Городские легенды: здания качаются, как деревья.

Вместе архитекторами и доцентом кафедры общей физики КФУ Рустамом Даминовым выяснили, действительно ли высокие здания могут качаться от ветра и что делают проектировщики, чтобы жители этого не чувствовали.
Небоскребы можно встретить во многих больших городах. Казань пока не выросла выше 40 этажа, но все же высокие здания есть и в нашем городе. При конструировании, а также строительстве небоскребов инженеры сталкиваются с множеством проблем, в том числе и с проблемой раскачивания их от ветра — при сильных порывах верхушка высотки может немного смещаться, впрочем, так и задумано при проектировании. Существуют допустимые отклонения зданий под воздействием ветра, то есть покачивания, получается, совершенно нормальны.

Рустам Даминов, доцент кафедры общей физики Казанского федерального университета:
Здания качаются под действием ветровой нагрузки так же, как качаются деревья. Эти качания в физике относят к автоколебаниям, а их частота и амплитуда определяются внешним воздействием и конструктивными особенностями колебательной системы. Колебания зданий устраняют демпфированием, которое заключается в том, что в них устанавливают массивные маятники. При отклонении каркаса здания в одну сторону, из-за инерции маятников они смещаются в противоположную сторону, тем самым сохраняя положение устойчивого равновесия для сооружений.
Таким образом, чтобы конструкция сохраняла устойчивость и безопасность, она должна быть динамичной, что как раз учитывают при строительстве. Например, знаменитая башня «Федерация» в Москва-Сити при ураганном ветре может отклоняться от своей оси на 70 сантиметров. Разберемся, ощущают ли колебания находящиеся внутри люди, и что еще делают проектировщики, чтобы снизить влияние ветра.

Городские легенды или реальные ощущения?

Основатель архитектурной мастерской DA Максим Долгов рассказывает, что высотные здания становятся особенно чувствительны к ветровой нагрузке примерно с 30-50 этажей. Однако правильное проектирование позволяет минимизировать колебания и обеспечить комфорт жителей даже при сильных ветровых нагрузках.

«В России проблема с качанием домов, на мой взгляд, относится к категории городских легенд. Да и небоскребов за пределами столиц строится немного. Отклонение от вертикали возможно, но нормативно оно принимается до 1/500 от высоты здания. Например, для небоскреба в 250 метров максимальное допустимое отклонение составляет до 50 см, но это при худшем сценарии. С одной стороны это много и, действительно, может чувствоваться, с другой — это, предельное отклонение на самом верхнем этаже небоскреба, и чем ниже, тем меньше», — успокаивает эксперт.

Амплитуда колебаний возрастает с увеличением высоты здания. Сильный ветер может вызывать как небольшие, так и значительные колебания. Для того чтобы снизить отклонения, проектировщики увеличивают жесткость и массу конструкции, разрабатывают гладкие и обтекаемые формы, увеличивающие сопротивление ветровой нагрузке. Например, уточняет Максим Долгов, это использование центральных жестких ядер внутренних каркасов и перекрестных стальных связей. Такие каркасные конструкции из перекрестных стальных балок эффективно перераспределяют нагрузки, уменьшая амплитуду колебаний. А обтекаемые формы или сложная геометрия фасадов, без выступов или с закругленными краями, позволяет снизить давление ветра на стены здания.

Самое высокое здание Казани на данный момент — это ЖК «Лазурные небеса», его высота составляет 121 м. Жители дома сообщают, что никаких раскачиваний или колебаний они не ощущают. Так, Антон считает, что «Лазурные небеса» — такой же обычный дом, просто высотка на фоне низкой казанской застройки. «Конечно, ничего не качается. Думаю, даже в здании высотой выше 500 метров вы никогда не почувствуете отклонений из-за ветра, потому что они совсем небольшие. А для находящихся внутри дома они абсолютно незаметны, считаю абсурдным вообще говорить о том, что могут возникнуть какие-то ощущения», — говорит он.