«Скляна кора» - сталева одношарова сітчаста оболонка

Yuri Lunev, Alexander Morozov, Bearing Systems LLC

Автори розрахункової моделі залізобетонних конструкцій: ТВО «Резерв», м. Москва
Автори розрахункової моделі сталевої одношарової сітчастої оболонки: Юрій Луньов, Олександр Морозов, ТОВ «Несучі Системи», м. Новосибірськ
Автори розрахункової моделі сталевих трикутних опор-колон змінного перерізу: Андрій Головін, ТОВ «СтальПроект», м. Москва
Замовник: АТ «Мосінжпроект»
Генеральний проектувальник: ТОВ ТВО «Резерв»
Технічний супровід: ЦНДІБК ім. Кучеренка
Проектувальник залізобетонних конструкцій філармонії (стадії «Проектна та Робоча документація»): ТВО «Резерв», м. Москва
ГІП: Андрій Квик, ТПО «Резерв»
Проектувальник сталевих конструкцій оболонки (стадії «Проектна та Робоча документація»): ТОВ «Несучі Системи», м. Новосибірськ
Головний спеціаліст з конструкцій оболонки: Юрій Луньов, ТОВ «Несучі Системи»
Конструктор/Спеціаліст з обчислювального дизайну: Олександр Морозов, ТОВ «Несучі Системи»

Парк «Заряддя» – один із самих знакових московських проектів останніх років, побудований великим колективом проектувальників за конкурсним проектом консорціуму «Diller Scofidio+Renfro», «Hargreaves Jones», «Transsolar» і «Citymakers». Будівля концертного залу вбудована у склад парку – це найбільша надземна споруда парку. Будівля розташована в його крайній східній частині, поряд із Китайгородським проїздом. Будівля філармонії масштабна – 23 800 м² загальної площі. Проект концертної зали представлений Сергієм Кузнєцовим та Валерієм Гергієвим на Санкт-Петербурзькому міжнародному культурному форумі у 2016 році. 

Проект концертного залу та «Скляної кори»  розроблено під керівництвом Володимира Плоткіна (ТВО «Резерв») та головного архітектора Москви Сергія Кузнєцова. Проект затребував трьох років кропіткої роботи з безліччю чи не щотижневих погоджень, уточнень та доопрацювань.

Керівництво по проектуванню здійснював ГІП ТВО «Резерв» Андрій Квик; головним спеціалістом із проектування сітчастої оболонки був Юрій Луньов ТОВ «Несучі Системи»; побудову, параметризацію, оптимізацію моделі та попередні розрахунки сітчастої оболонки здійснював Олександр Морозов ТОВ «Несучі Системи».

Особливості

«Скляна кора» – найбільша у світі світлопрозора конструкція без огороджувальних стін . Площа покриття з металевого каркасу та скляних трикутників – 8,7 тис. кв.м.

Штучний пагорб — елемент паркового ландшафту, який приховує концертний зал, накритий «Скляною корою», створений російськими проектувальниками та будівельниками за концепцією британських інженерів з компанії «BuroHappold». 

Об'єкт введено в експлуатацію 10 вересня 2017 року.

Покриття «Скляної кори» являє собою одношарову сітчасту оболонку вільної форми, що складається з понад 1300 вузлових елементів, понад 8000 балок, 106 опор-колон та більше 2400 склопакетів і всі вони мають свої індивідуальні розміри. До початку проектування під керівництвом ЦНДІБК ім. Кучеренка виконано аеродинамічні випробування макету «Скляної кори». З боку архітекторів ТВО «Резерв» задана висока планка естетичних вимог, відповідно до яких потрібно мінімізувати перерізи несучих елементів, при збереженні надійності конструкції. Всі ці задачі вирішені завдяки спільній злагодженій роботі проектувальників (ТВО «Резерв», «Несучі Системи», «СтальПроект»), Замовника (АТ «Мосінжпроект»), монтажної організації (ПСФ «Сталькон») та представників заводу виробника металоконструкцій («КурганСтальМост») , «Несучі Системи»). Хоча «Скляна Кора» є бюджетним об'єктом, але завдяки колосальній роботі виконаної Замовником, підтримці міської влади і особливо Москомархітектури на чолі з головним архітектором міста Москва Сергієм Кузнєцовим вдалося відстояти всі найсміливіші задуми архітекторів та інженерів. 

Опис розрахункових схем

Розрахункова схема сітчастої оболонки являє собою просторову оболонково-стержневу скінченно-елементну модель, виконану в програмному комплексі ЛІРА-САПР, з жорстким та пружним з'єднанням елементів між собою. Жорсткісні характеристики вузлів визначені в результаті натурних випробувань повномасштабних вузлів та фрагментів конструкцій. Отримані характеристики введені у параметри розрахункової моделі стержневих КЕ для врахування піддатливості вузлових з'єднань.

Кліматичні навантаження визначені за допомогою натурних випробувань в аеродинамічній трубі (різні сполучення вітрових та снігових навантажень).

У скінченно-елементній моделі сітчастої оболонки змодельовані несучі металеві елементи каркасу, включаючи похилі зварні колони змінного перерізу по довжині. У розрахунковій моделі враховані скляні балки "Вікна". Скляні панелі покриття сталевих конструкцій сітчастої оболонки змодельовані оболонковими КЕ приведеної характеристиками жорсткості. Основні розрахунки моделі сітчастої оболонки виконувались у пружній (лінійній) постановці. Так як сітчаста оболонка має габаритні розміри 130*80 м та знаходиться на відкритому повітрі, проведено розрахунок з урахуванням температурних навантажень. Виконані перевірочні розрахунки на стійкість будівлі до прогресуючого обвалення. Розрахунок виконувався з піддатливими опорами, прийнятими за жорсткістю конкретних конструкцій, що лежать нижче.

Підбір сталевих перерізів сітчастої оболонки виконувався у програмному комплексі ЛІРА-САПР з урахуванням усіх можливих сполучень навантажень та налічує десятки різних варіантів прорахунків.

Також виконано розрахунок на загальну стійкість конструкцій, виконано спільний розрахунок з конструкціями концертного залу, що лежать нижче.

5

6

7

8

9