PREFABRIKOVANÉ KONSTRUKCE PRO DVĚ SPORTOVNÍ STAVBY PRECAST STRUCTURES FOR TWO SPORTS CONSTRUCTIONS

Transkript

1 PREFABRIKOVANÉ KONSTRUKCE PRO DVĚ SPORTOVNÍ STAVBY PRECAST STRUCTURES FOR TWO SPORTS CONSTRUCTIONS Pavel Čížek, Zdeněk Burkoň, Michal Sadílek Pro výstavbu krytých víceúčelových sportovních hal a tribun otevřených stadiónů, v závislostech na dispozičním uspořádání, funkčních a architektonických požadavcích, se pro nosné používá beton, ocel a dřevo buď samostatně, nebo v různých kombinacích. V roce 2011 byla ukončena výstavba a byly uvedeny do provozu tribuny fotbalového stadionu FC Viktoria Plzeň ve Štruncových sadech a Víceúčelová sportovní hala dvou gymnázií v Pardubicích na Dašické ulici. Pro tribuny fotbalového stadionu v Plzni byla navržena nosná železobetonová prefabrikovaná tribun s konzolovým ocelovým střešním překryvem. Pro krytou víceúčelovou sportovní halu byla navržena s vhodným využitím monolitického a prefabrikovaného železobetonu, střešních dřevěných lepených nosníků a zdiva. Concrete, steel and wood are being used together or separately for bear-loading structures of sports arenas and viewers stands depending on layout, functions and architectural requirements. In 2011, construction of viewers stands of the soccer arena FC Victoria Pilsen in Štrunc Park and Multipurpose Arena of two high schools in Dašická street in Pardubice were finished. A load-bearing reinforced concrete precast construction was designed for the viewers stands in Pilsen. For the covered multipurpose arena, a construction with appropriate use of monolithic and precast reinforced concrete, pasted wooden bars for the roof and masonry was designed. 1 TRIBUNY FOTBALOVÉHO STADIONU V PLZNI Tři nové tribuny s rohovými sekcemi situovanými po obvodu půdorysu 148 x 93 m doplňují stávající dvoupodlažní rekonstruovanou hlavní tribunu s ocelovou konstrukcí (obr. 1 a 2). Realizační projekt s výrobní dokumentací a výstavba nových tribun měly rychlý spád s požadovaným termínem dokončení montáže prefabrikované do 20. srpna První podklady z DSP jsme obdrželi 29. dubna Po dohodě zpracovatelů projektu stavební části, hlavního dodavatele a dodavatele nosných konstrukcí došlo ke změnám projektantů prefabrikované tribun a střešního ocelového překryvu. Na základě našich zkušeností s navrhováním a realizacemi konstrukcí obdobného charakteru se nám podařilo účelně upravit jak prefabrikované dílce, tak jejich styky. Zvláštní pozornost jsme věnovali příčným rámovým soustavám (obr. 3) situovaným převážně v rozteči 6,33 m s vnějšími extrémně zatíženými pylony střešní ocelovou příhradovou 16m konzolovitě vyloženou konstrukcí s táhly a kotvením ve třech výškových úrovních +14,8, +11,985 a +9,935 m s maximální tahovou silou 860 kn na kótě +14,8 m a maximální tlakovou silou kn na kótě +9,935 m. Kotevní desky (obr. 4) pro přenos tahových sil byly ověřeny zatěžovacími zkouškami. Změna koncepce ocelové střešní [1] spočívala zejména v záměně závěsů z trubek o průměru 194 mm táhly systému Macalloy 460 (obr. 5) s možností jejich předepnutí. Došlo tak k výhodné redistribuci vnitřních sil ocelové s úsporným rozložením zatížení do pylonů. To umožnilo zmenšit jejich průřezy z 0,6 x 1,3 m v DSP na 0,5 x 1,15 m, a tím i snížit hmotnost pylonu z 35,1 na 25,9 t s příznivým vlivem na jejich výrobu, přepravu (obr. 6) a montáž. Rámová soustava sestává z vně orientovaných obvodo BETON technologie sanace 5/2012

2 5 6 4 Obr. 1 Pohled na areál fotbalového stadionu z ptačí perspektivy vizualizace [2] Fig. 1 Helicopter view of a soccer arena visualisation Obr. 2 Pohled na tribuny před jejich dokončením Fig. 2 View of the viewers stands before finishing Obr. 3 Příčný řez konstrukcí tribuny (1 pylon, 2 tribunové nosníky, 3 lavice, 4 parapetní obvodový panel, 5 podélný vnitřní stropní průvlak, 6 stropní deska, 7 ocelová příhradová konzola, 8 předepnuté táhlo) Fig. 3 Cross section of the viewers stand (1 pylon, 2 viewers stands beams, 3 bench, 4 external parapet panel, 5 interior longitudinal girder, 6 ceiling slab, 7 steel truss console, 8 prestressed tie) Obr. 4 Kotvení ocelového příhradového vazníku Fig. 4 Anchoring the steel truss beam Obr. 5 Táhlo systému Macalloy 460 kotvené do zhlaví pylonů Fig. 5 Macalloy 460 system bar anchored into the pylon head Obr. 6 Přeprava pylonů k montáži Fig. 6 Transportation of pylons to the site Obr. 7 Vazby tribunových nosníků na podpůrné prvky v osách A, B, C (1 obvodový sloup, 2 vnitřní sloup, 3 monolitický základ, 4 tribunový nosník, 5 ložisko, 6 trny, 7 kalich, 8 maltové lože, 9 zálivka (Groutex, JB C20/25), 10 svařovaný spoj) Fig. 7 Linking the viewers-stands beam to the supporting elements in the A, B, C axes (1 peripheral pylon, 2 inner pylon, 3 monolithic base, 4 tribune beam, 5 bearing, 6 spikes, 7 calyx, 8 mortar bed, 9 grout, 10 welded joint) Obr. 8 Půdorysná skladba dvouramenného schodiště Fig. 8 Layout of the twoshoulder staircase Obr. 9 Půdorysná skladba vstupu do hlediště Fig. 9 Layout of the entrance to the viewers stands /2012 technologie sanace BETON 19

3 Obr. 10 Pohled na vstup do hlediště Fig. 10 View on the entrance to the viewers stands Obr. 11 Skladebně komplikovaná sklad ba dílců výstupního (vstupního) prostoru na tribuny Fig. 11 Complicated setting of individual parts of the entrance (exit) space to the viewers stands Obr. 12 Modulová sekce tribun v násobcích 19 m Fig. 12 Section of modules of viewers stands in the multiplications of 19 meters Obr. 13 Skladba dílců rohových sekcí Fig. 13 Composition of elements of corner sections Obr. 14 Vodovzdorná a protiskluzová úprava tribunových dílců v otevřené expozici Fig. 14 Waterresistant and antisliding finishing of the viewers stands elements in open exposition vých pylonů a středních sloupů průřezu 0,4 x 0,4 m. Ve spádu orientované tribunové nosníky jsou uloženy na konzoly nebo záhlaví sloupů prostřednictvím pryžových ložisek a zabudovaných trnů v nosnících. Úložná plocha spodního tribunového nosníku v kontaktu se základovým pasem je opatřená ovinutými vyčnívajícími trny vloženými a dodatečně zalitými v připraveném vybrání monolitického základu s bezpečným přenosem vodorovného zatížení z rámové soustavy do základů. K pylonům jsou nosníky přivařeny pomocí ocelového přípravku, aby byla zajištěna stabilita v průběhu montáže a navíc se zabránilo jejich kroucení v konstrukci. Pro ukládání tribunových lavic jsou nosníky v horní ploše opatřeny mělkými výřezy. Svislé spáry mezi čely nosníků a ve styku s pylonem jsou na celou výšku vyplněny speciální zálivkou s požadovanými vlastnostmi; rychlý náběh pevnosti a předepsaná rozpínavost. Detaily uložení (obr. 7) jsou koncipovány tak, aby byl zajištěn přenos zatížení ode všech kombinací zatěžovacích stavů do základových konstrukcí. Tribunové lavice s tloušťkou desky 105 mm až 95 mm ve spádu a šířkou žebra 130 mm s průřezem ve tvaru L mají šířku mm a výšku 485 mm. Jsou uloženy na pryžová ložiska s otvorem, který slouží k provlečení trnu lavice přes ložiska do připravené zálivky v prohlubni nosníku. Všechny styky prefabrikovaných dílců jsou skryté a nenarušující estetický vzhled. Stropní desková průběžné chodby má rozpěrnou funkci. Desku tvoří předpjaté dutinové panely tloušťky 150 mm uložené na podélné vnitřní nosníky a obvodové stěnové nosníky, které současně nahrazují zábradlí. Podélné vnitřní nosníky stropní průběžné chodby mají přímou vazbu jak na dvouramenná schodiště z úrovně 1. NP (obr. 8 a 9), tak na vstupy do hlediště. Ty jsou lemovány bočními betonovými stěnami nesoucími stropní desku a vně uložené tribunové lavice (obr. 10). Vstupní prostor je z hlediska skladebnosti prefab- 20 BETON technologie sanace 5/2012

4 rikovaných dílců a jejich styků značně komplikovaný (obr. 11), avšak vzhledově jednoduchý a působivý. Použití pryžových ložisek EPDM na uložení prostě podepřených dílců orientovaných do podélného směru a připojení obvodových stěnových prefabrikátů k pylonům přes zabudované HTA lišty se šrouby a ocelovými přípravky s oválnými otvory umožnilo zrušit původně uvažované dilatační celky. Spáry mezi jednotlivými prefabrikovanými dílci jsou vyplněny trvale pružným tmelem Sikaflex. V přímých úsecích se vytvářely shodné modulové sekce v násobcích 3 x 6,333 = 19 [m] svázané s periodicitou vstupů na tribuny (obr. 12) až na jednu anomálii, kde bylo nutno vysunout vnitřní sloup s ohledem na přítomnost podzemního kolektoru ze směru příčného rámu o 650 mm. Rohové sekce byly naopak komplikované s vysokou četností prefabrikovaných dílců (obr. 13). Třídy betonu prefabrikovaných dílců byly stanoveny na základě statických výpočtů a podle předepsaných požadavků na primární ochranu před agresivním prostředím. Všechny venkovní železobetonové jsou navrženy pro stupeň vlivu prostředí XC4, XF3. Povrchy betonů, které mohou být opotřebovány otěrem nebo ochozem, jsou opatřeny vrchním epoxidovým nátěrem se vsypem. Provedením vsypu je zajištěna protiskluznost povrchů i za mokrého stavu (obr. 14). Vyplnění vodorovných i svislých spár mezi prefabrikovanými dílci tribun je navrženo vodotěsně. Inovovaný a hospodárný návrh prefabrikované umožnil racionální výrobu, dopravu a montáž prefabrikovaných dílců, které vedly ke splnění plánovaného termínu ukončení montáže dokonce v předstihu. 15 VÍCEÚČELOVÁ SPORTOVNÍ HALA V PARDUBICÍCH Víceúčelová sportovní hala s hledištěm pro tři sta diváků slouží v prvé řadě pro dvě gymnázia, z nichž jedno má sportovní zaměření. Je určena také pro potřeby veřejnosti, sportovních klubů eventuálně dalších subjektů. Je koncipována pro variabilní využití s hrací plochou určenou pro různé míčové hry, trénink a výuku, jakož i pro pořádání kulturních a jiných společenských akcí. V návaznosti na dispoziční uspořádání celého objektu s ústřední halou, návaznými členitými obslužnými prostory před štíty a suterénem pod tribunami byla navržena hybridní nosná s účelným využitím tří základních materiálů: betonu v monolitickém a prefabrikovaném provedení, zdiva a lepeného lamelového dřeva v souladu se stavebními a statickými požadavky a ve shodě s architektonickým záměrem v co možná nejvýše možném přiznání použitých konstrukčních materiálů jak v interiéru, tak v exteriéru budovy (obr. 15 až 18). Obr. 15 Čelní pohled na halu Fig. 15 Frontal view on the arena Obr. 16 Boční pohled s předsazenými prefabrikovanými sloupy trojkloubových rámů Fig. 16 Lateral view of foreset precast pylons of three-joint frames Obr. 17 Detail předsazených sloupů s kloubovým uložením na patky a vazbou na dřevěné lepené vazníky Fig. 17 Detail of foreset pylons joint-laid onto the foot and bound to wodden stuck bars Účastníci výstavby Investor FC Viktoria Plzeň a. s., Plzeň Sdružení firem Metrostav, a. s., Praha Generální divize 1, H.A.N.S. stavby, a. s., dodavatel Praha a Strabag, a. s., Praha Projekt stavební Plzeňský projektový a architektonický části atelier, s. r. o., Plzeň Projekt statiky železobetonové STATIKA Čížek s. r. o., Pardubice Ocelové Excon, a. s., Praha (projekt, dodávka, výroba a montáž) Dodavatel H.A.N.S. stavby, a. s., Praha prefabrikované (dodávka, výroba a montáž) Výstavba květen až srpen /2012 technologie sanace BETON 21

5 18 Ústřední a dominantní částí celého objektu je asymetrická střešní tvaru válcového výseku nad půdorysem 45,25 x 39,67 m se soustavou devíti trojkloubových rámů s roztečí 5,4 m (obr. 19). Oblouková část s vrcholovým kloubem má nosníky z lepeného lamelového dřeva tloušťky 0,2 m a proměnnou výšku 918 až mm s přímým uložením na prefabrikované železobetonové podpory. Podpory mají tloušťku 0,45 m a proměnnou výšku i šířku s minimem 0,3 m v patě nepravidelný tvar značně převýšeného pětiúhelníku. Pohled na boční plochy železobetonových podpor je z estetických i ochranných důvodů opticky vylehčen čtyřúhelníkovým vlysem. Prefabrikované podpory jsou součástí trojkloubového rámu a jejich tvarování vyplynulo z logiky statického působení (obr. 20). Zhlaví má dvě úlož BETON technologie sanace 5/2012

6 21 né plochy, které spolu svírají pravý úhel (obr. 21). Plocha 0,45 x mm opatřená kotevními deskami slouží pro připojení lepeného lamelového nosníku prostřednictvím ocelových přípravků (obr. 22) navržených na přenos ohybových momentů, posouvajících a normálových sil rámového styčníku (max M e = knm, F t = kn tahová síla pro návrh kotevní desky) obr. 23. Druhá úložná plocha je opatřena vyčnívajícími trny určenými pro spřažení se střešními spojitými deskami, které spolu s podporami vytvářejí podélné osmipolové obvodové rámy (obr. 24 a 25). Ty zajišťují stabilitu podpor ve stadiu montáže a posilují podélnou tuhost ve stadiu uživatelském. Podpory mají na obou stranách stejný charakter, liší se však svými rozměry v důsledku asymetrického uspořádání rámové soustavy s převýšením 1 m. Ve styku se základy je vytvořen vrubový kloub v kontaktu s tvarovanými prefabrikovanými bloky 600 x 600 x 505 mm s otvory vyplněnými zálivkou a určenými pro vsunutí trnů vyčnívajících z paty prefabrikované podpory. Bloky jsou uloženy na hlavice pilot a dodatečně po obvodu zabetonovány včetně vyčnívající výztuže situované po obvodu hlavice (obr. 26). Tento detail umožňuje bezpečný přenos svislého a vodorovného zatížení do pilotových základů (svisle 386 kn, vodorovně 220 kn maximální charakteristické hodnoty). Montáž tvarově výrazně atypických podpor s kloubovým uložením na základy si vyžádala pečlivou přípravu s nároky na přesnost osazení zejména ve vazbě na uložení lepených lamelových střešních nosníků. Poloha byla zajišťována soustavou vzpěrných rektifikovatelných ocelových tyčí. Prostor nad podélně a jednostranně situovaným suterénem s provozním zázemím je zastropen prefabrikovanou konstrukcí hlediště se zalomenými tribunovými nosníky v rozteči 5,4 m. Ty nesou prefabrikované lavice, stropní panely a ukládají se na zhlaví vnitřních sloupů a do výřezů v obvodové monolitické stěně. Přístup k tribuně v horní Obr. 18 Interiér haly s prefabrikovanými lavicemi a dřevěnými sedačkami Fig. 18 Interior of the arena with precast benches and wooden seats Obr. 19 Půdorys přízemí a příčný řez objektem se zázemím před čely haly a v suterénu pod tribunou Fig. 19 Layout of the ground floor and cross section of the building, its background in front of the arena facade and in the basement under the viewers stands Obr. 20 Stabilizace prefabrikovaných sloupů při montáži trojkloubového rámu Fig. 20 Stabilization of the precast pylons when mounting the three-joint frame Obr. 21 Detail zhlaví obvodových prefabrikovaných sloupů (1 sloupový dílec s prolisem 25 mm, 2 ocelové kotevní desky pro vazbu na čelo lepeného dřevěného vazníku, 3 rámový uzel se spřaženou výztuží) Fig. 21 Detail of headings of the peripheral pylons (1 pylon element, 25 mm embossed, 2 steel anchoring slabs for binding to the head of the stuck wooden bars, 3 frame knot with coupled reinforcement) Obr. 22 Připravenost prefabrikovaných sloupů se zabudovanými ocelovými kotevními přípravky pro montáž dřevěných nosníků Fig. 22 Precast pylons with in-built steel anchoring elements ready to mount to wooden bars Obr. 23 Detail spoje dřevěného nosníku s prefabrikovaným sloupem a stabilizačními přípravky Fig. 23 Detail of the joint of the wooden bar and the precast pylon and stabilizing agents části v šířce 1,6 m je sestaven z prefabrikovaných stropních desek. Pravidelnost hlediště je narušena přístupovým schodištěm ze suterénu s jedním 2,5 m širokým ramenem a vstupy na hřiště. To vede k sestavě z velkého množství komplikovaných atypických prefabrikovaných dílců (obr. 27). Obvodové podélné stěny eventuálně s návazností na monolitickou soustavu sloupů a uzavírajícím průvlakem s otvory pro vývody rozvodů nebo osazení oken jsou monolitické. Konstrukce čelně navazujících přízemních přístavků se vstupy, sklady a technickým 5/2012 technologie sanace BETON 23

7 zázemím je tvořena soustavou půdorysně zaoblených zdí se zdivem Porotherm 30 P+D P15/M10 a střešním překryvem zmonolitněných filigránových desek. Zdi přístavku jsou navázané na hlavní štítové stěny délky 43,2 m s maximální výškou 10,7 m ve vrcholu. Jsou ukončeny monolitickými věnci 0,3 x 0,25 m s horní plochou sledující zaoblený tvar střešní. Štítové stěny jsou vyztuženy žebříčky Murfor navazujícími na skryté svislé monolitické výztuhy v rastru 5,5 m a propojené s dalším monolitickým věncem na kótě +5,15 m. Konstrukce je založena na vrtaných pilotách s hlavicemi nebo s vazbou na základové monolitické pasy. Estetické uplatnění v architektuře objektu je dílem úspěšné spolupráce s Ing. arch. Miroslavem Petráněm a Ing. Ivanem Zárubou. Zvlášť vyniká kombinace pohledových povrchů betonových prefabrikovaných dílců s dřevěnými lamelovými lepenými nosníky střešní. Dřevěná podlaha v hale, obklady stěn a dřevěné lavice tribun dojem příznivé kombinace betonu a dřeva jen umocňují. Hala byla uvedena do provozu počátkem září roku Účastníci výstavby Investor Pardubický kraj Generální Staeg, spol. s r. o., Vyškov dodavatel Architektonický Ing. arch. Miroslav Petráň návrh (BP Projekt, Pardubice) Projekt stavební Ing. Ivan Záruba části (MAC Projekt, Praha) Projekt statiky železobetonové STATIKA Čížek s. r. o., Pardubice Projekt statiky Ing. David Mikolášek (Taros Nova, dřevěné s. r. o., Rožnov pod Radhoštěm) Dodavatel prefabrikované ŽPSV, a. s., závod Litice nad Orlicí Dodavatel Taros Nova, s. r. o., dřevěné Rožnov pod Radhoštěm Výstavba srpen 2010 až září 2011 Ing. Pavel Čížek Ing. Zdeněk Burkoň Ing. Michal Sadílek Všichni: STATIKA Čížek s. r. o. Štrossova 567, Pardubice tel: statikacizek@statikacizek.cz Obr. 24 Ztužující podélný rám s příčlemi deskového charakteru Fig. 24 Reinforcing longitudinal frame with slab-like rungs Obr. 25 Vazby střešní dřevěné na podpůrné prefabrikované sloupy a podélné ztužující deskové dílce Fig. 25 Bonding of roof construction to supporting precast pylons and longitudinally reinforcing slab parts Obr. 26 Detail kloubového uložení prefabrikovaného sloupu, a) čelný řez, b) boční řez (1 hlavice piloty, 2 prefabrikovaná patka, 3 monolitický vyztužený věnec, 4 prefabrikovaný tvarovaný sloup, 5 kotevní trny ø 28, 6 betonové lože, 7 gumový pásek 25/15mm) Fig. 26 Detail of joint bedding of precast pylon, a) frontal section, b) longitudinal section, (1 head of the pilot, 2 precast foot, 3 reinforced concrete wreath cast-in-situ, 4 precast modelled pylon, 5 anchoring spikes, diameter 28, 6 concrete bed, 7 rubber band 25/15mm) Obr. 27 Sestava prefabrikovaných dílců v prostoru schodiště a výstupu na plochu hřiště Fig. 27 Set of precast elements in the staircase space and exit to the field of play space Literatura: [1] Sedláček J.: Ocelové střešní tribun fotbalového stadionu v Plzni, Stavebnictví 02/12, str. 44 až 45 [2] 24 BETON technologie sanace 5/2012