Когда авиаторы начинают строить сооружения религиозного назначения, получается часовня с конструкциями из современных материалов авиационного качества. И это не шутка. Более того, авиаторов опередила одна из самых консервативных, как кажется многим, организаций в мире – Русская Православная Церковь, по заказу которой в Париже в 2016 году было построено авангардное здание Российского Православного духовно-культурного центра на набережной Бранли, в пяти минутах ходьбы от Эйфелевой башни. Ансамбль центра явно выделяется на фоне классических фешенебельных парижских домов VII округа, если не выглядит опередившим время. Бросаются в глаза не только отделочный материал стен и простые квадратные формы, в противоположность классическим православным соборам, но и матовый оттенок куполов, выполненных из композиционного материала. Каким образом все больше и больше строителей выбирает авиационные технологии — расскажем в статье.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Цветочный рынок Ковент-Гарден в Лондоне wikimedia.org
Основным преимуществом использования композита тогда было не столько уменьшение массы конструкции, сколько возможность использования необычных архитектурных решений. Можно сказать, это была первая волна использования современных композитов в строительстве, которое не привело к взрывному росту и сдвигу строительной парадигмы, в том числе из-за недостаточной зрелости материала и завышенных ожиданий.
Здание телефонного узла Mondial House wikimedia.org
Строительная индустрия с 1980-х лишь плавно продвигается вперед в использовании композитов, что продиктовано двумя основными факторами: отсутствием радикального падения цен на волокно и связующий состав, а также недостаточной стойкостью полимерных связующих к высоким температурам при пожаре, что не позволяет в полной мере использовать композиты в несущих конструкциях зданий.Однако, в последнее время можно встретить целый ряд крупных и интересных примеров использования композиционных материалов в строительстве крыш и куполов. Так, например, Apple Computer совсем недавно установила массивную крышу из углеродного волокна на здании Apple Theatre в своей новой штаб-квартире в Купертино, США. На стеклянных стенах была смонтирована 80-тонная крыша с 44 панелями из углеродного волокна. Каждая панель имеет длину 21,3 м и ширину 3,6 м в самом широком месте. Изготовителем панелей стала компания Premier Composite Technologies (Дубай, ОАЭ), которая имеет большой опыт создания крупных композитных архитектурных сооружений. Крыша Apple Theatre является самой большой отдельно стоящей структурой из углеродного волокна в своем роде в мире. Использование композита позволило обойтись без дополнительных поддерживающих элементов и достичь потрясающего визуального эффекта здания со стенами, состоящими исключительно из стеклянных панелей.
Steve Jobs Theater wikimedia.org
Еще одним масштабным примером является Emirates Palace (Абу-Даби, ОАЭ). Этот огромный комплекс имеет площадь более 14 000 кв. м. включает в себя 114 куполов, построенных с использованием композиционных материалов. Самый большой купол комплекса имеет ширину 42 метра, остальные купола – диаметром от 3 до 17 метров. Купола представляют собой структуры из композитных сэндвич-панелей из стекловолокна и эпоксидной смолы с термопластичным сотовым заполнителем. За исключением главного, все купола и сводчатые крыши являются самодостаточными: без поддерживающей стальной конструкции. Купола устанавливаются на стальные или железобетонные кольцевые балки с опорными плитами и кронштейнами.
Купол Emirates Palace
Еще один пример – 8-метровый композитный купол в Мары (Туркменистан) используется для выдвижения телескопа. Купол состоит из шести композитных панелей, которые открываются последовательно с помощью гидравлической системы. Использование композиционного материала позволило в данном случае сэкономить 10-15% от веса эквивалентного купола, построенного из металла и существенно сэкономить на мощности гидравлики.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
ООО ИТЕКМА
Российские авиаторы строят часовню
В России полным ходом идет процесс обновления конструкций самолетов с курсом на максимальное использование композиционных материалов. Новость о создании купола в Париже из композита вдохновила конструкторов и технологов ПАО «Воронежское акционерное самолетостроительное общество» (ВАСО) и заинтересовала не меньше, чем создание композитных авиационных агрегатов.
На территории ВАСО планировалось построить мемориальную часовню в честь иконы Пресвятой Богородицы «Благодатное небо». По начальному проекту купол диаметром 4.6 м и высотой 3.1 м предполагалось возвести по традиционной технологии: сделать каркас купола из металла, а облицовку – из листов нержавеющей стали с покрытием. У технологов «ВАСО», совместно с давними партнерами — компанией «ИНУМиТ», родилось другое конструкционное решение – изготовить купол из композиционных материалов, поскольку это позволило бы уменьшить затраты на строительство и снизить нагрузку на основание за счет снижения массы купола. «ИНУМиТ» не только поставил связующее для изготовления купола, но и активно участвовал в проектировании конструкции купола и оснастки.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
При разработке конструкции инженеры столкнулись с некоторыми сложностями. Так, например, было решено, что купол с внешней стороны должен быть не гладким, а имитировать черепицу. Это оказалось достаточно сложно реализовать, поскольку размер «черепицы» не только увеличивается при переходе от вершины купола к его основанию, но и изменяется по спирали. Поэтому было необходимо разбить купол на несколько составных частей и спроектировать их так, чтобы не только воспроизвести рисунок, но и соединить части «черепицы» с каждой секции оснастки без перекосов и потери целостности рисунка. Для этого была изготовлена оснастка из МДФ с двумя накладными металлическими элементами для формирования фланцевого стыка. При проектировании оснастки пришлось учитывать то, что она должна выдержать не менее 8 съемов – по числу «лепестков» купола, при этом не было необходимости в изготовлении и мастер-модели и оснастки. Это накладывало дополнительные ограничения при проектировании, поскольку для необходимой устойчивости оснастки в ней не должно было присутствовать мелких деталей. Каждая из 8 секций купола имела по 2 фланца. Для крепления фланцевых соединений использовались стандартные крепежные элементы, а стыки между секциями шлифовали, шпаклевали и закрашивали.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Для изготовления композитного купола в качестве армирующего наполнителя использовалась четырехслойная мультиаксиальная стеклоткань, в качестве матрицы – связующее «ИТЕКМА» ТК123. Конструкционное решение подразумевало наличие рифтов с наполнителем из пеностекла. Секции для купола изготавливались методом вакуумной инфузии с дальнейшим отверждением в печи при температуре 60 °С.
Готовый купол перед установкой ПАО ВАСО
После сборки, обработки швов и покраски купол разместили на треугольном каркасе из облегченного металлического профиля и возвели на основание. Стеклокомпозит хорошо подвергается окрашиванию и конечная поверхность неотличима от металлической. Суммарный вес изготовленного купола составил менее одной тонны, при этом вес аналогичного купола из металла, который планировалось изготовить по первоначальному проекту, составил бы порядка 3 тонн.
Мемориальная часовня в честь иконы Пресвятой Богородицы «Благодатное небо» ООО ИТЕКМА
Опыт изготовления композитного купола показал, что использование композиционных материалов в строительстве несет большие преимущества: удешевление и увеличение скорости строительства, простота изготовления и монтажа, устойчивость к воздействию внешней среды. Главным преимуществом по сравнению с классическими решениями является возможность изготовления совершенно новых дизайнерских конструкций, которые при изготовлении из металла и бетона окажутся слишком тяжелыми и дорогими. Для классических конструкций просто заменой материала на композит можно достигнуть снижения веса более чем на 50%, а время на изготовление может уменьшится в несколько раз. Композит отлично подвергается покраске и по видовым характеристикам ничем не уступает конструкциям из металла. Новейшие разработки ООО «ИТЕКМА», в том числе, ориентированные на строительную специфику, помогли создать высококачественную и удобную в обслуживании конструкцию.
Материал подготовлен на основе статьи, опубликованной в научно-популярном журнале Compositebook
ООО ИТЕКМА
