Гигантский шар внутри небоскреба

Это незаметно для человеческого глаза, но все высотные здания слегка раскачиваются на ветру.

При порывах ветра верхушка небоскреба может смешаться от своей оси на несколько метров.

Это нормально. И чем выше небоскреб, тем больше становится амплитуда его колебаний.

Чтобы свести к минимуму это раскачивание, инженеры в верхней части зданий устанавливают гигантские противовесы, называемые настроенными амортизаторами массы — tuned mass dampers (TMD). В большинстве случаев амортизаторы TMD представляют собой гигантский шар из стали или бетона, вес которого достигает 300 — 800 тонн! Этот шарик подвешивается на пружинах и поршнях в верхней части зданий и беспрепятственно балансирует при изменении угла наклона здания. По сути, его задача состоит в сохранении центра массы небоскреба.



Пример: в ветреный день, вершина небоскреба высотой всего 300 метров может отклоняться на 10 сантиметров в разные стороны. Иногда жильцов таких высоких зданий даже начинает укачивать от этих колебаний — у них развивается морская болезнь. Поэтому настроенные амортизаторы массы TMD, минимизируя амплитуду колебаний, делают движение здания практически незаметным для его жильцов.



В 2004 году самым высоким зданием в мире была 509-метровая башня Тайбэй 101 в Китае. Внутри этого здания установлен гигантский противовес в виде шара, характеристики которого поражают воображение! Его диаметр равен — 5.5 метров, а вес — 728 тонн. Шар способен гасить колебания небоскреба, даже если скорость ветра составляет 240 км/час.



По сути, любой небоскреб можно рассматривать как гигантский камертон. Если по нему сильно ударить, например, порывом ветра или землетрясением, то здание начнет вибрировать на заданной частоте. В этом случае противовес TMD начинает двигаться с той же частотой, что и здание, но в противоположном направлении. Этот механизм не убирает вибрацию совсем, но держит её под контролем.