В проектировании российских стадионов к ЧМ 2018 применяется ПК МКЭ-анализа SOFiSTiK

Компания «Инфорспроект» начала применение ПК МКЭ-анализа конструкций с 2012 года, постепенно набирая опыт и навыки ведения расчетов, сейчас он применяется для расчетного обоснования практически всех объектов, которые проектируют специалисты компании. Для некоторых зданий и сооружений в SOFiSTiK были созданы целиком расчетные схемы, а для некоторых – рассчитывались узлы или фрагменты конструкций.

«Расчетный программный комплекс – это инструмент инженера-конструктора. Он должен быть удобным, дружелюбным, стабильным и современным. Всеми этими свойствами обладает уникальный комплекс МКЭ-анализа конструкций SOFiSTiK, поэтому выбор был сделан в его пользу, – прокомментировал выбор решения Андрей Иващенко, главный специалист компании «Инфорспроект». – Программный комплекс SOFiSTiK создан для расчета именно строительных конструкций. Поэтому интерфейс программы инженерам-конструкторам понятен на интуитивном уровне – программа «знает и понимает», что нужно пользователю, а пользователь знает, где искать необходимые данные. SOFiSTiK обладает большим потенциалом, так как это очень мощный расчетный комплекс с богатым набором функциональных возможностей, который позволяет решать практически любые задачи анализа строительных конструкций, включая геометрически и физически нелинейные задачи, динамический анализ, геотехнический анализ и совместное взаимодействие в единой модели «грунт-сооружение», «обдувка» ветровым потоком CFD. Он идеально подходит для расчета всех строительных конструкций любых типов и размеров – от небольших ответственных элементов сооружений до сложных высотных комплексов зданий целиком».

При работе над проектами стадионов «Самара Арена» и «Екатеринбург Арена», которые относятся к категории уникальных, использовался ПК SOFiSTiK. В проектах обоих стадионов были разработаны железобетонные конструкции основного несущего каркаса и примыкающих конструкций инфраструктуры. 

При этом каждый из проектов имеет свои особенности. Так, конструкция чаши стадиона «Самара Арена» представляет собой комплекс монолитных железобетонных рам, располагающихся перпендикулярно футбольному полю. Рамы объединены в пространственную конструкцию. Несущими элементами радиальных рам наряду с колоннами являются наклонные балки складок трибун. Складка трибун опирается на наклонную радиальную балку и состоит из балочных и плитных частей, представляющих собой единое целое и работающих совместно. Конструкции трибун и подтрибунных помещений разбиты в кольцевом направлении на 8 температурных блоков. Фундамент стадиона – монолитная железобетонная плита. Покрытие над трибунами стадиона представляет собой радиально-кольцевой купол. Поверхность покрытия образована частью сферы радиусом 317,3 м. Основные несущие элементы покрытия – 32 радиальные консоли в виде трехпоясных решетчатых ферм из стальных круглых труб. Высота радиальных ферм переменная с максимальным размером на опоре 9 м. Консоли имеют наклонные промежуточные опоры, установленные по радиусу 270,4 м. Пролет внешней кольцевой части покрытия – 79,6 м.

«На данный момент на стройке в Самаре строительные работы над железобетонными конструкциями основного каркаса находятся на финишной стадии – это верхний ярус трибун. Это очень большой объект, объем бетона которого – порядка 230 тыс. куб. метров. Также этот стадион отличается очень большим объемом второстепенных конструкций, таких как подпорные стены, подземные вентиляционные каналы, подиум обходной галереи вокруг стадиона длиной примерно 1 км, наружные лестницы и пандусы. Объем бетона этих конструкций – примерно 30 тыс. куб. метров, что сопоставимо с объемом бетона маленького стадиона, – рассказывает об особенностях проектов Андрей Иващенко. – В Екатеринбурге создание железобетонных конструкций также уже находится на финишной стадии. Но этот объект меньше по своим габаритам, общий объем бетона – 65 тыс. куб. метров. Этот стадион компактней из-за меньшей вместительности трибун и благодаря устройству временных трибун для проведения ЧМ-2018, а также из-за пространства, ограниченного периметром существующих исторических стен стадиона».

Конструктивная схема стадиона в Екатеринбурге представляет собой комплекс разноэтажных монолитных железобетонных рам, располагающихся вокруг футбольного поля, перпендикулярно к нему. Радиальные рамы объединяются в пространственную конструкцию. По внутреннему контуру этажерка подтрибунных помещений представляет собой прямоугольник размером 125х85 м. По внешнему контуру трибуны в плане представляют собой окружность диаметром примерно 178 м. Железобетонная чаша стадиона разделена на 8 температурных блоков. Вся нагрузка от покрытия стадиона передается на 8 пилонов. Конструкция пилона представляет собой стальную трубу диаметром 3 метра, заполненную бетоном. Данный тип конструкции, наряду с высокой удельной несущей способностью, обеспечивает высокую надежность сооружения на аварийные воздействия, поскольку трубобетон по сравнению с традиционными железобетонными или металлическими конструкциями обладает повышенной пластичностью и энергодиссипационной способностью. Для совместной работы стальной оболочки и железобетонного сердечника предусматривается приварка к внутренней поверхности стальной трубы гибких упоров (стад-болтов). Для уменьшения веса опоры и экономии расхода железобетона внутри трубобетонной опоры установлен пустотообразователь из металлической трубы диаметром 1220 мм.

«Конструирование – творческий процесс. А инструмент инженера-конструктора - это ПК SOFiSTiK, который помогает сосредоточиться на технических деталях. И конечно, благодаря SOFiSTiK инженеры в сжатые сроки могут рассмотреть несколько вариантов конструктивного решения и выбрать оптимальное решение. Отмечу, что никакие объекты не обходятся без корректировок в процессе проектирования, особенно это касается таких сложных зданий как стадионы, - продолжает Андрей Иващенко - Корректировки имеют разную природу от изменения инженерного оборудования до архитектурных требований и требований заказчика, однако, к сожалению, срок сдачи проекта обычно невозможно отодвинуть. Поэтому конструктору необходима расчетная программа, которая очень просто и быстро позволяет корректировать расчетную модель по мере появления изменений. Благодаря успешной интеграции препроцессоров SOFiSTiK с программными продуктами Autodesk – AutoCAD и Revit – программный комплекс SOFiSTiK позволяет сэкономить довольно много времени – в первую очередь для создания схемы, далее для корректировок и для создания более мелких схем для расчета фрагментов, узлов, деталей. Мы намерены и в дальнейшем только расширять использование ПК SOFiSTiK для проектирования уникальных зданий и сооружений».

«Программный комплекс МКЭ-анализа конструкций SOFiSTiK сейчас достаточно популярен у российских инженеров-конструкторов, как при проектировании уникальных зданий и сооружений, так и многоэтажных зданий массового строительства. Это обусловлено его всеобъемлющей функциональной универсальностью в решении любых расчетных проблем абсолютно всех видов конструкций и возможностью моделирования НДС для различных стадий возведения и эксплуатации объектов, удобством рабочей среды и гибкостью настроек параметров расчетов, также SOFiSTiK позволяет минимизировать время выполнения расчетов даже при внесении существенных изменений в исходные данные проекта. Расчет программного комплекса SOFiSTiK полностью интегрирован в среду Revit, так что расчетная модель и все её изменения сохраняются в файле Revit. Это выгодно отличает SOFiSTiK от других вычислительных приложений. На основе результатов расчета автоматически генерируется 3D-модель армирования в среде Revit. Таким образом, планы раскладки арматуры и спецификации арматуры можно легко сгенерировать, – комментирует Борис Воробьев, заместитель генерального директора компании ПСС. – При работе над такими уникальными и сложными проектами, как стадионы для Чемпионата мира по футболу, которые должны соответствовать строгим требованиям FIFA, ПК SOFiSTiK практически не заменим».