Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.

Stadion Narodowy w Warszawie. Konstrukcja stalowa, linowa i dach - cz. II

01.10.2012

Przy budowie zastosowano najnowsze rozwiązania konstrukcyjne oraz materiałowe i przyjęto indywidualne, niemające wzorów z innych montaży, technologie. Na pierwszym planie były sprawy bezpieczeństwa i jakości.

Geometria struktury przestrzennej stadionu

Dla umożliwienia uzyskania właściwego kształtu konstrukcji stalowej przestrzennej dachu stadionu i elewacji zewnętrznej z siatki aluminiowej konieczne było ścisłe przestrzeganie warunków i zaleceń podanych przez projektanta, utrzymanie wymiarów w tolerancjach dopuszczalnych odchyłek.

Ze względu na kształt obiektu nie wszystkie dopuszczalne odchyłki można było znaleźć w normach. Na ogół w warunkach wykonania i montażu są odwołania do stosowanych norm, ale było wiele elementów, które trzeba było ustawić w produkcji i na montażu pod kontrolą projektanta. Chodziło o uzyskanie kształtu, który możliwie ściśle byłby zgodny z projektowanym kształtem. Wiele elementów w pierwszej fazie montażu musiało być wstępnie przemieszczanych w stosunku do osi teoretycznych.

W czasie dociążania elementami montażowymi w następnej kolejności „dochodziły” do właściwego położenia. Przykładem mogą być słupy podpierające pierścień ściskany.

Słupy te ustawione były na początku montażu z przesunięciem promieniowym na zewnątrz. Przy produkcji i montażu uwzględniane były temperatury otoczenia i wynikające z tego zmiany długości elementów. Temperatura odniesienia (referencyjna) przyjęta przy projektowaniu wynosiła +8°C i taką temperaturę jako referencyjną przyjmowano przy regulacji konstrukcji.

 

Fot. 1 Odlew podtrzymujący iglicę centralną

 

Przy regulacji elementów o decydującym znaczeniu lub zamykających (np. stężenia wiatrowe, pierścień ściskany, słupy podtrzymujące pierścień) obecny był projektant i stwierdzone pomiarami geodezyjnymi odchyłki analizował pod kątem dopasowania ze względu na zgodności z modelem obliczeniowym.

W jednym z raportów pokontrolnych sporządzonym przez projektanta sbp podkreślony został wysoki poziom jakości robót wykonywanych na budowie. Było to możliwe dzięki pomocnemu udziałowi projektantów oraz ciągłej i dokładnej kontroli NCS. Do wysokiej jakości przyczyniła się również działalność służb kontroli jakości wykonawców.

Pomiary geodezyjne konstrukcji w czasie montażu oraz obserwacje osiadań fundamentów pod słupami stanowiły kompletny obraz rzeczywistego kształtu obiektu oraz jego ułożenie w terenie.

 

II etap budowy stadionu

W maju 2009 r. rozpoczął się II etap budowy. Rozpoczęły się roboty betonowe: fundamentowanie, ustawianie szalunków, betonowanie pierwszych trzech kondygnacji stadionu. W lipcu dokonano uroczystego wbudowania kamienia węgielnego. W styczniu 2010 r. dostarczono do Warszawy pierwszy element pierścienia ściskanego dachu. Dostawa ta rozpoczęła roboty montażowe konstrukcji stalowych. Jako generalnego wykonawcę II etapu budowy wybrano konsorcjum: Alpine Bau Deutschland AG, Alpine Bau GmbH, Alpine Construction Polska Sp. z o.o., Hydrobudowa Polska SA, PBG SA. To konsorcjum do robót specjalistycznych wybrało Cimolai S.p.a., które z kolei stworzyło konsorcjum: Cimolai S.p.a., Mostostal Zabrze Holding SA, Hightex GmbH.

 

Fot. 2 Dach wewnętrzny zamknięty

 

Liny stalowe

Szczególnym zagadnieniem była produkcja lin stalowych współpracujących z konstrukcją stalową oraz będących podparciem dla membran dachów nad stadionem. Liny stalowe, również obliczane przez sbp w Projekcie Wykonawczym, były wykonane przez firmę Redaelli Tensoteci Engineering w Gardone Val Trompe we Włoszech. Odlewy łączników wykonano w odlewni w Cividale.

Średnice lin wynoszą od 17 mm do 150 mm w zależności od ich lokalizacji i obciążeń. Największe średnice mają liny nośne promieniowe dachu, od 140 mm, liny podtrzymujące iglicę 145 mm, liny stężeń wiatrowych 100 mm oraz liny pierścienia rozciąganego od 125 mm.

Wszystkie liny użyte do konstrukcji stadionu posiadają aprobatę IBDiM. Łączna długość wszystkich lin wynosi ok. 37 km. Liny są wykonywane z drutów okrągłych oraz ukształtowanych o przekroju w kształcie litery „z”.

Produkcja drutów musi być badana i dokumentowana. Badanie kontroli jakości musiało być uznane przez akredytowaną jednostkę badawczą.

Ważniejszym, niż przy konstrukcjach stalowych, elementem było zabezpieczenie antykorozyjne. Punkty korozji zaczynającej się na konstrukcji stalowej są łatwe do zauważenia i dostępne w celu  naprawienia, ale w przypadku korozji, która mogłaby zacząć się w linie, jest to niewspółmiernie trudne. Dlatego sposób zabezpieczeń musiał gwarantować skuteczność praktycznie przez cały czas żywotności liny. Druty okrągłe powinny być ocynkowane zgodnie z normą DIN 2078. Druty ukształtowane mają być pokryte galfanem w procesie powlekania ogniowego (skład kompozytu metalowego galfanu: cynk, aluminium).

Kontrola jakości dla wyprodukowanych już lin obejmuje: dokładność wymiarową, badanie na rozciąganie, badanie przylegania powłoki cynkowej, badanie dokładności pomiarowej, badanie rzeczywistej wytrzymałości liny na zerwanie.

Przy cięciu lin na odpowiednie długości wykonawca powinien zapewnić całkowity rozmiar wydłużenia, biorąc pod uwagę wyniki badań. Należy też uwzględnić wpływ temperatury.

Dokładne długości lin, miejsca mocowania ich zakotwień muszą być obliczane po otrzymaniu wyników badań. Na podstawie dostarczonego systemu punktów może być policzona długość liny łącznie z usytuowaniem punktów mocowania na zakończeniach liny w stanie ostatecznym i po tym dopiero można przystąpić do cięcia liny. Czynność ta jest bardzo ważna, ponieważ ostatecznej długości gotowej liny z jej zakończeniami nie da się już zmienić. Całkowita długość liny (kabla) musi zawierać się w tolerancji 0,01%. Oznaczenia zacisków (zakończeń) na kablach nośnych muszą być wykonane z dopuszczalną odchyłką 2 mm. Odchyłka długości od wymaganego wymiaru dla dowolnego odcinka długości 10 m nie może przewyższać 2 mm (0,02%).

Niedotrzymanie opisanych warunków oznaczałoby zmontowanie konstrukcji niezgodnie z projektem, niezgodnie z modelem obliczeniowym, jeżeli w ogóle dałoby się całość zmontować.

Dla wszystkich gniazd kablowych zakotwień i łączników zastosowana była stal GS18. System gniazd do łączenia lin musiał być akredytowany i zatwierdzony przez niezależną instytucję.

 

Fot. 3 Węzeł kotwiący liny dachu wewnętrznego

 

Dachy stadionu

Dach główny– nad trybunami, dookoła całego stadionu. Powierzchnia: ok. 50 000 m2. Membrana dachu wykonana z włókna szklanego pokrytego PTFE. Tkanina niepalna, niezapalna i niekapiąca. Membrana dachu składa się z 72 pól napiętych na konstrukcji nośnej łukowej, wspartej na 72 linach nośnych. Odwodnienie następuje przez wgłębienia powierzchni dachu w osiach promieniowych (liny w tych osiach mają pochylenie ok. 10°) odprowadzające wodę do instalacji rurowej w rejonie pierścienia ściskanego.

Dach zewnętrzny – od pierścienia ściskanego do fasady zewnętrznej aluminiowej. Materiał membrany jak w dachu stałym. Powierzchnia dachu ok. 6000 m2. Szerokość dachu ok. 6,75 m. Membrana napięta na konstrukcji podobnie jak dach stały.

Dach szklany – nad granicą między trybunami i boiskiem. Dookoła boiska, szerokość dachu ok. 10,8 m. Dach wykonany z klejonego szkła dwuwarstwowego VSG (grubość każdej warstwy 8 mm). Tafle szkła opierają się na szkielecie stalowym. Powierzchnia dachu ok. 6000 m2. Odwodnienie dachu – dach płaski z nachyleniem do rynny na krawędzi dachu po zewnętrznym obwodzie dachu.

Dach wewnętrzny – dach ruchomy. W wyniku rozsuwania dach może być w dwóch pozycjach: dach zamknięty  (fot. 2) przykrywa wtedy boisko i dach otwarty schowany jest wtedy w garażu. Powierzchnia dachu ok. 10 000 m2.

Membrana dachu wykonana z poli-estru powlekanego PVC.

Dach podwieszony jest przez wózki ślizgowe na 60 linach średnicy 60 lub 55 mm w zależności od sił występujących w osiach promieniowych. Odwodnienie dachu następuje poprzez spadek membrany podwieszonej na pochylonych linach radialnych (pochylenia ok. 12°).

Dach wprowadzany jest w ruch (zamykanie/otwieranie) przez system napędowy składający się z 15 wózków ślizgowych oraz wózka napędowego umocowanych na stałe na każdej z 60 lin. Wózki napędowe przesuwane są razem z liną przeciąganą przez system rolek.

Ponieważ długości lin w poszczególnych osiach są różne, a membrana dachu musi być rozkładana równomiernie, prędkość wózków napędowych, a więc prędkości nawijania się lin na bębnach muszą być zsynchronizowane, co jest jedną z funkcji programu komputerowego sterującego instalacją zamykania i otwierania dachu.

 

Dachy zaprojektowane są przy założeniu ich pracy niezależnie od pory roku. Nie można dopuścić do przeciążenia dachu śniegiem.

Względy bezpieczeństwa oraz czynniki mające wpływ na trwałość membrany pokrycia zakazują (co jest ujęte w instrukcji producenta/dostawcy):

– rozsuwania dachu przy temperaturze poniżej 0°C, ze względów praktycznych za temperaturę graniczną należy przyjąć +5°C;

– dach jest stabilny w stanie zakotwienia po rozłożeniu, w czasie jego rozkładania jest wrażliwy na wiatr (wartość graniczna szybkości wiatru 7 m/s);

– otwierania i zamykania dachu w czasie deszczu.

Dla zabezpieczenia się przed niespodziankami, jak wyżej, program sterujący procesem zamykania i otwierania nie dopuszcza do rozpoczęcia operacji w niebezpiecznych warunkach. Sygnały o temperaturze otoczenia, opadach i wietrze przekazywane są ze stacji pogodowych umiejscowionych na dachu do komputera.

Zalecone jest uzyskiwanie prognozy pogody na godzinę przed rozpoczęciem operacji.

 

Iglica centralna

Iglica usytuowana jest nad środkiem boiska. Jej dolny koniec wznosi się ok. 30 m nad poziomem murawy, górny koniec ok. 100 m nad murawą. Główna część iglicy to trzon o przekroju rurowym. Funkcje, jakie iglica spełnia, warunkują jej kształt.

Część dolna, do której łączą się liny (4 wiązki po 3 liny o średnicy 145 mm), jest „stopą” podtrzymująca całą iglicę (fot. 1). Stopę wykonano jako staliwny odlew.

Ze względu na znaczenie tego elementu był on sprawdzany przez trzy niezależne organizacje (w tym SGS).

Dolna część stożka trzonu iglicy ma średnicę od 1070 do 1600 mm, dalej trzon zmienia kształt na walcowy ze ścianką grubości 30 mm. W połowie długości iglicy usytuowany jest pierścień, do którego zakotwione są liny części środkowej dachu: 60 lin o średnicy 55–60 mm (fot. 3).

W tym miejscu zamykają się siły promieniowe centralnej części dachu.

Na iglicy umieszczony jest garaż, w którym chowany jest dach. Garaż w czasie operacji zamykania i otwierania dachu jest przemieszczany w poziomie po prowadnicach będących częścią iglicy. W dolnej części iglicy znajduje się konstrukcja wsporcza dla czterech ekranów wielkoformatowych o wymiarach ok. 6 x 9 m.

Całość iglicy wraz z jej wyposażeniem waży ok. 180 t.

 

mgr inż. Leszek Miara

inspektor nadzoru ds. konstrukcji stalowych, rzeczoznawca

mgr inż. Przemysław Ziemczyk

pracownik nadzoru

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube