СРАВНЕНИЕ ВАНТОВЫХ И ФЕРМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ БОЛЬШЕПРОЛЁТНЫХ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Аннотация. В статье рассматриваются конструктивные особенности и области применения вантовых и ферменных покрытий в большепролётных спортивных сооружениях. Проведён сравнительный анализ по критериям несущей способности, массы конструкции, монтажной технологичности и архитектурной выразительности. Отмечено влияние климатических факторов, характерных для северных регионов, на выбор конструктивной схемы покрытия. Сделан вывод о рациональности применения каждой системы в зависимости от условий проектирования и эксплуатации.

Ключевые слова: вантовые покрытия, ферменные покрытия, большепролётные конструкции, спортивные сооружения, ледовые арены, северные регионы.

Большепролётные спортивные сооружения (стадионы, ледовые арены, универсальные спортивно-зрелищные комплексы) предъявляют повышенные требования к конструкциям покрытия. Основной задачей является перекрытие больших пространств без внутренних опор при сохранении функциональности, безопасности и архитектурной выразительности объекта. В практике проектирования широко применяются две конструктивные схемы: ферменные и вантовые покрытия [2].

Ферменные покрытия представляют собой стержневые системы, работающие на сжатие и растяжение, что обеспечивает высокую пространственную жёсткость и устойчивость конструкции. Фермы удобны для типового проектирования и широко применяются в общественных зданиях благодаря предсказуемости работы и возможности использования стандартных узлов. В то же время при увеличении пролётов возрастает масса покрытия и высота конструктивной зоны, что может снижать гибкость и увеличивать нагрузку на несущие элементы и фундаменты [3].

Вантовые покрытия основаны на работе несущих элементов преимущественно на растяжение. Это позволяет снизить собственный вес конструкций и эффективно перекрывать значительные пролёты при меньшем количестве массивных несущих элементов. Вантовые системы особенно востребованы в сооружениях, где требуется свободное внутреннее пространство и зрительная открытость (например, ледовые арены), а также при стремлении сформировать выразительный и технологичный архитектурный образ [1; 2]. Ванты, расположенные радиально или веерно, часто становятся частью композиции здания, формируя динамичный силуэт покрытия.

Сравнение данных систем показывает, что ферменные покрытия отличаются большей конструктивной простотой, удобством изготовления и монтажа. Их эксплуатация, как правило, менее требовательна к регулярному контролю параметров. Вантовые покрытия, напротив, требуют высокой точности расчёта и качества узлов, поскольку параметры предварительного натяжения и деформативность конструкции существенно влияют на её работу [2]. Однако при больших пролётах ванты позволяют получить более лёгкую систему, что становится важным экономическим и техническим преимуществом.

Особое значение выбор типа покрытия приобретает для северных регионов. Здесь на конструкции воздействуют повышенные снеговые и ветровые нагрузки, а также низкие температуры. В соответствии с СП 20.13330.2016 расчёт покрытий должен учитывать нормативные значения нагрузок и их сочетания, что напрямую влияет на выбор конструктивной схемы и сечений элементов [4]. Для ферменных покрытий увеличение нагрузок может приводить к росту металлоёмкости. Для вантовых систем усложняются требования к натяжению, анкерным узлам и контролю деформаций. При этом меньшая масса вантового покрытия может быть преимуществом при проектировании в условиях ограниченной несущей способности грунтов и необходимости уменьшения нагрузки на опоры.

Таким образом, ферменные покрытия целесообразны для сооружений со средними и большими пролётами при необходимости конструктивной надёжности и типовых решений. Вантовые покрытия рациональны при перекрытии значительных пролётов, при повышенных требованиях к эстетичному облику и необходимости минимизировать массу покрытия. Выбор между системами должен выполняться на основе инженерного расчёта, архитектурной концепции и климатических условий района строительства [1–4].