Pacчeтнoe определение ветровых нагрузок на фасадные конструкции многоэтажных зданий жилого комплекса «Скай форт» (г. Mocквa, 1-й Нагатинский пpoезд,..) на ocнoвe трехмерного численного моделирования ветровой аэродинамики в зоне комплекса

Выводы и рекомендации

По результатам выполненной НИР «Расчетное определение ветровых нагрузок на фа-садные конструкции многоэтажных зданий жилого комплекса „Скай форт“ (г. Москва, 1-й Нагатинский проезд,..) на основе трехмерного численного моделирования ветровой аэродинамики в зоне комплекса» можно сформулировать следующие выводы и рекоменда-ции:

1. Для ряда зданий, схожих с рассматриваемым ЖК «Скай форт», выполнено сравнение результатов трехмерных расчетов по разработанной CFD-методике с данными испытаний в аэродинамических трубах и натурными замерами – фиксируется практически приемлемый уровень соответствия.

2. На основе анализа и обобщения исходных данных разработаны и верифициро-ваны расчетные трехмерные численные модели ветровой аэродинамики ЖК «Скай форт» в существующей окружающей застройке.

3. С использованием современных численных методов гидрогазодинамики, реа-лизованных в программном комплексе ANSYS CFX, на верифицированных трехмерных мо-делях проведены расчеты минимальных и максимальных ветровых давлений на фасадные конструкции ЖК «Скай форт» при 36-ти направлениях ветра (через 10⁰) в стационарной и нестационарной постановках.

4. Определены расчетные «огибающие» максимальных и минимальных ветровых давлений (с учетом всех направлений ветра) на фасадные конструкции зданий ЖК «Скай форт». Наибольшие отрицательные ветровые нагрузки на фасад корпуса 203 составили -2.19 кПа (219 кгс/м²), корпуса 204-205 – -2.246 кПа (224.6 кгс/м²), корпуса 206 – -3.069 кПа (306.9 кгс/м²). Эти экстремальные давление проявились при преобладающем ветре юго-западного направления и были отмечены в угловых зонах корпусов на высоте 23-го-32-го этажей. Наибольшая расчетная положительная ветровая нагрузка на фасад для корпуса 203 составила +0.915 кПа, корпуса 204-205 – +0.887 кПа, корпуса 206 – +0.926 кПа. Эти экстре-мальные давления проявились при преобладающем ветре юго-западного направления и были отмечены в верхней части 2-ой и 6-ой секций для корпуса 203, 3-ей – для корпуса 204-205, 2-ой – для корпуса 206 с торцевой и внешней стороны на высоте 28-го – 32-го этажей.

5. Пиковые значения ветровых давлений в п.4 приведены как результаты стацио-нарных расчетов (т.к. они выполнены «в запас»). Анализ результатов нестационарных расчетов показал, что минимальные пиковые нагрузки на фасадные конструкции наиболее «нагруженного» корпуса 206 снижаются примерно на 20% по сравнению со стационарными, не превышая – 2.460 кПа.

6. Для наиболее опасного для корпуса 206 направления ветра 2100 разработана уточненная расчетная трехмерная численная модель ветровой аэродинамики ЖК «Скай форт» в существующей окружающей застройке (с пожарной «отсечкой») и проведен стацио-нарный расчет. Определены расчетные минимальные и максимальные ветровые давления на фасадные конструкции зданий ЖК «Скай форт», в т.ч. на корпус 206 с «отсечкой». По ре-зультатом стационарных расчетов сделан вывод, что наличие пожарной «отсечки» уменьшает пиковые значения ветровых давлений на фасады зданий примерно на 10%. Суммируя все выполненные расчеты, можно зафиксировать, что наибольшие отрицательные ветровые нагрузки на фасад корпуса 206 составили:

• -3.069 кПа – вариант стационарной расчетной модели без пожарной «отсечки»;

• -2.801 кПа – вариант стационарной расчетной модели с пожарной «отсечкой»;

• -2.460 кПа – вариант нестационарной расчетной модели без пожарной «отсечки»

С учетом приведенных результатов многопараметрических расчетных исследований следует рекомендовать принять минимальное ветровое давление на самый «уязвимый» кор-пус 206 (с отсечкой) равным -2.150 кПа.

7. При определении пиковых значений ветровых давлений принято, что конст-руктивные элементы ограждения и узлы их крепления к зданию являются достаточно жест-кими и в них не возникает заметных дополнительных (аэроупругих, резонансных) динамических усилий и перемещений. В противном случае, значение этих нагрузок необходимо уточнить на основе результатов динамического расчета системы «элементы ограждения – их несущие конструкции – элементы их крепления».

8. Необходимо отметить достаточно высокий уровень поперечной пульсационной составляющей на корпуса при западных и восточных направлениях ветра, что может свидетельствовать о возможном появлении ускорений на верхних жилых этажах, превышающих допустимые нормами значения. Ветровые потоки усиливаются в узких проездах между корпусами, что может приводить в определенных случаях к некомфортности внутренних дворов комплекса для пребывания жильцов. 

9. Разработанные параметризованные модели и полученные результаты числен-ного моделирования ветровой аэродинамики рекомендуется использовать при формиро-вании и осуществлении системы мониторинга ЖК «Скай форт».

10. Разработанные модели и полученные нагрузки могут быть в дальнейшем ис-пользованы для проверочных расчетов прочности несущих конструкций ЖК «Скай форт», для оценки максимальных ускорений на уровне верхних этажей, а также (после получения уточненных данных о близлежащей застройке и зеленых насаждениях) для оценки скоростей ветра в пешеходных зонах ЖК.

11. В расчетных исследованиях рассматривалась существующая на данный момент архитектурная ситуация. В случае строительства в окрестности объекта многоэтажных зда-ний результаты расчетов могут потребовать коррекции.