Největší multifunkční hala v Evropě stojí v Budapešti. Rychlost výstavby byla dosažena použitím spřažených nosníků DELTABEAM®

Společnost CEOS, hlavní projektant nosné konstrukce, zodpovídala zejména za železobetonové části stavby s výjimkou hlubinných základů. Celý projekt byl velkou výzvou pro všechny strany, protože projektování probíhalo zároveň se stavebními pracemi s cílem minimalizovat dobu výstavby, což znamenalo přísné termíny a vysoké požadavky na konstrukční úkoly. Společnost PEIKKO se výrazně podílela na návrhu této konstrukce jako dodavatel spřažených ocelových nosníků DELTABEAM® a spojovacích prvků.

Modelování objektu

Celá železobetonová konstrukce byla vytvořena v programu Revit tak, aby vyhovovala požadavkům BIM. Společnost CEOS od začátku používala software Revit pro jeho flexibilitu a velmi vysokou úrověň BIM workflow. Čtyři až pět spolupracovníků mohlo současně pracovat v modelu Revit, což výrazně zvýšilo efektivitu projektování.

Výzvy při stavbě

Nejprve byla konstrukce celého objektu navržena z monolitického betonu bez prefabrikátů (s výjimkou tribun). Jelikož realizační firma projekt vysoutěžila s opravdu přísnými termíny, okamžitě začala hledat způsob, jak jej přeprojektovat s využitím co největšího množství prefabrikátů. Zabudovat mnoho různých typů konstrukcí a navzájem je sladit nebylo snadné:

• sklon panelů HCS se spřaženými nosníky v kombinaci s monolitickými deskami návrh ztěžoval;
• z důvodu návaznosti výstavby (nejprve bylo postaveno osm výtahových jader) muselo být vyhodnoceno a namodelováno mnoho spojovacích části, jako jsou smyková oka, spoje výztuže atd.;
• vzhledem k délce výstavby muselo být plánování přesné, v horkém počasí bylo možné některé ocelové nosníky zvedat jen ráno.

Tenká stropní konstrukce

Ve srovnání s prefabrikovanými nebo monolitickými železobetonovými nosníky může být stropní konstrukce, podepřená spřaženými nosníky, relativně tenká i při poměrně velkých rozponech. Spřažení oceli a betonu umožňuje snadno překlenout více než 11 m rozpětí mezi sloupy. Každý nosník byl navržen individuálně za účelem maximálního, ale bezpečného využití. Na stavbu MVM Dome bylo použi­to 480 kusů nosníků s celkovou délkou 4 140 m a hmotností 1 450 t. Nosníky byly použity ve všech pěti nadzemních podlažích.

Poloha hlavních nosníků, které podpíraly samotnou stropní konstrukci, byla půdorysně v radiálním směru. Takto umístěné nosníky byly spojeny nosníky v tangenciálním směru, které tvořily tažený prstenec kolem celé konstrukce. Aréna byla navržena bez dilatačních spár, proto každý nosný prvek musí odolat zatížení tepelnou roztažností konstrukce. Pro návrh nosníků a jejich spojů to znamená dodatečné osové zatížení do 650 kN. Tangenciální i radiální nosníky byly navrženy jako prosté nosníky podepřené prefabrikovanými betonovými sloupy. Kromě standardních nosníků vyrobených v závodě PEIKKO byly v tomto projektu navrženy i speciální nosníky splňující specifické požadavky projektu.

Spřažené nosníky s integrovaným bedněním

Zajímavé řešení bylo použito při návrhu nosníků mezi osami 55-2 na úrovni +6,15. Tyto nosníky obsahovaly rozšířené bednění, které bylo navrženo jako nosná konstrukce pro fázi montáže a umožnilo tak vybudovat zaoblenou konzolovou desku. Délka konzoly dosahovala v nejvzdálenějším bodě až 1,79 m. Za účelem maximální optimalizace těchto nosníků byla provedena analýza metodou konečných prvků (MKP) v programu Scia.

Speciální spřažené nosníky

Podle speciálního požadavku zákazníka byl v tomto případě navržen nosník s neobvykle velkým průřezem. Jednalo se o nosník D85-600, který překlenul 13,2 m a jeho zatěžovací šířka byla 11,0 m. Odolnost v ohybu tohoto nestandardního nosníku dosahuje přibližně 10 500 kNm a jeho odolnost ve smyku je téměř 3 480 kN. Celý proces navrhování a výroby byl složitý, ale realizovatelný.

Nosníky STAND

Nosníky STAND byly navrženy jako nosný systém pro prefabrikované nosníky ve fázi montáže. Hlavní nosníky byly spojeny sekundárním nosníkem uprostřed rozpětí, který byl zatížen soustředěnou silou V = 250 kN od nosníku tribuny, tím se reakce z horní konstrukce přenesla na hlavní nosníky. Sekundární nosník byl navržen jako prostý nosník spojený s hlavními nosníky bočním spojem typickým pro DELTABEAM®. Spoje mezi hlavními nosníky a prefabrikovanými sloupy byly navrženy pomocí skrytých konzol PCs®, jelikož sloupy byly průběžné přes několik podlaží. Podporu STAND nosníků na druhé straně tvořily prefabrikované stěny.

Obecně byly v celé konstrukci navrženy tři typy spojení nosník-sloup

V případě průběžných sloupů byly nosníky osazeny na konzoly PCs®, které již byly integrovány v bednění sloupů před jejich betonáží. Výběr vhodného modelu PCs® závisel na konstrukční vertikální a krouticí síle. Kromě toho byly pro přenos již zmíněných axiálních sil 650 kN použity kotevní šrouby se spojkou COPRA®.Aby bylo možné správně navrhnout spoje nosník-sloup pomocí PCs® konzol, byl k posouzení použit software Idea Statica. Obecně vzato zachycují skutečné chování těchto specifických kloubů tři typy modelů. První z nich byl použit k analýze kotevních spojů COPRA®, které musely být schopny přenést jen osovou sílu 650 kN. Druhý model byl použit pro návrh svarů, přičemž smykové oko nahradilo v modelu PCs® konzoly, aby se simuloval skutečný přenos smykových sil. V posledním kroku byla posouzena samotná koncová deska, zda bezpečně přenáší smykové a tahové síly. Spřažené nosníky uložené na sloupech, stěnách nebo betonových konzolách měly otvory procházející od spodní pásnice k horní. Tyto otvory byly určeny pro zapuštěné kotevní šrouby HPM® v prefabrikovaných dílech, aby bylo možné uložit a upevnit nosníky. Další nosník byl spojen s nosníkem uloženým na sloupu pomocí Gerberova spoje. Gerberův spoj mezi nimi byl upraven a navržen se čtyřmi šrouby M30 namísto dvou, aby bezpečně přenesly axiální sílu 650 kN.

Spoje Peikko nebyly navrženy pouze pro spojení spřažených nosníků, ale i pro spoje mezi prefabrikovaným sloupem a jeho základem nebo mezi jednotlivými sloupy. Tyto spoje vycházejí z návrhu dvou výrobků z portfolia Peikko. Prvním z nich jsou kotevní šrouby HPM®, které snadno přenášejí tahové, tlakové a také smykové síly. Byly použity dva typy kotevních šroubů: dlouhé šrouby (typ P) používané ke spojení sloup-sloup a krátké šrouby (typ L) s rozkovanou hlavou, které byly použity ke kotvení do základů. Dlouhé kotevní šrouby přenášejí tlakové a tahové síly přes žebrování kotevních tyčí, zatímco krátké kotevní šrouby je přenášejí kombinací rozkovaných konců a vazbou žeber. HPM® kotevní šrouby byly použity se sloupovými botkami HPKM®. Sloupové botky se zabetonovávají přímo do prefabrikovaných betonových sloupů, zatímco kotevní šrouby HPM® jsou zalévány do základů nebo sloupů. Výsledkem kombinace těchto dvou produktů je tuhý spoj.Stavebnictví zažívá v posledním období obtížné období způsobené ať už nedostatkem pracovní síly, nebo prudkým nárůstem cen stavebních materiálů. Vzhledem k tlaku na efektivitu projektování a rychlost stavebních prací jsou prefabrikované stavební systémy stále častěji využívaným konstrukčním řešením.