Den ocelových konstrukcí – Stanice Střížkov

STATICKÝ SYSTÉM OCELOVÉ KONSTRUKCE
Svou koncepcí je tato stanice unikátní v rámci celé sítě pražského metra. Nejobtížnějším úkolem z hlediska projektového řešení ocelové konstrukce bylo aplikovat viziarchitekta z hlediska statické analýzy, vyrobitelnosti konstrukce a v neposlední řadě i přiměřené ceny. Zastřešení stanice metra má základní rozměry 160 × 42 m při maximální výšce konstrukce 20 m nad terén. Nosná konstrukce sestává ze dvou hlavních oblouků, které se vzájemně kříží na začátku a konci stanice. Profily hlavních oblouků jsou komůrkové z plechu tl. 20–35 mm, rozměry jsou od 1,5 × 3 m v kotvení po 1,5 × 1,5 m ve vrcholu. Ocelové oblouky jsou vetknuty do železobetonových patních dílů, které nad terénem tvarově odpovídají profilům oblouků (kotvení soustavou 26 lepených šroubů M64 do každé patky). Na těchto dvou hlavních obloucích je zavěšena celá konstrukce zastřešení (táhla M48 a M30 jsou předepjata tak, aby v nich nevznikal tlak při žádné kombinaci namáhání). Hlavní oblouky jsou vzájemně spojeny třemi spojovacími prvky (prostorové Vierendeelovy nosníky délky 15–20 m).
V ose kolejiště je na táhlech zavěšen průvlak délky 130 m (na koncích je vetknut do křížení hlavních oblouků). Profilem průvlaku je lichoběžníková komůrka výšky 1,8 m a šířky 0,9–1,6 m z plechů tl. 10–20 mm. Do průvlaku jsou symetricky připojeny příčné vazníky v rozteči 6 m. Vazníky jsou komůrkové profily z plechu tl. 12–15 mm, výška vazníků je proměnná od 0,5 do 1,8 m (spodní okraj kružnicový), šířka je 0,3 m. Z architektonických důvodů je většina vazníků vylehčena jedním až třemi otvory.
Po obvodu střešní konstrukce jsou vodorovné oblouky (ve skutečnosti prostorové křivky), které tvoří druhou koncovou podporu střešních vazníků. Profil vodorovných oblouků je lichoběžníková komůrka výšky 0,5 m a šířky 0,7–0,96 m z plechů tl. 10–16 mm. Vodorovné oblouky a krajní části vazníků jsou podpírány obvodovými sloupy a současně zavěšeny na táhlech z hlavních oblouků. Sloupy mají tvar Y, na jedné straně konstrukce mají výšku 7 m a na druhé straně 14 m. Profilem sloupů jsou svařovaná I z plechu tl. 12–22 mm, výška profilu je proměnná (se zakřivenými částmi v místě styku dříku a horních dvou ramen). Střešní plášť je tvořen izolačním dvojsklem podpíraným systémem ocelových vaznic a krokví.
Pro statický výpočet je konstrukce modelována jako celek. Je zatížena stálým zatížením, klimatickým zatížením (sníh, vítr), užitným zatížením od rozvodů, zatížením od změny teploty a předpínacími silami táhel. Je celosvařovaná z oceli S355 a jako celek poměrně tuhá, proto je velmi citlivá na teplotní změny (zatížení změnami teploty bylo pro dimenzování konstrukce rozhodující). Od základní teploty +10 °C je uvažována rovnoměrná odchylka ±20 °C a nerovnoměrná odchylka na části konstrukce dalších +15/-10 °C od základní teploty.

MONTÁŽ HLAVNÍCH OBLOUKŮ
Dva hlavní oblouky představují 55 % hmotnosti (600 t) ocelové konstrukce celé stanice. Oblouky jsou tvarově řešeny jako části kružnic s proměnnou výškou průřezu. Roviny oblouků mají sklon 46 ° od vodorovné roviny a jsou v podélném směru vzájemně posunuty o 2 m, průniky oblouků jsou 15 m před kotvením. S ohledem na vzájemný posun oblouků je místo křížení geometricky nesmírně náročné na přesnost výroby. Celé oblouky byly sestavovány z jednotlivých dílců délky až 24 m a hmotnosti až 40 t. Vzhledem k náročné geometrii byla vyráběna ve skupině A s požadavkem na dílenské sestavení jednotlivých dílců (ve výrobě byly sestavovány vždy tři dílce dohromady a prověřována geometrie dílčích sestav). V rámci dílenských přejímek byly pečlivě kontrolovány styky jednotlivých dílců tak, aby byla zabezpečena minimální pracnost montáže.
Ta probíhala z obou stran pomocí pásového jeřábu nosnosti 300 t (montáž zajišťoval Metrostav, Divize 7). Jednotlivé dílce byly průběžně přepravovány z výroben Excon Steel Hradec Králové a Vítkovice Heavy Machinery - PJ 822 - Ocelové konstrukce, (s výjimkou kotevních dílů se jednalo o nadrozměrnou přepravu). Dílce byly na staveniště dopraveny vždy ráno a během dne se provedla předmontážní příprava (odbroušení závěsů pro dopravu, případná úprava stykové spáry). Následující den byl dílec osazován. Vzhledem k pečlivé výrobě a způsobu řešení styků s pomocnými náběhovými klíny bylo přesné osazení dílců otázkou pouze desítek minut (s výjimkou prvků křížení, kde bylo prostorové ustavení složitější).

Pro montážní podepření bylo sestaveno celkem 14 provizorních věží (po šesti samostatně pro každý oblouk a dvě společné pod kříženími). Jednotlivé dílce byly svisle podpírány hydraulickými lisy nosnosti až 150 t (vodorovné posuvy umožnilo uložení lisů na teflonové podložky). Již v rámci dílenských přejímek byl každý dílec zaměřen geodetem a v montážní dokumentaci byl vytvořen 3D model jeho skutečného provedení. Tyto reálné tvary dílců byly v rámci počítačového modelu nasazeny na skutečný tvar železobetonových (ŽB) základových konstrukcí. Podle zaměření základů byl při výrobě kotevních dílů upraven patní plech (korekce otvorů pro kotevní šrouby podle skutečného stavu kotevních kanálků pro lepení kotev).
Kontrola umístění dílců v prostoru podle modelu byla prováděna pro každý jednotlivě usazovaný prvek. Montáž hlavních oblouků byla zahájena zalepením kotevních šroubů v polovině března 2006.
 

Nasazení 27 t těžkého kotevního dílce na sestavu 26 lepených šroubů vyžadovalo milimetrově přesnou manipulaci se zavěšeným prvkem. V rámci montážní dokumentace byla řešena přesná místa zavěšení a délky závěsů jeřábu tak, aby dílce byly osazovány v prostorově přesné poloze. Nejsložitějším krokem z hlediska zajištění geometrie bylo usazení dílce křížení na kotevní kusy, protožetím byl vytvořen tuhý trojúhelník neumožňující dodatečné úpravy. Vetknutí do ŽB základů bylo provedeno až po přesném sestavení kotevních dílců s křížením a zavaření svarů.
Další navazující dílce byly osazovány na již hotovou část po definitivním zavaření montážních spojů, dotažení kotevních šroubů a podlití. Vzhledem k velikosti svarů (plný průvar plechů tl. 30 mm na komůrce 2,6 × 1,5 m) trvalo zavaření každého montážního styku přibližně tři dny. Oba oblouky byly montovány současně. Uzavírání oblouků (montáž klenáků) probíhala koncem května. Z hlediska sestavování byl nejkritičtější styk klenáku (výroba Vítkovice Heavy Machinery - PJ 822 - Ocelové konstrukce) s navazujícím obloukem (výroba Excon Steel), protože tento styk nemohl být prověřen při dílenském sestavení, a byl proto korigován pouze na základě geodetického zaměření v rámci počítačového modelu.