörun byggingarinnar samsíða vindstefnu er ákvörðuð samkvæmt öllum þremur hönnunarstöðlum en aðeins AIJ og AS/NZS 1170.2. gefa aðferðir til að meta vindsvörun bygginga hornrétt á vindstefnu. EN 1991-1-4 áætlar hæstu vindsvörun byggingarinnar samsíða vindstefnu, bæði þegar vindur verkar á lengri hlið og styttri hlið hennar. Ákveðið ósamræmi er á milli hönnunarstaðla þegar vindsvörun hornrétt á vindstefnu er áætluð gagnvart vindi sem verkar á langhlið byggingar. Niðurstöður sýna jafnframt að vindsvörun hornrétt á vindstefnu er hærri heldur en vindsvörun samsíða vindstefnu þegar að vindur verkar á styttri hlið byggingar og uppfyllir ekki fyrrnefndar þægindakröfur fyrir yfirborðsflokk II í EN 1991-4.