Ptasie gniazdo

©

Udostępnij:

Konstrukcja stalowa na miarę XXI wieku

O ile wieża Eiffla stanowi symbol technicznych możliwości XIX w., to oddany do użytku w marcu br. na XXIX Igrzyska Olimpijskie Stadion Narodowy w Pekinie przez długi czas zapewne pozostanie największym osiągnięciem współczesnej inżynierii pod względem wielkości stalowej konstrukcji, wyobraźni architektów i złożoności przedsięwzięcia. Kiedy w Polsce przystępujemy do budowy Stadionu Narodowego w Warszawie na Euro 2012, warto się przyjrzeć, jak to robili inni.




Każdemu obserwatorowi spoglądającymi z oddali na pekiński Stadion Narodowy nieodparcie nasuwa się porównanie z ptasim gniazdem. Nazwa ta zresztą natychmiast przylgnęła do tej monumentalnej budowli, chociaż jej unikatowy kształt wcale nie wynikł z wybujałej fantazji architektów, pragnących zyskać rozgłos dzięki oryginalnemu pomysłowi. Oryginalna forma, jaką przyjęto dla stadionu została narzucona niejako przez uwarunkowania konstrukcyjne związane z zamierzoną wielkością obiektu i możliwościami użytego materiału.
Stadion zaprojektowano z myślą o pomieszczeniu na nim około 91 tys. widzów. Nie jest to pojemność rekordowa, bo na świecie jest kilka stadionów o podobnej wielkości, a nawet ją przekraczających. Np. słynny stadion na Wembley w Londynie zapewnia miejsca siedzące dla ponad 90 tys. widzów, a stadion Camp Nou w Barcelonie ma ponad 98 tys. miejsc. Jednak chińskim budowniczym nie chodziło o bicie rekordów, tylko o to, by umożliwić widzom dobrą widoczność z każdego miejsca. Żadne filary nie mogą im przesłaniać pola widzenia. Ponadto, a może przede wszystkim, trzeba było zapewnić maksymalną stabilność budowli wznoszonej w dość trudnych warunkach terenowych i klimatycznych. Pekin leży w obszarze dużej aktywności sejsmicznej. Tragiczne trzęsienie ziemi w 1976 r. pochłonęło od 250 tys. do ponad 1 mln ofiar (wg różnych szacunków), a w ostatnim - w maju br. - zginęło ponad 80 tys. ludzi. Pogoda bywa tu kapryśna: mrozy sięgają tu 27oC, do rzadkości nie należą 40-stopniowe upały, zdarzają się też tajfuny.
Tak wygórowanym wymaganiom mogła tylko sprostać stalowa konstrukcja o wyjątkowej strukturze. Stalowy szkielet był nie tyle budowany, co wyplatany ze stalowych, pustych w środku belek o kwadratowym przekroju, splecionych ze sobą rzeczywiście jak gałązki w prawdziwym ptasim gnieździe. Niektóre belki mają nawet po 300 m, a łączna ich długość wynosi 36 km. Aby przenosić wielokierunkowe naprężenia spowodowane własnym ciężarem, a także sprostać skutkom ewentualnego trzęsienia ziemi, trzeba było użyć belek jak najlżejszych, nie tracąc przy tym nic na ich wytrzymałości. Dlatego tysiące belek tworzących tę niesamowitą konstrukcję różni się pomiędzy sobą krzywizną i grubością. Inżynierowie musieli obliczyć, jakie siły działają na każdą z nich i zaprojektować stosowny do tego kształt. Nie wystarczyły tu konwencjonalne programy komputerowe, trzeba było sięgnąć do programów stosowanych przy budowie samolotów. Skomplikowana konstrukcja Ptasiego Gniazda stawia wymagania co do materiału, którym zwykła stal budowlana nie jest w stanie sprostać. Jest zbyt słaba i za mało odporna na siły rozciągające, by można jej użyć w konstrukcji o bardzo dużej rozpiętości. Takiej stali w Chinach dotąd nie znano, ale dla potrzeb tej szczególnej budowy postanowiono ją wyprodukować. Po trzech miesiącach prób udało się znaleźć stop o pożądanych właściwościach, o niskiej zawartości fosforu i siarki, dużej wytrzymałości i dobrej spawalności.
Kiedy wydawało się, że wszystko jest już na dobrej drodze, pojawiło się nieoczekiwane zagrożenie. Był to rok 2004. W Chinach trwał boom inwestycyjny. Stali zaczęło brakować, na świecie rosła jej cena. Rosnące koszty postawiły budowę stadionu pod znakiem zapytania. Znaleźli się krytycy, którzy przedstawiali projekt, jako kaprys zagranicznych architektów i proponowali usunięcie zewnętrznej konstrukcji, pozostawiając jedynie gołe trybuny. W rezultacie przeprowadzonej weryfikacji zmniejszono ilość stali przeznaczonej na stadion o 15 tys. ton, jednocześnie ograniczając koszt budowy o 50 mln dolarów. Projektanci musieli zrezygnować z planowanego przedtem przesuwanego dachu, zaś zmiany w projekcie okupiono półrocznym opóźnieniem inwestycji.
Zanim jeszcze ukończono stalową układankę, która nadała stadionowi niepowtarzalny kształt i rozsławiła go na cały świat, budowniczowie przystąpili do wznoszenia kolumn przenoszących ciężar ścian i dachu na fundamenty. Każda z 24 kolumn ma masę ponad 1000 ton. Nie ma dźwigu, który by był zdolny do podniesienia tak ciężkiego elementu, toteż kolumny składano etapami, element po elemencie. Ważący 11 200 ton dach nad widownią był montowany z wykorzystaniem specjalnie w tym celu zbudowanego rusztowania. Na pokrycie dachu użyto 40 000 m2 arkuszy wysokiej jakości tworzywa sztucznego ETFE. Jest to materiał niepalny, który pod wpływem wysokiej temperatury jedynie się roztapia. Jest dźwiękochłonny, odporny na wiatr i deszcz, a nawet nie przepuszcza promieniowania UV.
Po ukończeniu dachu prowizoryczne podpory należało usunąć, by dach mógł spocząć na gotowych już na przyjęcie jego ciężaru kolumnach. Był to kulminacyjny moment całej budowy - kiedy stadion będzie musiał sam unieść własny ciężar - i ostateczny sprawdzian jakości pracy na każdym etapie projektowania i budowy. Nie trzeba dodawać, że egzamin ten wypadł pomyślnie.
Stalowa struktura, która nadała stadionowi unikatowy kształt ptasiego gniazda, stanowi najbardziej spektakularną część budowli. Zużyto na nią ogółem 45 tys. ton stali. Wspomniana wcześnie wieża Eiffla waży 7300 ton. Ale zanim powstał stalowy szkielet trzeba było wybudować ogromną nieckę stadionu. Tworzą ją trzypoziomowa, betonowa konstrukcja, a jej wnętrze mieści całą infrastrukturę niezbędną do wypełnienia przez obiekt funkcji sportowej areny. Na wierzchu natomiast osadzono 14 tys. betonowych bloków tworzących trybuny. Na nich z kolei ułożono mozaikę z czerwonych i białych krzeseł. Na budowie w najbardziej gorących okresach pracowało 7 tys. ludzi. Koszt całej inwestycji wyniósł 423 mln dolarów.
Narodowy Stadion w Pekinie, którego budowę rozpoczęto w grudniu 2003 r., został oddany do użytku w marcu 2008 r. Prawdziwa inauguracja nastąpiła 8 sierpnia podczas imponującej uroczystości otwarcia XXIX Igrzysk Olimpijskich. Nie wszyscy wiedzą, że pierwszym hymnem narodowym, który wykonano na tym stadionie, był Mazurek Dąbrowskiego zagrany dla Tomasza Majewskiego, zdobywcy złotego medalu w pchnięciu kulą. Największy, i to podwójny, powód do satysfakcji mieli jednak bezsprzecznie Chińczycy, dumni nie tylko ze zwycięstwa w klasyfikacji medalowej, ale i ze stadionu, którym zadziwili świat.

Udostępnij:

Drukuj




Stanisław Dąbrowski




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również