Ocelové konstrukce Terminálu hromadné dopravy v Hradci Králové

• Foto
• Mapa

POPIS OCELOVÉ KONSTRUKCE
Celá vnější konstrukce je tvořena dvěma téměř shodnými, navzájem propojenými konstrukcemi. Ocelová konstrukce je v převážné míře svařovaná z trubek a plechů, je zavěšená na předepnutých táhlech. Konické sloupy podporují hlavní prstenec, do kterého jsou vetknuty střešní nosníky. Prstenec podporuje páteřní rámový oblouk, do kterého jsou zavěšena táhla nesoucí střešní nosníky a místnost dispečera. Střešní nosníky jsou zavěšeny i na táhlech kotvených do šikmých rámových stojek. Táhla jsou svedena na úrovni terénu do čtyř kumulovaných patek, dále jsou kotvena ke 12 trakčním sloupům. Trakční sloupy jsou konické a jsou organicky začleněny do systému táhel. Šikmé stojky mají tvar doutníku. Na konstrukci byly použity trubky.

Nepravidelné tvary skříňových střešních křivopasých nosníků i prstence byly svařeny z plechu. Rozpěry střešních nosníků jsou buď příhradové, obloukové nebo rámové ve tvaru doutníku, nebo ve tvaru dvou do sebe zapřených oblouků. Táhla jsou tyčová. Konstrukce je chráněna nátěrem. Konstrukce je vyrobena převážně z oceli S355, táhla z oceli S460 (520). Přestřešení tvoří membrány a prosklení. Membrány jsou z PVC. Prosklení je řešeno zavěšenými rastrovými stěnami. Sloupky a paždíky jsou svařované „T“ průřezy.

STATICKÝ MODEL
Zadání obsahovalo celou řadu vad, které bylo nutné po dohodě s architektem odstranit. Výsledný 3D statický model byl ověřen na nezávislých softwarech. Na prutové soustavě byl uplatněn nelineární výpočet s předpětím. Detaily byly kontrolovány výpočtem na objemových prvcích – solidech. Pro kontrolu a snazší orientaci v problému byl vyroben i zmenšený fyzický model. Výpočet byl velmi komplikovaný už proto, že zatížení bylo nutné převzít od statika odpovědného za výpočet membrán. Nelinearita úlohy s předpětím a velké množství vstupních dat plně popisuje složitost problému. Konstrukce se počítala několikrát, tak jak byla vstupní data přístupná, a postupnými kroky se zpřesňovaly údaje.

PROVÁDĚNÍ
Konstrukce je rozměrná, a proto kladla velké nároky na dosažení potřebné přesnosti s ohledem na požadavky kladené táhly a geometrií membrán. Táhla musela mít předepsanou délku a membrány musely mít předepsanou geometrii, protože geometrické odchylky konstrukce ovlivňovaly nejen napjatostní stav táhel a membrán ale i montáž těchto prvků. Dosaženou geometrii velmi ovlivňovala teplota prostředí. Geometrie byla geodeticky průběžně sledována a vyhodnocována. Montáž vyžadovala velkou profesionalitu na straně montážní organizace i řídících a kontrolních orgánů. Příprava byla velmi náročná. Dobře se nám spolupracovalo s dodavatelem – firmou Strabag a. s., pro kterou jsme stavbu projekčně připravovali a který to neměl vůbec lehké. Velmi si ceníme i vstřícného přístupu architektů ateliéru Patrika Kotase, dodavatele táhel Macalloy i táhel Pfeifer. Příkladná byla spolupráce s realizačním týmem dodavatele membrán.

NĚKOLIK POZNÁMEK KE KONSTRUKČNÍMU A TVAROVÉMU ŘEŠENÍ
a) Střešní nosníky jsou křivopasé, složené z lomených oblouků, přičemž půdorysný průmět je obdélníkový. Z tohoto důvodu bočnice tvoří zborcené plochy. Obdobně je možné nalézt zborcené plochy na koncích prstenců podporujících páteřní oblouk. Zborcené plochy v obecné rovině nejsou pro výrobu vhodné. Tyto prvky kladou velké nároky na výrobní přípravu i vlastní výrobu. Pro konstruktéra to znamená, že musí jejich tvar dobře vyšetřit na nějakém specializovaném SW a posléze pro výrobu i přehledně zdokumentovat. Pro výrobce to zpravidla znamená vyrobit přípravky a navrhnout i speciální výrobní postupy, popř. si i některé postupy ověřit na modelu. Praxe ukazuje, že i přes velkou snahu všech zúčastněných něco nevyjde a výsledek nemusí zcela splňovat náročná pohledová kritéria. Vždy je lepší již ve stádiu architektonickém návrhu přemýšlet, jak se takový prvek vyrobí, tj. provést studii proveditelnosti. Máme zkušenosti, že je-li od počátku jasná koncepce, i výsledek bývá dobrý.

b) Pro návrh membrán i zasklení (tj. nesených konstrukcí) je nutnou podmínkou jasně definovat prostorovou geometrii konstrukce. Má-li hlavní nosná konstrukce komplikovaný tvar je obtížné tento tvar popsat a odhadnout jeho možné odchylky. Například výrobci membrán pracují na specializovaném SW, předávaná data proto musí respektovat možnosti jejich SW. I v tomto případě je lepší již ve stádiu architektonickém návrhu na toto pamatovat a určit, jak se takový tvar defiuje, tj. provést studii geometrie tvaru a jeho odchylek. Membrány i zasklení je nutné předem vyrobit v přesném rozměru – na to je nutné od počátku myslet.

c) Membrány jsou velmi pozvolné a dlouhé a v tomto hledisku jejich geometrie překračuje běžná pravidla platná pro tyto konstrukce. Z tohoto důvodu bylo nutné membrány vyztužit a zvláštním způsobem podepřít. Nezatížené mají plynulý pozvolný tvar, při zatížení dosednou na podporu a jejich tvar a tím i silové účinky do podpor se změní, membrány jsou dále podporovány prostupujícím táhlem. Tento požadavek velmi zkomplikoval návrh i provádění konstrukce. I v tomto případě je lepší již ve stádiu architektonickém návrhu respektovat běžná pravidla, která garantují funkčnost, údržbu i životnost – nejít zbytečně proti. Při přejímce membrán je nutné pamatovat na to, aby dodavatel předal i výsledné silové účinky, kterých dosáhl a měřením stanovil na finální konstrukci. Bez těchto údajů je přepočet konstrukce obtížné provést.

d) Soustava táhel, která podporuje konstrukci má geometrii, která vybočuje ze zvyklostí, které jsou běžné u těchto konstrukcí. Táhla svírají s nesenou konstrukcí i mezi sebou vzájemně takové úhly, které generují velké síly do táhel i jejich přípojů. Také mírná změna geometrie nebo silového účinku vede k významným změnám v ostatních táhlech. Pro jedno táhlo bylo nutné vyvinout unikátní sestavu složenou z tyčí Macalloy a lana Pfeifer, která byla zakončena atypickým styčníkovým pantem. Tyto skutečnosti velmi komplikovaly návrh, montáž i předepnutí konstrukce. V zadání bylo striktně požadováno užití tyčových táhel Macalloy. Některá táhla jsou velmi dlouhá (34 m). U těchto táhel měla být dána přednost lanům, která jsou tvárnější a únosnější. Bývá zcela běžné, že na jedné konstrukci jsou užita lana i táhla. Geometrii konstrukce s táhly je dobré navrhnout tak, aby v táhlech byly přiměřené síly a styčníky měly správnou orientaci. Provede- li se to dobře, táhla i styčníky vyjdou subtilní a konstrukce to prospěje.

e) Na hlavní oblouk v polovině rozpětí je zavěšena kulová místnost dispečera. Místnost je přístupná lávkou z galerie. Tomuto netradičnímu řešení měla být od počátku věnována větší péče a měly být dopředu stanoveny parametry vzájemného poměru tuhosti a velikosti hmoty tak, aby se místnost nedala snadno rozkmitat, tj. aby bylo za všech podmínek splněno platné Nařízení vlády č. 148/2006 „o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací“. Kompromisní řešení se hledalo až v průběhu stavby, tj. v době kdy byl již hlavní páteřní oblouk vyroben a nebylo možné podstatným způsobem ovlivňovat jeho tuhost.

f ) Bývá dobrým zvykem, že u architektonicky exponovaných konstrukcí se na začátku stavby provádí vzorek vybrané části stavby v měřítku 1 : 1 a na něm se ověří proveditelnost vybraných prvků. Zpravidla se jedná o výsek ideálního místa konstrukce – vše v jednom. Celý realizační tým má možnost si dopředu a v malém vyzkoušet o co půjde ve velkém (příprava, realizace, finalizace, termíny atd.). Celkový výsledek bývá po všech stránkách lepší, vždy se to vyplatí. Škoda, že na toto nebyly vyčleněny prostředky.

g) Terminál je rozměrná konstrukce. Svou velikostí má na to, aby oslovila odbornou veřejnost. Škoda, že při jejím původním návrhu, až na výjimky, nebyl brán větší zřetel na konstrukční detail, který určuje, jak bude konstrukce vnímána. Obávám se, že její potenciál oslovit se tak do jisté míry omezil. K návrhu konstrukce jsme se dostali v době jejího zadání dodavateli a to je pozdě na prosazení zásadních koncepčních změn. Dodavatel má jiné priority – vývoj jej poškozuje, přesto jej podporoval. I jemu šlo o to odvést dobrou práci. Do konstrukce se nám podařilo vtisknout základní detaily a principy, které, doufám, stavbě prospěly. Architekt je vzal za své. Větší prostor jsme bohužel nedostali. Cením si našeho návrhu kumulované společné patky – jakýsi pozůstatek kloubu a dále tvarové řešení do sebe opřených vodorovných oblouků plachet na straně nádraží. Osobně jsem chtěl ještě prosadit čelen. Typologicky se sám nabízel a přitom i dobře zapadal do statického systému, který bylo nutné opravit. Bohužel městský dozorující architekt toto odmítnul. Koncepčně mám své výhrady vůči velkému průměru táhel. Více tenčích táhel a především v provedení z lan by dodaly celé konstrukci větší lehkost a atmosféru. Přípoje by byly subtilnější. Tyčová táhla navozují dojem velkého stroje, přitom stačilo málo a divák si mohl odnést dojem velké plachetnice! Referenční stavbou bylo Molo v Janově od Renza Piana – na stavbě v Janově je vše tak, jak má být. Přes všechny své výhrady hodnotím stavbu velmi pozitivně. V českém měřítku je významnou dominantou. Je to výzva pro ostatní, nechat se inspirovat a návrh překonat.

VYBRANÉ ÚDAJE
Název stavby: Terminál hromadné dopravy v Hradci Králové
Investor: Dopravní podnik Hradce Králové a.s.
Architekt: doc. Ing. arch. Patrik Kotas, doc. Ing. arch. Jan Štípek, Ing. arch. Jaromír Chmelík
Generální projektant: Sdružení Metroprojekt Praha a. s. + Ateliér designu a architektury – Ing. arch. Patrik Kotas
Dodavatel stavby: Strabag a. s., Odštěpný závod Ostrava, oblast Sever
Dodavatel OK: Strabag a. s., Pozemní stavitelství České Budějovice
Projektant OK*): PARS building s. r. o., odpovědný inženýr Ing. Jaromír Tomek
Spolupracovníci: Ing. Petr Beneš, Ing. Petr Kaván, Ing. Martin Kubík, Ing. Jana Tomková Realizace stavby 2006 až 2008

*) Naše kancelář měla za úkol projekčně připravit celou vnější nosnou konstrukci včetně membrán a prosklených ploch (RDS + DVOK).

TECHNICKÁ DATA KONSTRUKCE
Svařovaná ocelová konstrukce charakteristického tvarosloví, zavěšená na předepnutých táhlech. Přestřešení tvoří předepnuté membrány a prosklení. Tento typ konstrukce svým rozměrem drží v ČR prvenství.

Hmotnost ocelové konstrukce vč. příslušenství: 850 t, z toho táhla tvoří 50 t
Půdorysné rozměry přestřešené plochy: 60 × 144 m (půdorysná odvodňovaná plocha = 8.300 m²)
Světlá výška pod přestřešení proměnná: od 9,5 do 14,5 m
Rozpětí/vzepětí/délka membrány: 10 m/var. od 2,0 do 5,0 m/var. od 25 do 32 m
Plocha membrány/plocha prosklení: 6.300 m²/1.200 m²
Délka krajního střešního nosníku: 32,5 m
Vzepětí konstrukce páteřního oblouku: 9,5 m
Rozpětí páteřního oblouku: 78 m
Výška doutníkové stojky: 24,5 m
Maximální průměr táhla (Macalloy): 105 mm (. 000 kN)

Steel Construction of Mass Transportation Terminal in Hradec Králové
Terminal in Hradec Králové is made of two terminal buildings for passengers incorporated into the construction of roofing the platforms. The buildings have concrete monolithic skeleton, the bearing structure of platform roofing is made of steel. Cover is made of diagraphs with glass areas. The article deals in details with the steel structures and their static design and the issue of draw bars and diagraphs which are used here a lot.

Autor

• Ing. Tomek Jaromír