Zimný štadión vo Zvolene upútal na seba pozornosť začiatkom roku 2006, keď došlo k ohrozeniu jeho bezpečnej prevádzky. Strešná konštrukcia dosiahla v strede rozpätia priehyb až 550 mm. Článok sa zaoberá návrhom rekonštrukcie strešenej konštrukcie zimného štadióna.
Pôvodná strešná konštrukcia, tvorená lepenými drevenými nosníkmi, bola podľa posudkov odborníkov nevyhovujúca pre medzné stavy únosnosti a používateľnosti. Navrhnuté riešenie sanácie zosilňuje pôvodné nosníky predpätím.
O situácii na zimnom štadióne vo Zvolene písal Ing. Soyka v čísle 2/2007 tohto časopisu. Autori príspevku pre objednávateľa – Mestský úrad Zvolen – vypracovali štúdiu návrhu sanácie strešnej drevenej konštrukcie objektu zimného štadióna v troch variantných riešeniach.
Nosná konštrukcia je tvorená lepenými drevenými väzníkmi, uloženými na ľavej strane na šikmej drevenej vzpere a na pravej strane na železobetónovej konštrukcii. Dĺžka dreveného väzníka je 55,5 m, výška 2,6 m a sklon 12,53 °.
Pri prvom variantnom riešení na zosilnenie drevených väzníkov sú navrhnuté oceľové priestorové vzpínadlá. Vzájomná osová vzdialenosť doplnkových vzpínadiel je 9,6 m, ich celkový počet je 9. Drevené nosníky s osovou vzdialenosťou 2,4 m, nachádzajúce sa medzi vzpínadlami, by boli podopreté pozdĺžnymi priečlami z valcovaných I profilov.
Pri ďalšom riešení každý pôvodný drevený nosník bude zosilnený predpätím. Pre realizáciu sanácie bol vybraný tento variant, ktorý je v ďalšom podrobne opísaný.
Pri treťom variantnom riešení sa predpokladalo zosilnenie pomocou nesymetrickej zavesenej sústavy so šikmým pylónom z vonkajšej strany objektu.
Opis súčasného stavu
V dňoch 28. 3. 2006 a 15. 6. 2006 boli urobené kontrolné prehliadky strešnej drevenej konštrukcie zimného štadióna, ktorých výsledky sú doplnením poskytnutých podkladov objednávateľa rekonštrukcie. Na prehliadke boli premerané základné rozmery strešnej konštrukcie v priečnom a pozdĺžnom smere ako aj rozmery vybraných strešných nosníkov. Hlavnou príčinou nadmerných deformácií (v roku 2006 je nameraná hodnota 463,5 mm) je nedostatočná únosnosť svorníkových spojov.
Zosilnenie väzníkov
Každý pôvodný drevený lepený nosník s celkovou výškou 2,6 m (celkom 34 ks) bol zosilnený predpätím podľa obr. 1. Montáž nových oceľových prvkov kotevných konzol a ťahadiel sa uskutočnila z vnútorného priestoru haly (obr. 2).
Oceľové priehradové kotevné konzoly boli vyrobené z ocele S355. Priehradové kotevné zariadenie boli dodané na stavbu ako jednotlivé prvky z valcovaných U profilov s malou hmotnosťou. Jednotlivé prvky kotevných konzol k dreveným nosníkom sa pripojili pomocou oceľových svorníkov priemeru 24 a 32 mm. Montážne spoje oceľových prvkov boli skrutkové cez styčníkové plechy pomocou skrutiek M16/10.9 (obr. 3).
Predpínacie ťahadlá sa umiestenili asi 2,0 m pod spodnou hranou drevených nosníkov. Ťahadlá sú vedené v podĺžnych osiach drevených väzníkov. Vlastná tiaž predpínacieho ťahadla je prenášaná do drevených nosníkov zvislými závesmi, umiestnenými v 4 bodoch po dĺžke ťahadla. Pri návrhu ťahadla bolo uvažované s tyčovými prvkami MKT460 SYSTEM z ocele S460. S ohľadom na dlhé dodacie lehoty sa po konzultácii s doc. Ing. M. Chandogom, Ph.D., použili laná Triostrand, ktoré boli v tom čase k dispozícii. Ťahadlo vo voľnej dĺžke pozostáva z týchto prvkov:
● ochranného plášťe z antikorovej rúrky Ø 57/2 mm,
● nesúdržného predpínacieho laná Monostrand – 3 ks, Fp, cel = 765 kN,
● konštrukcie Monostrandu podľa PN-DTD-1/97 nasledovnej špecifikácie:
– oceľové sedemdrôtové predpínacie lano Ø 15,5 mm, pevnosti 1800 MPa, Fp = 255 kN, F02 = 216 kN,
– plastické mazivo 51 kg/km,
– nominálna hrúbka PE 1,0 mm.
Predpätie na maximálnu osovú silu v ťahadle SvRd = 184 kN sa zaviedlo postupne v štyroch krokoch. Predpokladané zaťaženie v štádiu predpínania bola vlastná tiaž väzníkov a tiaž strešnej krytiny. Predpínanie sa vykonávalo pri spodnej kotevnej konzole (obr. 4, 5, 6, 7). Veľkosti predpínacích síl sú uvedené v tabuľke.
Tabuľka: Veľkosti predpínacích síl
|
Štádium |
Sila v lane [kN] |
Osová sila v hornom páse v strede rozpätia [kN] |
Osová sila v spodnom páse v strede rozpätia [kN] |
|
Kombinácia = vlastná tiaž + krytina + predpätie |
|||
|
1 |
45,9 |
–438,8 |
373,5 |
|
2 |
91,8 |
–403,6 |
304,2 |
|
3 |
137,7 |
–368,7 |
232,6 |
|
4 |
183,6 |
–333,5 |
163,9 |
Merania a výsledky meraní
Veľkosti síl pri predpínaní bolo potrebné merať na každom predpínacom kábli. Tenzometre sa lepili priamo na predpínacie laná. Priebeh síl počas predpínania je znázornený na grafi. Na uvedenom obrázku môžeme pozorovať, ako sa predpínacia sila stráca v konštrukcii. Môže to byť spôsobené deformáciou a dotvarovaním nosníka. Bolo preto potrebné laná dodatočne dopnúť na predpísanú silu.“
Okrem síl v lanách sa na jednom nosníku kontrolovala aj zvislá deformácia nosníka počas predpínania. Meracie zariadenia sa umiestnili v mieste dolného spoja nosníka (obr. 8). Merala sa deformácia roztvoreného spoja a zvislá deformácia nosníka.
Pri meraní sa zistilo, že škáry sa pri predpínaní nezatvárajú a nosník sa nadvihol o 13,42 mm v mieste dolného spoja. Táto deformácia bola menšia, ako sa predpokladalo. Mohlo to byť spôsobené zdeformovanými pôvodnými spojovacími prostriedkami v mieste spoja nosníka.
Záver
Vzhľadom na vek konštrukcie, vzniknuté poruchy a skutočnosť, že používanie lepidiel na lepenie drevených konštrukcií v dobe zhotovenia konštrukcie nebolo dostatočne preskúmané ani na európskej úrovni, je zložité zodpovedne určiť životnosť konštrukcie, ktorá sa odvíja predovšetkým od trvanlivosti lepidla v samotných pásniciach a hlavne v prípoji stena-pásnice, kde sa stretávajú dva rôzne materiály. Odporúčame preto, aby stav konštrukcie po zosilnení ako celku a stav jednotlivých nosníkov bol pravidelne odborne kontrolovaný.
ZOLTÁN AGÓCS, JÁN BRODNIANSKY, JAROSLAV SANDANUS, KRISTÁN SÓGEL
obr. archiv autorů
Literatura:
1) Soyka, R.: Statický posudok „Strecha ZŠ Zvolen – drevené konštrukcie”. Február 2006.
2) Agócs, Z. – Brodniansky, J. – Sandanus, J. – Sógel, K.: Sanácia strešnej konštrukcie objektu zimného štadióna Zvolen. Zosilnenie nosníkov predpätím. ZoD 04-135-06. KKDK, SvF STU Bratislava, júl 2006.
Prof. hc. Ing. Zoltán Agócs, Ph.D., (*1938)
je absolventem Stavební fakulty Slovenské technické univerzity v Bratislavě, kde v současné době působí na katedře kovových a dřevěných konstrukcí. Zabývá se pedagogickou a vědeckovýzkumnou činností, úzce spolupracuje s praxí v oboru ocelových konstrukcí a mostů. Je též autorizovaným stavebním inženýrem pro statiku nosných konstrukcí.
Doc. Ing. Ján Brodniansky, Ph.D., (*1955)
je absolventem Stavební fakulty Slovenské technické univerzity v Bratislavě, kde v současné době působí na katedře kovových a dřevěných konstrukcí. Zabývá se pedagogickou a vědeckovýzkumnou činností, úzce spolupracuje s praxí v oboru ocelových konstrukcí a mostů. Je též autorizovaným stavebním inženýrem pro statiku nosných konstrukcí.
Ing. Jaroslav Sandanus, Ph.D., (*1965)
je absolventem Stavební fakulty Slovenské technické univerzity v Bratislavě, kde v současné době působí jako odborný asistent na katedře kovových a dřevěných konstrukcí. Zabývá se pedagogickou a vědeckovýzkumnou činností, rovněž spolupracuje s praxí v oboru dřevěných a ocelových konstrukcí. Je též autorizovaným stavebním inženýrem pro statiku nosných konstrukcí.
Ing. Kristán Sógel (*1979)
je absolventem Stavební fakulty Slovenské technické univerzity v Bratislavě, kde v současné době působí jako odborný asistent na katedře kovových a dřevěných konstrukcí. Zabývá se pedagogickou a vědeckovýzkumnou činností.
