Трамплин на Воробьёвых горах выдержит московские ураганы: инженерный расчет

К проектированию спортивного объекта мирового класса предъявляют соответственно высокие требования. Для того чтобы проанализировать прочность и надежность проектируемой конструкции под воздействием ветра, специалисты Центра инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») построили компьютерную модель трамплина и окружающего рельефа. С помощью математического моделирования они определили распределение ветровой нагрузки на поверхности трамплина и выполнили пространственную визуализацию обтекающего трамплин потока.

Обтекание трамплина в расчете с восточным направлением ветра. Линии тока

Генеральный директор АО «ЦИФРА» к.т.н. Дмитрий Сергеевич Михалюк поясняет: «При проектировании трамплина обязательно нужно учесть поведение конструкции в неблагоприятных погодных условиях, например при урагане. Мы смоделировали движение ветра в трех потенциально опасных направлениях: восточном, западном и северном. Определили, что давление ветра на корпус трамплина на уровне башни и наиболее высоких участков конструкции достигает 0,5 КПа. С учетом площади фасада сооружения и его высоты такое ветровое давление вызывает в колоннах существенные вырывающие усилия, достигающие 50 тонн. Худшим случаем набегающего потока для трамплина является боковой восточный ветер – он дает максимальный опрокидывающий момент и вызывает максимальные горизонтальные перемещения пролетной части. Полученные картины ветрового поля в различных зонах трамплина проектировщики будут использовать для дальнейшего расчетного обоснования и анализа элементов конструкции».

Распределение давления потока на поверхности трамплина в расчете с восточным направлением ветра. Вид с наветренной стороны

Проектировщики конструктивной и архитектурной части трамплина из ООО «ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК» приняли поля ветрового давления на корпус трамплина за основу при расчете прочности металлической конструкции и свайного фундамента. При этом обнаружены отличия фактического ветрового давления, полученного из расчета, от условий, описанных в рекомендациях нормативно-технических документов по проектированию. Эти отличия касаются, в первую очередь, интенсивности ветрового давления по краям сооружения. Их учет дает более высокие значения усилий в колоннах, чем по требованиям стандартных норм.

Руководитель работ по проектированию металлической части трамплина, технический директор ООО «ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК» к.т.н. Климшин Дмитрий Валерьевич отмечает: «Расчет ветровой нагрузки методами вычислительной аэродинамики позволил существенно уточнить ветровое давление на фасад сооружения, получить более реалистичные усилия в опорных элементах и обеспечить большую надежность и прочность трамплина в целом».

Для того чтобы стабилизировать крен сооружения и уменьшить вырывающие усилия на сваи, цокольный этаж трамплина выполнен из бетона с колоннами 1200х1200 мм и заглублен в грунт на 5 метров. За счет массы цокольного этажа достигается отсутствие вырывающих усилий на свайном поле, что позволяет также более оптимально использовать сваи.

Для расчета ветрового давления специалисты использовали программную систему ANSYS FLUENT, а для проектирования применяли расчетный комплекс SCAD 21.1. Главные особенности лыжного трамплина, которые требуется учесть с точки зрения проектирования, — это, во-первых, критическая роль ветровой нагрузки в усилиях на сваях фундамента сооружения, во-вторых, появление под воздействием ветра изгиба зоны разгона лыжников в пролетной части трамплина, и в-третьих, влияние ветра на крепления отделки и элементы фасада трамплина.

О компаниях

АО «Центр инженерно-физических расчетов и анализа» (АО «ЦИФРА») специализируется на решении инженерных задач и создании математических моделей деталей, конструкций, систем, процессов и материалов. Благодаря выполненным расчетам клиенты АО «ЦИФРА» экономят на физических экспериментах, увеличивают ресурс изделий, уменьшают вероятность поломок, снижают вес и металлоемкость, оценивают долговечность.

ООО «ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК» выполняет проектирование строительных объектов различного уровня сложности, в том числе уникальных и технически сложных. Сочетание передовых наукоемких технологий в сфере строительства с многолетним опытом проектирования и расчетов, а также принимаемые нестандартные проектные решения позволяют ООО «ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК» воплощать и реализовывать проекты на высоком профессиональном уровне.