Világújdonság

Rendkívüli felelősséget rótt az alkotó mérnökökre, hogy a rendelkezésre álló igen rövid idő alatt is, a megfogalmazott feltételeknek és céloknak megfelelő, a természet egészének egyensúlyába illeszkedő stadiont, korszerű mérnöki alkotást kellett tervezni. A tervezésben részt vevő alkotók személyesen is átérezhették, hogy mit jelent a mérnöki hivatás: a természet iránti felelősségteli alázatot, magas szintű matematikai- és természettudományos ismeretekkel átszőtt művészi alkotó tevékenységet, csapatmunkát.

TARTÓSZERKEZETI KIALAKÍTÁS

A Nagyerdei Stadion épületegyüttese alapvetően két, egymással szorosan összefüggő, de – egymástól független – szerkezettel kialakított önálló építményből áll. Ezek egyike maga a stadion épülete, míg a másik az őt körülölelő hídrendszer, illetve levegőben vezetett járda, mely a nézők tömegét – a park szintjétől és természeti kincseitől távol tartva – bevezeti a stadionba.

Az emelt szintű gyalogos járda hét különálló dilatációs egységet alkotva, független teherhordó szerkezettel készült. Szerkezeti rendszerét tekintve általában sorolásban elhelyezett, két csuklós merevsarkú keretekkel gyámolított vasbeton lemez, mely a park szintjéről rámpákkal indulva éri el az érkezési szinti „kerengő" közel vízszintes síkú felületét. A pályalemeze monolit vasbeton többtámaszú lemezszerkezet, 36 centiméteres szerkezeti vastagsággal. A vasbeton lemez a belső mezőben több helyen is áttört, ahol a járófelületet acél taposórács biztosítja. Ezeken a helyeken a taposórács gyámolítására, a szélső lemezmezőkbe – monolitikus merev kapcsolattal – befutó vasbeton gerendák készültek. A keretlábak – a terepviszonyokat és a kiemelt járda, illetve rámpák magasságát követve – eltérő hosszúságú, függőleges, illetve enyhén döntött, „ferde" tengelyekkel kialakított vastag falú acélcsövek.

Az épület szerkezeti rendszerét általában 7,45 méterenként elhelyezett előregyártott vasbeton, csuklós „rúdláncú" – pillér/gerenda vázas – keretekkel gyámolított vasbeton lemezek alkotják. A keretekre a lelátónál lépcsőzetes felső kialakítású, egymásra ülő, előregyártott vasbeton elemek ülnek, míg a szintek közötti födémeket a keretgerendákra fektetett kéregpanelekre öntött monolit vasbeton felbetonnal együttdolgozó hosszirányú vasbetonlemezek alkotják.

Az építési terület feltöltése alatti – terepsík közeli – homokos teherhordó talaj és a mélyen fekvő talajvízszint kedvező alapozási viszonyai lehetővé tették – a jóval gazdaságosabb – hagyományos síkalapozás alkalmazását is (lásd: Magyar Építéstechnika 2013/7–8.). Az alapozási mód helyességét a mérési eredmények is bizonyítják, mivel a legnagyobb mért süllyedés is alig haladja meg a geodéziai mérési pontatlansági értéket.

A pillérek előre gyártott kivitelben, lehetőség szerint teljes felmenő hosszukban egyben készültek, így a pillérek szerelési és beállítási, szintezési ideje is minimálisra csökkent. A homlokzati pillérek előfeszítését a tetőszerkezet „rejtett" lehorgonyzása tette szükségessé. A stadion egy-egy dilatációs egységének merevítését az alapozási szerkezetekig lefutó harántirányú lelátó gerendák, a beépített monolit vasbeton lépcsőházi és felvonó magok, valamint a szükség szerint elhelyezett monolit vasbeton merevítő falak és a részlegesen befogott pillérek együttesen biztosítják.

A lehetőségekhez mérten törekedtünk a gazdaságos, esztétikus és harmonikus konstrukciós kialakításra is. Így az épület szerkezeti különlegességeinek egy részét a vasbetonszerkezetek és csomópontok igényes kialakításai adják.

A vasbeton szerkezeti elemek takart csomóponti kialakításai lehetővé tették, hogy a különböző szerkezeti elemek – monolitikus hatást keltve – egymásba „simuljanak".

Nagyobb problémát jelentettek az íves elemek, mivel a magassági helyzetnek megfelelően növekednek az ívek sugarai, így az egymás feletti eltérő elemek mindegyikéhez más sablon tartozik. További nehézséget a homlokzati 20 métert is meghaladó magasságú előregyártott, feszített vasbeton körpillérek okozták, melyek teljes felmenő hosszukban egyben készültek. A pillérek előfeszítését a tetőszerkezet „rejtett" lehorgonyzása tette szükségessé. Meg kellett oldani a négyszintes körpillérek gyártását, szintenként három irányból csatlakozó gerenda kapcsolatával, lehetőleg rejtett konzolokkal.

Az acélszerkezeti elemek gyártása, szerelése is komoly feladatnak tűnt a különös térbeli formák miatt, valamint, hogy a „megbillentett" tető síkból adódó átmeneti, rövidebbik oldali szakaszok minden tervezett eleme eltérő volt, változó beépítési szöggel és rúdhosszal. A kivitelezési problémákat csak fokozta a homlokzati, több mint 50 méter hosszúságú, diagonálisan elhelyezett térgörbék elvárt méretpontosságú gyártása és helyszíni szerelése.

A kivitelezési feladat nehézségét bizonyítják Polgár László, az ASA Építőipari Kft. műszaki tanácsadójának szavai: „Rendkívüli feladat elé néz, aki vállalja a megépítését. A feladat nehézségét mi sem bizonyítja jobban, hogy a kivitelezők fogadásokat kötöttek: biztosan nem fog megvalósulni ez a terv, különösen nem az íves lelátók. Némi alapja volt is a fogadásoknak: az utóbbi 10 évben a nagyvilágban épült stadionok – bőven épültek stadionok Földünk minden részén – talán 90 százalékban is egyenes lelátóelemekkel épültek, az íves szakaszokat is egyenes elemekkel, azaz poligon vonalvezetéssel követve. A tenderdokumentáció már az ajánlati szakaszban nagy fejfájást okozott a pályázóknak... Magam lelkesen kiálltam amellett, hogy igenis megvalósítható az elképzelés a megadott költségkereten belül."

Mint arról korábbi számainkban (lásd: Magyar Építéstechnika 2013/4–5.; Magyar Építéstechnika 2013/9–10.) beszámoltunk, a stadion előre gyártott pilléreinek a különlegessége a nagyszámú rejtett konzol. Itt a gyártó által szabadalmaztatott megoldás – az előre gyártott konzoltestek alkalmazása, a Polgár–Oláh–Gémes–Köteles szabadalmazásra bejelentett megoldása – tette lehetővé a különböző pillérek viszonylagosan gyors gyártását. A konzolok előzetes előre gyártásának nagyon sok előnye van. Lehetőség van nagyszilárdságú szálbeton alkalmazására, így a konzol mérete jelentősen csökkenthető volt, helyet teremtve a gerendák feszítéséhez. A szálbeton alkalmazása lehetővé tette a konstrukciós kengyelezés (hasító erők felvétele) elhagyását.

A homlokzati pillérek kialakítása újabb kihívást jelentett a gyártó számára, mivel a stadion egyik különlegessége az acéltető homlokzati pilléreken keresztül történő lehorgonyzása. Utóbbi funkció miatt a pilléreket feszíteni kellett, előre vagy utólag. Meg kellett oldani a négyszintes körpillérek gyártását, szintenként 3-3 db gerenda csatlakozásával, lehetőleg rejtett konzolokkal. Szerkezetileg ez jelentette a stadionépítésben az egyik legnagyobb különlegességet, tekintettel még az íves vonalvezetésre is. Több alternatíva és fokozatos fejlesztés után elkészült a konzolos csomóponti elem, majd a hosszú körpillérek fekve gyártásának lehetőségét is meg kellett oldani. Ezt több probléma is nehezítette. Így a sablontechnika, mivel a félkörű alsó fix sablonra mozgatható felső részt kellett helyezni, de 12 centiméter hosszú nyílással a betonozáshoz. További gond volt a spirálkengyelezésen belül a feszítő pászmák elhelyezése, azaz a feszített körpillérek kialakítása, bonyolult konzol csatlakozásokkal a rejtett konzolos gerenda csatlakozáshoz. Az előre gyártott három irányban kinyúló konzoltestek a belső környílással, a korábbi szabadalmazott megoldás különleges kiterjesztésével megadta a lehetőséget a feszített pillérek gyártására. Az így elkészült homlokzati pillérek az acél tetőszerkezet lehorgonyzását is biztosítják. Ezen pillérek megvalósítása méltán váltotta ki az egész betonelemgyártó szakma csodálatát, hiszen ez a megvalósítás világújdonságnak számít.

A TETŐSZERKEZET KIALAKÍTÁSA

Az erdei környezetbe illő harmóniára való törekvés a tetőszerkezet tervezése során is kiemelt szerepet kapott. Az öveket összekötő rácsrudak geometriai kialakítását az épület tartószerkezeti rendszerének globális harmóniájába simuló, az erdei környezetbe illő, biomorf jellegű hálózattal terveztük. Nehézséget okozott azonban az öveket összekötő rácsozat igénybevételekhez igazodó harmonikus kiosztásának megtalálása.

Ehhez a megfelelő harmóniát a zeneirodalomból kölcsönöztük, olyan zenei részletet keresve, melynek spektrumgörbe kontúrjai fedik egy szerkezeti egység globális igénybevételi ábráit. A felhasznált zenei részlet számtalan könnyű és komoly zenei darab részletes elemzését követően került kiválasztásra, mely Umberto Giordano: Andrea Chénier operájának emblematikus áriája, a „La mamma morta". E zenei betét matematikai analízisével meghatározott hullámformák (lineáris és logaritmikus hangerősség diagram) és spektrumgörbék (hangmagasság) elemzését követően speciális transzformációval – a spektrumgörbék határozott integráljaival – határoztuk meg a rácsrúdkiosztási algoritmust. A rúdszám függvényében alakítottuk ki a sávszélességeket, a hangmagasságfüggő ferdeségeket, a sávok hangerősség-tömegközéppontok helyeit. A lehetőségekhez mérten az így előállított algoritmushoz igazodnak a rúdkiosztások és a rudak szelvényméretei is, melyeket a hosszas iterációt követően nyert szelvényalakok közül, az acélszükségletek figyelembevételével optimalizáltunk.

A tetőszerkezet tangenciális vagy vegyes ortogonálisan anizotrop (a merőleges irányok szerint eltérő kialakítású és merevségű) teherhordó szerkezetű rendszer. Így a stadion összefüggő tetőszerkezetének tartószerkezete a lelátó felső sora mögött elhelyezett belső pillérsorral gyámolított, a külső pillérsor vonalában lehorgonyzott, ortogonálisan anizotrop acél térrács. A radiálisan elhelyezett felső- és alsó öveket – a háromövű tartókkal analóg – ferde síkú aszimmetrikus – biomorf jellegű – rácsozat fogja össze.

A tetőszerkezeti tartókat varrat nélküli acél csőszelvények alkotják, a szükséges és elégséges merevségeknek megfelelő falvastagságokkal. A térrács szerkezete összehegesztett, üzemben előre gyártott egységekből áll, melyeket helyszíni hegesztéssel és csavaros kötésekkel lehetett sorolásban elhelyezni. A térrács azonos kialakítású egységei íves és egyenes felső övvel váltják egymást. A tetőszerkezet pillérek fölé eső felső övei a pillér fölötti csúcsmagassággal vannak kiemelve, míg a közbenső egyenes felső öveket mindkét szomszédos oszlophoz kikönyököltük. Az önálló membránelemeket a közbenső íves tartón átvezetve, az egyenes övekhez rögzítettek, így biztosított a membránban a szükséges feszítő erő. A külső homlokzatok elé lefutó homlokzati membránokat a tetőszerkezet felső övéhez csapos kapcsolattal csatlakozó, átlósan lefutó acélcső ívek tartják és feszítik. Ennek megfelelően az övek méretezése a kifeszített fólia membránerők okozta reakcióerőkre is – mind a szerelési, mind pedig a végleges állapotnak megfelelő peremtartókra eső erőkre egyaránt – megtörtént.

Dezső Zsigmond
statikus tervező