Rewitalizacja i rozbudowa konstrukcji nośnej dachu sceny w Teatrze Państwowym w Dreźnie, Niemcy

Projekt klienta

Analiza statyczno-wytrzymałościowa KREBS+KIEFER Ingenieure GmbH
Niemcy
www.kuk.de
Planowanie projektu Architekturbüro Wagner
Dresden, Niemcy
www.ab-wagner.de
Inwestor Saxonian Real Estate and Construction Management
Dresden, Niemcy
www.sib.sachsen.de

Długość ~ 33 m | szerokość: ~ 16 m | wysokość: ~ 9 m | masa: ~ 16 t
Węzły: 2,516 | pręty: 4,077 | materiały: 4 | przekroje: 91

Teatr, zbudowany w latach 1911 - 1913, ma bogatą historię. Budynek uległ zniszczeniu w czasie nalotów alianckich w lutym 1945, został zrekonstruowany w latach powojennych, a następnie zniszczony przez powódź w sierpniu 2002 roku. Podczas przerwy w użytkowaniu obiektu, trwającej 18 tygodni, teatr drezdeński był szeroko rozbudowywany i modernizowany.

Ze względu na ograniczenia czasowe, na budowie pracowało na trzy zmiany 230 robotników. Budowa obejmowała, między innymi, remont wyposażenia scenicznego oraz wzmocnienie konstrukcji dachu wieży scenicznej. Inżynierowie z firmy KREBS+KIEFER wykonali model 3D konstrukcji dachu w programie RSTAB. Analiza stateczności ujawniła niedobory nośności, wymagające remontu zapewniającego wzmocnienie.

Konstrukcja dachu wieży scenicznej

Całkowita wysokość wieży scenicznej, mierzona od podłogi sceny do szczytu dachu, wynosi około 38 m. Główna konstrukcja dachu składa się z pięciu stalowych kratownic, ułożonych równolegle względem siebie. Wysokość kratownic wynosi 4,1 m, a rozpiętość około 32,2 m; są one ułożone na słupach żelbetowych. Węzły górnego pasa zewnętrznego dźwigara kratownicowego są częściowo stężone na istniejących ścianach za pomocą zastrzałów. Dzięki modelowaniu 3D, możliwe jest uwzględnienie dodatkowych sił poprzecznych wywołanych transferem obciążeń po prętach prostopadłych do kratownic.

Ponowne obliczenia

W płaszczyźnie dolnego pasa dźwigara kratownicowego, znajduje się nowe nadscenie z dwunastoma wciągnikami punktowymi o ciężarze własnym 4,0 kN. Liny są wykorzystywane do przenoszenia ciężarów do 5,0 kN, takich jak scenografie, dekoracje, sprzęt oświetleniowy itd. Dodatkowo, stare urządzenia zastąpiono nowymi, cięższymi, dlatego wzrosły obciążenia wymuszone.

Aby obliczyć elementy konstrukcyjne oraz połączenia, w modelu analitycznym zdefiniowano działające siły wewnętrzne w obecnym stanie. W innym modelu dodano wszystkie nowe elementy konstrukcyjne i zastosowano nowo wprowadzone obciążenia, zarówno stałe, jak i zmienne. Wykorzystując dodatkowe kombinacje, możliwe było superpozycjonowanie sił wewnętrznych i przeprowadzenie obliczeń stanu granicznego nośności.

Ponowne obliczenia konstrukcyjne dla stanu końcowego po zamontowaniu nowego wyposażenia technicznego sceny pokazały, że na kilku elementach konstrukcyjnych obciążenie jest zbyt duże. Wymagało to zastosowania różnych środków zapewniających wzmocnienie konstrukcji. Na przykład, obciążenie na najbardziej obciążonych zewnętrznych dźwigarach kratownicowych zostało zredukowane dzięki zastosowaniu stężenia ukośnego na sąsiednich kratownicach, w kierunku poprzecznym. Ponadto, wzmocnienia wymagały liczne połączenia oraz obszary przy węzłach, poprzez zastosowanie dodatkowych stalowych płytek i zastąpienie nitów przez śruby o większej nośności.

W dniu 29 października 2016, zakończenie remontu wartego 11 milionów euro uczczono wystawieniem sztuki “Otello” W. Szekspira.

Źródło
[1]   Stroetmann, R., Fuchs, A., & Oertel, R. (2017). Schauspielhaus Dresden - Revitalisierung und Ausbau der Tragkonstruktionen des Bühnendaches. Stahlbau, 86(11), 972‑985.
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD
RSTAB Konstrukcje stalowe i aluminiowe
STEEL 8.xx

Moduł dodatkowy

Ogólna analiza naprężeń dla prętów stalowych

Cena pierwszej licencji
760,00 USD
RSTAB Inne
SUPER-RC 8.xx

Moduł dodatkowy

Superpozycja wyników z różnych etapów konstrukcji ze zmiennymi warunkami konstrukcji i obciążenia

Cena pierwszej licencji
220,00 USD