Встатье рассматриваются конструктивные схемы спортивных сооружений на примере России. Автор приходит к выводу, что архитектура спортивных сооружений выявляет сущность большепролетных конструкций, которые сочетают в себе синтез инженерной и художественной выразительности.
Ключевые слова : конструктивные решения, большепролетные конструкции, спортивные сооружения, инженерная и художественная выразительность.
The article discusses the design schemes of sports facilities on the example of Russia. The author comes to the conclusion that the architecture of sports facilities reveals the essence of large-span structures that combine the synthesis of engineering and artistic expressiveness.
Keywords: structural solutions, large-span structures, sports facilities, engineering and artistic expressiveness.
В условиях постоянного развития современной строительной отрасли большепролетные металлоконструкции получили широкое распространение. Различия в назначении большепролетных зданий и сооружений, особенностях технологических этапов, эстетических и архитектурных требованиях определяют использование различных решений конструкций таких покрытий. Выбор схемы несущих конструкций зависит от архитектурно-планировочного решения, размера пролета, высоты сооружения, формы здания в плане, наличия и типа подвесного транспорта, требований, предъявляемых к жесткости покрытия и нагрузки, характера аэрации и освещения, типа кровли, распределения нагрузок и размера, необходимости размещения больших масс людей и других факторов.
Применение большепролетных конструкции с высокопрочной сталью может привести к значительному снижению веса конструкции. В 2012 году была разработана российскими инженерами эффективный способ реализации концепция, который позволяет обеспечить строительство разнообразных большепролетных зданий и конструкций. И способ заключался в создании над зданиями многопоясного тросового покрытия, и перекрывая большие пролеты между опорными зданиями, который сможет поднять любую нагрузку и создаст единый, прочный комплекс. Основа тросовых систем заложена в принципах висячих конструкций, который имеет широкое распространения в большепролетных конструкциях и уже полувека широко применяется в мире строительства большепролетных сооружений и зданий.
На сегодняшний день наступила время развития невиданной технологий, и теперь стало возможным создать самые смелые идеи в архитектуре. Технология перекрытия и сверхбольших пролетов с помощью висячих систем позволит нам строить самые разные по форме, объему и назначению сооружения. Это могут быть: футбольные стадионы, ледовые арены, торговые и развлекательные центры, большепролетные общественные пространства, производственные цеха, ангары, жилые кварталы под светопрозрачной оболочкой, большие стеклянные купола и здания с параболоидной оболочкой, которые имеют большую площадь и исключают наличие опор внутри здания.
Расмотрим ряд осуществленных конструктивных форм большепролетных конструкций в архитектуре спортивных сооружений Российской федерации. Пример 1. Здание Ледовый стадион в г. Хабаровск, который предназначен для хоккея с мячом,. 99 м (Рисунок 1).
Рис. 1. Ледовый стадион для хоккея с мячом, г. Хабаровск (Россия, 2008–2013 гг.)
На сегодняшний день в России абсолютным рекордсменом по ширине пролёта является Хабаровский Ледовый стадион для хоккея с мячом в пролете 99 метров. Несущие конструкции покрытия реализовано из стальных арок составного сечения пролетом 99 м и шагом 12 м. Каждая арка состоит из сварных конструкции и из профильных труб [1].
Пример 2. Малая ледовая арена «Шайба» в городе Сочи. Это спортивный объект сборно-разборной конструкцией и с пролетом 72 метров (Рисунок 2).
Рис. 2. Малая ледовая арена «Шайба», г. Сочи (Россия, 2010–2013 гг.)
Сооружение в плане имеет эллипсоидную форму по осям колонн 101х131 м. Основные поперечные рамы состоит из стальной конструкции пролетом 70,8м, шагом 6,25м и 6,3м и отметкой низа стропильных конструкций 16, 380 м. Ширина пролета конструкции — 72 метра (Рисунок 3) [2].
Пример 3. Один из первых сооружений в России — Многофункциональный спортивно-зрелищный комплекс «Платинум-Арена» в г. Хабаровске, построенный с применением профильных электросварных труб. Несущие элементы покрытия сделаны из стальных ферм в виде арки с пролетом 72 м, 54 м, 39 м. Нижние пояса ферм основного зала в высоте расположены до 17метров.
Соединяются главные объемы между собой 3-х этажным переходным блоком. Объем Универсального зала представляет собой размером 102х72 метра, в центре которого расположено ледовое поле (60х30 м). По периметру амфитеатра имеется трибуны, который предназначен на 7100 зрителей (Рисунок 3) [3].
Рис. 3. Многофункциональный спортивно-зрелищный комплекс «Платинум-Арена», г. Хабаровск (Россия,2000–2003 гг.)
Пример 4. Здание Велотрека в Крылатском (в пролете 168х138м) рассчитан на 6000 зрителей. Длина велотрека 333,3 м при ширине 10 м. Площадь велотрека, применяется под беговую дорожку и легкоатлетическую площадку. Перекрытие разработано в виде двух мембранных растянутых оболочек, зафиксированных на четырех наклонных арках пролетом 168 м, пяты которых соединены затяжками. Наружные арки в середине опираются на консоли трибун, а внутренние арки объединены связями и фермой. Мембранное покрытие осуществлено из гибких горячекатаных элементов, рулонированных сварных стальных лист толщиной 4 мм по направляющим из стальных штрипс 750х6 мм, расположенных через каждые 6,3 м (Рисунок 4).
Рис. 4. Конструктивная схема и план велотрека в Крылатском (Москва, 1979 -1980 гг.)
В велотреке было выполнены конструктивные технологии. В основном, именно они обеспечили конструктивно-существенное устройство архитектурной формы здания, который предназначен для 6000 зрителей. Наклонные формы конструкции арки велотрека, создают функционального наполнения внутреннего пространства, которые соединены между собой стальной рулонной мембраной [4].
Пример 5. Универсальный спортивный зал находится в Измайлове г. Москва в котором во время Олимпиады проводились соревнования по тяжелой атлетике [5]. Здание Универсального спортивного зала представляют собой конструктивно-пространственную и мембранную систему покрытий, который расположен на разных уровнях.
Размер здания в плане с пролетом 72х66 м. Ростверк и колонны сделаны из монолитного железобетона. Реализованы консоли у колонны для опирания наружного покрытия. Единый контур здания имеет параболическую и замкнутую форму и осуществлен из сборно- монолитного железобетона.
Рис. 5. Конструктивная схема сооружения: 1 — тонколистовая мембрана из нержавеющей стали толщиной 2 мм; 2 — диагональные подкрепляющие элементы; 3 — железобетонный опорный контур; 4 — железобетонные колонны; 5 —диафрагмы жесткости; (стрелками показаны уклоны кровли). Сиреневый бульвар, Москва (1976–1980 г.)
Полная устойчивость каркаса здания обеспечена железобетонными стенами жесткости, расположенными в пределах лестничных клеток. При расчете колонн наружный опорный прогон рассматривается как горизонтальная жесткая опора.
Пример 6. Здание плавательного бассейна на пр. Мира(пролеты покрытия 126×104м) шириной 104 м, длиной 126 м и высотой 46 м.
Здание с площадью 10000м2 имеет в плане овальную форму. В плавательном бассейне под общей конструкцией покрытия, основанной двумя наклонными 120-метровыми пролетными арками, имеется две демонстрационные ванны бассейна — 50-метровая ванна для плавания и ванна для прыжков в воду с временными и постоянными трибунами на 12 тыс. зрителей [5].
Рис. 6. Плавательный бассейн на просп. Мира: слева — общий вид; б — план; в — разрез; I — колонны; 2 — железобетонные устои; 3 — висячее покрытие с жесткими вантами; 4 — опорный арочный контур (на рисунке показав условно); 5 — ванна бассейна; 6 — разделительная перегородка; 7 — постоянные трибуны; 8 — временная трибуна; 9 — стилобат (платформа). Москва (1980 г.)
В практике строительства, проектирования и опыта эксплуатации большепролетных конструкции спортивных сооружении позволяет нам сделать некоторые выводы.
Научно-инженерный подход в проектировании и комплексный подход к выбору конструктивных решений, учет при строительстве современных методов и технологий, позволили создать оригинальные, смелые, прогрессивные конструкции. Здания с большепролетными стальными конструкциями обладают заметными преимуществами с точки зрения собственного веса, прочности, защиты окружающей среды, экономических выгод и сейсмостойкости.
Приходим к выводу, что архитектура спортивных сооружений выявляет сущность большепролетных конструкций, которые сочетают в себе синтез инженерной и художественной выразительности. Разработка и внедрение новых систем большепролетных конструкций — это результат тесного творческого сотрудничества архитекторов и научно-исследовательских организаций. Процесс создания новых систем конструкций и покрытий был апробирован на моделях, при возведении проводились натурные испытания для сопоставления с расчетными данными. Таким образом проектирование большепролетных конструкции спортивных сооружений — это яркий пример слияния инженерной практики и научного исследования.
Литература:
- Федулов В. К., М. Д. Суладзе., Артемова Л. Ю. Ф348 Вантовые покрытия: учеб. пособие для вузов -М:МАДИ, 2014.-48с.
- Зверев А. Н. Большепролетные конструкции покрытий общественных и промышленных зданий. СПб ГАСУ, 1998. — 60 с.
- Демина А. В. Здания с большепролетными покрытиями. Учеб пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та. 2003. — 88 с.
- Кирсанов Н. М. Висячие и вантовые конструкции. — М: Стройиздат, 1981.-158 с.
- Лоусон М., Билык А. — Стальные конструкции в архитектуре: Украинский Центр Стального Строительства, — Киев, 2014. -140 с.
