Vėjo apkrovų įtakos skirtingoms uosto statinių geometrinėms formoms tyrimas
Petrauskas, Dainius |
Šiame baigiamajame darbe nagrinėjama vėjo apkrovos įtaka pastatams, kai ant jų stogų įrengiamos saulės elektrinės. Vėjo poveikis yra vienas svarbiausių išorinių veiksnių, į kurį būtina atsižvelgti projektuojant pastatus, o papildomi elementai, tokie kaip saulės elektrinių moduliai, gali reikšmingai pakeisti aerodinamines sąlygas ir apkrovų pasiskirstymą. Tyrimo tikslas – įvertinti, kaip keičiasi vėjo apkrova bei oro srauto elgsena dėl saulės elektrinių įrengimo ant skirtingos geometrijos pastatų. Darbo metu buvo atlikta normatyvinė (pagal LST EN 1991-1-4) bei skaitinė analizė naudojant CFD programą RWIND Simulation. Tyrimas apėmė šešis pastatų modelius, kurių geometriniai parametrai skyrėsi stogo posvyrio kampu ir aukščiu. Kiekvienas modelis analizuotas esant dviem vėjo kryptims – statmenai (X) ir lygiagrečiai (Y) pastato kraigui. Lyginant modelius su ir be saulės elektrinių, nustatyta, kad elektrinių įrengimas gali padidinti arba sumažinti bendrą atstojamąją vėjo jėgą, tačiau didžiausi pokyčiai fiksuoti lenkimo momentuose – kai kur jų vertės išaugo daugiau nei 10 kartų. Rezultatai taip pat parodė, kad dėl modulių virš stogo susidaro srauto greitėjimo zona, didinanti siurbimą ir slėgį stogo kraštuose. Kai kuriose zonose slėgis padidėjo net iki 76 %. Be to, nustatyta, kad saulės elektrinės stabilizuoja srautą už pastato – sumažėja turbulencijos kinetinė energija, o oro srautas tampa tolygesnis. Tyrimas parodė, jog saulės elektrinių įtaka vėjo apkrovoms yra reikšminga ir turi būti įvertinama projektuojant. Siekiant dar tikslesnių rezultatų, rekomenduojama atlikti ir eksperimentinius vėjo tunelio bandymus bei tobulinti norminius dokumentus, kad jie atspindėtų realias projektavimo situacijas
This final thesis investigates the impact of wind loads on buildings with solar power plants installed on their roofs. Wind is one of the most significant external factors in building design, and additional rooftop elements—such as photovoltaic modules—can substantially alter aerodynamic conditions and the distribution of loads. The objective of the study is to assess how the installation of solar panels affects wind pressure and airflow behavior across buildings of varying geometries. The research includes both normative analysis (based on LST EN 1991-1-4) and numerical simulation using the CFD software RWIND Simulation. The study covers six building models with different roof slopes and heights. Each model was analyzed under two wind directions: perpendicular (X) and parallel (Y) to the building ridge. A comparison between models with and without solar panels revealed that the total resultant wind force may increase or decrease depending on geometry, but the most significant changes were observed in bending moments, which in some cases increased more than tenfold. The results also showed that the presence of solar modules creates an accelerated airflow zone above the roof, increasing suction and pressure along roof edges. In some zones, pressure increased by up to 76%. Furthermore, solar panels were found to stabilize the airflow behind the building by reducing turbulence kinetic energy, resulting in a smoother flow pattern. The study concludes that the aerodynamic impact of solar panels on wind loads is significant and must be considered in structural design. For more accurate assessments, real wind tunnel experiments are recommended, along with the improvement of regulatory guidelines to better reflect practical design scenarios.