23. česká a slovenská medzinárodná konferencia Oceľové konštrukcie a mosty 2012 Podbanské, Slovensko, september

Transkript

1 Kategória: Mosty, veže, stožiare Priemyselné a technologické konštrukcie x Občianske a športové stavby Stavba konštrukcia: Názov: Zimní stadion Chomutov, zastřešení Lokalita: Chomutov Dátum dokončenia stavby: duben 2011 Údaje o spracovateľoch: Projektant: Ing. Vladimír Janata, CSc, Ing Jindřich Beran, EXCON, a.s. Výrobca OK: Excon, a.s. Montážna firma: Metrostav, a.s. Divize 7 Generálny dodávateľ: North stav, a.s. Investor: Statutární město Chomutov Prihlášku podáva: Meno, priezvisko, titul: Vladimír Janata, Ing. CSc. Adresa: Kolínská 4, Praha 3 Telefón: janata@excon.cz Rozsah dokumentácie: Stručná charakteristika Koncepčné a konštrukčné riešenie Zimní stadion v Chomutově je součástí centra sportu a volného času, které vzniká na místě bývalých kasáren poblíž Kamencového jezera. Zimní stadion disponuje dvěma ledovými plochami. Jedna je v hlavní aréně pro 5000 diváků a druhá je v tréninkové hale. Šatnovací a administrativní blok je umístěn mezi oběma objekty. Originální řešení bylo zvoleno pro zastřešení hlavní arény i tréninkové haly. Na základě tvarové představy architekta s vazbou na okolní zvlněný terén předhůří Krušných hor jsme zvolili zajímavý konstrukční systém vnějšího oblouku a střechy oblého tvaru, se dvěma křivostmi, zavěšené na oblouk na předpjatých táhlech. Zvolené řešení je objemově úsporné. Konstrukce s klasickými vazníky by musela mít obvodové stěny o cca 5m vyšší při zachování světlé výšky arény. Aréna je navíc úsporná z hlediska pořizovacích nákladů a s ohledem na minimalizaci vytápěného prostoru a fasádních ploch.

2 Podstatně tak přispívá k snížení budoucích provozních nákladů. Konstrukce je odolná při působení asymetrických zatížení při zatížení koncertní technologií. Střešní konstrukce je nesena superkonstrukcí hlavním nosným vnějším obloukem v podélné ose stadionu. Oblouk je tvořen rourou o průměru 1000mm, rozpětí 120m a vzepětí 28m. Oblouk je podepřen vně haly dvěma dvojicemi šikmých táhel, jež jsou kotveny k patkám. Vodorovné síly v založení oblouku přenáší předpjaté zemní táhlo. Na oblouk jsou zavěšeny na šikmých táhlech obloukové příhradové trubkové vazníky na rozpětí max. 71m při vzepětí 3,5m. S ohledem na podepření táhly z oblouku je konstrukční výška vazníků pouze 2m, což vytváří při pohledu z interiéru do střešní klenby dojem velmi subtilní konstrukce. Tvar střechy je tvořen tak, že vazníky jsou od středu umístěny ve vzájemné vzdálenosti cca 6600mm sestupně po kružnici tak, že v podélném směru má střecha při rozpětí 82,5m vzepětí cca 4,9m. Vazníky jsou uloženy na dvě protilehlé podélné tribuny na ocelových sloupech. Vzájemně je propojují portálová svislá ztužidla, která zajišťují stabilitu spodního pasu vazníku a zároveň doplňují celkové prostorové spolupůsobení konstrukce. Horizontální tuhost zajišťují dvě pásová křížová ztužidla v rovině horních pasů vazníků z tuhých trubkových prvků vedená v podélné a příčné ose haly. V podélných stěnách je konstrukce ztužena sloupy ve tvaru obráceného V. Ve štítových stěnách tvořených sloupy uloženými na krátkých tribunách jsou vždy dvě dvojice křížových ztužidel z táhel. Přestože je aréna objemově úsporná, střední světlá výška je vyšší, než u klasické vazníkové konstrukce, což vytváří prostor pro alternativní využití arény. Navržené řešení je navíc úsporné z hlediska pořizovacích nákladů a s ohledem na minimalizaci vytápěného prostoru a fasádních ploch a podstatně tak přispívá k snížení budoucích provozních nákladů. Konstrukce je odolná při působení asymetrických zatížení při zatížení koncertní technologií. Výpočet Konstrukce byla počítána na prostorovém modelu v programu Scia Engineer. Kromě stálých a klimatických zatížení a zatížení technologiemi je uvažováno i zatížení asymetrickým zatížením koncertní technologií cca 50t. Vneseným předpětím do táhel podpírajících oblouk a do táhel na kterých je zavěšena střecha bylo dosaženo příznivé redistribuce vnitřních sil v oblouku i ve vaznících. Technológia výroby Oblouk byl vyroben z přímých segmentů cca 6m spojených tupými svary přes výztuhu ve tvaru mezikruží, na které konstrukčně navazují styčníkové plechy pro táhla Macalloy. Oblouk byl sestaven v dílně na předmontážní sestavě ve dvou etapách. V každé etapě se příslušná sestava opatřila přípravky pro geodetická měření a byla srovnána do požadovaných tolerancí za stálého geodetického měření. Teprve takto předpřipravené dílce byly uvolněny k postupnému dodání na stavbu a k vlastní montáži. Trubkové vazníky byly vyrobeny celosvařované vždy ze tří dílů na montáži spojených přes příruby. Portálová ztužidla byla dodána jako plošné díly šroubované s vazníky. Montáž Oblouk byl zakotven do základového bloku přes čep o průměru 150mm. Styčníkové plechy jsou na straně roury do ní zašlicovány a přivařeny tupým svarem, na straně základu jsou plechy přivařeny na kotevní rošt zabetonovaný do vyztužené patky. Vodorovná síla od obloukové konstrukce je přenesena předpjatým zemním betonovým táhlem vedeným pod ledovou plochou mezi oběma základy oblouku. Po zabetonování kotevního roštu a částečné aktivaci zemního táhla byl na provizorních lešenářských podporách smontován oblouk. Tyto podpory sloužily jednak k vlastnímu přenesení montážního zatížení v průběhu prací a zároveň jako pracoviště pro provedení montážních svarů, jejich diagnostiky a oprav nátěrů. Jednotlivé díly byly k výztuze ve tvaru mezikruží přivařeny montážním tupým svarem s ultrazvukovou kontrolou na vnitřní kruhové podložce. Klenák (poslední díl) byl přivařen bez podložky. Po svaření oblouku bylo nutno oblouk spustit z provizorních podpor, aby při nočním snížení teploty nedošlo k jejich přetížení.

3 Krajní táhlové podpory oblouku byly potom kontrolovaně předepnuty tak, aby bylo dosaženo příznivé redistribuce sil, projektovaného tvaru a zároveň byl oblouk srovnán do předepsané přímosti. V době zahájení montáže vlastní příhradové konstrukce střechy stavební připravenost betonových tribun nedovolovala montáž vazníků po celé své délce. Proto se montáž střehy zahájila dílci střechy přímo zavěšené na hlavní oblouk a nenavazující na betonové tribuny střední části střechy. Předmontážní činnost spočívala vždy v přípravě dvojice sousedních částí vazníků vč. kompletního výpletu v prostoru budoucí ledové plochy pod místem určení. Tyto bloky byly poté zdviženy dvěma mobilními jeřáby do místa určení. Táhla Macalloy se namontovala třetím menším jeřábem za stálého držení břemena střechy dvěma většími jeřáby. Po jejich instalaci se tyto bloky postupným popouštěním ze dvou větších jeřábů zavěsily na konstrukci hlavního oblouku. S ohledem na postup výstavby bylo nutno krajní části vazníků namontovat vždy po dokončení příslušné betonové tribuny. Jejich termín dokončení měl však vzájemný několikatýdenní rozdíl, proto v určité fázi výstavby byla střešní konstrukce zavěšena na oblouk asymetricky podle podélné osy oblouku. Teprve po dokončení obou podélných tribun byly střešní vazníky propojeny po celé své délce a podepřeny na krajích ocelovými trubkovými sloupky. Konstrukce obou štítových stěn byla zkompletována až jako poslední. S ohledem na asymetrickou montáž byla geometrie oblouku i konstrukce trvale geodeticky monitorována a výsledky byly porovnávány s teoretickými předpoklady. Aktivace a předpínání Návrh konstrukce využil vnesením předpětí příznivou redistribuci vnitřních sil v oblouku a vaznících. Při vnášení předpětí do jednotlivých táhel dochází k výrazné interakci (změně) sil v ostatních táhlech. Pokud jsou táhla dostatečně aktivována a nelinearita chování s ohledem na průhyb je v řádu několika procent, lze tento vztah vyjádřit lineární vztahovou maticí. Po dokončení fyzické montáže střechy byly změřeny vstupní síly v táhlech a geometrie konstrukce. Tyto síly bylo nutno postupnými kroky převést na síly projektované. Předpínací postup byl optimalizován metodou lineárního programování s omezením okrajových podmínek (maximální vnášená síla, a minimální měřená síla). Tento postup definoval i dosažitelnou přesnost vnesení sil za daných podmínek. Předpětí bylo měřeno tenzometricky on line na všech táhlech najednou s možností kontroly frekvenční metodou s použitím měřící pomůcky speciálně pro tyto účely vyvinuté na principu změření odezvy (zrychlení) a následné frekvenční analýzy. Zároveň proběhlo i finální dopnutí zemního táhla. Střešní panely DART, které jsou uloženy na ocelových páscích přivařených přes stojinu na horní trubkový pas vazníku, byly uloženy až po definitivní aktivaci konstrukce. Konstrukce střechy má oblý tvar s rozdílnou křivostí ve dvou kolmých směrech. Z toho důvodu všechny panely musely mít lichoběžníkovitý tvar. Ukládaly se na ocelové patky navařené na obloukové nosníky. Konstrukce jednotlivých střešních dílců byla typická, s povrchem krytiny Protan 1,6 mm a s modrým RAL 5011 podhledem vyrobeným na zakázku, perforovaným z důvodu zlepšení požadovaných akustických vlastností. Montáž celkové plochy střechy m2, což obnáší 360 panelů, trvala pouze 20 dní. Střešním pláštěm prostupují táhla ocelové konstrukce. To se projevilo na konstrukci panelů atypickým tvarem v místě podpory. Spotreba ocele Hmotnost ocelové střešní konstrukce včetně sloupů je t (41.8 kg/m 2 ), Hmotnost oblouku je t )

4 Prílohy (grafická časť, resp. fotodokumentácia) 23. česká a slovenská medzinárodná konferencia Obr 1. Areál zimního stadionu 3D model Obr. 2 Oblouk na provizorních podporách Obr. 3 Montáž prvního dílu oblouku