Учёный НИУ МГСУ рассказал, как физика и математика помогают строить надёжные высотные здания

При проектировании высотных зданий крайне важно обеспечить их прочность, жёсткость и устойчивость. Особое внимание уделяется учету ветровых нагрузок, которые могут негативно повлиять на сооружение. При этом характер ветрового воздействия сильно зависит от формы здания и окружающей застройки.

Младший научный сотрудник Научно-образовательного центра компьютерного моделирования уникальных зданий, сооружений и комплексов имени А.Б. Золотова, преподаватель кафедр Информатики и прикладной математики, Общей и прикладной физики Сергей Саиян рассказал о том, как определить ветровое воздействие на высотные здания и сооружения. Эти подходы помогут сделать высотные здания надёжнее и прочнее, что повысит их механическую безопасность.

Сергей Саиян – бронзовый призёр Москвы по армрестлингу (XXX МССИ), а ещё он со времён студенчества в НИУ МГСУ увлекается шахматами. Однако его главное хобби – научная деятельность.

Сергей Саиян занимается вопросами математического и численного моделирования физических процессов для задач строительства. Основные направления научной деятельности – численное моделирование напряжённо-деформированного состояния конструкций при статических и динамических воздействиях, а также аэродинамика зданий и сооружений.

«Если говорить простыми словами, суть моего диссертационного исследования заключается в следующем: на основе физики и математики я определяю, как ветер при обтекании воздействует на здание, а также заставляет колебаться высотное здание. А это необходимо знать, чтобы в здании было комфортно находиться при сильных ветрах и не укачивало, а также, что самое важное, чтобы здание было надёжным и выдерживало даже ураганные ветра», – говорит учёный.

Для этой проблемы учёный предлагает поэтапное решение. Сначала, на основе задач вычислительной гидрогазодинамики, для здания или сооружения нужно смоделировать ветровое воздействие, то есть определить ветровые нагрузки, которые будут на него действовать, а затем определить, как будет сопротивляться конструкция нестационарным ветровым воздействиям. Для уникальных, особо ответственных и технически сложных зданий и сооружений потребуется расчётный анализ с использованием методов математического и численного моделирования. Это позволит понять, как ветер будет воздействовать на различные несущие и фасадные конструкции при различных направлениях.

Учёный получил грант на реализацию научного проекта, который позволит проводить экспресс-оценку ветровых нагрузок и воздействий, а также динамического отклика на типовые формы зданий и сооружений. Для этого Сергей Саиян разработает собственный программный модуль на основе численного моделирования.

Также в будущем учёный планирует использовать разработанную математическую модель с реальными данными систем мониторинга и метеостанций для создания более точных и реалистичных моделей.