Специалисты АО «ЦИФРА» рассчитали прочность металлоконструкций фасадной системы небоскреба «Лахта Центр» при действии максимальной ветровой нагрузки по заказу ООО «Проспект-СПб», проектировщика и производителя элементов фасадной системы. Расчеты выполнены для оценки нагрузок, действующих на крепления фасадной системы к железобетонным перекрытиям небоскреба.
«Лахта Центр» располагается в Приморском районе Санкт-Петербурга, на берегу Финского залива. Ветер, дующий на берегу залива, может ударяться о стены небоскреба и формировать мощные завихрения, в некоторых случаях способные создавать колебания, как при 4-5-балльном землетрясении. Чтобы заранее проверить фасадные конструкции на прочность, на помощь архитекторам сегодня приходит компьютерное моделирование и аэродинамические испытания.
На «Лахта Центре» стеклянный фасад состоит из 16 505 фрагментов разной формы. Его общая площадь составляет 72 500 кв. м. В строительстве небоскреба применяют технологию холодногнутого стекла — в России пока только два таких здания. Ещё одно здание с применением этой технологии остекления – башня «Эволюция» в ММЦ «Москва-сити».
В натурных аэродинамических испытаниях фрагменты фасада испытывают на герметичность при воздействии дождя и сильного ветра. На специально возведенном макете стекло подвергают испытаниям, распыляя на него воду с помощью винтов самолета — таким образом моделируется сильный шторм.
За видимой частью фасада скрывается сложная механическая система, позволяющая в автоматическом режиме открывать и закрывать окна на высоте несколько сотен метров, обеспечивая при этом прочность и устойчивость конструкции фасада при воздействии сильного ветра. Создатели «Лахта Центра» изучили опыт строительства самого высокого в мире небоскреба в Дубае и ряда других высоток. Ветровую нагрузку тщательно рассчитывали канадские и новосибирские специалисты. Модель макета объекта помещали в аэродинамическую трубу. Проверялось давление на фасад здания и на само ядро. Получено, что нагрузка ветра меняется в зависимости от высоты и составляет от 300 до 500 Па. Эти данные использованы специалистами АО «ЦИФРА» для расчета прочности металлоконструкций фасадной системы небоскреба «Лахта Центр».
Инженеры АО «ЦИФРА» в программной системе ANSYS создали детальную трехмерную модель сложной фасадной системы технического этажа небоскреба «Лахта Центр». Данная модель позволяет в виртуальном режиме нагрузить систему максимальной ветровой нагрузкой и оценить усилия в каждой точке, без проведения реальных испытаний. В рамках выполненных исследований получено деформированное состояние металлоконструкций, определен коэффициент запаса устойчивости и нагрузки от фасадной системы на бетонную подошву, что позволит обеспечить прочность соединений и долговечность фасадной системы небоскреба «Лахта Центр». По итогам расчетов специалисты АО «ЦИФРА» определили, что даже при порыве ураганного ветра с залива со скоростью 100 км/ч металлоконструкции фасадной системы не будут деформироваться, что гарантирует возможность в любую погоду без участия человека закрывать и открывать окна на высоте 300 м.
«Расчет фасадных систем высотных зданий на воздействие ветровой нагрузки является одной из основных задач при их проектировании. Проектирование, изготовление и монтаж фасадных конструкций выполняется в условиях жёсткой конкуренции, с одной стороны, и необходимости обязательной проверки расчётов и технических решений экспертизой и смежными организациями, с другой стороны. Компании стремятся минимизировать расходы за счёт использования современных систем компьютерного моделирования и инженерного анализа», — отмечает Дмитрий Михалюк, генеральный директор АО «ЦИФРА».