Ветер, вихри, резонанс. Что важно знать инженеру?

В прошлом посте о строительный аэродинамике и CFD я упоминал эффект образования дорожки Кармана. Кроме того, что этот эффект выглядит завораживающие, он еще и влияет на механическую безопасность зданий и сооружений. Если частота срыва вихрей Кармана близка к одной из собственных частот колебаний сооружения, то может возникнуть эффект резонанса. При этом могут происходить интенсивные колебания сооружения поперек ветрового потока, приводящие к возникновению дополнительных внутренних усилий в элементах конструктивной системы.

Это явление принято называть резонансный вихревым возбуждением (далее буду писать РВВ). В соответствии с п. 11.3 СП 20.13330 РВВ можно считать отдельным видом ветровой нагрузки, которую в некоторых случаях нужно учитывать совместно с основной (средней и пульсационной).

Основной параметр, использующийся при прогнозировании возникновения РВВ — число Струхаля (St). Это безразмерный параметр, использующийся в аэродинамике и гидродинамике, показывающий частоту образования сменяющих друг друга разнонаправленных вихрей, которые образуют дорожку Кармана. СП 20.13330 дает очень упрощенный подход к определению значения St, предлагая всего 2 значения — для круглых сечений (St = 0.2) и для сечений с острыми кромками (St = 0.11). Но в общем случае этот параметр определяется экспериментально в аэродинамической трубе или с помощью CFD-моделирования.

Автоматического учета нагрузки от РВВ в программных комплексах я не встречал. На проекте, расчеты для которого я делал в последнее время, эквивалентная статическая нагрузка от РВВ высчитывалась по методике СП 20.13330 с помощью python-скрипта. Затем вычисленная нагрузка прикладывалась как сосредоточенная сила к плитам перекрытий.

А вы встречались с таким видом ветровой нагрузки в своей практике?