Мембранное покрытие в форме двух гиперболических параболоидов – седловидные покрытия: велотрек в Крылатском

План покрытия в форме эллипса 168×138 м. Высота здания по концам коротких сторон оболочек составляет 11,2 м, а по концам длинных сторон – 13,2 м. В середине внутренних арок высота равна 18 м. Основные параметры здания приведены на рисунках 2.3(а, б, в).

Размер в плане каждой из двух седловидных оболочек по центральным осям симметрии равен 66×168 м, а расстояние в осях между внутренними арками в середине пролетов – 6000 мм, на опорах – 30000 мм.

Наружные арки наклонены к горизонтальной поверхности под углом 13°44^/, внутренние – под углом 36°19^/. Очертание арок близко к параболическому: оси их очерчены по двум сопряженным окружностям, а центры и радиусы подобраны из расчета наименьшего отклонения осей арок от параболической кривой давления постоянной и снеговой равномерно распределенных нагрузок. Как считают авторы проекта [6], это позволило унифицировать заводские марки арок. Наружные арки в своей средней части опираются на консоли балок трибун с шагом 12 м. Пяты контурных арок каждой оболочки жестко закреплены в железобетонные опоры.

Внутренние арки перекрывают пролет без промежуточных опор и объединены в пространственный блок фермами с параллельными поясами (с шагом 6,3 м) и горизонтальными связями в плоскости верхних поясов ферм. По фермам устроена светопрозрачная кровля из стеклопакетов, разделенных ендовами для стока воды.

Фундаменты каждой оболочки соединены затяжкой, а опоры смежных оболочек – железобетонной распоркой. Фундаменты оболочек объединены попарно общей плитой. Контурные арки выполнены из сварного короба постоянного сечения 2×3 м из листов 20 и 40 мм. По длине каждая арка закомпонована из двух типов сечений.   

 

Рис. 2.3а. Велотрек в Крылатском, Москва

10

 

		Рис. 2.3б. Велотрек в Крылатском, Москва	11
	Рис. 2.3в.  Велотрек в Крылатском, Москва		12

13

В наружных арках приопорные участки длиной по 24 м изготовлены из листов толщиной 40 мм, пролетные участки – из листов 20 мм.

Во внутренних арках приопорные участки длиной по 16 м изготовлены из листов толщиной 40 мм, пролетные участки из листов (t ₁) 20 мм, (t ₂) 40 мм (видимо, t ₁ – стенка, t ₂ – пояса).

Марки контурных арок длиной по 10÷12 м прямолинейные, завод- ского изготовления, с фрезерованными торцами и фланцами с одной стороны, а с другой – с кромками, разделанными под стыковую сварку, т. е. при сборке арок торец одной арки приваривался к фланцу другого. Местная устойчивость элементов короба обеспечивалась торцевыми фланцами в марках и промежуточными контурными ребрами жесткости в каждой марке с шагом 3 м.

Жесткое соединение бесшарнирных арок с опорами обеспечено системой поперечных упорных ребер. Пролетная часть покрытия состоит из  двух мембранных оболочек отрицательной гауссовой кривизны. Полотнища мембраны шириной по 6 м толщиной 4 мм из стали 10Г2С1, длиной на весь пролет укладывали по направляющим полосам сечением 750×6 мм с шагом 6,3 м.

В перпендикулярном направлении к направляющим полосам      (т. е. вдоль арок) смонтированы неразрезные прогоны из гнутых швеллеров 160×80×4 мм с шагом 3 м (под листовыми направляющими), образуя сетку-«постель» для раскатки полотнищ мембраны.

Для защиты от коррозии внутренние и наружные полости арок и внутренняя поверхность мембраны покрывались лаком БТ-177 по грунту ГФ-020.

Для защиты от огня металлические поверхности покрывались (вспучивающейся при нагревании и образующей термослой) краской ВМП-2.

Расход стали на здание составил 199,2 кг/м².

 

14

2.3. Мембранные покрытия из секторных листов цилиндрического очертания Дворца спорта в Измайлово (г. Москва)

Здание имеет прямоугольную форму в плане: 72×66 м – демонстрационный зал, 72×36 м – два тренировочных зала. Общая длина здания – 102 м (рис. 2.4а, б).

По периметру весь каркас здания объединен общим железобетонным контуром из колонн переменной высоты с шагом 6 м и железобетонного пояса 6×0,5 м в плане криволинейного очертания, опирающегося на колонны. Стрела провисания центра мембраны в демонстрационном зале – 4 м, на кромках мембраны у железобетонного контура – 4,4 м, что обеспечивает наружный водоотвод. Демонстрационный зал был перекрыт одной оболочкой, а тренировочные залы – двумя. Для мембран была принята сталь марки 12Х18Н10Т (по данным [6]) толщиной 2 мм. Из других источников [1, 2] известно, что на стадии проектирования планировалось использовать сталь марки ОХ18Т1 (нержавеющую). Однако эта сталь дорогая. Использование мембраны как верхнего слоя кровли могло бы частично снизить стоимость (утеплитель расположить под оболочкой). Однако при мембране–кровле выявились дополнительные отрицательные фак-торы:

– сплошная сварка рулонов мембраны (требование герметичности) приводит к появлению в мембране местных хлопунов (при соединении листов на высокопрочных болтах требуется надежный герметик);

– при изменении температуры воздуха вероятна потеря местной устойчивости листов мембраны между соединениями;

– при частых хлопунах вероятно появление усталости металла на этих участках.

Форма поверхности каждой мембраны образована пересечением четырех секторов из листовых диагоналей толщиной 25 мм из стали 14Г2 шириной 5,5 м у опор, 1,2 м – в центре покрытия. Диагональные элементы

15

 

Рис. 2.4а.  Универсальный спортивный зал на 5 тыс. мест в Измайлове, Москва

 

16

 

Рис. 2.4б. Универсальный спортивный зал на 5 тыс. мест в Измайлове, Москва

17

перед монтажом мембраны имели прорези, которые раскрывались под весом мембран в процессе образования формы покрытия, размер зазора по прорезям фиксировался в нескольких местах по длине диагоналей стопорными планками. После окончания монтажа зазоры заваривали.

По верху оболочки уложена кровля из гидроизоляционных и теплоизоляционных материалов.

По разным источникам [6, 5] расход стали на мембранное покрытие составил около 50÷58 кг/м².

2.4. Сферическая мембрана покрытия универсального спортивного зала в Ленинграде  (г. Санкт-Петербург)

Здание круглое в плане, диаметром 160 м (рис. 2.5а, б). Основная несущая конструкция покрытия – стальная сферическая мембрана толщиной  6 мм с центральным кольцом диаметром 24 м. В качестве стабилизирующих элементов применены радиальные полутросовые фермы (предварительно напряженные) с треугольной решеткой (56 шт.). Нижние пояса полутросовых ферм выполнены из канатов диаметром 55 м, решетка – из круглой стали диаметром 25 мм, верхние пояса – в виде сварных тавров.

Верхние пояса служат одновременно направляющими для раскладки лепестков мембраны и стыковки их радиальных кромок.

Поперечное сечение сварного тавра: пояс из листа 500×14 мм, стенка из листа 250×12 мм. Между таврами установлены гнутые швеллеры пере-

менного сечения Гн400÷Гн140 с шагом ~ 4 м по концентрическим окружностям, прикрепляемые к стенкам сварного тавра на болтах через ребра жесткости.

Дополнительную стабилизацию мембранной поверхности дает круглая железобетонная плита с технологическим оборудованием на ней, подвешенная к кольцам «К1» и «К2» (см. рис. 2.5а, б).

18

Рис. 2.5а. Крытый стадион им. В.И. Ленина в Ленинграде

            

19

            

Рис. 2.5б. Крытый стадион им. В.И. Ленина в Ленинграде

20

Распор от мембраны передается на наружное железобетонное кольцо

через вертикальные шарниры, которые позволяют исключить влияние местных напряжений в стыке мембраны с наружным кольцом.

Радиальные соединения лепестков мембраны с тавровыми поясами полутросовых ферм выполняют высокопрочными болтами с двух сторон по 2 ряда через накладки в период монтажа.

Сверху укладывается теплая кровля.

Общий расход стали на покрытие, по данным [5], составил     110,5 кг/м².