К истории создания монолитного
железобетонного
купольного покрытия
зрительного зала
здания Новосибирского
театра оперы и балета
Г.Чибряков,
Профессор НГАВТ,
член-корреспондент РАЕН и МАИНБ,
член Союза архитекторов РФ
Строительство здания театра Оперы и балета (первоначально его называли "Дом Науки и Культуры") началось в 1931г. на основании постановления КТС Наркомпроса от 15 мая 1931г., утвердившего эскизный проект театра, составленный авторами М.И.Курилко, А.З.Гринбергом и Т.Я.Бардтом (как экспериментальное сооружение такого рода театра).
Еще летом 1930г. главный художник Большого театра СССР М.И.Курилко получил заявочное свидетельство ЦБРИЗа на изобретение новой системы театра "ТЕОМАССК". Вместе с архитекторами Т.Я.Бардтом и А.З.Гринбергом он разрабатывает эскиз проекта Дома Науки и Культуры (ДНК) для Новосибирска с купольным покрытием основного зрительного зала, имеющего в плане форму круга диаметром около 60м.
Архитектурно-конструктивная основа здания, запроектированная архитектором, профессором архитектуры А.З.Гринбергом, доктором технически наук, профессором П.Л.Пастернаком и инженером П.Л.Матэри полностью соответствовала театру массовых действий.
Спустя год после начала проектных работ на так называемой "докторской экспертизе", перед учеными Москвы убедительно прозвучал доклад инженера Б.Матэри на тему: "Конструктивное решение железобетонных конструкций здания Новосибирского Дома Науки и Культуры и методы их возведения". Всех интересовал вопрос, какие параметры купола получены после длительной его разработки, как решены сложные конструктивные узлы сопряжений оболочки с конструкцией сценической «коробки» (впервые в мире проектировался огромный усеченный, а не симметричный купол).
Предложенный Матэри метод возведения купола сводился к следующему: в центре круглого зала из бревен собиралась пространственная вышка-опора, ось которой совпадала с вершиной купола. В верхней части ее устраивалась подвижная площадка, под которой располагались десять домкратов.
Основная несущая часть опалубки предполагалась из двадцати девяти ферм сегментного очертания (пролетом около 30 м), которые монтировались одним концом на центральную вышку - опору, а другим - на опорное кольцо. Они являлись основой для обшивки (из качественных досок толщиной 18 мм опалубки для тонкостенной оболочки покрытия зрительного зала), имеющей форму купола.
Рис.1 Блоки из парных ферм опалубки купола «подтягивались» на центральную опору
Плоские сегментные фермы, собранные попарно, с помощью распорок и диагональных связевых элементов создавали пространственные устойчивые блоки, которые подъемниками и лебедками поднимались в проектное положение (рис.2).
Рис.2 Фрагмент несущих конструкций опалубки купольного покрытия в период их монтажа
Другие концы ферменных блоков устанавливались в зоне будущего опорного кольца купола, размещенного непосредственно поверх кирпичных ограждающих стен (круглого в плане) зрительного зала. После завершения обшивки ферменного каркаса досками была получена опалубка для возведения сферического гладкого монолитного купола. Его стрела подъема - 18,6 м, что составляет около 1/3 диаметра. Толщина железобетонной оболочки первоначально была назначена 6 см, но вследствие устройства под куполом подвесного потолка и над куполом дополнительного деревянного покрытия толщина ее была увеличена на 2 см, т.е. до 8 см, только у опорного кольца на протяжении двух метров в оболочке предусматривалось утолщение до 12 см по переходной кривой.
Смелость устройства самого большого (гладкого) купола в мире в 40-х годах ХХ столетия усугублялась его особенностями: он должен был свободно лежать на круговой ранд-балке-опорном кольце (рис.3), связывающей внутренние стойки радиально расположенных рам кулуаров, окружающих купол, а на протяжении 30 м в него врезалась сценическая «коробка».
Рис.3 Армирование круговой ранд-балки для купольного
покрытия здания ДНК в г. Новосибирске
Таких решений еще не было в практике мирового строительства. Несмотря на низкие основные напряжения в оболочке (15-17кгс/см кв.), для предупреждения появления температурных и усадочных трещин, а также для распределения сосредоточенных грузов (подвеска люстры и другие) арматура купола была принята из двух одинаковых сеток, состоящих из стержней диаметром 6 мм. Вблизи опорного кольца, где оболочка испытывает кольцевые растягивающие напряжения, сетки были запроектированы из пяти стержней диаметром 8 мм (на погонный метр).
Рис.4 Армирование купольной оболочки сетками (в два слоя)
Железобетонное опорное кольцо купола сечением 50-80 см армировано с внутренней и наружной стороны по девять стержней диаметром 25 мм, стыки арматуры сварные, в разбежку.
Со стороны сцены, где купол срезан портальной рамой сценической коробки, арматура кольца заделана в ригель рамы. Для обеспечения свободного перемещения оболочки от температурных изменений и усадки бетона между опорным кольцом и ранд-балкой было проложено два слоя оцинкованного железа с жирной смазкой таватом (для уменьшения усилий от трения). Благодаря жесткой основе опалубки была достигнута точность в очертании ее поверхности, что имело первостепенное значение для куполов таких необычных размеров, т.к. даже незначительное отступление от его проектной формы могло вызвать перенапряжение в куполе (из-за увеличения его собственной массы). Бетонирование проводилось методом торкретирования, состав бетона приблизительно 1:3. Бетон подавался вручную, для этого по периметру купола был устроен спиралеобразный пандус (рис.5; рис.6).
Рис.5 Устройство пандуса для подачи бетона на купольное покрытие
Рис. 6 Спиралеобразный пандус вокруг купольного покрытия
для доставки бетона при его бетонировании
И такой метод возведения купола (с подачей бетона без механизмов) был применен впервые.
Предстояла экспертиза предлагаемых конструкций и методов их возведения.
Разрешение на производство работ было подписано профессором Лолейтом - председателем технического Совета г.Москвы.
Заслуживал большого внимания предлагаемый Матэри метод демонтажа опалубки после завершения бетонных работ, т.к. требовалось одновременно и равномерно обеспечить отжатие вниз «деревянного купола», чтобы все части железобетонного купола одновременно получили бы нагрузку от собственной массы. Эту задачу Матэри успешно решил следующим образом: под круглой площадкой на центральной вышке были смонтированы 10 домкратов, которыми можно было медленно опустить площадку, на которую опирались концы всех ферм, поддерживающих опалубку.
Противоположные же концы ферм должны были быть уложенными не на сами стены здания, а на "песочницы" – деревянные бочонки, лежащие на стенах. Отбирая равномерно песок из боковых отверстий бочонков, должно было быть достигнуто одновременное опускание и этих концов ферм, т.е. всей опалубки.
Предполагалось, что в натуре по команде (свистку) главного инженера строительства ДНК Полыгалина будут выполнены одновременно разовые повороты домкратов, а вместе с ними будут выбираться из 29 бочонков равные дозы песка. Пауза. И снова свисток и повороты домкратов... Таким образом вся опалубка должна была опуститься вниз одновременно. И наконец пришло время экспертизы выполненных работ.
В конце сентября 1933г. в Новосибирск прибыл профессор Пастернак. В своем заключении от 29 сентября 1933г. он отметил: "Что касается устройства опалубки: для купола диаметром 60 м над зрительным залом, можно считать произведенную работу как большое и новое достижение в области устройства подмостей и опалубки для сферических куполов больших размеров. Здесь строительная организация проделала вполне равноценную с проектной конторой творческую работу, выполняя соответствующие рабочие чертежи прекрасным образом в отношении качества и рациональности методов производства.
Мое мнение по обследованию выполненных железобетонных работ:
Считаясь с особой ответственностью и важностью главной (центральной) части сооружения, я проверил, насколько выполненные работы соответствуют представленным "Гипростроем" рабочим чертежам. К моему глубочайшему удовлетворению, я убедился, что подмости кружал нового типа тщательнейшим образом и доброкачественно выполнены при строительстве. Конструкции и материал опор сегментных ферм вполне отвечают чертежам. Опорные кольца, распределяющие нагрузку от сегментных ферм на стойки башен, также тщательно выполнены.
Домкраты точно центрированы по стойкам башни. Песочницы на опорах ферм по линии кулуаров выполнены в соответствии выполненных чертежей.
Опорные узлы сегментных ферм для новой конструкции, предложенной инженером Матэри, оказались в работе удобны и выполнены на высоком уровне. Опорные подушки центральных ферм сделаны по указанным рабочим чертежам правильно-дубовыми.
Косой настил из строганых досок толщиной 18 см оказался вполне допустимым для создания идеально сферической поверхности. Это доказывает, что разбивка кружал была сделана без ошибок. Кроме того, очевидно и безукоризненное выполнение примыкания купола к ригелю портальной рамы.
Кружала купола и стройные устои кулуаров создают впечатление грандиозного и красивого инженерного сооружения.
Система опалубки и лесов купола рациональна и тем, что она оставляет все огромное внутреннее пространство свободным для дальнейшего полного развития строительных работ по амфитеатру и авансцене.
Двойная сетка арматуры купола уложена тщательно по рабочим чертежам. Замену металлических подставок между двумя сетками бетонными кубиками, считаю целесообразной и вполне допустимой.
Промазку опалубки двумя слоями олифы (строганых поверхностей «деревянного купола») считаю достаточным мероприятием для легкого отделения бетона от опалубки при раскружаливании купола.
Бетонирование купола: при разработке проекта выполнены мои указания, что наилучшим способом бетонирования купола явится торкретирование, несмотря на то, что низкое напряжение в оболочке не требует особого плотного и крепкого бетона. Этот способ бетонирования, тем более в настоящее время в период наступления морозов - рационален. Бетонирование методом набрасывания бетона под лопатку (как штукатурка) в данном ответственном сооружении ни под каким видом не допускать.
От применения двойной опалубки купола надо окончательно отказаться. Основным методом бетонирования должен быть исключительно торкретирование, при этом допускаю, что верх купола площадью 700-800 кв. м следует забетонировать вручную с трамбованием бетона. Забетонированные части купола должны быть немедленно утеплены для зимования, укладкой на мокрый бетон одного слоя толя, по которому устраивается деревянная решетка из досок и засыпается опилками.
О применении имеющегося на постройке недоброкачественного войлока, не дающего гарантии достаточной тепловой изоляции надо отказаться. Следует форсировать отопление зрительного зала, чтобы не заморозить свежий бетон купола. При наличии уложенной и связанной арматуры на куполе надо его до наступления мороза – забетонировать. Можно почти с уверенностью сказать, что снег, который благодаря двойной сетке арматуры задержится, на опалубке купола разрушит ее или приведет к искажению точной формы поверхности оболочки. Я считаю, что на строительство возложено чрезвычайно ответственная и тяжелая задача, забетонировать купол в этом году, несмотря на весьма близкое наступление морозов…» Рекомендации ученого были учтены и все работы были выполнены в установленное время.
23 мая 1934 в адрес строительства ДНК пришло поздравление от городского комитета ВКП(б) и горсовета с успехом на трудовом фронте - завершением работ по куполу. В приветствии говорилось: "Блестящая победа - выполнение самого ответственного участка стройки - распалубки - и проведение испытаний железобетонного купола - оболочки над зрительным залом Новосибирского театра - залог того, что коллектив строительства ДНК достигнет новых успехов в дальнейшем и окончит строительство театра к сроку, установленному 2-й краевой партконференцией".
Вскоре в Новосибирске с целью авторского надзора прибыл архитектор А.З.Гринберг. Визуально проанализировав форму и объемно - пространственную композицию строящегося театра, он пришел к выводу, что купол нужно "поднять" на 2-2,5 метра. Признав свой просчет (как архитектора), он дал указание поверх железобетонного купола выполнить "шубу" - деревянный купол, повторяющий очертание железобетонной оболочки и отстоящей от нее максимально на 2,5 м.
Рис. 7 Купол под «шубой»
Указанные работы были выполнены срочно и уже в июне 1935г.
Строители изготовили для разбивки кровли шаблон - ворот купола. Была изготовлена и люлька для перемещения кровельщиков при креплении фигурных - стальных чешуйчатых элементов купола общей площадью около 1300м кв., монтируемых поверх «деревянной шубы».
Только 11 июля 1939г. архитектор Дмитриев, мастер малярного цеха Медведко, представитель товарищества "Художник" Бертик с 8 по 11 июля произвели окончательную покраску плафона подвесного потолка к купольному покрытию зрительного зала под художественную роспись 1117м кв. А вскоре началась война…
|
