Ocelové konstrukce Galerie Harfa – vstupy a světlíky

• Foto

SVĚTLÍKY NAD PASÁŽEMI
Není malých rolí, říká se v divadelním světě. Stejně tak není malých konstrukcí. Neboť v principu jednoduchá konstrukce může kromě funkce plnit i poměrně výraznou architektonickou roli.

Problematika
Hlavní horizontální komunikace centra tvoří ve svém půdoryse pravoúhlý trojúhelník. Osvětlení těchto pasáží je zajištěno kombinací umělého a přirozeného osvětlení. Přirozené osvětlení nejvyššího podlaží je realizováno pomocí prosklených ploch v rovině střechy. Do podlaží nižších úrovní je pak světlo přivedeno pomocí velkých prostupů v podlahové rovině pasáží. Toto řešení je typické pro objekty, kde není možno osvětlit veškeré prostory pomocí průsvitného obvodového pláště, což je zde dáno velkou hloubkou objektu a samozřejmě dispozičním řešením obchodní galerie. Problematika přímého osvětlení objektů tohoto typu je komplexní záležitost. Potřeba zajištění přirozeného osvětlení je v kontrastu se snahou omezit tepelné zisky objektu v letním období. Větší plocha skla znamená větší tepelné zisky, což klade vyšší požadavky na výkon klimatizace objektu. To vše spouští řetězovou reakci navyšování požadavků na spotřebu energií. Samozřejmě s dopadem na výši provozních nákladů. Více přirozeného světla jde rovněž proti požadavkům nájemců obchodů. Ti mají raději temnější veřejné prostory, ve kterých lépe vyniknou světla výloh jednotlivých obchodních jednotek.

Popis konstrukce
V části půdorysu objektu centra je přívod přirozeného světla realizován pomocí světlíků o délce 17, 46 a 105 metrů. Jejich horní hrana je v příčném řezu navržena ve tvaru oblouku poměrně nízkého vzepětí. Plocha světlíku je tak částí válcové plochy. Ta je zhruba ze dvou třetin tvořena skly a zbytek je z lehkých neprůsvitných panelů. A to mj. právě z důvodu omezení velikosti prosklené plochy. Ve vrcholu válcové plochy jsou velmi malé odvodňovací spády. Skleněný plášť musí být v takovýchto případech proveden s maximální precizností a utěsnění v místě zasklívacích profilů je nutné provádět v nejvyšší dosažitelné kvalitě. Důsledkem minimálního spádu, který je nutné přijmout, je ztráta samočisticí schopnosti skel oplachem dešťovou vodou. Musí tak být kladen větší důraz na ruční či strojové čištění skel s dopady do provozních nákladů.

Typický prvek nosné ocelové konstrukce, který tvoří příčnou vazbu, je tvořen jednoduchým vzpínadlem s obloukovým horním pasem a jednou vzpěrou. Dolní šikmo vedené pasy jsou ze systémových táhel. Pokud jde o vzhled a použité profily bylo navrženo a řešeno několik variant a jejich kombinací. Dokonce ještě ve fázi výrobní přípravy byly některé průřezy měněny. Nakonec je horní pás je proveden v souladu s konečnou volbou architekta z válcovaného H profilu, vzpěra z plechů uspořádaných do kříže a táhla jsou kruhového průřezu. Jako výchozí profil horního pasu jsou použity profily HEA. Tam kde je vyšší zatížení, např. v místě osazení kouřové přepážky, je navržen profil HEB. To umožňuje udržet stejnou optickou dimenzi ve všech vazbách. Rozpětí příčné vazby je 8,1 až cca 11 metrů a jsou osazeny v modulu 8,1/3, tj. á 2,7 metru. Na tuto délku jsou pak kladeny hliníkové profily systému prosklení. Příčná vazba je uložena na dva různé dilatační úseky železobetonové konstrukce. Vzájemný dilatační pohyb mezi oběma částmi je řešen pomocí kyvné stojky na jedné straně vzpínadla. Návrh provedení kyvné stojky byl zprvu směřován k přiznanému detailu s důrazem na estetiku návrhu a výroby. Vývojem projektu došlo k jeho umístění za sádrokartonové konstrukce a vývoj tak nebyl z pohledu vizuálního efektu zcela dotažen. Cílem bylo provedení bez viditelných šroubů či čepů. Kloub je navržen pomocí sestavy plechů stažených přes stojinu sloupku pomocí šroubů s vnitřním šestihranem. Vzhledem k nutnosti zajištění otáčení v kloubu nebylo možné styk předepnout a detail v podélném směru vykazoval jistou volnost, dokud nebyly opláštěny boční stěny. Pláště boční stěny z kazety tvaru C tak plní funkci podélného ztužidla.

Montáž
Samotná montáž nebyla vzhledem k hmotnosti a rozměrům dílců nijak náročná až na ustavení konstrukce do správné polohy a geometrického tvaru. Horní za studena tvářený oblouk, dopínaná systémová táhla, práce železobetonové konstrukce, snad i změna teploty během cyklu noc/den a další faktory ovlivňovaly geometrii konstrukce. To se projevovalo zejména náklonem kyvné stojky. Na některých se dal pozorovat a měřit posun v řádu několika milimetrů jedním směrem přičemž druhý den byla stojka natočena o stejnou hodnotu, ale v opačném směru. Tyto jevy byly postupně v průběhu montáže eliminovány, takže osazení pláště a zejména skel již bylo provedeno na ustavenou konstrukci.

Opakováním typického vazníku, v němž se snoubí výhody vzpínadla a tlačeného oblouku vznikají jednotlivé požadované plochy. Nejdelší světlík má přes sto metrů, a zda díky mnohonásobnému užití téhož prvku vzniká či nevzniká příjemný efekt, to ať posoudí návštěvník sám.

VSTUPY
Všechny cesty vedou do Říma. V tomto případě k vytvoření prostoru vstupů tvaru prostého kvádru ohraničeného celoskleněnými fasádami. „Všechny cesty“ jsou veškeré varianty návrhu nosné ocelové konstrukce, které byly navrženy projektantem. Z nich nakonec architekt vybral konečnou realizovanou variantu. Hlavní vstupy centra jsou dva. Jeden z ulice Českomoravské přístupný od zastávek tramvají a druhý, větší vstup uvidíme při výstupu ze stanice metra v ulici Ocelářská.

Problematika
Kombinace oceli a skla na fasádě není žádný objev. Jde o dnes již klasický přístup k návrhu části stavby, která má za úkol upoutat pozornost. V případě obchodního centra jsou vstupy místem, kde je upoutání pozornosti jednou z hlavních funkcí. V závislosti na rozměrech lze řešit prosklenou fasádu pouze systémem sklo-hliník, anebo v případě větších ploch, bývá pod hliníkové profily fasádního systému navržena ocelová konstrukce. V jejím návrhu lze v závislosti na systému fasády uplatnit značnou variabilitu, kde konečný výsledek je podřízen zejména požadavkům na vzhled.

Popis konstrukce
Oba vstupy byly od počátku řešeny jednotně se stejným typem obvodového pláště a stejným charakterem nosné konstrukce.  Pro zajištění polohy a stability samotného skleněného pláště byla v počáteční fázi navržena prostorová příhradová konstrukce stěn se střechou z plnostěnných nosníků. Výhodou příhradové konstrukce je značná variabilita jednak geometrického uspořádání a jednak v rozmanitosti použitých profilů a jejich kombinací. Ve velké míře lze také aplikovat subtilní táhla nebo lana. Tyto prvky mohou být navíc systémové, se sjednocenými detaily, v nerezovém provedení apod. Vše při poměrně dobré tuhosti konstrukce řiditelné statickou výškou příhradových nosníků či sloupů. Nevýhodou příhradové konstrukce stěn je určité omezení pohybu osob v prostoru za fasádou neboť zasahují do interiéru. Je nutné je obcházet a i přes subtilnost prvků mohou rušit celkový dojem. To nakonec hrálo rozhodující roli o konečné podobě. V rámci projektových prací byly dle požadavků architekta navrhovány nové a nové příhradové systémy. Kromě geometrie spočívaly variace také v použitých profilech. Od obecně oblíbených uzavřených profilů, kruhových či čtverhranných trubek k H-profilům, pak k celkem nevhodným T-profilům kombinovaným s kříži a zpět k uzavřeným průřezům se systémovými táhly.

Problémem všech variant byla snaha o skloubení proti sobě jdoucích požadavků, jako minimalizace statických výšek příhrad při maximalizaci štíhlosti jednotlivých prutů, použití nevhodných průřezů pro stabilitou ovlivněné prvky, malé úhly příhradových prutů generující rozměrné styčníkové plechy atd. Výsledkem bylo zamítnutí příhradové koncepce jako takové a náhlý obrat k variantě s plnostěnnými sloupy kruhového průřezu. Sloupy jsou osazeny v rozteči á 2,7 metru což je vzdálenost určená dělením fasády. Nadpraží vstupních boxů vynáší stěnu nad nimi. V příhradových variantách bylo řešeno příhradovým nosníkem s taženými diagonálami. V plnostěnné variantě je ze svařovaného I-profilu. Ve stěnách není žádné, v tomto případě rušivé, příhradové ztužení. Tuhost celku je zajištěna tuhostí střešní roviny a rámovými ztužidly ve stěnách. Ta mají tvar písmene H, které vzniklo vetknutím nosníku nadpraží do sloupů, na něž je uložen.

Bohužel ke změně základní koncepce došlo v pokročilé fázi výstavby, kdy již byl zafixován rozpočet. To v kombinaci s poměrně přísným požadavkem dodavatele opláštění na deformaci konstrukce vedlo k návrhu sloupů se štíhlostí ~130. V případě větší volnosti se jistě daly navrhnout sloupy o vyšší štíhlosti.

Konstrukce je oživena zpracováním detailu obou konců sloupu. Na dolním i horním konci jsou zúženy z průměru 298 mm do kulového vrchlíku o průměru 50 mm. Připomínají tak svým tvarem konec propisky. Zužující se část je stočena z plechu, kulový vrchlík je vykován jako těleso a vše spolu s dříkem sloupu svařeno tupými svary. Montážní styky jsou svařované také tupými svary. Uložení konců sloupu je provedeno pomocí čepu.

Vstupní boxy jsou řešeny samostatně v systému sklo-hliník. Jsou částečně samonosné, střecha je na ocelové konstrukci vstupu zavěšena na dolním líci nadpraží. Z architektonického
pohledu jsou to dva malé kvádry vsazené do stěn kvádru velkého.

Montáž
Čepové a svařované spoje. Části stěn v rozsahu H-ztužidel byly sestaveny na zemi a pak vztyčeny jako jeden celek. Sestavením střechy a doplněním samostatných sloupů byly oba celky zkompletovány a vše bylo završeno osazením obvodového pláště, který je bodově kotven po výšce sloupů.

Je opět na zvážení každého, zda konečný výsledek odpovídá či neodpovídá jeho vkusu. V každém případě však lze říci, že jednoduchá konstrukce neznamená hloupá konstrukce. Vstupy jsou nenásilné, přitom však plní svou funkci nepřehlédnutelnosti a snad i určité elegance.

Steel Structures of Gallery Harfa – Entrances and Skylights
In the previous issue of the magazine KONSTRUKCE, we introduced the roofing of elliptical square of the shopping and entertainment centre Gallery Harfa. In this article, we are going to give you a presentation of steel structures of this building, which is interesting not only in terms of statics. We are also going to take a closer look at the structures of steel-glass entrances and at one of the most common applications of steel, used in glazed skylights.

Autor

• Ing. Pražák Aleš