Structura de rezistenta a patinoarului artificial din Targu Mures

Lucrarea de fata prezinta solutiile tehnice aplicate in cazul transformarii unui patinoar artificial descoperit din orasul Targu Mures intr-unul acoperit cu tribuna pentru 1800 spectatori. Aceasta s-a reali­zat prin conceperea unei structuri din otel cu deschidere mare (50 m), structura realizata in conditiile unui set de constrangeri tehnologice rezultate din situatia data a patinoarului descoperit existent. Constrangerile rezultau din pozitia patinoarului aflat pe malul raului Mures (ramura ce duce la turbina) si intre doua cladiri existente, cauze din care accesul a fost permis doar de pe o singura latura la lucrarile de constructie (fig. 1).

Instalatia frigorifica a actualului patinoar a facut imposibila si patrunderea pe suprafata de gheata. Din cauza acestei situatii de ansamblu, solutiile structurale adoptate au avut in vedere, inca din faza de proiectare, crearea unor facilitati la montajul structurii de rezistenta. Solutiile structurale pe baza de otel au dovedit rapiditate si usurinta in executie, concomitent cu pastrarea intacta a instalatiilor si a cladirilor existente.

Solutia structurala asigura transformarea patinoarului artificial desco­perit intr-unul acoperit, cu gradene, pentru 1.800 spectatori.

Prin tema de proiectare au fost formulate urmatoarele cerinte:

• Acoperirea patinoarului artificial existent in parcul Sportivilor din Targu Mures pentru prelungirea duratei de functionare;

• Dimensiuni in plan 50,60 m x 67,00 m si pe inaltimea la coama 13,00 m. Suprafata de gheata 60 m x 30 m = 1.800 mp si 1.700 mp utili­tati si anexe;

• Cerinte privind numarul de persoane: 1.800 spectatori pe scaune fixe;

• Cerinte la foc: cladirea sa aiba gradul II de rezistenta la foc. Arena cu gradene se considera sala aglomerata. Sarcina termica a salii este 120 MJ/mp. S-au prevazut 22 de fluxuri pentru public si 2 pentru sportivi;

• Cerinte privind microclimatul interior: s-a proiectat climatizare legata la BMS (building management system);

• S-au proiectat fundatii izolate din beton armat sub cadre, terenul bun de fundare fiind stratul de nisip prafos cu P_conv = 225 KPa.

Arhitectura propusa a cladirii este prezentata in figura 2.

Din cauza destinatiei aparte si a pozitionarii cladirii, au existat o serie de constrangeri:

a) Acces pentru montajul grinzilor doar de pe o singura latura;

b) Montaj fara a intra pe supra­fata de gheata pentru a proteja insta­latia frigorifica existenta;

c) Pastrarea cladirilor existente;

d) Elaborarea solutiei structurale intr-un timp foarte scurt;

e) Controlul greutatii subansamblelor pentru asigurarea montajului facil.

Fata de toate constrangerile formulate, autorii lucrarii au propus o solutie realizata cu structura din otel protejat cu vopsea termospumanta, cu imbinari bulonate, avand subansamblele segmentate astfel incat sa permita montajul in conditiile descrise.

Inchiderile la nivelul acoperisului au fost realizate cu pane Z si table cutate pe rol de suport al termoizolatiei si membrana de acoperis. Solutia de perete s-a realizat cu panouri sandwich dispuse orizontal. Planseele intermediare s-au proiectat pe solutii mixte otel-beton, utilizand conectori cu fixare mecanica. Gradenele s-au realizat din elemente prefabricate din beton armat.

Descrierea detaliata a cladirii

Vederea in plan a cladirii este prezentata in figura 3.

Caracteristicile geometrice gene­rale ale cladirii sunt prezentate in tabelul 1.

Detalii privind calculul structurii

Incarcarile considerate:

• Incarcarile utile pe plansee u_k = 0,4 KN / m2

• Incarcarea din zapada s-a considerat conform CR 1-1-3-2005, s_o,k = 1,5 KN/m2

• Incarcarea din vant conform NP-082-04, q_ref = 0,4 KN/m2

• Actiunea  seismica s-a evaluat conform P100-2006, a_g = 0,12g, T_c = 0,7 sec

• Combinatiile incarcarilor s-au evaluat in conformitate cu CR-0-2005, privind gruparea efectelor structu­rale ale actiunilor pentru verificarea la stari limita ultime.

Conditiile minime de rezistenta la foc pe care trebuiau sa le indepli­neasca elementele principale ale constructiei – stabilite prin tema de arhitectura – au fost urmatoarele:

• Stalpi, coloane, pereti portanti:  – C0 (CA1) 90 min

• Grinzi, acoperisuri: – C0 (CA1) 60 min

• Pereti exteriori neportanti: – C0 (CA1) 15 min

Dimensionarea structurii de rezis­tenta s-a realizat in conformitate cu prevederile STAS 10108/0-78, SR-EN1993-1-8, SR- EN1993-1-1 si P100/2006, pentru cadre si imbinari.

La dimensionarea structurii s-au avut in vedere respectarea conditiei de rezistenta si a conditiei de stabilitate corespunzatoare starii limita ultime, respectiv a deplasarilor admise corespunzatoare starii limita a exploa­tarii normale.

Structura de rezistenta este alcatuita din cadre transversale cu elemente variabile (cadre curente) sau constante (cadre de fronton) cu inima plina, realizate din table sudate (fig. 4).

Pentru a putea acoperi suprafata terenului de joc, deschiderea principala a cadrului este de 50 m, fiind prevazuta lateral cu doua anexe de 4 m care asigura circulatia perimetrala.

Structura de rezistenta a tribunei a fost fixata incastrat de cadrul transversal, ceea ce a condus la cresterea rigiditatii cadrului in planul acestuia.

Este binecunoscut faptul ca o problema majora in realizarea structurilor cu deschideri mari o repre­zinta verificarea rigiditatii verticale (deplasarea verticala – sageata). Pentru a putea respecta sageata impusa de norme pentru grinzile de acoperis – dar si din considerente de montaj – s-a optat pe o solutie de tip grinda macaz. De asemenea, grinda de la nivelul acoperisului a fost extinsa si deasupra zonelor laterale prevazute pentru circulatie. Acest fapt, cumulat cu grinzile fixate incastrat de stalpi atat la nivelul acope­risului cat si la nivelul planseului, a contribuit  la cresterea rigiditatii verticale a cadrului.

Solutia de imbinare adoptata a fost imbinarea cu placa de capat extinsa si suruburi de inalta rezistenta pretensionate. Cadrele transversale ale structurii de rezistenta au fost considerate, in calcul, incastrate la baza.

In vederea asigurarii unei bune comportari spatiale a structurii de rezistenta, au fost prevazute contravantuiri in „X“ atat in planul aco­pe­risului (realizate din otel rotund care pot prelua doar eforturi de intindere) cat si in planul peretilor (reali­zate din teava rotunda, preluand eforturi de compresiune si intindere).

Stabilitatea globala si locala a elementelor cadrului a fost asigurata cu rigle longitudinale de legatura si contrafise care leaga talpa comprimata a grinzii cadrului. Calculul structural s-a facut consi­derand un comportament elastic al structurii deoarece elementele principale ale cadrului sunt clasificate ca fiind de clasa 3 in conformitate cu SR-EN993-1-1.

Din analiza dinamica spatiala a structurii, cu masele concentrate in noduri, s-a obtinut perioada proprie corespunzatoare primului mod de vibratie longitudinal T = 0,588 sec si corespunzatore primului mod de vibratie transversal T = 0,448 sec.

In figura 5 sunt prezentate principa­lele moduri de vibratie ale structurii.

Deplasarile de nivel maxime din incarcarea seismica, inregistrate in calcul, dupa directie transversala si longitudinala sunt:

Deplasarile maxime ale grinzii se obtin din combinatia: permanenta + zapada (pentru gruparea efectelor structurale ale actiunilor, pentru verificarea elementelor structurale la stari limita de serviciu) avand valoarea:

Probleme specifice de proiectare, detaliere si montaj a structurii metalice

• Din punct de vedere arhitectural

Specificul microclimatului interior (umiditatea ridicata a aerului din interior) poate avea o serie de efecte negative in procesul de exploatare a cladirii cum ar fi: cresterea riscului la coroziune si sporirea intervalelor de mentenanta a structurii metalice sau afectarea vizibilitatii interioare prin riscul formarii de ceata.

In vederea diminuarii efectelor negative a fost necesar controlul parametrilor aerului interior prin masuri de etanseitate impecabila a inchiderilor si mentinere a temperaturii sub temperatura de roua.

Asigurarea unei calitati acustice corespunzatoare  si controlul nivelului sonor al spatiului interior necesita atentie sporita: mentinerea perioadei de reverberatie joasa (sub 3 sec.) si eliminarea zgomotelor de fond (zgomotul sistemului de ventilatii).

Poluarea fonica exterioara (instalatia frigorifica) este, de asemenea, un aspect ce necesita analiza foarte atenta.

• Din punct de vedere structural

Problemele ce trebuiau rezolvate in derularea procesului de proiecta­re a structurii:

a) Deschiderea mare a cadrului principal: 50 m;

b) Structura de sustinere a tribunelor;

c) Detalierea elementelor meta­lice pentru a putea fi transportate si montate in conditiile constrangerilor amplasamentului (amplasarea pe malul unui canal colector si accesul asigurat doar de pe o singura latura);

d) Evitarea traseelor instalatiilor existente pe amplasament.

In vederea rezolvarii deschiderii mari a cadrului principal, s-a optat pe impartirea acestuia in 3 tronsoane: o zona centrala de 30 m deschidere (grinda macaz in doua bucati de 2 x 15 m) si doua portiuni de grinda in consola dispuse pe capetele stalpilor ce se echilibrau cu aripile de capat prevazute pe post de parasolar. Aceasta tronsonare s-a dovedit deosebit de utila la montaj: portiunile de grinda in consola puteau fi montate cu usurinta pe capul stalpilor cu ajutorul unei automacarale de capacitate mica, urmand ca pentru montajul grinzilor centrale de 30 m deschidere – ce necesitau o automacara care poate ridica 4,5 tone cu bratul intins la cca. 35 m deschidere – sa se inchirieze pe o durata cat mai redusa un utilaj special  cu capacitatea de 110 tone.

Montajul grinzilor centrale s-a efectuat in 7 zile.

• Din punct de vedere al montajului structurii

Adevarata provocare pe parcursul executiei a constat in organizarea santierului: realizarea constructiei intr-un spatiu relativ  restrans cu acces de pe o latura,  depozitarea materialelor trebuind solutionata in zona ingusta ce ramanea de la latura cladirii pana la arborii apartinand parcului sportiv. De aceea, ordinea de livrare a elementelor, modul si locul de depozitare au fost activitati critice in organizarea montajului elementelor structurii. Lucrarea, insa, a putut fi realizata cu succes datorita seriozitatii si a experientei profesio­nale ale echipelor implicate in proiect.

Referinte

1) Cod de proiectare. Bazele proiectarii structurilor in constructii. Indicativ  CR-0-2005.

2) Cod de proiectare. Evaluarea actiunii zapezii asupra constructiilor. Indicativ  CR 1-1-3-2005.

3) Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului. Indicativ NP-082-04.

4) Cod de proiectare seismica P100-2006.

5) H. C.  Schulitz, W. Sobek, K. J. Habermann – Steel Construction Manual.

6) Recommendation of International Ice Hockey Federation for Ice Rinks.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 57 – martie 2010, pag. 30

Autor:
dr. ing. Zsolt NAGY – SC GORDIAS SRL Cluj Napoca
ing. expert István BENKE – S.C. EXPERT BENKE SRL Targu Mures