сотрудник
Воронеж, Воронежская область, Россия
В статье приводится анализ причин возникновения механического резонанса на здания и сооружения, а также аэродинамической неустойчивости высоких зданий и гибких конструкций: вихревое возбуждение и галопирование, приведены основные расчетные формулы для вычисления критической скорости ветра, амплитуды интенсивности динамической силы, расчетных статической и динамических составляющих ветровой нагрузки. Актуальность работы заключается в необходимости специального расчета при проектировании высоких сооружений и гибких конструкций на ветровые нагрузки.
Резонанс, амплитуда, частота, сооружения, неустойчивость, ветер.
Современные реалии диктуют необходимость создания высотных зданий и гибких конструкций. Обусловлена эта необходимость постоянно растущей необходимостью максимально рационализировать использование поверхности земли, максимально увеличить радиус распространения радиоволн и многими другими причинами. В настоящее время некоторые небоскребы и мачты имеют высоту более 500 метров, при этом на стадии проектирования и строительства находятся сооружения , имеющие высоту более километра. Для того, чтобы эти сооружения исправно служили, выполняли свои функции, несмотря на большую нагрузку, приложенную к ним, при проектировании высотных зданий и гибких конструкций необходимо учитывать множество факторов. В этот ряд можно включить подбор материалов, способных не разрушаясь выдержать необходимую нагрузку, установку механизмов, которые будут бороться с раскачиванием высоких зданий и сооружений, подбор формы продольного сечения с целью сведения к минимуму нагрузки, оказываемой ветром. Как раз ветровая нагрузка и является одним из важнейших факторов, который необходимо учитывать при проектировании высоких зданий и гибких конструкций. Казалось бы, как обычный ветер может повлиять на устойчивость сооружения из стали и бетона, вес которого доходит до сотен тысяч тонн? Все дело в том, что ветровая нагрузка, приложенная к поверхности конструкции, заставляет эту самую конструкцию колебаться на определенной частоте. Любое сооружение изначально имеет свою собственную частоту колебаний. Частота колебаний, вызванных воздействием ветровой нагрузки, может совпасть с частотой собственных колебаний конструкции, вызвав тем самым явление механического резонанса, способного разрушить даже очень крепкие сооружения. Подобного рода происшествия уже имели место в истории, например, в результате возникновения механического резонанса был полностью разрушен Такомский мост [1] – висячий мост в США, поэтому при проектировании сооружений расчету на ветровую нагрузку должно быть оказано пристальное внимание, ведь разрушение крупных зданий и сооружений способно привести не только к огромным финансовым потерям, но и к гибели тысяч людей, что является куда большей катастрофой для любого государства. Приняв во внимание эти факты, можно утверждать, что для расчета подобных сооружений обязательно должна быть привлечена группа лучших инженеров, которые не допустят ошибок в расчетах, тем самым сведя к минимуму риск разрушения сооружения и последующих финансовых и человеческих потерь.. Темой данной работы является ветровая нагрузка, расчет высотных зданий и гибких конструкций на ветровую нагрузку, механический резонанс и способы борьбы с ним применительно к высотным сооружениям.
1. Разрушение Такомского моста. Явление резонанса [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://fizportal.ru /destruction-bridge. - Загл. с экрана.
2. Электронный учебник физики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.physbook.ru/index.php/ A._Резонанс/. - Загл. с экрана.
3. Гигантский шар внутри небоскрёбов удерживает их от колебаний [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.factroom.ru/life/tuned-mass-dampers. - Загл. с экрана.
4. Японская компания установила на небоскреб антисейсмический противовес [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://nplus1.ru/news/2015/07/30/ Vibration-Control. - Загл. с экрана.
5. Стородубцева, Т. Н. Сопротивление материалов : рек. УМО РАЕ по клас. унив. и техн. образованию в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по направлениям подгот.: 151000.62 - «Технол. машины и оборудование», 190600.62 - «Эксплуатация трансп.-технол. машин и комплексов», 190700.62 - «Технология транспорт. процессов», 250400.62 - «Технология лесозаготов. и деревоперераб. пр-в» / Т.Н. Стородубцева. - М-во образования и науки Рос. Федерации, Фед. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Воронеж. гос. лесотехн. акад.". - Воронеж, 2013. - 224 с.
6. Стородубцева, Т. Н. Теоретические и экспериментальные исследования композиционных материалов. Рекомендации по применению [Текст] / Т.Н. Стородубцева, А. И. Томилин, А. А. Аксомитный // Моделирование систем и процессов. - 2013. - № 3. - С. 42-47.
7. Сопротивление материалов [Текст] : тексты лекций / Т. Н. Стородубцева ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». - Воронеж, 2015. - 164 с.
8. Сопротивление материалов [Текст] : учебное пособие / Т. Н. Стородубцева ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». - Воронеж, 2013. - 224с
9. Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра [Текст] / Центр. науч.-исслед. ин-т строит. конструкций им. В.А. Кучеренко.. - М.: Стройиздат, 1978. - 216 с.
