تأثيرات الرياح على المباني الشاهقة: أبراج أوليمبيادس في باريس
تأثيرات الرياح على المباني الشاهقة: دراسة CFD على أبراج أوليمبيادس في باريس
كجزء من مشروع تجديد، طُلب من EOLIOS تحليل تأثير الرياح على برجين سكنيين مصنفين كمباني شاهقة الارتفاع (مبانٍ شاهقة الارتفاع) تقع في منطقة أوليمبيادس في الدائرة 13 في باريس. تجرى الدراسة في سياق حضري كثيف، مع وجود مشاكل هيكلية وتشغيلية تتعلق بالارتفاع الكبير للمباني.
كان الهدف الرئيسي للبعثة هو توصيف تأثيرات الموقع من خلال دراسة ديناميكية هوائية عددية. واستخدمت المحاكاة بتقنية CFD لتقييم توزيع سرعات الرياح والضغوط حول المباني لثمانية اتجاهات للرياح.
ركز التحليل على عدة نقاط مهمة:
– تحديد مناطق إعادة الدوران أو السرعة الزائدة أو مناطق الحماية الناجمة عن تكوين الأبراج والمباني المجاورة;
– تقييم تأثير تأثير تأثيرات الموقع على استخدام عربات الصيانة، ولا سيما كدالة لسرعات الرياح التي يتم الوصول إليها على ارتفاعات مختلفة;
– قياس الضغوط التي تمارس على الواجهات، باستخدام كل من طرق CFD والحساب المستمدة من الكود الأوروبي، من أجل التحقق من افتراضات التصميم.
تأثيرات الرياح على المباني الشاهقة: أبراج أوليمبيادس في باريس
السنة
2025
العميل
EIFFAGE
الموقع
فرنسا
التصنيف
الهواء والرياح
مواصلة التصفح :
مشاريعنا الأخرى :
آخر الأخبار :
الملف الفني :
خبراتنا
توصيف الرياح في بيئة حضرية
هيكل الطبقة الحدودية للغلاف الجوي
يعتمد تحليل الرياح في المناطق المبنية على فهم جيد للبنية الرأسية للغلاف الجوي وتأثيرات التضاريس والتوسع العمراني. وتتيح هذه النمذجة في محاكاة CFD إعادة إنتاج ملامح السرعة وظواهر التفاعل بين الرياح والمباني بأمانة.
تتأثر الرياح المرصودة على مستوى سطح الأرض بشدة بخصائص الطبقة الحدودية للغلاف الجوي، والتي تتكون من ثلاث طبقات فرعية:
– الطبقة الفرعية الخشنة، القريبة من الأرض، حيث تتسبب العوائق في حدوث اضطراب غير منظم.
– الطبقة السطحية، التي يتراوح ارتفاعها بين 10 و100 متر، حيث يوجد تدرج ملحوظ في السرعة ودرجة الحرارة.
– الطبقة الخارجية أو الطبقة الفرعية بالقصور الذاتي، وهي طبقة فرعية أعلى وأقل اضطرابًا، تعكس الرياح الجيوستروفية.
في هذا التقسيم الطبقي، تختلف سرعة الرياح وفقًا للوغاريتمية مع الارتفاع، وهي ظاهرة تُعرف باسم القص العمودي.
تأثير خشونة الأرض على ملامح الرياح
تُعدّل خشونة الأرض أو النسيج الحضري بقوة ملامح الرياح. فالبيئة الكثيفة (المباني المكتظة بإحكام، والغطاء النباتي) تبطئ الرياح على مستوى الأرض وتزيد من التدرج الرأسي. وعلى العكس من ذلك، فإن التضاريس المفتوحة (سهول، بحر) تسمح للرياح بالتطور بحرية أكبر. يتم دمج هذه التأثيرات في نمذجة CFD من خلال معامل خشونة مشتق من خصائص التضاريس وفقًا لتوصياتالكود الأوروبي.
التأثيرات الإيروديناميكية الهوائية في المناطق الحضرية الكثيفة
ظواهر التسارع المحلي
إن وجود المباني العالية والنسيج الحضري المعقد يولد العديد من الاضطرابات الريحية. يجب تحديد هذه التأثيرات لضمان سلامة وراحة المستخدمين، خاصةً في حالة العمل في الأماكن المرتفعة.
تتسبب بعض التكوينات المعمارية في تسارع موضعي للرياح:
– التأثير الفنتوري: ضغط وتسارع التدفق بين مبنيين متجاورين.
– التأثير التوجيهي: تركيز الرياح في الشوارع الموجهة على طول محور الرياح السائد.
– تأثير الزاوية: ظهور الاضطرابات والرياح عند الزوايا الحادة للمباني.
يمكن أن تولد هذه الظواهر سرعات رياح عالية، والتي يمكن أن تكون مصدر إزعاج أو خطر.
تأثير المباني الشاهقة على الأيرولكس في المناطق الحضرية
تُنتج المباني الشاهقة (IGH ) تأثيرات ملحوظة للتيار الهابط: حيث يتم إعادة توجيه التدفق الذي يضرب الواجهة العلوية نحو الأرض، مما يزيد من السرعات عند أسفل المبنى. غالبًا ما يكون هذا التكوين إشكالية حول المداخل أو المدرجات أو مناطق المشاة. في CFD، يمكن قياس هذه التأثيرات لتوقع التدفقات الزائدة وتصميم الحماية المناسبة. في الصورة المقابلة، تظهر تأثيرات الزوايا بوضوح.
تأثير الموقع على الرياح حول مبنى شاهق الارتفاع
الضغط على الواجهات والتأثيرات الهيكلية
توزيع الضغط - مناطق اليقظة - مناطق اليقظة
تخضع المباني الشاهقة لأحمال ديناميكية هوائية كبيرة. يجب تقييم هذه الضغوط بدقة لضمان متانة الغلاف الخارجي.
تمارس الرياح ضغوطًا ديناميكية على الجدران المكشوفة والمنخفضات على الجوانب المقابلة. وتتركز هذه القوى على وجه الخصوص :
– الحواف العمودية، المناطق التي يركد فيها التدفق وينفصل;
– على الأسطح المكشوفة للرياح السائدة، حيث تكون سعة الحمولة أكبر ما يمكن.
يعد شكل البرج واتجاهه وخشونة الموقع من العوامل المحددة في توزيع الأحمال.
تأثير توزيع ضغط الواجهة على التصميم
يجب تصميم عناصر الواجهة (الحوائط الساترة، والزجاج، والمثبتات) لتحمل الضغوط الموضعية دون تشوه مفرط. تتيح نمذجة CFD إمكانية تحديد المناطق المعرضة لأكبر قدر من الضغط واختبار تأثير متغيرات التصميم قبل التنفيذ.
تكامل معيار الكود الأوروبي من خلال محاكاة CFD
معلمات مدخلات نموذج CFD
ولضمان صحة عمليات المحاكاة ومواءمتها مع الممارسات التنظيمية للدراسة المعروضة أدناه، تأخذ نمذجة CFD في الاعتبار متطلبات EN 1991-1-4 (الكود الأوروبي للرياح)، بالإضافة إلى نتائج دراسة شاملة للأرصاد الجوية.
تستخدم عمليات المحاكاة :
– سرعة الرياح الأساسية (
) التي يتم تحديدها وفقاً لموقع وتضاريس الموقع.
– معاملات الخشونة () ومعاملات التضاريس (
)، التي تتكيف مع نوع التضاريس المدروسة. وتأخذ هذه المعاملات في الاعتبار بنية الأرض أو البيئة المحيطة، ولا سيما تأثيرها على المظهر الرأسي لسرعة الرياح، وتأثيرات التضاريس (التضاريس) على تدفقات الرياح.
– مقطع جانبي لوغاريتمي للسرعة الرأسية(Vm(z)، يتم تحديده على أساس هذه البارامترات وتعديله وفقًا للخصائص المحددة للموقع.
هذا الإطار يجعل من الممكن محاكاة سرعات الرياح التمثيلية على ارتفاعات مختلفة ومقارنتها بعتبات الأمان المحددة.
استخدام نموذج CFD محدد للتحليل متعدد الاتجاهات
يمكن للنموذج المحدد المستخدم محاكاة اتجاهات الرياح المختلفة (على سبيل المثال 8 اتجاهات رئيسية). واستناداً إلى المظهر الجانبي المرجعي، يتم تحليل تأثيرات الموقع لكل اتجاه، مع تسليط الضوء على التسارع المحلي أو مناطق إعادة الدوران أو تأثيرات الانحراف.
يتم حساب المظهر الجانبي للسرعة عند مدخل المجال، المقابل لسرعة قاعدة موحدة ومعلمات خشونة مرتبطة بتضاريس محددة، وفقاًللرمز الأوروبي باستخدام المعادلة التالية:
يتم حساب متوسط المظهر الجانبي لسرعة الرياح القياسية عند مدخل المجال على النحو التالي:
جعل العمل في الأماكن المرتفعة أكثر أمانًا - تدعم إدارة السلامة في الأماكن المرتفعة
معايير السلامة لمنصات العمل الهوائية
يمكن استخدام محاكاة CFD لتوقع المخاطر المتعلقة بالرياح،بالإضافة إلى توصيات السلامة، عند العمل مع الجندول على الواجهة.
تأثير الموقع على الرياح حول مبنى شاهق الارتفاع
وفقًا لمعيار NF EN 280، يجب ألا تستخدم المحابس أعلى من 12.5 م/ثانية. في سياق حضري معقد، يمكن أن تؤدي تأثيرات الموقع إلى تضخيم هذه السرعة محليًا، ولهذا السبب يلزم إجراء تقييم مفصل باستخدام المحاكاة.
مزايا تحليل CFD - تقييم الامتثال للمعايير
يستخدم CFD لتحديد مناطق السرعة الزائدة التي يمكن أن يكون لها تأثير على استقرار الكنة. كما يتم تحديد مناطق المأوى أو الاضطرابات المنخفضة لتحديد مناطق التدخل الآمن. تتم مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع بيانات الطقس لصياغة توصيات يمكن استخدامها في الميدان.
استخدام CFD لتحليل المباني الشاهقة الارتفاع
التكوين المعماري لأبراج أوليمبيادس الأولمبية
يتألف موقع الدراسة من برجين سكنيين في منطقة أوليمبيادس الواقعة في بيئة حضرية كثيفة. أحد البرجين، ويُدعى برج طوكيو، ذو هندسة مستطيلة الشكل، ويتكون من 29 طابقاً بواجهة مسطحة وشرفات طويلة. أما البرج الثاني، وهو برج أوساكا، فيبلغ ارتفاعه 35 طابقاً، بواجهة تتناوب بين الأجزاء الصلبة والزجاجية، كما يضم شرفات خيطية.
يقع المبنيان بموازاة بعضهما البعض ولهما اتجاه متشابه. ويخلق ارتفاعهما وموقعهما سياقاً هوائياً معقداً، مما يؤدي إلى تأثيرات ملحوظة في الموقع مثل توجيه الرياح والتسارع المحلي والدوامات، خاصة وأن البيئة مقيدة بشدة بكثافة المباني المحيطة.
تحليل CFD متعدد الاتجاهات
تم تحليل العديد من السيناريوهات لتعكس تباين اتجاه الرياح:
– رياح شمالية
– رياح شمالية شرقية شمالية
– رياح شرقية
– رياح جنوبية شرقية جنوبية شرقية
– رياح جنوبية
– رياح جنوبية غربية جنوبية
– رياح غربية
– رياح شمالية غربية شمالية
مكنت هذه المحاكاة من مراقبة ديناميكيات تدفق الهواء وتقييم سرعة واتجاه التدفق حول البرجين.
دراسة CFD لتأثيرات الموقع وهبوب الرياح والضغوط على المباني الشاهقة - Tours Olympiades
تسليط الضوء على تأثيرات الموقع باستخدام محاكاة CFD
حددت الدراسة بوضوح تأثيرات الموقع المرتبطة بموقع المباني في بيئتها الحضرية. من خلال نمذجة الاتجاهات الثمانية الرئيسية لوردة الرياح، أبرزت المحاكاة العددية ظواهر محددة حسب اتجاه الرياح:
– في حالة الرياح الشمالية، يستفيد البرج الواقع في الجنوب من منطقة إعادة تدوير الهواء الناتجة عن البرج الشمالي، مما يقلل بشكل كبير من سرعة الرياح على واجهته.
– وعلى العكس، في حالة الرياح الجنوبية الغربية، يكون البرج الشمالي بدوره محميًا بالبرج الجنوبي.
– بالنسبة للرياح الشرقية والجنوبية الشرقية، لوحظ وجود تأثير فنتوري ملحوظ بين البرجين، مع تسارع كبير في سرعة الرياح في الفجوة.
في جميع التكوينات، تولد الحواف المكشوفة دوامات تحفز سرعات عالية محليًا، ولكنها تخلق أيضًا مناطق من الهدوء النسبي على الجدران نفسها. هذه التأثيرات حاسمة في توقع الاستخدام الآمن لأجهزة الوصول إلى الواجهة.
خطط سرعة 80 م لاتجاهات الدراسة الثمانية
زيادة السرعة عند حواف المبنى
التأثير الفنتوري للرياح الغربية
تقييم CFD لسرعة الرياح وأثرها على استخدام المراوح عند الارتفاع
وباستخدام نتائج التصميم الكهرومغناطيسي للرياح، تم تحويل متوسط سرعات الرياح إلى سرعات هبوب على ارتفاعات مختلفة، استنادًا إلى معادلات قياسية تتضمنشدة الاضطراب والضغط الديناميكي. مكّن ذلك من حساب معامل تضخيم السرعة بسبب تأثيرات الموقع لكل اتجاه رياح.
على سبيل المثال، بالنسبة للرياح الشمالية الغربية :
– على عمق 20 متراً: +26% تضخيم +26%,
– على عمق 50 متر: +48%,
– عند 80 م: +77%.
ومن خلال مقارنة هذه البيانات مع بيانات الأرصاد الجوية، أمكن تقدير المدة التي لن تكون فيها المكامن غير متاحة بسبب تجاوز السرعات المحلية الحد القياسي البالغ 12.5 م/ثانية. تبلغ هذه المدة حوالي 250 ساعة في السنة.
هذه البيانات ضرورية لتخطيط عمليات التجديد وضمان سلامة العمل في المرتفعات.
ضغط الرياح على الواجهات: التحقق من صحة الكود الأوروبي (CFD) لأبعاد الكود الأوروبي
مكنت عمليات المحاكاة أيضًا من تحديد الضغوط التي تمارس على الواجهات وفقًا لاتجاهات الرياح المختلفة. وقد تم تحديد الاتجاه الأكثر تقييدًا للرياح الشرقية، حيث تم الوصول إلى أقصى الضغوط على الواجهة الغربية وعلى سطح البرج.
المناطق الأكثر إجهادًا هي الحواف العلوية للواجهات المكشوفة مباشرةً. ثم قورنت هذه البيانات مع القيم المستمدة من النهج التحليلي للرمز الأوروبي Eurocode، مع مستوى جيد من التوافق.
هذا الاتساق بين الطريقة العددية والطريقة التحليلية يؤكد أهمية محاكاة CFD كأداة تكميلية لتحديد الحجم، خاصةً بالنسبة للمثبتات الصغيرة المعرضة لأشد الأحمال.
ضغط الجدار - رياح شرقية - رياح شرقية
يمكن أن تساعدك EOLIOS في - توقع قيود الرياح لجميع مشاريعك
سلّطت دراسة CFD التي أُجريت على أبراج أوليمبيادس الضوء على تأثيرات كبيرة في الموقع، مرتبطة بالتكوين الحضري الكثيف وتفاعل الرياح مع الأحجام المبنية المحيطة. وبفضل المحاكاة العددية، كان من الممكن رسم خريطة دقيقة لمناطق السرعة الزائدة وإعادة الدوران والحماية كدالة لاتجاه الرياح، واستخلاص النتائج ذات الصلة لتصميم الرياح.
وقد مكنت النتائج من تحديد الارتفاعات الحرجة واتجاهات الرياح الأكثر تقييدًا لاستخدام عربات الصيانة، من خلال مقارنة سرعات الرياح المحلية مع بيانات الأرصاد الجوية. وقد أتاح هذا النهج إمكانية التقدير الدقيق لعدد الساعات في السنة التي تتجاوز خلالها ظروف الرياح عتبات السلامة، مما يوفر معلومات قيمة لتخطيط عمليات الصيانة في المرتفعات.
توضح هذه الدراسة أهمية نمذجة تدفق الهواء في مراحل التصميم والتجديد، مما يوفر فهماً دقيقاً للتفاعلات بين الرياح والبيئة المبنية. وبهذه الطريقة يمكن ضمان سلامة التدخلاتوتحسين الخيارات التقنية وتعزيز مرونة المباني الشاهقة في مواجهة الضغوط المناخية.
هل تعمل على مشروع يتضمن مبانٍ شاهقة أو مواقع كثيفة؟ استعن بخبرتنا في مجال التصميم المعتمد على الفروقات الكهرومغناطيسية لتأمين اختياراتك وتحسين عملياتك منذ مرحلة التصميم.
فيديو ملخص الدراسة
ملخص الدراسة
وتتعلق الدراسة التي أجرتها EOLIOS بتحديد حجم أبراج التبريد وتنفيذها على أسطح مكاتب المركز الدولي للهندسة الكهربائية. أبراج التبريد المساعدة هي أنظمة تبريد تستخدم الهواء الخارجي لتبديد الحرارة، مما يوفر بديلاً أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من تكييف الهواء التقليدي. وتستخدم الدراسة محاكاة CFD لنمذجة وتحليل تدفقات السوائل الداخلة والخارجة من مراكز الاستقبال والتبريد.
تسلط نتائج الدراسة الضوء على تأثير الرياح على تيارات الهواء حول المبنى وتظهر ظاهرة دوران الهواء حول المبنى، مما يؤثر على درجة حرارة ورطوبة الهواء المسحوب.
وتتيح هذه النتائج إمكانية تحسين حجم وموقع مراكز تكييف الهواء لضمان كفاءة تبريد المكاتب.
ملخص فيديو للمهمة
اكتشف مشاريع أخرى
تأثيرات الرياح على المباني الشاهقة: أبراج أوليمبيادس في باريس
كومفورت – سطح قصر – الدار البيضاء
تور ليبرتيه – لا ديفانس
تأثير الرياح على محطة الطاقة الشمسية
أبراج التبريد (TAR) – ICPE
دراسة راحة المشاة – La Défense
منتجع شاران باي جان نوفيل
دراسة الرياح – لا ديفونس
المبردات الجافة – دراسة نقدية – موجة الحر
الراحة في مهب الريح – مركز تدريب باريس سان جيرمان
التقاط الجسيمات الدقيقة في محطة المترو
قياسات الجسيمات
بالنسياغا – إمكانات الرياح
