Rakennuksen tuulikuorma

No, se on seissyt siinä jo yli 70 vuotta, joten kysymys lienee teoreettinen.

Kyllä voi kaatua eli heikko rakennus voi kaatua tuulessa, vahva rakennus ei kaadu tuulessa. Rakennuksia on romahtanut tuulessa harvoin, sen sijaan siltoja historiassa lukuisia. Insinööri osaa kyllä nykyisin laskea, ihan kaavamaisesti.

Kun tuuli kohtaa tasaisen pinnan suoraan, aiheutuu suurta painetta tuulen puolella ja alipainetta suojan puolella. Tuulikuorman suurin ongelma on pyörteily. Kun tuuli ohittaa terävät kulmat, se muodostaa säännöllisiä pyörteitä, jotka voivat saada rakennuksen vaappumaan puolelta toiselle.

Pyörteilyn minimoinnissa teräviä kulmia usein pyöristetään tai viistetään, mikä auttaa tuulta liukumaan ohi tasaisemmin.

Lieriömäsisissä rakennuksissa ilmavirta myötäilee rakennuksen pintaa pidempään, mikä pienentää ilmanvastusta. Pyörteet ovat kuitenkin edelleen mahdollisia ja ne voivat olla hyvin voimakkaita tietyillä tuulen nopeuksilla. Silloin pintaan voidaan lisätä spiraalimaisia uria, kierteitä tai ulokkeita, jotka rikkovat ilmanvirtausta (vrt. golfpallon kolot tai korkeat savupiiput).

Nykyaikaiset pilvenpiirtäjät ovat usein tietoisesti epäsymmetrisiä tai kapenevia. Epäsymmetria on tehokas keino "hämätä" tuulta, koska rakennuksen muoto rikkoo kuvion. Jos muoto muuttuu korkeuden mukaan, pyörteitä ei synny samassa tahdissa koko rakennuksen matkalla. On myös mahdollista käyttää kiertyvää muotoa, reikiä tai kanavia rakennuksen läpi tahi porrastusta, jolloin tuuli ei löydä yhtenäistä pintaa, johon se voisi tarttua.

Eräs tapa pienentää tai tasapainottaa tuulen ja maanjäristysten aiheuttamaa heiluntaa on jousituksen tai vastapainojen käyttö.

Muistan kuinka lujuusopin opettaja kertoi vuonna miekka ja kilpi Näsinneulan mitoituksesta.

Jos tulee suurin Suomessa mitattu puuska, niin torni taipuu ja palautuu. Jos juuri oikeassa vaiheessa tulee toinen samanlainen puuska, torni taipuu vielä enemmän ja palautuu. Jos kolmas ennätyspuuska tulisi synkronissa tornin liikkeeseen, torni saa kaatua.

En osaa varmaksi sanoa, pitääkö juttu paikkaansa. Lujuuslaskelmissa pyritään suuriin varmuuskertoimiin, mutta ei järjettömiin. Se maksaisi liikaa.

Mitä siltoihin tulee, niin kyse on ollut resonanssista. Olen nähnyt videon 320 m:n radiomastosta, joka kiemurteli kuin käärme, jouduttuaan jostain syystä kovassa tuulessa resonansiin. Haruksissa oli voimistuva ja vaimeneva värähtely jonka aikana liike oli maksimissaan valtava.