Расчет на сейсмические воздействия объектов Олимпиады и ЧМ по футболу

При проектировании особо ответственных уникальных зданий и сооружений, например, таких как стадионы, театры, высотные сооружения (более 100 м) необходимо выполнять расчет здания на сейсмические воздействия с большей тщательностью и с применением широкого набора инструментов. Так, например, большинство объектов олимпиады Сочи 2014 и спортивных сооружений ЧМ по футболу 2018 было запроектировано и рассчитано с учетом следующих факторов:

• Взаимодействие сооружения с грунтом основания
• Эксплуатационные нагрузки
• Снеговые воздействия (Красная поляна – около 1 т/м2)
• Пульсация ветра
• Боковое давление грунта
• Требования комфортности (расчет на согласованное движение зрителей)
• Поэтапное возведение конструкций
• Сейсмические воздействия, в том числе с учетом нелинейной работы конструкций
• Температурные воздействия
• Устойчивость к прогрессирующему обрушению
• Расчеты в 2 ПК

Пример строительства сейсмостойкого футбольного стадиона: расчет здания на сейсмические воздействия

Рассмотрим примеры таких расчетов зданий на сейсмические воздействия. На рис. 1 изображен футбольный стадион к ЧМ по футболу 2018 г., строящийся в г. Ростов-на-Дону (Расчетное обоснование: Келасьев Н.Г. (ЦНИИПромзданий, гл. инженер), Мкртычев О.В. (МГСУ, зав. НИЛ НСС), Колесников А.В. (ЛИРА софт).

Так как сооружение строится в сейсмически активном районе, необходимо обосновать принятые конструктивные решения на предмет сейсмостойкости. Проблема заключается в том, что действующие документы по сейсмостойкому строительству, основанные на спектральном методе расчета, неприменимы, поскольку (как минимум) использование в конструкции покрытия тросов (рис. 1), работающих только на растяжение, предполагает использование нелинейных методов расчета. Таким образом, необходимо использовать прямые методы интегрирования уравнений с применением акселерограмм и с использованием нелинейных конечных элементов.

При сейсмостойком строительстве необходимо оценивать полученные ускорения и перемещения в узлах во времени (рис. 2), а также изменяющиеся во времени усилия в конечных элементах.

При сейсмостойком проектировании и строительстве таких сооружений, как правило, разрабатываются специальные технические условия (СТУ) на проектирование, в которых даются указания на проектирование таких зданий, которых нет или они (указания) противоречат действующим нормам. Так, например, необходимость создания СТУ на Ледовую арену для Керлинга, построенную для Олимпиады 2014 [2] объясняется отсутствием в нормах следующих параметров:

• В расчетах на особые сочетания нагрузок следует учесть сейсмическую нагрузку согласно требованиям СНиП II-7-81*, СП 31-114-2004, СНКК 22-301-2000* и настоящих СТУ.
• С учетом сейсмичности площадки …. коэффициент А в формуле (2) СНиП II-7-81* следует принять равным 0.5 (500 см/с2).
• Расчеты сооружения на особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий необходимо выполнить в двух вариантах по п. 2.2,а и п. 2.2,б СНиП II-7-81*.

Большинство объектов Олимпиады 2014 (рис.3) проектировались по СТУ с примерно похожими требованиями, описанными выше.

Рис.3 Некоторые из олимпийских объектов Сочи 2014

Расчет здания на сейсмическое воздействие - что в итоге?

Таким образом, при проектировании и расчетном обосновании таких объектов, как спортивные арены и стадионы, необходимо использовать весь спектр возможностей программных комплексов. Также необходимо применять современные методы расчетов на сейсмические воздействия и на прогрессирующие обрушения.

Узнать дополнительную информацию и расчетах зданий на сейсмические воздействия и сейсмостойком строительстве вы можете на бесплатном вебинаре: «Расчет стального и железобетонного каркаса здания на действие пульсационной составляющей ветрового воздействия»

Список использованных источников

1. СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах (с изм. 2000г.). – М.: ЦНС, 2003. – 48 с.

2. СТУ на проектирование объекта «Ледовая арена для керлинга», ЦНИИСК им. Кучеренко, 2008 г.