Применение программного комплекса МКЭ-анализа SOFiSTiK в проектировании российских стадионов к футбольному ЧМ 2018

Немецкая компания SOFiSTiK (русская версия сайта — www.sofistik.ru) — один из ведущих европейских поставщиков программного обеспечения для структурного анализа и BIM, а также она является Отраслевым Партнером Autodesk®. Программные решения варьируются от базовых инструментов для более продуктивных чертежей до пакетов 3D КЭА. Различные Приложения SOFiSTiK BIM для Revit доступны для инструментов SOFiSTiK Reinforcement и 3D Reinforcement Generation в Autodesk App Store.

Компания «Инфорспроект» начала применение ПК МКЭ-анализа конструкций с 2012 года, постепенно набирая опыт и навыки ведения расчетов, сейчас он применяется для расчетного обоснования практически всех объектов, которые проектируют специалисты компании. Для некоторых зданий и сооружений в SOFiSTiK были созданы целиком расчетные схемы, а для некоторых – рассчитывались узлы или фрагменты конструкций.

Расчетный программный комплекс – это инструмент инженера-конструктора. Он должен быть удобным, дружелюбным, стабильным и современным. Всеми этими свойствами обладает уникальный комплекс МКЭ-анализа конструкций SOFiSTiK, поэтому выбор был сделан в его пользу. Программный комплекс SOFiSTiK создан для расчета именно строительных конструкций. Поэтому интерфейс программы инженерам-конструкторам понятен на интуитивном уровне – программа «знает и понимает», что нужно пользователю, а пользователь знает, где искать необходимые данные. SOFiSTiK обладает большим потенциалом, так как это очень мощный расчетный комплекс с богатым набором функциональных возможностей, который позволяет решать практически любые задачи анализа строительных конструкций, включая геометрически и физически нелинейные задачи, динамический анализ, геотехнический анализ и совместное взаимодействие в единой модели «грунт-сооружение», «обдувка» ветровым потоком CFD. Он идеально подходит для расчета всех строительных конструкций любых типов и размеров – от небольших ответственных элементов сооружений до сложных высотных комплексов зданий целиком.

При работе над проектами стадионов «Самара Арена» и «Екатеринбург Арена», которые относятся к категории уникальных, использовался ПК SOFiSTiK. В проектах обоих стадионов были разработаны железобетонные конструкции основного несущего каркаса и примыкающих конструкций инфраструктуры.

При этом каждый из проектов имеет свои особенности. Так, конструкция чаши стадиона «Самара Арена» представляет собой комплекс монолитных железобетонных рам, располагающихся перпендикулярно футбольному полю. Рамы объединены в пространственную конструкцию. Несущими элементами радиальных рам наряду с колоннами являются наклонные балки складок трибун. Складка трибун опирается на наклонную радиальную балку и состоит из балочных и плитных частей, представляющих собой единое целое и работающих совместно. Конструкции трибун и подтрибунных помещений разбиты в кольцевом направлении на 8 температурных блоков. Фундамент стадиона – монолитная железобетонная плита. Покрытие над трибунами стадиона представляет собой радиально-кольцевой купол. Поверхность покрытия образована частью сферы радиусом 317,3 м. Основные несущие элементы покрытия – 32 радиальные консоли в виде трехпоясных решетчатых ферм из стальных круглых труб. Высота радиальных ферм переменная с максимальным размером на опоре 9 м. Консоли имеют наклонные промежуточные опоры, установленные по радиусу 270,4 м. Пролет внешней кольцевой части покрытия – 79,6 м.

На следующих рисунках — конечно-элементная расчетная модель, выполненная в ПК SOFiSTiK:

Конструктивная схема стадиона в Екатеринбурге представляет собой комплекс разноэтажных монолитных железобетонных рам, располагающихся вокруг футбольного поля, перпендикулярно к нему. Радиальные рамы объединяются в пространственную конструкцию.

Строительство объекта «Екатеринбург Арена»

Визуализация проекта «Екатеринбург Арена» (выполнена ПИ «Арена»)

Конструирование – творческий процесс. А инструмент инженера-конструктора - это ПК SOFiSTiK, который помогает сосредоточиться на технических деталях. И конечно, благодаря SOFiSTiK инженеры в сжатые сроки могут рассмотреть несколько вариантов конструктивного решения и выбрать оптимальное решение. Отмечу, что никакие объекты не обходятся без корректировок в процессе проектирования, особенно это касается таких сложных зданий как стадионы. Корректировки имеют разную природу от изменения инженерного оборудования до архитектурных требований и требований заказчика, однако, к сожалению, срок сдачи проекта обычно невозможно отодвинуть. Поэтому конструктору необходима расчетная программа, которая очень просто и быстро позволяет корректировать расчетную модель по мере появления изменений. Благодаря успешной интеграции препроцессоров SOFiSTiK с программными продуктами Autodesk – AutoCAD и Revit – программный комплекс SOFiSTiK позволяет сэкономить довольно много времени – в первую очередь для создания схемы, далее для корректировок и для создания более мелких схем для расчета фрагментов, узлов, деталей. Мы намерены и в дальнейшем только расширять использование ПК SOFiSTiK для проектирования уникальных зданий и сооружений.

Конечно-элементная расчетная модель, выполненная в ПК SOFiSTiK (вид 1 и 2)

Далее процитирую мнение Бориса Воробьева, заместителя генерального директора компании ПСС. «Программный комплекс МКЭ-анализа конструкций SOFiSTiK сейчас достаточно популярен у российских инженеров-конструкторов, как при проектировании уникальных зданий и сооружений, так и многоэтажных зданий массового строительства. Это обусловлено его всеобъемлющей функциональной универсальностью в решении любых расчетных проблем абсолютно всех видов конструкций и возможностью моделирования НДС для различных стадий возведения и эксплуатации объектов, удобством рабочей среды и гибкостью настроек параметров расчетов, также SOFiSTiK позволяет минимизировать время выполнения расчетов даже при внесении существенных изменений в исходные данные проекта. Расчет программного комплекса SOFiSTiK полностью интегрирован в среду Revit, так что расчетная модель и все её изменения сохраняются в файле Revit. Это выгодно отличает SOFiSTiK от других вычислительных приложений. На основе результатов расчета автоматически генерируется 3D-модель армирования в среде Revit. Таким образом, планы раскладки арматуры и спецификации арматуры можно легко сгенерировать. При работе над такими уникальными и сложными проектами, как стадионы для Чемпионата мира по футболу, которые должны соответствовать строгим требованиям FIFA, ПК SOFiSTiK практически не заменим».

***

Компания «Инфорспроект» уже более 10 лет специализируется на проектировании строительных конструкций зданий и сооружений любой сложности. «Инфорспроект» участвовала во многих крупных проектах федерального значения. Так, в 2009-2012 гг. компания работала над объектами Олимпиады-2014 в Сочи: Ледовым дворцом «Большой» и олимпийской санно-бобслейной трассой «Санки». Спортивная тематика была продолжена в 2013-2015 годах проектированием стадионов для Чемпионата Мира ФИФА-2018 в Самаре и Екатеринбурге. Также компания участвует в проектировании башни «Лахта Центр». В 2012-2014 годах «Инфорспроект» выпускал рабочий проект конструкций многофункционального высотного комплекса «IQ-квартал» на участке №11 Москва-Сити. Дополнительная информация: www.inforceproject.ru

ООО «ПСС» – инженерно-консалтинговая компания, основанная в 1994 году, специализируется в области разработки и реализации проектов комплексной автоматизации и повышения эффективности деятельности инвестиционно-строительных, управляющих и девелоперских компаний, проектных институтов, архитектурных и конструкторских бюро. Опыт эффективного внедрения BIM-технологий в проектировании и строительстве, оптимизации и стандартизации бизнес-процессов проектно-строительных организаций, которым обладает компания ПСС, позволяет в короткий срок и с ограниченными инвестициями увеличить производительность труда, сократить сроки выполнения и повысить качество выполняемых проектов. Компания ПСС проводит обучение специалистов в собственных оснащенных учебных центрах. Дополнительная информация: www.pss.spb.ru.