В сложных проектах постоянно идет поиск идей и, как следствие, основной «не инженерной» сложностью становится обеспечение быстрого проектного отклика на изменения. Опытным путем пришли к связке Autidesk Revit + SOFiSTiK и несмотря на то, что последний выглядит как расчетный комплекс для инженеров-конструкторов, это позволяет обеспечить вариативностью всю команду. Архитектор и конструктор могут успеть проверить гораздо больше гипотез, что, в конечном счете, существенно увеличивает творческое пространство для обоих.
Очевидно, что от инженеров-конструкторов требуются две противоположные вещи: экономичность и надежность. Этого можно добиться, если в расчетах допустить развитие пластических деформаций в материалах, учесть для статически неопределимых конструкций сил распора. В соответствии с требованиями СП расчет железобетонных и стальных конструкций по предельным состояниям желательно (но не обязательно) проводить с учетом физической нелинейности, возможного образования трещин и при необходимости анизотропии, накопления повреждений и геометрической нелинейности. Для максимально полного раскрытия потенциала применяемых конструкционных материалов в Проектном бюро «АПЕКС» используется программный комплекс SOFiSTiK, позволяющий проводить расчеты с учетом всех видов физической и геометрической нелинейности. Мы понимаем, что такой подход - это наше явное преимущество, т.к. обычно на рынке проектировщики не выполняют нелинейные расчеты. В конечном итоге выигрывает клиент, получая наибольшую экономичность при достаточной надежности решения.
Расскажу о трех проектах, каждый из которых был по-своему уникален и весьма сложен, и именно SOFiSTiK во многом помог нам ответить на те вызовы, которые были поставлены перед нами заказчиками проектирования и высококонкурентной рыночной ситуацией.
Павелецкая площадь
Проект постройки на Павелецкой площади торгово-развлекательного комплекса зародился еще в начале 2000-х годов. В 2007 году была возведена стена в грунте примерно на два подземных этажа и началось строительство, но кризис 2008 года сломал все планы и строительство остановилось практически на 10 лет.
Одна из важных задач, которые нужно было решить в ходе реализации этого проекта, – создать такой торговый комплекс, чтобы он не нарушал архитектурный ансамбль, как это произошло, к примеру, у Курского вокзала, где из-за торгового центра не видно самого вокзала. Поэтому практически все здание было принято строить под землей. Новую концепцию создала американская архитектурная студия 5+Design. Проектное бюро «АПЕКС» же выступала адаптантом архитектурной концепции и Генпроектировщиком.
Проект получился действительно нетривиальным во многих отношениях. Объект нужно было увести под землю на 25 метров или 4 этажа, однако вблизи Павелецкой площади расположена Москва-река и, соответственно, высокий уровень грунтовых вод, которые нельзя было откачивать, чтобы не образовывалась водоосушающая воронка, которая могла бы привести к осадке стоящих в радиусе 200-300 м домов.
К тому же под площадью располагается метрополитен: МФЦ «Павелецкая плаза» должен стать частью транспортно-пересадочного узла. Платформа одной из станций располагается непосредственно под площадью, так что комплекс надо было разместить всего на 5 метров выше отделки метрополитена.
Все это – частичные несовершенства в грунте, река, метрополитен – требовали правильной этапности раскопок и комбинирование методов открытой разработки котлована с топ-даун, чтобы оказать минимальное влияние на метрополитен и окружение в процессе работ. SOFiSTiK позволил определить ее за счет вариативного анализа.
Дополнительной особенностью проекта была необходимость использовать уже существующую стену в грунте. В частности, для расчета этой стены применялся SOFiSTiK: мы подтвердили стену по результату обследования, произвели расчеты, пересобрали распорную систему.
Еще одной задачей стала работа над оболочками атриумов. Проектировали мы их в программном комплексе Tekla Structures. Так как на момент выполнения проекта не было интегратора между этими двумя решениями (на момент написания статьи данная связка уже появилась в открытом доступе), нам пришлось его написать самим. При этом часть данных пришлось выгружать из Revit и уже в SOFiSTiK объединять их с данными из Tekla – SOFiSTiK оказался дружелюбным в этом отношении благодаря открытому API. Отдельным вызовом являлось конструирование и расчеты металлических лестниц: при длине 30 метров они сложны по конфигурации. Механика работы с оболочками и лестницами была такой: с помощью Karamba3D искали оптимальное положение конструкции, геометрию и т.д., импортировали в Tekla, где моделировали, подбирали узлы, формировали задачу для SOFiSTiK, в котором затем проверяли, утоньшали и оптимизировали сечения.
Кроме того, SOFiSTiK позволил нам провести нестандартные детальные расчеты нагрузок. Например, мы считали переменную снеговую нагрузку по «коньку» с учетом его перераспределения по криволинейной поверхности. Также нам необходимо было учесть, что по покрытиям куполов ходят люди, предусмотреть нагрузку даже от прыгающих людей, так как на площади планировалось поставить трибуны и проводить митинги, концерты, фестивали.
ТРЦ достраивается и в конце 2021 года откроют для посетителей.
RED7
Red7 – это премиальные апартаменты с общественными пространствами, офисами и подземным паркингом на 4 этажа, бассейном и внутренним двором по концепции MVRDV – это был первый российский проект данного голландского бюро. Объект непростой: более 20 лет на месте этого здания были просто трубы и закрытая территория, потому что в 90-е годы этот участок земли выкупили и начали строить здание с глубокой подземной частью методом топ-даун. Были построены вниз 4 этажа, но и в этом случае сказался кризис – в 1998 году стройку остановили. Так что ситуацию надо было исправлять – и опять с учетом уже существующих решений, стену в грунте – все 4 этажа – надо было использовать.
Еще одной особенностью объекта был размер: это крошечный участок 100 м на 60 м. Технике на нем, разумеется, было практически не развернуться, поэтому нужно было работать в пределах котлована и проектировать с учетом возможности возвести спроектированное.
Для работы над проектом мы использовали Autodesk Revit, сталебетонные конструкции делали в Tekla Structures, расчеты – в SOFiSTiK, после чего подготовленная модель выгружалась в BIM360 для взаимодействия с MVRDV.
Так как каждый этаж объекта был уникальным, была смоделирована развитая система поперечных стен, причем крайняя стена была выполнена с жестким армированием (сталебетон) – это одно из нестандартных решений в проекте. В большепролетном покрытии над бассейном смоделирована преднапряженная арматура с натяжением на бетон. Для этого нам пришлось разработать семейство арматурных канатов в Revit, собственный алгоритм и скрипт по двунаправленной передаче такой арматуры между Revit и SOFiSTiK со всеми необходимыми для расчета параметрами. Стоит отметить, что в последних версиях программы данный функционал также уже появился и доступен всем пользователям.
Очень помог SOFiSTiK и на этапе строительства. В процессе возведения свай оказалось, что на этапе обследования и проектирования не все учтено: нашлись дополнительные баретты, из-за которых сваи в некоторых точках нельзя было погрузить. Это потребовало перерасчетов, причем очень быстрых – буквально в этот же день. Если бы мы использовали другой программный комплекс, это затянулось бы на несколько дней: прямая же интеграция с Revit давала возможность внести в Revit изменения, сразу отправить на расчет и через полчаса получить всю графику и данные для анализа.
RED7 достраивается и в 2021-2022 откроется для жильцов и посетителей.
Реновация Бадаевского завода — парящие дома
В проекте по реновации Бадаевского пивоваренного завода Проектное бюро «АПЕКС» стала генпроектировщиком. Объект расположен на набережной Тараса Шевченко, рядом с гостиницей «Украина», напротив парка «Красная Пресня» и «Москва Сити» – это место статусное, требующее нетривиальных архитектурных решений. При этом здание самого завода находится в плачевном состоянии. Так что инвестор решил сделать парк, очистить строение от того, что не является культурным наследием, сами памятники архитектуры приспособить под новое функциональное использование, а также на высоте более 30 м над парком сделать «ленту» жилого комплекса. Колонны, на которых держится ЖК, вырастают из одного из восстановленных зданий и парка и должны напоминать стволы деревьев – такую концепцию разработало бюро Herzog de Meuron.
Со зданиями, которые являются культурным наследием, были сложности. Так как необходимо было воссоздать первоначальный облик, требовалось восстанавливать кирпичную кладку, что-то менять, что-то достраивать. Для этого провели лазерное сканирование и сделали облако точек с точностью до сантиметра. SOFiSTiK позволил нам произвести расчеты кирпичной кладки со всеми нюансами: например, своды Монье были в плохом состоянии и их надо было посчитать с учетом трещин, коррозии металла и отсутствующих элементов.
Подчеркну: на этом проекте наша команда использовала SOFiSTiK максимально активно – расчеты по железобетону, дереву, кирпичу, металлу и т.д. В том числе проводились расчеты огнестойкости: здания «нагрузили», сымитировали пожар и просчитали вероятность выхода из строя элементов и обрушения здания.
Особого внимания заслуживают, разумеется, колонны, на которых держится ЖК. Чтобы конструкция не упала, если какие-то колонны выйдут из строя, все колонны объединяются сверху мощной горизонтальной стержневой металлической системой, которую в проекте называем «Super Slab», разработка который велась в Tekla Structures с расчетом в SOFiSTiK.
Также в SOFiSTiK был сделан расчет продувки с 16 румбов (CFD-анализ), чтобы определить нагрузку на фасады, среднее, пульсационное и пиковое значения давления, комфортность пешеходных зон с учетом элементов благоустройства. Расчеты, например, показали, что надо поставить пару заграждений из деревьев, чтобы повысить комфортность пребывания в зеленой зоне – на самом деле такие мелочи очень важны для городских точек притяжения.
На данный момент проект прошел экспертизу, начинается этап строительства объекта.
Резюме
SOFiSTiK – крайне удобный и эффективный инструмент для работы не только со стандартными, но и с необычными и сложными проектами. Среди его преимуществ как широкий инструментарий для расчетов, так и возможность удобного использования с целью выявления оптимальных решений. Это позволяет сократить затраты на проект, что в условиях постоянной экономической турбулентности строительного рынка очень значимо.
Также выделю гибкость за счет параметрического проектирования конструкций. Важным преимуществом расчетного комплекса является и возможность учитывать этапы строительства, в том числе с учетом геотехнического анализа и грунтовых условий. На основе информационной модели конструкции и наличия шаблонов расчетов, заранее разработанных в SOFiSTiK можно быстро произвести рассчет конструкции и получить результаты для анализа. Для большинства объектов проектирования данный процесс можно существенно автоматизировать.
В Проектном бюро «АПЕКС» информационная модель здания используется на всех этапах проектирования и сопровождения строительства. Для нас ясно: это единственный способ эффективного проектирования. Важно, чтобы модель стала единым источником истины, мы должны уметь полагаться на 100% на информацию в модели – в этом случае автоматизация рабочих процессов предоставляет компьютеру возможности выполнять рутинную и «ручную» работу за проектировщика.
Компания ПСС ГРАЙТЕК — давний партнер Проектного бюро АПЕКС в развитии и совершенствовании технологии BIM, которая помогает успешно реализовать проекты уникальных зданий и сооружений. Предлагаемые ПСС ГРАЙТЕК технологические цепочки инструментов BIM обеспечивают высокую эффективность и экономичность проектных решений.
