ДЕРЕВЯННЫЕ КЛЕЕНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Основная область применения деревянных клееных конструкций — по­крытия малых, средних и больших пролетов спортивных залов и бассейнов. Широкое применение клееной древесины в этих сооружениях объясняется высокими эстетическими качествами конструкций, возможностью создания оригинальных архитектурных форм. К тому же деревянные клееные конст­рукции имеют малый объемный вес, высокую удельную прочность и жест­кость, химическую стойкость, малый коэффициент теплопроводности. Де­ревоклееные конструкции изготавливаются из экологически чистого мате­риала и обеспечивают при этом сбережение энергоресурсов,т.к. расход энер­гии на изготовление единицы продукции из древесины в 5 - 7 раз ниже, чем из железобетона или металла. Из клееной древесины могут создаваться раз­личные системы несущих конструкций, к наиболее распространенным ти­пам относятся балки, рамы, арки различного очертания, пространствен­ные конструкции в виде ребристых и сетчатых куполов, цилиндрических и сферических оболочек, складок, коноидов, гипаров и т.д.

Балочные конструкции применяют в комбинации с деревянными, сталь­ными или железобетонными стойками. Их сечения бывают сплошные пря­моугольные, коробчатые или двутавровые. Предпочтительны балки сплош­ного сечения, так как они наиболее просты в изготовлении, имеют боль­шую огнестойкость, более эстетичны. Рациональные пролеты балок — 12 — 18 м, реже их применяют для перекрытия пролетов 24 м и совсем редко — 30 м. Иногда для создания дополнительных световых проемов и для придания выразительности зданию балки покрытия могут иметь изломы (рис. 14.3.1).

Бассейн в Регенсбурге (Германия), представляющий в плане квадрат 64 х 64 м, перекрыт с помощью 24 висячих главных балок, опирающихся по пе­риметру здания на железобетонные стойки, а в центре — на деревянное кольцо, которое передает горизонтальные усилия на центральную железо­бетонную опору. Между главными балками с шагом 2,5 м расположены вто­ростепенные, а по ним двойной настил толщиной 50 мм (рис. 14.3.2).

484 ФИЗКУЛЬТУРНО-СПОРТИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Рамные конструкции являются одновременно несущими элементами стен и покрытий. Они позволяют лучше использовать внутренний объем здания. Обычно рамные конструкции собираются из гнутоклееных полурам, пря­молинейных элементов, закругленных и прямолинейных элементов и т.д. Существуют различные способы соединений ригеля со стойкой: либо с по­мощью накладок и нагелей, либо с помощью специальных деревянных вста­вок, вклеенных стержней и т.п. Жесткое крепление опорных частей рам к фундаментам обеспечивают с помощью металлических профилей или вкле­енных стержней.

Иногда рама может быть составлена из нескольких элементов. Демонст­рационный зал дворца спорта в Твери перекрыт рамами, каждая из которых собирается из консольных прямой и гнутой балок и шарнирно опирающей­ся на них балки пролетом 30 м (рис. 14.3.3). Левая консольная балка опирает­ся на наклонную железобетонную стойку, а ее конец крепится металличес­ким тяжем к трибуне. Правая гнутая балка опирается одним концом на фун­дамент, а на другом конце имеет горизонтальную связь, крепящую ее к покрытию вспомогательного блока. Каждая рама состоит из двух элементов общим сечением 400 х 1650 мм с увеличением высоты сечения на левой опоре до 2000 мм. Шаг рам -6 м, кровельные утепленные вентилируемые панели имеют внутреннюю обшивку из досок. Кровля — из алюминиевых профилированных листов.

Трехшарнирные криволинейные арочные конструкции - рациональ­ный тип деревоклееных конструкций. Во многих случаях эти конструк­ции более эффективны, чем железобетонные или металлические. Спортив­ный зал Дворца спорта в Архангельске (рис. 14.3.4) размером 63 х 72 м перекрыт деревоклееными круговыми арками пролетом 63 м, располо­женными с шагом 6 м. Стрела подъема арок —11 м, сечение — 320 х 1600 мм. Горизонтальные усилия воспринимают железобетонные конструк­ции трибун с одной стороны и поперечные стены-диафрагмы — с дру­гой. Поверх арок расположены кровельные вентилируемые панели 1,5 х 6,0 м с нижней обшивкой из перфорированного цементного фибролита и алюминиевой профилированной кровлей.

Пример перекрытия спортивного зала небольшого пролета - на стадио­не «Спартак» в Москве, где теннисный корт перекрыт круговыми арками пролетом 18 м, сечением 140 х 600 мм, поставленными с шагом 3 м. Ограж­дение вдоль здания выполнено из стекла, а торцевые стены — из экструзи­онных асбесто-цементных панелей толщиной 120 мм, закрепленных к фах­верку из клееных деревянных элементов. Покрытие - из утепленных пане-

КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ 485

лей на деревянном каркасе с дощатой подшивкой, кровля - из профилиро­ванных алюминиевых листов.

Треугольная арочная конструкция может быть образована из прямоли­нейных балок. Каркас навеса над искусственным катком в Ганновере состоит из двенадцати треугольных арок пролетом 40,8 м, расположенных с шагом 6,3 м. Каждая арка собирается из двух соединенных в коньке шарниром спа­ренных балок переменного сечения общей шириной 280 мм и высотой от 1100 до 1550 мм и затяжек из двух стальных стержней диаметром 36 мм.

Иногда сложные условия строительства могут вызвать не совсем обыч­ное конструктивное решение. Так, в Зельбе (Германия) двускатное покры­тие здания искусственого катка размером 73 х 60 м (рис. 14.3.5) образовано главной аркой пролетом 73 м, передающей половину нагрузки от покрытия на поперечные стены, криволинейными ребрами сечением 200 х 1750 мм, опирающимися на продольные стены и главную арку. Такое решение вызва­но насыпным грунтом под одной из продольных стен здания. Стрела подъе­ма главной арки - 16,4 м, она образуется из трех элементов сечением 200 х 2000 мм. По криволинейным ребрам уложены прогоны с шагом 1,7 м и на­стил из двух слоев шпунтованных досок.

Пространственные деревоклееные конструкции дают возможность создать наиболее изящные и экономичные архитектурные сооружения, где в стати­ческую работу включаются несущие и ограждающие элементы покрытия.

486 физкультурно-спортивные сооружения

В большинстве случаев пространственные деревоклееные системы обра­зуются из плоских элементов заводского изготовления.

Возможны различные типы куполов, имеющих прямолинейные или кри­волинейные продольные и поперечные ребра (рис. 14.3. 6).

Каркас купольного покрытия здания спортивного центра в Жилине (Сло­вакия) диаметром 105 м состоит из 44 радиальных арочных ребер и кольце­вых прогонов, располагаемых с шагом 1м. Радиальные ребра шириной 230 мм, высотой от 800 до 1900 мм опираются нижними концами на железобе­тонные контрфорсы, а верхними — упираются в стальное кольцо диамет­ром 4 м. По верху купола уложены дощатый настил, битумокартон и медная листовая кровля. Минераловатный утеплитель находится между дощатой об­шивкой и декоративными плитами, которые крепятся на внутренней сто­роне поверхности купола.

Купольно-складчатое покрытие зала многоцелевого назначения в Цвес-тене (Германия) имеет в плане форму шестиугольной звезды и состоит из двенадцати треугольных складок (рис. 14.3.7). Нижняя грань каждой складки представляет собой наклонное ребро, опирающееся на наружное опорное кольцо и упирающееся в центральный упорный элемент. Верхние грани скла­док - горизонтальные. Верхняя и нижняя грани объединяются поперечны­ми ребрами и решеткой. Каждое продольное ребро складки состоит из спа­ренных деревянных клееных элементов сечением 140 х 240 мм, а попереч­ные ребра имеют сечение от 140 до 240 мм. Наружное опорное кольцо вы­полнено из клееных элементов размерами 200 х 400 мм, упорный элемент также клееный, его диаметр 90 см, высота - 50 см. Ребра соединены с опорными элементами с помощью металлических элементов. Сверху склад-

КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ_________________________________________________________ 487

ки обшиты настилом из досок, по ним уложены утеплитель и кровля. По торцам складок поставлены контурные деревянные клееные ребра, увели­чивающие жесткость покрытия.

В пространственной конструкции покрытия спортивного зала в Трипш­тадте (Германия) складки образуются с помощью главных двухпролетных балок с пролетами 20 и 12 м, на которые с шагом 2,7 м уложены двускатные второстепенные балки пролетом 12 м (рис. 14.3.8). Каждая главная балка имеет коробчатое сечение, состоящее из двух вертикальных элементов 200 х 1750 м каждый и двух горизонтальных элементов 200 х 600 м. Второстепенные балки сечением 200 х 750 мм крепятся к главным с помощью металлических «карманов».

488 физкультурно-спортивные сооружения

Плоские деревоклееные конструкции заводского изготовления исполь­зованы для покрытия в виде крестового свода над искусственным катком в Давосе (Швейцария). План здания - квадрат со стороной 53,4 м и выступами по углам на 14,6 м. По диагоналям поставлены две перекрестные трехшар­нирные арки пролетом 75,6 м каждая из двух элементов сечением по 200 х 1950 мм. По главным осям здания, параллельным сторонам квадрата, рас­положены горизонтальные коньковые элементы, каждый из двух балок се­чением по 200 х 1910 мм. Между диагональными и коньковыми элементами установлены лучевые элементы, которые верхним концом упираются в конь­ковый элемент, а нижним опираются на железобетонную опору, где схо­дятся 12 лучевых и один диагональный элемент. По лучевым элементам па­раллельно конькам укладываются прогоны сечением от 100 х 1600 мм до 160 х 1200 мм, по ним уложен сплошной дощатый настил, обеспечивающий жесткость и устойчивость всего покрытия. Для лучшей акустики зала ниж­няя поверхность досок оставлена нестроганой.

Деревянные клееные конструкции используются и для возведения по­крытий в виде гиперболических параболоидов. Возможны несколько спосо­бов их образования. Во Франкфурте-на-Майне покрытие над плавательным бассейном состоит из семи сочлененных гипаров (рис. 14.3.9) .

По контурам каждого гипара наклонно на десять наружных и четыре внутренних разновысоких колонн опираются 20 клееных деревянных ферм. Перепад колонн составляет 13,5 м, наклон ферм - 33°. К верхним поясам ферм подвешены деревянные клееные висячие ванты с наибольшим проле­том 40 м. Таким образом образована форма поверхности гипара. По вантам уложен дощатый настил толщиной 55 мм, по нему — слой асбесто-цемент­ного картона для улучшения противопожарной защиты и гидроизоляцион­ный ковер толщиной 1,5 мм из поливинилхлорида. Огнестойкость покрытия обеспечивается потолком, отнесенным на 90 см от поверхности оболочки. На потолке уложено два слоя теплоизоляции: из минераловатных плит тол­щиной 30 мм, покрытых снизу синтетической тканью, а сверху поливинил-хлоридной пленкой, выше еще один слой минеральной ваты толщиной 150 мм. Такая толщина теплоизоляции обеспечивает необходимые для бассей­нов требования по реверберации звука и по сопротивлению проникновению пара.

Другой способ образования гипара использован для покрытия плаватель­ного бассейна в Зиндельфинтене (Германия), состоящего из двух смежных гипаров, перекрывающих пролет в 75 м. Здесь применены арочные ребра одного направления и ванты — другого. Каждое ребро состоит из двух клее­ных элементов сечением 200 х 200 мм, разделенных вкладышами толщиной 200 мм. Ванты сечением 215 х 200 мм разделены по высоте арочными ребра­ми. По контурам гипаров устанавливаются бортовые балки, каждая из четы­рех ветвей общей высотой 132 см. Поверх ребер - сплошной настил толщи-

КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ 489

ной 35 мм. Продольные усилия с бортовых элементов передаются на железо­бетонные контрфорсы.

Образование поверхности гипаров с помощью прямолинейных элемен­тов использовано при проектировании покрытия спортивного зала в Ниж­нем Новгороде. Каждый из пяти рядом стоящих залов размером по 27 х 15 м перекрыт гипаром, опирающимся на угловые колонны (рис. 14.3.10). По кон­туру каждого гипара установлены клееные деревянные треугольные ароч­ные конструкции, на которые опираются клееные деревянные прямоли­нейные балки со скосами, требуемыми геометрией поверхности. По балкам кладут сплошной деревянный настил, утеплитель и кровлю. Десять гипаров трех типов использованы для покрытия над бассейном во Фрайбурге (Гер­мания) (рис. 14.3.11).

Сетчатые конструкции. Вместо традиционных ребристых или ребристо-кольцевых куполов для устройства покрытий спортивных сооружений приме­няют сетчатые купола. Эти купола образуются из относительно небольших по размерам деревоклееных пересекающихся ребер трех направлений, со­единяемых с помощью специальных стальных узловых элементов.

Очевидные преимущества этих куполов - в однотипности составляющих элементов, легкости их транспортировки. Однако точность монтажа имеет первостепенное значение. Обычно поверхность купола образуется частью сферы с радиусом 0,9 заданного пролета и купола со стрелой подъема 1/6.

В Оулу (Финляндия) (рис. 14.3.12.) сооружен купол над спортивным зданием многоцелевого назначения диаметром 115 м. Купол имеет форму

части сферы, описанной радиусом 90 м. Конструкция купола состоит из пересекающихся в трех направлениях клееных деревянных ребер одинако­вого радиуса кривизны, образующих треугольные ячейки одинаковых раз­меров по всей поверхности купола, кроме опорной зоны. Поперечное се­чение ребер — 148 х 700 мм, в приопорной зоне их ширина увеличена до 204 мм. Для соединения ребер разработан специальный металлический эле­мент, допускающий присоединение до шести ребер.

По ребрам купола устанавливаются с шагом 2,0 м деревянные прогоны сечением 360 х 75 мм и 495 х 75 мм, по ним - двойной дощатый настил. По настилу уложены пароизоляция из алюминиевой фольги и два слоя тепло­изоляции из минераловатных плит толщиной 130 мм и жестких минерало­ватных плит. Кровля - из трех слоев битумных эластичных материалов.

Для ребер сетчатых куполов в США разработано эффективное узловое соединение с помощью элемента «Varax», представляющего собой шести­угольную втулку с шестью парами нижних и верхних соединительных обойм, в которые вставляются ребра купола. Такое узловое соединение может вос­принять усилия сжатия, растяжения, изгибающие и крутящие моменты, возникающие при различных схемах загружения купола.

Элемент «Varax» использован при соединении ребер купола покрытия стадиона диаметром 153 м в Флагстаффе (США). Ребра купола имеют сече­ние 130 х 685 мм или 225 х 685 мм в опорной части.

Аналогично конструктивное решение купола в г. Такома (США) диамет­ром 162 м. По ребрам купола сечением, соединенным элементами «Varax», уложены прогоны и дощатый настил толщиной 50 мм, по которому напы­лен утеплитель из пенополиуретана толщиной 50 мм, а по нему — гидроизо­ляционный ковер из эластомера.

Решетчатые конструкции могут иметь плоскую форму. Такое покрытие в виде двухпоясной плиты размером 45 х 27 м имеет спортивно-концертный зал в Арбоне (Швейцария). Квадратные ячейки плиты 3 х 3 м, высотой 2,5 м образованы из клееных деревянных элементов сечением от 110 x 110 мм до 180 х 180 мм и соединяются специальным металлическим узлом. По дере­вянным элементам уложены настил из стальных профилированных листов и кровля.

В некоторых случаях сжатые элементы структурных покрытий выполняют из деревянных клееных элементов, а растянутые — из металлических труб. Покры­тие с таким конструктивным решением возведено над бассейном в Бад-Беллин­гене (Германия). Соединены элементы с помощью узлов системы «Меро».

Значительное сокращение сроков строительства спортивных сооруже­ний для массовых физкультурно-оздоровительных занятий с применением деревоклееных конструкций может быть достигнуто при переходе на изго­товление и монтаж полносборных зданий комплектной поставки.

Спортивно-оздоровительный корпус с залом 36 х 18 м в Ясеневе (Мос­ква) имеет несущий каркас в виде трехшарнирных асимметричных гну­токлееных рам пролетом 24 м сечением 140 х 1000 мм, изготовленных с одним радиусом гнутья (рис. 14.3.13). Рамы опираются на столбчатые фун­даменты, располагаемые с шагом 3 м. Горизонтальные усилия от распора рам воспринимаются затяжками, расположенными в железобетонной плите подготовки пола. Плита и фундаменты в зависимости от подстилающих грун­тов могут опираться на сваи либо непосредственно на грунт.

Покрытия и стены выполнены из панелей, включающих деревянный каркас, утеплитель с пароизоляцией, асбесто-цементные обшивки и венти­лируемый продух. Кровля из профилированных оцинкованных листов.

В бассейне района Орехово-Борисово (Москва) отметка пола на 1 м выше опоры рам, в результате образуется подполье высотой 2,1 м для раз­мещения инженерного оборудования. В бассейне стены зала облицованы во­достойкой фанерой.

КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ_________________________________________________________ 491

Для снижения шума в залах и бассейне обычно применяются акустичес­кие звукопоглощающие материалы, или помещение оборудуют штучными звукопоглотителями объемной формы на площади не менее 60 % площади ограничивающих поверхностей.

Спортивно-оздоровительный корпус в Сокольниках (Москва) с залом 36 х 18 м перекрыт треугольными деревоклееными рамами пролетом 26 м с наклоном ригелей под углом 45° и балками над пониженной частью зала (рис. 14.3.14). Рамы сечением 140 х 900 мм поставлены с шагом 4,5 м на столб­чатые фундаменты, воспринимающие распор. Сечение балок пониженной части - 140 х 450 мм.

Наружные продольные стены имеют каркас с заполнением самонесу­щими панелями на всю высоту этажа. В торцевых стенах панели навесные, они крепятся к наклонному фахверку.

Спортивный корпус размером 36 х 18 м запроектирован с каркасом, об­разуемым из трехшарнирных арок стрельчатого очертания пролетом 18,5 м со стрелой подъема 9,4 м, поставленных с шагом 3,0 м. Полуарки — кругово-

492 ФИЗКУЛЬТУРНО-СПОРТИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

го очертания с радиусом изгиба 10 м. Распор арок воспринимается арматур­ными затяжками в толще плиты от «нулевой» отметки пола.

К аркам прикрепляются балки, которые, опираясь другим концом на стойки, образуют каркас для навески панелей стен и плит карниза. Это по­зволило не ставить вертикальные связи по продольным стенам. Сечение по­луарок - 130 х 500 мм (рис. 14.3.15).

Вентилируемые кровельные панели включают несущий деревоклееный каркас, утеплитель и две обшивки из асбесто-цементных плоских листов для кровли из рулонных материалов. Для кровли из листовых материалов верх­няя обшивка не делается.

Вентиляция панелей организована в поперечном направлении здания. Подшивка панели обычно выполняется из деревянных досок, фанеры и т.п. Продольные наружные стены состоят из глухих панелей 3,0 х 1,5 м и панелей с оконными блоками. Панели состоят из деревянного несущего каркаса, утеп­лителя и двусторонней обшивки. Между утеплителем и наружной обшивкой — ветрозащитный экран из ДВП и вертикальный вентилируемый продух.

Панели стен с деревянным каркасом могут быть заменены на экструзи­онные асбесто-цементные панели.

Кровля может быть из металлических профилированных листов либо из двух слоев рубероида с эластичным покровным слоем, одного слоя стеклору­бероида, защитного слоя из фольгоизола или кровельных облицовочных лис­тов. Карнизная часть и конек покрываются оцинкованной листовой сталью.