Stadionul STEAUA – Particularități de conformare
Data publicării
17 martie 2022
Subiectul prezentului articol îl constituie particularitățile de conformare apărute în proiectarea stadionului de fotbal și rugby Steaua, cu o capacitate de aproximativ 31.000 de locuri.
Beneficiarii investiției sunt Compania Națională de Investiții CNI – S.A. pe perioada realizării investiției și Ministerul Apărării Naționale, după realizarea investiției.
În anul 2019 firma Popp&Asociații S.R.L. a realizat proiectul de rezistenta.
Structura se împarte în plan în patru zone distincte: tribuna de vest, tribuna de est, peluza de nord și peluza de sud.
Tribuna oficiala (vest) are un regim de înălțime S+P+4E în timp ce tribuna est și peluzele au un regim S+P+E.
Sistemul constructiv general ales pentru suprastructura este realizat din cadre din beton armat. În cazul tribunei vest, unde suprastructura are un regim de înălțime S+P+4E, sistemul constructiv este de asemenea de tip cadre din beton armat. Infrastructura clădirii este realizata integral din beton armat monolit. Nivelul subsolului este, din punct de vedere structural, parțial suprateran, nivelul de incastrare în terenul de fundare fiind la nivelul fundațiilor înspre terenul de joc.
Sistemul de fundare a fost ales în funcție de nivelul de eforturi transmise acestora de către elementele verticale și nivelul de presiuni efective ce se transmit terenului de fundare.
S-a optat pentru un sistem de fundații izolate legate cu grinzi de echilibrare în cazul tribunelor nord, sud, est și subsolul exterior adiacent tribunei vest. Pentru tribuna vest, unde regimul de înălțime este S+P+4E, s-a ales un sistem de fundare de tip radier general. Grosimea fundațiilor izolate este de 1 m iar cea a radierului de 70 cm.
Acoperișul stadionului este realizat din structura metalica și este închis cu o învelitoare realizata din tabla și policarbonat.
Dimensiunile maxime în plan ale construcției sunt de 225×175 m. Înălțimea maxima a suprastructurii este de 24,00 m.
Accesul către tribune se face prin intermediul unei esplanade perimetrale la nivelul etajului 1, accesata prin 10 scări monumentale și o rampa auto pentru aprovizionare și intervenție. Perimetrul clădirii este închis la nivelul parterului. Exceptând tribuna vest, perimetrul clădirii, începând de la nivelul etajului 1, este deschis către exterior.
PARTICULARITĂȚI DE CONFORMARE STRUCTURALĂ
Prin proiect a fost prevăzută îmbunătățirea terenului de fundare. Aceasta o fost realizata prin amestecarea pământului coeziv (argila prăfoasă) cu adaos de liant Viacalco D în proporție de 4% și compactarea acestuia în straturi elementare, cu grosimea de maximum 30 cm înainte de compactare. A rezultat astfel o perna din pământ îmbunătățit cu grosimea de 60 cm (după compactare).
Având în vedere forma și dimensiunile acoperișului, a fost elaborat un studiu în tunelul aerodinamic de vânt pentru a putea determina cu o precizie mai mare presiunile ce pot apărea pe acesta la acțiunea vântului – studiul a fost realizat de Universitatea Tehnica de Construcții București.
Modelul experimental al stadionului Steaua București care a fost testat în tunelul aerodinamic a fost realizat din mai multe materiale: stâlpii din rășina armata cu fibra de carbon, tiranții perimetrali din cupru și alama, gradenele și structura din forex, grinzile și fundația din MDF, iar acoperișul din sticla acrilica. Pentru prindere și acoperire s-a folosit adeziv Interbond cu activator și banda adeziva de aluminiu.
Valorile obținute din studiul experimental au rezultat mai mici decât cele date de codul de proiectare.
Pentru realizarea elementelor de rezistenta din beton armat, s-a optat pentru o soluție mixta, urmând a se folosi atât prefabricate pentru elementele ce prezinta fete vizibile și/sau au un grad mare de repetabilitate (gradenele și grinzile de tip „raker beam” – cu rol dual în soluția structurala propusa, și anume de susținere a gradenelor prefabricate și de contraforți ce vor prelua forțele orizontale induse de acțiunea seismica), cât și elemente realizate din beton armat monolit (planșee, elemente verticale, grinzi, scări, parapeti).
Grinzile înclinate ce susțin gradenele („raker beam”) prezinta „dinți” la partea superioara. Dimensiunile acestora, fară a lua în considerare dinții, sunt 60×80 cm pentru talon (zona inferioara de tribuna) și 60×100 cm în cazul balconului.
La nivelul balconului, grinda prefabricata este îmbinată articulat la partea superioara de stâlpii din beton armat prin intermediul unor tije metalice dispuse în gauri gofrate și îmbinate incastrat peste stâlpul intermediar prin intermediul unor gauri gofrate (amprențațe) în care s-au montat barele verticale ale stâlpului, găurile gofrate fiind injectate ulterior cu mortar de înalta rezistenta. La nivelul talonului, având în vedere lungimea acestuia de aproximativ 20 m, s-a optat pentru soluția de realizare a doua grinzi prefabricate, îmbinate rigid prin monolitizarea nodului intermediar, asigurarea continuității barelor de armatura longitudinale din grinzi în nodul monolit fiind un aspect important, având în vedere abaterile de montaj. Soluțiile propuse în proiect pentru asigurarea continuității au fost: fie utilizarea cuplelor de tip Groutec L injectate cu mortare speciale pe baza de ciment cu contracții reduse și clasa de rezistenta R4 (Rcomp >70 Mpa), fie realizarea de suduri în cochilie pentru cazul în care prin montaj s-a asigurat coliniaritatea barelor. În execuție s-a utilizat a doua soluție.
Gradenele au fost dimensionate atât la starea limita de serviciu, cu scopul de limitare a deformațiilor de lunga durata, cât și la starea limita ultima pentru preluarea eforturilor sectionale la aceasta stare limita.
Un alt aspect important ce a condus la alegerea dimensiunilor gradenelor a fost problema răspunsului dinamic al acestora la acțiunea ritmica provocata de activitatea umana.
Prin urmare, pentru a respecta dezideratul de confort la vibrații, gradenele au fost dimensionate astfel încât să aibă o frecventa proprie mai mare decât 8,4 Hz, pentru a elimina efectul de rezonanta ce poate fi produs la acțiunea ritmica a spectatorilor.
În cazul inelului superior (balcon), transmitea eforturilor orizontale s-a realizat printr-un cadru metalic perimetral amplasat la cota superioara a balconului. În cadrul acestui inel au fost amplasate contravântuiri verticale (portale) cu scopul limitării deplasărilor relative intre nivelul planșeului de peste parter și cel al inelului de legătură.
Având în vedere dimensiunile foarte mari în plan ale structurii, au fost analizate efectele produse de acțiunile termice pentru care s-au avut în vedere doua situații de proiectare: una în procesul de exploatare și una pe durata procesului de execuție. Masurile luate pentru minimizarea efectelor acestora au fost: realizarea a 9 rosturi în planșeele de peste subsol și de peste parter prevăzute cu elemente metalice de legătură și realizarea a 9 rosturi de dilatare prevăzute cu dispozitive de tip „lock-up”, dispozitive ce permit deplasări limitate atunci când încărcările se aplica încet (cazul încărcărilor din acțiuni termice) și funcționează că un conector rigid când încărcările se aplica rapid (cazul acțiunii seismice).
În ceea ce privește acoperișul, structura metalica a acestuia s-a împărțit în 10 tronsoane ce lucrează independent în plan orizontal la acțiuni induse de variațiile de temperatura, putând dezvolta deplasări orizontale de până la 40 mm, însă conlucrează la acțiuni seismice, legătură intre tronsoane fiind realizata prin pane amplasate decalat fata de panele curente și îmbinate fix pe un tronson și cu gauri ovalizate și opritori pe tronsonul adiacent.
Sistemul constructiv al acoperișului este de tip structura metalica spațială realizata din console cu zabrele cu lungimea de 32 m dispuse transversal gradenelor, console ce conlucrează cu un sistem spațial de preluare a încărcărilor gravitaționale și de stabilizare dispus pe direcția gradenelor.
Având în vedere lungimea mare a consolelor, acestea sunt rezemate pe stâlpii de beton ai gradenelor și agățate cu tiranți înclinați poziționați pe fațade. Capătul dinspre teren al consolelor, pe o lungime de 8 m, are o secțiune I realizata din table sudate.
Scara metalica din zona VIP a fost realizata integral din table sudate, îmbinată la nivelul planșeelor curente, podestele intermediare fiind suspendate. Dimensionarea elementelor metalice s-a făcut atât la starea limita de deformații, cât și la starea limita ultima, ținând cont de deplasările relative de nivel ce pot apărea în timpul acțiunii seismice. De asemenea, dimensionarea scării metalice s-a realizat astfel încât frecventa acesteia în modul fundamental de vibrație (mod de vibrație care este pe direcția transversala în plan orizontal) să fie superioara valorii de 4,5 Hz, valoarea ce poate fi atinsa în cazul unei coborâri rapide.
Prin proiect, a fost prevăzut un amplu program de monitorizare pe perioada exploatării, care include: senzori de accelerație pentru monitorizarea vibrațiilor structurii și a gradenelor din efecte dinamice de exploatare și acțiuni seismice; senzori de deformații pentru acțiunile climatice; mărci tasometrice (dispuse la nivelul fundațiilor); mărci tensometrice (dispuse la nivelul fermelor și stâlpilor metalici), inspectarea periodica a elementelor structurale și nestructurale.
Structura construcției a fost proiectata, analizata și calculata în conformitate cu normele în vigoare pe teritoriul României, ținându-se cont de cerințele arhitecturale, termenul limita de finalizare a lucrărilor și de bugetul în care a trebuit să se încadreze investiția.