Учет аэроупругости при расчете навесных фасадных систем

Аэроупругостью, или аэроупругим взаимодействием, считается процесс взаимодействия упругого объекта с воздушной средой (воздушным потоком). При этом происходит взаимное воздействие воздушного потока на объект, и наоборот: аэродинамические силы, действующие на упругий объект, приводят к деформации его поверхности, что, в свою очередь, изменяет аэродинамические силы. В нашем случае упругими объектами будут здания или сооружения.

Становление аэроуругости как самостоятельной дисциплины состоялось в 30-х годах прошлого века, и связано это было с развитием авиации. Работы М. В. Келдыша в конце 30-х годов заложили математические основы теории аэроупругости и показали возможность моделирования этого явления в аэродинамических трубах. Большой вклад в исследования практических вопросов аэроупругих взаимодействий внесли Е. П. Гросман, Я. М. Пархомовский, Л. С. Попов и др.

В области строительных конструкций пионером динамических расчетов был Н. М. Бронштейн. Динамическими взаимодействиями зданий и сооружений также занимались С. П. Тимошенко, И. М. Рабинович, Б. Г. Коренев и др. Среди иностранных ученых, разрабатывавших аналитические, численные и экспериментальные методы аэродинамики, можно отметить В. Бирбаума, Т. Кармана, Э. Симиу, А. Фершинга, Р. Мазе.

При обтекании здания ветровым потоком возникает так называемая неустойчивость аэродинамических параметров среды; происходит резкая смена давления ввиду отрыва потока от конструкции строения. Инициируются процессы вихреобразования. Появляющиеся вследствие этого аэродинамические силы приводят к дополнительному нагружению сооружения и его отдельных частей, дополнительные усилия от которого необходимо учитывать при прочностных расчетах НФС.

Большая часть аэроупругих процессов носит автоколебательный характер, возникающий при энергетическом обмене между потоком и обтекаемым телом. Основными явлениями аэроупругости можно назвать флаттер (срывной флаттер) и бафтинг. Если рассматривать вопросы аэроупругости с точки зрения воздействия на конструкцию, то следует говорить о таких понятиях, как вихревое возбуждение, галопирование поперек воздушного потока, дивергенция и параметрический резонанс.

С точки зрения теории устойчивости (по А. А. Липунову), аэродинамические взаимодействия также можно охарактеризовать как процессы аэроупругой устойчивости.

Полную версию статьи Вы можете скачать здесь

Текст: ВИКТОР РАЗУВАЕВ, руководитель ПКБ ООО «Алютерра СК»,
АНТОН СУТЯГИН, технический директор ПКБ «Эпсилон»