Про прочность и эстетику

Месяц назад мы с супругой отдыхали в Дубае. Одним из самых ярких впечатлений стала смотровая площадка Sky Views Observatory. Она находится на высоте 220 метров — в консольной части горизонтального моста, который соединяет верхние этажи двух башен.

Мост выполнен в виде стальной горизонтальной пространственной фермы. Все его конструктивные элементы открыты для обзора, а пол и потолок сделаны из стекла. Кто-то скажет, что раскосы мешают виду. Но, как по мне, именно они создают ту самую атмосферу: добавляют пространству осознанности и даже лёгкой динамики. Они смотрятся на своём месте. Недаром говорят: между надёжностью и красотой существует невидимая связь, которую человек считывает интуитивно.

К сожалению, многие архитекторы до сих пор воспринимают конструктив как производственную необходимость — что-то, от чего нельзя избавиться полностью (а хотелось бы), но что уж точно не стоит выставлять на показ. И совершенно напрасно.

Фермы — это красиво. Особенно когда они честно выполняют свою функцию.

Если окажетесь в Дубае — очень советую заглянуть в Sky Views Observatory! Мы провели там три часа, и время пролетело незаметно.

Jeddah Tower: новый этап самой высокой стройки

Оказывается, в этом году саудиты возобновили строительство Jeddah Tower. Заявленная высота башни — более 1000 метров, что сделает её самой высокой в мире на данный момент. Проект стартовал ещё в 2010 году, но в 2017 был заморожен из-за проблем с финансированием. Сейчас стройка вновь активна, и есть планы завершить возведение к 2028 году.
Что ж, будем наблюдать!

Несколько интересных фактов о конструктивных решениях проекта:

• План здания выполнен в форме трипода — это решение выбрано не случайно: оно обеспечивает хорошую аэродинамику, позволяет сохранить инсоляцию помещений при большой площади этажа и реализовать крайне эффективную конструктивную систему.

• Применяемая конструктивная система называется «Butressed Core» (ядро с контрфорсами). Та же схема используется в текущем рекордсмене — Дубайской Бурдж-Халифе.

• В здании нет классических колонн: все вертикальные нагрузки воспринимают ядро, контрфорсы и связанные с ними стены. Таким образом, каждая вертикальная конструкция вносит вклад в пространственную жёсткость и устойчивость к ветровым нагрузкам. Такому зданию даже не нужны аутригеры.

• Башня опирается на комбинированный плитно-свайный фундамент. Сваи имеют длину от 45 до 105 метров и диаметр 1,5–1,8 метра. Расчеты предполагают, что около 70% нагрузки будут восприниматься сваями, а 30% — плитным ростверком толщиной 4,5–5 метров.

Если всё пойдёт по плану, уже через несколько лет мир увидит нового рекордсмена. Как думаете, в этот раз достроят?

Лекция в Политехе, 10 студентов и немного ностальгии

Сегодня выступал с лекцией в родном универе (СПбПУ). Это было в рамках карьерного форума, где компании предлагали вакансии и стажировки, а приглашенные специалисты делились опытом.

Я говорил про проектирование и расчёты высотных зданий — подготовил хороший, насыщенный материал. Взял выходной.

Студентов было немного — всего человек десять. Кто-то ушёл раньше, кто-то вообще не пришёл, потому что универ не дал «индульгенцию» от занятий (ну камон, за это осуждаю).

Впрочем, с теми, кто собрался, получилось пообщаться вполне душевно. Студентам донес идею, что быть инженером-конструктором очень интересно и перспективно, и указал на важность изучения сопромата.

А сам Политех как всегда атмосферный. Было приятно просто снова пройтись по кампусу: парк, главный корпус, библиотека. Словить флешбеков. В этом плане поездка вполне удалась.

Лекцию хочу повторить — уже не в универе, чтобы могли присоединиться все, кому интересно. Подробности будут позже.

Эксцентриситеты в расчетных моделях: учитывать или игнорировать? Примеры узлов в монолитном железобетоне

При подготовке расчётной модели инженер неизбежно выполняет идеализацию конструкции. Возникает естественное желание упростить модель — в том числе за счёт исключения всех несоосностей (эксцентриситетов) в узлах сопряжения элементов. Однако такое решение не всегда оправдано: в ряде случаев эксцентриситеты могут существенно влиять на прочность и жёсткость как самих узлов, так и примыкающих конструкций.

С одной стороны, включать эксцентриситеты в модель — надёжный и безопасный путь. Такой подход не приведёт к ошибке, и можно даже принять универсальное правило: учитывать их всегда. Стратегия рабочая, но не всегда рациональная.

Главный минус — усложнение модели. Появляется необходимость добавлять жёсткие вставки или аналогичные элементы, моделирующие несоосность. Это требует времени, увеличивает объём работы и может затруднить интерпретацию результатов.

Оптимальный вариант — выборочный подход: учитывать только те эксцентриситеты, которые действительно влияют на искомые величины (или если есть сомнения), а остальные игнорировать.

Чтобы применять такой подход осознанно, нужно понимать две вещи:
1. Какова цель расчёта? Что именно мы хотим получить?
2. Как эксцентриситет повлияет на эти результаты?

Например, если задача — определить глобальные характеристики модели (частоты колебаний, крены, осадки фундамента и т.п.), то эксцентриситеты в узлах можно смело опустить.

Если же речь о расчёте и конструировании конкретного узла или элемента, где несоосности приводят к дополнительным внутренним усилиям, — их нужно обязательно учитывать.

Рассмотрим несколько типовых случаев несоосностей, которые часто встречаются в конструкциях из монолитного железобетона:

• Опирание стен или колонн. В этом случае в вертикальных элементах (стене или колонне) появляется дополнительный изгибающий момент от продольной сжимающей силы. В некоторых ситуациях его вклад может оказаться критичным при проверке прочности.

• Опирание стены или колонны на трансферную балку. Несоосность приводит к возникновению крутящего момента в балке. Это усилие обязательно нужно учитывать при её конструктивном расчёте — особенно при подборе армирования.

• Капитель и плита перекрытия. Более интересный случай. Дополнительные моменты в узле могут появиться при наличии значительных мембранных усилий в плите. Такое возможно, например, при температурных воздействиях или когда плита работает как распорный диск, воспринимающий боковое давление грунта на подземную часть здания.

В будущем планирую разобрать несколько примеров узлов стальных конструкций... Если тема интересна — поддержите 🔥