Башня «Эволюция» комплекса Москва-Сити

Фото: Kirill Vinokurov - собственная работа, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia.org

Местоположение

Москва, Россия

Автор расчетной модели

проектно-конструкторский центр № 25 НИИЖБ им. А.А. Гвоздева

Выполненные работы

техническое обследование и расчетное исследование несущих конструкций башни Эволюция в фактическом состоянии

Описание объекта

Башня имеет сложную архитектурную форму. Начиная со 2-го этажа каждый этаж повернут на 3º относительно предыдущего, что в общей сложности составляет 135º. Благодаря этому башня выглядит как закручивающийся параллелепипед. Башня заканчивается короной, которая представляет собой сочетание нескольких сложных рам и вертолетной площадки. Пятно застройки в уровне первого этажа представляет собой квадратную форму с максимальными размерами 36,0×36,0 м. Высота здания от уровня пола нулевого этажа составляет 245,95 м.

Ядро жесткости представляет собой блок монолитных железобетонных стен, лифтовых и лестничных узлов. Располагается в центре здания и является основным жестким элементом. Стены толщиной от 600 до 800 мм – по 51 этаж включительно; 400 мм – на 52, 53 и 54 этажах.

Колонны в здании выполнены из монолитного железобетона. Поперечное сечение колонн круглое, прямоугольное и квадратное. Восемь внутренних колонн  имеют круглое поперечное сечение (диаметр изменяется по высоте от 2100 до 1200 мм). По углам здания расположены четыре колонны с прямоугольным сечением (размер изменяется по высоте от 1500×1500 мм до 1000×1500 мм).

Свайный фундамент выполнен из буронабивных свай марок БСИ 1500-29, объединенных ростверком высотой 3,5 м. Сваи круглого сечения имеют диаметр 1500 мм. Распределение в плане неравномерное.

Описание расчетной схемы

Для выполнения численного исследования было создано несколько конечно-элементных моделей для оценки различных расчетных ситуаций:

• модель стальной короны (навершия) здания;

• модель стилобатной части здания на естественном основании;

• модели башни:
  • модель с учетом перераспределения усилий в элементах конструктивной системы при сочетаниях полных расчетных нагрузок для определения внутренних усилий;
  • модель с учетом перераспределения усилий в элементах конструктивной системы при сочетаниях полных нормативных нагрузок для определения горизонтальных перемещений здания, оценки динамической комфортности, проверки на резонансное вихревое возбуждение;
  • модель с учетом перераспределения усилий в элементах конструктивной системы при сочетаниях длительных нормативных нагрузок для определения вертикальных перемещений (прогибов) плит перекрытий и покрытий здания;
  • модели башни с учетом вариантов прогрессирующего обрушения.

 

Расчет производился параллельно в ЛИРА-САПР и Stark ES. Сходимость результатов получилась в пределах 5%.

Особенности работ

• Задание ветровых нагрузок выполнено в соответствии с отчетом о продувке макета башни в аэродинамической трубе, которая выполнялась в МГСУ. В качестве исходных данных нами были получены давления ветра на здание на различной высоте при разных углах атаки ветра.
• Жесткости свай фундамента здания были вычислены НИИОСП им. Герсеванова в рамках отдельной научно-технической работы.

• Нагрузки, прикладываемые к перекрытиям расчетной модели здания собраны в результате технического обследования здания. По каждому из помещений проведено сравнение фактических нагрузок и нагрузок в соответствии с действующей нормативной документацией. В итоге принимались наибольшие значения нагрузок.

• Прочность сечений стальной «короны» здания оценивалась по напряжениям, полученным в конструкторе сечений Конструктор сечений универсальный. Также конструктор сечений использовался для расчета прочности железобетонных сечений колонн башни по нелинейной деформационной модели.

• Фактические жесткости элементов расчетной модели вычислены итерационно в соответствии с СП 63.13330.2012 вручную. Для этого перекрытия типовых этажей были поделены на зоны с различными жесткостями с учетом трещинообразования и различного армирования. Жесткости сечений для различных участков также вычислены в конструкторе сечений. Колонны, в свою очередь, имеют различную жесткость по высоте здания.

Выводы

В результате работ было выявлено, что несущие конструкции здания башни «Эволюция» отвечают требованиям всех действующих нормативных документов.