Konstrukční a statické řešení WERK ARENY

• Foto

Přestože vlastní objekt haly byl navržen a proveden jako prefabrikovaná konstrukce, veškeré ostatní konstrukce jsou navrženy a provedeny jako železobetonové monolitické. Jedná se zejména o venkovní přístupová schodiště, zastřešení prostoru zásobovacího dvora, zastropení technologií (shromažďovací plocha pro diváky) a z hlediska haly pak zmonolitnění komunikačních jader.

Čtyřpodlažní stavba je zastřešena ocelovou konstrukcí z příhradových vazníků se vzpínadly, osazenými na železobetonové prefabrikované sloupy.

KONSTRUKCE
Multifunkční hala je navržena jako montovaná železobetonová konstrukce s hledištěm a čtyřpodlažním zázemím. Objekt multifunkční haly je navržen jako betonová prefabrikovaná konstrukce v kombinaci s monolitickými komunikačními jádry a suterénními stěnami, se zavěšenými prefabrikovanými pohledovými fasádními panely mezi komunikačními jádry, s ocelovou příhradovou konstrukcí střechy. Betonová konstrukce je založena na základové monolitické desce podepřené vrtanými velkoprůměrovými pilotami. Monolitická deska je navržena s interakcí s podložím.

Objekt se rozkládá nad půdorysem 88,3 × 105,6 m. Konstrukční výška podlaží je 5,0 m, 4,8 m, 3,95 m. Celková výška konstrukce haly je 13,60 m. Horní hrana hlavních sloupů pro napojení ocelové konstrukce zastřešení je +14,593 ÷ +18,630 m.

Z hlediska prostorové tuhosti a konstrukčního rozdělení je objekt rozdělen na čtyři dilatační celky, přičemž v každém dilatačním celku je umístěn ztužující tubus komunikačního jádra. Předmětná dilatace pak respektuje betonové konstrukce jak v prefa prvcích stropních desek, tak v základové desce. Na „kostru“ objektu jsou osazeny jako separátní prvky jednotlivé tribuny tvořené systémem prefabrikovaných průvlaků a tribunových desek.

Prefabrikovaná konstrukce je v jednotlivých úrovních podlaží pevně napojena na krabicové útvary monolitických komunikačních jader. V úrovni suterénu je prefabrikovaná konstrukce pevně napojena na monolitické suterénní stěny. Suterénní opěrné stěny mezi komunikačními jádry v ose 1 jsou prefabrikovány.

V úrovni stropu +4,95 přiléhají na dvou stranách k objektu monolitické konstrukce venkovních teras. Na přechodu stropních a střešních (terasových) desek je navrženo snížení venkovních monolitických desek o 200 mm z důvodu vložené tepelné izolace. Monolitické konstrukce jsou podpírány stěnami, prefa sloupy a u haly jsou uloženy na obvodové prefa nosníky. Monolitická a prefabrikovaná konstrukce stropů a terasových desek jsou od sebe vzájemně oddilatovány.

Prefabrikovaná konstrukce haly je navržena z rámových soustav, které mají jednak vodorovné příčle se stropními deskami, jednak šikmé tribunové nosníky s lavicemi v hledišti.

Krajní sloupy jsou dělené se čtvercovými, obdélníkovými nebo kruhovými průřezy. Ve fasádách v osách 1 a 14 jsou nahrazeny prefabrikovanými stěnami. Příčle sevřené krajními sloupy vytvářejí dostatečně tuhý rámový styčník. Vnitřní sloupy s obdélníkovým průřezem jsou na výšku tří podlaží průběžné a mají konzoly na uložení příčlí nebo nosníků. Rámy mají v delší straně půdorysu rozteč 8,46 m, v kratší rovné straně 4,1 m a v obloukových segmentech rozteč proměnnou od 3,6 m do 7,0 m.

Stropní i střešní konstrukce jsou navrženy z předem předpjatých stropních panelů Partek nebo Spiroll, příp. filigránových desek ukládaných na průběžné konzoly průvlaků příčných rámů. Při návrhu stropních panelů nebylo uvažováno se spřažením s monolitickou vrstvou podlahy. Beton nadbetonávek by měl být kvality min. C20/25. Vzhledem k velikosti betonovaných úseků jsou s ohledem na smršťovací trhliny do monolitické nadbetonávky vloženy vrstvy z KARI sítí.

Na střešní panely je vyzděna v osách 3 a 12 protihluková stěna ze ztraceného bednění tl. 200 mm výšky 2,8 ÷ 7 m. Na toto zatížení jsou návazné střešní prvky nadimenzovány.

Vstupy do hlediště jsou lemovány betonovými prefabrikovanými stěnami a jsou umístěny v horní části tribuny.

Schodišťové prvky – ramena a stěny jsou prefabrikované.

Komunikační jádra – ramena a část stěn s návaznosti na okolní stropy jsou prefabrikované, podesty, mezipodesty a zbývající stěny jsou monolitické.

Konstrukce hlediště – tribunové nosníky, lavice, tribunové stupně (schody) i stěny jsou prefabrikované.

Ledová plocha – konstrukce plochy řešená typově s dvěma nezávislými deskami. Spodní základová deska je navržena tloušťky 300 mm z betonu třídy C30/37-XC2 s vynesenímvelkoprůměrovými pilotami průměru 620 mm. Vrchní chladící deska je pak navržena tloušťky 150 mm a bude provedena z betonu třídy C30/37-XC3-XF1.

Fasádní stěny – jsou prefabrikované se zapracovanými otvory pro dveře a okna až do výšky +15,35 m. Stěny jsou navrženy tl. 300 mm. Návazné prefabrikované konstrukce jsou ukládány na průběžné konzoly (filigrány, desky) nebo konzoly (průvlaky). Stěny jsou se stěnami komunikačních jader propojeny. Při montáži byly kotveny k prefabrikovaným stěnám případně navzájem mezi sebou. Svislé spáry mezi stěnami jsou po celé výšce vyplněny jemnozrnným betonem, do spáry byla před vyplněním vkládána průběžná výztuž propojující vyčnívající lanová oka nebo výztuž stěn. Těmito detaily je zajištěno vzájemné spolupůsobení stěn a stěn se sloupy.

Suterénní prefabrikované opěrné stěny – jsou navrženy v obvodové modulové ose 1, kde je objekt přes celé 1. PP zasypán zeminou. Stěny jsou tl. 300 mm. Stěny jsou pnuté po výšce mezistropní konstrukci, do které jsou opřeny, a mezi monolitickou základovou desku, ke které jsou přikotveny. Navzájem jsou stěny propojeny přes zabudované ocelové desky svarovými přípoji.

S ohledem na vysoký zemní tlak od zeminy se mohou stěny deformovat směrem do konstrukce až 8,36 mm, vzniklé trhliny mohou být šířky až 0,285 mm. Stěny jsou dodatečně zaizolovány proti zemní vlhkosti. Zásyp za opěrnou stěnou je proveden z hutněného materiálu.

Stropní průvlaky – v prostoru sníženého zásobovacího dvora na úrovni stropu nad 1. PP (+4,95 m) v osách h, i, j, k, jsou navrženy s proměnnou výškou průřezu, protože prochází přes rozhraní prefa konstrukce a monolitu. Ve snížené části, na kterou je monolitická deska dobetonována, jsou navrženy výšky 700 ÷ 1 300 mm. Tyto průvlaky jsou opatřeny vyčnívající výztuží, aby mohly být dobetonovány monolitickými nosníky a deskou terasy.

Na severní straně haly v modulu 6 ÷ 8 u vjezdu do objektu a na ledovou plochu bylo nutné v 1. PP vypustit jeden spodní sloup. V místě vypuštěného sloupu je navržena ve stropě +4,95 m nosníková výměna průřezu 600/800 mm, která vynáší sloupy horních podlaží. Nosník je uložen na konzoly kolmých průvlaků, staticky je navržen jako prostý nosník. Nosník je navržen tak, aby spodní hrana byla ve výšce +4,15 m, což splňuje požadavek na světlost pro příjezd nákladních automobilů min. 4,10 m. Na zastropení zvětšeného modulu spodního stropu byly použity předpjaté panely Spiroll tl. 250 mm. Při provádění stropu bylo nutné stropní panely od nosníku oddilatovat, tj. spáru nevyplňovat jemnozrnným betonem, ale trvale pružným materiálem.

Stropní konstrukce – v modulu 12 ÷ 13/C ÷ r je navržena na úrovni +9,65 m (o 100 mm níže než okolní strop) z důvodu umístění zdvojené podlahy celkové tl. 200 mm. Stropní průvlaky i panely jsou na konzoly sloupů osazeny s ozubem o 100 mm níže. V těchto místech je uvažováno s místnostmi pro AV techniku a režii.

Lavicové nosníky hlediště – v ose 12/B ÷ E jsou upraveny tak, aby tvořily pokračování stropu s hotovou podlahou na úrovni +9,85 m. Jedná se o poslední řadu lavic, kde budou na typické lavice uloženy ještě další lavice otočené o 180° („vzhůru nohama“), čímž se vytvoří plocha v pokračování stropu.

Obvodové nosníky stropů – na úrovni +9,75 m a +13,60 m v zakružených částech jsou navrženy tak, že tvoří zároveň parapety pro fasádu. Obvodové nosníky jsou navrženy ze dvou částí, spodní jsou ukládány na konzoly průvlaků, mají obdélníkový průřez a vykonzolované křidélko, které kopíruje tvar obvodu konstrukce (do oblouku, po křivce). Horní obvodové nosníky jsou obdélníkového průřezu 200/640 mm resp. 200/890 mm, jsou ukládány na spodní nosníky a půdorysně kopírují tvar obvodu konstrukce (do oblouku, po křivce). V osách 1 a 14 jsou na fasádě navrženy zavěšené předsazené prefabrikované obvodové panely tl. 120 mm z pohledového betonu, které jsou součástí provětrávané zavěšené fasády. Panely jsou kotveny systémovými nerezovými kotvami dodatečně do monolitických obvodových stěn komunikačních jader, do prefabrikovaných obvodových stěn a k prefabrikované konstrukci. Způsob zavěšení je navržen firmou HALFEN s. r. o., Praha.

Monolitické železobetonové konstrukce v rámci objektu haly jsou realizovány převážně v technologických částech a venkovních prostorách. Jedná se zejména o zásobovací dvůr a konstrukce přístupových tras haly – venkovní schodiště.

Stropy jsou realizovány tloušťky 250 mm s hlavicemi nad sloupy výšky 450 mm, staticky se jedná o křížem vyztužené desky z betonu třídy C30/37-XC3-XF1.

Venkovní přístupová schodiště jsou navržena vždy ze dvou oddělených částí. Část nad stropní deskou je navržena tl. 150 mm, venkovní část pak tl. 220 mm, materiálově z betonu třídy C30/37-XC3-XF2. Část desky schodiště je uložena přímo na tepelné izolaci stropu s propojením ocelovými trny ∅ 16 mm (žárově pozinkovanými). Druhá část je pak uložena na monolitický základ a ozuby ze stropní desky.

Zmonolitnění komunikačních jader haly a schodiště. Pro zajištění plynulé montáže prefa konstrukce jsou navrženy v rámci tuhých jader prefa nosné stěny a sloupy, které byly následně zmonolitněny pomocí nosných žb. stěn tl. 300 mm. Propojení s prefa vertikálními prvky je pomocí vzájemného protrnování. V rámci předmětných jader jsou provedeny žb. monolitické podesty schodišť tl. 250 mm s ozuby, na které jsou následně uloženy jednotlivé prefa ramena.

Prvky konstrukce jsou navrženy tak, že mají minimální požární odolnost REI 60 minut. Požární odolnost je zaručena jejich dostatečnou pasivní požární rezistencí, dosaženou dostatečnými krycími vrstvami výztuže. Případná požadovaná požární odolnost ocelových konstrukcí doplňkových konstrukcí musela být zajištěna protipožárním nátěrem (případně jejich obložením).

Železobetonová prefabrikovaná konstrukce je navržena pro stupeň vlivu prostředí XC1 (vnitřní prostředí) resp. XC4, XF3 (vnější prostředí). U zálivek sloupů je stupeň vlivu prostředí XC2, XA2. Tomu muselo být přizpůsobeno krytí výztuže. Povrchy betonu, které mohou být opotřebovány otěrem nebo ochozem, jsou opatřeny vhodným nátěrem nebo stěrkou.

ZATÍŽENÍ
Zatížení je uvažováno podle platných ČSN EN a podle zadání. Velikost zatížení je do všech zatěžovacích stavů zadána v charakteristických hodnotách.

Zatížení uvažovaná ve výpočtu:

• vlastní tíha nosných konstrukcí součinitel 1,35
• stálé zatížení součinitel 1,35
• užitné zatížení – podle kategorie plochy součinitel 1,50
• zatížení sněhem součinitel 1,50
• zatížení větrem součinitel 1,50

Součinitel zatížení pro vlastní tíhu konstrukce je uvažován hodnotou g_λ = 1,35 v kombinacích je použit redukční součinitel 0,85 dle kombinační rovnice 6.10a a 6.10b dle EN 1990.

Součinitel zatížení pro užitná zatížení je g_λ = 1,5 vynásobený kombinačním součinitelem podle použité kombinace a zatížení.

Společnost TONSTAV-SERVICE s. r. o. při výstavbě multifunkční WERK ARENY v Třinci zajišťovala provoz omítací techniky při zpracování a aplikaci suchých omítkových směsí značky Baumit.

Z podkladů Třinecký Inženýring, a. s., STATIKA Čížek s. r. o. a TOBRYS s. r. o.

Construction and Static Solutions of WERK ARENA
The object of the multipurpose hall has two above grade floors and embedded basement from one part. In the lowest floor, there is a technical base of hall, locker rooms for hockey players, gastro operations, supply backyard and warehouses. In the first above-grade floor, there are gallery with social facility, refreshments and hall entrances. In the second above-grade level, there are designed VIP lounges around stands and restaurants. The top level of the hall is technical. There are air conditioning units and a gallery for TV cameras. The hall object is roofed by a steel trussed construction. External cladding is from all-glass façade systems, combined with hanging sandwich precast cladding between reinforcing towers.

Autor

• Bc. Fejfar Vítězslav