Stadiony obecnie projektowane mają zapewniać bezprecedensowe stan-dardy bezpieczeństwa oraz wygodę i efektywność użytkowania [3]. Po-nadto zamierzeniem projektantów jest, by konstrukcja stadionów znacz-nie lepiej się prezentowała od ich poprzedniczek z XX w.
W projektowaniu dużych rozpiętości przekryć stadionów mają miejsce dwa typowe i dość często przeciw-stawne trendy: pierwszy polega na wielowartościowej funkcjonalności obiektu, przy spełnieniu wymagań ekonomicznych, jakościowych i eks-ploatacyjnych, drugi trend zaś re-prezentuje wartości symboliczne architektonicznego wyglądu przekry-cia. Trendy te znajdują swoje odbi-cie w przyjętym układzie konstrukcji nośnej. Przyjmuje się, że konstruk-cja nośna przekryć powinna być na dużych stadionach dominująca nad innymi elementami stadionu, tj. po-krycia i elewacji.
Rodzaj konstrukcji przekrycia widow-ni w decydującym stopwidow-niu wpływa na koszt i czas budowy oraz na utrudnie-nia odbioru widowiska.
Konstrukcje pierścieniowo-linowe w przekryciach widowni stadionów Większość przykładów przekryć jest o konstrukcji pierścieniowo-linowej, oparte są one niejednokrotnie na zasadzie budowy koła rowerowego, gdzie funkcję obręczy zewnętrznej pełni sztywny pierścień ściskany.
Jest to najczęściej na świecie wybie-rane rozwiązanie przekryć ze względu na zalety konstrukcyjne i ekonomicz-ne. Wynika to stąd, że zasadnicze ele-menty konstrukcji nośnej są poddane głównie rozciąganiu, co umożliwia zastosowanie elementów linowych (fot.1–3, rys. 1–3, fot. 6).
Zaprezentowane są rozwiązania przekryć następujących stadionów:
Maracana w Rio de Janeiro (fot. 1), Narodowego w Warszawie (rys. 1), Olimpijskiego w Kijowie (fot. 2), Fon-te Nova w Salvador da Baia, Bra-zylia 2014 (rys. 2), Al.-Gharafa w Al.-Rayyan w Katarze (fot. 3), Asiad w Busan, Korea Płd. (rys. 3).
Wpływ obciążeń działających na membranę przekrycia
Następujące cechy mechaniczne de-cydują o podatności konstrukcji mem-branowych na zniszczenie na skutek działania wiatru [21], [13] bądź in-nych wpływów środowiskowych, ta-kich jak opady deszczu lub śniegu: a) lekkość → duża wrażliwość na falo-we działanie wiatru, b) podatność → Rys. 1 Ι Pierścieniowo-linowe przekrycie trybun i boiska Stadionu Narodowego w Warszawie
[6], projekt architektury: S. K. Architekci należący do konsorcjum GMP, projekt kon-strukcji: SBP
Rys. 2 Ι Przekrycie pierścieniowo-linowe areny Stadionu Fonte Nova w Salvador da Baia, Brazylia [18]
o wymiarach 258 × 216 m i po-jemności trybun 50 000 widzów, projekt: Schulitz + Partner Archi-tekten BDA, Braunschweig (archi-tektura) i RFR Ingenieure GmbH, Stuttgart: a) przekrój poprzeczny konstrukcji przekrycia, b) szczegół obwodowego pierścienia ściska-nego, c) widok stadionu z lotu ptaka (fot. Manu Dias/World Cup Portal/Associated Press)
Fot. 3 Ι Stadion Al.-Gharafa w Al.-Rayyan, Katar, zaplanowano jako miejsce meczów grupowych FIFA World Cup 2022 [24]. Trybuny pomiesz-czą 44 740 widzów. Fasada pokry-ta jest wstęgami w kolorach flag narodowych państw, które zakwa-lifikowały się do turnieju FIFA a
b
c
geometryczne nieliniowe zachowanie, c) niska sztywność lokalna → powsta-wanie dużych przemieszczeń w wyni-ku oddziaływania wiatru i wystąpienia szkodliwego efektu zwanego fl atte-rem (rys. 3b) lub obciążeniami
spowo-dowanymi opadami deszczu i śniegu.
W celu ograniczenia przemieszczeń membrany pokrywającej przekrycie w wyniku dynamicznego oddziaływania wiatru i zwiększenia tym samym jej trwałości rozstaw lin radialnych nie powinien przekraczać 20 m. Z kolei aby uniknąć gromadzenia się wody na membranie, jak w przypadku Stadionu Fonte Nova (fot. 4), nie powinna ona być zbyt płaska [5]. Innym problemem przekryć membranowych jest tworze-nie się tworze-niecek (fot. 5), z których tworze-nie będzie możliwy odpływ wody z topnie-jącego śniegu.
Przykłady innych rodzajów
konstrukcji przekryć trybun stadionów Poszukując alternatywnych rodzajów konstrukcji przekryć, należy pamiętać, że podtrzymywanie przekrycia nie jest jedynym problemem konstrukcyjnym.
Parcie wiatru od dołu może czasem stwarzać o wiele większy problem w przytrzymywaniu przekrycia. Należy podkreślić, że większość przekryć nad trybunami uległa zniszczeniu nie z po-wodu zawalenia się, ale niszczącego ich podnoszenia przez parcie wiatru Rys. 3 Ι Pierścieniowo-linowe przekrycie
stadionu w Busan, Korea Płd. [7]:
a) przekrój poprzeczny konstrukcji przekrycia trybun z pierścieniem zewnętrznym spoczywającym na 48 żelbetowych pochylonych słupach, b) widok zerwanej membrany w dolnej części słupów po przejściu tajfunu 28 lutego 2005 r.
Fot. 6 Ι Stadion Main, Basrah, Irak przekryty wspornikowymi przestrzennymi kra-townicami o wysięgu 30 m z fasadą pokrytą płytami GFRP, pojemność trybun 65 tys. widzów, wg projektu Thornton Tomasetti (konstrukcja) + 360 Architecture: a) widok stadionu (fot. 360 Architecture), b) widok modelu płyty [22]
Fot. 4
Zerwanie membrany PTFE przekrycia Sta-dionu Fonte Nova w Salvador, Brazylia (fot.
Evandro Veiga/Correiro da Bahia) z powo-du nagromadzenia się wody po powo-dużych opadach deszczu 29 maja 2013 r., wkrótce po otwarciu stadionu (7.04.2013), w 36 ze-wnętrznych polach znajdujących się między radialnymi linami [2]
Fot. 5
Worek śnieżny na membranowym zadasze-niu (wg Geiger Engineers)
od dołu. Podnoszenie to jest często przejściowe i może spowodować dal-sze komplikacje przez powstawanie drgań w elementach konstrukcyjnych przekrycia, które muszą być przez nie wytłumione.
Bibliografi a
1. H.K. Al Nageim and T.J. MacGinley, Steel Structures, Practical Design Studies, Third Edition Taylor&Francis London New York 2005.
2. M. Bittencourt, World Cup Stadium Roof Collapses after Rain, Folha de Sao Paulo 2013.
3. P. Culley, Steel in Stadia, NSC Magazine,
„Sport & Leisure”, Vol. 10, No. 3/2002.
4. J. Ding, Z. Zhang, W. Hong, Recent Ap-plications and Practices of Large-Span Steel Structures in China, 34th Int.
Symposium on Bridge and Structural Engineering, Venice 2010.
5. Escoffi er, et al., Nice Stadium: Design of a fl at single layer EFTE roof. Proce-edings of the 2013 TensiNet Sympo-sium, TensiNet, Istanbul 2013.
6. K. Göppert, L. Haspel and C. Paech, New retractable roof solutions for sports stadia, IABSE-IASS London Symposium 2011 Proceeding.
a a
b
b
7. K. Göppert, Structures for Stadium Projects, IABSE E-learning Project IABSE Lecture Series A22, Zürich 2007.
8. L.G. Griffi s, The Nature of Long-Span, „Structure Magazine”
No.11/2004.
9. S. Kliment, Towards Safer Long Span Buildings, American In-stitute of Architects.
10. S. Kobielak, E. Hutnik, Jednokierunkowe stalowe układy prze-kryć dużej rozpiętości, „Budownictwo ogólne”, Wyd. Uniwer-sytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, 2013.
11. S. Kobielak, E. Hutnik, Dwukierunkowe i przestrzen-ne stalowe układy przekryć dużej rozpiętości, „Budow-nictwo ogólne”, Wyd. Uniwersytetu Technologiczno--Przyrodniczego w Bydgoszczy, 2013.
12. S. Kobielak, Przekrycia stalowe dużych rozpiętości, Nowocze-sne rozwiązania konstrukcyjno-materiałowo-technologiczne, Konstrukcje metalowe, tom I, XXVII Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, PZiTB oddział w Katowicach, Szczyrk 2012.
13. S. Kobielak, A. Klimek, Konstrukcje pierścieniowo-linowe w przekryciach widowni stadionów, „Inżynieria i Budownic-two” nr 7/2008.
14. D.W. Landis, Curtain Up! Sprint Center Structure Helps the Show Go On, „Structure Magazine” No. 1/2006.
15. D. Landis, G. Wendt, Bending Around (Sprint) Center, „Mo-dern Steel Construction” No. 7/2008.
16. National Sport Complex olimpijski in Kiew, „Stahlbau-Na-chrichten” nr 1/2013.
17. J. Rowson, The Beauty within, New Civil Engineer (nce), Con-struction News, www.nce.co.uk.
18. C. Schulitz, M. Kutterer, Big Lift und andere Herausfor-derungen Stadion Fonte Nova, Salvador da Bahia/BR, DBZ 7/2013.
19. Turbhe Railway Station, Navi Mumbai, India, Roof & Façade Asia, Vol. 4, No. 11.
20. Y. Yao, Structural Expression in Architectural Creation of Sports Facilities, Proc. of the IASS Symposium, Valencia.
21. Yue Wu, The aeroelastic effects of membrane structures under wind actions, The 21st century COE Program Wind Effects on Building and Urban Environment, Tokyo Polytechnic University, 2007.
22. www.bimforum.org.
23. www.designboom.com/architecture/arup-singapore-national-stadium.
24. www.qatar.to.
Fot. 7 Ι Stadion Narodowy w Singapurze o pojemności 55 tys. widzów, przekryty kopułą o największej w świecie rozpiętości 312 m i wysokości od niecki 80 m, ze środkową częścią ruchomą; konstrukcja ma wysokość 5 m na górze i 2,5 m przy podstawie, konstrukcję zaprojektowała firma Arup Associates; do eksploatacji zostanie stadion oddany w 2014 r. [23]: a) model parametryczny przekrycia, b) wizualizacja części ruchomej przekrycia
a b
REKLAMA