Как флаттер стал причиной обрушения Такомского моста (и что это такое)

Аэродинамические неустойчивые колебания — еще один вид опасных аэродинамических эффектов, который нужно учитывать при проектировании сооружений.

СП 20.13330 указывает следующие их виды:

• галопирование
• дивергенция
• флаттер

С флаттером связано знаменитое обрушение пролетного строения Такомского моста в 1940 году.

При обтекании пролетного строения сильным поперечным ветром возник эффект его попеременного закручивания то в одну, то в другую сторону. Частота этого воздействия совпала с одной из собственных частот крутильных колебаний пролетного строения и возник резонанс.

Колебания были засняты на кинокамеру очевидцем. Амплитуда раскачки достигала 45 градусов. Примерно через час после начала интенсивных колебаний пролетное строение обрушилась.

Разрушение Такомского моста способствовало появлению новых исследований в области аэродинамики и аэроупругости конструкций и изменению подходов к проектированию всех большепролетных мостов в мире, начиная с 1940-х годов.

Сам мост восстановили через 10 лет. Основной ошибкой исходного проекта была признана маленькая жесткость главных балок пролетного строения, из-за чего оно имело низкую сопротивляемость кручению. В новом проекте сплошные балки заменили фермами бОльшей высоты.

Про прочность и эстетику

Месяц назад мы с супругой отдыхали в Дубае. Одним из самых ярких впечатлений стала смотровая площадка Sky Views Observatory. Она находится на высоте 220 метров — в консольной части горизонтального моста, который соединяет верхние этажи двух башен.

Мост выполнен в виде стальной горизонтальной пространственной фермы. Все его конструктивные элементы открыты для обзора, а пол и потолок сделаны из стекла. Кто-то скажет, что раскосы мешают виду. Но, как по мне, именно они создают ту самую атмосферу: добавляют пространству осознанности и даже лёгкой динамики. Они смотрятся на своём месте. Недаром говорят: между надёжностью и красотой существует невидимая связь, которую человек считывает интуитивно.

К сожалению, многие архитекторы до сих пор воспринимают конструктив как производственную необходимость — что-то, от чего нельзя избавиться полностью (а хотелось бы), но что уж точно не стоит выставлять на показ. И совершенно напрасно.

Фермы — это красиво. Особенно когда они честно выполняют свою функцию.

Если окажетесь в Дубае — очень советую заглянуть в Sky Views Observatory! Мы провели там три часа, и время пролетело незаметно.

Jeddah Tower: новый этап самой высокой стройки

Оказывается, в этом году саудиты возобновили строительство Jeddah Tower. Заявленная высота башни — более 1000 метров, что сделает её самой высокой в мире на данный момент. Проект стартовал ещё в 2010 году, но в 2017 был заморожен из-за проблем с финансированием. Сейчас стройка вновь активна, и есть планы завершить возведение к 2028 году.
Что ж, будем наблюдать!

Несколько интересных фактов о конструктивных решениях проекта:

• План здания выполнен в форме трипода — это решение выбрано не случайно: оно обеспечивает хорошую аэродинамику, позволяет сохранить инсоляцию помещений при большой площади этажа и реализовать крайне эффективную конструктивную систему.

• Применяемая конструктивная система называется «Butressed Core» (ядро с контрфорсами). Та же схема используется в текущем рекордсмене — Дубайской Бурдж-Халифе.

• В здании нет классических колонн: все вертикальные нагрузки воспринимают ядро, контрфорсы и связанные с ними стены. Таким образом, каждая вертикальная конструкция вносит вклад в пространственную жёсткость и устойчивость к ветровым нагрузкам. Такому зданию даже не нужны аутригеры.

• Башня опирается на комбинированный плитно-свайный фундамент. Сваи имеют длину от 45 до 105 метров и диаметр 1,5–1,8 метра. Расчеты предполагают, что около 70% нагрузки будут восприниматься сваями, а 30% — плитным ростверком толщиной 4,5–5 метров.

Если всё пойдёт по плану, уже через несколько лет мир увидит нового рекордсмена. Как думаете, в этот раз достроят?

Лекция в Политехе, 10 студентов и немного ностальгии

Сегодня выступал с лекцией в родном универе (СПбПУ). Это было в рамках карьерного форума, где компании предлагали вакансии и стажировки, а приглашенные специалисты делились опытом.

Я говорил про проектирование и расчёты высотных зданий — подготовил хороший, насыщенный материал. Взял выходной.

Студентов было немного — всего человек десять. Кто-то ушёл раньше, кто-то вообще не пришёл, потому что универ не дал «индульгенцию» от занятий (ну камон, за это осуждаю).

Впрочем, с теми, кто собрался, получилось пообщаться вполне душевно. Студентам донес идею, что быть инженером-конструктором очень интересно и перспективно, и указал на важность изучения сопромата.

А сам Политех как всегда атмосферный. Было приятно просто снова пройтись по кампусу: парк, главный корпус, библиотека. Словить флешбеков. В этом плане поездка вполне удалась.

Лекцию хочу повторить — уже не в универе, чтобы могли присоединиться все, кому интересно. Подробности будут позже.