Природа ветровых нагрузок

Каждый небоскреб можно назвать уникальным объектом повышенной сложности. При проектировании и строительстве таких сооружений необходимо тщательно учитывать все воздействующие на них факторы окружающей среды, в том числе ветровые нагрузки. Аналитических методов, применяемых для их определения, в случае создания высотных зданий может оказаться недостаточно. Более точную информацию позволяют получить испытания в специальной аэродинамической трубе, проводимые на моделях сооружения различного масштаба. Журнал «Высотные здания» начинает публикацию глав из книги Питера Ирвина, Роя Денуна и Дэвида Скотта «Wind Tunnel Testing of High-Rise Buildings», посвященной выработке общих принципов для испытаний в аэродинамической трубе применительно к небоскребам.

Пограничный слой атмосферы и пульсационная составляющая ветровой нагрузки
Ветровые нагрузки, воздействующие на высотные здания, достаточно многокомпонентны. Помимо очевидной зависимости от формы самого сооружения, на них также влияют ветровые сдвиги и пульсационная составляющая ветра, вызываемая шероховатостью рельефа наветренного участка и взаимодействием аэродинамики здания с рядом стоящими строениями. Рельефность поверхности земли замедляет воздушные потоки на приземном уровне, за счет чего увеличивается пограничный слой атмосферы, в котором скорость ветра возрастает по мере увеличения высоты над поверхностью земли (т.е. наблюдается ветровой сдвиг). В этом пограничном слое ветровая нагрузка также имеет высокую пульсационную составляющую.

Толщина пограничного слоя атмосферы может значительно варьироваться, при высоких скоростях ветра в синоптических атмосферных явлениях она обычно составляет от двух до трех километров. В облачном вихре вокруг ядра урагана ее величина меньше (от 500 до 600 метров), но на выходе из «глаза» урагана она достигает значений, характерных для других крупномасштабных атмосферных движений. В локальных штормовых фронтах с порывами ветра пограничный слой атмосферы может составлять всего около ста метров. Выше скорость движения воздуха спадает, благодаря чему эти фронты становятся менее критичными для общей нагрузки на высотные здания.

С полным содержанием этого номера Вы можете ознакомиться здесь

Полную версию статьи Вы можете прочитать в нашем печатном издании или подписавшись на электронную версию нашего журнала

Текст: Питер Ирвин, RWDI, Канада, Рой Денун, CPP, США, Дэвид Скотт, Laing O’Rourke, Великобритания
Материалы предоставлены CTBUH