Hlavní město Praha – Českomoravská 2345/17, Libeň
O₂ arena (dříve Sazka Aréna) byla nejsledovanějším stavebním projektem dokončeným v ČR v roce 2004. Na její realizaci se kvůli termínu konání Mistrovství světa v ledním hokeji 2004 stanovila lhůta jen 500 dnů. Tu se podařilo splnit, což je u stavby tohoto typu světový rekord! Zcela unikátní byla nejen doba výstavby, ale především jedinečná konstrukce střechy. Kulový vrchlík o rozpětí 135 m a vzepětí 9 m, který je tvořen předpjatým prostorovým vzpínadlem, se stal inspirací pro vznik mnoha obdobně řešených konstrukcí v ČR i ve světě.
Šestipodlažní Velká O₂ (Sazka) arena je pozoruhodnou stavbou s originálním návrhem zastřešení, které zaujalo světovou odbornou i laickou veřejnost. Stavba arény proběhla v rekordním čase 16 měsíců.
Unikátní konstrukce střechy umožnila umístit do volného prostoru mezi táhla a vazníky kruhové mosty s vrátky a pohyblivé hliníkové lávky pro zavěšování koncertní technologie. Promotéři akcí oceňují vysokou flexibilitu arény, která výrazně snižuje běžnou dobu potřebnou k přípravě scény. Po dokončení konstrukce bylo oceněno i její estetické působení, zvýrazněné barevným řešením.
Velká aréna je navržena jako monolitická železobetonová konstrukce kruhového půdorysu s průměrem 135 m a ocelovým zastřešením ve tvaru kulového vrchlíku se vzepětím 9,3 m. Prstenec průchodů a komerčních prostor situovaných v okrajových částech rozšiřuje půdorys haly na celkových 170 m.
Pro nosnou ocelovou konstrukci byla zvolena netradiční, ale velice efektivní koncepce předpjatého prostorového vzpínadla, která svou dispozicí logicky odpovídá tvaru kulového vrchlíku (radiální vazníky – poledníky, svislá ztužidla – rovnoběžky).
Zvolená koncepce prostorového vzpínadla s 36 radiálními trubkovými příhradovými vazníky s předpjatými táhly, které se sbíhají na centrálním příhradovém dutém válci, a se svislými ztužidly mezi vazníky umístěnými v soustředných kruzích se ukázala výhodnou z hlediska funkčního, ekonomického, ale i estetického.
Předpětí táhel vedených pod spodními pasy vazníků slouží k příznivé redistribuci vnitřních sil v ocelové konstrukci a k eliminaci průhybu konstrukce od stálého zatížení. Hydraulické předpínání táhel na volné délce podle optimalizovaného předpínacího postupu s kontrolou sil tenzometry v konfiguraci plného můstku bylo u nás na této stavbě použito poprvé.
Záměr vybudovat v Praze arénu, která by se mohla stát dějištěm Mistrovství světa v hokeji v toce 2004, vznikl v roce 2001. Impulsem byla možnost využít území závodu ČKD-Lokomotivka, z něhož zbyly opuštěné haly, zrušené provozy a prostředí zdevastované 150 lety výroby. Nabízelo se tak území o rozloze 16 hektarů.
„S návrhem urbanisticko-architektonické studie jsme začali v létě 2001. Areál měl obsahovat také hotel, zábavně-obchodní centrum, komerční objekty a parkovací dům.“
Aréna je vybavena technologií s pohyblivými spodními tribunami a pódii, ve střešním prostoru kruhovými mosty a pohyblivými lávkami, které umožňují rychlé změny jejího využití. Po dobu své existence se stala součástí bohatého sportovního a kulturního dění, např. v roce 2015 tu proběhlo opět Mistrovství světa v ledním hokeji a také v atletice.
Kruhový půdorys Velké arény o průměru 135 metrů má složitou dispozici. Skelet stavby je železobetonový s předpjatými prvky, rozdělený do šesti dilatačních celků s radiálně uspořádanými průvlaky šíře 1500 mm a výšky 500 mm, vynášejícími spojitou železobetonovou desku tloušťky 250 mm. Na obvodu je navržen ztužující rám, který zároveň nese fasádu. Střecha arény má tvar kulového vrchlíku o vzepětí 9 m. Stavba na oválném půdorysu má hladký skleněný plášť, nad nímž lehce vystupuje klenba střechy.
Konstrukci doplňují svislá ztužidla v centrických kruzích. Zajišťují stabilitu spodního pasu vazníků a zároveň spolupůsobí s vazníky klenbovým účinkem. Střecha je uložena na betonové konstrukci s předpjatými průvlaky, dilatované na šest částí, na 32 kyvných a 4 vetknutých ocelových sloupech spojených ve vrcholu se čtyřmi betonovými jádry ve středech dilatačních úseků. Čtyři mostní ložiska, uložená mezi čtyřmi vetknutými sloupy a vazníky, umožňují pouze radiální pohyb a střechu tak stabilizují v prostoru vůči betonové konstrukci.
„Do projektu jsme vstoupili ve fázi stavebního povolení, měli jsme možnost optimalizovat ocelovou konstrukci zastřešení. Prvním krokem před návrhem variantních řešení byla rešerše podobných staveb ve světě. Po dohodě s architekty jsme pak zvolili netradiční, ekonomicky a prostorově efektivní koncepci prostorového vzpínadla s 36 radiálními trubkovými příhradovými vazníky s předpjatými táhly, které se sbíhají na centrálním příhradovém dutém válci o výšce 12,3 m. Předpjaté prostorové vzpínadlo svou dispozicí logicky odpovídá tvaru kulového vrchlíku. Po návrhu koncepce řešení jsme pak s kolegou Janem Včelákem zpracovali dokumentaci pro stavební povolení, dále také tendrovou a realizační dokumentaci ocelové konstrukce. Navrhli jsme ji s použitím prostorového modelu, na kterém jsme navíc posuzovali montážní stavy, předpínací a aktivační postupy. Vyřešili jsme mnoho konstrukčních detailů, které se posléze staly standardem v dalších projektech. Statický výpočet si dodavatel stavby nechal posoudit profesory Studničkou, Bittnarem a Šejnohou ze stavební fakulty ČVUT. Předpětí táhel vedených pod spodními pasy vazníků slouží zejména k jejich aktivaci, k příznivé redistribuci vnitřních sil v ocelové konstrukci a k eliminaci průhybu konstrukce od stálého zatížení. Poprvé jsme také použili hydraulické předpínání táhel na volné délce podle optimalizovaného předpínacího postupu s kontrolou sil tenzometry v konfiguraci plného můstku.“
Parametry a tvar konstrukce ovlivnily také technologie, které jsou ve střeše umístěny: vzduchotechnika, akustika a zejména divadelní a audiovizuální technika. Jedná se například o kruhové mosty s vrátky a pohyblivé hliníkové lávky, osvětlení a multimediální kostku. Po doladění vzájemných vazeb tvoří prvky divadelní a audiovizuální techniky s ocelovou konstrukcí střechy integrální celek. Kruhové mosty byly umístěny do volného prostoru mezi vazníky a táhly, multimediální kostka může být vytažena do prostoru uvnitř dutého centrálního příhradového válce. Střešní krytinu tvoří tangenciálně pnuté sendvičové panely uložené na horních pasech vazníků.
Konstrukce přenáší stovky tun zatížení, které částečně mění polohu podle účelu použití arény. Bývá značně asymetrické, s vysokou místní intenzitou.
Společnost EXCON, a. s. připravila dílenskou dokumentaci, na její technologické přípravě se podílel výrobce Metrostav, a. s. a jeho subdodavatelé. Například centrální příhradový válec byl vyroben v mostárně Excon Steel v Hradci Králové. Jedná se o celosvařovanou, 170 tun těžkou konstrukci o průměru 18 m a výšce 12,3 m.
„Výroba byla náročná z hlediska ohýbání a svařování silnostěnných trubek, technologických postupů svařování a sestav tak, abychom dodrželi výrobní tolerance. Konstrukce se v mostárně předmontovala na dvě části – spodní příhradový prstenec s 36 sloupy a vzpěrami a oba horní prstence. Příhradový válec jsme na stavbu dopravili rozložený na 21 dílů. Nejsložitějším prvkem byly příhradové prstence s pasy z trubek. U hlavních nosných prvků jsme prováděli 100 % defektoskopickou kontrolu svarů. S ohledem na tolerance v tloušťkách stěn trubek bylo náročné připravit kořen svaru tak, aby při zachování plné únosnosti defektoskopické kontrole vyhověl.“
Obloukové trubkové vazníky se vyráběly ve Vítkovicích Strojírenství, a. s. Podporu pro uložení střešních panelů tvoří horní úložný T profil s přerušovanou stojinou nad horním pasem vazníku. Poloha styčníkových plechů a dalších prvků se měřila geodeticky v celých sestavách, naměřené výrobní tolerance posuzoval projektant. Vazníky se na stavbu dopravovaly v 15metrových dílcích.
Montáž probíhala na střední provizorní podpoře. Střední příhradový válec byl svařen ze dvou částí: spodního prstence a sloupů a dvou horních prstenců. Po geodetickém zaměření skutečného tvaru a odchylek od dokumentace se obě části vyzdvihly na střední podporu tak, aby odchylky směrů byly co nejmenší. Po usazení 170 tun těžkého středního příhradového válce na 12 hydraulických lisech byly vazníky montovány asymetricky z jedné strany (s ohledem na dispozici na staveništi). To způsobilo vnesení vodorovných sil do střední provizorní podpory.
„Teoreticky jsme spočítali reakce a posuny středního válce na provizorní podpoře při jednotlivých zatěžovacích stavech. Geodetická měření, která pak probíhala po jednotlivých montážních etapách, se s výpočty dobře shodovala. Prvních dvacet vazníků bylo smontováno po dvojicích uvnitř arény, zbylých 16 se montovalo samostatně. Při zdvihu jsme kontrolovali stabilitu vazníků v montážním stadiu při zavěšení na jeřábu. Vazníky jsou na jedné straně připojeny přes příruby ke střednímu válci, na druhé straně jsou uloženy na ocelových sloupech kotvených na betonových sloupech s průvlaky. Ze změřených výrobních odchylek vazníků a příhradového válce jsme pak pro montáž určili počet vložek do jednotlivých styků a teoretické délky táhel. Táhla byla vyzdvihnuta spolu s vazníky, zavěšená na jejich spodním pasu. Po uložení vazníku se spustila do správné polohy a začepovala. V průběhu montáže byla táhla vyvěšena po pěti metrech, aby se eliminoval jejich průvěs a tím i nelinearita až do doby jejich předepnutí, aktivace a instalace všech stálých zatížení. Samotný proces předpínání a finální aktivace (spouštění konstrukce z 12 hydraulických podpor ve třech krocích) jsme podrobně připravili, práce pak proběhly až překvapivě hladce a rychle.“
Táhla se předpínala po symetrických čtveřicích ve dvou krocích. Všechny montážní a aktivační stavy se kontrolovaly geodeticky, síly v táhlech se měřily on-line tenzometricky a na hydraulickém zařízení. Tenzometrická měření sil v táhlech provedl tým ÚTAM AV ČR pod vedením prof. Pirnera.
Celá konstrukce pak byla ověřena statickou a dynamickou zkouškou. Na závěr se měřila dynamická odezva konstrukce při nehodovém zastavení pohybu multimediální kostky. Rozdíly mezi naměřenými a teoretickými hodnotami sil a deformací byly na hranici přesnosti měření.
„Potěšil nás Ken Dryden, brankářská legenda NHL a viceprezident Maple Leafs Sports, který řekl: ‚Postavili jsme před několika lety v Torontu novou arénu. Ta vaše je skvělá. Když něco děláte jako poslední, máte tu výhodu, že se můžete poučit na tom nejlepším, co už existuje. A na Sazka Aréně je vidět, že jste tuto šanci maximálně využili‘.“
„Konstrukce střechy ve tvaru kulového vrchlíku připomíná deštník podepřený po obvodě. Konstrukce střechy byla navržena s použitím prostorového modelu, na kterém jsme také posuzovali montážní stavy, předpínací a aktivační postupy. Efektivně přenáší stovky tun provozního zatížení, které zčásti mění polohu podle účelu využití arény a může být značně asymetrické. Průměrný součet zatížení je 400 kg/m², při místní koncentraci je i daleko vyšší. Dosud největší zatížení koncertní technologií ve střešním prostoru nad jevištěm dosáhlo 180 tun.“
„Sazka Aréna byla pro mne velká zkušenost. S projektanty z EXCONu jsme dali dohromady naše znalosti a vybavení s jejich perfektní teoretickou podporou montáže. Střechu jsme montovali společně. Hlavní roli sehrál Aleš Hušák, generální ředitel Sazky. Bez něj by aréna nestála. Byl i skvělý manažer v průběhu výstavby.“
„Globálně předepnuté ocelové konstrukce přinášejí průměrně 25 % úsporu hmotnosti a ceny oproti standardním řešením. Zkušenosti s novou technologií umožňující jednoduché a přesně měřitelné globální předpínání ocelových konstrukcí jsme v dalších letech využili při návrhu mnoha dalších předpjatých prostorových ocelových konstrukcí, např. arén v Chomutově a Třinci, hangáru v Mošnově nebo při přeměně plynojemu v Dolních Vítkovicích na Multifunkční aulu Gong. Konstrukční systém arény se stal v roce 2008 vzorem pro olympijský stadion pro stolní tenis v Číně.“