О натурных исследованиях работы покрытий олимпийских зданий в начальный период их эксплуатации

1. О методике исследований:

Натурные замеры проводились независимыми методами в наиболее характерных точках с дополнительными замерами. Измерение перемещений выполнялось геодезическими высокоточными приборами.

Усилия и деформации в элементах конструкций определялись с применением мессур с базой 1000 мм с помощью упорных уголков, устанавливаемых на конструкции; контролировалась температура в период замеров.

Снеговые отложения замерялись с зимы 1979 г. по толщине снегового покрова, объемного веса по мере нарастания и согласовывались с периодами наибольших снегоотложений (вторая половина февраля 1980г.).

2. Результаты исследований:

а) крытый стадион на проспекте Мира

Исследования проводились с августа 1979 г. по февраль 1980 г. За этот период к мембранному покрытию были приложены нагрузки от собственного веса подвесного потолка  и снега .

Результаты натурных замеров снеговой нагрузки на покрытии показали, что она распределялась равномерно с интенсивностью около . На кольцевом участке шириной до 20 м, примыкающем к наружному опорному контуру, снеговая нагрузка достигала .

53

В среднем интенсивность снеговой нагрузки на покрытие в январе 1980 г. составила , что соответствовало величине снеговой нагрузки по Москве в данный период.

Замеры вертикальных перемещений мембраны проведены в 32 точках. Прогиб от снеговой нагрузки и подвесного потолка составил в центральной части покрытия около 250 мм. По расчетам прогиб равен 360 мм, а по результатам испытаний модели – 210 мм.

Горизонтальные перемещения контура, зависящие от его обжатия и температуры, замерялись в 8 точках равномерно по периметру. Натурные замеры составили (замеренные / расчетные):

– по длинной оси = 50/59 мм;

– по короткой оси = 35/34 мм;

б) велотрек в Крылатском:

Характер и величины снеговых нагрузок на обеих мембранах оказались близко одинаковыми.

Минимальное снегоотложение отмечено по центральным поперечным осям симметрии и увеличивались от центра к угловым опорным зонам.

Прогиб внутренних арок от снеговых нагрузок составил 224 мм (1/750 пролета).

Вертикальные перемещения арок наружного контура составили 5÷10 мм.

Измеренный максимальный горизонтальный прогиб наружных арок составил (нормативный/расчетный) 8,9/10,5 см.

Максимальные замеренные прогибы мембранной оболочки от снеговой нагрузки составили 675 мм в середине пролета ближе к наружной арке ().

Отличие замеренных прогибов мембраны от расчетных около 10% в меньшую сторону.

54

в) Дворец спорта в Измайлове

Замеры прогибов проводились в соответствии с последовательностью нагружения мембраны:

- окончание монтажа мембраны;

- укладка теплоизоляционных слоев;

- снеговая нагрузка.

Замеры снега показали, что максимальные снегоотложения были по краям мембраны. Причем в направлениях, параллельных опорному контуру, снег ложился равномерно. Последовательные замеры снегоотложения показали:

что на  меньше, чем на уровне земли.

НДС определяли от измеренной снеговой нагрузки. Так, при  напряжения были замерены по величине на  меньше расчетных.

Прогибы мембраны в центральной части покрытия составили (по расчету).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из приведенного выше краткого обзора применения мембранных покрытий в уникальных зданиях общественного назначения следует, что основные несущие конструкции в них в своем большинстве изготавливались из стали и железобетона. Сталь хорошо работает на растяжение и используется при изготовлении пролетных конструкций мембраны. Железобетон также хорошо работает на сжатие и внецентренное сжатие и используется в наружных опорных контурах таких зданий.

Большим достоинством большепролетных мембранных покрытий является возможность переноса в заводские условия изготовления пролет-
55

ной части покрытия и стальной опалубки для железобетонного опорного контура. Мембрана в виде крупных лепестков в компактных рулонах доставляется на строительную площадку и позволяет получать почти готовую поверхность большой площади.

Следует отметить, что приоритет в создании мембранных покрытий принадлежит России и выдающемуся русскому инженеру В.Г. Шухову, который впервые в 1986 г. на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде применил мембранное покрытие на инженерном павильоне диаметром 25 м.

С середины XX века по настоящее время исследования мембранных покрытий теоретически, численно и экспериментально ведут ученые ЦНИИСК – одного из ведущих институтов России. Для расширения области применения мембранных систем в ЦНИИСК разработаны и исследованы конструкции производственных зданий для массового применения.

На основе совместных разработок ЦНИИСК с другими ведущими институтами России выявлены области рационального применения зданий с мембранными покрытиями, разработана их номенклатура и габариты [6, с. 282].

Экономическая эффективность мембранных покрытий определяется снижением по отношению к сравниваемым типам покрытий расхода материалов и трудоемкости заводского передела и работ, выполняемых на строительной площадке.

При этом снижается стоимость нижележащих конструкций (колонн, фундаментов) с учетом значительного снижения массы покрытия.

Кроме этих достоинств, уменьшается конструктивная высота покрытия и соответствующие этому расходы.

Как отмечено в [6, с. 283], применение мембранных конструкций покрытий позволяет снизить расход стали в пределах  , трудоемкость изготовления и монтажа - , сметной стоимости - .

56

Сопоставление данных экспериментального проектирования ЦНИИСК (анализ проведен на более чем 200 конструктивных решений) показало, что экономия стали на конструкции каркаса и покрытия составила около 20%.

 

 

57

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Беленя, Е. И. Металлические конструкции: спец. курс: учеб. пособие для строит. вузов / Е. И. Беленя, Н. С. Стрелецкий, Г. С. Ведеников; под ред. Е. И. Беленя. - Изд. 2-е, перераб. и доп. – Москва: Стройиздат, 1982. – 472 с.: ил. – (Гл. 14, 15. – С. 192-232).

2 Металлические конструкции: спец. курс: учеб. пособие для строит. вузов / Е. И. Беленя, Н. С. Стрелецкий, Г. С. Ведеников [и др.]; под ред. Е. И. Беленя. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва: Стройиздат, 1991. – 687 с. – (Гл. 14, п. 14.2; Гл.15. – С. 290-345).

3 Мельников, Н. П. Металлические конструкции: Современное состояние и перспективы развития / Н. П. Мельников. – Москва: Стройиздат, 1983. – 543 с., ил. – (Гл. 9, п. 9.5 – С. 230-264).

4 Шухов В. Г. (1853-1939). Искусство конструкции: пер. с нем. / Р. Грефе [и др.]; под ред. Р. Грефе. – Москва: Мир, 1994. – 192 с.: ил. – (С. 40-53).

5 Кирсанов, Н. М. Висячие и вантовые конструкции: учеб. пособие для вузов / Н. М. Кирсанов. – Москва: Стройиздат, 1981. – 158 с.: ил. – (П. 1.5. – С. 9, 29-32; П. 2.1 – С. 36, 39-42; П. 2.5 – С. 37, 54-57; П. 4.3. – С. 78, 89-94; П. 5.3 – С. 96, 105-108).

6 Трофимов, В. И. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: (разработка конструкций, исследования, расчет, изготовление, монтаж): учеб. пособие для студентов вузов по специальности 290300 "Пром. и гражд. стр-во" направления "Стр-во" / В. И. Трофимов, А. М. Каминский. – Москва: АСВ, 2002. – 576 с.: ил. – (Гл. 7. – С. 240-283; Гл. 9. – С. 315-367).

 

 

Колесов Александр Иванович

Лапшин Андрей Александрович

Морозов Дмитрий Александрович