«Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости несущих конструкций многофункционального высотного жилого комплекса с подземной автостоянкой на территории ММДЦ «Москва-Сити», участок № 1, по адресу: г. Москва…, с учетом статических и ветровых нагрузок и гипотетических локальных разрушений»
Введение
Научно-технический отчет содержит основные результаты НИР по теме «Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости несущих конструкций многофункционального высотного жилого комплекса с подземной автостоянкой на территории ММДЦ „Москва-Сити“, участок № 1, по адресу: г. Москва…, с учетом статических и ветровых нагрузок и гипотетических локальных разрушений».
В соответствии с техническим заданием, календарным планом, СТУ и рабочими соглашениями в отчете представлены:
• краткое описание природных условий района расположения, проектируемого многофункционального высотного жилого комплекса с подземной автостоянкой (далее — Объект), характеристик грунтового массива. Описание основных несущих конструкций Объекта, нагрузок (расчётных и нормативных) и их сочетаний. Постановка задач расчетных исследований;
• описание численных методик, алгоритмов и реализующего программного комплекса (ANSYS Mechanical, верифицированный в системе РААСН.), расчета статического и динамического напряженно-деформированного состояния;
• описание разработанной и верифицированной подробной конечноэлементной модели системы «свайное основание – несущие конструкции жилого комплекса», адекватно отражающую его геометрико-жесткостные, инерционные и нагрузочные характеристики и результирующее напряженно-деформированное состояние;
• результирующие параметры напряженно-деформированного состояния, прочности и динамики несущих конструкций Объекта при нормативно регламентированных сочетаниях вертикальных и ветровых нагрузок, а также расчеты на устойчивость против прогрессирующего обрушения.
В рамках выполненной НИР были поставлены и успешно решены следующие задачи:
– анализ и обобщение проектной документации и данных изысканий, постановка задач расчетных исследований;
– разработка и верификация расчетных пространственных оболочечно-стержневых конечноэлементных моделей жилого комплекса;
– определение параметров напряженно-деформированного состояния (перемещения, усилия) и расчетного армирования несущих ж/б конструкций при нормативно регламентированных сочетаниях вертикальных и ветровых нагрузок;
– расчеты на устойчивость против прогрессирующего обрушения.
Программное обеспечение расчетов
Определение напряженно-деформированного состояния, динамических характеристик и устойчивости несущих конструкций блок-секции выполнены по верифицированному лицензионному программному комплексу ANSYS Mechanical, реализующему развитые схемы методов конечных элементов и суперэлементов для статических и динамических расчетов пространственных комбинированных систем. ANSYS Mechanical поддерживает все необходимые типы расчетного анализа.
Расчетная КЭ-модель многофункционального высотного комплекса
В программном комплексе ANSYS Mechanical была построена и верифицирована пространственная оболочечно-стержневая конечноэлементная модель несущих конструкций многофункционального высотного жилого комплекса на территории ММДЦ «Москва-Сити» (рис. 1,2). Размерность модели и типы используемых элементов, построенных КЭ-моделей приведены в таблице 1.
В конструкции фундамента (рис. 3-4) используются два типа свай: Ø1500 мм длиной 40 м (сваи ядра – 184 шт.) и Ø1500 мм длиной 22 м (все остальные — 501 шт.). Общее число свай 685 шт. Жесткости для каждой сваи назначались и задавались в модели (с помощью специально разработанного макроса) отдельно.
Выводы.
В результате выполненных расчетных исследований напряженно-деформированного состояния, прочности, динамики и устойчивости несущих конструкций многофункционального высотного жилого комплекса с подземной автостоянкой на территории ММДЦ «Москва-Сити», участок № 1, по адресу: г. Москва…, с учетом статических и ветровых нагрузок и гипотетических локальных разрушений, можно сформулировать следующие выводы и рекомендации.
1. Разработанные и верифицированные расчетные статические и динамические пространственные оболочечно-стержневые конечноэлементные модели проектного варианта многофункционального высотного жилого комплекса на свайном основании позволяют адекватно оценить основные параметры НДС при действии вертикальных, ветровых нагрузок и гипотетических локальных разрушений.
2. Анализ результатов расчетных исследований, выполненных по верифицированному лицензионному программному комплексу ANSYS Mechanical, показал непротиворечивую картину распределения перемещений и усилий (сил и моментов) в фундаменте и каркасе здания при вертикальных статических и ветровых нагрузках, значимых собственных частот и форм колебаний здания.
3. Критериальные значения кинематических параметров несущих конструкций многофункционального высотного жилого комплекса (прогибы фундаментной плиты, плит перекрытий, покрытия, горизонтальные перемещения верха здания, ускорения верхних этажей) находятся в диапазоне нормативно-регламентированных величин:
– максимальный прогиб фундаментной плиты равен … мм;
– максимальные горизонтальные перемещения от средней составляющей ветровой нагрузки составляют … мм;
– максимальное расчетное ускорение перекрытий верхних этажей равно … м/с2.
4. Максимальные усилия в сваях (… кН) от расчетного сочетания нагрузок не превышают несущую способность свай (51 000 кН).
5. Выполненными расчетными исследованиями для трех сценариев инициирующего локального разрушения наиболее нагруженных несущих конструкций установлено, что при соблюдении принятых параметров проекта (геометрия, свойства материалов и соединений, величины и сочетания нагрузок и воздействий) и уровне армирования, соответствующего полученным усилиям, железобетонные конструкции каркаса здания устойчивы к прогрессирующему обрушению.
6. Полученные результаты математического моделирования для здания многофункционального высотного жилого комплекса – статические и ветровые перемещения, собственные частоты и формы колебаний – могут (и, на наш взгляд, должны) быть использованы при разработке программы и методики проведения мониторинга состояния основания и несущих конструкций здания в процессе его строительства и эксплуатации.
«Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости возведенных несущих конструкций башни „Эволюция“ на участке № 3
ММДЦ «Москва-Сити» с учетом фактического положения ж/б конструкций» «Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости возведенных несущих конструкций башни „Эволюция“ на участке № 3ММДЦ «Москва-Сити» с учетом фактического положения ж/б конструкций»
