Эффективные большепролетные металлические конструкции покрытия олимпийских объектов
В работе рассматриваются возведенные объекты Олимпийских игр современности (1896-2022 гг.). Особое внимание уделяется анализу зданий с большепролетными металлическими конструкциями покрытия, на основе которых доказывается эффективность их применения.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.12.2024 |
| Размер файла | 6,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Эффективные большепролетные металлические конструкции покрытия олимпийских объектов
Терехов М.А.
Меркулов С.И.
Аннотация
В данной статье рассматриваются возведенные объекты Олимпийских игр современности (1896-2022 гг.). Особое внимание уделяется анализу зданий с большепролетными металлическими конструкциями покрытия, на основе которых доказывается эффективность их применения.
Ключевые слова: Олимпийские игры, Олимпийские объекты, большепролетные конструкции покрытий, металлические конструкции.
Annotation
In this article the objects erected for the Olympic Games of modern times (1896 - 2022) are considered. Special attention is paid to the analysis of buildings with large-span metal cover structures, on the basis of which the efficiency of their application is proved.
Key words: Olympic Games, Olympic venues, large-span pavement structures, metal structures.
Олимпийские игры современности были возрождены Пьером де Кубертеном в 1894 году. С этого момента они стали самым главным спортивным событием не только для спортсменов и всех причастных к их подготовке людей, но и для всего мира. В настоящее время проведено 32 летние Олимпиады (VI Олимпийские игры отменены из-за Первой мировой войны, XII и XIII - из-за Второй мировой войны), 24 зимние Олимпиады, а также 3 летние и 3 зимние Олимпиады среди юниоров. Многие страны стремятся принять соревнования такого уровня на своих территориях, ведь это повышает престиж, увеличивает темпы развития спорта и туризма, рост прибыли и многое другое, но среди данных факторов большое значение имеет развитие инфраструктуры, в том числе за счет строительства спортивных стадионов и залов для проведения состязаний. Перед архитекторами и проектировщиками ставятся задачи по созданию уникальных форм и фасадов зданий, применению конструкций, позволяющих каждый раз удивлять размерами возведенных спортивных объектов, применению ресурсосберегающих технологий и т.п.
В соответствии с нормами Градостроительного кодекса РФ (ст. 48.1 п. 2) большинство олимпийских объектов 21 века можно отнести к уникальным, т.к. пролеты части из них более 100 м, а консоли - более 20 м [1].
Международным Олимпийским Комитетом был подготовлен первый в истории отчет об использовании олимпийских объектов [2], ведь послеолимпийское использование один из самых главных вопросов, ставящихся при проектировании и строительстве. Согласно проведенному исследованию было рассмотрено 817 объектов, использованных период с 1896 г. (Афины) по 2018 г. (Пхенчкан), и выявлено, что 92% из них продолжают действовать в настоящее время.
При решении вопроса долгосрочного использования здания важным является выбор материала, необходимого для возводимого сооружения. В рамках данной статьи были рассмотрены стадионы и спортивные площадки двадцати девяти Олимпиад, с 1896 по 2022 год. Основными материалами, примененными для конструкций покрытия стали железобетон, дерево и сталь, однако стальные большепролетные конструкции встречаются значительно чаще. большепролетные металлические конструкции
I Международные Олимпийские игры и Игры II и III Олимпиады (1896 - 1904 гг.) проводились преимущественно на открытых стадионах. Игры IV Олимпиады (1908 г., Великобритания) были первыми, где над трибунами строящегося стадиона Уайт-Сити был сооружен навес, выполненный из треугольных металлических ферм (рис. 1). Информации о величине пролета не сохранилось. Стадион просуществовал до 1984 года, после чего был снесен для строительства офисных помещений телекомпании ВВС.
Рисунок 1. Стадион Уайт-Сити
С тех пор внесено множество существенных изменений в требования как к правилам олимпийских видов спорта, так и к организации комфортного пребывания зрителей на трибунах. Простые навесы сегодня превратились в крыши с возможностью трансформации (например, стадион не участвовавший в Олимпийских играх - «Газпром Арена» в Санкт-Петербурге (рис. 2)). А в Токио в 1964 году было выяснено, что направление ветра влияет на результаты прыгунов в длину, что также вынуждает вносить корректировки в требования к строящимся зданиям.
Если говорить о немногочисленных объектах с покрытием из железобетонных конструкций, то можно привести в пример Тенниспалатси, построенный к Олимпийским играм 1952 г., проходившим в Финляндии (рис. 3). Покрытие выполнено из железобетонных арок пролетом 10 м, установленных на железобетонные колонны с шагом 8 м. В настоящее время здание перепрофилировано в торгово-развлекательный центр, а в залах с теннисными кортами организованы зоны кинотеатров.
Рисунок 2. Газпром Арена
Рисунок 3. Тенниспалатси
Неудачным примером применения деревянных конструкций является Блит Арена, возведенная для зимних Олимпийских игр 1960 г. (США) (рис. 4). Крыша состояла из деревянных клееных балок, составляющих вантовую конструкцию покрытия. От центрального конька протягивались тросы к 12 стальным колоннам и бетонным креплениям у основания на восточной и западной сторонах арены.
Рисунок 4. Блит Арена
Рисунок 5. Обрушившееся покрытие Блит Арены
Снос был осуществлен в 1983 году после обрушения крыши в результате проведенного утепления кровли, не позволявшего таять снегу, что не было предусмотрено проектом (рис. 5).
Сравнивая объекты, приведенные ниже, выполненные из металлических конструкций с указанными железобетонными и деревянными покрытиями можно наглядно увидеть преимущества в меньшем весе, более высокой прочности, возможности перекрывать пролеты большой величины и создавать объекты уникальных форм и размеров, включая возможность транспортировки всего стадиона в другие регионы страны.
На Олимпийских играх 1924 г. (Франция) приоритет был отдан покрытиям из металлических конструкций:
1. Стадион Ив дю Мануар (рис. 6). Величина выступающей консоли неизвестна. В настоящий момент реконструируется к Олимпийским играм 2024 г.
2. Стадион Стад Бауэр (рис. 7). Информации о величине консоли не сохранилось. В настоящее время проводится реконструкция к Олимпийским играм 2024 г.
3. Велодром Ивер, выполнен полностью из металлических конструкций. На сегодняшний день снесен (рис. 8).
Рисунок 6. Стадион Ив дю Мануар Рисунок 7. Стадион Стад Бауэр
Для Олимпийских игр 1928 г. (Нидерланды) возведен стадион с навесом, выполненным из металлических конструкций с величиной выступающих консолей 11 и 17 м, что стало важным конструкторским открытием того времени. Перед наблюдающими с трибун болельщиками открывался больший обзор, что ранее было невозможно (рис. 9).
Зимние Олимпийские игры требуют от организаторов меньшего количества объектов по сей день, т.к. большая часть соревнований проводится под открытым небом. Например, для проведения летних Олимпийских игр 2020 года (Токио) использовано 42 спортивных объекта, а для зимних Олимпийских игр 2022 г. - шесть.
Рисунок 9. Олимпийский стадион (Нидерланды)
Рисунок 8. Велодром Ивер
Тем не менее, металлические конструкции покрытия - частое явление и в зимних олимпийских объектах.
Возведенная арена Херб Брукс для зимних Олимпийских игр 1932 г. с арочными металлическими конструкциями действует до настоящего времени (рис. 10).
Рисунок 10. Арена Херб Брукс
Рисунок 11. Дойчландхалле
Олимпийские игры 1936 г. (Германия) - первые игры, где был заложен принцип предания всем объектам колоссальности и огромной значимости. Проводимая А. Гитлером Олимпиада должна была показать всему миру превосходство принимающей праздник спорта нации, ее мощь и политическую силу. Для всех объектов кроме Дойчландхалле было возведено железобетонное покрытие. Стальная конструкция длинной 117 метров и шириной 83 метра была предназначена для покрытия спортивной арены для бокса, тяжелой атлетики и борьбы (рис. 11). В военные годы бомбой было разрушено существовавшее покрытие, после чего возведено проблемное консольное предварительно напряженное железобетонное покрытие, доставившее множество сложностей в процессе эксплуатации, из-за чего в 2011 году было принято решение о снесении всего здания.
Особенными стали послевоенные летние (Великобритания) и зимние (Финляндия) Олимпийские игры 1948 года. Для них не было построено ни одного спортивного объекта.
Игры XVI Олимпиады (1956 г.) проводились сразу в двух странах - Австралии и Швеции. Стадион Олимпик Парк имел металлический навес над трибунами по всему контуру (рис. 12). Стадион для плавания и дайвинга (AIA Vitality Center) стал обладателем национальной премии за долговечную архитектуру 2021 года (рис. 13). Конструкция объекта состояла из 14 решетчатых балок, соединенных штифтами с 14 трубчатыми фермами крыши. Балки наклонены наружу под углом 42,5° для поддержки бетонных трибун. Вся конструкция закреплена вертикальными натяжными стержнями.
В настоящее время бассейн засыпан, а на месте организована площадка для проведения баскетбольных мероприятий.
Рисунок 12. Стадион Олимпик Парк
Объекты Олимпиады в Японии (1964 г.) являются зданиями с уникальной архитектурой, несущей особый смысл культуры страны.
1. Иокогамская культурная гимназия (рис. 14). Покрытие выполнено из системы перекрестных металлических ферм пролетом 40 м.
2. Ниппон Будокан. Восьмиугольное здание, построенное по аналогии с вершиной горы Фудзи, а вершина крыши имеет традиционную форму в виде шара, совмещая таким образом архитектуру классики и современности (рис. 15).
3. Особенными стали здания Национальной гимназии Йойоги, получившие не только национальное, но и мировое признание архитекторов и конструкторов (рис. 16). Уникальность постройки заключается в создании подвесной крыши из двух металлических тросов пролетом 280 метров, поддерживаемых двумя большими колоннами. Оба конца троса уходят в землю, поднимая крышу, соединяя балки с основными тросами. В качестве подвесного материала были использованы предварительно отлитые стальные каркасы для создания изгиба крыши.
Рисунок 13. Стадион для плавания и дайвинга (AIA Vitality Center)
Металлические конструкции покрытия встречаются в двух объектах Игр 1964 г. (Австрия): Мессехалле (рис. 17), данных о размерах конструкции которого не найдено, и Olympiahalle (рис. 18) - по неточным данным пролет составляет 70 м.
Рисунок 14. Иокогамская культурная гимназия
Рисунок 15. Ниппон Будокан
Рисунок 16. Национальная гимназия Йойоги
Говоря об играх, прошедших в 21 веке, стоит упомянуть строительство объектов Олимпийских игр в Сочи (2014 г., Россия).
Данная Олимпиада получила звание самой дорогой за всю историю. Было построено шесть объектов, 4 из которых описаны в рамках данной статьи.
Рисунок 17. Мессехалле
Рисунок 18. Olympiahalle
1. Ледовый дворец «Большой» (рис. 19). Размеры купола составляют 190 х 140 м. Покрытие трех-пролетное: основной зал покрыт системой плоских стропильных ферм пролетом 94,4 м, боковые пролеты - системой фахверковых ферм пролетом 23,8 - 34,2 м. Большое значение здание заключается в применении анодированных металлических пластин, переливающихся на солнце и стеклянных большой капли росы.
Рисунок 19. Ледовый дворец «Большой»
2. Дворец зимнего спорта «Айсберг» (рис. 20). Выполнен из сборноразборных конструкций. Все монтажные соединения выполнены на высокопрочных болтах. Покрытие здания - пространственная структура в витражей, создающих эффект виде радиальных арок с затяжками.
3. Конькобежный центр «Адлер Арена» (рис. 21). Конструкции покрытия объекта - металлические фермы пролетом 104,2 м, козырек вылетом более 20 м.
4. Керлинг-центр «Ледяной куб» (рис. 22) выполнен из металлических поперечных рам пролетом 57,4 м.
Объекты Олимпиады 2020 года (2021 г.) в большинстве своем были реконструированы после Олимпиады 1964 г. Из вновь возведенных объектов выделяется Токийский центр водных видов спорта. Его особенностью являлись не уникальные металлические большепролетные конструкции покрытия, а примененная строительная технология (рис. 23). Большая крыша весом около 7000 т и площадью 2 млн. м2 была поднята с помощью гидравлического домкрата и стальной проволоки в три этапа.
1 этап: сбор стального каркаса на земле. Высота конструкции составила 1,7 м. Перенос с временных опор на четырехугольные стойки.
2 этап: после выполнения отделочных работ и монтажа видеооборудования был осуществлен подъем на 5 метров.
3 этап: подъем на высоту 14 м.
Рисунок 20. Дворец зимнего спорта «Айсберг»
Рисунок 21. Конькобежный центр «Адлер Арена»
Рисунок 22. Керлинг-центр «Ледяной куб»
Рисунок 23. Токийский центр водных видов спорта
Спортивные объекты Олимпиады 2022 года (Китай) в основном были построены и использовались в целях проведения Олимпийских игр 2008 года. Каждый из объектов - вызов современным строительным технологиям.
1. Пекинский национальный стадион (Птичье гнездо) (рис. 24) построен к Олимпиаде 2008 года. Замысел заключался в создании фасада с аккуратным переплетением стальных балок по аналогии с клубком нитей. Для строительства применены стальные балки длинной 300 метров, соединенные таким образом, что воспринимают нагрузки, являясь несущими конструкциями всего стадиона. Сооружение имеет искривленную форму, обычная сталь не смогла бы выдержать действующих нагрузок. За 3 месяца был разработан такой сплав стали, который имел необходимую прочности, чистоту, сейсмическую стойкость и пониженную чувствительность к сварочным работам, что также усложнило ведение строительно-монтажных работ, т.к. потребовало специального обучения сварщиков.
2. Национальный крытый стадион «Складной веер» (рис. 25) Построен к Олимпийским играм 2008 года. Стальной каркас крыши имеет длину 144 метра как в ширину, так и в длину. В настоящее время это самая большая в Китае система стальных каркасных конструкций с предварительным напряжением, которая отвечает трем самым важным критериям:
- сочетает в себе требования эстетического и архитектурного дизайна;
- метод транспортировки является безопасным и надежным;
- система конструкций проста, логична, а также имеет низкую стоимость.
Рисунок 24. Пекинский национальный стадион (Птичье гнездо)
Рисунок 25. Национальный крытый стадион «Складной веер»
Монтаж был осуществлен подъемным методом. После сборки металлического каркаса 9 роботов, управляемых компьютером, одновременно поднимали конструкцию на необходимую проектную отметку.
3. Пекинские национальный овал конькобежного спорта «Ледяная лента» (рис. 26). В основе создания здания проведена аналогия с оставленным позади кругом конькобежца. В здании применена кольцевая форма из сверхдлиннопролетной стальной конструкции в форме седла. Большие опасения вызывал процесс строительства, т.к. предполагалось тепловое расширение и сжатие конструкции, а вызванная им неточность могла привести к нестыковке важных узловых соединений. Большую помощь оказали BIM- модели, позволяющие учитывать различные деформации от всевозможных факторов.
Рисунок 26. Национальный крытый стадион «Складной веер»
Таким образом, на основе проведенного анализа возведенных олимпийских объектов можно сделать вывод о высокой эффективности металлических конструкций покрытия. 126 лет применения разных модификаций, разных размеров пролета и создания уникальных архитектурных объектов убеждают в правильности суждений о положительных свойствах стали как строительного материала современности.
Использованные источники:
1. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 №190-
ФЗ: принят Гос. Думой 22 дек. 2004 г.: одобрен Советом Федерации 24 дек. 2004 г.: (ред. от 25.12.2023). - Полный текст документа представлен в Некоммерческой интернет-версии справочно-правовой системы
КонсультантПлюс. URL:
https://www.consultant.ru/document/cons doc LAW 51040/ (дата
обращения: 11.01.2024).
2. Over 125 years of Olympic venues: post-Games use // IOC URL: https://translated.turbopages.org/proxy u/en-ru.ru.c5ac4dbc-659fb49f- 76569d3b-74722d776562/https/olympics.com/ioc/olympic-legacy/over-125- years-of-olympic-venues (дата обращения: 11.01.2024).
3. Олимпийские игры // Википедии -- свободная энциклопедия URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Олимпийские игры (дата обращения:
11.01.2024).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Строительная техника зданий с зальными помещениями. Изучение плоскостных и пространственных большепролетных конструкции. Описание архитектуры балок, арок, сводов, куполов. Висячие (вантовые) конструкции. Трансформируемые и пневматические покрытия.
реферат [5,4 M], добавлен 09.05.2015Покрытия производственных зданий. План и основные детали плоских и скатных кровель. Основные виды плит покрытия. Надстройки, расположенные на покрытии вдоль пролета. Установка светоаэрационных фонарей. Основные виды полов производственных зданий.
презентация [9,8 M], добавлен 20.12.2013Ограждающие конструкции покрытия для неотапливаемого здания. Определение нагрузки на м2 горизонтальной проекции здания. Расчет спаренного прогона, на который опирается двойной дощатый настил. Определение несущей конструкции покрытия в виде клееной балки.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 12.03.2013Подготовка основания под стяжку. Покрытия для пола. Промышленные полы. Бетонные полы. Требования предъявляемые к промышленному полу. Напольные покрытия. Линолеум. Пробковые покрытия. Ковровые покрытия.
реферат [197,8 K], добавлен 19.06.2007Полы как важный элемент внутренней отделки зданий. Наименования слоев пола, требования к полу, его устройство и конструктивные элементы. Классификация пола, стилевые черты напольного покрытия. Роль функциональности материала в выборе напольного покрытия.
контрольная работа [23,8 K], добавлен 22.01.2011Расчет стального настила, базы колонны. Расчет опирания главной балки на колонну. Расчет стальной стропильной фермы покрытия промышленного здания. Сбор нагрузок на покрытие. Расчетная схема фермы и определение узловых нагрузок, усилий в элементах фермы.
курсовая работа [519,8 K], добавлен 13.10.2011Стальное покрытие футбольного манежа. Большепролетное здание с несущими деревянными конструкциями. Проектирование монолитных каркасных зданий. Архитектура одноэтажного промышленного здания. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций.
отчет по практике [6,5 M], добавлен 27.11.2013Обоснование технико-экономических расчетов проектировки покрытия мастерской. Характеристика несущих конструкций - сегментных ферм с клееными, металлическими нижними поясами. Особенности статического расчета элементов фермы, показателей расхода материалов.
курсовая работа [344,0 K], добавлен 22.01.2010Типы структурных конструкций, представляющих собой решетчатые системы покрытий на ячейку, соответствующую размерам сетки колонн. Связующее звено решетчатых систем. Последовательность сборки блоков покрытия. Проверка надежности узлов строповки и траверс.
презентация [1016,2 K], добавлен 17.12.2014Установление специализированных потоков по устройству асфальтобетонного покрытия. Объем работ и расход материалов. Организация работ по установлению ведущей машины и длины захватки по устройству асфальтобетонного покрытия. Требования к асфальтобетонам.
курсовая работа [184,9 K], добавлен 25.02.2011Рассмотрение технологических требований к стальной ферме покрытия. Определение расчетной нагрузки. Статический расчет плоской фермы. Унификация и расчет стержней. Конструирование монтажных стыков; выявление деформативности проектированного покрытия.
курсовая работа [698,1 K], добавлен 02.06.2014Подбор фундаментов под колонны основного каркаса, под фахверковые колонны и самонесущие панели стен. Несущие конструкции покрытия. Укладка комплексных плит покрытия. Крепление стеновых панелей. Остекление здания, выбор ворот и дверей. Экспликация полов.
курсовая работа [707,1 K], добавлен 29.12.2014Компоновочная схема здания. Расчет двускатной балки покрытия по предельным состояниям I и II группы. Определение геометрических размеров фундамента, расчет прочности конструкции, прогиба, образования и раскрытия трещин. Расчет фундамента от отпора грунта.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 15.12.2013Общая характеристика здания. Основные объемно-планировочные параметры. Выполнение противопожарных и санитарно-гигиенических требований. Расчет зрительного зала. Теплотехнический расчет. Элементы каркаса, стен и перегородок. Конструкции зального помещения.
курсовая работа [416,1 K], добавлен 06.10.2014Изучение общего комплекса по реконструкции железнодорожного вокзала. Разработка фасада здания, выполнение перепланировки. Расчёт сопротивления теплопередачи покрытия мансардного этажа, освещенности, несущей конструкции покрытия, площади оконных проемов.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 21.06.2012Бифункциональные жилые здания. Металлические конструкции зданий комплексной поставки. Прогрессивные виды утеплителя для стен зданий. Внедрение систем наружного утепления. Мансардная крыша и вентиляция. Виды кровельного пирога для утепленных мансард.
контрольная работа [834,1 K], добавлен 20.04.2011Трамплины для Олимпийских прыжков. Особенности статического расчета комбинированной системы. Балочные схемы пролетных строений. Рамные, рамно-консольные, консольные и висячие системы. Конструкции узлов ферм пролетного сечения. Расчет балок жесткости.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 30.03.2014Сбор постоянных и снеговых нагрузок. Изображение междуэтажного перекрытия здания с несущими конструкциями в виде балок, панелей или монолитной плиты. Полное нормативное значение ветровой нагрузки. Несущая способность колонны при центральном сжатии.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 13.08.2016Кровля - верхний элемент крыши, предохраняющий здание от атмосферных и механических воздействий. Виды кровли, характеристика кровельных материалов, их преимущества и недостатки. Выбор покрытия, требования к прочности, теплопроводности, шумоизоляции.
презентация [4,0 M], добавлен 02.02.2016Материалы для металлических конструкций. Преимущества и недостатки, область применения стальных конструкций (каркасы промышленных, многоэтажных и высотных гражданских зданий, мосты, эстакады, башни). Структура стоимости стальных конструкций. Сортамент.
презентация [335,6 K], добавлен 23.01.2017