TAIPEI 101 - ТАЙБЭЙ - ВТОРОЙ ПО ВЫСОТЕ НЕБОСКРЕБ В МИРЕ. КАК СОПРОТИВЛЯЕТСЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМ, ТАЙФУНАМ

Тайбэй 101 – это небоскреб на острове Тайвань. С 2004 по 2010 годы самое высокое здание на земле. Высота 508 м и 101 этаж. Чтобы быстро подниматься на такие высоты нужны скоростные лифты. Их в здании 61 штука. Эти лифты от компании Toshiba установили мировой рекорд скорости среди лифтов – 60 км/час. Они домчат вас почти до верха до смотровой площадки за 37 секунд. Стоимость каждого лифта почти 2,5 миллиона долларов. Масса Тайбэй 101 – 700000 тонн. Размер здания башни в плане 50х50 м. Парковочных мест на 1800 машин. Площадь офисных помещений 200000 м2. Торговых – 80000 м2. Строительство велось 5 лет и было закончено в 2004 году. Здание способно выдержать тайфуны, порывы сильного ветра со скоростью больше 200 (двухсот) км/час. И 9 балльное землетрясение с ускорением 0,4g. Вероятность такого землетрясения на этой территории 1 раз в 2500 лет. В здании применены несколько типов колонн. Колонны в нижних ярусах представляют из себя сталебетонную конструкцию огромных размеров 3х2,4 м. Снаружи это коробка из стальных листов толщиной 80 мм, внутри ребра жесткости и арматурные стержни. Предел текучести этой марки стали при растяжении 570 Н/мм2, т.е. нужно приложить почти 6 тоннасил на 1 см2, чтобы сталь потекла. Т.е. появились пластические деформации. А до полного разрушения нужно приложить больше 10 тонн на 1 см2. После в колонну укладывается высокопрочный бетон прочностью при сжатии почти 70 МПа, т.е. чтобы разрушить кубик этого бетона нужно приложить нагрузку величиной примерно 700 кг на 1 см2. Супер-колонны несут огромную нагрузку в несколько тысяч тонн. Эта нагрузка передается на фундамент и сваи. Под башней 380 свай диаметром 1,5 м каждая, заложенных на глубину до 80 м. Такие сваи по данным испытаний статической нагрузкой способны нести каждая до 4000 тонн при вдавливании и 2200 тонн на выдергивание. Гигантская несущая способность. Теперь про ветер. Как и любое другое высокое здание или сооружение Тайбэй 101 испытывает гигантские ветровые нагрузки, которые возрастают с высотой. На данной территории возможен не просто ветер, а тайфуны со скоростью 67 м/сек. Ветер сбоку дует на здание, ствол отклоняется. Но величина нагрузки ветра не детерминирована и помимо средней составляющей есть пульсации, порывы. Возникает реакция здания на динамическое воздействие. Небокреб начинает раскачиваться. Здание имеет огромную массу, довольно приличный период колебаний порядка 7 секунд. Аналогичная ситуация с землетрясениями. Башня рассчитана на землетрясения с ускорением 0,4g. Можно сказать, что это эквивалентно 9 балльному землетрясению. Вероятность его возникновения 1 раз в 2500 лет. Чтобы сопротивляться ветровым и сейсмическим нагрузкам нужен мощный каркас. Каркасу здания можно помочь установив гаситель колебаний. В данном случае такой гаситель TMD tuned mass damper установлен на вершине между 86 и 92 этажами. Представляет из себя стальной шар из 41 сваренных стальных пластин разного диаметра толщиной 125 мм каждая. Вес шара 728 тонн. Стоимость шарика 4 миллиона долларов. Шар, обладая такой существенной массой при колебаниях небоскреба в одну сторону по инерции движется в другую. Он установлен на мощные гидравлические поршни и подвешен на тросах. Чтобы продемонстрировать его принцип, я набросал приблизительную расчетную схему Тайбэй 101 в программе Selena. Программный комплекс Selena для прочностных расчётов зданий и сооружений: При подготовке видео использованы материалы: Design of Taipei 101 Shaw-Song SHIEH, Ching-Chang CHANG, Jiun-Hong JONG, STRUCTURAL DESIGN OF COMPOSITE SUPER-COLUMNS FOR THE TAIPEI 101 TOWER Alex Y. Tuan1* and G. Q. Shang, Vibration Control in a 101-Storey Building Using a Tuned Mass Damper, Journal of Applied Science and Engineering, Vol. 17, No. 2, pp. 141_156 (2014) Q. S. Li, ; Lun-Hai Zhi; Alex Y. Tuan3; Chin-Sheng Kao; Sheng-Chung Su; and Chien-Fu Wu, Dynamic Behavior of Taipei 101 Tower: Field Measurement and Numerical Analysis Ching-Chang Chang , Structural Design of Taipei 101 Tower PETER IRWIN1*, JOHN KILPATRICK, JAMIESON ROBINSON AND ANDREA FRISQUE, WIND AND TALL BUILDINGS: NEGATIVES AND POSITIVES, THE STRUCTURAL DESIGN OF TALL AND SPECIAL BUILDINGS Struct. Design Tall Spec. Build. 17, 915–928 (2008)