Архитектура – это, наверное, единственный вид искусства, чьи произведения четко и последовательно аргументированы. Какие бы эмоциональные формы ни получали современные здания, в их основе лежат либо планировочные ограничения, либо функциональная необходимость, либо конструктивная логика – и так вплоть до требований конкретного заказчика. Ледовый дворец спорта – целостный, гармоничный образец архитектуры.
Общие данные
объект: Ледовый дворец спорта “Мегаспорт” на ходынском поле (на территории Центрального аэродрома им. М. В. Фрунзе)
расположение: г. Москва, САО, Хорошевское шоссе, вл. 38 (Ходынское поле)
заказчик: ЗАО «Генеральная дирекция «Центр»
застройщик: «Москапстрой»
системы хладоснабжения: ООО «ГП Холодильно-инженерный центр»
системы связи, безопасности: ЗАО ПИК «Терминал»
несущие конструкции покрытия: ООО «ГК Техстрой». Конструкторы: М. Кельман, А. Титов,
П. Золотов, А. Сомов, А. Камышева, А. Фатеев, М. Папаев
конструкция подвижных опор: Институт «Гипротрансмост»
консультанты: В. Травуш, М. Абелев, Ю. Кудишин
интерьеры: ООО «Леонардо-проект». Архитектор: А. Швец
генподрядчик: ОАО «Концерн МонАрх»
подрядчики: «МонАрх и С»
монтаж металлоконструкций: Ассоциация «Сталькон»
изготовление металлоконструкции: ЗАО «Челябинский завод металлоконструкций»
изготовление подвижных опор: ОАО «Волгомост» (Самара)
проектирование: июль 2004 – апрель 2007 г.
строительство: апрель 2005 – декабрь 2006 г. (1-я очередь строительства)
апрель 2007 г. (2-я очередь строительства)
площадь участка, га: 4,18
площадь застройки, кв. м: 20 500
общая площадь, кв. м: 61 300, в том числе наземная – 47 380, подземная – 13 920
полезная площадь, кв. м: 51 900
площадь спортивных арен
(основной и тренировочной),
кв. м: 180 (30х60 м)
строительный объем, куб. м: 520 000
вместимость: 14 000 зрителей
этажность: надземная часть – 9 этажей, подземная часть – 1 этаж
дополнительная инфраструктура: тренировочная арена с раздевалками, буфет, медпункт; Музей хоккейной славы; 3 ресторана на 400 чел.
количество машиномест: открытая стоянка на 218 легковых а/м и 18 автобусов, стоянка Ледового дворца на сопредельной территории (1 наземный этаж и 2 подземных этажа) 700 легковых а/м, стоянка на территории бывшей взлетно-посадочной полосы на время проведения чемпионата мира по хоккею в 2007 году: 1 500 а/м
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ
Иногда архитектура вызывает у зрителя ассоциации, на первый взгляд не имеющие никакого отношения к области материальной культуры. И если к биоморфным формам мы как-то привыкли, то параллели с природными стихиями пока еще редки. Но при взгляде на недавно построенное здание нового Ледового дворца на Ходынском поле невольно возникает желание сравнить его с гигантским смерчем или тропическим тайфуном. Именно так они выглядят на фотографиях из космоса – как спирально закручивающиеся вихри из сгустившихся туч, вращающиеся вокруг небольшого безоблачного пятна, в котором воздух словно замер в состоянии абсолютного покоя. Этот центр, столб безмятежности, вокруг которого бушует ураган, носит романтическое название «око бури». В случае с новой ареной, построенной на северозападе Москвы в преддверии чемпионата мира по хоккею 2007, роль центра покоя выполняет цилиндрический объем стадиона, вокруг которого разматываются «вихри» обходных галерей-пандусов.
Такого стадиона еще не было. В России – точно, во всем мире – вероятно. Оригинальная концепция Ледового дворца спорта появилась, как это часто бывает, под влиянием нескольких функциональных и планировочных моментов. Архитекторы из мастерской № 6 ГУП МНИИП «Моспроект-4» не только учли собственный опыт проектирования уникальных спортивных сооружений, но и использовали опыт строительства подобных арен во всем мире. Нельзя сказать, что нелюбовь к круглым стадионам объясняется их неудобством. Просто в любой сфере есть свои традиции и строительство спортивных сооружений не исключение. В большинстве хоккейных арен, имеющих вытянутую овальную форму, делается равное количество трибун со всех сторон от площадки. Но торцевые места, как правило, пустуют, и билеты на них дешевле – и все из-за того, что смотреть хоккей из-за ворот неудобно. Чтобы сократить количество мест в торцах арены, зал делается круглым.
Ледовый дворец спорта проектировался как многофункциональный зал и его круглая форма позволяла предусмотреть несколько вариантов установки сцены на время концертов как в торце, так и возле одной из длинных трибун. Система загрузки и выгрузки зрителей в спортивных сооружениях – отдельная головная боль для проектировщиков. Все дело в том, что она должна отвечать повышенным требованиям в плане безопасности. На матчи и концерты люди собираются достаточно долго, а выходят одновременно. Непродуманная система может обернуться самыми трагическими последствиями, если на неудобных или тесных лестницах начнется давка. Каждая лестница – это источник опасности, поэтому на Западе (в Англии, Испании, Италии и особенно в Америке) часто делают стадионы с системами пандусов В своей практике проектирования спортивных сооружений архитекторы из «Моспроекта-4» последовательно апробируют различные способы разведения потоков посетителей.
В проекте стадиона «Локомотив» проектировщики впервые столкнулись с этой проблемой и уже в следующем объекте, конькобежном центре в Крылатском, заложили двухуровневую систему входов и выходов, отдельно для спортсменов и VIP-гостей и отдельно для зрителей. В Ледовом дворце идея двух уровней трансформировалась в систему пандусов для двух потоков зрителей, идущих к арене с противоположных сторон от Ленинградского и Хорошевского шоссе. Эти пандусы связаны системой мостовых переходов со зрительскими фойе, соответствующими трем ярусам трибун, и общим кольцевым обходом на уровне нижнего яруса (отм. +6.00). Наклонные бетонные ленты начинаются от земли, имея ширину около 30 м, и постепенно сужаются до 6 м на самом верхнем ярусе. Чем больше выходящих зрителей вливается в поток со всех промежуточных ярусов, тем пандусы шире. В среднем уклон пандусов составляет 10 %. Это достаточно большой показатель, близкий к максимально допустимому нормативами (12 %), но он продиктован планировочными требованиями, поскольку пандусы должны прийтись в определенных местах на конкретные отметки. Для этого пришлось даже отнести их на 5–8 м за периметр здания. Мощение на пандусах подогревается, от дождя и снега они закрыты крышами. Все сделано в расчете на обеспечение максимальной безопасности и для удобства зрителей.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ
Решение с пандусами было продиктовано исключительно функциональными и планировочными соображениями. Но благодаря этой идее здание получило необычное объемнопространственное решение – в виде улитки или воздушного вихря, обвивающегося вокруг цилиндрического объема. Это решение в первоначальной концепции нашло свое логичное завершение в не менее оригинальном покрытии над главным залом.
Две спирали превратились в полусферы или, точнее, в два наклонных лепестка, перекрывающих половины огромного круга диаметром около 110 м. Такая форма, помимо образной выразительности, обеспечивала естественный сток воды. С конструктивной точки зрения она должна бы представлять собой некий микс из структурного и висячего мембранного покрытия, как бы «авоську», собранную из отдельных линейных элементов. К сожалению, из-за сжатых сроков, отведенных на проектирование и строительство ледового дворца спорта, а также из-за предвзятого отношения к сложным конструктивным решениям со стороны согласующих инстанций, проектировщикам пришлось упростить схему покрытия, превратив ее в простую вогнутую сферическую оболочку, менее органичную по отношению к объемно-пространственной структуре здания.
УНИКАЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ
Несмотря на упрощение покрытия, его разработка потребовала огромного кропотливого труда. С самого начала эта часть проекта была поручена одной из самых сильных на сегодняшний день в России конструкторских команд – бюро «ГК-Техстрой» под руководством Михаила Кельмана. Кельман – один из авторов таких сооружений как атриум старого Гостиного двора, торговый комплекс «Охотный Ряд» на Манежной площади, крытый конькобежный центр в Крылатском и многих других. Предложенная им концепция сетчатого покрытия, разработанная и рассчитанная для первого двухчастного варианта, была перенесена и на единую оболочку. Помимо элементарной нехватки времени на разработку и расчет принципиально новой системы, причиной такой преемственности стала убежденность в большем эстетическом потенциале ажурной конструкции из перекрещенных жестких нитей.
Принцип действия сетчатой оболочки аналогичен принципу работы мембранных покрытий, используемых для перекрытия больших (до 300 м) пролетов и характеризующихся большой несущей способностью. Только вместо единой плоскости (мембраны) из металлических листов растягивающие нагрузки воспринимаются сеткой из 48 сварных двутавров (сталь С390) с высотой сечения 470 мм, соединенных в единую структуру и работающих совместно за счет соединяющих их кольцевых прогонов и диагональных связей. В результате получилась достаточно легкая конструкция (тяжелее мембранной, но легче покрытия из металлических ферм или арок) со стрелой провиса 8,9 м. Сжимающие нагрузки передаются на два опорных кольцевых пояса: внутренний, диаметром 20 м, и внешний, диаметром 110 м. Наружное кольцо представляет собой сталебетонную конструкцию, состоящую из стального короба (который одновременно является жесткой арматурой), заполненного монолитным железобетоном. Внутренний пояс образован круговой балкой двутаврового сечения высотой 1,2 м и шириной нижней и верхней полок 0,9 м. Для усиления центрального кольца внутри него были запроектированы дополнительные нитки-затяжки в виде ферм с параллельными поясами.
Их могло и не быть, но при расчетах, особенно на прогрессирующее разрушение, они существенно повышали надежность конструкции при динамических нагрузках или при разрыве отдельных нитей. Точно так же по результатам расчетов было сокращено (до 48) количество несущих нитей. После определения основной конструктивной схемы и испытания первой модели конструкторы провели более детальные расчеты для определения усилий на конкретных узлах и необходимых сечений для элементов покрытия. В проекте не использовались типовые узлы. Практически все разрабатывалось индивидуально, в постоянных консультациях с инженерами Челябинского завода металлоконструкций. В нескольких случаях пришлось привлекать к работе сотрудников специализированных институтов, таких как ЦНИИСК им. Кучеренко и «Гипротрансмост». Последняя организация, специализирующаяся на проектировании мостов, разработала особые шарнирные узлы для опоры внешнего кольца. Металлические конструкции способны, что называется, «дышать» под влиянием температур или неравномерной нагрузки.
При огромных размерах сетчатой структуры над Ледовым дворцом перемещения его отдель ных элементов могли достигать полуметра. Чтобы избежать передачи горизонтальных или динамических нагрузок от покрытия на нижележащие железобетонные конструкции, его следовало установить подвижно. В качестве прототипа были взяты шаровые сегментные узлы, широко применяемые в мостостроении, которые позволяют частям конструкций сдвигаться и поворачиваться относительно друг друга с минимальным трением, за счет специальных второпластовых прокладок, на заданные по расчетам углы и амплитуды. При помощи этих опорных узлов на основные конструкции Ледового дворца передавались только вертикальные нагрузки, что позволило добиться статически определимой расчетной схемы покрытия.
МОНТАЖ
Рассчитать и спроектировать сетчатую оболочку было непросто. Большепролетные покрытия требуют от конструкторов работы на стыке интуиции, глубоких знаний и накопленного опыта. Но не менее, а, возможно, и более сложная задача стояла перед строителями. Структуру из множества уникальных элементов предстояло изготовить и собрать в предельно сжатые сроки. Технология производства элементов и принципы их последующего монтажа определялись совместно конструкторами «ГК-Техстрой» и инженерами «Ассоциации Сталькон» еще на стадии проектирования покрытия. Монтаж мог производиться несколькими способами: например, с лесов, установленных под всей конструкцией, или при помощи сложной подъемной техники. Но первый вариант привел бы к увеличению временных и материальных затрат на возведение технологических подмостей, во втором было бы сложно добиться необходимой точности сборки.
Строители предложили оригинальную технологию: при помощи горизонтальных кранов, установленных на специальные направляющие, смонтированные на внешнем опорном контуре и на временном внутреннем кольце, установленном на стальные колонны в центре арены. По этим направляющим четыре монтажных крана могли поворачиваться, давая возможность монтажникам вести последовательную сборку блоков из четырех несущих нитей. Каждый из специальных монтажных мостов имел пролет около 40 м, а их геометрия была разработана в соответствии с конфигурацией покрытия: нижний пояс моста примерно совпадал с радиусом кривизны несущих нитей. Конструкторы рассчитали координатные точки подвески нитей к мостам – через каждые 6 м. Имея эти координаты, строители могли контролировать свою работу на каждом этапе сборки. Использование монтажных мостов не только сэкономило время и материалы, но и позволило добиться небывалой точности.
Предварительно составленный проект производства работ специалисты «Сталькон» передали на рассмотрение конструкторам. Для таких сложных, уникальных конструкций недостаточно рассчитать несущую способность готового покрытия. Работа блока на этапе монтажа и совместная работа всей структуры существенно различаются. По мере установки все новых конструктивных блоков нагрузки на элементы перераспределяются, что должно быть отражено в расчетах их несущей способности. С учетом монтажных нагрузок конструкторами была определена очередность монтажа покрытия. На первом этапе было смонтировано наружное опорное кольцо диаметром 107,4 м, состоящее из 48 сегментов коробчатого сечения, соединяющихся на фланцах при помощи болтов, не допускающих, в отличие от сварных соединений с накладками, каких-либо зазоров и неточностей.
Болтовые соединения считаются на сегодняшний день более прогрессивным методом сборки, поскольку они более технологичны. Кроме того, на покрытии Ледового дворца применялась сталь марки 10ХСНДА, а она имеет достаточно сложную технологию сварки, требующую предварительного прогрева конструкций, что затруднительно в холодное время года, когда велось строительство. Болтовые соединения сложнее в изготовлении, на заводе нужно добиваться большой точности. Все элементы колец и нитей прошли на заводе контрольную сборку, для того чтобы на стройплощадке не возникло никаких неожиданностей. Точность изготовления элементов и сборки их на объекте была так высока, что последний сегмент вошел в кольцо идеально. Затем внутрь коробчатых блоков через специальные окна закладывалась арматура и заливался бетон. После того как он набрал требуемую прочность, начался монтаж несущих нитей. В общей сложности покрытие образовывают 48 нитей, которые объединены в 12 монтажных блоков по 4 нити.
После сборки блок раскружаливался одновременно, чтобы включить элементы покрытия в работу по схеме, наиболее близкой к расчетной. В проекте точно определены не только кривизна конструкции во время монтажа, но и стрела прогиба после ее раскружаливания, причем натурные показатели практически совпали с расчетными. Затем система из четырех мостов поворачивалась по направляющим на заданный угол и начинался следующий этап монтажа. После того как все нити и все связи между ними были смонтированы, было выполнено раскружаливание конструкций покрытия при помощи восьми 100-тонных гидравлических домкратов с единой управляющей станцией для синхронизации работы.
НОВАЯ ТИПОЛОГИЯ
После монтажа покрытия началась долгая, занявшая почти год работа по монтажу инженерного оборудования, по отделке внутренних помещений и фасада. Но уже 15 декабря 2006 года прошла официальная церемония открытия Ледового дворца и в афише московских билетных касс добавился еще один адрес проведения спортивных и зрелищных мероприятий. «Сине-красный вихрь» расположился в углу Ходынского поля, там, где сходятся в одну точку летное поле с дремлющими вертолетами, малоэтажные бетонные корпуса прошлого века и шеренга розового-фиолетовых жилых башен. Цилиндрическое здание, обвитое двумя спиралями пандусов, слабо ассоциируется со своим несколько сказочным названием – Ледовый дворец спорта.
Вынесенные из детства представления о здании, достойном Снежной королевы, требуют чего-то более готического и непременно белого. В крайнем случае, голубого. В начале проектирования так и было. В первых вариантах фасада Ледовый дворец был светлый, бело-стальной. Но после очередного Общественного совета проектировщикам было рекомендовано поискать для спортивного сооружения более эффектное цветовое решение. Из почти десяти вариантов был выбран фасад в цветах национального флага. В итоге новое здание получило не только оригинальные объемно-пространственное и конструктивное решения, но и абсолютно новаторский образ. Вместо масштабных сооружений, демонстрирующих в архитектурной форме физическую силу, красоту и стремление к победе, перед нами предстает здание-аттракцион, завернутое в яркую жизнерадостную оболочку. Возможно, это первая примета смены типологических стереотипов. И на смену патетическим «Колизеям» придут новые стадионы, воплотившие в себе непреходящий праздник жизни.
