14_Urbanska-Galewska_E_i_inni_Analiza_stanu_technicznego_hali_Olivia_po_40_latach_uzytkowania.pdf

XXIV

awariebudowlane

Dr hab. inŜ. E LśBIETA U RBAŃSKA -G ALEWSKA , ugalew@pg.gda.pl

Dr hab. inŜ. K RZYSZTOF ś ÓŁTOWSKI , zoltow@pg.gda.pl

Prof. dr hab. inŜ. J ERZY Z IÓŁKO , jziolko@pg.gda.pl

Dr inŜ. D ARIUSZ K OWALSKI , kowdar@pg.gda.pl

Dr inŜ. A LEKSANDER P ERLIŃSKI , alper@pg.gda.pl

Mgr inŜ. T OMASZ B IAŁEK , tbialek@pg.gda.pl

Mgr inŜ. K RZYSZTOF D OBISZEWSKI , dobiszewski@post.pl

Mgr inŜ. M IKOŁAJ M IŚKIEWICZ , mmisk@pg.gda.pl

Mgr inŜ. M ICHAŁ N OWICKI , mnowicki@pg.gda.pl

Politechnika Gdańska

ANALIZA STANU TECHNICZNEGO HALI OLIVIA PO 40 LATACH

U ś YTKOWANIA

TECHNICAL CONDITION OF THE „OLIVIA” SPORT HALL AFTER 40 YEARS OF

OPERATIONAL USE

Streszczenie W artykule przedstawiono stan techniczny konstrukcji hali „Olivia” w Gdańsku. Obiekt ten,

wybudowany 40 lat temu, znajduje się obecnie w stanie przedawaryjnym. Stalowe, spręŜone dźwigary dachowe

są unikalnym, nie tyko w skali kraju, rozwiązaniem konstrukcyjnym. Przeprowadzono szczegółowy przegląd

techniczny całego obiektu, nie wyłączając kanałów kablowych. Z uwagi na nietypowy schemat statyczny dźwiga-

rów dachowych wykonano 2 róŜne, przestrzenne modele MES konstrukcji dachu, celem weryfikacji sił

wewnętrznych w prętach dźwigarów kratowych. Dalsza, bezpieczna eksploatacja obiektu wymaga pilnego

przeprowadzenia remontu obiektu.

Abstract Technical condition of the „Olivia” Hall in Gdańsk is presented in the paper. The Hall, built 40 years

ago, is close to failure. Steel, prestressed truss girders of the roof structure are the only existing example of this

type of structure. Detailed, technical inspection of the structure was carried on including an inspection of the

prestressing cable channels. Due to the atypical static of the roof structure, two different, three-dimensional FEM

models were created to verify the magnitudes of the internal forces in the truss members. Further, safe

exploitation of the hall is possible, but the repair of the roof structure is urgently demanded.

1. Konstrukcja hali „Olivia”

Hala Sportowo-Widowiskowa „Olivia" w Gdańsku jest wielofunkcyjnym obiektem sporto-

wym. W obiekcie odbywają się głównie mecze hokejowe, ale takŜe koszykarskie oraz impre-

zy artystyczno-muzyczne. W 1981 r. "Olivia" gościła uczestników I zjazdu NSZZ "Solidar-

ność". Hala moŜe pomieścić ponad 5 tys. osób.

Budynek główny Hali Sportowo-Widowiskowej „Olivia" został zaprojektowany w latach 60.

XX wieku przez Biuro Studiów i Projektów Typowych BISTYP Warszawa. Generalnym

wykonawcą obiektu było Gdańskie Przedsiębiorstwo Budownictwa Przemysłowego, natomiast

XXIVKonferencjaNaukowoTechniczna

SzczecinMiędzyzdroje,2629maja2009

Budownictwo ogólne

stalową konstrukcję dachu wykonał Mostostal z Poznania a zmontował Mostostal z Gdańska.

Budowa została zrealizowana w latach 1968–1970. Hala do uŜytku została oddana 1973 roku.

Budynek hali składa się z Ŝelbetowej konstrukcji trybun i stalowej konstrukcji dachu

(rys. 1). Konstrukcja wsporcza trybun niskich (osie A÷D) to pefabrykowane słupy, podciągi

Ŝelbetowe i płyty stropowe. Wyjątek stanowią słupy w osiach C i D, wykonane jako monoli-

tyczne. Z kolei belki główne trybuny wysokiej, usytuowane pomiędzy osiami G i K, zostały

zaprojektowane i wykonane jako elementy kablobetonowe. Słupy w osi G stanowią zakotwie-

nie dla kablobetonowych belek trybuny wysokiej. Słupy te, stanowiąc przeciwwagę dla belek

wspornikowych trybuny, są rozciągane. Zostały one wykonane jako prefabrykowane, ze szty-

wnym zbrojeniem (w postaci czterech kątowników L100x100x12), pełniącym rolę pionowego

ściągu. Pozostałe elementy konstrukcji trybuny wysokiej wykonano jako prefabrykowane lub

wylewane na mokro.

Rys. 1. Hala „Olivia” – przekrój poprzeczny przez halę

5 ze stali

wysokiej wytrzymałości (po 8 kabli w kaŜdym pasie). W kaŜdej gałęzi pasa dolnego, w roz-

stawie co 100 cm, wykonano 8-otworowe przepony prowadzące kable spręŜające (rys. 3).

Rozpiętość dźwigarów w kładzie wynosi 78,54 m a wysokość konstrukcyjna w osiach pasów

jest zmienna według paraboli, w zakresie od 0 na podporach do 4,0 m w środku rozpiętości.

Dzięki spręŜeniu pasów dolnych zastosowano małą wysokość konstrukcyjną dźwigarów,

wynoszącą około 1/20 rozpiętości, a przez to zmniejszono kubaturę całego obiektu.

Konstrukcja skrajnego dźwigara typu D-2 jest podobna do dźwigara typu D-1 z tą róŜnicą,

Ŝe krata skrajna jest pozioma. Jest to dźwigar o niesymetrycznym przekroju poprzecznym.

Jego podstawowe zadanie to zapewnienie wymaganej sztywności poziomej jak równieŜ

przeniesienie obciąŜeń wiatrem na ścianę szczytową. Ponadto dźwigar ten miał zapewnić

takie same warunki pracy pasów wszystkich dźwigarów pośrednich. Część pozioma dźwigara

714

Przekrycie dachu stanowi lekka, przestrzenna konstrukcja stalowa, zbudowana z płaskich,

nachylonych do siebie pod kątem, spręŜonych dźwigarów kratowych. Konstrukcja dachu

składa się z dwóch typów elementów przestrzennych: dźwigara typu D-1 i dźwigara typu D-2.

Dźwigar D-2 jest dźwigarem skrajnymi natomiast dźwigar D-1 jest tzw. dźwigarem

pośrednim, usytuowanym pomiędzy osiami B-B i K-K (rys. 2).

Pasy górne dźwigarów wykonano z 2 I 450 w rozstawie osiowym 580 cm, natomiast pasy

dolne z 2 C 220p, w rozstawie zmiennym według paraboli od 20 cm w środku rozpiętości do

580 cm na podporach. Pasy dolne połączono z pasem górnym w dwóch płaszczyznach

skośnych za pośrednictwem słupków oraz krzyŜulców. Analogicznie są połączone dwie

gałęzie pasa dolnego. Pas dolny dźwigara jest spręŜony przy pomocy 16 kabli 18

Urba ń ska-Galewska E. i inni: Analiza stanu technicznego hali Olivia po 40 latach u Ŝ ytkowania

skrajnego została zaprojektowana w postaci sztywnej belki Ŝelbetowej ze ściągiem łukowym

ze spręŜonego C260, rozpartego słupkami poziomymi.

Rys. 2. Schemat konstrukcji dachu

Pokrycie dachu stanowią lekkie płyty warstwowe z rdzeniem ze styropianu i dwustronną

okładziną z płaskich płyt azbestowo-cementowych grubości 6 mm, klejone klejem epoksy-

dowym. Obramowania płyt są drewniane.

Zewnętrzną warstwę pokrycia dachu stanowi zestaw pap. Zgodnie z projektem roboczym

płyt przekrycia, opracowanym przez BISTYP w 1969, na warstwę izolacyjną zewnętrzną nale-

Ŝało stosować papę asfaltową z folią aluminiową (odblaskową) typu alfa lub blachę aluminio-

wą, dzięki czemu moŜna było uzyskać obniŜenie temperatury powierzchni dachu. Nie dopusz-

czano pokrycia dachu papą typu czarnego. Wymaganie to wynikało z obaw projektantów, co

715

Budownictwo ogólne

do trwałości styropianu. Wg autorów projektu temperatura wewnątrz styropianu nie powinna

przekroczyć 80°C, albowiem powyŜej 80°C w styropianie zachodzą procesy, które mogą

spowodować zmianę jego struktury. Z uwagi na brak w ówczesnych czasach wiedzy na temat

badań trwałości styropianu w tego typu elementach, naraŜonych na wpływy termiczne

w warunkach długotrwałego uŜytkowania zalecono, aby przekrycie dachowe traktować jako

doświadczalne!

Rys. 3. Przekrój poprzeczny dźwigara dachowego

W 1970 roku Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie opracował bardzo szczegółowe

wytyczne do projektu pokrycia dachowego hali „Olivia”. Z uwagi na niekorzystne warunki

cieplno-wilgotnościowe budynku lodowiska zalecono szczelinowe pokrycie dachowe, umoŜli-

wiające odprowadzenie pary wodnej i wilgoci spod pokrycia papowego. Zalecono pokrycie

3-warstwowe z pap asfaltowych. Pierwszą warstwę powinna stanowić papa asfaltowa na

osnowie z włókien szklanych z gruboziarnistą posypką. Jednak w czasie eksploatacji obiektu

nie kontynuowano ww. zaleceń.

Z uwagi na warunki pracy konstrukcji (wilgoć, niska temperatura wewnątrz a wysoka na

zewnątrz) hala została wyposaŜona w system wentylacyjny. Powietrze jest nadmuchiwane do

wnętrza hali poprzez system kanałów utworzonych w specjalnie ukształtowanych przekrojach

słupów oraz wzdłuŜ dźwigarów dachowych. ZuŜyte powietrze jest wyciągane przez system

kanałów pod trybunami.

W czasie wykonywania prac montaŜowych przeprowadzono badania dźwigarów stalowych

typu D-1 i D-2. Celem badań było doświadczalne sprawdzenie pracy dźwigarów w poszcze-

gólnych fazach obciąŜeń oraz ustalenie rzeczywistych charakterystyk statycznych i eksploa-

tacyjnych konstrukcji. Badania te przeprowadzono na terenie budowy Sztucznego Lodowiska

w Gdańsku. Wyniki pomiarów ugięć i odkształceń dźwigara typu D-1 wykazały dobrą zbieŜ-

ność z wynikami obliczeń statycznych. JednakŜe w przypadku dźwigara typu D-2 zgodności

takiej nie uzyskano.

Dźwigar skrajny typu D-2 od strony Sopotu (rys. 2) został zmontowany na rusztowaniu

stałym. Natomiast dźwigar od strony Gdańska został zmontowany na rusztowaniu stalowym

podwieszonym z jednej strony do istniejącego skrajnego dźwigara pośredniego (do pasa gór-

nego!!) a drugiej strony do słupków ściany szczytowej. Ponadto pas górny dźwigara skrajnego

D-2 został zespawany z pasem górnym dźwigara pośredniego D-1. W związku z podwiesze-

niem cięŜaru rusztowania wprowadzono większe siły spręŜające do kabli oraz zmieniono

kolejność spręŜania kabli w stosunku do kolejności zastosowanej w dźwigarze skrajnym D-2

od strony Sopotu.

716

Urba ń ska-Galewska E. i inni: Analiza stanu technicznego hali Olivia po 40 latach u Ŝ ytkowania

2. Program bada ń

Po 31 latach eksploatacji obiektu, w roku 2004, stwierdzono po raz pierwszy deformacje

słupków skrajnego dźwigara hali. Kolejne ekspertyzy i próby naprawy konstrukcji nie przynosiły

spodziewanych rezultatów. W związku z postępującym procesem deformacji kolejnych słupków

spręŜonych dźwigarów kratowych konstrukcji dachu, zaistniała konieczność kompleksowej

oceny stanu technicznego obiektu, określenia przyczyn pojawiania się deformacji elementów

konstrukcji dachu oraz opracowania wytycznych odnośnie dalszej, bezpiecznej eksploatacji

obiektu. Wykonywane w międzyczasie róŜne ekspertyzy nie wyjaśniły przyczyn powstawania

deformacji, a wykonane wzmocnienia nie polepszyły stanu technicznego konstrukcji.

W lipcu 2008 roku zespół pracowników Wydziału InŜynierii Lądowej i Środowiska Polite-

chniki Gdańskiej przystąpił do generalnego przeglądu konstrukcji budynku hali „Olivia”.

Szczegółowym oględzinom poddano m.in. Ŝelbetową konstrukcję trybun, stalową konstrukcję

dachu hali oraz kable spręŜające stalowe dźwigary dachowe. Ponadto przeprowadzono obli-

czenia mające na celu sprawdzenie nośności konstrukcji dachu. W sierpniu przeprowadzono

próbne obciąŜenia konstrukcji dachu. Wymienione powyŜej działania pozwoliły na jednozna-

czne określenie stanu technicznego obiektu.

3. Wyniki przegl ą du technicznego konstrukcji

Szczegółowe oględziny stalowej konstrukcji dachu wykazały m.in., Ŝe:

jakość wykonawstwa konstrukcji stalowej dźwigarów dachowych była bardzo niska;

stwierdzono odchyłki geometryczne takie jak brak prostoliniowości słupków, brak wielu

spoin w tym spoin łączących pasy słupków z pasami dźwigarów, spoin w słupkach

skrajnych dźwigarów, zmienność wymiarów poszczególnych elementów konstrukcyj-

nych, brak osiowości prętów w węzłach dźwigarów;

elementy wykonane z kształtowników aŜurowych (belki, słupki) mają szereg wad

technologicznych związanych ze złą prefabrykacją tychŜe elementów;

bardzo wiele spoin jest złej jakości; występują takie niezgodności jak podtopienia, nad-

mierny nadlew lica, niewłaściwy kształt spoiny, niezupełne wypełnienie rowka spawal-

niczego, nieregularna szerokość spoiny, nierówność lica spoiny, często długość spoin

jest niezgodna z dokumentacją (spoiny są za krótkie);

w wielu miejscach pręty stęŜeń są za krótkie i nie wypełniają gwintu nakrętek rzymskich

na całej długości.

W celu przeprowadzenia diagnostyki korozyjnej kabli spręŜających konstrukcję dachu hali

„Olivia” wykonano otwory inspekcyjne w kanałach kablowych. Oględziny kabli jak równieŜ

przeprowadzone przez Katedrę Elektrochemii, Korozji i InŜynierii Materiałowej, Wydziału

Chemicznego Politechniki Gdańskiej analizy chemiczne mające na celu identyfikację

zastosowanych środków wypełniających kanały kablowe wykazały, Ŝe:

w obszarach gdzie masa asfaltowa wypełnia całą objętość kanału kablowego, cięgna nie

wykazują Ŝadnych oznak korozji;

w miejscach, w których z róŜnych powodów masa asfaltowa nie wypełniła całej prze-

strzeni kanału kablowego i cięgna spręŜające nie są w niej zatopione moŜna zaobser-

wować występowanie równomiernej korozji pod warstewką środka konserwującego.

Stopień skorodowania ma charakter wyłącznie równomiernej korozji powierzchniowej.

Przeprowadzone wizje lokalne, dokonane analizy i rozeznanie stanu istniejącego, wykona-

ne badania terenowe i laboratoryjne oraz obliczenia statyczno-wytrzymałościowe pozwoliły

717

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: