Новый петербургский шпиль

Монтажники-высотники на башне Лахта Центра. Январь, 2018

Монтажники и группа инженеров стройконтроля на приемке работ. Шпиль башни. Декабрь, 2017

Монтажник у кромки будущего фасада башни. Декабрь, 2017

Каркас шпиля: колонны-стойки, Ø 1020 мм. Декабрь, 2017

Каркас шпиля: кольцевые балки и балки-раскосы. Декабрь, 2017

Закручивающаяся форма башни. Внешние углы здания сформированы «ребрами» небоскреба. Январь, 2018

Фахверковые балки для образования формы шпиля. Декабрь, 2017

За счет фахверковых балок шпиль — органичное продолжение башни. Декабрь, 2017

Основные элементы пирамидального каркаса шпиля. Декабрь, 2017

Выше 420 метров, когда шпиль максимально сужается, вместо пяти периметральных колонн появляется центральная колонна-стойка – также трубчатого сечения, диаметром 1420 мм. Заключительные 13 метров – конусообразная завершающая конструкция шпиля.

Незамерзающий

На фахверк, образованный силовыми элементами, крепится облицовка шпиля.
Она имеет важную особенность: вместо стекла в рамах установлена сетка из нержавеющей стали.

Сетка в фасадном профиле. Шпиль Лахта Центра. Декабрь, 2017

Замена стекла на сетку – необходимость в условиях петербургского микроклимата.
Влажность и холод способствуют образованию наледи, а большая часть шпиля проходит через неотапливаемое пространство.

Неотапливаемый металл на высоте: обледенение кранов. Январь, 2018

Ячеистая структура поверхности препятствует сращиванию снега в пласты, а льда — в крупные сосульки. При сходе, например, под порывами ветра, снег распадается на мелкие фракции. В других случаях проволока сетки становится подобием арматуры, на которую нарастает лед – усиленный металлически стержнем, он более устойчив к самопроизвольному скалыванию.
Для примера – фото крана, на котором можно сравнить образование снежного пласта на сплошной и сетчатой поверхности:

Образование снежного покрова на неотапливаемой металлической поверхности:
1 – сплошная обмерзшая поверхность со снежным покровом
2 – поверхность с ячеистой структурой, снежный пласт не сформирован

Принятие решения по облицовке фасада делали, конечно, не в ходе наблюдений за кранами – это просто иллюстрация. Лахта Центр – самый северный небоскреб мира. Дело усугубляется переходным к морскому климатом, с влажностью в 94 % и активной циркуляцией воздушных масс с быстрой и частой сменой погоды. Для системы ПОС рассматривали разные варианты, например – покрытия, предотвращающие адгезию металла со льдом. По итогам расчетов и серии натурных испытаний в России и Канаде, остановились на наиболее эффективном варианте – сетчатой облицовке. А для особых погодных случаев в части конструкций шпиля заложен профиль с нагревательным кабелем. При достижении определенных показателей по льдооборазованию, АСУЗ включает небольшой подогрев, для предотвращения образования наледи.

Испытания ПОС для Лахта Центра.

Нагревательные элементы запустят уже после завершения прокладки инженерных систем небоскреба.

Фасадные элементы шпиля. Декабрь, 2017

На руку проектировщикам – высота. Если на расстоянии метра стекло от сетки отличит любой, то за полкилометра, с учетом тщательного подбора фактуры материалов, это маловероятно.

Пройти сквозь фасад

Будет ли внутрь шпиля из-за его сетчатой облицовки попадать осадки? Насекомые? Птицы?
Высота ячейки сетки небольшая – немногим более 25 мм. Дальше мельчить не стали – это бы увеличило парусность шпиля. Укрупнять – тоже, иначе бы стал актуален вопрос о птицах. Остаются вездесущие комары. Но выше 20-го этажа башни их полетов пока не наблюдали.

Ячейка сетки фасада шпиля

А вот снег и дождь в подшпилевое пространство попадать смогут. Но большой проблемы это не представляет. Все, что разместится внутри шпиля, выполнено из антикоррозийных материалов, устойчивых к разным погодным условиям. Небольшое накопление осадков на верхнем перекрытии – допустимая вещь. Ведь никого всерьез не беспокоит снег или лужи на крыше дома? Не страдает от осадков петербургская телебашня, не закрывают в снег или дождь трубы заводов.

***

ЧЕТЫРЕ ШАГА ДО ВЕРШИНЫ

Операцию по установке шпиля разделили на четыре этапа – в соответствии с особенностями его четырех конструктивных зон.

Шаг 1: Зона рекорда

Сентябрь-октябрь 2017

Первая зона – переходное, условно «предшпилевое» пространство. Это — обитаемая и отапливаемая часть, с 83 этажа и до 88 уровня (отметка 378 метров).

Уровень 88. Выше – только шпиль

Пять переходных этажей башни отличает от остальных только то, что несущие периметральные композитные колонны уступают место стальным колоннам-стойкам. В остальном – отличий нет: присутствуют все элементы конструктива других обитаемых зон небоскреба: ядро, межэтажные перекрытия, стеклянный фасад…

На 83 уровне, конец августа 2017. Первый участок со стальными колоннами-стойками

Колонны-стойки имеют меньший диаметр по сравнению с композитными. Помимо конструктивной возможности уменьшить сечение, в этом есть плюс эксплуатационного свойства: улучшенный обзор в панорамном ресторане и на обзорной площадке Лахта Центра.

Панорамный ресторан на 76 этаже башни Лахта Центра. Визуализация

Переходное пространство заканчивается перекрытием на 88 уровне. Условно перекрытие на 88-м можно назвать «кровлей» здания. На этапе прохождения этого уровня Лахта Центр стал самым высоким небоскребом Европы, обогнав башню Федерация – еще до монтажа фахверка шпиля.

Шаг 2: Пять колонн

Октябрь-декабрь 2017

Второй этап — с 89 до 100 уровня (отметка 428 м). Тут мы уже видим фахверк шпиля в чистом виде. С 89 уровня количество колонн уменьшается с десяти до пяти: этого достаточно, чтобы нести облегченный каркас и облицовку из стальной сетки. Шпиль весит около 2000 тонн – практически незаметная величина в 670 000 тонн общей массы башни.

Для того, чтобы колонны сохраняли правильное пространственное положение с момента их установки до момента закрепления кольцевыми балками и раскосами, строители применяли временные конструкции-распорки. Сборка фахверка – алгоритм из нескольких последовательных операций: монтаж колонн – закрепление распорками — монтаж диагональных и кольцевых балок — демонтаж временных конструкций.

Фасад пока не закрепляют: ниже, на 88 уровне, твердеет бетон межэтажного перекрытия. Зато сразу монтируется лестница и система подвесных площадок по периметру будущего фасада шпиля. В жизни шпиля после стройки по этим путям будут передвигаться те, кто обслуживает конструкцию и размещенное внутри оборудование. Англоговорящие подрядчики называют такие подвесные «дороги» «кошачьими» — cat waу.

Подвесная площадка в шпиле башни. Январь, 2018

Шаг 3: Центральная ось, земля – небу

Декабрь 2017- январь 2018

Отметка 420 метров – последний уровень стальных периметральных колонн. На этом участке они передают несущую эстафету центральной колонне-стойке.

Переход от периметральных колонн к центральной стойке. Январь, 2018

Конструктив самых высоких уровней башни собирают на земле. Это – блоки шпиля, которые начинаются с сотого уровня. На земле монтируют по две кольцевые балки с фасадным элементом между ними.

Сборка элемента шпиля на земле. Январь, 2018

Затем кран поднимает собранный элемент на высоту, и монтажники устанавливают его на центральную трубу, как на стержень пирамиды.

Подъем сборного блока