Об объекте
В основе комплекса — склады Делового двора 1912 года постройки, надстроенные и переосмысленные в 1935–1936 годах как поликлиника Наркомтяжпрома. Трёхэтажное постконструктивистское здание в самом центре Москвы десятилетиями служило федеральным ведомствам; фасад венчают пять рельефов работы ученика Конёнкова.
Концепция реконструкции — не ремонт, а глубокая перестройка: надстройка седьмого этажа, устройство подземной парковки в цокольном уровне и под внутренним двором и, главное, перекрытие внутреннего двора стеклянным сетчатым куполом с созданием атриума. Расчёт конструкций этого атриума и подземной парковки и был задачей мастерской.
Конструктивные решения
Комплекс состоит из четырёх блоков, образующих в плане неправильный прямоугольник с внутренним двором. Новые конструкции атриума и парковки расположены в этом дворе и отделены от существующих блоков деформационным швом — принципиальное решение: новые конструкции работают независимо, деформации на исторические части здания не передаются.
Система атриума — каркасно-стеновая по рамно-связевой схеме из монолитного железобетона. Семь надземных этажей и один подземный, отметки от −5,800 до +32,775 м, габариты в плане 58,05 × 46 м.
Фундамент — буровые сваи диаметром 600 и 800 мм, опирающиеся на скальный грунт: известняк с расчётным сопротивлением одноосному сжатию 10,5 МПа, отметка низа свай −16,500 м. Выбор буровых, а не забивных, здесь не вопрос экономики: они не создают ударных вибраций, а работа идёт в плотной исторической застройке рядом с объектами наследия.
Перекрытие подземной парковки на отметке −0,210 — плоская безбалочная плита толщиной 800 мм с максимальным пролётом 18,55 м. Чтобы снизить нагрузку от собственного веса, применены несъёмные пустотообразователи 500 × 500 мм с шагом 660 × 660 мм: вес перекрытия уменьшился примерно на 21 %. Перекрытия этажей атриума толщиной 400 мм того же типа дают выигрыш 24 %.
Центральная колонна в подземном уровне — диаметром 1200 мм с конусной капителью диаметром 2,5 м у основания. Это характерное решение для безбалочных плит с большими пролётами: капитель распределяет нагрузку и предотвращает продавливание. Остальные колонны диаметром 800–1000 мм на всех уровнях.
Пандусы — криволинейные стальные конструкции на консолях из прокатного двутавра 40Ш1; косоуры пролётом 8,5 м из листов 30 × 400(h) мм, сталь С355. Покрытие — однослойный сетчатый купол 56 × 45 м со стрелой подъёма около 4 м и герметичным стеклянным заполнением; в этой модели его нагрузки учтены сосредоточенными реакциями на оголовки колонн атриума.
Основание
Площадка в пойме Москвы-реки — геологически непростой контекст. В разрезе: техногенные насыпные грунты мощностью 3–7 м, четвертичные аллювиальные отложения — пески, суглинки, галечник, торф — до глубины 15–16 м, ниже коренные каменноугольные породы. Опорный горизонт для свай — известняки каменноугольного возраста, уровень грунтовых вод в пределах четвертичного аллювия. Всего выделено 15 инженерно-геологических элементов, по ним построена объёмная цифровая модель грунтов в редакторе «Грунт» ПК ЛИРА.
Расчётная модель
Пространственная оболочечно-стержневая модель в ПК ЛИРА 10 (2024): стержни КЭ 10 для колонн и балок, оболочки КЭ 42 и 44 для плит и стен, архитектурные элементы «сваи», преобразуемые в КЭ 57 упругой связи. Участки перекрытий с пустотообразователями смоделированы стержнями с приведённым двутавровым сечением — так корректно учитывается снижение жёсткости в зонах пустот и не портится сходимость расчёта.
Отличительная особенность проекта — два параллельных варианта модели основания. Первый построен по характеристикам грунтов из отчёта об изысканиях, второй — по результатам натурных испытаний свай. Оба объединены через модуль «Вариация моделей» ПК ЛИРА, и армирование подбиралось по наихудшему из двух вариантов для каждого элемента. Методы показали высокую сходимость между собой — это и есть подтверждение надёжности модели, а не просто удвоение работы.
Нелинейные свойства железобетона при линейном расчёте учтены понижающими коэффициентами к модулю упругости бетона по СП 430.1325800.2018: K = 0,6 для вертикальных и K = 0,3 для горизонтальных элементов при определении усилий; K = 0,6 и K = 0,2 соответственно при определении прогибов и перемещений.
Разделение коэффициентов не формальность: реальная жёсткость железобетона при длительных нагрузках падает из-за ползучести и раскрытия трещин, и в горизонтальных изгибаемых элементах этот эффект выражен сильнее, чем в сжатых вертикальных.
Нагрузки
По СП 20.13330.2016. Постоянные — собственный вес несущих конструкций (γf = 1,1 для железобетона, 1,05 для стали) и конструкций полов (γf = 1,3) по рабочим чертежам АР. Временные на перекрытия — по технологическому заданию, дифференцированно по функциональным зонам (γf = 1,2). Ветровые и снеговые воздействия учтены опорными реакциями купола из смежного расчёта, включая разные схемы снегового нагружения покрытия. Климатические параметры площадки: снеговой район III, ветровой I, сейсмичность 5 баллов.
Результаты
Свайный фундамент и основание
Коэффициент использования несущей способности свай — максимум 0,91. Осадка свайного фундамента не более 6 мм при нормативном пределе 150 мм по табл. Г.1 СП 22.13330.2016. Прочность буронабивных свай как конструктивных элементов: использование 42 %, ширина раскрытия трещин в теле свай 0,000529 мм при нормативном пределе 0,3 мм.
Первая группа предельных состояний
Устойчивость каркаса: минимальный коэффициент запаса 10,19 по первой форме потери устойчивости — более чем десятикратный запас, конструкции работают в глубоко устойчивом режиме. Стальные пандусы: использование по прочности 0,87, по местной устойчивости 0,72, по общей устойчивости 0,84.
Вторая группа: прогибы и трещиностойкость
| Перекрытие | Пролёт и предел | Предельный прогиб | Фактический |
|---|---|---|---|
| Плита на отм. −0,210 | 19,65 м, l/250 | 78,6 мм | 31 мм |
| Типовые этажи | 12,84 м, l/250 | 51,4 мм | 15 мм |
| Плита на отм. +25,365, консоль | 8,48 м, l/250 | 33,9 мм | 18 мм |
Горизонтальные перемещения колонн — максимум 21 мм при пределе 38 мм по п. Д.2.4.5 СП 20.13330.2016. Прогибы стальных пандусов — максимум 131 мм, в допустимых пределах.
Ширина раскрытия трещин: при продолжительных нагрузках 0,30 мм, при непродолжительных 0,40 мм — ровно нормативные пределы. Совпадение с пределом здесь не тревожный знак, а показатель того, что армирование подобрано без лишнего запаса: конструкция удовлетворяет норме, не перерасходуя арматуру.
Итог
Несущие конструкции атриума и подземной парковки соответствуют требованиям ГОСТ 27751-2014 и СП 20, 22, 24, 63, 430. Механическая безопасность обеспечена при реализации принятых конструктивных решений — включая уточнённое по результатам расчёта сечение стальных косоуров пандусов в одном пролёте, 400 × 40 мм вместо проектного 400 × 30 мм, — и при армировании монолитных конструкций по схемам раскладки из расчётного тома.
