Инфорспроект: применение ПК SOFiSTiK в проектировании стадионов к ЧМ ФИФА-2018

О проекте:

расчет железобетонных конструкций стадионов «Самара Арена» и «Екатеринбург Арена», строящихся для Чемпионата мира по футболу 2018 года 

Задачи:

• разработка железобетонные конструкции основного несущего каркаса и примыкающих конструкций инфраструктуры 

Решение:

При работе над проектами стадионов «Самара Арена» и «Екатеринбург Арена», которые относятся к категории уникальных, использовался ПК SOFiSTiK. 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:

 

  

На данный момент на стройке в Самаре строительные работы над железобетонными конструкциями основного каркаса находятся на финишной стадии – это верхний ярус трибун. Это очень большой объект, объем бетона которого – порядка 230 тыс. куб. метров.

Строительство трибун стадиона «Самара Арена»

Также этот стадион отличается очень большим объемом второстепенных конструкций, таких как подпорные стены, подземные вентиляционные каналы, подиум обходной галереи вокруг стадиона длиной примерно 1 км, наружные лестницы и пандусы. Объем бетона этих конструкций – примерно 30 тыс. куб. метров, что сопоставимо с объемом бетона маленького стадиона, – рассказывает об особенностях проектов Андрей Иващенко. – В Екатеринбурге создание железобетонных конструкций также уже находится на финишной стадии. Но этот объект меньше по своим габаритам, общий объем бетона – 65 тыс. куб. метров. Этот стадион компактней из-за меньшей вместительности трибун и благодаря устройству временных трибун для проведения ЧМ-2018, а также из-за пространства, ограниченного периметром существующих исторических стен стадиона.

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. 

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

По внутреннему контуру этажерка подтрибунных помещений представляет собой прямоугольник размером 125х85 м. По внешнему контуру трибуны в плане представляют собой окружность диаметром примерно 178 м. Железобетонная чаша стадиона разделена на 8 температурных блоков. Вся нагрузка от покрытия стадиона передается на 8 пилонов.  

Конструкция пилона представляет собой стальную трубу диаметром 3 метра, заполненную бетоном. Данный тип конструкции, наряду с высокой удельной несущей способностью, обеспечивает высокую надежность сооружения на аварийные воздействия, поскольку трубобетон по сравнению с традиционными железобетонными или металлическими конструкциями обладает повышенной пластичностью и энергодиссипационной способностью. Для совместной работы стальной оболочки и железобетонного сердечника предусматривается приварка к внутренней поверхности стальной трубы гибких упоров (стад-болтов). Для уменьшения веса опоры и экономии расхода железобетона внутри трубобетонной опоры установлен пустотообразователь из металлической трубы диаметром 1220 мм.

 

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

Преимущества решения:

• Благодаря SOFiSTiK инженеры в сжатые сроки смогли рассмотреть несколько вариантов конструктивного решения и выбрать оптимальное.
• Благодаря успешной интреграции с продуктами Autodesk - AutoCAD и Revit - ПК 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.
• SOFiSTiK обладает всеобъемлющей функциональной универсальностью в решении любых расчетных задач абсолютно всех видов конструкций и возможностью моделирования НДС для различных стадий возведения и эксплуатации объектов.
• Удобство рабочей среды и гибкость настроек параметров расчетов позволяет минимизировать время выполнения расчетов даже при внесении существенных изменений в исходные данные проекта.
• Расчет ПК SOFiSTiK полностью интегрирован в среду Revit, так что расчетная модель и все её изменения сохраняются в файле Revit. На основе результатов расчета автоматически генерируется 3D-модель армирования в среде Revit. Таким образом, планы раскладки арматуры и спецификации арматуры можно легко сгенерировать.