VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Проектируемый дворец водных видов спорта в плане имеет форму усечённого эллипса. Объёмно-планировочная композиция делит дворец водных видов спорта на: административно-спортсменский блок и зрительский блок. Центром композиции здания служит зал с трибунами и двумя ваннами 50х25 и 35х25 метров, который запроектированы с учётом требований зрительного восприятия и беспрепятственной видимости, а так же безопасной эвакуации. Все геометрические параметры этого зала в плане и разрезе запроектированы с позиции обеспечения наилучших условий видимости, и основные из них нормативно регламентированы, а также с позиции обеспечения минимальных расстояний между ваннами и ближайшими ограждающими конструкциями.

Предусмотрено два входа в здание (для зрителей и для спортсменов), а число эвакуационных выходов, вместе с входами, составляет 13 штук. Высота помещений административно-спортсменского блока 3 м, за исключением комнат сухого плавания, их высота 6 м. Дворец водных видов спорта включает 1400 зрительских мест, разделённых на 12 секторов. Для связи зрительских мест с уровнем земли предусмотрены лестницы и лифты. Подтрибунное пространство заполнено помещениями административно-спортсменского блока.

Рассматривалось два варианта покрытия этого зала, в первом варианте несущие конструкции покрытия располагаются вдоль продольной оси здания с тремя точками опоры, а во втором - стропильные фермы покрытия располагаются по колоннам в поперечном направлении.

Для покрытия главного зала дворца водных видов спорта на 1400 зрительских мест использовалась сложная криволинейная пространственная конструкция. В первом варианте его исполнения двенадцать стропильных ферм, располагаются под углами к продольной оси здания. Все фермы имеют раскосную систему решётки. Стропильные фермы объединены между собой системой горизонтальных и вертикальных связей, и двумя опорно-стропильными фермами. Опорно-стропильные фермы опираются на монолитные железобетонные опоры (одна в двух точках, вторая в трёх). Расстояние между опорными фермами в осях здания 123,6 м. Наличие консольных вылетов разгружает основные несущие конструкции покрытия.

Во втором варианте исполнения покрытия двадцать шесть стропильных ферм  пролётом от 33,65 метра до 69.52 метра располагаются с шагом 5 метров перпендикулярно продольной оси здания. Каждая ферма опирается на колонны. Фермы объединены между собой системой горизонтальных и вертикальных связей. Наличие консольных вылетов разгружает основные несущие конструкции покрытия. 

Ещё одним отличием вариантов исполнения покрытия являются жёсткости элементов. В первом варианте пояса ферм выполняются из двух двутавров, решётка из двух швеллеров, а вертикальные и горизонтальные связи из круглых труб. Во втором варианте покрытия все элементы выполняются из круглых труб. В обоих случаях для изготовления конструкций применялась сталь С345.

Статический расчёт был выполнен в программном комплексе «ЛИРА-САПР» методом конечных элементов. Конечно-элементная модель первого варианта исполнения покрытия состоит из 637 узлов и 1828 элементов, а модель покрытия второго варианта - из 937 узлов и 2180 элементов. Для задания этих схем покрытия в программном комплексе «ЛИРА-САПР» использовался 5 тип схемы - система общего вида.

Сбор нагрузок осуществлялся в соответствии с СП20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».  Для расчёта покрытия дворца водных видов спорта, задавались нагрузки от собственного веса конструкций покрытия и веса кровли, два варианта снеговой нагрузки (каждый из которых рассматривался на весь пролёт и на половину покрытия) и два варианта ветровой нагрузки (на ось Б и на ось 19). Снеговая нагрузка определялась для зданий со сводчатыми и близкими к ним по очертанию покрытиями. Ветровая нагрузка прямоугольных в плане зданий со сводчатыми и близкими к ним по очертанию покрытиями, а так же в связи с креплением светопрозрачного ограждения непосредственно к нижним поясам некоторых ферм, как для вертикальных стен прямоугольных в плане зданий.

Были рассмотрены 16 комбинаций загружений:

1. Собственный вес и вес покрытия + Снег на весь пролёт (1 вариант) + 0.9хВетер на ось Б

2. Собственный вес и вес покрытия + Снег на весь пролёт (2 вариант) + 0.9хВетер на ось Б

3. Собственный вес и вес покрытия + Снег на весь пролёт (1 вариант) + 0.9хВетер на ось 19

4. Собственный вес и вес покрытия + Снег на весь пролёт (2 вариант) + 0.9хВетер на ось 19

5. Собственный вес и вес покрытия + 0.9хСнег на весь пролёт (1 вариант) + Ветер на ось Б

6. Собственный вес и вес покрытия + 0.9хСнег на весь пролёт (2 вариант) + Ветер на ось Б

7. Собственный вес и вес покрытия + 0.9хСнег на весь пролёт (1 вариант) + Ветер на ось 19

8. Собственный вес и вес покрытия + 0.9хСнег на весь пролёт (2 вариант) + Ветер на ось 19

9. Собственный вес и вес покрытия + Снег на половину пролёта (1 вариант) + 0.9хВетер на ось Б

10. Собственный вес и вес покрытия + Снег на половину пролёта (2 вариант) + 0.9хВетер на ось Б

11. Собственный вес и вес покрытия + Снег на половину пролёта (1 вариант) + 0.9хВетер на ось 19

12. Собственный вес и вес покрытия + Снег на половину пролёта (2 вариант) + 0.9хВетер на ось 19

13. Собственный вес и вес покрытия + 0.9хСнег на половину пролёта 1 вариант) + Ветер на ось Б

14. Собственный вес и вес покрытия+0.9хСнег на половину пролёта (2 вариант)+Ветер на ось Б

15. Собственный вес и вес покрытия+0.9хСнег на половину пролёта (1 вариант)+Ветер на ось 19

16. Собственный вес и вес покрытия+0.9хСнег на половину пролёта (2 вариант)+Ветер на ось 19

Наиболее неблагоприятной для первого варианта исполнения покрытия оказалась 2 комбинация загружений, а для второго варианта исполнения покрытия 1 комбинация загружений.

В результате сравнения вариантов исполнения покрытия дворца водных видов спорта, были получены следующие результаты:

ü    усилия в элементах первой схемы более чем в 4 раза превосходили усилия в элементах второй схемы;

Таблица 1.

Название	Расход стали, т
	Первый вариант исполнения покрытия	Второй вариант исполнения покрытия
На всё покрытие	1974	2236
На 1 м2 покрытия	0,196	0,222

 

Несмотря на то, что первый вариант исполнения покрытия заведомо является более сложным в исполнении и имеет гораздо более массивные сечения элементов, по сравнению со вторым вариантом исполнения, он имеет меньший расход стали на м2, а так же он имеет меньшее число типоразмеров. Другими словами первый вариант исполнения покрытия более унифицирован по сравнению со вторым (в первом случае необходимо изготовить шесть пар стропильных ферм и две опорно-стропильные фермы, а во втором случае всё двадцать шесть стропильных ферм являются уникальными), что является неоспоримым и значительным плюсом этого варианта исполнения покрытия. Так же преимуществом первого варианта исполнения покрытия является отсутствие колонн по фасаду здания, что придаёт ему большую архитектурную выразительность.

 

Список литературы

1.                   СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. Изд. официальное.М.2011, 172с;

2.                   СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. Изд. официальное.М.2011, 79с;

Код для цитирования: Скопировать