ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМИРУЕМОГО ПОКРЫТИЯ ИЗ ПЕРЕКРЕСТНЫХ СИСТЕМ

Предлагаемое техническое решение относится к строительству универсальных зрелищных сооружений (крытых стадионов или спортивно-концертных комплексов) и трансформации их под различные мероприятия.
Известна сферическая ребристо-кольцевая оболочка для перекрытия Большой арены в Лужниках. Ее основными несущими конструкциями является система радиально-кольцевых ребер, опирающихся на наружный и внутренний опорные кольца. Трансформируемая часть покрытия запроектирована в виде двух створок, имеющих решетчатую структуру и перемещаемых вдоль длинной оси арены по рельсовым путям на тележках [Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - С. 236, рис. 6.8].
Однако такое покрытие оказалось весьма громоздким, из-за чего трансформируемая часть, отнесенная ко второй очереди строительства, не была смонтирована.
Известна конструкция трансформируемого покрытия в виде круглого купола из одного неподвижного сегмента с центральным углом 240° и двух подвижных сегментов с центральными углами по 60°, трансформируемых по концентрическим окружностям. Несущими конструкциями покрытия являются портальные опоры, сходящиеся в центральном замковом элементе и перемещаемые по кольцевым направляющим в уровне земли. Каждая опора включает два криволинейных пояса и треугольную решетку [Физкультурно-спортивные сооружения / Под общ. ред. Аристовой Л.В. - М.: СпортАкадемПресс, 1999. - С. 194, рис. 7.8; с. 497, рис. 14.6.1].
Недостаток этого покрытия заключается в том, что при максимально открытом его положении две трети сооружения остаются закрытыми, ограничивая тем самым возможности функционального использования. Кроме того, для размещения в створе стационарного (неподвижного) сегмента с центральным углом 120° трансформируемые (подвижные) сегменты с такими же углами должны отличаться друг от друга своими габаритами, что усложняет их конструктивно-компоновочное решение.
Еще одним известным техническим решением является сооружение ангарного типа с двумя цилиндрическими оболочками: стационарной (неподвижной) и трансформируемой (подвижной). Несущими конструкциям покрытия являются арки. Оболочка подвижной части перемещается по прямолинейным направляющим в уровне земли и при максимально открытом положении полностью вписывается в створ оболочки неподвижной части покрытия [Семенов B.C., Акбаралиев Р. Трансформируемые конструкции покрытий в современной архитектуре. - Вестник КРСУ, 2010, т. 10, №2. - С. 25-31].
Однако, как и в предыдущем случае, при полностью открытом покрытии не менее половины сооружения остается закрытым.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой пространственной конструкции трансформируемого покрытия из перекрестных систем является круглая кровля стадиона диаметром около 300 метров, скомпонованная как комбинация стационарной крыши с потолочным светом прямо над полем, и устройство трансформируемого покрытия с мембранной структурой. Трансформируемое покрытие запроектировано в виде двух створок, перемещаемых вдоль длинной оси арены по рельсовым путям на тележках [Санкт-Петербург: информация о стадионе. - Строительство и эксплуатация спортивных сооружений, 2011, №01(59). - С. 016-019].
Этому техническому решению присущ недостаток трансформируемых покрытий, имеющих стационарную (неподвижную) часть, из-за чего при полностью раздвинутых створках трансформируемой (подвижной) части более половины сооружения остается закрытой. Кроме того, опирание раздвижных створок на покрытие и каркас спортивного сооружения значительно утяжеляет его несущие конструкции, особенного при динамических воздействиях от трансформирования подвижной части.
Техническим результатом предлагаемого решения является расширение возможностей функционального применения трансформируемого покрытия, а также облегчение несущих конструкций здания или сооружения под этим покрытием.
Указанный технический результат достигается тем, что пространственные конструкции трансформируемого покрытия из перекрестных систем включают две раздвижные створки в плане квадратной формы с угловыми решетчатыми опорами, перемещаемыми на тележках вдоль длинной оси арены по рельсовым путям в уровне земли. При этом контурные фермы перекрестных систем раздвижных створок по трем наружным кромкам обшиты цилиндрическими оболочками со светопрозрачными фасадными ограждениями, а все ячейки верхних поясных сеток перекрестных систем заполнены диагонально расположенными перекрестными балками, образующими каркасы для светопрозрачных кровельных ограждений.
Предлагаемые пространственные конструкции трансформируемого покрытия из перекрестных систем имеют весьма широкий диапазон возможностей функционального применения за счет необходимой и достаточной длины рельсовых путей, позволяющей и приоткрывать частично, и открывать полностью арену. Сами рельсовые пути в уровне земли через тележки угловых решетчатых опор раздвижных створок непосредственно воспринимают все нагрузки и воздействия от трансформируемого покрытия, максимально облегчая несущие конструкции здания или сооружения под покрытием. С одинаковым успехом такое покрытие может быть возведено как над строящимся зданием или сооружением, так и над уже существующим.
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показан вид сверху открытого покрытия; на фиг. 2 - вид с продольного торца открытого покрытия; на фиг. 3 представлен вид сверху приоткрытого покрытия; на фиг. 4 - вид с продольного торца приоткрытого покрытия; на фиг. 5 приведен вид сверху закрытого покрытия; на фиг. 6 - вид с продольного торца закрытого покрытия; на фиг. 7 изображен вид с поперечного торца покрытия (рельсовые пути условно не показаны); на фиг. 8 приведен поперечный разрез покрытия по внутренним фермам; на фиг. 9 представлен продольный разрез покрытия по внутренним фермам.
Предлагаемые пространственные конструкции трансформируемого покрытия из перекрестных систем состоят из двух зеркально симметричных раздвижных створок 1, которые в плане имеют квадратную форму и опираются на угловые решетчатые опоры 2. Основаниями для опор 2 служат тележки 3, перемещаемые вдоль длинной оси арены по рельсовым путям 4 в уровне земли. Контурные фермы перекрестных систем раздвижных створок 1 по трем наружным кромкам обшиты цилиндрическими оболочками 5 со светопрозрачными фасадными ограждениями. Все ячейки верхних поясных сеток перекрестных систем раздвижных створок 1 заполнены диагонально расположенными перекрестными балками 6, образующими каркасы для светопрозрачных кровельных ограждений.
Предлагаемые пространственные конструкции трансформируемого покрытия обладают необходимой и достаточной устойчивостью к внезапному лавинообразному (прогрессирующему) обрушению за счет использования систем перекрестных ферм [Спортивный интерес (Электронный ресурс) _ dvorec.pdf (дата обращения 18.04.2014)], а диагонально расположенные перекрестные балки способствуют увеличению этой устойчивости. Такая повышенная устойчивость имеет определяющее значение в условиях статических и особенно динамических нагрузок, свойственных трансформируемым конструкциям. Крестовые решетки контурных ферм и их опор выполнены однотипно с треугольными решетками перекрестных ферм. С внешних сторон контурные фермы закрыты фартуками из цилиндрических оболочек, конструктивно решенных в виде продолжения кровельного ограждения. Эти оболочки минимизируют воздействия ветровых порывов, препятствуют образованию наледей, а их каркасы повышают боковую жесткость опорного контура. Описанное трансформируемое покрытие позволяет значительно расширить эксплуатационные возможности спортивных объектов, превращая их в многофункциональные комплексы с дополнительными сервисными возможностями вплоть до организации за пределами арены, например, временных крытых автостоянок. При этом вновь возводимые или существующие здания и сооружения не нуждаются в значительных затратах, так как нагрузки и воздействия от покрытия на них передаваться не будут.