Спортивные сооружения — классическая область применения большепролётных стальных конструкций. Игровое поле, беговая дорожка, ледовая площадка или чаша бассейна должны быть свободны от колонн, а над ними нужна высота, достаточная для полёта мяча, подвеса оборудования, освещения и табло. В результате пролёт покрытия составляет от тридцати метров для школьного зала до ста и более метров для крытого футбольного манежа или многофункциональной арены.
Перекрыть такое пространство может только сталь или клеёная древесина, и сталь здесь вне конкуренции по диапазону решаемых задач. Стальные фермы, арки, рамы и пространственные структуры позволяют создать лёгкое, экономичное и архитектурно выразительное покрытие. Однако с ростом пролёта растут требования к расчёту, точности изготовления и технологии монтажа.
Специалисты завода, изготавливающего большепролётные конструкции, рассказывают о конструктивных схемах спортивных объектов, их особенностях и типичных инженерных задачах.
Типы спортивных сооружений и их требования
Спортивные залы
Универсальные залы для игровых видов спорта: баскетбола, волейбола, мини-футбола, гандбола. Типичные размеры — от восемнадцати на тридцати шести до сорока двух на двадцати четырёх метров и больше, при высоте от девяти до двенадцати метров. Пролёт двадцать четыре–тридцать шесть метров перекрывается фермами или рамами.
Футбольные и легкоатлетические манежи
Самые большие по пролёту объекты. Крытое футбольное поле требует пролёта от семидесяти до ста метров при высоте над центром поля не менее пятнадцати–двадцати метров. Легкоатлетический манеж с круговой дорожкой — сопоставимых размеров.
Ледовые арены
Хоккейная площадка шестьдесят на тридцать метров с трибунами требует пролёта сорок–шестьдесят метров. Особенность — высокая влажность у холодной поверхности льда и риск конденсата на конструкциях.
Бассейны
Пролёт над чашей и обходными дорожками — двадцать четыре–пятьдесят метров. Внутри — тёплый влажный воздух с парами хлора, что делает среду агрессивной для стали.
Конструктивные схемы покрытий
| Схема | Рациональный пролёт | Преимущества | Ограничения | Где применяется |
|---|---|---|---|---|
| Балочные фермы | 24–60 м | Простота расчёта и изготовления, пропуск сетей через решётку | Большая строительная высота на больших пролётах | Спортзалы, бассейны, ледовые арены |
| Рамы переменного сечения | 24–48 м | Экономичность, быстрый монтаж, чистый интерьер | Ограничение по пролёту и нагрузкам от подвесного оборудования | Спортзалы, тренировочные манежи |
| Арки сквозного сечения | 40–100 м и более | Работа преимущественно на сжатие, малый расход металла | Распор на опоры, требуется затяжка или мощные фундаменты | Футбольные и легкоатлетические манежи |
| Пространственные стержневые структуры | 30–80 м | Высокая жёсткость, опирание по контуру, выразительный вид | Большое количество узлов, высокие требования к точности | Арены, выставочно-спортивные комплексы |
| Вантовые и мембранные покрытия | 60 м и более | Минимальная масса, уникальная архитектура | Сложность расчёта, опорный контур воспринимает большие усилия | Уникальные стадионы и арены |
Фермы
Стропильные фермы из труб, гнутых замкнутых профилей или парных уголков — самый распространённый вариант для пролётов до шестидесяти метров. Высота фермы обычно составляет от одной десятой до одной пятнадцатой пролёта. Фермы из замкнутых профилей особенно удобны для спортивных объектов: у них меньшая площадь окраски, отсутствуют пазухи для пыли и влаги, аккуратный внешний вид в открытом интерьере.
Арки
Для манежей с пролётом свыше шестидесяти метров арочная схема часто оказывается самой экономичной. Арка работает преимущественно на сжатие, поэтому расход металла существенно ниже, чем в балочной системе. Распор воспринимается затяжкой, проходящей под полом, или фундаментами, рассчитанными на горизонтальную силу.
Пространственные структуры
Перекрёстные системы из стержней, соединённых в узлах, работают как пространственная плита и могут опираться по всему контуру здания. Они дают высокую жёсткость при малой высоте и позволяют подвешивать оборудование в любой точке.
Нагрузки на большепролётные покрытия
Снег
Для покрытий большого пролёта снеговая нагрузка по СП 20.13330 — главная. Особенно опасна неравномерная нагрузка: на арочных и криволинейных покрытиях снег сдувается с одной стороны и скапливается на другой, создавая несимметричное загружение. Именно такие схемы часто оказываются определяющими для сечений.
Подвесное оборудование
Табло, акустические системы, прожекторы, баскетбольные щиты на подвесных фермах, вентиляционные короба и технологические мостики — всё это крепится к покрытию. Нагрузки должны быть известны на стадии проектирования, а для многофункциональных арен предусматривается запас под сценическое оборудование.
Динамика
На трибунах болельщики могут создавать синхронные ритмические воздействия. Конструкции трибун и примыкающих к ним элементов проверяются на резонанс.
Микроклимат и защита конструкций
Бассейны
Воздух в бассейне теплый, влажный, содержит соединения хлора. Для стальных конструкций это средне- или сильноагрессивная среда по СП 28.13330. Применяют горячее цинкование с последующей окраской или многослойные эпоксидно-полиуретановые системы большой толщины. Узлы конструируют так, чтобы исключить скопление конденсата, а по возможности каркас выносят за пределы влажной зоны — над подвесным потолком с вентиляцией.
Ледовые арены
Над холодным льдом формируется слой влажного воздуха, и на конструкциях покрытия, особенно в зоне над площадкой, может выпадать конденсат. Капли, падающие на лёд, портят его поверхность. Решение — осушение воздуха, правильная организация вентиляции и защитное покрытие каркаса для влажной среды.
Обычные спортзалы
Сухая неагрессивная среда. Достаточно заводской окраски грунт-эмалью или порошковой краской. Поскольку конструкции часто остаются открытыми, большое значение имеет качество внешнего вида покрытия.
Огнестойкость
Спортивные сооружения относятся к зданиям с массовым пребыванием людей. Требования к огнестойкости покрытия зависят от вместимости трибун и степени огнестойкости здания. Для залов без трибун или с небольшим числом зрителей часто допускаются незащищённые стальные конструкции покрытия. Для крупных арен применяется огнезащита тонкослойными вспучивающимися составами, сохраняющими архитектурный облик конструкций.
Изготовление большепролётных конструкций
Членение на отправочные марки
Ферму или арку пролётом шестьдесят метров невозможно перевезти целиком. Конструкция делится на отправочные элементы длиной до двенадцати–восемнадцати метров, соединяемые на монтаже фланцевыми или сварными стыками. Места стыков выбираются так, чтобы они оказались в зоне минимальных усилий и были удобны для сборки.
Контрольная сборка
Для сложных конструкций на заводе выполняется контрольная сборка: элементы собираются на стенде в проектное положение, проверяется геометрия, совпадение отверстий и стыков. Это исключает сюрпризы на площадке, где исправление ошибок обходится многократно дороже. Точная резка с погрешностью ±0,1 мм и сверление на станках с ЧПУ обеспечивают собираемость без подгонки.
Строительный подъём
Большепролётные фермы и балки изготавливают со строительным подъёмом — выгибом вверх, компенсирующим прогиб от собственного веса и постоянных нагрузок. После загружения конструкция принимает проектную форму.
Монтаж
Способ монтажа большепролётного покрытия определяется ещё на стадии проектирования, поскольку он влияет на расчётные схемы и конструкцию узлов.
- Поэлементный монтаж на временных опорах — отправочные марки поднимаются по одной и соединяются на временных башнях.
- Укрупнительная сборка на земле и подъём целиком — ферма собирается внизу и поднимается одним или двумя кранами.
- Надвижка — покрытие собирается блоками на одном краю здания и надвигается по направляющим.
- Подъём собранного покрытия домкратами — для пространственных структур и куполов.
Каждый способ требует проверки конструкций на монтажные нагрузки и продуманной последовательности установки связей, обеспечивающих устойчивость до замыкания системы.
Заключение
Спортивные сооружения большого пролёта — инженерно сложные объекты, где сочетаются значительные снеговые нагрузки, подвесное оборудование, специфический микроклимат и повышенные требования к внешнему виду конструкций. Правильно выбранная схема покрытия, защита от конкретной среды, продуманное членение на монтажные элементы и контрольная сборка на заводе обеспечивают надёжное и экономичное покрытие, которое прослужит десятилетия.
Завод изготавливает фермы, арки, рамы и пространственные конструкции для спортивных объектов с контрольной сборкой и заводской защитой от коррозии. Подробнее о наших возможностях — в разделе услуг.
Нужны металлоконструкции?
Изготовим и смонтируем по вашим чертежам или разработаем проект с нуля.
Оставить заявку
