Исследователи установили, что высотные здания можно строить быстрее

---

Читайте также:
Ситуация на опасном замусоренном участке на Зелёной, 26 в Великом Новгороде не меняется месяцами (01.10.2024).

---

Многоэтажные здания строятся с особой осторожностью для того, чтобы они смогли противостоять воздействию ветра.

Процесс постройки такого дома связан с трудностями в оценке демпфирования - процесса удаления энергии для контроля вибраций, таких как шум и механические колебания.

Поисками этого решения занималась команда из Университета Бристоля, которая исследовала характеристики демпфирования и естественной частоты 150-метрового здания в Лондоне (Великобритания), полученные в рамках исследования воздействие ветра.

В целом, реакция структуры, подвергающейся динамической нагрузке, сильно зависит от ее демпфирования.

Некоторые математические модели демпфирования используются просто для удобства, хотя они не могут точно описать весь процесс. Фактически, отсутствие всеобщих принципов для прогнозирования демпфирующих коэффициентов в сложных системах привело к использованию в основном эмпирических моделей, которые нельзя точно применить на все типы зданий. Одной из целей этого исследования является устранение указанного недостатка путем изучения самой системы демпфирования.

Главный автор Даниэль Гонсалес-Фернандес из Школы гражданской, аэрокосмической и конструкторской инженерии Бристоля объяснил: "После оценки выявленных модальных параметров относительно ряда факторов, включая время, амплитуду, скорость ветра и направление ветра, было обнаружено, что доминирующими факторами являются амплитуда и время в случае естественных частот и амплитуда в случае коэффициентов демпфирования.

Изменения выявленных естественных частот с течением времени и амплитудой связаны с увеличением массы при увеличении заселенности и смягчением конструкции с большой амплитудой, соответственно, отметили исследователи.

"Выявленные тенденции между общим демпфированием и скоростью ветра для разных относительных направлений ветра указывают на то, что амплитуда при боковом движении здания, а не аэродинамические характеристики ветра, в первую очередь влияют на наблюдаемое изменение модального демпфирования".

Команда использовала набор из трех акселерометров и ультразвуковой анемометр для измерения ветровых вибраций и связанных с ветром условий в течение одного года с момента её первоначального строительства.

Естественные частоты и коэффициенты демпфирования были выявлены во время изучения спектральных плотностей мощности ускорения и коррелировались с данными о скорости ветра. Также Были проверены несколько параметров окружающей среды, включая магнитуду и направление ветра относительно здания. Конечно-элементная модель башни также использовалась для поддержки экспериментальных наблюдений.

Эффект скорости ветра является первоочередной заботой при проектировании высотных зданий. В этом контексте значительная неопределенность может быть связана с важными явлениями, такими как демпфирование и его источники. Кроме того, учитывая сложность этих систем, требуется валидация базовых прогностических моделей. Именно в этом контексте зафиксированные на месте модальные характеристики, такие как естественные частоты и модальное демпфирование, обеспечивают необходимый ресурс для обновления проекта.

Даниэль Гонсалес-Фернандес сказал: "Для высотных зданий комфорт жильцов напрямую связан с боковыми колебаниями, вызванными ветром, которые могут мешать повседневным занятиям и общему благополучию жильцов. Кроме того, эти познания могут быть применены в будущем для улучшения дизайна и смягчения негативных воздействий вибраций на структуры с целью улучшения их производительности, увеличения срока службы и снижения риска отказов.

"В понимании этих вопросов последние годы на передний план вышла тенденция к увеличению высоты таких зданий. Дома становятся более стройными и, следовательно, более чувствительными к вибрациям."