Расчетное обоснование механической безопасности стадионов к Чемпионату мира по футболу 2018 года

Очевидно, что современное проектирование и строительство уникальных зданий, сооружений и комплексов требует расчётного обоснования и глубоких всесторонних исследований поведения несущих конструкций под действием разного рода факторов. Одними из наиболее грандиозных и ответственных объектов строительства являются уникальные большепролётные сооружения. Это, в частности, стадионы, дворцы спорта и аквапарки, торгово-развлекательные комплексы, пешеходные, автомобильные и железнодорожные мосты различных конструктивных решений. В настоящей статье представлены теоретические основы и результаты математического (численного) моделирования состояния [в части анализа напряжённо-деформированного состояния (НДС), прочности и устойчивости] российских футбольных стадионов, возведённых к чемпионату мира по футболу 2018 года. Для дискретизации по пространству и решения соответствующих краевых задач строительной механики был применён самый универсальный и мощный современный численный метод механики - метод конечных элементов (МКЭ). В статье, в частности, описаны некоторые особенности создания соответствующих расчётных моделей и основные результаты расчётного обоснования механической безопасности трёхмерных большепролётных систем «грунтовое основание - железобетонные конструкции фундаментов и трибун - металлические конструкции покрытия и фасадов» указанных футбольных стадионов при основных и особых сочетаниях нагрузок. Кроме того, кратко изложены ключевые процедуры научного сопровождения при прохождении экспертизы. В целом, в результате выполненного комплекса научно-исследовательских работ на новом уровне решена социально значимая и наукоёмкая проблема обеспечения механической (конструктивной) безопасности уникальных комбинированных объектов строительства (трёхмерных систем «основание - железобетонные конструкции фундаментов и трибун - металлоконструкции покрытия и фасадов»).

Analysis of Mechanical Safety of Stadiums for the World Cup 2018

It is obvious that contemporary design and construction of unique buildings and structures is unthinkable without mathematical (numerical) and computer modelling and advanced analysis ofload-bearing structures under various kinds ofloads and impacts. One of the most ambitious and important construction projects is the uniquelarge-span structures. These are, in particular, stadiums, sports palaces and water parks, shopping malls, pedestrian, road and railway bridges of various design solutions. The distinctive paper is devoted to theoretical foundations and results of mathematical (numerical) modeling of the state (in terms of the analysis of stress-strain state, strength and stability) of football stadiums built for the 2018 FIFA World Cup in Russia. Finite element method is used for approximation and high-precision numerical solution of corresponding boundary problems of structural mechanics. It is the most universal and powerful numerical method of mechanics. The paper, in particular, describes some features of development of finite element models and the main results of the analysis of the mechanical (structural) safety of three-dimensional large-span systems "soil foundation - reinforced concrete structures of foundations and stands - steel structures of the coating and facades" of these football stadiums with the basic and specialload combinations. In addition, the key procedures of scientific support during the corresponding expertise and assessments are outlined. Generally, socially significant and knowledge-intensive problem of providing mechanical (constructive) safety of unique combined objects of construction (three-dimensional systems "foundation -reinforced concrete structures of foundations and stands - steel structures of coating and facades") has been solved at a new level as a result of the performed complex of research works.