Mittavat teräsrakenteet häivytetään näkyvistä

Tuulitunnelikokeet suunnittelutyön osana

26.10.2018

Kun historiallinen Helsingin Olympiastadion avautuu uudelleen, se näyttää ulospäin lähes samanlaiselta kuin vuoden 1952 olympialaisten jälkeen. Sisäpuolella katsojan silmä kiinnittää varmaan ensimmäisenä huomionsa molemmat kaarteet ja itäkatsomon peittävään yhtenäiseen katokseen. Katsomokatoksen mahdollistavat mittavat ja vaativat teräsrakenteet on stadiontyömaan valmistuessa häivytetty näkymättömiin niin sisä- kuin ulkopuoleltakin katsottaessa.

Kun yhdistetään olemassa oleviin rakenteisiin täysin uutta rakentamista, on hankkeessa ratkaistava useita haasteita. 

- Työmaa jakautuu kannaltamme kolmeen eri osaan eli vanhojen rakenteiden korjaussuunnitteluun, uudisrakenteiden suunnitteluun ja katosrakenteiden suunnitteluun, kertoo teräksisten katosrakenteiden suunnittelusta Swecolla vastaava osastopäällikkö Juha Kukkonen.

Uusiutuneen stadionin katosrakenteet on suunniteltu sovittaen kokonaisuus sekä suojeltuun vanhaan pääkatsomon katokseen että vuoden 2005 itäkatsomon katokseen. Itäkatsomon kohdalla haluttu kokonaisuus saatiin aikaan tekemällä katsomon yläpuolelle, päädyissä myös alapuolelle, teräksiset uudet korotusrakenteet.

- Katosrakenne on geometrisesti haastava, mikä tietysti vaikutti teräsrakenteisiin ja vaati huolellista ja tarkkaa laskentaa mm. tuulikuormien osalta. Uusi katosrakennehan käyttäytyy tuulioloissa toisin kuin itäkatsomon katos, joka on aikoinaan suunniteltu mm. tuulitunnelikokeita hyödyntäen. Siksi tuulitunnelikokeet uusittiin nyt tätä työtä varten. Rakenteessa tuskin on kahta samanlaista osaa, kun niin katoksen paksuus pystysuunnassa kuin korkeusasemakin ja syvyys muuttuu koko ajan. Itäkatsomon osalta on säilytetty vanha kantava rakenne joiltakin kohdiltaan vahvistettuna, ja tehty sitten päälle erillinen korotusrakenne, joka välittää kuormat vanhalle rakenteelle, Kukkonen esittelee.

Itäkatsomon korotusrakenne. Kuva: Arto Rautio

Terästä piilossa eri paikoissa

Kun uusia teräsrakenteisia katsomorakenteita on tehty vanhan betonirakenteen päälle, rakenne on vaatinut alapuolisten rakenteiden vahvistamista melkoisesti kaarteiden kohdalla. Muuten katsomoiden alla on tehty mittavia töitä liittyen tilankäytön muutoksiin.

- Käytännössä stadionin alla on viety perustukset entistä alemmaksi sekä louhittu sinne lisää tilaa. Näiden töiden yhteydessä terästä on käytetty myös melkoisia määriä ja pystytty ratkomaan teräksen avulla järkevästi useita todella haastavia kohtia työn aikaisen tukemisen kannalta, Juha Kukkonen kertoo.

Täysin uusissa katsomorakenteissa on mahdollisimman harvassa pyöreitä teräsliittopilareita, joiden varassa ristikkorakenteiset katokset ovat. Palonsuojavaateet hoidetaan toiminnallisen palomitoituksen pohjalta ilman ristikoiden palonsuojausta palokatkojen ja liittopilarien avulla. Tämä ratkaisu rakentui Palotekninen insinööritoimisto Markku Kauriala Oy:n ja Swecon yhteistyön kautta.

- Ulompi lyhyistä pilareista tehty pilaririvi lähtee katsomon takaosan päältä, eikä siten haittaa katsomista mitenkään. Sisemmässä pilaririvissä väli on harva eli 30-40 metriä. Kun pilaririvi on myös 20-25 metriä katsomon reunasta, ja rakenne on mietitty tavoitteena mahdollisimman ohuet pilarikoot, näkemäesteitä on kokonaisuudessa vähän. Tässä ei voitu vaikuttaa pilareihin teräslaatua vaihtamalla, vaan palotekniset tekijät olivat pilarikoon valintaa ohjaava lähtötekijä. Katoksissa on käytetty lujempaa terästä S460 vain liitosalueille yksittäisissä levyissä, Kukkonen sanoo.

Olympiastadionin työmaalla on yhdistetty fiksusti suojelutavoitteita ja toimivan stadionin vaatimia muutoksia toimivaksi kokonaisuudeksi. Teräsrakennesuunnittelu on tehty Swecossa Tekla Structures -ohjelmaa hyväksi käyttäen konepajakuvia myöten. Itäkatsomon katoksen korotusrakenteet ja julkisivukorotuksen tukirakenteet valmistaa ja asentaa JPV-Engineering Oy, joka vastaa myös Skanskan erikseen hankkimien kaarrekatosten teräsrakenteiden asennuksesta. Asennuksen suunnittelu on tapahtunut Swecon, Skanskan ja JPV-Engineeringin yhteistyöllä.

- Asennuksen suunnittelu on tässä ollut iso ja tärkeä työvaihe. Asennusjärjestykseen kantaa ottaminen on ollut keskeinen osa omaa työtä. Lisäksi jokainen lohko on ollut asennuksen kannalta erilainen kuin muut. Se on omalta osaltaan lisännyt tämän katos- ja julkisivujen korotusrakenteiden osalta noin 3000 tonnin teräsrakenteen poikkeuksellista vaativuutta myös suunnittelijan näkökulmasta, Kukkonen kiteyttää. 

Olympiastadionin uusien katsomokatosten teräsrakenteita. Kuvat: Arto Rautio

Teksti: Teräsrakenne-lehti 3/2018