Ocelové konstrukce tribun vítkovického stadionu

• Foto

Z HISTORIE STADIONU
Městský stadion v Ostravě – Vítkovicích byl postaven v roce 1938 a už od čtyřicátých let byl dějištěm mnoha mimořádných sportovních podniků.

Nejslavnější český atlet Emil Zátopek vytvořil na oválu zdejšího stadionu dva světové rekordy v běhu na 10 000 m. Při poválečných Masarykových hrách se zde představili největší světoví atleti, tradice lehkoatletických závodů vyústila postupně v každoroční pořádání Zlaté tretry Evropy. Během uplynulých ročníků v Ostravě startovaly desítky olympijských vítězů a světových rekordmanů, mj. Alberto Juantorena, Sergej Bubka, Kenenisa Bekele, který zde v roce 2004 zaběhl světový rekord na 10 000 m nebo Asafa Powel, první sprinter, který v České republice zaběhl stovku pod 10 vteřin.

Ve výčtu slavných sportovců nemůžeme zapomenout na fenomenálního sprintera Usaina Bolta.

Z domácích závodníků se nesmazatelně zapsali svými světovými výkony Helena Fibingerová, Jarmila Kratochvílová, Táňa Kocembová, Daniela Bártová i trojnásobný olympijský vítěz v hodu oštěpem Jan Železný. Na dráze stadionu se mimořádně konala plochá dráha za účasti nejlepších závodníků ze všech kontinentů. Samozřejmě byl stadion také dějištěm mnoha mezistátních zápasů československých fotbalistů i zápasů fotbalové ligy.

PŘÍPRAVA REKONSTRUKCE
O rekonstrukci Městského stadionu podle návrhu architektonické společnosti Projekt studio (arch. David Kotek) bylo rozhodnuto na počátku roku 2012. Tato varianta byla upřednostněna před stavbou nového městského fotbalového stadionu, který by stál téměř 1,5 mld. korun. Jde o částku, která s ohledem na hospodářskou krizi přesahovala současné finanční možnosti města. Cílem bylo vybudovat moderní multifunkční zařízení umožňující pořádání atletických soutěží nejvyšší mezinárodní kategorie, domácích i mezistátních zápasů ve fotbale a kulturních a společenských akcí.

Výstavba tribun byla rozdělena na dvě etapy. V první etapě, ukončené v červnu 2013, byla na východní straně areálu vybudována krytá tribuna pro pět tisíc sedících diváků a připraven nový povrch atletické dráhy s travnatou plochou stadionu. V následující etapě vyrostly za oběma brankami dvě kryté tribuny, severní a jižní. Tím se uzavřel prstenec stadionu s kapacitou 15 tisíc sedících diváků, viz obr. 1. První velkou zatěžkávací zkouškou bylo konání atletického mítinku Zlatá tretra Ostrava 2015 za účasti hvězd naší i světové atletiky.

KONSTRUKČNÍ PROVEDENÍ OCELOVÉ TRIBUNY A TVORBA DÍLENSKÉ DOKUMENTACE
I. etapa (východní tribuna)
Ocelová konstrukce pro východní tribunu je tvořena 18 plnostěnnými rámy, průvlaky a nosníky pro podepření ŽB prefabrikovaných stupňů, střešními nosníky, svislou konstrukcí mezi zadními stěnami rámů a podélnými i příčnými obslužnými lávkami. Půdorysně je konstrukce na krajích zakřivena do oblouku s osami rámů po 8,5 °. Délka ocelové konstrukce při zadní straně rámů je cca 168 m, šířka konstrukce je 20,8 m a výška cca 18,9 m. U osy 9 je dilatační spára 80 mm, která umožňuje pohyb konstrukce ±40 mm, viz obr. 2.

Plnostěnné rámy jsou uzavřeného obdélníkového průřezu šířky 300 až 600 mm a výšky 300 až 2 690 mm. Vzdálenost rámů je v přímé části 9,5 a 8,75 m, v obloucích cca 9,9 m. Rámy mají tvar srpu s dvěma stojkami. Zaoblení rámů je tvořeno kruhovými oblouky různých poloměrů. Příčel rámů je šikmá a stoupá od nižší stojky směrem za vyšší stojku, kde se ohýbá v oblouku vzhůru do protisměru a nahoře přechází v šikmou konzolu s nejvyšším místem nad atletickou dráhou. Horní konec konzoly má nadvýšení 140 mm.

V dolní části jsou rámy propojeny průvlaky uzavřeného svařovaného průřezu na třech výškových úrovních. Průvlaky jsou do rámů vetknuty, pouze u dilatace je uložení kluzné pomocí teflonových desek na konzolách. Dolní průvlaky mezi osami 2‑3 a 16‑17 jsou přerušeny kvůli vjezdu pro invalidy. Průvlaky vynášejí nosníky šikmé ve svislé rovině, které mají na horní straně stoličky pro uložení prefabrikátů. Mezi rámy 6‑7 a 12‑13 je v rovině pod sedadly příhradové ztužení.

II. etapa (severní a jižní tribuna)
Ocelová konstrukce pro severní a jižní tribunu je tvořena 28 plnostěnnými rámy, průvlaky a nosníky pro podepření ŽB prefabrikátů stupňů, střešními nosníky, svislou konstrukcí mezi zadními stěnami rámů, podélnými a příčnými obslužnými lávkami, svislou šikmou stěnou před osou 20 a 47, schody před svislou stěnou. Půdorysně je konstrukce směrem k východní tribuně zakřivena do oblouku s osami po 8,5 °. Délka ocelové konstrukce při zadní straně rámů je pro severní tribunu cca 131 m, šířka konstrukce je 22,2 m a výška cca 18,9 m, pro jižní tribunu je cca 133 m, šířka konstrukce je 22,2 m a výška cca 18,9 m. U osy 27 a 40 je dilatační spára, která umožňuje pohyb konstrukce ±40 mm. Také u napojení na východní tribunu u osy 1 a 18 je dilatace ±40 mm, viz obr. 3.

Mezi rámy 21‑22, 25‑26, 29‑30, 32‑33, 34‑35, 37‑38, 41‑42 a 45‑46 je v rovině pod sedadly příhradové ztužení. Mezi osami 33‑1 a 34‑18 je vjezd na stadion. Nad zadní částí vjezdu je také tribuna se sedadly, která je na konci zešikmena od rámu 33 do rámu 1 a od rámu 34 do rámu 18. Horní konec konzoly rámu má nadvýšení 140 mm, rámy vynášející výsledkové tabule a velkoplošné obrazovky mají nadvýšení 180 mm.

Před osou 20 a 47 je ocelová konstrukce tribuny zakončena svislou šikmou stěnou o přibližných rozměrech 13 × 21 m. Stěna má tři sloupy, které jsou kotveny na úrovních –2,350 m, –1,800 m a –0,700 m. Ocelová kostra stěny vynáší boční stěnový plášť (sklo). Ve stěně je průchod na úrovni +8,925 m na venkovní ocelové schodiště.

Ocelová kostra stěny je celosvařovaná, rámová, s uchycením na konzolkách sloupů stěny a na zadní stěně rámu 20 a 47.

Střešní konstrukce je tvořena vaznicemi se střešními ztužidly. Vaznice jsou uloženy na horních příčlích rámů. Na vaznicích je nosný pozinkovaný trapézový plech výšky 50 mm, který vynáší střešní plášť stavební části. Pod vaznicemi je zavěšen podhled. Na konci šikmé plochy střechy v přímém úseku je umístěn příhradový nosník s ocelovým žlabem. Na boční stěnu horního i dolního pásu příhradového nosníku navazují skružené sloupky z uzavřeného obdélníkového profilu nebo IPE 120, které tvoří nosný rošt pro trapézové plechy vnitřní i vnější zadní stěny tribuny. Z vnitřní strany zadní stěny tribuny směrem k divákovi je dále uchycen vnitřní stěnový plášť.

Na konstrukci je z provozních důvodů umístěno několik lávek. Na střeše, 1,4 m od konce konzol rámů, je umístěna podélná lávka šířky 800 mm. Na příčnících lávky jsou směrem k hrací ploše stadionu konzolky, na kterých jsou umístěny trubky pro uchycení vlajek. Pod střechou na úrovni +12,550 m je zavěšena podélná lávka šířky 800 mm, která slouží pro umístění světel. Další lávky se nacházejí na úrovni +8,925 m a slouží k celkovému komunikačnímu propojení s tribunou za posledními sedadly diváků.

Na severní tribuně mezi osami 23‑24, 30‑31 a na jižní tribuně mezi osami 36‑37, 43‑44 jsou zavěšeny 2 velkoplošné obrazovky a dvě výsledkové tabule.

Konstrukce stadionu je zařazena do třídy provedení EXC3 dle ČSN EN 1090‑2+A1. Konstrukce byla původně navržena z oceli S 235, pro svařované profily z plechů z jakostního stupně J0. Vzhledem ke zkušenostem s problematickým zajišťováním jakosti oceli S235 ve stupních J0 nebo J2 jsme zajistili materiál jakosti S355 J2+N.

Pro tvorbu dílenské dokumentace byl použit software Tekla Structures, ve kterém byl nejprve vytvořen celkový prostorový model, viz obr. 4 a 5, ze kterého se následně tvořily výrobní výkresy.

VÝROBA A MONTÁŽ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ
Výroba ocelové konstrukce byla rozdělena mezi tři výrobce.

Hlavní konstrukce nosných rámů byla prováděna v provozech Mostárny Ostrava dceřiné společnosti VPE a. s. Průvlaky mezi nosnými rámy, tribunové nosníky pod sedadly včetně ztužení, veškeré dodávky lávek se zábradlím, žebříky a nosné konstrukce pro velkoplošné obrazovky a výsledkové tabule dodávala jiná dceřiná firma VPE, a to HARD Jeseník. Výroba nosné konstrukce střešního pláště včetně žlabů byla svěřena firmě DT Prostějov.

Skružované prvky ocelové konstrukce tvořící nosný rošt pro opláštění zadní stěny tribuny byly zajišťovány v menších subdodavatelských firmách.

Předvýrobní příprava – tvorba dokumentace, výroba a dodávka i montáž byly rozděleny pro každou z tribun do několika samostatných zakázek podřízených náročným termínovým požadavkům dodání díla.

Bohužel absence včasného dokončení celkového harmonogramu z pohledu všech řemesel zjm. v první etapě výstavby způsobila, že jsme byli nuceni v již rozběhnutém procesu výroby ocelové konstrukce převrátit její sled, což přineslo mnohé, nejen termínové, problémy. Jedním z technických problémů byla např. nutnost přizpůsobit nakládku dílců rámu tak, aby nebylo nutno na stavbě je dále polohově obracet. To v některých případech dokonce znamenalo vybourat otvory v mezilehlé stěně výrobních hal.

Každý rám byl totiž oproti původnímu záměru vyroben namísto ze třech kusů ze dvou, čímž se vytvořily docela neforemné celky, se kterými bylo složité manipulovat. K tomuto dělení jsme přistoupili z důvodu redukování nezbytných montážních svarů, které musely být prováděny mnohdy za nepříznivých klimatických podmínek a za dalších nezbytných technických opatření. Dělení na rozměrnější dílce bylo také umožněno výrobními možnostmi našich hal a také poměrně malou dopravní vzdáleností od výrobny na místo montáže. Oba dílce každého rámu byly vždy na dílně sestaveny naležato do definitivního tvaru. Každá odchylka nad přípustnou toleranci tvaru nebo nevhodné rozevření montážní spáry by totiž znamenala velké komplikace při dodržení celkové siluety tribuny. Po zkušenostech s dosaženou přesností výroby rámů v první etapě jsme si dovolili upustit od prostorově náročných dílenských sestav s několikanásobným tvarovým proměřováním – viz obr. 6 a konce obou dílců každého rámu byly vyráběny za pomoci přípravků hlídajících návaznou vzájemnou geometrii.

Také rozteče kotevních hnízd obou stojek rámu 7,3 m směrově, 1,1 m výškově a vůle ve velikosti otvorů v patkách pro nasazení rámů na předem zabetonované kotevní šrouby neposkytovaly žádnou možnost slevit z dosažení co největší přesnosti výroby. Pro eliminaci úchylek roztečí kotevních šroubů v každém hnízdě při jejich zabetonování do základů jsme dodali na stavbu pomocné kotevní šablony.

Za největší potíže z ostatních běžných výrobních procesů je možno označit:

• U první etapy problémy s plněním termínů zaviněných změnou projektu v řešení nadstřešních lávek. Dodatečně bylo totiž rozhodnuto o celé řadě jejich úprav, z nichž nejrozsáhlejší byla nutnost provedení mnohočetných výstupů z lávky na střechu. To v situaci, kdy mnohé lávky již byly vyrobeny s navařeným zábradlím a část z nich dokonce v dohotoveném nátěru. Vzhledem k velmi napjatému harmonogramu montážních prací na ocelové konstrukci, ale i dalších navazujících řemesel, bylo nutno vytvořit operativní plán expedic po jednotlivých dílcích, aby se nezastavila montáž.
• U druhé etapy problémy s technickým dořešením konstrukcí pro VT a VO.

Upřesňování podkladů s dodavateli technologie probíhalo velmi komplikovaně a problematicky, což mělo dopad na velmi napjaté termíny dodávek a vynutilo si zbytečně náročnou montáž. Ve fázi dodání konstrukcí již nebylo možnost vstoupit těžkými montážními mechanismy na plochu stadionu, takže se musel použít jeřáb s velkou nosností. Kompletně na zemi smontované ocelové konstrukce (včetně opláštění) byly osazovány na místo určení zpoza tribuny přes střechu, navíc zavěšeny těsně pod již dokončenou opláštěnou střechu včetně dohotovených podhledů – viz obr. 7.

Celkové podmínky montáže byly ztíženy především zimním obdobím výstavby OK, velmi omezeným místem pro předmontáž, nemožností skladování dílců na stavbě a vzájemným prolínáním montážních prací na ocelové konstrukci s ostatními pracemi. 

Předmontážní místa byla omezeného rozsahu a bylo nutno velmi pečlivě naplánovat jednotlivé operace a používání zejména jeřábů, aby nevznikaly kolize mezi jednotlivými profesemi při transportech materiálů či dílců.

Prolínání montážních prací se dělo zpočátku zejména při osazování betonových panelů sedadel a zadní stěny převážně přes střechu tribuny, vlivem čehož nebylo možno namontovat hlavní ocelovou konstrukci v jednotlivých polích tribuny najednou.

Znamenalo to vrátit se po montáži dílců nezbytných pro kladení panelů znovu k dokompletování ocelové konstrukce.

STATISTIKA, VŠEOBECNÉ ÚDAJE

• Celková hmotnost OK pro všechny tribuny včetně souvisejících konstrukcí je 2 609 tun
• Počet dílců OK pro všechny tribuny včetně souvisejících konstrukcí: 7 506 ks
• Počet kotevních šroubů: 829 ks
• Množství podlahových roštů: 12 793 kg
• Množství trapézových plechů: 99 093 kg
• Množství tahokovu: 312 m²
• Počet šroubů a vrutů: cca 65 000 ks
• Použitý SW výrobní dokumentace – TEKLA STRUCTURES

ZÁKLADNÍ ÚDAJE:

• Investor stavby: Statutární město Ostrava, VÍTKOVICE ARÉNA, a. s.
• Generální dodavatel stavby: HOCHTIEF CZ a. s.
• Tvůrce projektu tribuny: HUTNÍ PROJEKT OSTRAVA a. s.
• Tvůrci výrobní dokumentace OK: SKÁLA & VÍT, s. r. o. + VÍTKOVICE POWER ENGINEERING a. s.
• Výrobce OK: VÍTKOVICE POWER ENGINEERING a. s. – Mostárna Ostrava a HARD Jeseník, DT Mostárna, a. s.
• Montáž OK: Hutní montáže a. s. člen VÍTKOVICE MACHINERY GROUP

Steel Structures of Grandstands of Vítkovice Stadium
Two years ago we introduced the first stage of the renovation of the athletic stadium in Ostrava‑Vitkovice in the magazine KONSTRUKCE (CONSTRUCTION). After that the building activity gave way to prestigious Zlatá tretra (Golden Spike) athletics races, then athletes were immediately replaced by heavy equipments with welders, so the second phase of reconstruction was completed. Right now, you can read more about the process.

Autoři

• Ing. Kozák Jaroslav
• Ing. Vítek Petr