Jaký je Váš názor na využití ocelových konstrukcí ve stavebnictví?

Ing. Roman Lisník Hutní projekt Frýdek-Místek, a. s.

V dnešní době, kdy o všem rozhodují peníze, mají ocelové konstrukce těžký život. Ať se snažíme navrhovat úsporně, používat oceli s vyšší třídou pevnosti, pořád vychází varianta beton levněji. A to je hlavní příčina, proč se dnes jednoduché průmyslové stavby stavějí více z prefabrikovaných předpjatých betonů.

Prostor pro „naší“ ocel je u komplikovanějších, tvarově složitějších staveb. Zde už vyhrává vysoká variabilita a přizpůsobivost ocelových konstrukcí. Také proto je většina moderních architektonických staveb po světě provedena právě z ocelových konstrukcí. Jiným odvětvím, kde ocel plně využíváme, jsou technologické stavby. Jedná se především o různé dopravníkové a potrubní mosty, podpůrné konstrukce pro technologie, přístupové konstrukce apod. Podstatnou výhodu má ocel oproti betonu při rekonstrukcích. Zesilování a doplňování nových konstrukcí do stávajících nebývá ve většině případů problém a je to v praxi velice častý případ. Mohu říci, že v poslední době jsme projektovali stejné množství rekonstrukcí jako novostaveb. Kromě toho je ocelová konstrukce 100% recyklovatelná a tudíž znovu použitelná. Kde ocel prohrává s betonem, jsou požadavky na požární a povrchovou ochranu. Mám pocit, že dnes má mít 15 minutovou požární odolnost i kůlna na zahradě. Na 15 minut lze ještě ocelové konstrukce, aniž by výrazně narostla hmotnost, naddimenzovat, ale 30 minut je již problém.

Závěrem si neodpustím poznámku, že betonové konstrukce v nosných systémech přinášejí dost komplikací, a že pro celkovou funkci objektu jsou krátkozraké řešení. Kdybych měl zvolit u průmyslových objektů kompromisní řešení, tak bych použil případ Toyoty v Kolíně, tedy betonové sloupy a ocelovou konstrukci střechy.

Ing. Jaromír Tomek, PARS building s. r. o.

Tak jako dříve, i dnes se ocel užívá zejména pro nosné konstrukce staveb. Nelze ale přehlédnout její schopnost poskytnout stavbě výrazný architektonický prvek, potřebný detail a charakter. Je to pro architekty oblíbený a někdy i nadužívaný prvek staveb. Příklady dobrých staveb najdeme téměř v každém velkém evropském městě i v zámoří.

Vysoká pevnost oceli ji v obecné rovině předurčuje pro velmi namáhané prvky, zejména pro tažené a velkorozponové prvky. Často se obě vlastnosti, tj. estetická a pevnostní spojují dohromady. Ocel vídáme jako nosné konstrukce prosklených nebo fóliemi a plachtami zakrytých staveb, zejména atrií, dvoran a dále na lávkách, mostech a schodištích všeho druhu. Není výjimkou, že je vyhledávanou surovinou umělců – monumentalistů. Jejich sochy jsou víceméně také stavbami nebo konstrukcemi a je nutné je dobře promyslet. Je zajímavé sledovat přerod, když se z obyčejné oceli stane umění. Svět umění a architektury není až tak od sebe vzdálen.

K dosažení potřebného účinku bývají do konstrukcí začleněny táhla, pružiny, popř. mohou být některé prvky předepnuty. Nosné konstrukce bývají často mixem několika různorodých materiálů, ocelové prvky se kombinují se skleněnými, dřevěnými nebo betonovými. Podíl strojně obráběných součástí, nerezových prvků nebo odlitků, a ocelí vysoké pevnosti může být u některých staveb překvapivě vysoký. Hledisko pouhé funkčnosti, jako míra estetiky dnes již neobstojí. Ocelové prvky jsou někdy kumulovány do shluků tak, aby ohromily svou četností, rytmem nebo objemností, jindy jsou naopak uplatněna kritéria minimalizmu, popř. dávají na obdiv svůj organický až nahodilý tvar tak, jakého účinku si architekt přeje dosáhnout. Prvky bývají ohýbány, překrucovány a tvarovány do prostorových křivek, tlusté plechy vypalovány do rozmanitých tvarů. Moderní softwary tvůrčímu procesu velmi pomáhají. Často se řeší otázka, za jakých ústupků je návrh vůbec vyrobitelný popř. co je vlastně primární skladebná jednotka, která vytvoří celek a jak výsledek sdělit dílně. 2D výkresy nemusí vždy fungovat a dílny nemusí vždy akceptovat datové vstupy z moderních SW. Invence na straně inženýra a pochopení na straně dílny je podmínkou přijatelného výsledku.

Platí slova klasika: „Bůh je ukryt v detailu“. Detaily architektonicky exponovaných staveb vyžadují zkušenosti, vybavení a zejména zvláštní péči na straně všech, kteří se na designu podílejí. Je to disciplína ležící na poli estetiky mezi stavařinou strojařinou. Estetický cit a vůle dělat to dobře je proto podmínkou. Na straně inženýra vyžadují zejména pochopit záměr architekta a přiměřeně celku a jeho názoru proporčně uspořádat hmotu i detail tak, aby byla dodržena pevnostní a další kritéria daná normami pro navrhování. Neodchýlit se od záměru, spíše jej podpořit, naplnit jej a odstranit vše co tam nepatří – o to běží. Návrh je nutné doložit relativně složitými výpočty MKP. Dobrý a spolehlivý software je podmínkou, stejně tak, jako kvalitní 3D modelář. Nová řešení někdy spočívají ve spojení dvou a více různorodých materiálů do jednoho organického celku, např. nosná konstrukci vytvořená ze vzájemně se podporujících ocelových a skleněných, resp. dřevěných nebo kamenných prvků. V odůvodněných případech, je nutné výpočty komponent nechat ověřit ve zkušebně a stanovit tak jejich spolehlivost zkouškou. Dobré je na začátku provést zmenšený fyzický model a na něm si ověřit svůj inženýrský cit popř. na něm ostatním vysvětlit své stanovisko. Zmenšený fyzický model je velmi názorný, navíc nejde-li to na modelu, nepůjde to ani ve skutečnosti. Je dobré si to zkusit, být nad věcí a zachovat si odstup.

Současné 3D moderní programy pro výpočet MKP umožňují velmi dobře analyzovat a tím předikovat chování konstrukce. Z hlediska současných potřeb se ani zdaleka nevyužijí možnosti nabízené softwarovým mixem produktů. Jsou vyvinuty tak, aby splňovaly náročná kritéria vývojových pracovišť automobilového, leteckého a kosmického průmyslu. Obsahují široký výběr lineárních i nelineárních entit od prutů po solidy, off sety, kontakty, gapy, funkce, interpolační elementy, materiálovou nelinearitu atd. Obsahují velice výkonné a spolehlivé řešiče. Běžné úlohy, až na výjimky, řeší řádově ve vteřinách. Nabízejí animace a výstupy do funkcí, ze kterých je chování konstrukce názorné, nabízejí optimalizaci, textové výstupy pro užití do jiných aplikací. Technická podpora bývá na vysoké úrovni. Co je velmi důležité, umožňují výměnu dat mezi různými programy a tím i možnost ověřit správnost modelu jiným programem. Je radost s nimi pracovat a podobné konstrukce řešit. Je pouze na inženýrovi, jak umí interpretovat výsledky a jak je umí využít ve prospěch návrhu a spolehlivosti konstrukce. Jediné co je snad možné jim vytknout je, že jsou relativné drahé.

Společným znakem architektonicky exponovaných konstrukcí jsou velké náklady na jejich přípravu, tj. na projekty, výpočty, studie, vzorky 1:1 atd. Náklady i termíny se zpravidla dopředu ani nedají dobře odhadnout. Kritéria honorářů nefungují. Jsou výsledkem společného působení teamu. Jeden ovlivňuje svým názorem druhého a postupně se návrh vytváří a přetváří do konečné podoby. Příprava vyžaduje pochopení na straně managementu i autora. Není výjimkou, že příprava jedné konstrukce bývá dotována režijními náklady celé firmy. Firma si na to musí vydělat, proto v jeden okamžik unese pouze velmi omezený počet projektů tohoto typu. Návrh interiérového schodiště může být složitější a finančně náročnější než celý skelet budovy!

Autor

• Bc. Fejfar Vítězslav