Здания из стали впервые приобрели популярность в начале 20 века. Их использование стало более распространенным во время Второй мировой войны и значительно расширилось после войны, когда сталь стала более доступной. Здания из стали получили широкое распространение, отчасти из-за экономической эффективности. Диапазон применения расширился благодаря усовершенствованным материалам, продуктам и возможностям проектирования с появлением программного обеспечения для автоматизированного проектирования.
Эффективность
Сталь обладает рядом преимуществ перед другими строительными материалами.
- Сталь отличается прочностью конструкции и изготавливается в соответствии со строгими спецификациями и допусками.
- Любой лишний материал на 100% подлежит вторичной переработке.
- Сталь нелегко деформируется, прогибается, скручивается или сгибается, поэтому ее легко модифицировать и она обеспечивает гибкость конструкции. Сталь также проста в монтаже.
- Сталь экономична и ее цена редко меняется.
- Сталь обеспечивает более высокое качество строительства и меньший объем технического обслуживания, обеспечивая при этом повышенную безопасность и износостойкость.
- В связи с распространением плесени в жилых зданиях использование стали сводит к минимуму эти заражения. Для роста плесени необходим влажный, пористый материал. У стальных шпилек этих проблем нет.
Учитывая ее преимущества, профессионалы по всему миру экспериментировали и внедряли инновации в стальные системы. Ниже представлены 10 лучших инновационных стальных конструкций по всему миру.
Исторический вокзал Юнион-Стейшн в Денвере
Исторический вокзал Юнион-Стейшн Денвера — шедевр изящных искусств, расположенный на окраине центрального делового района города. Компании SOM было поручено расширить и превратить этот вокзал в крупный региональный транспортный узел. Для этого фирма превратила 20 акров бывших железнодорожных станций в городской транспортный район, который организует легкорельсовые, пригородные и междугородние железнодорожные перевозки, велосипедные и автобусные маршруты, а также пешеходные дорожки в интуитивно понятный интермодальный узел.
Центром внимания является железнодорожный зал под открытым небом, который был задуман как эффективное и формально выразительное средство укрытия нескольких железнодорожных путей. Его основная конструктивная система состоит из 11 стальных “арочных ферм” протяженностью почти 180 футов, одетых в натянутую ткань из ПТФЭ. В профиль навес поднимается на 70 футов с обоих концов и динамично опускается до 22 футов в центре — жест, который позволяет конструкции защищать пассажирские платформы внизу, обеспечивая при этом вид на исторический вокзал.
Основная конструктивная система железнодорожного зала состоит из одиннадцати стальных арочных ферм, которые поддерживают натянутую ткань из ПТФЭ. Эти фермы простираются почти на 180 футов от одного штыревого соединения большого диаметра на арочных опорах колонн высотой 18 футов. Каждая ферма стабилизируется с помощью крепежных стоек. В центре железнодорожного зала арочные фермы заменены консольными, открывая навес для неба. В профиль навес поднимается на 70 футов с обоих концов и динамично опускается до 22 футов в центре — жест, который защищает пассажирские платформы внизу, обеспечивая при этом вид на исторический вокзал.
Circuit of the Americas Остин
Основной архитектурный язык объекта отражает точность, динамизм и ориентированный на производительность дизайн гоночных автомобилей. Он также визуально стимулирует, включая баннеры, рекламные щиты и смелую графику. Архитекторы привносят свой инновационный подход в конструктивные системы: вместо того, чтобы быть скрытыми за фасадом здания, они четко сформулированы и становятся важными частями дизайна. Архитектурная тема, повторяющаяся по всему объекту, — использование красных стальных труб. Трубы каскадом спускаются по боковой стороне смотровой башни, образуя навес для сцены амфитеатра, а также обрамляют главную трибуну. Этот элемент, напоминающий о спортивных автомобилях и движении, связывает конструкции воедино, создавая единое визуальное впечатление.
Передняя центральная секция с фиксированными сиденьями и превосходным видом на сцену занята девятью рядами лож. Зона отдыха на первом этаже позволяет проводить различные мероприятия с возможностью установки дополнительных 1528 временных мест, банкетных столов или зон для стояния в зале. Сама сцена расположена у основания смотровой башни, красные стальные трубы которой начинаются на вершине башни высотой 251 метр, спускаются вниз и расходятся, образуя навес над сценой. Навес защищает исполнителей от непогоды и служит подвесной решеткой сцены для поддержки сценического освещения и акустических систем.
Мемориал погибших пожарных в Миннесоте
Мемориал, расположенный на территории Капитолия штата в Сент-Поле, чтит жертву пожарных Миннесоты, погибших при исполнении служебных обязанностей. Здесь находится мемориальная статуя пожарного из Миннесоты, ранее выставлявшаяся в международном аэропорту Миннеаполис-Сент-Пол.
Основное требование к дизайну заключалось в том, что объект должен был стать живым мемориалом — по своей материальности, организации и характеру использования — и государство пожелало иметь место для чествования своих погибших пожарных, предоставляя при этом место для размышлений о природе пожарной службы. Весь период строительства составил пять месяцев от заключения контракта до окончательного завершения (с мая по сентябрь 2012 года).
Приближаясь к памятнику, земля поднимается, чтобы представить посетителям облицованную камнем стену, на которой выгравированы названия пожарных подразделений со всего штата. Большой стальной монолит парит над центральной точкой места, где стоит статуя, образуя павильон, который является посредником между монументальным масштабом территории Капитолия и размером статуи в натуральную величину. Поле из нескольких колонн из легкой стали выдерживает вес монолита наверху, а на колоннах начертаны имена павших. Посетители движутся в тени монолита между множеством колонн, чтобы увидеть статую, залитую светом из зеркальной пустоты в монолите наверху. Снаружи павильона скамейка обеспечивает удобное место для размышлений.
Мост из стали и стекла
Пешеходный мост соединяет новый отель Hilton Columbus Downtown в Колумбусе с прилегающим конференц-центром Greater Columbus через Хай-стрит, главную магистраль в центре города Колумбус.
Конструкция состоит из закрытого стеклянного прохода длиной 105 футов, поддерживаемого одной подвесной стальной трубой и ребрами жесткости.
Все ограждение моста — полы и стены — в основном из стекла. В результате создается ощущение физической и материальной легкости и визуальной прозрачности, которые призваны выделяться на фоне внешних пешеходных мостов с тяжелыми фермами по всему Колумбусу. Единый модуль 138-тонного моста был изготовлен и отправлен в виде небольших компонентов, которые затем были собраны и застеклены на месте перед установкой всей конструкции на место.
Все строительные услуги, включая подачу воздуха, воды и освещения, осуществляются через подвесную 48-дюймовую стальную трубу или дискретно внутри стеклянного прохода, что позволяет максимально увеличить высоту внутреннего пространства.
Кампус колледжа Помона
Новое здание Studio Art Hall площадью 35 000 кв. футов заменяет столетний зал Рембрандта, в котором размещалась художественная программа колледжа Помона. Поскольку художественный факультет обслуживает не только специалистов по искусству, но и всех студентов, колледжу требовалось пространство, которое влияло бы и очаровывало любого, кто переступает порог его дверей.
Планировка разработана таким образом, чтобы вдохновлять на взаимодействие, обсуждение и социализацию при перемещении по студиям и общественным зонам. Монументальная лестница привлекает посетителей в пространство и обеспечивает неформальную зону отдыха для встреч или общения. Из окон Studio Art Hall открывается потрясающий вид на горы Сан-Габриэль. Арочная крыша, которая, кажется, парит над зданием, имитируя приливы и отливы окружающих вершин, отражает окружающую обстановку. Для создания волнообразной формы большая часть стали, использованной в каркасе крыши, была установлена под углом 45 градусов по отношению к решеткам колонн. Кривизна в одном направлении была достигнута прямыми линиями балок на постоянной высоте в пределах одной линии; в перпендикулярном направлении изогнутая геометрия была достигнута гранеными линиями балок. В результате получилась стальная решетка с балками из пиломатериалов, проходящими между балками для поддержки кровельной системы.
Построенный по золотым стандартам LEED проект design-assist стоимостью 29 миллионов долларов был спроектирован в экологичном минималистском стиле, оставаясь открытым и воздушным, со свободными пространствами и внешними коридорами. Центральный внутренний двор открыт небу, обеспечивая достаточное освещение и еще одну связь с природой и природными стихиями. Шесть световых люков на наклонной крыше с вентиляционными отверстиями обеспечивают естественное освещение и приток воздуха по всей студии.
Caesars Entertainment Corp
Конференц-центр стоимостью 375 миллионов долларов получит серебряную награду LEED и будет включать в себя два крупнейших в мире бальных зала без колонн, открытие которых ожидается до конца марта 2020 года. “CAESARS FORUM на шаг ближе к тому, чтобы предложить этот единственный в своем роде вариант в индустрии совещаний и конгрессов. CAESARS FORUM станет первым сооружением такого размера, построенным на одном уровне и эквивалентным по размерам двадцати семи теннисным кортам или трем хоккейным каткам. Здесь также будет представлена FORUM Plaza, первое в Лас-Вегасе пространство для проведения встреч и мероприятий на открытом воздухе площадью 100 000 квадратных футов.
Факты о быстром строительстве
- Более 7500 единиц стали
- 10 000 тонн стали
- 143 500 болтов
- В общей сложности более 300 000 часов строительства
- 26 718 кубических ярдов бетона
- Десять стропильных ферм: длина каждой 315 футов, поставляются в трех экземплярах
- Верхняя балка была изготовлена в штате Юта
- Обычно их поднимают с помощью сосны и флага
- Первая отделка деревом датируется 700 годом нашей эры в Скандинавии
- Дерево символизирует рост и здоровье, флаг демонстрирует патриотизм
Вестгейтский мост
Одним из самых значительных мостов в Австралии является мост Вестгейт через реку Ярра в Мельбурне, который соединяет западные пригороды Мельбурна и южные районы штата Виктория со столицей Мельбурна. Этот мост представляет собой вантовый мост со стальной коробчатой балкой, который имеет основной речной пролет 336 м и общую длину более 2500 метров. Этот мост рухнул во время строительства в октябре 1970 года, что привело к созданию Королевской комиссии. Этот и ряд других заметных случаев обрушения балочных мостов в Великобритании и Германии также привели к разработке многих важных правил Комитетом Меррисона в Соединенном Королевстве. В 2006 году правительство штата Виктория одобрило планы реконструкции моста. Некоторые из важных факторов включали усиление коробчатых балок при сохранении транспортного потока в течение всего периода работ. Эти работы были завершены в июне 2011 года и включали значительную работу над коробчатой балкой. Большая часть работы включала использование технологий глухого крепления болтами для увеличения толщины элементов жесткости, тем самым уменьшая диапазон напряжений, действующих в коробах, и, следовательно, усталостный ресурс конструкции.
Гросвенор Плейс
Инновационное использование конструкционной стали в этом здании было довольно впервые в Австралии. При строительстве были использованы высокопрочные холодноформованные профилированные стальные листы для настила с пределом текучести 550 МПа (Н/мм2). Балки, которые простираются примерно на 16 метров от железобетонной сердцевины до каркаса по периметру, были спроектированы для удобства эксплуатации как полунепрерывные, с предполагаемым полужестким соединением между балкой и сердцевиной. Колонны на нижних уровнях зданий совершенно уникальны и включают в себя три колонны по периметру, сгруппированные на уровне земли в одну колонну, при этом ключевой целью является экономия места для парковки автомобилей в подвале. Для изготовления ограждающих секций в этой зоне использовалась высокопрочная закаленная конструкционная сталь с пределом текучести 690 МПа (Н/мм2).
Yas Hotel
Разработанная с использованием специально разработанного 3D-программного обеспечения сверхпрочная система Megashor использовалась для поддержки 911 узловых точек, необходимых для установки знаковой стальной лестницы и каркаса из стеклянных панелей, покрывающего отель Yas. Когда RMD Kwikform Middle East получила контракт на поддержку нового 217-метрового решетчатого каркаса – множества широких криволинейных форм, изготовленных из стали и 5096 поворотных стеклянных панелей ромбовидной формы, – бизнес приобрел одну из самых инновационных и захватывающих конструкций в мире. Для основного подрядчика Al Futtaim Carillion, работающего на девелопера ALDAR Properties, требование к системе временных работ на основе опалубки и фальцевых конструкций, которая могла бы безопасно поддерживать не менее 911 различных узловых точек по всей конструкции каркаса решетки, было важным для реализации проекта. Для RMD Kwikform проектирование и практическое выполнение опалубки и временных опор фальшборта были двумя наиболее сложными элементами проекта.
Solar Ark
Дизайн Solar Ark был вдохновлен видением ковчега, отправляющегося в путешествие в 21 век. Эта идея привела к тому, что размер и общая символическая форма Solar Ark стали примером производства чистой энергии. В общей сложности площадь строительства Solar Ark составляет 3294,48 м,2 в качестве основания конструкции использовался железобетон. Общая длина Солнечного ковчега от одного конца до другого составляет 315 метров. Высота ковчега от центра сооружения составляет 31,6 метра. Всего насчитывается 5046 солнечных панелей. Двенадцать монокристаллических кремниевых модулей солнечных элементов на единицу были собраны на земле, и 470 единиц были подняты и прикреплены к основному корпусу Солнечного ковчега.
Вес самого корпуса ковчега (без учета колонн) составляет 3000 метрических тонн и изготовлен из конструкционной стали. Этот строительный материал помогает создать впечатление, что солнечный ковчег подвешен в воздухе. Каждая колонна имеет 2 метра в диаметре и 31 метр в длину, а длина Солнечного ковчега составляет 315 метров. Все шасси Solar Ark поддерживается четырьмя “G-образными колоннами”, изготовленными Kubota на заказ, и в общей сложности эти колонны весят около 5000 тонн. Эти высококачественные колонны однородны, что является результатом бесшовного метода строительства, использующего центробежную силу. Благодаря прочным строительным материалам Solar Ark способен противостоять ветрам со скоростью до 34 метров в секунду и землетрясениям 7-го уровня по японской шкале.
Арк окружен 5-метровыми фонтанами и двумя прудами, каждый из которых имеет свой собственный каскад. Вход в Solar Ark оборудован солнечными крыльями, которые состоят из солнечных элементов HIT, вырабатывающих электричество сверху и снизу, а также выполняющих функцию навесов, пропускающих солнечный свет. Между отдельными солнечными панелями в общей сложности установлено 75 000 красных, зеленых и синих светодиодов с компьютерным управлением, которые активируются ночью для создания изображений и слов по всему ковчегу.
Заключение
Инновации — это непрерывный процесс, и дизайнеры по всему миру действительно внедряют инновации в стальные конструкции.