Газпром
747 subscribers

Архитектура ветра

Апрель в Петербурге выдался ветреным: сначала «Мирелла» — североатлантический циклон со штормовым ветром до 22 м/с, потом «Назима» с порывами до 18 м/с. Неприятно всем — от пешеходов до высоток.

Не удивляйтесь. Ветер может создавать серьезную нагрузку на здания, поэтому его всегда учитывают при проектировании небоскребов. И чем выше башня — тем сильнее аэродинамика влияет на выбор архитектурной формы.

За счет чего небоскребы снижают ветровую нагрузку, и как с петербургским морским ветром справляется «Лахта Центр» — читайте далее.

Основоположником аэродинамики был Николай Жуковский. Сначала расчет воздушных потоков применялся в авиации, но с развитием высотного строительства аэродинамические расчеты стали обязательны и для небоскребов.

Один из основных приемов, которые позволяют снизить ветровую нагрузку на здания, — обтекаемая форма. Небоскреб «Торре Абгар» в Барселоне — отличный пример аэродинамически устойчивого здания: обтекаемый круглый объем высотой 142 метра от Жана Нувеля.

«Торре Абгар» в Барселоне, высота — 142 метра 
Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torre_Agbar._Barcelona.jpg
«Торре Абгар» в Барселоне, высота — 142 метра Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torre_Agbar._Barcelona.jpg

Однако по мере накопления знаний и появления сложных программно-расчетных комплексов стали возможны и более замысловатые варианты.

Шанхайский всемирный финансовый центр, высота — 492 м, трапециевидное отверстие наверху снижает ветровое воздействие на здание. 
Фото: https://www.chinadiscovery.com/shanghai-yangtze-cruise/shanghai-essence-yangtze-cruise-tour.html
Шанхайский всемирный финансовый центр, высота — 492 м, трапециевидное отверстие наверху снижает ветровое воздействие на здание. Фото: https://www.chinadiscovery.com/shanghai-yangtze-cruise/shanghai-essence-yangtze-cruise-tour.html
«Опус» в Дубае, высота — 93 метра  
Фото: Laurian Ghinitoiu, https://www.zaha-hadid.com/architecture/opus/
«Опус» в Дубае, высота — 93 метра Фото: Laurian Ghinitoiu, https://www.zaha-hadid.com/architecture/opus/

Модель дубайского «Бурдж-Халифа» продували в аэродинамической трубе больше 40 раз и выяснили, что ветер никогда не сможет образовать единого потока вокруг ступенчатой формы – вихри на каждой «ступеньке» имеют различные скорости, что разрушает силу ветра.

Модель небоскреба «Бурдж-Халифа» 
Фото: https://old.skyscraper.org/EXHIBITIONS/TEN_TOPS/engineering.php
Модель небоскреба «Бурдж-Халифа» Фото: https://old.skyscraper.org/EXHIBITIONS/TEN_TOPS/engineering.php

С начала 2000-х годов в тренде закрученные конструкции. Первопроходцем стал Сантьяго Калатрава, построивший спиралевидный 190-метровый HSB Turning Torso в шведском Мальмё. При «скручивающейся» форме воздух гладко обтекает здание.

В таком же стиле создана 632-метровая «Шанхайская башня».

«Шанхайская башня», высота — 632 метра 
Фото: https://www.shanghaitower.com/shanghaizhongxinEnglish/ImgList.php
«Шанхайская башня», высота — 632 метра Фото: https://www.shanghaitower.com/shanghaizhongxinEnglish/ImgList.php

Она имеет округлые грани и продольный шов, плавно закручивается по всей высоте на 120 градусов, сводя к минимуму срыв ветрового потока. Ветер, дующий с любой стороны, мягко соскальзывает с минимальными вихрями. Такая фигура башни снизила ветровые нагрузки на 24%.

Спиральные сооружения эффектны и оригинальны. 462-метровый «Лахта Центр» обладает инновационной архитектурной формой: конус, имеющий в сечении пятиконечную звезду, закручен на 90 градусов от основания до вершины.

«Лахта Центр» в Санкт-Петербурге, высота — 462 метра  
Фото Виктора Сухорукова, https://skyrisecities.com/news/2019/12/ctbuh-award-excellence-winners-released
«Лахта Центр» в Санкт-Петербурге, высота — 462 метра Фото Виктора Сухорукова, https://skyrisecities.com/news/2019/12/ctbuh-award-excellence-winners-released

Модель башни неоднократно исследовали в нескольких аэродинамических трубах и сумели успешно «договориться» с ветровыми нагрузками.

Модель «Лахта Центра»
Фото: http://aac.raasn.ru/article/download/154/127
Модель «Лахта Центра» Фото: http://aac.raasn.ru/article/download/154/127

Уникальная конструкция оптимизирует аэродинамические свойства небоскреба, который стоит на берегу Финского залива и одним из первых встречает мощные воздушные потоки циклонов и антициклонов с Балтики.