г. Москва, Волоколамское шоссе, ...
«Трехмерное численное моделирование ветровой аэродинамики в зоне жилого комплекса „Зодиак“ (г. Москва, Волоколамское ш…) с определением нагрузок на фасадные конструкции»
Выводы
При анализе напряженно-деформированного состояния и прочности верхнего узла ферм покрытия на заданное заказчиком сочетание нагрузок (перемещений торцев) проводился расчет в трехмерной физически и геометрически нелинейной конечноэлементной постановке по программному комплексу ANSYS с учетом пластического деформирования отдельных конструктивных элементов.
Пластические деформации начинают возникать при 75% нагрузки на внутренней стороне в верхней центральной зоне узла.
Максимальное значение пластической деформации при полной нагрузке составило 0.63% для загружения 1 и 1,03% для загружения 31, что значительно меньше предельных деформаций для строительных сталей (для большинства марок составляют 15-20%). Зона пластичности при этом нигде не развивается на всю толщину. Пластика образуется на внутренней стороне в центральной части узла и на внешних сторонах в примыкающих трубах.
В соответствии с расчетом несущая способность конструкции узла покрытия обеспечивается. Для дополнительной оценки запаса выполнен расчет вплоть до исчерпания несущей способности путем пропорционального увеличения заданных перемещений сверх расчетных значений. Разрушающие пластические деформации в отдельных зонах возникают более чем при 200%-й нагрузке от расчетной, и даже при этой величине не распространяются на всю толщину труб.
Выводы
По результатам выполненной НИР «Трехмерное численное моделирование ветровой аэродинамики в зоне жилого комплекса ЖК „Зодиак“ по адресу г.Москва, Волоколамское шоссе, … с определением нагрузок на фасадные конструкции» можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:
1. Для ряда зданий, схожих с рассматриваемым ЖК «Зодиак», выполнено сравне-ние результатов трехмерных расчетов по разработанной CFD-методике с данными испыта-ний в аэродинамических трубах и натурными замерами – фиксируется практически прием-лемый уровень соответствия.
2. На основе анализа и обобщения исходных данных разработаны и верифициро-ваны «настроечные» квазидвумерные и расчетные трехмерные численные модели ветровой аэродинамики ЖК «Зодиак» в существующей окружающей застройке.
3. С использованием современных численных методов гидрогазодинамики, реа-лизованных в программном комплексе ANSYS CFX, на верифицированных трехмерных моделях проведены расчеты средних и пульсационных ветровых давлений на ограждающие поверхности ЖК «Зодиак» при 24-х направлениях ветра (через 150) в стационарной и нестационарной постановках.
4. Определены «огибающие» максимальных и минимальных расчетных ветровых давлений (с учетом всех направлений ветра) на характерные зоны зданий ЖК «Зодиак». Максимальное положительное давление составило около 880 Па, минимальное отрицательное давление на модели в целом (вертолетные площадки) – 3200 Па, на витражной части – около 2500 Па.
5. Заказчику предоставляются расчетные значения нагрузок (с учетом коэффициента надежности), отвечающие первому ветровому району и типу местности Пригород. Рас-четные ветровые давления на фасадные конструкции (для 69 967 точек на поверхности) пе-редаются в виде текстовых файлов для 24-х направлений ветра, а также верхней и нижней огибающих. Также предоставляются файлы 3D-визуализации огибающих.
6. Для возможности оценки ресурса фасадных конструкций при стохастическом ветровом воздействии представляется целесообразным проведение замеров реальных скоро-стей ветра (средней, пульсационной составляющей, спектров изменения скоростей во време-ни) непосредственно на строящемся здании, по крайней мере, в нескольких точках по вы-соте и по контуру, а также ветровых давлений на уже смонтированных фасадных конструк-циях нижних этажей.
7. Разработанные параметризованные модели и полученные результаты числен-ного моделирования ветровой аэродинамики рекомендуется использовать при формировании и осуществлении системы мониторинга ЖК «Зодиак».
8. Разработанные модели и полученные нагрузки могут быть в дальнейшем ис-пользованы для проверочных расчетов прочности несущих конструкций ЖК «Зодиак», для оценки максимальных ускорений на уровне верхних этажей, а также (после получения уточ-ненных данных о близлежащей застройке и зеленых насаждениях) для оценки скоростей ветра в пешеходных зонах вокруг здания.
9. В расчетных исследованиях рассматривалась существующая на данный мо-мент архитектурная ситуация. В случае строительства вблизи объекта многоэтажных зданий результаты расчетов могут потребовать коррекции.
