Arhitecture.ru
статьи о дизайне и архитектуре
Информация:
Структурные конструкции покрытий. Брестская практика применения
Научно-технический прогресс в области металлоконструкций покрытий зданий и сооружений связан с поиском новых типов конструкций, совершенствованием уже известных, определением их оптимальных параметров, поиском новых геометрических форм, отвечающих наилучшему их использованию, совершенствованием методов их расчета.
В повышении индустриальности строительства важнейшее место отводится внедрению легких металлических конструкций. Уменьшение их массы приводит к снижению материалоемкости, затрат на изготовление и транспортировку. Становятся возможными и предварительная сборка, и блочный монтаж покрытий и перекрытий.
Дальнейшее совершенствование процессов проектирования, производства, комплексной поставки и монтажа легких металлических конструкций зданий общественного назначения требует сочетания оптимальных показателей массы с минимальной трудоемкостью механизированного поточного изготовления. Стремление сочетать эти факторы делает рациональным применение пространственных конструкций, в основе которых лежат однотипные многократно повторяющиеся элементы из наиболее эффективных тонкостенных трубчатых профилей. Поиски интересных архитектурных форм большой выразительности и универсальности, образуемых на основе неоднократно повторяющихся элементов, привели к созданию стержневых систем нового типа – структур. Структурные конструкции относятся к широкому классу пространственных решетчатых шарнирно-стержневых металлических конструкций, из которых наибольшее распространение получили структурные плиты. Структурная система не имеет традиционных для металлических конструкций прогонов и связей. Структуры обладают повышенной жесткостью, для них соотношение высоты к пролету 1/16–1/25.
В России серийным производством структур системы “МАрхИ” (на базе узлового соединения “Mero”) занимаются несколько специализированных заводов. Они были разработаны более 30 лет назад, и, пожалуй, это единственный тип структур, применяемый до недавнего времени на территории СНГ. Широкого распространения они не получают из-за достаточно сложных в изготовлении и дорогих узловых соединений и трубчатых элементов.
Опыт ОАО “Брестпроект” в разработке структур – единственный в Беларуси. Принципиальное отличие структуры Брестпроекта от российского аналога – сравнительно невысокая стоимость, простота изготовления и монтажа, надежность узлового соединения, многообразие архитектурных форм с перекрытием самых разных пролетов, поскольку стержневые элементы могут производиться различной длины. Кроме того, отсутствуют дорогостоящие материалы, детали и технологии: нет, например, поковок, высокопрочных болтов, нарезки резьбы в узловых соединениях, выполнение которых трудоемко и требует высокотехнологичного оборудования.
Производство структуры освоено Брестским машиностроительным объединением и Минским заводом технологических металлоконструкций. Ее элементы просты в изготовлении и без особого труда могут производиться как заводами металлоконструкций, так и машиностроительными.
Проектированием покрытий на основе структурных конструкций ОАО “Брестпроект” занимается с 1998 г. За этот период прошли проверку временем конструкции покрытий от небольших навесов до большепролетных конструкций с перекрываемой площадью более 5000 м2.
Пространственно-стержневые конструкции типа структур позволяют путем сочленения граней определенной формы придать высокую архитектурную выразительность сооружению.
Структурные конструкции являются геометрически неизменяемой системой. Пространственная работа структур проявляется при действии неравномерных нагрузок. При этом перегрузка большинства стержней, исключая стержни, выход которых из работы превращает систему в механизм, не нарушает нормальной работы конструкции в целом благодаря способности системы к перераспределению усилий. Поскольку структурные плиты, обладая повышенной жесткостью, имеют небольшой собственный вес, их целесообразно применять как большепролетные конструкции.
Монтаж структурных покрытий может осуществляться следующими способами: навесной сборкой; сборкой на проектной отметке на подмостях; полностью собранными на земле покрытиями или отдельными крупными их частями; укрупненными блоками. Практически все эти способы монтажа были апробированы на различных объектах Бреста. Монтаж структурного покрытия, целиком собранного на земле, удобно применять для покрытий до 1000 м2. Сборка структурной плиты в основном производится вручную. Для большепролетных конструкций, когда масса элементов структуры несколько десятков килограмм, используются краны малой и средней грузоподъемности. Степень строительной готовности собранного покрытия определяется грузоподъемностью крана. При наличии механизмов достаточной грузоподъемности возможна сборка структуры с элементами кровли (профнастил). При возведении покрытий большой площади применяется монтаж структурных плит укрупненными блоками, при котором собранный на земле блок поднимается самоходными стреловыми или башенными кранами. Стыковка поднятого блока к уже смонтированной конструкции отдельными стержнями, как правило, не вызывает трудностей. Например, таким образом была смонтирована структурная плита 33х42,5 м тренировочного корпуса универсального спортивного комплекса игровых видов спорта в Бресте.
Структура “Брест” может быть применена на различных современных объектах промышленного и гражданского строительства с простыми и сложными объемно-композиционными структурами, таких, например, как:
магазины, супер- и гипермаркеты, выставочные и торговые павильоны;
крытые рынки;
киноконцертные залы, спортивные залы и манежи, другие объекты зрелищного и спортивного назначения;
вокзальные здания, больницы, санатории, гостиницы;
складские здания;
различные навесы для автостоянок и автозаправочных станций.
В Бресте построены следующие объекты с применением пространственных трубчатых структур типа “Брест”:
– навес для досмотровой площадки автотранспорта на погранпереходе “Козловичи”;
– стрелковый тир;
– магазин беспошлинной торговли “Бела трейдингдьюти фри” на погранпереходе “Варшавский мост”;
– универсальный спортивный комплекс игровых видов спорта на 5000 мест.
О первых трех уже рассказывалось на страницах нашего журнала (см.: АиС, 2000, № 4). А вот последние работы.
Универсальный спортивный комплекс игровых видов спорта на 5000 мест в Бресте
Гл. конструктор проекта – Анатолий Качуровский,
конструктор – Александр Качуровский,
ГАП – Валерий Кескевич,
архитектор – Татьяна Мороз
Универсальный комплекс состоит из главной арены и тренажерного зала со следующими внутренними габаритами (до конструкций):
– главной арены – 66х66х20–13 м (переменной высоты);
– тренировочного зала – 42х27х 8 м.
Здание главной арены в плане приближено к квадрату с наружными размерами 66х66 м по осям внешних колонн с примыкающими к каждой стороне лестничными клетками. Высота верхнего конька покрытия над уровнем земли 29 м. Принципиальная конструктивная схема здания состоит из внутреннего и наружного каркасов и структурной плиты покрытия, совместная работа которых обеспечивает пространственную жесткость сооружения. Внутренний каркас выполнен в сборных железобетонных конструкциях по серии 1.020. Наружный каркас состоит из контурных монолитных железобетонных колонн, выполненных в несъемной стальной опалубке из труб Ж610 мм с примыкающими к ним ригелями и диафрагмами жесткости. Основные несущие наружные колонны, расположенные с шагом 5,9 м и высотой от 8,6 до 18 м, поддерживают структурную плиту покрытия, фасадную систему и связаны с внутренним железобетонным каркасом во всех уровнях примыкания ригелей и панелей перекрытия.
Покрытие главной спортивной арены площадью более 5 тыс. м2 запроектировано в виде квадратной структурной плиты размерами 64х64 м, ломаной по диагонали и образующей две треугольные плиты размерами 64х64х93 м, соединенные в коньке подстропильной конструкцией под углом 150° и создающие два ската с уклонами по 15°. Структурная конструкция опирается по контуру 66х66 м в уровне нижнего пояса на круглые железобетонные колонны с шагом 6 м и диафрагмы жесткости. По верхним узлам структурных плит как основного, так и тренировочного залов устанавливаются прогоны из швеллеров, на которые укладываются профнастил и элементы кровли.
Конструкция покрытия тренировочного зала площадью около 1,5 тыс. м2 выполнена в виде прямоугольной в плане структурной плиты размером 33х45 м, опирающейся по контуру с шагом 6 м на прямоугольные железобетонные колонны. Пространственная несущая структура имеет ортогональную сетку верхнего и нижнего поясов с ячейкой 3x3 м и высоту 2,12 м по осям поясов.
Принятая принципиальная схема покрытия в сравнительном анализе с другими конструктивными традиционными схемами позволила значительно сократить высоту несущих конструкций и, как следствие, строительный объем здания и металлоемкость. Экономичность принятой конструктивной схемы сооружения заключается в отсутствии передачи горизонтальных усилий (распора) на элементы каркаса и фундаменты.
На различных объектах Бреста в течение нескольких лет успешно эксплуатируются структурные конструкции, отличающиеся формой, габаритами, пролетами, длиной стержней, нагрузками и условиями монтажа.
Реконструкция стадиона “Динамо” в Бресте (ГОСК “Брестский”)
Западная трибуна – двухъярусная, вмещающая 8600 зрителей. Трибуна полностью покрыта козырьком со светопрозрачным покрытием.
Металлоконструкции козырька состоят из стальных консольных ферм вылетом 18‚6 м‚ опирающихся на монолитные железобетонные пилоны с шагом 6 м. Хотелось создать покрытие с минимальным загромождением пространства под светопрозрачной поверхностью. Легкие пространственные несущие фермы позволили свести к минимуму лирический беспорядок стали над головами зрителей.
По нижнему поясу фермы раскреплены стальными арками из тонкостенных прямоугольных труб. На арки опираются поликарбонатные панели. Несущие стальные конструкции оказались полностью над светопрозрачной поверхностью.
Покрытие над амфитеатром концертного комплекса “Славянский базар”
Эскизное предложение
Идея – Анатолий Ничкасов
Архитектор – Валерий Кескевич
Конструктор – Анатолий Качуровский
По заданию Минстройархитектуры разработан вариант покрытия над амфитеатром Витебского концертного комплекса “Славянский базар” в легких стальных структурных конструкциях.
Пространственная несущая структура покрытия имеет сложную форму с размерами в плане 110х60 м и ячейкой поясов 3х3 м. Площадь покрытия 4300 м2. Его структурная конструкция подвешена в четырех точках за верхушки пирамид с помощью вант к несущей стальной арке. Структура может быть собрана на подмостях на проектной отметке. Возможен также вариант сборки всей структурной конструкции, включая поликарбонатное покрытие на уровне земли с последующим подъемом с помощью системы полиспастов, закрепленных к несущей арке, на проектную отметку. Светопрозрачное покрытие выполнено из тонированного поликарбоната, закрепленного к ортогональной решетке верхнего пояса.
Архитекторов и конструкторов, заинтересовавшихся структурными конструкциями, приглашаем к сотрудничеству.
Похожие статьи и публикации:
Новые направления применения металлических конструкций для надстройки существующих зданий
Металлические конструкции традиционно используются в строительстве, обеспечивая высокую прочность и надежность зданий, и теория расчета их на сегодняшний день является наиболее проработанной. Кроме указанных достоинств еще одно их несомненное...
Пневматические конструкции
Пневматическими конструкциями зданий и сооружений являются мягкие оболочки или цилиндры, выполненные из воздухонепроницаемых тканей или армированных синтетических пленок, например из прочной армированной виниловой ткани. Несущая способность...
Остекленные строительные конструкции.
Оценка огнестойкости, требования к образцам. Первая редакция СТБ “Конструкции остекленные. Методы испытаний на огнестойкость” В последнее время светопрозрачные ограждающие строительные конструкции находят все более широкое применение – для создания...
Висячие металлические конструкции: достоинства и проблемы
Преобладающее большинство металлических сооружений и конструкций выполняется из стали, которая в современном строительстве остается одним из основных видов строительных материалов. Благодаря высокой прочности стальные конструкции оказываются более...
Брестское отделение Белорусского союза архитекторов
Страница 1 из 3Союз архитекторов – творческое объединение, суть которого — сконцентрировать профессиональную деятельность архитекторов для создания многоликой и разнообразной архитектурной среды. В современном мире строительный процесс очень...