«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»

Основные результаты и выводы.

В соответствии с техническим заданием по договору «Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости возведенных несущих конструкций башни „Эволюция“ на участке № 3 ММДЦ «Москва-Сити» с учетом выявленных отклонений ж/б конструкций от проекта» в ходе НИР решены следующие основные задачи и получены значимые результаты:

 Выполнен анализ и обобщены данные научно-исследовательской, изыскательской и проектной документации по объекту исследований, систематизированы и «отбракованы» данные замеров отклонений колонн и стен от проектных положений (ООО «ЗемлемерЪ»).

 Разработаны и верифицированы пространственные оболочечно-стержневые конечноэлементные модели системы «свайное основание – несущие конструкции» высотного здания с учетом последовательности возведения при нормативно регламентированных сочетаниях нагрузок: 

– идеальная «проектная»; 

– «фактические» с учетом результатов расчетного анализа проектной модели (с нагрузками на момент замеров) и данных замеров ООО «ЗемлемерЪ» в части отклонений ж/б конструкций от проектных положений (8-и колонн круглого поперечного сечения – «фактическая № 1» – и стен ядра жесткости – «фактическая № 2»).

При исследовании «проектной» модели с учетом последовательности возведения было установлено, что расчетные и измеренные ООО «ЗемлемерЪ» горизонтальные перемещения имеют близкий качественный и количественный тренд по высоте, обусловленный «закручиванием-раскручиванием» высотки вокруг ядра жесткости (по направлению закрутки самого здания) с характерным максимумом на 25-30-х этажах (0,091 м). Неучет последовательности возведения ( «одномоментная» схема), все еще характерный, к сожалению, для практики современных расчетов, показал качественно неверный тренд монотонного по высоте закручивания с максимумами на верхних этажах (0,160 м).

 Выполнены многовариантные расчетные исследования НДС и прочности пространственной системы несущих конструкций здания при нормативно регламентированных основных сочетаниях нагрузок на основе «проектной» и «фактических» (с учетом отклонений колонн и стен от проектных положений, выявленных по результатам обследования ООО «ЗемлемерЪ») конечноэлементных моделей.

Наибольшая сжимающая сила в сваях, выявленная при «третьем» расчетном сочетании нагрузок 1.32SW+1.44FAC+1.56PN+1.2*1.2*0.9VN+2.4W220+Crown220+SN для «фактической № 1» модели, составляет 29726 кН, что не превышает допустимого значения (проектной несущей способности) 35000 кН.

Сравнительный анализ результатов расчетов на основе упомянутых «проектного» и «фактических» вариантов выявил:

– слабую «чувствительность» параметров НДС, определяющих прочность несущих конструкций (свай, колонн и стен), к учтенным отклонений колонн и стен от проектных положений, выявленных по результатам обследования ООО «ЗемлемерЪ». Отличия для «проектной» и «фактической № 1» моделей по абсолютным значения усилий колонн не превышают: для продольной силы – 0.1%; для поперечных сил – 5%; для изгибающих и крутящих моментов – 2%. Отличия для «проектной» и «фактической № 2» моделей по абсолютным значения погонных усилий в стенах не превосходят: по продольным горизонтальным силам – 5%; по продольным вертикальным силам – 3%; по изгибающим моментам вокруг вертикальной локальной оси – 8%; для изгибающих моментов вокруг горизонтальной локальной оси – 50% (на 3-м этаже). В связи с тем, что изгибающий момент вокруг горизонтальной локальной оси по абсолютному значению существенно меньше (в 3-4 раза) изгибающего момента вокруг вертикальной локальной оси, увеличение изгибающего момента вокруг горизонтальной локальной оси в «фактической № 2» модели по сравнению с «проектной» не сказывается существенно при оценке прочности.

– проектное армирование колонн и стен обладает, в основном, существенным запасом по сравнению с соответствующими расчетными параметрами для «проектной» и «фактических» моделей. 

 Потребовавший уточненного анализа уровень расчетного армирования, обусловленный значимыми изгибающими моментами, выявлен для верхних зон колонн круглого поперечного сечения 51-го этажа. По результатам дополнительных исследований для наиболее опасного сочетания нагрузок установлено, что максимальное армирование для этих колонн составляет 147,3 с   м² по первой группе предельных состояний (с учетом расчетных коэффициентов надежности по нагрузке) и 65,7 с   м² по второй группе предельных состояний (с учетом коэффициентов надежности по нагрузке равных единице – в соответствии с действующими нормами) при проектном значении 313,66 с   м² .

 Суммируя результаты выполненных исследований, следует сделать вывод о соответствии расчетных параметров напряженно-деформированного состояния и прочности несущих конструкций строящегося высотного здания башни «Эволюция» нормативным критериям прочности и деформативности при установленных фактических отклонениях 8-и колонн круглого поперечного сечения и стен ядра жесткости от проектных положений, выявленных по результатам обследования ООО «ЗемлемерЪ» (учет эксцентриситетов и отклонений от вертикали).

 Полученные результаты математического моделирования здания – статические перемещения, собственные частоты и формы колебаний – могут (и, на наш взгляд, должны) быть использованы при разработке и реализации программы и методики проведения мониторинга состояния основания и несущих конструкций здания в процессе завершения строительства и дальнейшей эксплуатации.