Конькобежный центр Коломна – конструктивные решения

Вид на Конькобежный центр из-за реки Коломенки

Объект: Конькобежный центр Коломна Московской области
расположение: г. Коломна
заказчик: ГУП МО ПИ «Мособлстройпроект»
генпроектировщик: ЗАО «Курортпроект»
конструкторы: Н. Канчели, М. Митюков, А. Тимофеевич, Е. Владимиров, П. Батов
архитекторы: А. Годер, А. Томский
главный инженер проекта: М. Перченок
предпроектная разработка металлоконструкций: 1 МСМУ «Стальмонтаж»
определение расчетных нагрузок, научное сопровождение, экспертиза конструктивной
части проекта: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко
разработка технологии ледового покрытия: Boukens Project bv (Нидерланды)
ведущий технолог: Альберт Батер
генподрядчик: инжиниринговая корпорация «Трансстрой»
подрядчики: ФГУП «Трест «Мосэлектротягстрой», ОПСМП-200
монтаж металлических конструкций: 1 МСМУ «Стальмонтаж»
проектирование: 2001–2006
строительство: 2003–2006

Технико-экономические показатели
общая площадь, кв. м: 70 123
строительный объем здания, куб. м: 463 234
площадь ледового покрытия, кв. м: 11 000
площадь покрытия над катком, кв. м: 15 700
функциональное использование:
ледяные дорожки (400-метровая соревновательная шириной 4 м и 300-метровая тренировочная шириной 5 м), ледовая площадка 30х60 м, пресс-центр, конференц-зал, ресторан, медицинский комплекс, тренажерный и хореографический залы, детская спортивная школа, фитнес-клуб, плавательный бассейн 24,6 м
количество зрительных мест в главном зале: 6150
количество машиномест: 200
максимальная высота здания, м: +25 600
в ходе строительства вынуто около 20 000 куб. м земли и уложено 53 000 куб. м бетона,
8000 т металлоконструкций, 28 000 кв. м облицовочной плитки

Трехмерная модель. Конькобежный центр Коломна

Крупные спортивные сооружения занимают ведущее место среди наиболее сложных с конструктивной точки зрения зданий. Закрытые многофункциональные арены, футбольные стадионы, бассейны, катки жестко завязаны на геометрические параметры площадки или пространства, необходимого для конкретного вида спорта. Эти стандарты едины для всего мира. В этих условиях безопорные конструкции (структурные оболочки, вантовые системы, фермы, перекрывающие пролеты в 100 м и более) – объективная необходимость. Сложность поставленной задачи стимулирует проектировщиков на создание сооружений столь же выразительных по объемно-пространственному решению, как и здания, изначально более свободные в формообразовании, – театры, музеи и выставочные залы. С помощью большепролетных конструкций можно решать не только функциональные, но и эстетические задачи. Причем в зависимости от расположения стадиона они способны сделать его акцентом, доминирующим в окружающей застройке, либо максимально деликатно вписать в ландшафт.

Прекрасными примерами первого варианта спортивных сооружений могут служить построенные недавно стадион «Локомотив» и Ледовый дворец в Крылатском. Сложнейшие внешние конструкции, поддерживающие покрытие, превращают стадионы в футуристические фантазии. Для того, чтобы реализовать придуманные архитекторами идеи, потребовалось все мастерство конструкторов и строителей. Совсем другую роль выполняют уникальные большепролетные конструкции в Центре конькобежного спорта в подмосковном городе Коломне.

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Победивший в конкурсе вариант представлял собой уникальную по геометрическим и системным характеристикам конструкцию. Стальная мембрана толщиной 4 мм перекрывала объем главного зала размером 200х110 м. Принятая форма покрытия была седловидной для улучшения водоотвода с поверхности. Таким образом, в поперечном направлении оболочка провисает на 9,5 м при вспарушенности вдоль продольной оси на 3,5 м. Поверхность двоякой гауссовой кривизны фактически работает как квазицилиндрическая, поскольку степень кривизны в продольном направлении по отношению к пролету слишком мала. В мембранной оболочке велотрека в Крылатском используется затяжка, проходящая под полом зала и используемая для погашения усилия в продольном направлении. В Коломне оболочка крепится к опорному контуру, лежащему на колоннах, и функцию затяжки в продольном направлении выполняет сама мембрана, способная работать в двухосном напряженном состоянии.

Конькобежный центр Коломна. Раскатка рулонов мембраны. Осень 2004 г.

В качестве опорного контура применен забетонированный стальной короб швеллерного сечения 1,2х2 м. Мембрана стягивает опорный контур, вызывая в нем усилия сжатия и некоторые деформации в плане. Возникшие усилия передаются на опоры. Колонны идут по периметру эллипса с шагом 12 м. Из-за переменной высоты покрытия длины колонн варьируются от 7 до 20 м. Каждая сделана из стальной трубы диаметром 430 мм и толщиной стенки 9 мм и забетонирована в связи с возможностью террористического акта. Мембранное покрытие воспринимает большие нагрузки, когда на нем лежит снег: оно прогибается, как бы сжимая в поперечном и растягивая в продольном направлении периметр эллипса.

Подобные изменения в геометрии нормальны для большепролетных конструкций, они, что называется, «дышат». Эти движения имеют сравнительно небольшие по отношению к абсолютным размерам амплитуды. Система была запроектирована как статически определимая, не передающая на колонны и фундаменты горизонтальных сил и скручивающих моментов, с возможностью небольших деформаций отдельных элементов конструкции в определенных направлениях. В данном случае колонны запроектированы с шарнирным опиранием, напоминая заточенный с двух сторон карандаш, который вставлен в специальные гнезда внизу и вверху. Они не могут сместиться с опорной точки, но при этом сами колонны могут наклоняться. Поскольку данная конструкция (опорный контур на колоннах) является внешне статически определимой, мы особое внимание уделили разработке верхних и нижних шарнирных опор колонн для обеспечения статической определимости. Нодар Канчели достаточно часто использовал подобные шарнирные узлы, но для Центра конькобежного спорта они были дополнительно усилены в связи с повышением коэффициента надежности до 1,2. Свобода перемещений колонн в действительности ограниченна. Для того, чтобы подобная конструкция функционировала, выдерживая и вертикальные, и горизонтальные нагрузки, в ней должны сочетаться пластичность и жесткость.

Устойчивость достигается включением в общую систему дополнительных связей, обеспечивающих требуемую жесткость. Каждая колонна может наклоняться вместе с перемещением опорного контура. Помимо жестких связей, устойчивость сооружения и восприятие ветровых нагрузок в продольном направлении обеспечиваются двумя арками пролетом 70 м, расположенными по центрам длинных сторон эллипса. Криволинейные в плане, они повторяли горизонтальную проекцию опорного контура. Арки появились в проекте из-за неточности с посадкой: оказалось, что комплекс не влезает между рекой и старой базой конькобежного спорта. Пришлось вносить коррективы, как бы надвинуть новое здание на старое.

Ветхие стены не могли выдержать дополнительной нагрузки, так что пришлось «перепрыгивать» через сохраненный дом большой аркой. Вторая арка появилась для симметричного распределения нагрузок по конструкции. Арки тоже опираются на шарниры и могут наклоняться, не мешая «дышать» мембране. Арки обеспечивают устойчивость и восприятие ветровых нагрузок в продольном направлении. Для восприятия горизонтальных нагрузок в поперечном направлении сделаны оригинальные шарнирные горизонтальные связи, соединяющие опорный контур оболочки с неподвижными железобетонными стенами трибун. На конце стальных стержней были сделаны лопатки с шарнирным отверстием.

Одна лопатка нанизывается на штырь на оболочке, а другая – на штырь на железобетонной конструкции трибун. Столь подвижная конструкция мембранного покрытия и его опирания не позволила соединить в одну систему несущие и ограждающие конструкции. Последние представляют собой независимую фахверковую структуру. Так что перемещение несущей конструкции покрытия никоим образом не влияет на наружные стены, а они, в свою очередь, не передают ветровое давление на опорный контур оболочки.

Параллельно с рядом шарнирных колонн на расстоянии 6 м стоит фахверк, который раскрепляется системой связей с железобетонными конструкциями трибун. Наверху, в месте стыка опорного контура и стены, переброшена связь с гибким компенсатором и утеплителем – в качестве переходного элемента между кровлей и наружной «рубашкой». Здание должно было стоять рядом с поймой реки Коломенки. Было принято решение сделать свайное основание из буронабивных свай, опирающихся на коренные породы на глубине до 17 м. По верху сваи перевязаны ростверком, по которому была сделана единая монолитная плита пола по грунту. Охлаждающая плита катка поднята над землей на отдельном свайном фундаменте, с техническим подпольем (для защиты льда от температурных колебаний земли и воздействия инженерных коммуникаций).

МОНТАЖ

Строительство центра заняло около двух с половиной лет. Основные металлические конструкции, включая монтаж мембранного покрытия, были выполнены за один строительный сезон и закончены осенью 2004 года. Сложнейший монтаж проводился в несколько этапов. После устройства фундамента и возведения несущих железобетонных конструкций стилобатной части были установлены временные опоры по периметру будущей мембраны. Затем были установлены шарнирные стойки, собран из отдельных монтажных элементов на болтовых соединениях опорный контур, внутрь него уложена арматура, после чего он был забетонирован.

Конькобежный центр Коломна. Раскладка полотнищ мембраны от центральной продольной оси мембраны к ее краям

Параллельно шел монтаж арок и временных подкосов, которые должны были воспринимать распор опорного контура до окончания возведения оболочки. Монтаж мембранного покрытия начался с развешивания внутри опорного контура подконструкции – так называемой «постели», представляющей собой стальные ленты шириной 20 см и толщиной 6 мм. Поперечная «постель» была только монтажной, а продольная была включена в работу и воспринимала силовые нагрузки. Ленты были изготовлены на металлургическом заводе и скатаны прямо в горячем виде. Так что на стройплощадке пришлось изобретать специальные приспособления для их раскатки без пластических деформаций. Укладка «постели» требовала особой точности.

Длину и стрелу провеса лент выверяли при помощи геодезических приборов. Эту операцию можно сравнить с натяжением струн на теннисной ракетке. Развес лент определял геометрию мембранного покрытия. После того как «постель» была навешена, выверена и окончательно закреплена, началась раскатка стальных рулонов мембраны. Монтаж шел в определенном порядке от центра эллипса. Рулон поднимался на отметку опорного контура и при помощи лебедок протягивался вдоль продольной оси. Затем, опять-таки лебедками, полотнище перетаскивали на место и растягивали, чтобы оно было ровным, без углов и заломов. Только после того, как все рулоны были разложены, расправлены и натянуты, их сваривали внахлест.

Монтажная «постель» была рассчитана только на вес самой мембраны. Если бы выпал снег, при еще не смонтированной и не работающей мембране конструкция могла деформироваться или даже разрушиться. Раскатка рулонов началась в первой половине сентября. За полтора месяца, до холодов были уложены все полотнища и сварены 18 км швов. После монтажа мембраны «постель» уже выполнила свою функцию, ее просто убрали, чтобы уменьшить щелевую коррозию на стыке с полотнищами мембраны. Ленты нагревали с одной стороны, от перепада температур они лопались и падали вниз. Последним этапом стал демонтаж временных подкосов.

АРХИТЕКТУРА

После возведения мембранного покрытия строительство центра перешло во вторую фазу, включающую возведение стилобатной части, устройство кровли, фасадные работы и внутреннюю отделку. Уже в мае 2006 года объект был сдан, и можно было по достоинству оценить принятые конструктивные и архитектурные решения. На решенной подчеркнуто нейтрально протяженной стилобатной части стоит пластичный объем. Нижняя часть комплекса только оттеняет динамизм мембранной оболочки, являясь своеобразным постаментом для уникальной пространственной конструкции. Наружную стену основного объема над главной ареной архитекторы сделали выпуклой, двоякой кривизны. Таким образом проектировщики добились усиления эффекта пластической напряженности, динамичной, пульсирующей, живой формы. Даже блик на этой поверхности возникает не в виде вертикальной полосы, а одной точкой, как на шаре.

Кривизна выпуклых стен построена на определенных радиусах, соотносящихся с радиусом скругления ледовой дорожки. Нюансы построения, конечно, недоступны зрителю, но достигается главный эффект: наружные стены опосредованно продолжают сложную геометрию мембраны, максимально выявляя ее пространственность. Этот прием абсолютно логичен в зальных зданиях, где вопросы перекрытия большого пространства стоят на первом месте и на уникальных конструкциях делается основной акцент. Здесь вы видите форму здания и сразу ощущаете логику конструкции, благодаря синусоидной плоскости мембраны. Эта форма одинаково ясно читается не только снаружи здания, но и внутри, в интерьере главного зала. Конструктивная логика становится одной из главных эстетических составляющих здания.

Схема проезда: Конькобежный центр Коломна:

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

6 − 5 =

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>