Aplikace táhel ve velkorozponové ocelové konstrukci hangáru v Mošnově

24. dubna 2009

Ing. Vladimír Janata, CSc.

Dopravní stavby Vyšlo v čísle 04/2009

Nový hangár poblíž letištního terminálu v Ostravě ? Mošnově byl do provozu uveden v lednu roku 2008. Slouží pro střední údržbu různých typů letadel. Příspěvek seznamuje zejména s postupem montáže ocelové nosné konstrukce stavby. Statické řešení stavby bylo autory návrhu představeno v březnovém čísle časopisu Stavebnictví v roce 2008.

Autor:

Ing. Vladimír Janata, CSc.

Absolvent Fakulty stavební ČVUT, doktorskou práci na téma statika a dynamika kotvených stožárů obhájil na ÚTAM AV ČR. V roce 1990 založil s kolegy společnost EXCON. Ve své praxi se věnoval projektům kotvených stožárů v ČR i v zahraničí a stožárům pro mobilní operátory. V projektech nosných ocelových a ocelobetonových konstrukcí zpravidla využívá globálního předpínání konstrukce za účelem nadvýšení a příznivé redistribuce vnitřních sil.

Spoluautoři:
Ing. Miloslav Lukeš

Stavba je tvořena dvěma budovami ? samostatnou hangárovou halou a provozní pětipodlažní budovou, která zároveň tvoří zadní stěnu hangárové haly. Hala má obdélníkový půdorys o rozměrech 143,5x80,0 m, se světlou výškou nadvratového nosníku 21,5 m. Konstrukci střechy haly tvoří sedm příhradových obloukových vazníků s rozpětím 143,5 m a konstrukční výškou 12,5 m. Vazníky jsou kloubově uloženy na 14 vetknutých příhradových sloupech s osovou vzdáleností 12 m. Střešní konstrukce byla smontována na zemi včetně montáže střešního pláště a technologického vybavení a následně vyzvednuta do konečné polohy na sloupech.

Montáž ocelové nosné konstrukce
Základní postup montáže ocelové nosné konstrukce:

montáž spodních pasů vazníků;
montáž střešní konstrukce;
aktivace a předepnutí střešní konstrukce zdvihem konců vazníků o cca 300 mm;
montáž střešního pláště a technologie;
montáž sloupů a stěnových prvků;
zvedání střešní konstrukce do výšky 21 m, včetně opláštění a technologie;
konečné předepnutí táhel M76 ve stěnách;
montáž hangárových vrat a dokončování opláštění.

Spodní vodorovné zavětrování
¤ Spodni vodorovne zavětrovani ? Macalloy M48, S460. Horni vodorovne zavětrovani ? TR O245, křižova spojka

Montáž spodních pasů vazníků
Montáž byla zahájena sestavením dvojice táhel ve výšce přibližně 1 m nad terénem. Polohy svařovaných styčníků spodního pasu byly stanoveny geodetickým zaměřením. Styčníky byly uloženy na provizorní podpory s tolerancí ?2 mm.

Montáž střešní konstrukce
Při montáži střešní konstrukce byly příhradové vazníky uloženy na provizorních podporách vzájemné vzdálenosti 12 m. Společně s vazníky se montovalo spodní a horní vodorovné zavětrování. Vazníky byly vyrobeny ?zkrácené? ? s ohledem na protažení spodního pasu vlivem zatížení od vlastní tíhy, opláštění a technologie ? s nadvýšením cca 500 mm, které eliminuje svislé deformace.

Aktivace a předepnutí střešní konstrukce
Aktivace byla zahájena po ukončení montáže střešní konstrukce včetně spodního a horního vodorovného zavětrování. Konstrukce byla aktivována současným zdvihem čtrnácti konců vazníků do výšky cca 300 mm. Konstrukce byla nadzdvihnuta z provizorních podpor a do táhel M105 (spodní pasy) a M48 (spodní vodorovné zavětrování) bylo vneseno předpětí vlivem vlastní hmotnosti. Aktivace probíhala ve čtyřech krocích, cca 4x70 mm.

Na konci každého kroku bylo monitorováno:

zvedání konců vazníků;
protažení spodních pasů vazníků;
zdvih konstrukce z provizorních podpor (průhyb vazníků);
svislé reakce v místech zdvihu konstrukce;
předpětí táhel M105 bylo měřeno tenzometry a zároveň akcelerometry (pro stanovení vlastní frekvence táhel);
předpětí táhel M48 bylo měřeno akcelerometry (pro stanovení vlastní frekvence táhel);
zároveň se měřily průhyby táhel od vlastní tíhy, ze kterých lze také stanovit předpětí.

Schéma nosné ocelové konstrukce stavby haly hangáru
¤ Schema nosne ocelove konstrukce stavby haly hangaru

Montáž střešního pláště a technologie
Střešní plášť a technologické vybavení stavby byly namontovány na aktivovanou konstrukci. Výška spodního pasu je cca 1,3 m nad terénem. Pro zastřešení byl zvolen bezvaznicový systém, střešní panely s rozpětím 12 m byly ukládány přímo na horní pasy vazníků. Panely šířky 2,0?2,5 m byly vykonzolovány na obě strany. Nejdelší panel měřil 20 m. Skladbou panelů vznikly požadované otvory pro světlíky.

Montáž sloupů a stěnových prvků
Příhradové obdélníkové sloupy o rozměru 2,5x2,0 m mají celkovou výšku 22 m. Jsou tvořeny nárožníky z truhlíkových profilů a přivařenými prvky zavětrování ve třech stěnách.
Boční stěny jsou tvořeny vodorovnými paždíky mezi hlavními sloupy a sloupky ve vzdálenostech po 6 m pro připevnění prvků opláštění. Hlavní zavětrování stěn tvoří v každé stěně dvě dvojice křížových ztužidel M76, S460. Táhla M76 byla předepnuta pomocí hydraulického zařízení. Předpětí bylo měřeno přímo na hydraulické jednotce a současně tenzometry.

Zvedání střešní konstrukce
Střešní konstrukce byla včetně pláště a technologie vytažena do výšky 21 m pomocí čtrnácti zvedacích jednotek, každá s kapacitou 125 t (technologie heavy lifting). Zvedací jednotky byly připevněny k provizorním podporám umístěným na vrcholech sloupů. Po vytažení do výšky 21 m byly konce vazníků uloženy na speciální svařované nosníky.

Během tohoto procesu se v každé hydraulické jednotce kontrolovala:

výška střešní konstrukce nad patou sloupu;
tahová síla v laně.

Hangár v Mošnově
¤ Hangar v Mošnově, přihradove obloukove vazniky delky 143,5 m

Před zahájením zvedání střešní konstrukce, během montáže střešního pláště a technologie byly konce vazníků uloženy na teflonové rolex replica italia desky umístěné na podporách. Vlivem nerovnoměrného cyklického ohřívání střešní konstrukce došlo k posunu střechy o cca 100 mm. Po prvním kroku zvedání (+30 mm) se konstrukce vrátila do projektované polohy.

Konečné předepnutí táhel M76
Druhé (finální) předpínání táhel M76 bylo provedeno z důvodu poklesu síly v táhlech vlivem zkrácení sloupů a táhel po přenesení hmotnosti zvedané střešní konstrukce do sloupů. Hodnoty předpínacích sil byly stanoveny s ohledem na síly v táhlech od zatížení sněhem a větrem. Předpětí táhel bylo měřeno při předpínání přímo na hydraulické jednotce. Pro kontrolu bylo předpětí měřeno tenzometry a zároveň akcelerometry (pro stanovení vlastní frekvence táhel).

Závěr
Díky technologii předpjatých táhel a použitému postupu montáže bylo dosaženo hmotnosti ocelové konstrukce zastřešení 78 kg/m2. Obecně lze říci, že při použití předpjatých táhel lze ve vhodných případech ušetřit přibližně 25 % hmotnosti konstrukce. Technologie zdvihu střešní konstrukce po montáži střešního pláště a technologií výrazně pomohla zkrátit dobu výstavby.

Koncový styk vazníku
¤ Koncovy styk vazniku