Centrum Olimpijskie

Według założeń budynek Centrum Olimpijskiego miał liczyć siedem kondygnacji nadziemnych i jedną podziemną - pełniącą funkcję garażu. Elipsoidalny rzut, długości 70 m i szerokości dochodzącej do 22 m, głównego korpusu budynku miał być wykonany w monolitycznej technologii żelbetowej. Konstrukcję stalową uznano za najodpowiedniejszą dla dachu w kształcie skrzydła oraz zewnętrznych klatek schodowych (jedna z nich, oparta na płycie fundamentowej, obejmowała też szyby windowe, a druga - podwieszona do stropów - zapewniała komunikację pomiędzy pierwszym a piątym piętrem).

Istotnym zagadnieniem inżynierskim był wybór sposobu posadowienia. Obiekt miał zostać zrealizowany na tarasie wiślanym w bezpośrednim sąsiedztwie nieuregulowanej rzeki, w miejscu, gdzie po wojnie zwieziono część gruzu ze zburzonej stolicy. Podłoże stanowiły nasypy o znacznej miąższości (do 7 m), których nie można było traktować jako podłoża nośnego. Ponadto analiza warunków gruntowo-wodnych oraz prognoz powodziowych wykazała, że teren inwestycji może zostać całkowicie zalany podczas tak zwanej wody tysiącletniej. Aby zapobiec przeniknięciu wody do garażu, część podziemną postanowiono zrealizować jako szczelną wannę, co z kolei pociągnęło za sobą problem zbalastowania całego budynku. Powstała obawa, że siła wyporu wód gruntowych podczas ich wysokiego stanu wypchnie całą konstrukcję do góry. Wymusiło to konieczność zaprojektowania na tyle masywnej płyty fundamentowej, by całkowity ciężar budynku równoważył siły wyporu.

Nienośne podłoże implikowało z kolei wykorzystanie jednej z form posadowienia pośredniego. Najbardziej oczywisty wydawał się wybór tradycyjnych fundamentów palowych, opartych na warstwie rzecznych piasków w stanie średnio zagęszczonym, znajdujących się poniżej nasypów. Jednak po szczegółowej analizie kosztów zdecydowano się zastosować metodę kolumn żwirowych systemu Keller. Używany do tego celu wypełniony kruszywem wibrator wgłębny, po zagłębieniu w gruncie formuje trzon kolumny. Podczas nieznacznego podciągania urządzenia do góry, pod wpływem sprężonego powietrza kruszywo wypływa spod ostrza i wypełnia pustą przestrzeń. Ponowne opuszczenie wibratora powoduje rozepchnięcie kruszywa na boki i zwiększenie średnicy kolumny. Te cykliczne ruchy powtarzane są na całej wysokości formowanej kolumny. Do niewątpliwych zalet tej metody należą: stosunkowo niski koszt, poprawienie parametrów wytrzymałościowych otaczającego gruntu i - najważniejsze dla prac projektowych -możliwość uzyskania podłoża o ściśle określonych parametrach. Pomiary nośności podłoża są prowadzone na bieżąco i po zakończeniu prac dostępne w formie mapy naprężeń dopuszczalnych w poziomie posadowienia. Niebagatelne znaczenie ma szybkość wykonania posadowienia tą metodą - przez niespełna miesiąc pod płytą fundamentową uformowano 1100 kolumn żwirowych średnicy 70 cm i długości 4-5 m.

Kolejną kwestią do rozwiązania były bardzo wysokie wymagania architekta dotyczące estetyki budynku. Przede wszystkim projekt ścian zewnętrznych uniemożliwiał wykonanie jakiejkolwiek przerwy dylatacyjnej, która byłaby widoczna na elewacji. Ponadto konstrukcja obiektu miała charakteryzować się lekkością, co podkreślały półprzeźroczyste ściany osłonowe, poprzez które widoczne były cienkie płyty stropów opartych na odsuniętych od krawędzi nielicznych słupach. Wykorzystanie ścian jako elementów konstrukcyjnych było wykluczone, a dwa trzony żelbetowe - prostokątny i owalny - zredukowano do minimum i umieszczono w nich szyby windowe oraz schody ewakuacyjne. Parter miał wysokość dwóch kondygnacji. W uzyskanej przestrzeni zlokalizowano spiralną pochylnię wejściową. Wrażenie unoszenia się całego budynku uzyskano dzięki odcięciu płyty parteru od ścian garażu podziemnego. Wszystkie wymienione założenia pociągały za sobą problemy statyczno-wytrzymałościowe i wykonawcze. Budynek pozbawiony został poprzecznych ścian usztywniających, podczas gdy stosunkowo duża wysokość (27 m), lokalizacja w słabo zabudowanym terenie nad Wisłą oraz dach w kształcie skrzydła narażały obiekt na porywy wiatru. Szczególne znaczenie miał dach o wysięgu 12 m, którego konstrukcja powodowała niemal dwukrotny wzrost sił wewnętrznych w elementach usztywniających. Co więcej, sam dach miał tendencje do odrywania się i trudne stało się nie tyle jego oparcie, ile raczej zakotwienie w płycie stropowej ostatniego piętra. Zrealizowano je za pomocą śrub o wysokiej wytrzymałości, przebijających na wylot strop i zamocowanych za pośrednictwem grubych blach oporowych.

Wobec braku ścian poprzecznych, funkcję elementów usztywniających przejęły ramy składające się ze słupów oraz opartych na nich stropów płaskich, których pasma zostały potraktowane jako rygle (wykonstruowanie belek było niemożliwe ze wspomnianych wcześniej względów estetycznych i użytkowych). Skutkiem takiego podejścia było wygenerowanie bardzo dużych sił wewnętrznych we wszystkich elementach, a co za tym idzie - dużych przekrojów zbrojenia. Szczególnie słupy parteru, o przekroju kołowym, średnicy 80 cm i długości 6,50 m, zaprojektowano na granicy wytrzymałości. Zazbrojono je 24 prętami średnicy 25 mm. Ponadto skutkiem odsunięcia słupów wewnętrznych od osi elewacji było powstanie bardzo dużych nadwieszeń. Z tego powodu zbrojenie płyty stropowej grubości 30 cm w najbardziej wytężonych miejscach składało się z prętów średnicy 28 mm, układanych co 10 cm.

Dużym wyzwaniem było również uzyskanie układu bezdylatacyjnego. Długość całkowita płyty stropowej -niemal 70 m - ponad dwukrotnie przekraczała wartość, dla której norma projektowa nie wymagała uwzględniania wpływu wewnętrznych sił wywołanych skurczem betonu oraz zmianami temperatury (atmosferycznej i nasłonecznienia). Aby zapobiec powstaniu rys skurczowych, w stropach zastosowano dwie przerwy robocze. Dzięki temu zabiegowi na czas przeprowadzenia robót płyta podzielona została na trzy niezależne części o ograniczonej długości (jest ona decydującym czynnikiem, jeśli chodzi o zjawisko skurczu). Wszystkie przerwy zabetonowano dopiero po 24 dniach od wykonania części głównej. Zagadnienie powstawania dużych naprężeń, wywołanych przez zmiany temperatury, wymagało wykonania dodatkowych obliczeń statycznych. Przy braku ścian podłużnych cała siła generowana przez zmiany długości nagrzewanego elementu musiała zostać przeniesiona przez zbrojenie płyt stropowych. Spowodowało to kolejne zwiększenie przekroju prętów, a także zastosowanie dodatkowych siatek zbrojeniowych na całej powierzchni stropu. Aby nie przekroczyć dopuszczalnej ilości zbrojenia w elementach żelbetowych, a także w celu obniżenia kosztów stali, zastosowano beton wysokiej wytrzymałości.

Najciekawszym elementem Centrum Olimpijskiego jest spiralna pochylnia - kładka wejściowa (projekt: Jordahl&Pfeifer Technika Budowlana Sp. z o. o.), prowadząca z poziomu parteru na pierwsze piętro. Stanowiąca centralny element obszernego holu wejściowego pochylnia musiała spełniać bardzo surowe wymagania. Wijąca się spiralnie wokół owalnej klatki schodowej, nie mogła być połączona z otaczającą konstrukcją za pomocą jakichkolwiek elementów wielkowymiarowych. Dlatego podwieszono ją do stropu za pomocą cienkich lin stalowych. Wszystkie liny zamocowane zostały do stalowych elementów, zabetonowanych uprzednio w stropie wyższego piętra. We wstępnej fazie projektowania zakładano, że kombinacja rozchodzących się w różnych kierunkach lin w pełni unieruchomi konstrukcję. Obliczenia przestrzenne, uwzględniające obciążenia dynamiczne oraz określające częstości drgań własnych elementu ujawniły, że taki układ będzie miał tendencje do wpadania w rezonans. Aby tego uniknąć konstrukcję ustabilizowano poprzez połączenie jej z najbliższymi słupami. Posłużyły do tego stalowe elementy prętowe o niewielkiej średnicy, przenoszące tylko siły podłużne. Skomplikowany kształt kładki narzucił także technologię jej wykonania. Jedynie przy użyciu żelbetu możliwe było wymodelowanie wstęgi o zmiennym spadku i rzucie składającym się z krzywych elipsoidalnych. Kładka zatacza wokół klatki schodowej kąt 550° (ponad 1,5 pełnego koła). Jej długość w rozwinięciu wynosi prawie 77 m, a szerokość płyty grubości 22 cm waha się w granicach 175-250 cm.

Oprócz niewątpliwej zalety, jaką jest możliwość swobodnego kształtowania w deskowaniu, żelbet ma też wady, z których wiele mogło ujawnić się podczas przeprowadzania prac. Przede wszystkim jest to materiał anizotropowy - jego wytrzymałość, szczególnie na rozciąganie, zależy od układu prętów zbrojeniowych. Ma to szczególne znaczenie w przypadku konstrukcji przestrzennej, nierównomiernie obciążonej i podwieszonej w nieregularny sposób. Dlatego zbrojenie kładki zaprojektowano z wielką dokładnością, zgodnie z liniami wewnętrznych naprężeń w betonie, starannie dozbrojono jej brzegi, a w miejscach mocowania lin nośnych zastosowano specjalne elementy kotwiące. Niestety żelbet jest materiałem kruchym, niezwykle wrażliwym na wszelakie odkształcenia (w przeciwieństwie na przykład do stali, w której drobne zmiany geometrii pozostają niezauważone). Aby zapobiec pękaniu i wykruszaniu betonu, konieczne było zwrócenie uwagi na geometryczną niezmienność podparcia. W przypadku sztywnych i masywnych podpór w postaci słupów albo ścian nietrudno to osiągnąć. Sprawy komplikują się wówczas, gdy podporami są wiotkie i cienkie liny stalowe. Problem ten rozwiązano stosując szereg nowoczesnych technologii. Aby ograniczyć przyszłe przemieszczenia konstrukcji, każda z lin jeszcze w zakładzie produkcyjnym poddana została wielokrotnemu rozciąganiu. Dzięki temu wykonawca mógł zagwarantować, że maksymalne wydłużenie liny nie przekroczy 3 mm. Ponadto wszystkie liny montowane byty ze wstępnym naciągiem równym przewidywanej sile w fazie eksploatacji. Miało to zapewnić równomierny rozkład sił w cięgnach i zapobiec sytuacji, w której niektóre z lin pozostawałyby nie naciągnięte, podczas gdy innym groziłoby zerwanie. Wrażenie lekkości wstęgi kładki, wyraźnie oddzielonej od otaczających ją pionowych elementów konstrukcji, potęguje zastosowanie balustrad z przezroczystych tafli szklanych, utwierdzonych bezpośrednio w płycie, bez słupków i poręczy.

Maciej Kowalczyk
Architektura 9(120)

Sponsor Strategiczny

Sponsor Generalny

Sponsorzy

Sponsor Kolekcji
Olimpijskiej

Główny Partner Medyczny

Partnerzy

Ważne: strona wykorzystuje pliki cookies.

Używamy informacji zapisanych w plikach cookies m.in. w celach statystycznych oraz w celu dopasowania serwisu do indywidualnych potrzeb użytkownika. W programie służącym do obsługi internetu możesz zmienić ustawienia dotyczące akceptowania plików cookies. Korzystanie ze strony bez zmiany ustawień dotyczących plików cookies oznacza, że będą one zapisane w pamięci urządzenia.

Zamknij