Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".
Номер: №ФС77-35253
Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций
Дата: от 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"
Государственный Академический Мариинский театр оперы и балета на протяжении 225 лет своей истории неоднократно достраивался, надстраивался и перестраивался, менялся внешний облик и внутреннее убранство театра. Строительные несущие и ограждающие конструкции в течение длительного периода эксплуатации претерпели структурные изменения, накопились дефекты и повреждения.
По заказу Федерального государственного учреждения культуры Государственный академический Мариинский театр в 2008 году сотрудниками ООО «ВЕЛД» было проведено обследование деревянных и металлических ферм над зрительным залом и сценой с целью оценки степени их физического износа и выполнены проверочные расчеты.
Особенностью объемно-планировочного решения исторической части здания Мариинского театра является отсутствие на главном фасаде уступа, обусловленного разностью высот сценического пространства и зрительного зала, что не характерно для театральных зданий современной постройки. Выравнивание уровней скатов кровельного покрытия достигнуто за счет поэтажного расположения над зрительным залом люстрового помещения, а над люстровым помещением – живописного зала имени Головина. В плане эти залы и технический этаж имеют полуовальную форму. Ширина помещений по внутренним обмерам составляет 31,15 м, длина полуоси – 32,84 м. Усредненная высота зрительного зала равна 16,6 м, полезная высота люстровой – 3,55 м, живописного зала – 7,35 м.
Зрительный зал перекрыт девятью фермами, расположенными в пределах технического этажа.
Фермы люстрового помещения – металлодеревянные с параллельными поясами и крестовой системой решетки – фермы системы Гау-Журавского (рис. 1). Величина пролетов ферм изменяется в зависимости от размеров перекрываемого пространства над зрительным залом и оркестровой ямой от 20,50 до 31,60 м. Две фермы из девяти перекрывают пролет над оркестровой ямой. Высота ферм равна 3,55 м, средний шаг узлов ферм в промежутках между крайними панелями решетки составляет 1,95 м. Верхние пояса ферм выполнены из спаренных брусьев сечением 270×160 мм, нижние пояса – 250×170 мм (табл. 1). Восходящие раскосы выполнены из трех брусьев, а нисходящие – из двух брусьев сечением 220×70 мм. Зазоры между брусьями величиной 70 мм обеспечивают взаимное пересечение раскосов разной ориентации в центральных частях решетки. Тяжи выполнены из круглой стали: диаметр среднего стержня равен 30 мм, двух крайних – 40 мм.
Рис. 1. Схема расположения узлов стропильной фермы
Таблица 1
Сечения элементов деревянных ферм
№ п/п |
Эскиз сечения | № п/п |
Эскиз сечения | № п/п |
Эскиз сечения |
1 | 3 | 5 | |||
2 | 4 | 6 |
При проведении обследования деревянных ферм выявлены следующие дефекты и повреждения:
Исследование температурно-влажностного режима люстрового помещения проведено при использовании двухканального термогигрометра «ТЕМП-3.2». Замеры относительной влажности и температуры производились в двенадцати различных точках каждого из помещений (рис.3). В люстровом помещении относительная влажность изменяется от 34 до 45%, причем постепенное увеличение относительной влажности наблюдается от закругленной части люстрового помещения к сценическому помещению. Причиной повышения влажности является отсутствие вентиляции в замкнутом пространстве. Перепад температур составил 0,5°С (от 23 до 23,5°С).
Рис.2. Фермы люстрового помещения
Рис. 3. Схема расположения точек замера в люстровом помещении
С целью определения физико-механических свойств древесины из узла фермы люстрового помещения был извлечен фрагмент для изготовления стандартных образцов. Испытание образцов проведено сотрудниками кафедры строительных материалов и изделий Магнитогорского государственного технического университета. Результаты испытаний представлены в табл.2.
Таблица 2
Физико-механические свойства образца древесины
№ п/п | Наименование конструктивного элемента |
φ, % |
ρ, кг/м3 |
Предел прочности при сжатии, кг/см2 |
Среднее значение | Порода древесины |
||||
Вдоль волокон |
Поперек волокон |
φср, % |
ρср, кг/м3 |
σс, кгс/см2 |
σс90, кгс/см2 |
|||||
1 | Деревянная ферма |
12,0 | 535,0 | 574,0 | 89,4 | 12,0 | 535,5 | 503,4 | 87,3 | Сосна |
2 | Деревянная ферма |
12,0 | 536,0 | 465,4 | 86,9 | |||||
3 | Деревянная ферма |
12,0 | 536,0 | 470,9 | 87,3 |
В результате анализа полученных данных по определению прочностных характеристик деревянных образцов, установлено:
Для определения прогибов люстрового помещения использовался нивелир 3Н-2КЛ. Геодезическая рейка устанавливалась на нижних поясах ферм в трех характерных положениях: на левой и правой опорах и в центре пролета. Результаты обработки замеров приведены в табл.3.
Таблица 3
Максимальные прогибы деревянных ферм
Оси | «9» | «10» | «11» | «12» | «13» | «14» | «15» | «16» | «17» |
Прогибы | 45,5 | 42,3 | 31,5 | 29,6 | 39,5 | 56,3 | 48,6 | 62,5 | 51,5 |
Предельные прогибы |
84,1 | 102,6 | 104,5 | 113,0 | 113,0 | 113,0 | 113,0 | 85,0 | 85,0 |
Максимальные прогибы деревянных ферм не превышают предельных значений.
Расчет деревянных ферм Мариинского театра производился по действующим нормам проектирования с введением в расчет полученных в результате обследования геометрических параметров конструкций, фактической прочности материалов по уточненным расчетным схемам с учетом имеющихся дефектов и повреждений. Расчет производился на программных комплексах «Lira 9.4» и «Stark_ES».
При определении нагрузки, приложенной к узлам верхнего пояса наиболее нагруженной деревянной фермы, учитывались собственная масса деревянных балок перекрытия и тройного дощатого настила, а также полезная нагрузка живописного зала им. Головина. К узлам нижнего пояса прикладывалась нагрузка от декоративного плафона зрительного зала и большой люстры. Собственная масса деревянной фермы учитывалась непосредственно при расчетах на ПЭВМ.
Максимальные продольные силы, полученные при статическом расчете деревянной фермы, действуют в верхнем и нижнем поясах в средней части пролета и в раскосах приопорных отсеков. Запас несущей способности в нижнем поясе фермы составляет 49%, в верхнем поясе – 66,5%. В опорных раскосах – 27,7%.
При анализе результатов расчета ферм, полученных с применением разных программных комплексов, погрешность составляет 4,5%.
В результате проведенных комплексных исследований ответственных конструкций можно сделать вывод о том, что фермы люстрового помещения находятся в работоспособном состоянии.
Для дальнейшей безаварийной эксплуатации деревянных ферм необходимо:
Библиографический список