Трехмерная оболочка «Зенита»

Один из основных конструкционных элементов стадиона «Зенит» на Крестовском острове, определяющих весь его архитектурный облик, — подвесная крыша с раздвижным механизмом. Придумать ее, наверное, было не просто, но, как оказалось, спроектировать и построить — еще сложнее. Сегодня мы беседуем с генеральным директором ЗАО «Институт Гипростроймост — Санкт-Петербург» Игорем Колюшевым.
— Крыша стадиона — огромная (диаметр около 280 м), висящая на вантовых конструкциях трехмерная оболочка, закрывающая весь стадион, — рассказывает Игорь Колюшев. — В составе стационарной части, расположенной над трибунами, непосредственно над игровым полем предусмотрен раздвигающийся сегмент.
Стационарная часть крыши защищает трибуны, рассчитанные на 62 тыс. зрителей, от воздействия окружающей среды, а также служит опорой для восприятия нагрузки от раздвижной крыши, которая перекрывает отверстие размером 189,6 х 89,8 м над игровым полем в зимнее время года. Конструкция стационарной части поддерживается системой вант, которые закреплены на восьми наклонных пилонах, а также на четырех опорах, поддерживающих ездовые пояса раздвижной крыши через качающиеся стойки. Дополнительно предусмотрены жесткие оттяжки по внешнему обводу остекления стадиона и опоры, предотвращающие перемещение крыши в плане. Основные технические данные по конструкции крыши стадиона: — высота несущих пилонов — более 100 м, — длина прядей — 110 км, — общий вес металла — 19 542 тонн. В задачу нашего института входит разработать проект стационарной и раздвижной частей крыши, рассчитать и выпустить рабочую документацию. Помимо этого, институт разрабатывает технологию монтажа сооружения, специальные вспомогательные системы и устройства, элементы проектов производства отдельных видов монтажных работ. — Игорь Евгеньевич, вы работаете по заказу «Мостоотряда-19», который занимается непосредственно строительством крыши стадиона. Почему этот участок работ поручили специализированным мостостроительным организациям? — Во-первых, как я уже сказал, несущими элементами являются вантовые конструкции, а большего опыта, чем у мостовиков, по части их устройства нет ни у кого. А во-вторых, конструкция имеет огромный вес. Только стационарная часть весит около 15 тыс. т, а целиком крыша потянет на все 20, что сопоставимо с очень большим мостом. Запроектировать, а потом переработать и собрать такое количество металлоконструкций, если и под силу еще кому-то, кроме мостовиков, то нам, в любом случае, это сделать проще. — То есть опыта создания именно таких сооружений у вас нет? — Нет. А у кого он есть? Стадионов с раздвижными крышами во всем мире не более трех-четырех, да и те рассчитаны на абсолютно иные погодные условия. Ведь наша крыша должна выдерживать существенные снеговые нагрузки, а значит, обладать повышенной прочностью. А если прибавить к этому, что стадион «Зенит» задуман как уникальное внеклассное сооружение, самая главная и сложная с точки зрения архитектуры часть которого — именно крыша, то наша работа становится практически беспрецедентной. — С какими основными сложностями пришлось столкнуться при работе над этим проектом? — Самая большая сложность для нас связана прежде всего с особенностями самого архитектурного решения. Крыша представляет собой абсолютно нерегулярную, криволинейную трехмерную конструкцию с крайне необычной геометрической формой в профиле и с очень сложной статической и динамической схемой работы. При этом каждый из огромного числа ее элементов и узлов уникален. Конструкция могла бы быть много легче, проще, эффективнее и дешевле, но мы стали заложниками данного архитектурного решения. Город подписал с бюро Курокавы очень жесткий контракт, по которому любые, даже самые незначительные, отступления от проекта недопустимы. Но мы сумели существенно переработать конструкцию, «вписавшись» при этом в заданную архитектуру. Очень жаль, что столь ответственные решения, как выбор архитектурного проекта весьма значимого для города объекта, принимаются на эмоциях, а не продумываются с точки зрения технико-экономической рациональности. Помимо этого, при подготовке проекта перед нами стояла задача обеспечить стойкость конструкции против прогрессирующего разрушения. Это новое требование, предъявляемое к объектам, в которых при эксплуатации предполагается массовое скопление людей, подразумевает целостность конструкции при потере несущей способности одного любого, даже самого важного, элемента. Для конструкции, подобной нашей крыше, это сложнейшая инженерная задача. Представляете, как избежать обрушения при обрыве ванта или разрушении пилона, на котором тот висит! Другая сложность — это, конечно, крайне сжатые сроки. Такие масштабные проекты не делают на бегу, в условиях цейтнота. А нам пришлось. Мы приступили к проектированию в конце марта текущего года, а сегодня уже полным ходом идет производство металлоконструкций для стационарной части крыши и их монтаж. Сам стадион должен быть сдан уже в ноябре следующего года. Такие сроки для объекта подобного уровня, мягко говоря, экстремальны. — А почему вы так поздно подключились к работе? Ведь строительство идет уже давно. — Дело в том, что изначально генпроектировщиком по объекту выступал московский ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. Институт отдал проектирование данного участка немецкой компании, которая разработала первоначальный эскизный проект, заложив в него немецкие стали и мощные отливки (цельносплавные металлические детали) вместо сложных сварных узлов в местах соединения большого числа ключевых элементов. Время шло, из проекта вышел «Газпром», перенеся бремя финансирования проекта на городской бюджет. Сменился генподрядчик строительства. При этом при повторных торгах конкурсная цена директивно была существенно снижена — начался кризис. Вся стройка оказалась в жесточайших финансовых рамках. И это, кстати, еще одна из сложностей, с которыми мы столкнулись в процессе работы. Когда мы начали проектирование, выяснилось, что первоначальный немецкий проект для нас слишком дорог и дорабатывать его мы не можем, ибо сталей таких сортаментов у нас нет, а закупать их в Германии стало не по карману. Запроектированные же немцами отливки в общей сложности тянут на половину стоимости стадиона. Поэтому пришлось в срочном порядке перерабатывать проект под наши прокаты и наши соединения. И скажу без ложной скромности, что мы с этой задачей справились успешно. Нам удалось перейти на российские менее прочные по сравнению с немецкими (примерно на 30 %) стали, при этом за счет конструктивных деталей и четко продуманной схемы сделать крышу даже чуть легче, чем это получилось у немецкой компании. — При создании столь уникального сооружения будут ли использованы какие-либо революционные материалы и технологии? Или бюджет не позволит? — Говорить обо всей стройке мне, конечно, сложно, но знаю, что планируется применить различные ноу-хау. Что же касается нашего участка работ, то сейчас идут дискуссии по поводу материала для ферм закрывающейся части. Предлагается использовать углепластик, который в разы легче и намного прочнее металла. Это материал нового поколения, и в России до сих пор серьезных несущих конструкций из него не изготавливалось. Он позволит существенно облегчить эксплуатацию раздвижного механизма, которая в любом случае не будет простой. Не думайте, что крыша будет складываться и раскладываться, как в кабриолете, благодаря легкому нажатию на одну кнопку. Из-за тяжеловесности конструкции это будет крайне сложный и продолжительный процесс, связанный с существенной деформацией стационарной части крыши. Я знаю, что в Германии за 10 лет эксплуатации аналогичного стадиона, крышу закрывали лишь пару раз, при том что она значительно легче, чем получится у нас. Использовать углепластик целесообразно и с технологической точки зрения. Монтаж раздвижной части крыши начнется после того, как стадион будет уже полностью закрыт, а значит, прибегнуть к помощи кранов будет невозможно. Монтажные работы придется осуществлять снаружи, что очень сложно, когда речь идет о тяжелом металле, но гораздо проще в случае с углепластиком. — Игорь Евгеньевич, «Гипростроймост» бросил на работу над стадионом все свои силы, или у вас есть еще какие-то текущие проекты? — Наш институт входит в первую пятерку, а то и тройку, крупнейших профильных проектных институтов страны, поэтому ни один проект, каким бы масштабным и уникальным он ни был, не может стать единственной точкой приложения наших усилий. Скажу честно, стадион далеко не самый главный объект, над которым мы сейчас работаем. В настоящее время одним из наиболее масштабных для нас проектов является строительство двух гигантских вантовых мостов во Владивостоке к саммиту АТЭС, который состоится в 2012 г. на острове Русский в непосредственной близости от Владивостока. Один из этих мостов (через залив Босфор Восточный на остров Русский) будет иметь рекордную в мире длину пролета — 1104 м, главный пролет второго моста (через бухту Золотой Рог) составит 737 м. Подмостовой габарит сооружаемых мостов составит 70 м, что позволит беспрепятственно проходить под ними океанским судам. Кроме того, совместно с компанией «Возрождение» мы выиграли очень серьезный контракт в Туркменистане. Общая сумма строительных работ по этому контракту составит около 700 млн $. Мы будем проектировать 12 дорожных объектов — 10 в Ашхабаде и два на известной трассе Ашхабад — Мары. Также у нас огромное количество текущей работы: строим в Сочи, Подмосковье, Свердловске, Перми, Калининграде, Риге (заканчиваем II очередь моста через Даугаву), ну и, конечно, в СанктПетербурге. Так что, как видите, работы у нас хватает и без стадиона. Но мы рады, что нам удалось поучаствовать в строительстве столь знакового для города и уникального с точки зрения проектирования и строительства сооружения.
Елена Дворкина
Строительство. Технологии. Организация. Декабрь 2009