Редакция журнала «Кровли» представляет текстовый вариант видеоинтервью с Геннадием Океановым (ЦНИИ Промзданий), представленного на Youtube-канале «Фасадные инновации TV».
***
— Расскажите, пожалуйста, о текстильных мембранах. Какими они могут быть?
— Текстильные мембраны могут быть многослойными либо однослойными, однако их общей чертой является то, что они работают только в растянутом состоянии. Мембраны должны быть укреплены либо на жестком ровном каркасе произвольной формы, либо на системе стоек и растяжек, которые позволяют растянуть пленку или ткань в рамках требуемой формы.
Самый популярный материал для мембран сейчас — это армированная ткань с ПВХ — покрытием. Основанием является либо полиэстер, либо стеклохолст.
Следующее по значимости, более дорогое покрытие, долговечное и прочное — это ПТФЭ. По сути, это то, что мы называем тефлоном, но усиленное арматурой из полимерных нитей либо стеклоткани. Покрытие белого или серебристого цвета может иметь ограниченную светопрозрачность порядка 25 %. Оно обладает очень высокой стойкостью к атмосферным условиям, к химическим воздействиям и очень высокой прочностью.
Ну и, наконец, третья группа мембран — это пленки. Наибольший интерес представляет прозрачная пленка ЭТФЭ толщиной до 2 мм. На нее может быть разными способами нанесен принт. Пленка очень прочная, ее можно использовать в самостоятельном виде или же формировать пневмоопорные подушки для применения в строительных конструкциях. Самые известные проекты с этим мембранным покрытием — стадион Allianz Аrena в Мюнхене, а также олимпийский стадион «Гнездо» в Пекине.
— В чем заключаются особенности и возможности использования мембранных систем?
Это интересный дискуссионный вопрос. Наиболее яркие примеры применения мембран в современной архитектуре — это объекты прошедшей в Лондоне Олимпиады, растянутые конструкции на основе ПВХ- или ПТФЭ-мембран. Эти сооружения предполагали перепрофилирование либо перенос в другое место сразу после завершения спортивных соревнований. В таком ключе применение столь легких, прочных, но в тоже время мобильных и легко утилизируемых конструкций оправдано.
В России к архитектурным мембранам относятся настороженно. У нас мало опыта проектирования и эксплуатации этих мембран, да и эксплуатировать их в наших условиях непросто. Однако это, опять-таки, вопрос опыта.
В России более распространены архитектурные мембраны на основе ПВХ. Они дешевы, минимальная стоимость мембраны составляет около 15 евро за 1 кв.м, а стоимость конструкций в пересчете на кв.м. начинается примерно от 200 евро. Помимо сплошных водонепроницаемых мембран существует большое количество сеток разнообразной структуры, тоже имеющих тканную основу, покрытую ПВХ.
Использование мембран ПТФЭ предполагает бОльшую капитальность сооружений. Этот материал существенно дороже, цена 1 кв.м. достигает 200 евро, а цена конструкций превышает 400 евро за кв.м. Это делает мембрану не столь привлекательной по цене и предполагает очень серьезный подход к проектированию и дальнейшей ее эксплуатации. Расходы на эксплуатацию не так велики, но тем не менее покрытие из ПТФЭ безусловно требует правильной и постоянной эксплуатации.
Если говорить о ПТФЭ-подушках или однослойных ЭТФЭ-мембранах, то они еще дороже, однако, с их помощью можно создавать действительно необычные объекты высокотехнологичной архитектуры. Эксплуатация таких материалов затруднена в силу технологических особенностей.
— Расскажите об основных принципах проектирования натяжных мембранных конструкций…
Если говорить о формообразовании, то этот процесс детально изучен и хорошо описан в существующей литературе. Все натяжные конструкции поддаются расчету. Мембраны формируют трехмерные конструкции, мы фиксируем ткань в определенном положении с учетом провесов, тросами или другими растяжками, создавая каркас — либо жесткий, либо натянутый. Существуют таблицы форм, которые получаются при том или ином способе крепления мембраны на конструкциях. Они широко известны, архитекторы достаточно свободно в них ориентируются.
Проблема в другом. Когда первоначальная форма нарисована, все расчеты и определения технических параметров покрытия или фасада производятся сейчас методом компьютерного моделирования. Для этого нужен сложный программный комплекс, которым владеют сейчас в России лишь несколько компаний. Его обслуживание требует труда квалифицированных специалистов и большого опыта работы. Не все идеи архитекторов могут быть реализованы, часто по экономическим соображениям, но иногда и из-за технических ограничений. В первую очередь это связано с необходимостью использовать стационарные несущие конструкции — линейные структуры, балки, фермы, которые обладают собственным весом и не позволяют создавать ощущения особой легкости. Мы должны учитывать в нашей стране обилие снега, несущие конструкции покрытий должны эти нагрузки адекватно воспринимать.
Наглядным примером может служить стадион «Фишт» с легкой, практически невесомой оболочкой, укрепленной на массивных конструкциях. Расчетная схема этого сооружения не проста, и, несмотря на современные технологии и материалы, несмотря на привлечение лучших зарубежных компаний в качестве подрядчиков, все-таки это сооружение не вызывает ощущения искомой легкости — оно достаточно монументально. Изначально сама конструкция стадиона предполагала поликарбонатное покрытие в виде «рыбьей чешуи», но потом она была доработана и адаптирована к климатическим условиям. Несмотря на то, что это зона субтропиков, на побережье ожидался весьма высокий уровень снеговых и ветровых нагрузок. Необходимость адаптации изначальных конструкций под эти нагрузки привела к существенному увеличению их массы и вызвала, в результате, замену типа покрытия. В этом случае ЭТФЭ-подушки, которые реализовала компания «Vector Foiltec», оказались необыкновенно эффективным средством, которое позволило эту техническую задачу решить. Более того, на стадионе, который изначально представлял из себя комплекс из двух ракушек, для церемоний открытия и закрытия олимпиады потребовалось перекрыть и пространство над ареной стадиона. Эта задача тоже была решена. На уже имеющиеся конструкции были установлены временные перемычки и поверх них были расположены ЭТФЭ-мембраны.
ЭТФЭ-пленки весьма долговечны. Они инертны, практически не подвержены атмосферным воздействиям, устойчивы к ультрафиолету. В нашей стране существует практика испытания различных полимеров, мы считаем что их долговечность не менее 20 лет, но опыта соответствующего до сих пор не существует, в силу того, что это достаточно новый материал и он должен пройти проверку временем. Тем не менее, реализованные проекты признаны успешными. В настоящий момент времени сдано в эксплуатацию ЭТФЭ-покрытие на стадионе «Зенит». Основные трудности как раз связаны с текущим ремонтом и поддержанием этих покрытий в работоспособном состоянии.
Это натянутые конструкции?
Они пневмоопорные, требуют постоянного технического контроля и исправности оборудования. Они постоянно имеют поддув воздуха, это система низкого давления, она не так сложна как изначально кажется, но требует к себе внимания. Под высокими снеговыми нагрузками подушка может схлопнуться, мембраны «слипаются» между собой и покрытие меняет характер своей работы. Тем не менее материал сохраняет целостность и может работать в таких условиях, потом материал должен восстановить свою форму.