Клееные деревянные конструкции в современном строительстве (система ЦНИИСК). Часть 6
Спортивные сооружения
Часть 1
Часть 2
Часть 3. Бассейны и аквапарки
Часть 4. Бассейны и аквапарки
Часть 5. Мосты
Часть 7. Спортивные сооружения
Часть 8. Торговые предприятия и складские помещения
Часть 9. Электроизоляционные опоры (башни и мачты)
Часть 10. Производственные здания
Часть 11. Эксклюзив
Продолжаем цикл публикаций по материалам книги, посвященный конструктивным решениям в строительстве с использованием клееных деревянных конструкций.
Линзообразные балки покрытия типовых физкультурно-оздоровительных комплексов в Москве
В последние годы в Москве построены десятки физкультурно-оздоровительных комплексов (ФОК) с применением в покрытиях клееных деревянных конструкций. Среди них несколько сооружений с применением линзообразных балок пролетом 19 м, в том числе в районах Бутово, Перово, Кожухово; на ул. Левобережной и др.
Типовой проект ФОКа разработан в ГУП МНИИП «Моспроект-4», проект каркаса покрытия из клееной древесины выполнен в лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК. В ходе строительства реализовано и проверено несколько вариантов проекта: с консольными выпусками балок наружу, без консолей, с одной ванной бассейна и с двумя ваннами.
Во всех этих проектах использовалась одинаковая конструктивная схема и схожие архитектурно-планировочные решения. Двухпролетное в плане здание размером 31х34 м состоит из одноэтажной (бассейн пролетом 19 м) и двухэтажной частей (административно-бытовые помещения пролетом 12 м на первом этаже и гимнастический зал пролетом 9 м на втором этаже).
У здания односкатная крыша с широкими карнизными свесами, что обеспечивает ему эффектные динамичные фасады, надежную защиту стен от атмосферных воздействий, простоту отвода осадков с кровли и высокую гарантию защиты от протечек кровли. Опыт эксплуатации подобных сооружений подтверждает эффективность и надежность принятых решений.
Конструктивная схема здания также проста и надежна. На железобетонные колонны, установленные с шагом 3 и 6 м, на разных уровнях (для образования ската) опираются гнуто-клееные деревянные балки. По балкам с шагом 2 м установлены деревянные прогоны с консольными свесами для карнизов, вылет которых 1,8 м. В покрытии используются два типа балок: для бассейна приняты балки линзообразной формы переменного сечения 2х140х(600-1100) мм с шагом 3 м и консолью для карниза вылетом 2,4 м; для спортзала - выгнутые кверху балки постоянного сечения 140х800 мм, пролетом 9 м и консолью вылетом около 4 м на главный фасад. Шаг этих балок 6 м.
Принятое решение каркаса покрытия отвечает всем требованиям по габаритам перевозки балок, по технологии их изготовления. В статическом отношении линзообразные балки с выгнутыми вниз нижними кромками приближаются к оптимальным очертаниям эпюры материалов и эпюры изгибающих моментов.
Кроме того, такая форма балок обеспечивает им весьма привлекательный и оригинальный вид, устойчивость при монтаже и повышенную эксплуатационную надежность. Последнее связано с тем, что в балках, обращенных выпуклостью вниз, при изгибе возникают поперек волокон нормальные напряжения со знаком «минус» (сжатие), что для древесины более благоприятно, чем нормальные напряжения растяжения(σу), которые имеют место в выгнутых кверху балках, включая двускатные.
Такие напряжения представляют большую опасность при одновременном действии касательных напряжений в опорных зонах, особенно при наличии торцевых трещин, непроклеев и разного рода расслоений. В таком случае торцевые трещины от сдвига могут совпадать с трещинами от разрыва поперек волокон в средней части пролета. С целью обеспечения эксплуатационной надежности балок, особенно с искривленной кверху нейтральной осью, в системе ЦНИИСК предусмотрено наклонное армирование опорных зон балок вклеенными стержнями в направлении эпюры моментов, а также поперечное армирование в средней зоне пролета. Такое армирование повышает сдвиговую прочность балок до 25% и гарантирует надежность при случайных расслоениях или трещинах.
Конструктивное усиление, принятое для балок бассейна и спортзала всех ФОКов, как показали результаты обследований, оказалось оправданным. В ряде случаев, особенно когда нарушается температурно-влажностный режим эксплуатации внутри помещения (в частности, когда относительная влажность воздуха ниже 45%, допустимой по СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции. Нормы проектирования»), в клееных деревянных конструкциях могут появляться усушечные трещины, в том числе по клеевым прослойкам. Так было в бассейне ФОКа на ул. Левобережной, когда из-за ремонтных работ в зимнее время из бассейна на длительное время была выпущена вода, а относительная влажность воздуха составляла около 25%. Опорные узлы балок выполнены в виде шарниров, приваренных к вклеенным стержням, которые являются дополнительными связями опорных зон балок и распределяют усилия от реакций по всей высоте сечения, а также исключают локальное смятие опор и прямой контакт древесины с бетоном колонн. Пространственная жесткость каркаса покрытия достигается за счет стальных крестовых связей между крайними парами балок и - частично - подшивкой из профнастила по прогонам. Крепление прогонов к балкам также выполнено простейшим и надежным способом - наклонно забитыми парными шкантами.
Двухшарнирные сборные арки катка «Локомотив» в Москве
В 1984 году при реконструкции покрытия катка «Локомотив» с размерами в плане 42х80 м впервые применены ребристые короткие цилиндрические оболочки 12х42 м со стальными бортовыми элементами вдоль продольных стен и диагональной арматурой в углах между крайними ребрами и бортами. Ограждающие конструкции покрытия были выполнены из деревянных панелей с дощатой обшивкой, способной воспринимать сжимающие усилия в составе оболочки. Деревянная конструкция разработана в ЦНИИСК взамен воздухоопорной тканевой оболочки, разрушившейся под весом льда при падении избыточного давления.
В качестве ребер оболочки впервые были разработаны и применены два вида сборных двухшарнирных арок: с затяжками и без затяжек. Пролет всех арок - 42 м, стрела подъема - 10,5 м. Каждая арка-диафрагма состояла из двух полуарок в виде клееных блоков спаренного сечения 2х(140х1000), соединенных в ключе с помощью жесткого равнопрочного стыка на наклонно вклеенных стержнях системы ЦНИИСК. Элементы полуарок, серийно выпускаемые Волоколамским заводом для стрельчатых арок типа ДСА-24, по сути, были унифицированными. Они по торцам снабжались закладными деталями из стальных пластин 16х100х700 мм с анкеровкой вклеенными по определенной схеме под углом 30° стальными стержнями диаметром 18А400 и длиной 750 мм. С пластинами стержни соединялись сваркой. Для предотвращения возможных расслоений каждый элемент полуарки конструктивно усиливался поперечным армированием в крайних зонах. Унифицированные элементы, снабженные закладными деталями, поставлялись на объект и складировались на стальных козлах. Сборка арок осуществлялась в торце здания, на стационарном стапеле, обеспечивающем проектное положение и рихтовку элементов в узлах. Стапель представлял собой несколько разновысоких стальных башен с монтажными площадками (в уровне нижних граней арок), связанных между собой деревянными трапами. Для выверки и фиксации полуарок монтажные площадки в коньковой зоне арок были оснащены винтовыми домкратами и струбцинами. Опорные узлы арок собирались в стальных кондукторах, неподвижно присоединенных к железобетонным плитам на поверхности земли. В стапель унифицированные элементы устанавливались двумя башенными кранами, синхронно передвигавшимися вдоль здания с обеих сторон.
Предварительно между опорными башмаками арок-диафрагм укладывались и сваривались стальные затяжки из двух швеллеров № 10. Элементы выверялись и сбалчивались между собой через прокладки из досок толщиной 30 мм. Опорные узлы оснащались стальными башмаками с роликовыми шарнирами диаметром 100 мм. Плотность контакта между башмаками и торцами достигалась с помощью полимербетона. Жесткое соединение блоков в ключе выполнялось путем сварки закладных деталей уголковыми накладками. Плотность контакта между торцами блоков обеспечивалась омоноличиванием зазора высокопрочным бетоном, армированным сеткой. Разработке жесткого соединения арок предшествовали детальные исследования подобных решений, включая натурные испытания конструкций и узлов, которые были проведены на заводе-изготовителе сотрудниками лаборатории ЦНИИСК при заводе.
Собранная таким образом арка-диафрагма перевозилась двумя башенными кранами, работающими синхронно, и устанавливалась на стальные опоры бортовых элементов поверх железобетонных колонн. Между ребрами-диафрагмами оболочки с шагом 3 м устанавливались промежуточные ребра в виде двухшарнирных арок сечением 140х1000 мм с жесткими узлами в ключе, но без затяжек. Опорные реакции арок передавались на стальные бортовые элементы, закрепленные к аркам-диафрагмам и железобетонным колоннам.
Конструкция этих арок была аналогичной аркам-диафрагмам, за исключением опорных узлов. Опирание этих арок впервые выполнено с помощью вклеенных арматурных стержней с раздельным восприятием распора и вертикальной составляющей реакции. Это гарантировало передачу усилий на опору и позволило снизить концентрацию напряжений в опорной зоне клееного деревянного блока.
Всего в покрытии катка применено 8 двухшарнирных арок-диафрагм с затяжками и 19 двухшарнирных арок-ребер с передачей распора на бортовые стальные конструкции. Принятые в них конструктивные решения коньковых и опорных узлов представляют интерес как первый опыт комплексного подхода к использованию системы ЦНИИСК для сборных большепролетных конструкций из унифицированных элементов с жесткими и шарнирными узлами на наклонно вклеенных стержнях. В цилиндрические оболочки с размерами 12х42 м включены: по торцам - арки-диафрагмы с затяжками, между ними через 3 м - арки-ребра, по продольным стенам - стальные бортовые элементы, между арками (вплотную к ним) - панели покрытия 3х1,5 м. В углах каждой оболочки диафрагмы с бортовыми элементами соединялись диагональными стальными стержнями с преднапряжением.
С 1984 года до настоящего времени покрытие эксплуатируется без проблем. Диагональная арматура к аркам закреплена сваркой к закладным деталям по верхним граням арок-диафрагм, закрепленным в них на вклеенных стержнях.
Пересекающиеся арки пролетом 42 м спортивного манежа «Подмосковье»
(г. Щелково, Московская обл.)
В 2003 году сдан в эксплуатацию спортивный манеж «Подмосковье» в г. Щелково. Комплекс предназначен для проведения матчей по мини-футболу, также предусмотрена возможность проведения соревнований по легкой атлетике, концертов и других мероприятий.
В состав манежа размером в плане 52х96 м входят зал и вспомогательные помещения. В зале размером 42х96 м, где проводятся соревнования, предусмотрены трибуны на 1500 зрителей. Технические помещения размером в плане 9х96 м расположены на трех этажах монолитного железобетонного объема, примыкающего к залу. У обоих объемов общее покрытие по деревянному каркасу.
Проект каркаса покрытия из клееной древесины манежа разработан в ЦНИИСК. Конструкции изготовлены и доставлены на строительную площадку Волоколамским заводом. Монтаж несущих конструкций покрытия осуществлен фирмой «Крован-КДК», специализирующейся на монтаже уникальных индивидуальных конструкций из клееной древесины. Основными несущими конструкциями-покрытиями манежа являются пересекающиеся клееные деревянные арки с надстройкой в виде ригеля из клееной древесины, образующего цилиндрическую форму крыши. За счет надстройки создается оригинальное пространство спортивного зала, появляется возможность устройства единой формы покрытия над залом и техническими помещениями. Арки сечением 140х1100 мм установлены в вертикальной плоскости и наклонены в плане, так что в коньке примыкают к ригелям надстройки в одном уровне и соединяются с ними шпильками. Ригели одновременно являются накладками для сходящихся в ключе четырех полуарок. На железобетонные опоры полуарки опираются шарнирно-неподвижно с помощью стальных башмаков. Такие конструкции в России применены впервые.
Нагрузки от снега и собственного веса покрытия передаются на несущие арки через деревянные ригели надстройки и диафрагмы. Таким образом получаются пространственные арочные блоки, установленные с шагом 6 м и соединенные между собой двумя рядами деревянных распорок. Особенностями такого вида конструкций является отсутствие необходимости в установке связей ввиду ее большой пространственной жесткости, а также архитектурная выразительность покрытия. Нагрузки от арок, включая распор, со стороны технических помещений воспринимаются железобетонным каркасом и перекрытиями, с противоположной стороны - железобетонными пилонами. Опоры арок с обеих сторон находятся на разных отметках.
Несущими конструкциями каркаса перекрытия технических помещений являются клееные деревянные, криволинейные, с кривизной вверх балки пролетом 9 м, установленные на железобетонный каркас с шагом 6 м. Опоры балок находятся на разных отметках.
Все узловые соединения деревянного каркаса выполнены на основе вклеенных арматурных стержней системы ЦНИИСК. В узлах и по длине арки усилены поперечным армированием. Особенностью конструкции каркаса является минимум использования металла - стальные пластины помещены в прорези по торцам диафрагм и распорок, что позволило снизить расход стали, обеспечить необходимую огнезащиту конструкций, а также улучшить их внешний вид.
Покрытие манежа устроено совмещенным по металлическому профнастилу. Профнастил опирается на нижние полки двутавровых стальных прогонов.
Снизу прогонов устроена подшивка из досок. В целом здание спорткомплекса «Подмосковье» отличается эффектным интерьером основного зала и современными фасадами с декоративными деталями из клееной древесины.
Арки пролетом 48 м легкоатлетического манежа МГСУ
Архитектурный проект покрытия манежа Московского государственного строительного университета выполнен ООО «ГИПРОКОН» (Москва). На его основе в лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК в 2009 году разработан проект каркаса покрытия из клееной древесины.
Манеж размером в плане 48х130 м перекрыт трехшарнирными арками кругового очертания с внутренним радиусом изгиба 45 м и стрелой подъема в ключе 8,5 м. Распор от арок воспринимается монолитными железобетонными пилонами, установленными с разными интервалами (шагами): 6 и 7,2 м.
На верхние грани арок с шагом 2,8 м опираются клееные деревянные прогоны разрезной конструкции сечением 140х600 мм, по которым устроено невентилируемое совмещенное покрытие. В средней части манежа на арки опирается многогранный ребристый купол фонаря диаметром около 26 м. Светопрозрачный купол огражден панелями из многокамерного поликарбоната.
На крайних к торцам участках покрытия предусмотрено по два фонаря ромбообразной формы.
Основные арки покрытия приняты сечением 2х140х1600 мм по большей грузовой площади. Арки, поддерживающие средний фонарь-купол, приняты усиленного спаренного сечения 3х(140х1600) мм.
Опорные и коньковые узлы арок устроены по системе ЦНИИСК с применением вклеенных стержней. По длине арок выполнено поперечное армирование. Основной особенностью конструкции покрытия является наличие фонарей. Разные шаги арок привели к необходимости устройства фонарей с разными гранями. Средний фонарь в виде ребристого купола опирается на многогранное неравностороннее деревянное кольцо в горизонтальной плоскости. В коньковой части покрытия кольцо закрепляется непосредственно к аркам, а на другие арки кольцо опирается посредством стальных разновысоких стоек. Стойки закреплены на верхних гранях арок с помощью деревянных подкладок и закладных деталей на вклеенных стержнях.
Меридиональные ребра купола сечением 140х850 мм опираются на закладные детали кольцевого элемента и фиксируются противоветровыми шайбами. Распор от ребер купола передается на замкнутое многогранное кольцо в виде стальной сборной затяжки из трубы. Участки затяжки между ребрами сварены на монтаже с косынками в нижней части ребер и заанкерены в них с помощью вклеенных стержней. Диаметр верхнего опорного стального кольца купола - 1 м, оно соединено с ребрами купола с помощью сварки закладных деталей и уплотнения зазоров по торцам полимербетоном.
Пространственная жесткость каркаса купола обеспечивается системой крестовых связей в секторах и деревянными прогонами с шагом 1 м, по которым предусмотрена укладка панелей прозрачного поликарбоната типа Danpolon с изгибом их по цилиндрической поверхности. Сложная форма участка купола между нижним кольцом и цилиндрической поверхностью покрытия обеспечивается дополнительными деревянными элементами как продолжением меридиональных ребер с опиранием их на кольцо купола и на прогоны между арками с торцовкой по месту. Образовавшееся внутреннее (чердачное) пространство между дополнительными ребрами и покрытием с опорными стальными стойками надежно защищает последние от промерзания и позволяет организовать пространственные конструкции, открытые в интерьере зала.
Трехшарнирные арки спорткомплекса пансионата «Буран»
(Сергиево-Посадский р-н, Московская обл.)
Спорткомплекс построен в 1999 году. Проект каркаса покрытия разработан в ЦНИИСК с учетом особенностей технологии Волоколамского завода-изготовителя и с применением соединений системы ЦНИИСК.
Конструктивная схема здания и его объемно-планировочные решения отличаются выразительностью и функциональностью архитектурных форм. При строительстве сооружения удачно использован рельеф местности, решены вопросы освещенности внутренних помещений, проблема отвода осадков и снеговых мешков, которая весьма актуальна для крыш с деревянными конструкциями.
Особенность конструктивной схемы каркаса - во взаимном расположении арок циркульного очертания разных пролетов. В плане здание состоит из трех зальных помещений, у которых одна продольная стена общая, а еще одна - ступенчатая, соответствующая пролетам арок 21,6; 27,7 и 33,6 м. То есть одна опора всех арок находится на общей оси, а другая - на трех разных осях. Арками пролетом 21,6 м перекрыт гимнастический зал, пролетом 27,7 м - теннисный корт, а в зале пролетом 33,6 м расположен бассейн. Между двумя залами в одной плоскости используются две арки разных пролетов, образующие оригинальные серповидные стеклянные витражи с деревянными фахверковыми стойками, через которые осуществляется дополнительное освещение среднего зала.
В покрытии применены трехшарнирные арки с передачей распора на железобетонные фундаменты с контрфорсами на высоте около 2 м над уровнем пола. Арки установлены с шагом 5 м, у них постоянное по длине сечение. Сечение средних арок 140х1000 мм. По длине арок и возле торцов конструктивно принято поперечное армирование, характерное для системы ЦНИИСК.
В конструкции коньковых шарниров приняты разработанные в ЦНИИСК «чистые шарниры», присоединенные к торцам полуарок на вклеенных V-образных анкерах, способных воспринимать сдвиги по вертикали. Шарниры отличаются симметричностью сопрягаемых в узле деталей каждой полуарки, эстетичностью, простотой сборки и способностью взаимного поворота полуарок.
Опорные узлы выполнены в виде шарнирно-неподвижных цилиндрических опор, передающих усилия на наклонные площадки железобетонных пилонов. Башмаки и цапфы коньковых шарниров закреплены в арках на вклеенных стержнях в заводских условиях.
Покрытие устроено совмещенным вентилируемым по дощатым прогонам сечением 50х200 мм с опиранием последних на черепные бруски, прибитые к боковым поверхностям арок. При этом прогоны и верхняя часть арок оказываются скрытыми в толще покрытия. Торцовые стены и серповидные проемы внутреннего зала выполнены в виде стеклянных витражей между деревянными стойками, наполовину находящимися внутри и снаружи здания.
Комплекс выгодно отличается индивидуальностью архитектурных форм и органично согласуется с ландшафтом местности.
Арки каркаса тентового покрытия теннисных кортов в г. Альметьевске
(Республика Татарстан)
В 2006 году завершено строительство спортзала пролетом 36 м с тремя теннисными площадками с тентовым покрытием итальянского производства. Несущими конструкциями каркаса здания являются трехшарнирные клееные деревянные арки кругового очертания сдвоенного сечения 2х140х1100 мм. Проект каркаса из клееной древесины разработан сотрудниками ЦНИИСК.
При назначении размеров арок исходили из условий обеспечения транспортных габаритов элементов (полуарок) по длине и стреле подъема - около 22 и 3,15 м соответственно. При таких габаритах обеспечивается возможность использовать любой вид транспорта для перевозки элементов сооружения и выполняются технологические требования при изготовлении этих элементов.
Опирание арок осуществлено на монолитные столбчатые фундаменты с контрфорсами на отметке 3 м путем сварки стальных башмаков арок с горизонтальными закладными деталями фундаментов. Шарнирно-неподвижное опирание выполнено таким образом, что распор на столбчатые фундаменты передается через сварные швы.
Опорный узел арки выполнен в виде металлической закладной детали с шарниром, к которой присоединен стальной башмак с цапфой и ветровыми шайбами. После монтажа стальной башмак и все стальные детали узла обработаны огнезащитным вспучивающимся составом и дополнительно обшиты древесиной. Башмаки к торцам арок присоединялись на вклеенных стержнях, воспринимающих все усилия от опорных реакций.
Коньковые узлы арок выполнены путем сварки закладных деталей полуарок на монтаже. Закладные детали коньковых узлов также устанавливались в заводских условиях на вклеенных стержнях по системе ЦНИИСК.
Пространственная жесткость каркаса обеспечивается деревянными распорками с шагом около 6 м и стальными крестовыми связями между ними. Распорки закреплены к аркам на расстоянии 600 мм от верхней кромки. Тем самым достигается свобода деформаций тентового покрытия. Для повышения огнестойкости и улучшения внешнего вида соединение распорок с арками выполнено с помощью скрытых стальных фасонок. По торцам здания к крайним аркам установлены по две наклоненные наружу стойки, которые обеспечивают передачу ветровой нагрузки на связевые фермы и также повышают пространственную жесткость каркаса и тентового ограждения. Стойки закреплены к аркам таким образом, что под действием снеговой нагрузки допускается свобода прогибов арок.
По продольным сторонам на отметке 3 м к аркам и фундаментам присоединены брусья для натяжения тентовой оболочки покрытия. На верхней плоскости брусьев имеются металлические закладные детали, к которым при помощи сварки присоединены специальные устройства для натяжения оболочки покрытия. По торцовым стенам натяжение тентового покрытия выполняется к закладным деталям в бетонных стенах. Деревянные клееные конструкции изготовлены на ЗАО «78 Деревообрабатывающий комбинат Н. М.» (Нижний Новгород). Доставка конструкций к месту монтажа осуществлялась специальным автотранспортом. Монтаж конструкций каркаса выполнен фирмой ООО «СтройДрев» (Москва) с помощью передвижной монтажной башни в середине пролета.
Опыт применения «теплых» тентовых оболочек на деревянном каркасе в России находится в начальной стадии и представляет интерес как перспективное направление в строительстве.
Здание теннисного корта в г. Альметьевске отличается высокой архитектурной выразительностью всех фасадов и интерьеров, а также удобством эксплуатации. Подобные сооружения с разной конструкцией тентового ограждения в последние годы разработаны в лаборатории совместно с ОАО «Спортсооружения» (г. Самара) и строятся в разных городах России. Так, в 2010 году на ЗАО «78 Деревообрабатывающий комбинат Н. М.» в Нижнем Новгороде изготовлены сборные арки пролетами около 36 м с жесткими стыками системы ЦНИИСК, впервые собранные на болтах без сварки.
Арки пролетом 63 м здания для соревнований по керлингу к Олимпиаде
(г. Сочи, Краснодарский край)
Для трех из шести уникальных большепролетных олимпийских сооружений в Сочи - с перекрытиями из металлоконструкций - в 2009 году в ЦНИИСК были разработаны альтернативные проекты с покрытиями по несущим клееным деревянным конструкциям. Самый простой из них - проект ледовой арены для соревнований по керлингу на 3000 зрителей.
Основными предпосылками для этой работы, кроме известных достоинств древесины (эстетика, акустика, легкость, высокая огнестойкость и др.), явились ее специфические свойства, проявляющиеся именно в условиях сейсмического воздействия (для Сочи - 9 баллов) и определяющие эффективность проекта в целом. К ним можно отнести возможность снижения веса конструкций за счет высокого коэффициента качества древесины (соотношения прочности и веса). Этот показатель в сейсмических условиях возрастает до 50%, в то время как для стальных конструкций он почти не меняется. Это происходит потому, что нормативное сопротивление древесины почти на 50% выше расчетного сопротивления; значительно меньший коэффициент динамичности древесины в сравнении с металлом, камнем и другими строительными материалами; низкие модули упругости, которые обеспечивают древесине свойство гасить колебания при динамических воздействиях.
Значение веса сооружения и коэффициент динамичности являются множителями в формуле для определения сейсмической нагрузки и пропорционально влияют на ее снижение и, как следствие, на повышение эффективности и надежности сооружения в целом (СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах»).
Здание для керлинга запроектировано специалистами ОАО «Краснодаргражданпроект», оно с каркасной конструктивной схемой, прямоугольное в плане, размером примерно 63х90 м. На защемленные железобетонные колонны с шагом 6 м в уровне покрытия крайних пролетов опираются двухшарнирные решетчатые арки пролетом 62 м из стальных труб (300х200х8 мм). Высота сечения арок - 1,5 м, стрела подъема - 7,5 м. Устойчивость из плоскости достигается распорками и системой связей.
Вариант каркаса покрытия из клееной древесины представляет собой полное повторение прототипа в части габаритов, отметок, фасадов, конструктивной схемы, за исключением арок. Арки приняты деревянными трехшарнирными сплошного сечения 240х1500 мм, с деревянными распорками через 6 м и крестовыми стальными связями в тех же местах, что и в проекте с металлическими арками. В четвертях пролета предусмотрены жесткие стыки полуарок системы ЦНИИСК. Опорные и ключевые шарниры арок выполнены стальными, с анкеровкой в древесине по торцам полуарок на вклеенных V-образных анкерах по системе ЦНИИСК. Шарниры обеспечивают взаимный поворот полуарок в случае смещения или осадки опор при землетрясении без дополнительных усилий распора от сейсмического воздействия. Нулевые значения изгибающих моментов в ключе открывают возможность более эффективного (по сравнению с двухшарнирными арками) распределения масс конструкции ближе к опорам.
При подборе сечений влияние сейсмической составляющей компенсировалось большой разницей между расчетными и нормативными сопротивлениями древесины, то есть сечения почти соответствовали сечениям, полученным при статическом расчете.
Узловые соединения арок в виде стальных башмаков рассчитывались по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции». С целью повышения огнестойкости стальных башмаков они защищаются составом «Протемстил» и обшиваются деревянными декоративными накладками. Деревянные полуарки как отправной элемент оснащаются башмаками и закладными деталями и защищаются от влияния осадков и пыли прозрачным составом BelinkaToplazur и полиэтиленовой пленкой. Прозрачное огнезащитное покрытие наносится после монтажа и устройства кровли.
Доставка полуарок возможна как по железной дороге, так и специальным автотранспортом.
Сравнение основных показателей вариантов проектов каркаса покрытия из стальных и деревянных конструкций выявило эффективность последнего.
В частности:
- собственный вес конструкций снизился примерно в 2,7 раза;
- стоимость конструкций снизилась более чем в 3 раза;
- стоимость огнезащиты снизилась в 1,5 раза.
Уменьшение нагрузки от покрытия на нижележащие конструкции, улучшение эстетических и акустических свойств здания без использования подвесных потолков не учитывались при подсчете технико-экономических показателей и являются дополнительным резервом эффективности варианта проекта с клееными деревянными конструкциями.
Станислав ТУРКОВСКИЙ,
Александр ПОГОРЕЛЬЦЕВ,
Ирина ПРЕОБРАЖЕНСКАЯ,
ЦНИИСК
