Ocelový střešní vazník jako tlaková komora vzduchotechniky

Tato potrubí jsou často zavěšována pod strop haly a svými rozměry zde konkurují subtilní nosné ocelové konstrukci. U novostavby sportovní haly AC Sparta v Praze-Vysočanech se proto projektant ocelové konstrukce rozhodl, že vazníky střechy využije současně jako potrubí přivádějící do haly čerstvý vzduch.
Díky vstřícnosti projektanta vzduchotechniky Ing. Ondřeje Šafáře (během prací na dokumentaci pro stavební povolení) se v krátkém čase našlo oboustranně vyhovující řešení. Ocelový vazník byl navržen jako dutý profil s minimem vnitřních výztuh a z pohledu vzduchotechnika byl uvažován jako tlaková komora.

Dispoziční řešení

Budova sportovní haly na házenou, florbal a ostatní míčové hry AC Sparta s hledištěm pro cca 1200 diváků, sálem na judo a sálem na stolní tenis se skládá ze tří základních sekcí. Dva samostatné kompaktní železobetonové ?hranoly? přístaveb slouží i jako nosná konstrukce pro zavěšené nosníky zastřešení střední sekce - vlastního hracího prostoru haly s tribunami. V přístavbách je v přízemí umístěna vstupní hala, dále technické zázemí, šatny pro hráče a rozhodčí, umývárny, sociální zařízení a ostatní příslušenství sportoviště, ve vyšších úrovních pak jsou další šatny, tělocvična na judo a sál stolního tenisu s příslušným zázemím, prostory pro občerstvení a strojovny vzduchotechniky a chlazení.

Konstrukční řešení

Prostor hřiště a tribun je zakryt sedlovou střechou s minimálním spádem 2 % směrem k železobetonovým přístavkům tribun. Střešní plášť ze sendvičových izolačních panelů ?ems? PD 60 je uložen na vaznice z válcovaných IPE profilů, které jsou neseny ocelovými vazníky. Rozteč vaznic je 4,50 m, jejich rozpětí 9 m.

¤ Podélný řez budovou sportovní haly

Vazníky byly navrženy jako spojité nosníky o třech nestejných polích (14,50 m + 16 m + 14,50 m). Celkové rozpětí je 45 m (viz podélný řez stavbou). V polovině středního pole je vložen kloub, umožňující vodorovnou dilataci. Na svých koncích jsou vazníky kloubově připojeny k železobetonové konstrukci ?hranolů? (krajních sekcí budovy haly) a ve vzdálenosti 14,50 m od konců zavěšeny na šikmá táhla, kotvená rovněž do železobetonové konstrukce obou krajních přístavků tribun. Staticky se jedná o visutou konstrukci. Rozteč vazníků je 9 m.
Vazníky jsou navrženy jako štíhlé uzavřené duté profily výšky 700 mm a šířky 750 mm (horní pásnice), vnitřní světlosti 684x640 mm (viz detail 1). V místech kotvení, napojení táhel a vaznic a v místě dilatace je vnitřní světlost lokálně zmenšena vložením výztuh (viz detail 2).

Kromě nosné funkce slouží tyto vazníky i jako tlakové komory vzduchotechniky. Pro přívod vzduchu jsou vyčleněny všechny čtyři vazníky. Tlakové poměry po délce nosníku jsou regulovány přivíráním výustků, vnitřní přetlak nepřesáhne 50 Pa. Výstupy jednotlivých větví vzduchotechnického potrubí jsou nasazeny na kruhové otvory Ø 325 mm, vyříznuté do stěny vazníku. Otvory jsou umístěny ve vzdálenostech 9 m, a to vystřídaně - v obou stěnách vazníku (nikoliv proti sobě) a jsou lemovány páskem. Pro odvod vzduchu budou při štítových stěnách nainstalována zvláštní potrubí (dodávka vzduchotechniky), která jsou zavěšena na vaznice střechy. Tvarovou stabilitu průřezu truhlíku zajišťují vnější výztuhy, přivařené ke svislým stěnám a k hornímu pasu, spodní pas je stabilizován vnitřní výztuhou. Dilatace vazníků je umístěna v hřebeni střechy, dilatace střešního pláště rovněž. Vaznice jsou přišroubovány ke svislým výztuhám vazníků a propojují tyto nosníky se středovým horizontálním ztužením. Stabilitu vaznic zajišťují panely střešního pláště, které budou přikotveny k horní přírubě vaznic. Horní příruba vrcholových vaznic je zesílena přivařeným úhelníkem. Tyto zesílené vaznice rovněž zajišťují blokaci pohybu v dilataci, a to ve směru rovnoběžném s hřebenem.
Závěsná táhla z prvků BESISTA, kvality S 460, jsou zakotvena do kyvných ocelových sloupků, osazených na atice železobetonových přístavků tribun (viz detail 3, 4). Sloupky jsou stabilizovány ve směru osy vazníků protilehlými táhly, která jsou, po průchodu střechou přístavků, kotvena na úrovni konstrukce stropu do jejich vnější železobetonové stěny. Kotevní svařence byly jako součást dodávky ocelové konstrukce předány k zabetonování v předstihu před střešní ocelovou konstrukcí. Ve směru kolmém k ose vazníků jsou sloupky stabilizovány vzájemným propojením vrcholů trubkou a příhradovým ztužením s diagonálami, navrženými z rektifikovatelných táhel. Vazníky jsou děleny dilatačním spojem, umístěným ve vrcholu. Touto dilatací je zajištěno, že nosníky nebudou namáhány silami vyvolanými dotvarováním a nerovnoměrným sedáním železobetonových přístavků tribun.

¤ Detail 3. Přenos síly z táhla do prvku vazníku, pohled

¤ Detail 4. Přenos síly z táhla do prvku vazníku, řez

V rovině štítových stěn jsou vaznice uloženy prostřednictvím lemovacího překladu UPE270 na ocelové sloupky, které jsou kotveny do železobetonové stěny na úrovni +6,30 m. Přes štítovou stěnu je střecha vyložena do vzdálenosti 4,80 m. Konzoly nesoucí přesazenou střešní římsu jsou vetknuty do lemovacího překladu a v místě průchodu skleněnou stěnou přerušeny izolačními prvky SCHÖCK. Je tak zamezeno vytvoření tepelného mostu. Do lemovacího průvlaku jsou vetknuty i vnitřní vaznice k zajištění přenosu ohybových momentů od konzol. Stabilitu konstrukce v rovině střešní zajišťuje opření vazníků do železobetonové konstrukce tribunových přístavků a příhradové ztužení v rovině horních přírub vaznic. Diagonály ztužení jsou navrženy z rektifikovatelných prvků. K celkové tuhosti přispívá i stabilizační účinek pláště střechy. Střešní ztužení přenáší rovněž vodorovné reakce od sloupků prosklených štítových stěn. Vazníky byly sestavovány ze dvou částí, přičemž montážní styk byl ve vrcholu, v místě dilatace. Spoj byl konstruován tak, aby bylo možno do dilatační spáry vložit látkový kompenzátor. Spára u přechodu mezi vazníkem a betonovou konstrukcí byla opatřena pružným těsněním, umožňujícím malá pootočení v podpoře. Do vazníků byla během přípravy montáže vložena izolační vložka, přilepená k vnitřním stěnám uzavřeného profilu. Podhled navržený z desek FIBRACOUSTIC tloušťky 35 mm je zavěšen pod vaznicemi.

Protikorozní ochrana

Při realizaci protikorozní ochrany byla zvláštní pozornost věnována ochraně styčníkových plechů i závěsných táhel v místech prostupů střešním pláštěm. Závěsná táhla byla dodána žárově pozinkovaná, vidlice a spojky jsou chráněny povlakem nanášeným technologií dacromet. Kromě pozinkování byla táhla, ale i vidlice a spojky opatřeny nátěrem aplikovaným na zinkové povlaky. Duté vazníky sloužící jako potrubí vzduchotechniky jsou uvnitř chráněny základním nátěrem a přilepenou tepelnou izolací.

Hala byla stavebně dokončena v roce 2007. V současné době se realizuje vzduchotechnika podle projektu Ing. Martina Pulce z kanceláře kps - VZT s.r.o.

Základní údaje o stavbě
Investor: AC SPARTA PRAHA
Generální projektant: OMICRON - K, Architektonický ateliér Ing. arch. Martin Kotík
Projektant betonové části: Ateliér HÉTA s.r.o., Ing. Vladimír Holzbach
Projektant vzduchotechniky: kps - VZT s.r.o.
Generální dodavatel: SYNER, s.r.o.
Dodavatel ocelové konstrukce: MARTIFER CZ, s.r.o.