IT News
Вы здесь: Главная 
Познавательное Погода и климат Как ведет себя ветер вблизи строений
Как ведет себя ветер вблизи строений
- Печать
Ветер возле высокого здания
В городах, где есть небоскребы, ветры на уровне улицы часто ведут себя странно и неожиданно. Высокое здание в окружении более низких представляет собой единичное препятствие для сильного городского ветра.
Ветер не может пройти сквозь это препятствие, поэтому огибает его или же проходит над ним, распадаясь на нисходящие потоки и отклоняющиеся струи воздуха. Кроме того, ветры, огибающие несколько стоящих рядом зданий, могут превращаться в сильные порывы, сбивающие с ног прохожих. Некоторые участки Мичиган-авеню в Чикаго оснащены перилами, помогающими пешеходам устоять на ногах во время сильного ветра.
Ветер вблизи низких зданий
Разнообразие городских ветров
Ветер, сталкивающийся с высоким зданием, расщепляется на несколько воздушных потоков. Часть спускается вниз по фасаду здания и, достигнув асфальта, становится обратным ветром. Воздух также стремится вправо и влево, обтекая углы здания, и, изменив направление, движется вниз к улице (посередине, вверху). Воздух, обходящий здание по бокам, отталкивается от углов и становится быстрым разделенным потоком (справа, вверху). Ветры, уклоняющиеся от смежных высотных зданий, могут сливаться, образуя мощные равнинные и уличные ветры (справа, внизу).
Архитекторы тестируют влияние небоскребов на ветры, помещая макет строения (справа) в ветровой туннель. Дым изображает струи воздуха.
Вы здесь: Главная Познавательное Погода и климат Как ведет себя ветер вблизи строений
Популярные материалы из данной категории:
Из чего состоит атмосфера?
Картинка кликабельна У воздуха, окутывающего Землю, нет видимых границ. Однако, проведя исследования с использованием ракет и воздушных шаров, ученые сделали вывод о том, что воздух можно разделить на пять слоев. Эти слои (церечисляя их от поверхности Земли)…
Что такое «пояса Ван Аллена»?
Первый американский космический спутник «Эксплорер 1», запущенный в 1958 г., вскоре подтвердил научную ценность исследований космоса. Благодаря бортовому эксперименту, в 1000 км над поверхностью Земли был обнаружен пояс радиации, в 100 миллионов раз…
Как образуется туман
Туман по сути — это облако, существующее низко над поверхностью. Он появляется, когда неизбежен контакт теплого, влажного воздуха с более холодным.
Как формировалась атмосфера?
Формирование атмосферы. Сегодня атмосфера Земли представляет собой смесь газов — 78% азота, 21% кислорода и небольшого количества других газов,— например, двуокиси углерода. Но когда планета только возникла, в атмосфере не было кислорода — она состояла из…
почему около высотных зданий всегда ветер?
Высотное здание — это сложный организм, где должны быть взаимоувязаны все проектные решения инженерных систем. В России нет опыта проектирования и длительной эксплуатации таких зданий. Воздушно-тепловой режим высотного здания характеризуется повышенными значениями ветрового и гравитационного давлений. Если для малоэтажных зданий ветровое давление принято считать равномерно действующим на все здание по высоте, то для высотного здания необходимо учитывать рост скорости ветра по высоте при расчете теплопотерь помещениями. Повышенная высота здания определяет процесс обтекания его ветром. Воздух перемещается над кровлей в верхней части здания в заветренную зону, на наветренной стороне воздух у поверхности фасада перемещается с уменьшением скорости вниз и в стороны к боковым фасадам в заветренную зону, по направлению к земле происходит рост скорости перемещения воздуха к боковым фасадам в заветренную вихревую зону. Давление верхних слоев воздуха на нижние слои при обтекании здания потоком ветра приводит к увеличению подвижности воздуха у поверхности земли. Проведенные ранее исследования позволяют определить динамическое давление ветрового потока по высоте над уровнем земли в зависимости от состояния атмосферы: устойчивое, неустойчивое или равновесное. Рост скорости ветра по высоте от земли при различных состояниях атмосферы в холодный период года будет оказывать влияние на теплопотери помещениями здания, расположенных выше 70 м. На рис. 1 показано, как меняется скорость ветра по высоте местности при устойчивом, неустойчивом и равновесном состоянии атмосферы. Из графика видно, что на высоте 70–200 м скорость ветра при устойчивом состоянии атмосферы с учетом порывов ветра может возрастать до 12 м/с. На рис. 2 показано, как меняется коэффициент теплоотдачи у поверхности высотного здания с высотой при различных состояниях атмосферы для города Москвы. Из графиков видно, что при неустойчивом состоянии атмосферы коэффициент теплоотдачи изменяется в пределах 29–36 Вт/(м2•°C), при равновесном состоянии атмосферы коэффициент теплоотдачи изменяется в пределах 32–39 Вт/(м2•°C), при устойчивом состоянии атмосферы коэффициент теплоотдачи изменяется в пределах 33–43 Вт/(м2•°C). Из графиков видно, что полученные значения коэффициента теплоотдачи больше значения 23 Вт/(м2•°C) для зданий высотой более 70 м. Необходимо отметить, что увеличение коэффициента теплоотдачи с высотой сокращает величину сопротивления теплоотдачи и уменьшает общее сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций. Что касается стен пола и потолка, то их сопротивление в связи с изменениями теплозащиты зданий согласно последних изменений норм существенно выросло, что привело к значительному снижению доли сопротивления теплоотдачи в сопротивлении теплопередаче, эта доля составляет для стен 0,81 %, для перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами — 0,63 %. Принятый закон «О техническом регулировании» трансформирует все нормы, не связанные с безопасностью человека в рекомендательные, в данном вопросе элементом безопасности является санитарно-гигиеническое состояние помещений. Параметры микроклимата помещения, в частности, температура внутреннего воздуха, температура поверхностей наружных ограждающих конструкций являются элементами безопасности человека. Температуру внутреннего воздуха и результирующую температуру внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения можно обеспечить и при существующем и при прежнем подходе к проектированию теплозащиты зданий.
Источник: http://c-o-k.ru/showtext/?from=cokmarketonline&id=1041
Остальные ответы
Я думаю, что ветер спускается, зацепившись за шпиль высотных зданий, а вы как думаете 🙂
Может ли небоскреб сдуть ветром?
В понедельник на Петербург обрушился снежный шторм и ураганный ветер — до 23 м/с вдоль побережья и чуть ниже — в других районах.
Пару дней назад на улицах города… (Фото отсюда)
А может ли таким ветром сдуть небоскреб? А каким может? Давайте разбираться — конечно, на примере возводимого в Северной столице «Лахта центра».
Строительная климатология. Задача про ветер
(Фото – отсюда).
Ветер – одна из важных составляющих плохой репутации петербургского климата. Принято считать, что в городе на Неве всегда «холодно и дует». Но, будем откровенны – если взять ветер отдельно, без дружеской компании в виде влажности, холода и изменчивости погоды, то сам по себе он не выбивается за рамки довольно средних по стране значений. Даже так: в России немало мест, где дует куда сильнее.
Карта значений ветрового давления по разным регионам России (источник)
Конечно, в случае Петербурга есть разница, в каком районе города находится сооружение. Самые ветреные районы – прилегающие к Финскому заливу. Разница в скорости ветра может составлять 3-4 и более м/с, разумеется, в пользу побережья.
Прототип фольклора на тему В.О. – ветроуказатель штата Вайоминг, что однако не делает локальный ремейк шутки менее популярным среди тех, кто знает об островной жизни не понаслышке.
«Лахта центр» расположится как раз в таком «ветреном» Приморском районе – на берегу гавани, в излюбленном месте кайтеров и сочувствующих, которым, как известно, чем сильнее дует – тем лучше летает.
Но даже такой, «усиленный» ветер неспособен причинить вред башне. Зато он может доставить неудобства находящимся на ее верхних этажах, вызвав вполне ощутимые колебания.
Ответ проектировщиков «Лахта центра» на этот климатический вызов – современная конструкция устойчивости небоскреба: аутригеры + ядро + внешние колонны. Она же убережет башню и от более экстремальных случаев «горизонтального» воздействия.
Реакция системы устойчивости небоскребов на контактную горизонтальную нагрузку (ветровое воздействие, удар)
Что такое аутригеры в небоскребе?
Аутригерный этаж — мощные горизонтальные металлические конструкции — неотъемлемая часть системы устойчивости супертолла. Подобные элементы являются для небоскреба своеобразными кольцами жесткости, которые «держат форму» здания в горизонтальной плоскости.
Вертикальная конструкция – это ядро башни, а горизонтальные элементы — аутригеры.
Эта схема впервые опробована в Азии – регионе небоскребов и повышенной сейсмической активности.
Качающиеся небоскребы в Токио — не редкость.
Сегодня аутригерная технология дает возможность архитекторам проектировать устойчивые небоскребы разнообразных форм.
В чем суть?
Аутригерные этажи помогают распределять нагрузку между ядром и колоннами. Даже если башня окажется подвержена одномоментному деструктивному воздействию (удар самолета) — последствия должны быть сведены к минимуму. На практике это означает, что даже если в «Лахта центре» будет разрушена часть периметральных колонн, аутригеры распределят нагрузку на оставшиеся элементы устойчивости.
Допущение «если в башню влетит самолет» после трагедии 9/11 стало обязательным при проектировании всех небоскребов и отразилось в изменениях в техрегламенты на проектирование и строительство сверхвысотных сооружений.
Аналогичная схема работы аутригеров — при менее экстремальных и просто «бытовых условиях» — при урагане или стандартном ветре: распределяют нагрузку и затем гасят ее.
Аутригерные системы могут быть горизонтальными, диагональными, двухэтажными или без опоясывающих ферм или вертикальных связей. Конструкция для каждого высотного здания уникальна, а в зависимости от расположения по высоте – может быть разной в пределах одного объекта.
Внутреннее устройство горизонтального композитного аутригера «Лахта центра». Высота фермы два этажа здания — 8.4 метра
Зачем это надо?
Конструктивно аутригеры выполняют несколько функций сразу: увеличение изгибной жесткости здания, устойчивость к ветровым нагрузкам, противодействие прогрессирующему обрушению.
Что такое прогрессирующее обрушение?
Механизм демонстрирует выдергивание карты из карточного домика: разрушилась одна конструкция, отвечающая за устойчивость — посыпались все остальные. Обрушение нарастает в геометрической прогрессии.
Конструкции, препятствующие прогрессивному обрушению, – одно из обязательных требований после событий 9/11 (imgur.com)
Центральное ядро может обеспечить достаточное сопротивление опрокидывающему моменту и препятствует «дрейфу» здания. Вопрос о введении в несущую структуру аутригеров рассматривается, если в здании более 40 этажей.
Аутригерные уровни «Лахта центра»
Итак, ветер будет вызывать ускорения на самом верху здания. Чтобы при этих ускорениях люди ощущали себя комфортно, находясь в башне, колебания-частоты нужно контролировать.
— Как это делать наилучшим способом, определяется после продувки всего здания в аэродинамической трубе, — рассказывает Сергей Никифоров, главный инженер «Лахта центра». — Когда происходит такое испытание, появляются самые надежные данные по давлению ветра на фасад, а из этого уже определяется, какие колебания и частоты возникают, как считать устойчивость здания, как крепить фасад. Собрав все эти неизвестные воедино, а ветер – это функция всех этих неизвестных, мы пришли к решению, как сделать оптимальные конструкции. Изюминка всего процесса именно в том, как сделать всё рационально и оптимально, без излишнего увеличения и утолщения конструкций, чтобы места хватило и инженерному оборудованию, и людям.
На основании данных аэродинамических испытаний, принято решение по аутригерным элементам системы устойчивости башни. В небоскребе «Лахта центр» будет четыре аутригерных этажа и пятый, нетипичный аутригер сконструирован в виде полутораметровой железобетонной плиты на 82-м этаже.
Схема расположения аутригерных уровней в «Лахта центра»
С учетом скрученности формы «Лахта центра» и поворота здания на 89 градусов, возведение аутригерных этажей — ответственный этап и кропотливая работа, сравнимая с изготовлением фундамента. При последующей эксплуатации здания аутригерные этажи станут техническими. На них разместится оборудование и узлы коммуникаций.
Аутригерные этажи «Лахта центра»
Благодаря описанным конструктивным особенностям, у башни будет минимальная, по сравнению с многими другими небоскребами, амплитуда горизонтальных колебаний. Максимальное отклонение под воздействием «среднестатистического» петербургского ветра на уровне обзорной площадки составит 27 см. Эта величина практически не ощутима. Например, обитатели башни «Федерация» не замечают отклонений, величина которых составляет до 46 см. по вершине.
Что касается более экстремальных случаев, то, согласно исследованиям, пиковые ветровые нагрузки на небоскреб составят около 500 паскалей. Ветер такой силы в Лахте ждут раз в 5 лет. Это соответствует скорости ветра около 30 м/с. Для сравнения — примерно в таком темпе прошел по городу ураган «Святой Иуда» в 2013 году.
И еще один важный показатель. Благодаря введению в систему устойчивости башни аутригерных поясов, небоскреб сможет выдерживать землетрясения силой до 6 баллов. Этого вполне достаточно: для Петербурга проявления сейсмической активности редки — за всю историю существования города их было менее 10, сила толчков не превышала 2-3 баллов по Рихтеру.
Чтобы пешеходов не сдувало
Один из параметров аэродинамических испытаний — пешеходная комфортность. У небоскребов есть такая особенность: когда высотное здание стоит рядом с другими, то происходит концентрация ветровых потоков. Внизу скорость ветра увеличивается. Это то, что мы частенько называем «трубой».
Классический пример «трубы» — подворотня, или узкий проход между домами. Иногда «аналог» может образоваться из-за неудачного взаимного расположения высотных зданий.
Чтобы не было дискомфорта для пешеходов, ветровой анализ делается в самом начале строительства.
Фрагмент аэродинамических испытаний макета «Лахта центра» в Новосибирске (видео ускорено).
Макет снабжен датчиками. Платформа с моделью башни вращается, «ветер» при этом дует с одной стороны. Специалист обдувает «башню», выявляя наихудшее положение макета относительно «ветра». Еще одна продувка башни прошла в Канаде.
— Когда скорость продувки известна, то уже решают – отодвинуть здания друг от друга или форму-профиль зданий менять, — поясняет Сергей Никифоров. — Подобное упражнение было сделано и у нас, в самом начале. В итоге, одно здание было немного отодвинуто от другого, чтобы создать зону комфорта при вихревых порывах ветра.
Обледеневшие и унесенные ветром. В «Лахта центре» такой аттракцион не запланирован.
Видео по теме. Демпфер — альтернатива аутригерам
Почему возле новой высотки такой сильный ветер?
– Любое высокое здание является препятствием для воздушного потока, – отвечает председатель Ульяновской областной общественной организации Союза архитекторов России Сергей Фролов. – Поток воздуха, двигающийся с просторов водохранилища, встречается с массивным зданием. Небольшой объём воздуха обтекает здание сверху, основная же масса движется вдоль фасадов с увеличенной скоростью. Для уменьшения этого эффекта многие современные небоскрёбы имеют закрученную структуру, у сталинских высоток пирамидальный вид и очень насыщенный объёмным декором фасад, который снижает скорость ветра около здания. Это достаточно сложные конструктивные решения. Дом на Минаева расположен в ложбине, в которую устремляется воздушный поток, как из города, так и с Куйбышевского водохранилища. При этом здание имеет простую форму с большой проекцией фасада. Усиление ветра на перекрёстке улиц Минаева и Железной Дивизии – новая реальность, с которой придётся жить многие годы. 
Смотрите также:
- Александр Капитонов: «Чтобы сохранить родной город, надо его любить…» →
- В Ульяновской области открыт мост через реку Чечера →
- Наследие императрицы →