Nosná konštrukcia heliportu na streche budovy SÚSCCH, a. s. Banská Bystrica

• Foto

Začiatkom roka 2009 sa Stredoslovenský ústav srdcových a cievnych chorôb, a. s. Banská Bystrica (ďalej iba SÚSCCH) presťahoval do nových priestorov v areáli tzv. starej nemocnice. Nový komplex vznikol hlavne rekonštrukciou a nadstavbou pôvodného pavilónu štátnej oblastnej nemocnice postaveného v roku 1947 za podpory Rooseveltovej nadácie. Okrem rekonštrukcie a nadstavby pôvodného pavilónu súčasťou stavby boli aj ďalšie dva významné stavebné objekty, prístavba pavilónu „D“ – trojpodlažná budova a novostavba administratívno-prevádzkovej budovy so suterénom a štyrmi nadzemnými podlažiami.

Prípravné projekčné a prieskumné práce začali v roku 2004, v roku 2006 bol spracovaný projekt na stavebné povolenie a v roku 2007 realizačný projekt, generálny projektant bol Zdravoprojekt Bratislava, spol. s r. o., hlavný architekti Ing. arch. Alexander Kuchár a Ing. arch. Juraj Dubay.

Vo všetkých stupňoch projekčnej prípravy bolo uvažované, že heliport pre leteckú záchrannú službu bude na zemi, miesto bolo vytipované v danom areáli.

Výstavba začala v roku 2006 búracími prácami a v roku 2007 výstavbou hlavných objektov. Generálny dodávateľ stavby bol INPEK, s. r. o. Nitra, dodávateľ nosných konštrukcií ViOn, a. s., Zlaté Moravce.

Počas výstavby sa zistilo, že z hľadiska prevádzky umiestnenie heliportu na zemi nevyhovuje požadovaným predpisom, (blízky výskyt výškovej budovy Slovenskej pošty), preto jedným z možných riešení bolo umiestnenie heliportu na streche najvyššieho pavilónu A, B, C. Na danom pavilóne prebiehali práce podľa projektu, práve sa realizovala nadstavba šiesteho podlažia.

Na základe predbežného posúdenia boli pozastavené tie práce, ktoré mohli súvisieť s výstavbou heliportu. Podľa prvých dispozičných a tvarových podkladov bola posúdená možnosť umiestnenia heliportu na streche hlavne z hľadiska statiky ale aj iných požiadaviek napr. požiarnej ochrany, komunikačného prepojenia a náletových možností.

Pre realizáciu heliportu bola vypracovaná samostatná projektová dokumentácia v stupni projektu pre stavebné konanie a následne aj realizačná dokumentácia. Projektovú dokumentáciu heliportu zastrešovala Žilinská univerzita v Žiline, fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, katedra leteckej dopravy, spracovateľom technologickej časti bol Prof. Ing. Antonín Kazda PhD, ktorý bol hlavným koordinátorom projekčných prác, architektonickú časť spracoval Ing. arch. Alexander Kuchár.

DISPOZIČNÉ PREVÁDZKOVÉ POŽIADAVKY NA KONŠTRUKCIU HELIPORTU
Pri návrhu heliportu sa vychádzalo zo skutočnosti, že pre leteckú záchrannú službu (LZS) bol kritickým vrtuľníkom z hľadiska rozmerov a hmotnosti Eurocopter AS 365 N2 Dauphin 2 s maximálnou vzletovou hmotnosťou 4 250 kg a maximálnou dĺžkou 13,73 m. Nebol predpoklad, že v budúcnosti by bol na Slovensku používaný vrtuľník s náročnejšími parametrami.

Preto boli pre návrh heliportu zadané tieto údaje:

• Max. vzletová hmotnosť vrtuľníka 4 500 kg,
• Max. dĺžka vrtuľníka 14,0 m.

Z hľadiska požiadaviek predpisu L 14/II budú potom rozmery heliportu:

• Priemer odpútacej a dosadacej plochy – 21,0 m,
• Šírka bezpečnostnej plochy – 3,5 m (celkový vonkajší priemer 28,0 m).

Odpútavacia a pristávacia plocha a polovica šírky bezpečnostného pásu (1,75 m) musia dosahovať požadovanú plnú únosnosť. Zvyšná okrajová časť bezpečnostnej plochy je zaťažená iba obsluhou. 

ZAŤAŽENIE HELIPORTU
Pri projektovaní nosných konštrukcií na stavbu SÚSCCH som po celý čas projektovania postupoval podľa platných noriem STN a tak to bolo aj pri heliporte.

V STN 730035 je uvedené, že lietadlá so zvislým štartom a pristávaním (vrtuľníky) vyvodzujú na konštrukciu pristávacej a štartovacej plochy zaťaženie statické aj dynamické, ktoré sa vo výpočte uvažujú ako statické zaťaženia:

a) Zvislé:

• Zaťaženie kolesami podvozkov lietadiel Vi
• Dynamické účinky zvislých zotrvačných síl pri tvrdom pristaní, vyjadrené dynamickým súčiniteľom δ

b) Vodorovné:

• Sila F od zotrvačných síl pri brzdení a štartovaní lietadiel
  V prípade heliportu SÚSCCH som uvažoval kategóriu lietadiel „Malá II“, kde celková vzletová hmotnosť je m = 5,70 t, zaťaženie kolies podvozku: V_1,n = 23,0 kN, V_2,n = 11,0 kN.
  
  Dynamické účinky zvislých zotrvačných síl pri pristávaní lietadla sa stanovia dynamickým súčiniteľom δ = 2,00, ktorým sa násobia zaťaženia kolies podvozku V₁. Súčasné pôsobenie zaťažení kolies V₂ sa v tomto prípade neuvažuje.
  
  Normová vodorovná sila F v kN od zotrvačných síl pri brzdení a štartovaní lietadiel sa stanoví: F = 3,5 . m, kde m je celková vzletová hmotnosť v t. V našom prípade to predstavuje vodorovnú silu F = 3,5.5,70 = 19,99 kN.
  
  Súčinitele zaťaženia sú dané hodnotami:
  pre sily V_i γ_f = 1,0,
  pre sily F γ_f = 1,2.

Súčasné pôsobenie vodorovnej sily F s inými vodorovnými zaťaženiami (vietor, zemetrasenie a pod.) a s dynamickými účinkami zvislých zotrvačných síl sa neuvažuje.

Pre porovnanie uvádzam aj zaťaženie podľa STN EN 1991-1-1: Zaťaženie spôsobené helikoptérami na pristávacích plochách sa majú určiť pre strechy kategórie K podľa tabuľky 1 a majú sa použiť dynamické súčinitele dané v bode (6) 6.3.4.2 a výrazom (6.3).

Poznámka: V tabuľke pojem „Zdvíhané bremeno Qk“ je chybne preložený, po konzultácii s Prof. Ing. Antonínom Kazdom PhD, namiesto výrazu „zdvíhané bremeno“ by tam mal byť výraz „vzletová hmotnosť“.

NOSNÁ KONŠTRUKCIA HELIPORTU
Nosná konštrukcia heliportu je navrhnutá ako priestorová oceľová konštrukcia uložená na železobetónový skelet pavilónov A, B, pri rešpektovaní modulovej osnovy zvislých železobetónových stĺpov budovy, ktoré pokračovali aj v navrhovanej nadstavbe 6. podlažia.

Základ nosnej konštrukcie tvoria tri pozdĺžne nosné priehradové väzby (REZ A-A) so stĺpmi v moduloch 6 300, 6 300, 6 140, 6 460 mm. V priečnom smere sú na pozdĺžne väzby uložené priečne väzby, ktoré sú konzolovite vyložené, dĺžka vyloženia je rôzna, je vymedzená kruhom s priemerom 24 500 mm. Na nosníky priečnych väzieb sú uložené sekundárne nosníky prierezu IPE180, na ktorých je uložený trapézový plech RAN 35, ako stratené debnenie pre nosnú železobetónovú dosku hr. 90 mm. Spojenie VSŽ plechu a nosníkov je pomocou klincov HILTI. Nosná betónová doska aj so sekundárnymi nosníkmi je vymedzená kruhovým uzatvoreným nosníkom priemeru 21 000 mm. Na nosnej železobetónovej doske je navrhnutá hydroizolácia so separačnou vrstvou hr. 5 mm a spádová betónová doska hr. 80 – 120 mm. Táto betónová vrstva je dilatovaná po obvode a na menšie dilatačné celky aj vo vnútri, je vystužená sieťovinou a syntetickými výstužnými vláknami. Betónová vrstva je z betónu C35/45 –XD3, XF4 so zvýšenou odolnosťou voči priamemu pôsobeniu poveternostným vplyvom a pôsobeniu chemických rozmrazovacích solí. Po obvode vnútornej betónovej ploche heliportu je navrhnutá plocha z pororoštov s dvomi medzikružiami šírky 1 750 mm, viď obr. 2 a 3.

Vnútorné medzikružie s priemerom 24 500 mm je navrhnuté na plné zaťaženie od tlaku kolies (lyží) helikoptéry pri pristávaní a štarte – pororošt P/33 × 33/80 × 5. Vonkajšie obvodové medzikružie s priemerom 28 000 mm je navrhnuté na zaťaženie obsluhou – pororošt P/33 × 33/40 × 3. Oba pororošty sú povrchovo upravené zinkovaním. Nosnú konštrukciu pororoštov tvoria radiálne nosníky prierezu IPE160 a HEA160, ktoré sú uložené na kruhových nosníkoch. Radiálne nosníky HEA160 sú iba medzi kruhovými nosníkmi a na nich sa spájajú pororošty výšky 80 mm. Radiálne nosníky IPE160 sú vyložené konzolovite za vonkajší kruhový nosník, vnútorná časť nosníka IPE160 podopiera v strede pororošty výšky 80 mm a konzolovite vyložená časť podopiera pororošty výšky 40 mm. Radiálne nosníky sú uložené v miernom sklone.

Oceľová konštrukcia heliportu je povrchovo upravená pozinkovaním, preto boli jednotlivé časti OK montované na stavbe skrutkovými spojmi.

Súčasťou heliportu je aj oceľová konštrukcia zhozu snehu, ktorá je ukotvená o železobetónové stropné nosníky jestvujúcej budovy. Vo vnútri konštrukcie sú uchytené pomocou obručí PVC rúry ∅ 500 a dĺžky 2 000 mm tak, aby mohli dilatovať. Konštrukcia zhozu je opláštená ľahkým hliníkovým plášťom systému ALUKOBONT.

ÚPRAVY NA BUDOVE PAVILÓNU A, B VYVOLANÉ OSADENÍM HELIPORTU
Osadenie heliportu na budovu pavilónu A, B zvýšilo zaťaženie na nosné konštrukcie. Jedná sa o zvislé priťaženie železobetónových stĺpov nadstavby a pôvodnej budovy a taktiež základových železobetónových pásov. Zväčšením náveternej plochy sa zvýšilo vodorovné zaťaženie, vodorovné sily pôsobia aj zotrvačné sily pri brzdení alebo štartovaní.

Statickým výpočtom bola preukázaná dostatočná únosnosť železobetónových stĺpov a základových pásov od zvýšeného zvislého zaťaženia.

Pre zvýšenia tuhosti budovy voči vodorovným účinkom zaťaženia boli zrealizované monolitické železobetónové stužujúce steny tri v priečnom smere a jedna v pozdĺžnom smere. 

Ďalšie úpravy boli vyvolané vytvorením komunikačného priestoru pre sprístupnenie k heliportu, predĺženie výťahovej šachty pre vytvorenie stanice výťahu na úrovni heliportu, oceľová konštrukcia schodiska a spojovacej chodby.

V konštrukcii oblúkovej drevenej strechy pod heliportom, kde z pôvodne navrhnutých drevených oblúkových väzníkov sa ponechali iba krajné časti a v strede pod konštrukciou heliportu bola navrhnutá plochá strecha so spádom do vnútorných zvodov.

SPÔSOB A POSTUP MONTÁŽE KONŠTRUKCIE HELIPORTU
Dodávku a montáž oceľovej konštrukcie heliportu realizovala firma HS STEEL, spol. s r. o., Novozámocká 104, Nitra.

Výrobno-konštrukčnú dokumentáciu vypracoval DOPRAVOPROJEKT Bratislava, a. s., Divízia Zvolen, projektové oddelenie Levice pod vedením Ing. Dušana Vargu.

Konštrukcia heliportu je po stranách budovy konzolovite vyložená, maximálne vyloženie je 7 250 mm. Postup montáže bol zvolený tak, že na budovu sa výkonným autožeriavom postupne osadili dve polovice konštrukcie. Pred budovou na voľnom priestranstve v dosahu autožeriavu sa zmontovala celá konštrukcia heliportu s takým množstvom prvkov, aby hmotnosti jednotlivých polovíc po rozdelení neprekročili nosnosť žeriavu pri danom vyložení ramena a aby po rozdelení jednotlivé polovice boli dostatočne tuhé pri transporte.

Prvá polovica mala dva rady stĺpov v module „2 a 3“, ktorými sa pevne zakotvila voči preklopeniu. Na tejto polovici neboli osadené radiálne nosníky a aj minimálne množstvo sekundárnych nosníkov z dôvodu hmotnosti, pretože pri montáži muselo byť rameno žeriavu viac vyložené pod menším uhlom. Druhá polovica mala namontované už aj radiálne a sekundárne nosníky. Po osadení oboch polovíc konštrukcie sa skompletizovala oceľová konštrukcia heliportu, osadili sa pororošty, trapézový plech, zrealizovala sa nosná betónová doska a vrchná pojazdná betónová doska.

ZÁVER
Od sprevádzkovania daného heliportu začiatok roka 2009 prešlo už 5 rokov, za jeden rok je priemerne 200 – 220 pristátí vrtuľníkov rýchlej zdravotnej služby. V prevádzkovom predpise môže na daný heliport dosadnúť vrtuľník s maximálnou vzletovou hmotnosťou 3,50 t.

Podľa článku v časopise ABS 10.2009 heliport na budove SÚSCCH a. s. Banská Bystrica bol prvým prevádzky schopným heliportom na streche budovy na Slovensku. Podľa informácie od Prof. Ing. Antonína Kazdu, PhD sú v súčasnosti na Slovensku heliporty na strechách týchto budov:

Pre leteckú záchrannú službu:

• Banská Bystrica
• Košice
• Ružomberok (realizuje sa)

Pre komerčné účely:

• Budova RIVER PARK Bratislava
• Budova NBS Bratislava – mimo prevádzku

LITERATÚRA:
[1] STN 730035 Zaťaženie stavebných konštrukcií
[2] STN EN 1991-1-1 Zaťaženie konštrukcií, časť 1-1: všeobecné zaťaženia – Objemová tiaž, vlastná tiaž a užitkové zaťaženie budov

Load Bearing Structure of Heliport on the Roof of SÚSCCH, a. s. Banská Bystrica Company
The heliport location on the roof of a hospital ensures a fast transport of a patient directly in an operating room to a doctor. There are not many facilities with a heliport on the roof in Slovakia. One of such facilities is located in Banská Bystrica on the building of: Stredoslovenský ústav srdcových a cievnych chorôb, a. s. (SÚSCCH) Banská Bystrica. My contribution includes my own experience as a load bearing structure designer in designing this heliport.

Autor

• aut. Ing. Hubinský Pavol