7196

9

Выявление доминирующего элемента определяет иерархию архитектурной структуры и обеспечивает композиционную целостность.

Динамический акцент БСП активизиует архитектурную композицию спортивных арен, отличающуюся статичностью горизонтальных членений и монотонностью секционно-ярусной структуры.

Проведенное исследование позволило уточнить функциональные и планировочные требования к архитектурному формированию БСП: обеспечение геометрических параметров игровой зоны, естественное освещение внутреннего пространства, инсоляция игрового поля, аэрация, защита трибун от осадков,

затенение трибун, водосбор и водоотведение с кровли, снегозадержание,

доступность для ремонта и обслуживания.

В основе планировочных решений БСП лежат установленные руководящими документами ФИФА, спортивными правилами и строительными нормами пространственные параметры игровой зоны, определенные геометрическими размерами игрового поя, вспомогательной зоны, и пространства над ними.

Внутренний контур БСП обеспечивает сквозной проем над игровым полем

105х68м. Оптимальная защита нижних ярусов зрительских мест на трибунах достигается, если касательная к внутреннему контуру БСП плоскость,

проведенная через линию очертания вспомогательной зоны, отклоняется от вертикали в пределах 15°. Габариты вспомогательной зоны составляют 125х85м.

Практически, горизонтальная проекция внутреннего контура БСП должна располагаться в пределах вспомогательной зоны вокруг игрового поля.

При экспериментальном построении линии видимости установлено, что оптимальное удаление зрительского места от центра игрового поля составляет 90

м, допустимое – 190 м от противоположного угла поля. Габариты БСП над трибунами спортивных арен футбольных стадионов, в пределах промежуточного контура, определяются в пределах от 180х150 до 310х280м. БСП над круглыми в плане трибунами достигает диаметра 310м.

Архитектурная структура БСП не должна препятствовать обзору игрового поля,

оставляя свободное пространство высотой не менее 21м. Профиль трибун влияет

10

на конструктивную высоту БСП, формируется с учетом допустимого уклона,

ограниченного 34°.

Ряд актуальных требований по их функциональной организации выходит за рамки действующих нормативных документов и требует рациональных решений.

При формировании базовой поверхности БСП необходима качественная оценка параметров водосборных поверхностей и лотков, длины и уклона скатов, на основе таблиц гидравлического расчета по формуле академика Н.Н. Павловского.

Геометрические параметры инженерных систем водоотведения и снегозадержания, следует принимать во внимание при разработке объемно-

планировочного решения БСП. В частности, необходимо предусматривать достаточное подкровельное пространство для интеграции и кессонирования водосборных лотков.

Выпуклая базовая поверхность определяет водосбор на внешнем контуре.

Сечение внешнего лотка, определяемое расчетом, на основании данных многолетних наблюдений, формирует зрительно воспринимаемую толщину карниза БСП, как правило, наиболее выразительную линию композиции фасадов спортивной арены. Целесообразно горизонтальное расположение лотка. В ином случае, проектируется кессонированный лоток, усложняющий конструкцию БСП и системы канализации стоков. Сечение контурного лотка, недостаточное для сбора и удержания снега, требует устройства снегозадержания, обеспечивающего распределение нагрузки по поверхности кровли.

Вогнутая базовая поверхность определяет водосбор на внутреннем контуре,

требует предотвращения перелива вод и падения снега на игровое поле,

предполагает сложную систему канализации во внутреннем пространстве арены.

Способствует образования снеговых мешков на кровле. Вызывает концентрацию нагрузок у проема, и, как результат, увеличение сечений контурных элементов структуры.

Поверхность БСП отрицательной Гауссовой кривизны формирует пластичную,

динамичную кровлю; определяет водосбор, как на внутреннем, так и на внешнем

11

контурах. Поверхности БСП отрицательной Гауссовой кривизны характерны для тентовых оболочек, формирующих пространственные секции или модули кровли.

Выпукло-вогнутые поверхности являются следствием применения тороидальных форм, отголосками традиционных щипцовых крыш или результатом пластической проработки БСП. Характеризуются необходимостью устройства водоприемных лотков на внешнем и внутреннем контурах, позволяя,

при этом, сократить протяженность скатов кровли для распределения водосбора.

Вогнуто-выпуклые поверхности обеспечивают минимальную высоту БСП,

водосбор на промежуточном контуре, но способствуют накоплению снега на кровле, вызывая подпор дождевых и талых вод.

Вклиматических условиях Российской Федерации, по преимуществу, находят применение выпуклая, при условии предотвращения падения воды и снега с кровли, и вогнуто-выпуклая базовые поверхности БСП.

Врезультате анализа реализованных и перспективных проектов, выявлены

тенденции развития архитектуры БСП спортивных арен футбольных стадионов:

утилитарная форма, вследствие рационального моделирования защитных и иных заданных функций и архитектоники конструктивной системы БСП; визуальная взаимосвязь и функциональное взаимодействие внутреннего и внешнего пространств спортивной арены; архитектурная эволюция и обратимые изменения БСП как средство пространственной организации спортивных арен с целью расширения функциональности; унификация и пространственная координация архитектурной структуры БСП, включающей каркас, обрешетку и кровлю;

композиционная целостность и стилистическое единство спортивной арены с урбанизированным и природным окружением, как результат гармоничного архитектурного формирования БСП.

Во второй главе, сформулированы принципы архитектурного формирования БСП спортивных арен футбольных стадионов, с учетом влияния объемно-

планировочного решения, выбранной конструктивной схемы и архитектоники светопрозрачной кровли. Разработаны приемы рационального архитектурного формирования БСП, ориентированные на сохранение авторского замысла при

12

конструктивной разработке проекта. Выявлено влияние объемно-планировочного решения спортивных арен футбольных стадионов на архитектурное формирование БСП.

Концентрические контуры БСП: внутренний, согласованный в плане с кромкой игрового поля, промежуточный, над опорами периметра трибун, и внешний,

включающий пространства и помещения вне трибун, формируются вокруг игрового поля, как общего композиционного центра, и согласовываются с расположением опор. Если планировочное решение арены ограничено периметром трибун, промежуточный и внешний контуры БСП совпадают. За пределами внешнего контура БСП формируется карнизный свес.

Ритмометрические закономерности объемно-планировочного решения спортивной арены определяют унификацию субструктуры БСП и предопределяют его секционный состав.

Субструктура учитывает особенности статической работы конструктивной системы БСП: радиальная чувствительна к сосредоточенным нагрузкам и несимметричным воздействиям, консервативна в отношении изменения формы,

предполагает механизмы трансформации центрально-периферийного действия;

ортогональная устойчива к сосредоточенным нагрузкам и несимметричным воздействиям, адаптивна к изменениям конфигурации БСП и использованию механизмов трансформации на параллельных направляющих и мобильных компонентов; косоугольная является следствием применения специфических конструкций, индивидуальные свойства которых определяют особенности их применения.

Профили центрально-периферических элементов в координационных плоскостях, построенных через координационные линии плана спортивной арены,

в совокупности с линиями контуров, задают базовую поверхность БСП, формируя основу пространственной сети характерных линий с четырехугольными ячейками. Уточнение пространственной формы при моделировании объема БСП осуществляется линиями уровня и наибольшего наклона. Координационные

13

плоскости членят базовую поверхность БСП на секции - унифицированные объемно-планировочные элементы.

Архитектурное формирование секций осуществляется в результате выявления конструктивных особенностей и формообразующих свойств светопрозрачных ограждающих конструкций (кровли) БСП, на основе модульной координации размеров их элементов.

Светопрозрачная кровля БСП формируется как система плоских и пространственных криволинейных поверхностей, пересекающихся с образованием ребер и ендов. Светопрозрачная кровля, как сетчатая оболочка,

состоит из линейных элементов монтажной системы (переплета) со светопрозрачным заполнением. Основными параметрами кровли являются формат элементов, Гауссова кривизна поверхностей, допустимые радиусы изгиба и уклоны скатов, зависимые от светопрозрачных материалов: многослойного силикатного стекла; монолитных, многослойных, профилированных, модульных полимерных и пневматических панелей, мягких тентовых оболочек.

Светопрозрачная кровля из многослойного стекла формируется из жестких плоских четырехугольных ячеек в алюминиевом переплете. Усложнение формы достигается делением ячейки по диагонали на треугольники. Заполнение ячеек переплета монолитными полимерными панелями, вместо стекла, не требует плоскостности ячеек.

Протяженные поверхности нулевой Гауссовой кривизны кровли из

монолитных и многослойных полимерных панелей стандартного формата, в

алюминиевых переплетах, с внутриконтурным опиранием на прогоны.

Оптимальный габарит элементов в пределах 1,2х 9,0м. Допускается формирование поверхностей отрицательной Гауссовой кривизны, образованных перемещением прямой по непараллельным направляющим.

Модульные полимерные панели крепятся на прогоны БСП посредством интегрированной монтажной системы, достигая длины 24,0м. Соединение по длине ската устраивается внахлест или через переливной лоток.

14

Профилированные полимерные панели крепятся на прогоны БСП без переплета,

внахлест.

Пневматические панели представляют собой двояковыпуклую двухили многослойную структуру из мягкой мембраны с жестким пространственным контуром, наполненную сжатым воздухом. Изменением положения профилей контура можно корректировать форму базовой поверхности БСП. Основанием кровли из пневматических панелей служит система прогонов с шагом до 3м.

Оптимальная ширина ячейки пневматических панелей 2- 4м, длина достигает 50м.

Уклон контурных профилей в ложбинах между ячейками должен обеспечивать сток воды к основанию пневмопанели. Избыточное давление воздуха в пневмопанелях обеспечивается компрессором непрерывного действия.

Тентовые оболочки образуют поверхности отрицательной Гауссовой кривизны,

выполненные из мягких и гибких материалов, работающих исключительно на растяжение, закрепленные и натянутые на жестком или гибком пространственном контуре, с внутриконтурными опорами или оттяжками. Составленные из секций площадью до 400 кв. м, кровли БСП формируют волнистую, ребристую,

бугорчатую или иную сложную поверхность. Для тентовых оболочек недопустимо соприкосновение с элементами, не предназначенными для передачи нагрузки, или образование на поверхности водяных мешков.

Врезультате проведенного исследования, сформулированы основные

принципы формирования архитектуры большепролетных светопрозрачных покрытий спортивных арен футбольных стадионов.

1. Принцип раскрытия. Определяет архитектурно-планировочное решение БСП, обеспечивающее взаимосвязь внутреннего и внешнего пространств спортивной арены футбольного стадиона посредством визуального контакта и функционального взаимодействия.

Реализация принципа раскрытия обеспечивается: сквозным проемом над игровым полем; максимальной поверхностью светопрозрачной кровли, для расширенного восприятия зрителями состояния природной среды, видом на городские или ландшафтные достопримечательности; визуальным восприятием

15

характера событий во внутреннем пространстве спортивной арены горожанами;

использованием нормально открытых трансформируемых компонентов БСП;

взаимодействием с городским информационным пространством посредством

интеграции медиаповерхностей.

2. Принцип компенсации. Определяет компромиссное согласование противоречивых функциональных требований в процессе архитектурного

формирования БСП.

Для реализации принципа компромисса, противоречивые задачи защиты зрителей на трибунах от осадков и прямых солнечных лучей; распределения водосбора с последующим водоудалением; задержания и безопасного накопление снега; максимальной продолжительности облучения игрового поля солнечной радиацией; естественного проветривания внутреннего пространства и игрового поля; доступа, перемещения по кровле, устройства технологических площадок для размещения оборудования и производства работ; регулярного обслуживания и ремонта; интеграции крупноформатных экранных поверхностей должны быть

решены архитектурно-композиционными средствами.

3. Принцип вариативности. Определяет адаптивность архитектурного

решения БСП спортивной арены к изменению функциональных требований и

состоянию окружающей среды, в результате применения трансформируемых и мобильных компонентов; эволюции структуры БСП в течении жизненного цикла.

Принцип вариативности предполагает обратимое закрытие проема над игровым полем для изменения микроклимата внутреннего пространства; изменение конфигурации проема над полем для оптимизации защиты зрителей и улучшения инсоляции; интеграцию мобильных баннеров, солнцезащитных экранов,

занавесей и т.п., для изменения пространственной организации арены.

Обосновывает три фазы состояния архитектуры БСП спортивной арены:

минимальную, оптимальную и максимальную, в зависимости от планируемой

16

архитектоники светопрозрачных ограждающих конструкций кровли на основе

модульной координации размеров.

Согласно принципу модульности, обеспечивается: построение модульной сетки координационных линий на базовой поверхности БСП, соответствующей определенной субструктуре; формирование пространственного модуля кровли, с

учетом полноценной реализации физических и эстетических параметров используемых материалов; гармонизация многослойной структуры кровли по

масштабу, ритму, пространственному расположению.

5. Принцип контекстуальности. Определяет необходимость гармонизации

БСП спортивных арен в городском окружении на основе композиционной целостности и стилистического единства, в составе ансамбля футбольного стадиона и городском окружении, для формирования благоприятного общественного пространства, сообразно концепции устойчивого развития в архитектуре.

В соответствии с принципом контекстуальности, БСП спортивной арены обеспечивает приоритет инновационных и экономически обоснованных архитектурно-композиционных методов формирования БСП спортивной арены,

при ограниченном применении энергоемких инженерных систем, для обеспечения безопасности и комфорта на футбольном стадионе, создания

формирования большепролетных светопрозрачных покрытий спортивных арен футбольных стадионов, разработанные на основании сформулированных принципов, и внедренные в практику проектирования в преддверии чемпионата мира по футболу 2018г. (Таб. 3)

Композиционные приемы раскрытия архитектурного пространства спортивных арен.

Усложнение структуры БСП для улучшения пространственной взаимосвязи,

посредством дисимметричных и асимметричных композиционных решений,

членением замкнутого периметра, увеличением светопрозрачной кровли.

17

Усложнение объемно-планировочного решения БСП Олимпийского стадиона в Сочи достигается устройством двух независимых навесов над восточной и западной трибунами, и асимметричным расширением проема между ними с северной стороны, для раскрытия вида на Центральную площадь ансамбля Олимпийского парка и гор на заднем плане. Обособленные навесы, с

характерными заостренными силуэтами главных арок, удачно воплощают творческую концепцию, основанную на ассоциациях с вершинами Главного Кавказского хребта.

Дискретизация (разделение) сплошной светопрозрачной кровли системой светоаэрационных фонарей, комбинацией прозрачных и непрозрачных участков,

концентрической градацией светопропускания.

Концентрическая градация светопропускания БСП спортивной арены в Казани,

основанная на устройстве кольцевых участков светопрозрачной кровли на внешнем и внутреннем контурах, исключала использование громоздкого каркаса.

Применение главной кольцевой депланированной фермы большого сечения сконцентрировало зрительно воспринимаемую массу вдоль медианы ее горизонтальной проекции, закрепленные на ней, утонченные к краям, сегментные консоли ортогональной субструктуры придали кромкам легкий элегантный вид.

Интеграция медиаповерхностей в структуру БСП, для виртуального формообразования, выявления архитектурной формы, информационного обеспечения спортивной арены.

Интегрированная в структуру кровли БСП БСА Лужники светодинамическая система выводит полноцветную графическую и текстовую информацию на ее внешнюю поверхность, интегрируя БСА в световую панораму и информационное пространство Москвы. Согласно архитектурной концепции, медиакровля подчеркивает масштаб и форму эллиптического купола, способствуя выявления пространственных взаимосвязей архитектурного ансамбля северо-запада столицы.

Композиционные приемы по обеспечению компенсации БСП спортивных

арен.

18

Выявление базовой поверхности, для консолидации пространственной формы БСП, с учетом эффективного удовлетворения противоречивых функциональных требований.

Выявление и оптимизация базовой поверхности, посредством параметрического моделирования, преобразовало асимметричную седловую поверхность БСП спортивной арены в Саранске, определенную эскизным проектом, в выпукло-вогнутую, с заменой ортогональной субструктуры косоугольной, в результате приведения плана к симметричному виду, без изменения функциональной схемы. Консоли БСП ориентированы вдоль координационных осей, заданных кратным делением сопряженных линий очерка.

Пластическое формирование кровли БСП спортивных арен как системы водосборных поверхностей и водосточных каналов, для оптимизации и распределения водосбора.

Пластическое формирование обеспечило увеличение выноса консолей БСП БСА Лужники в Москве, с незначительным изменением стрелы подъема.

Обновленный профиль строился с учетом включения ранее открытого распорного кольца пространственной радиально-кольцевой структуры в подкровельное пространство, и сохранением системы радиальных водосточных каналов,

членящих поверхность кровли.

Зонирование и обитаемость БСП, в зависимости от функциональных задач,

для обеспечения нормализации эксплуатации и размещения объектов инфраструктуры.

Участки обитаемой кровли БСА Лужники расположены над распорным кольцом, в верхней части БСП, и в его основании, на карнизе, за парапетом.

Наверху устроена обходная галерея, внизу лоток большого сечения,

предполагающие размещение обзорных площадок и аттракционов для публики. В

лотке, также, размещено сервисное и снегоплавильное оборудование.

Композиционные приемы по обеспечению вариативности БСП спортивных

арен.