Národný futbalový štadión v Bratislave: koncepcia nosného systému

Projekt je autorským dielom Ing. arch. Kallaya. Štadión s kapacitou 22 500 divákov bude spĺňať najvyššie kritériá štandardov UEFA pre kategóriu 4. K dispozícii budú viacposchodové VIP zóny a SKYboxy a kongresové sály. V podzemí štadióna bude viac ako 1000 parkovacích miest. Výstavbu štadióna realizuje firma Strabag Pozemné a inžinierske staviteľstvo, s.r.o. Náklady na stavebné práce by nemali presiahnuť sumu 49,8 mil. eur bez DPH. Celkové náklady po dokončení diela by nemali presiahnuť sumu 75,2 mil. eur bez DPH. Súčasťou celého projektu sú aj komerčné časti – administratívna budova a obytný komplex budov Tehelné pole. Tieto budovy realizuje rovnako firma Strabag Pozemné a inžinierske staviteľstvo, s.r.o. Stavba by mala byť dokončená do konca roku 2018. Z hľadiska projektového riešenia boli použité na stavbe najmodernejšie konštrukčné systémy, či už v oblasti spriahnutých konštrukcií, ale hlavne v oblasti oceľových konštrukcií, kde je navrhnutá membránová konštrukcia prestrešenia tribún. Firma Stavokov projekt s.r.o. zabezpečovala v rámci realizačného projektu statickú časť pre celý štadión a aj pre oba komerčné objekty. Práce na realizačnom projekte boli zahájené na jeseň v roku 2016.

Úvod

Vzhľadom na rozsiahly projekt prioritne oboznámime čitateľov s objektom SO 003 – Štadión. V prvom rade treba zdôrazniť, že oproti projektu pre stavebné povolenie došlo v realizačnom projekte k niektorým výrazným zmenám. Tieto boli ovplyvnené jednak požiadavkami kladenými na konečný termín výstavby a aj niektorými zmenami dispozičného riešenia objektu vzhľadom na nové smernice UEFA a FIFA. Zásadné zmeny sa udiali hlavne v nosných konštrukciách tribún. Tu došlo ku kompletnému preprojektovaniu monolitických tribún na prefabrikované, a to hlavne z dôvodu požiadaviek na povrchovú úpravu, ale aj z dôvodu skrátenia termínu výstavby, aj napriek zvýšeným nákladom na výrobu a montáž.

Ďalším dôležitým rozhodnutím v prípade riešenia vodorovných betónových konštrukcií bolo riešenie spriahnutých stropných dosiek použitím prvkov COFRA 220. Toto riešenie prinieslo efekt hlavne v prípade skrátenia časového harmonogramu. Aj napriek náročnosti riešenia stropov hlavne v miestach s nepravidelným pôdorysom môžeme hodnotiť toto rozhodnutie ako správne aj z hľadiska pohľadovosti. Ďalšou výzvou bol pre nás návrh nosnej oceľovej konštrukcie prestrešenia tribún. Tu treba poznamenať, že v tomto prípade sa jedná o najväčšiu membránovú konštrukciu na Slovensku. Zo statického hľadiska sa jedná o komplikované pôsobenie zaťažení, hlavne v montážnom štádiu. Najzložitejšou fázou v tejto problematike bolo odladenie konštrukcií z hľadiska II. MS. V priebehu návrhu oceľovej konštrukcie bol 3D model neustále konfrontovaný s dodavateľom membrány – firmou Graboplan. Výsledkom spolupráce bol nakoniec bezproblémový a bezkolízny priebeh montáže a spokojnosť architektov s ich predstavami.

Skladba objektov

Samotné členenie stavby na jednotlivé objekty korešponduje s pôvodným rozdelením projektu pre stavebné povolenie:
■ SO 002 NFŠ Suterén – základové konštrukcie, 1.PP;
■ SO 003 NFŠ Štadión – rozdelený na dilatačné úseky A až N;
■ SO 004 NFŠ Zariadenie viažuce sa na funkciu – administratívna budova, dilatačný úsek Z;
■ SO 005 NFŠ Nákupná pasáž – maloobchodné zariadenia viažuce sa na funkciu, služobné byty a malé ubytovacie zariadenia cestovného ruchu (časť maloobchodné zariadenia) – rozptylové plochy za štadiónom (plató) dilatačné úseky O až T a bytový dom, dilatačné úseky U až Y.

Každý objekt bol následne rozdelený na dilatačné úseky. Toto rozdelenie bolo veľmi dôležite jednak z hľadiska samotného projektu, ale aj z hľadiska samotnej výstavby. Na stavbe súčasne pracovalo niekoľko poddodavateľských firiem. Aby sa predišlo nezrovnalostiam v koordinácii počas realizácie, boli aj projekty nosných konštrukcií objektov realizované po dilatačných úsekoch. Zložitosť projektu bola umocnená tým, že sa s výstavbou všetkých objektov prakticky začalo v rovnakom čase. To znamenalo nasadenie enormného úsilia a hlavne zabezpečenia dostatočných profesionálnych kapacít v oblasti statiky betónových a oceľových konštrukcií. Súčasne bolo potrebné z našej strany po dobu celej výstavby zabezpečiť kvalifikovaný a skúsený tím pracovníkov v rámci statického autorského dozoru.

Základové konštrukcie

Základové konštrukcie pozostávajú z hlavíc pilót, základových pásov, priehlbní výťahových šácht a základovej dosky. Hlavice pilót zabezpečujú prenos účinkov stĺpov do pilót. Sú navrhnuté pre jednotlivé pilóty s pôdorysným rozmerom 1,2 × 1,2 m alebo pre dvojicu pilót s rozmerom 3,4 × 1,08 m. Základové pásy sú pod vnútornými stenami a pod obvodovými stenami, v prípade podopretie pilótami pôsobia ako základové trámy. Základové dosky objektu sú navrhované 200 mm. Pod základové konštrukcie je navrhnutý podkladný betón hrúbky minimálne 50 mm.Základové dosky výškových budov sú navrhnuté hrúbky 1,0 a 2,4 m pre objekt SO 004 a 1,0 a 2,0 m pre objekt SO 005. Tieto dosky zabezpečujú prenos zaťaženia z hornej stavby na lamely MIP. Statickým výpočtom bolo preukázané, že v styku medzi lamelami a základovou doskou nedochádza k ťahovým účinkom, takže nie je potrebné vystuženie podperných prvkov, ktoré budú namáhané len prostým tlakom. Hydroizolačná funkcia je zabezpečená samotnou železobetónovou konštrukciou. Toto bude zabezpečené certifikovaným systémom kryštalickej izolácie formou prímesi do betónovej zmesi.

Nosné konštrukcie hornej stavby – monolitické

Zvislé nosné konštrukcie
Zvislé nosné konštrukcie tvoria železobetónové monolitické stĺpy v kombinácii so železobetónovými stenami. Osový raster je prispôsobený dispozícii objektu. Základná osová vzdialenosť stĺpov je 8150 mm a 7500 mm. Rozmery stĺpov sú prispôsobené polohe stĺpov v priečnych rámoch a účinkom zaťaženia, ktoré prenášajú. Hlavné stĺpy majú rozmer 600/1000 mm a sú na ne ukladané horné tribúnové nosníky a oceľová konštrukcia prestrešenia. Menej zaťažené stĺpy majú rozmer 600/800 mm, 600/600 mm a 500/500 mm; stĺpy na dilatáciu majú šírku 500 mm. Stužujúcu funkciu zabezpečujú stužujúce jadrá a samostatné stužujúce steny. Tieto sú navrhnuté hrúbky 200 mm a 250 mm. Suterénne obvodové steny sú betónované po úsekoch max. 12 m s prestávkou min. 7 dní na prebehnutie prvotného zmrašťovanía, prípadne s vynechaním zmrašťovacieho pásu š. 1 m s prerušenou a prestykovanou vodorovnou výstužou.

Vodorovné nosné konštrukcie
Vodorovné konštrukcie objektu budú tvoriť železobetónové monolitické prievlaky a stropné dosky. Stropné konštrukcie sú navrhnuté ako spriahnuté plechobetónové dosky z plechu Cofraplus 220 s nadbetonávkou 80 mm celkovej hrúbky stropnej konštrukcie 300 mm a s nadbetonávkou 120 mm celkovej hrúbky stropnej konštrukcie 340 mm. Vystuženie bude prútovou výstužou vkladanou do rebier, zváranými sieťami celoplošne a prídavnou prútovou výstužou nad podperami. V miestach, kde nie je možné vytvoriť jednosmerne nosnú plechobetónovú dosku, je stropná konštrukcia tvorená monolitickými železobetónovými doskami hrúbky 200 a 250 mm.

Použité materiály
Všetky monolitické konštrukcie nadzemných podlaží sú navrhované železobetónové spracované v debnení vibrovaním. Uvažovaná trieda betónu pre suterénne konštrukcie je betón STN-EN 206-1-C30/37-XC3, XD1(SK)-CI 0,4-Dmax16-S3. Uvažovaná trieda betónu pre exteriérové konštrukcie je betón STN-EN 206-1-C30/37-XC3, XF1(SK)-CI 0,4-Dmax16-S3. Uvažovaná trieda betónu pre ostatné bežné interiérové konštrukcie je betón STN-EN 206-1-C30/37-XC1(SK)-CI 0,4-Dmax16-S3. Betonárska oceľ je navrhovaná značky B 500B, zvárané siete B 500A.

Nosné konštrukcie hornej stavby – prefabrikované

Tribunové nosníky
Nosné prvky dolného a horného hľadiska sú navrhnuté ako prefabrikované. Sú ukladané na nosné monolitické rámové konštrukcie v hlavách stĺpov, resp. na konzoly na stĺpoch. Šírka tribúnových nosníkov je 500 mm a statická výška 900 mm. Osádzajú sa prostredníctvom koncových ozubov s otvormi tvorenými HWR ø 80 mm na elastomerové ložiská hr. 10 mm s predpísanou únosnosťou – na trny konzol stĺpov. Otvory, resp. HWR sú zalievané betónom min. C30/37 jemnejšej frakcie, alebo Emcekretom.

Tribunové lavice
Na tribúnové nosníky sú montované tribúnové lavice. Svetlá šírka je 800 mm a výška stupňa 360 mm pre dolné tribúny po úroveň +6,00 a 550 mm pre horné tribúny nad úrovňou +6,00. Na krajoch a pri schodiskách sa nachádzajú atypické prvky vyplývajúce z technického riešenia. Základným tvarovým typom hľadiska je obrátené a dvakrát zalomené L (tzv. „dvojhlavica“) z dôvodu max. obmedzenia vzájomných horizontálnych stykov. Tam, kde zo skladobných a konštrukčných dôvodov nebolo možné tento princíp zachovať, je prierez jednoduché otočené L.

Schodiská
Prístup na jednotlivé podlažia a ich prepojenie je zabezpečený prefabrikovanými schodiskami rôznych rozmerov osadených do monolitických jadier. Sú ukladané na monolitické podesty a medzipodesty. Pre exteriérové schodiská bol dodržaný stupeň triedy prostredia XC4 – so zvýšenou odolnosťou voči striedajúcemu sa vplyvu suchého a vlhkého prostredia.

Ocelová konštrukcia prestrešenia tribún

Základná charakteristika
Prestrešenie tribún národného futbalového štadióna je charakteristicky rozdelené podľa orientácie svetových strán na:
■ severnú tribúnu;
■ východnú tribúnu;
■ západnú tribúnu;
■ južnú tribúnu.

Oceľová konštrukcia južnej a východnej tribúny sú z konštrukčného hľadiska identické. Konštrukcia severnej tribúny je osadená nižšie, aby nespôsobovala nadmerné zatienenie obytných objektov. Konštrukcia západnej tribúny je osadená na nosnej železobetónovej konštrukcii strechy.

Statické pôsobenie a stabilita konštrukcie
Konštrukcia prestrešenia tribún národného futbalového štadióna je navrhnutá z ocele. Základnú statickú schému u všetkých tribún tvorí konzola. Zo statického, ale aj architektonického hľadiska len východná a južná tribúna majú rovnaký tvar. Vyloženie konzol je u jednotlivých typoch tribún rôzne:
■ severná tribúna: 23,30 m;
■ východná tribúna: 29,00 m;
■ západná tribúna: 24,38 m;
■ južná tribúna: 29,00 m.

Konzoly sú navrhnuté ako priehradové sústavy kotvené do železobetónových konštrukcií. Konzoly na severnej tribúne sú kĺbovo pripnuté k jednopoľovému oceľovému rámu, kotvenému do nosných železobetónových prvkov tribún. Zadnú časť konštrukcie tvorí konzola a tiahlo pre ukotvenie plášťa. Tieto prvky ale zároveň plnia aj statickú funkciu kvôli vyváženiu sústavy. Konzoly na západnej tribúne sú kĺbovo pripnuté k dvojpoľovému oceľovému rámu, kotvenému do nosných strešných železobetónových prvkov. Konzoly na východnej a južnej tribúne sú kĺbovo pripnuté k oceľovému stĺpu. V zadnej časti tejto konštrukcie je navrhnutá vyvažovacia sústava, navrhnutá z oceľovej vodorovnej konzoly a sústavy dvoch priehradových tiahel. Stabilitu konštrukcií prestrešenia v pozdĺžnom smere u všetkých typov tribún zabezpečujú priehradové stužidlá. V prípade membránových konštrukcií horné pásy priehradových stužidiel korešpondujú s konvexnými krivkami membrán a sú odsadené s rezervou, aby nedošlo k ich kontaktu s membránou, čo by spôsobilo problémy s odtekaním vody. V prednej časti prestrešenia v dĺžke L = 12,0 m je navrhnutá konštrukcia pod presvetlenie. Táto konštrukcia je navrhnutá z valcovaných IPE profilov a jaklových profilov, na ktoré budú osadené plné polykarbonátové dosky hr. 10 mm a v dĺžke 12,0 m.

Strešný plášť
Na prestrešení tribún sú aplikované dva typy strešných plášťov. Na severnej tribúne je osadený metalický plášť Kalzip. Na ostatných tribúnach je osadená PVC membrána konvexného tvaru. Dodávku a montáž PVC membrány zabezpečuje maďarská firma Graboplan. Pre návrh oceľovej konštrukcie boli vygenerované 3D plochy so statickými účinkami od jednotlivých zaťažovacích stavov a ich kombinácii, ako aj 3D deformačné plochy, aby nedošlo k neželaným kolíziam s oceľovou konštrukciou a bolo tak zabránené odtekaniu dažďovej vody. Kontrola bola počas celého projektu realizovaná prostredníctvom 3D modelu v programe Tekla. Naša firma poskytla výrobcovi 3D model a spätne sme obdržali 3D plochy, cez ktoré sa kontrolovali kolízie.

Materiál oceľovej konštrukcie
Pre primárnu konštrukciu bol použitý material S 355 JR (konzoly, stuženie strechy, konštrukcia pod polykarbonát). Pre sekundárnu konštrukciu sa použil materiál S 235 JR (pochôzne lávky, zábradlie a pod.).