Nosná dřevěná konstrukce střechy

• Foto

Nosná střešní konstrukce je navržena z rovinných dřevěných zakřivených vazníků a konstrukce zavětrování v kombinaci prutů z oceli a dřeva. Celkem se konstrukce skládá z 22 rámů ve 20 modulech po cca 4,6 m. Vazníky jsou řešeny jako trojkloubový nosník s poměrně plochým zakřivením střednice. Obloukové nosníky profilu 240 × 2 000 jsou hlavním nosným prvkem dřevěné konstrukce střechy. S ohledem na namáhání prvků je levá část provedena z pevnostní třídy materiálu GL28h a pravá část z GL24h. Z požárního hlediska byly dva trojkloubové rámy provedeny z prvků o dimenzi 240 × 2 400. Navržené dimenze hlavních nosných prvků z lepeného lamelového dřeva sebou nesly vyšší nároky na výrobu, přepravu a hlavně montáž. Bylo třeba provést perfektní plánování dodavatelem nosné konstrukce, která disponuje zkušeným projekčním a montážním týmem. V neposlední řadě bylo nutné zajistit také celkovou kvalitní připravenost spodní stavby tj. monolitické železobetonové konstrukce.

Vzhledem k rozpětí střešních vazníků, které činí téměř 62 metrů byla do spodní stavby vnášena poměrně velká vodorovná síla cca 1 100 kN. Tento fakt vedl k vytvoření tuhé spodní železobetonové „krabice“, která v tomto případě dobře koresponduje s horní stavbou. S ohledem na velké rozpětí a zvolenou geometrii oblouků byl zpracovatelem realizační projektové dokumentace proveden podrobný výpočet nosné konstrukce střechy na 3D numerickém modelu, který vystihuje chování konstrukce jako celku se všemi významnými tuhostmi. Výpočetní model zahrnoval geometrické a konstrukční nelinearity. Pružinové hodnoty ve vnějších vazbách simulující kotvení do spodní železobetonové nosné konstrukce byly odvozeny z dílčích výpočetních modelů, které zahrnovaly desko-stěnový model s vlivem podloží a na základě koordinace mezi zpracovateli nosné železobetonové a dřevěné konstrukce. Výpočetní model zahrnoval prokluzy ve spojích, kdy pevné vazby byly nahrazeny translačními a rotačními tuhostmi. Numerický model byl spočten podle teorie 2. řádu. Byl tak získán podrobný náhled na chování konstrukce jako celku i jednotlivých vazeb a byly určeny minimální úložné tuhosti v podporách, což bylo využito pří návrhu a realizaci spodní stavby. Za zmínku stojí i řešení výztužné konstrukce ve střešní rovině. Jsou zde použity trubky místo standardních táhel, důvodem bylo, že při použití jednostranných táhel je výztužné pole více deformovatelné (zkosení) a tím se celkově snižuje globální tak i lokální stabilita nosné střešní konstrukce i jejich prvků. Pro zvýšení tuhosti kolmo na svislou rovinu střešních vazníků byly navrženy oboustranné šikmé vzpěry (ocelové trubky) kotvené do vazníků a do stabilitních horizontálních prutů.

Obloukové vazníky jsou ke spodní ŽB konstrukci kotveny čtyř‑střižnými čepy, které zajišťují přenos zatížení do spodní stavby. Spoj z oceli S355 se skládá z části, která je kolíkovým spojem kotvena do dřevěného oblouku a z části, která je přivařena na předem zabetonovanou ocelovou plotnu v ŽB úložném bloku. Kotvení oblouku do ŽB je doplněno ocelovými botkami umístěnými při horním a spodním líci dřevěného oblouku. Prvky, přivařené k ocelové plotně v ŽB a volně obepínající dřevěný profil, zajišťují oblouk proti klopení v místě jeho kotvení.

Vrcholový spoj vazníků je rovněž tvořen čtyř-střižnými čepy z oceli S355. Vrcholový spoj je doplněn jistícím spojem u spodního líce profilu oblouku, který by v případě větších deformací v patě oblouků vytvořil s kloubového spoje polotuhý spoj s určitou rotační tuhostí, čímž by se zvýšila stabilita a únosnost dřevěné nosné konstrukce. Nosná dřevěná konstrukce haly je spojena s ŽB štítovými sloupy pomocí kluzných ocelových kotev, které zajišťují spolupůsobení pouze ve směru kolmo na štít. 

VÝROBA A MONTÁŽ NOSNÉ KONSTRUKCE STŘECHY
Výrobu a montáž nosné konstrukce bylo nutné přizpůsobit jejím rozměrům a také citlivosti konstrukce na jednotlivé výrobní i montážní odchylky. Výroba jednotlivých částí nosné dřevěné konstrukce musela probíhat s vysokou přesností, protože vzájemné výrobní a montážní odchylky mezi jednotlivými hlavními rámy by měly vliv na konečný tvar konstrukce a vznikly by tak problémy s návazností na střešní plášť a předem provedené železobetonové štíty, se kterými je dřevěná nosná konstrukce kluzně propojená.

Kotvení hlavních nosných rámů je navrženo jako čepový spoj. Na začátku zahájení prací se muselo navařit 44 ocelových kotev, pro které byla zvolena metoda ručního obloukového svařování obalovanou elektrodou. Před výrobou ocelových prvků pro tyto kotvy bylo provedeno podrobné geodetické zaměření zabudovaných ocelových ploten, aby nedocházelo k nadměrným odchylkám a problémům při montáži nosné konstrukce. Každý kotevní blok, který se skládal ze tří dílů, byl osazován na základě geodetického zaměření. Navaření jednoho kompletu obnášelo pro jednoho svářeče cca dva dny práce. po navaření celé etapy byly svary zkontrolovány svářecím technologem. Oblouky byly na zpevněné ploše před montáži odbaleny z ochranné fólie a okovány prvky pro spodní a vrcholový čepový spoj. Pro montáž a kompletaci nosné konstrukce pojížděly uvnitř půdorysu haly dvě plošiny – jedna nůžková a druhá kloubová.

Samotná montáž nosné konstrukce probíhala s ohledem na omezený prostor staveniště pomocí dvou mobilních jeřábů LTM 1200 a LTM 1300. Těmto jeřábům bylo nutné přizpůsobit i první a nejtěžší část montáže, tedy montáž ztužidlového pole. Nejprve bylo provedeno postupné osazení a montáž celé levé části ztužidlového pole v ležaté poloze. Poté bylo možné tuto již začepovanou část zvednout. Druhým jeřábem byly postupně doplňovány pravé části ztužidlového pole, které bylo rovněž nutné dodatečně montážně kotvit k provedené ŽB konstrukci štítů, do doby než byly osazeny všechny její části, čímž byla zajištěna její výztužná funkce. Montáží dalších částí konstrukce probíhala od tohoto ztužidlového pole po jednotlivých trojkloubových rámech s postupným dokládáním rozpěr a diagonál. V rámci postupné montáže probíhala geodetická kontrola geometrie konstrukce, která prokázala chování konstrukce jako celku na základě výpočetních modelů s vlivem přesnosti výroby a montáže.

STŘEŠNÍ PLÁŠŤ
Střešní a obvodový plášť je tvořen prefabrikovanými panely, které byly prefabrikovány v hale z důvodu dodržení standardních parametrů vlhkosti a rozměrových odchylek. Rovněž kvalita spojů a napojení jednotlivých funkčních vrstev je v továrních podmínkách lépe dosažitelná než při montáži na stavbě. Panely o celkové tloušťce 537 mm se skládají z podhledové části, nosné konstrukce a odvětrané vzduchové mezery se záklopem. Na tento záklop je poté prováděna falcovaná titanzinková krytina. Z důvodu logistiky a tvarové náročnosti bylo vyráběno několik druhů panelů. Délka panelů byla převážně volena přes dvě pole, tedy délky cca 9,0 m.

STŘEŠNÍ KRYTINA
Střešní krytinu tvoří pásy z materálu RHEINZINK prePATINA blaugrau o tloušťce 0,7 mm a rozvinuté šíři plechu 670 mm, technikou krytí na dvojitou stojatou drážku, na fasádních částech technikou krytí na úhlovou stojatou drážku. Osová vzdálenost drážek po položení činí 600 mm. Strojně naprofilované krytinové pásy byly zavírány na dvojitou a úhlovou stojatou drážku pomocí falcovacích kleští. U sklonu pod 10° byl použit těsnící pásek do dvojité stojaté drážky.

Krytina RHEINZINK byla pokládána na strukturní dělící vrstvu RHEINZINK Vapozinc. Krytinové a fasádní pásy jsou nepřímo kotveny pomocí pevných a posuvných příponek RHEINZINK Clipfix. Podélná dilatace krytinových pásů je umožněna správným rozmístěním v závislosti na sklonu pomocí pevných a posuvných příponek RHEINZINK Clipfix a několika dilatačními příčnými spoji v předem určených místech. Příčná dilatace krytiny je umožněna v místě dvojité a úhlové stojaté drážky.

Odvodnění obloukové střechy je provedeno atypickým zaatikovým lůžkovým žlabem. Jednotlivé prostupy krytinou jsou zapraveny klasickou klempířskou technikou. A to drážkováním nebo pájením naměkko.

Doba montáže krytiny trvala cca dva měsíce včetně všech detailů, provedení žlabů, oplechování dilatací, oplechování ventilátorů, oplechování hřebene a provedení montáže sněhových zachytávačů. 

Celková délka výstavby nosné konstrukce a střešního plašte trvala čtyři měsíce.

Pokud byste chtěli mít jasnou představu o celé výstavbě, podívejte se prosím na naše facebookové stránky, kde najdete časosběrné video.

The Wooden Load Bearing Structure of the Roof
The building of the hall is designed as a single-storey construction of a rectangular plan of approximately 93 m × 62 m with a curved approximately ellipse-shaped roof. Glued laminated lamella ties are the main supporting elements. The building of the hall is divided into two dilatation units of approximately the same size and both of these units has the same load as well as geometry. In terms of material selection, the load bearing structure of the hall may be divided into two mutually interacting base parts. One of them is a roof load bearing structure, another one is a supporting reinforced concrete structure of a skeleton, into which vertical and horizontal forces are transferred from the wooden part of the structure.

Autoři

• Ing. Janišová Ivana
• Ing. Orság Ondřej
• Ing. Povala Martin