Přírodní Amfiteátr Bytom

• Foto

Netradiční tvar střešní konstrukce se stal výzvou pro hledání optimálního konstrukčního řešení, kde byl kladen maximální důraz na estetickou čistotu celku s návaznosti na okolní prostředí městského parku. Pro jasně definované okrajové podmínky zadání byl zvolen jako základní konstrukční materiál lepené lamelové dřevo (BSH – Brettschichtholz), které kromě přírodního charakteru umožňuje vytvořit prakticky libovolný tvar konstrukce. Poloměry zakřivení jednotlivých prvků mají výrazný vliv na strukturu lamel v lepeném hranolu, kde se zmenšujícím se poloměrem se zmenšuje i tloušťka samotné lamely a dochází tak k nárůstu pracnosti ve výrobě. Z těchto důvodů byla na počátku zrevidována základní architektonická studie objektu, kde navržené křivosti plochy byly optimalizovány v poměru cena/výkon tzn., že byla odstraněna místa, kde docházelo lokálně k výraznému snížení poloměru oblouků. Touto optimalizací se podařilo najít řešení, kdy pro výrobu hlavních rámů byly použity jednotně lamely tl. 17 mm.

Ze stavebně-technického hlediska je stavba amfiteátru rozdělena na dvě samostatné části (hlavní scéna + zázemí), které jsou vzájemně geometricky provázané prostorovým tvarem zastřešení.

HLAVNÍ SCÉNA
Zastřešovaná plocha hlavní scény 18 × 10,9 m byla rozdělena na podélné a příčné rámy v rastru 1,2 × 1,2 m. V příslušných osách byly z prostorové plochy 3D modelu vygenerovány tvary jednotlivých rámů konstrukce zastřešení, které byly implementovány do statického modelu v software RFEM od firmy Dlubal, kde byla provedena komplexní statická analýza se zohledněním veškerých nelinearit prvků a charakteristik podloží. Optimalizace a finální posudky dřevěných konstrukčních dílů byly provedeny podle norem EC5 s národním aplikačním dokumentem pro Polsko ve specializovaném modulu RF-TIMBER Pro, který modulově rozšiřuje základní program RFEM a kromě posudků na I. a II. mezní stav umí navrhnout prvky i na požární odolnost. Z výsledků statické analýzy vzešel výsledný konstrukční návrh, který má v podélném směru 10 ks tvarově odlišných rámů tl. 100 mm s proměnným průřezem po jejich délce (600 – 1 030 mm) a vzepětím (3 700 – 6 450 mm), které jsou na jejich koncích zavěšené z boční strany na železobetonové opěrné stěny. Příčné rámy tl. 100 mm s proměnnou výškou, která je závislá na výšce podélného rámu v místě osazení, vytváří charakteristický kazetový výraz stavby. Technicky nejkomplikovanějším místem v projektu bylo hledání architektonicko-ekonomicky přijatelného řešení pro zajištění stability celé konstrukce v příčném směru. Z předložených konstrukčních variant, byla nakonec zvolena konstrukce čtyř vložených ztužujících pásů z dřevěných diagonálních prvků. Toto řešení umožnilo provést následně jednoduché provedení záklopu z pohledových prken tl. 30 mm ve směru kolmo na podélné rámy a udržet tak požadavek minimalizace celkové konstrukční výšky rámu.

Veškeré konstrukční uspořádání prvků a především jejich spojů bylo navrženo s maximálním důrazem na estetickou čistotu celku. V konstrukci jsou použity speciální vruty vyvíjené firmou SFS Intec, které jsou určeny výhradně pro dřevostavby. Jsou vyrobeny z uhlíkové oceli a mají provedenou speciální ochranu proti korozi Durocoat. Z přepravních a výrobních důvodů musely být podélné rámy rozděleny na dvě části, které byly na stavbě spojeny skrytým vloženým ocelovým plechem, který společně se samovrtnými kolíky typu WS-T zajistil momentový přenos vnitřních sil. V patě jsou podélné rámy osazeny do atypických pozinkovaných třmenů, které byly detailně analyzovány v modulu RF-STEEL Surfaces, který je dalším užitečným pomocníkem z rodiny RFEM programů pro posudky napětí ocelových ploch svařence, který je do železobetonové stěny ukotven ocelovými kotvami na chemickou maltu v systému FISCHER. Propojení podélného rámu se třmenem je realizováno celozávitovými vruty typu WR-T, které kromě přenosu sil, se výrazně podílí na redukci plochy v místě uložení, kde dochází k otlačení dřeva kolmo k vláknům. Pro konstrukční pohledové spoje příčných a podélných rámů byly použity vždy v párech vruty typu WT-T, které umožňují při montáži na stavbě realizovat těsné dosednutí připojovaných prvků díky svěrnému efektu dvouzávitového vrutu. Konstrukce byla taktéž podrobena analýze na působení příčných tahových sil, které působí v průřezu prvku.

ZÁZEMÍ DIVADELNÍ SCÉNY (ŠATNY)
Na hlavní část divadelní scény navazuje druhá část komplexu, kde se nachází zázemí pro účinkující. Je konstrukčně oddělena od hlavní části a řešena jako standardní dřevostavba v sytému „two × four“. Rámová konstrukce je tvořena dřevěnými prvky 60 × 160 mm, které jsou opláštěné z vnější strany sádrovláknitou deskou Fermacell na který je proveden fasádní kontaktní zateplovací systém a z vnitřní strany jsou realizovany funkční vrstvy splňující požadavky na paronepropustnost, vzduchotěsnost a požární odolnost. Zastřešení plochy této části (12,25 × 10,9 m), která plynule navazuje na objekt hlavní scény a dotváří tak celkový vizuální dojem letícího šátku je řešena v kombinaci dvou technologií. Ve viditelných místech tj. přesahy střechy přes obrys budovy zázemí je navržena konstrukce stejně jako v první části z lepeného lamelového dřeva tl. 100 mm a proměnné výšky respektující architektonický výraz stavby. V neviditelných místech je z ekonomických důvodů střešní konstrukce řešena z příhradových vazníků se styčníkovou deskou, kde byly jednotlivé prvky horního pasu před zalisováním styčníkových desek opracovány do příslušného zakřiveného tvaru.

PRŮBĚH VÝSTAVBY
Celý proces návrhu a realizace stavby proběhl ve velmi krátkém čase. První propočty proveditelnosti stavby byly realizovány v lednu 2014. Na ně navázalo v průběhu dubna rozhodnutí investora o realizaci záměru. Podrobné statické analýzy, výrobní a montážní dokumentace vznikly v období 5 – 6/2014. Dřevěná nosná konstrukce byla dokončena v druhé polovině července a slavnostní zahájení proběhlo 23. 8. 2014.

Základem pro úspěšnou a rychlou realizaci bylo plné nasazení softwarových nástrojů umožňující plnou kontrolu nad projektem. Vygenerování řezů z obecně definované plochy, přes detailní definici 3D statického modelu v RFEM a posudcích v jeho specializovaných modulech s provázaností na statické výstupy generované z českého prostředí do polského jazyka až po finální 3D konstrukční model zpracovaný v programu pro dřevostavby SEMA, kde byly odladěny veškeré konstrukční vazby s následným vygenerováním dat pro přesné opracování na CNC dřevoobráběcích strojích, zásadním způsobem zkracují celkovou dobu a přesnost montáže na staveništi.

K úspěšně realizaci v tak krátkém časovém úseku bylo potřebné dobře zkoordinovat jednotlivé profese. Časově nejnáročnější byla výroba jednotlivých lepených zakřivených nosníků, které byly zhotoveny až dle skutečného stavu na stavbě, a proto před uvolněním dat do výroby bylo k dispozici přesné geodetické zaměření zakřivené železobetonové opěrné stěny, která musela být realizována co nejrychleji po zahájení výstavby celého areálu. V průběhu výroby hlavních rámů byla na stavbu dopravena konstrukce dřevostavby pro zázemí, která byla dodána ve formě prefabrikovaných panelů jednostranně opláštěných sádrovláknitou deskou a příhradových vazníků. Prvky nosné konstrukce hlavní scény byly dopraveny a přechodně uloženy na již realizované zpevněné plochy hlediště, takže bylo možné provést na rovném a čistém podkladu délkové spojení hlavních rámů a osadit paty vazníků ocelovými pozinkovanými třmeny. Před montáží hlavních rámů byla na betonové stěny geodeticky vytyčena polohopisná a výškopisná místa ukotvení nosníků. Pro rychlou montáž byl ocelový kotevní úhelník konstrukčně rozdělen na dvě části. První část byla spojena s dřevěnými zakřivenými nosníky a druhá byla osazena v předstihu na betonovou stěnu na ocelové kotvy do předem vyvrtaných otvorů vyplněné chemickou maltou. Montáž konstrukce probíhala z prostorových důvodů od zadní části jeviště dopředu. V první fázi byly osazeny první dva podélné rámy, které byly vzájemně propojeny prvním ztužujícím pásem z diagonálních dřevěných prvků. K takto stabilní konstrukci bylo možné montážně připojit další zbývající rámy a následně provést osazení příčných dílů společně se zbývajícími třemi ztužujícími pásy. V této chvíli byla konstrukce plně stabilizovaná a bylo možné provést záklop a střešní krytinu. Všechny vyrobené konstrukční prvky byly na stavbu dopraveny s již aplikovanými povrchovými úpravami (lazurovací laky na dřevo, pozinkované ocelové prvky), takže po skončení montáže byly před předáním hotového díla provedeny už jen drobné kosmetické úpravy.

ZÁVĚR
Realizovaná konstrukce přírodního amfiteátru v Bytomi v plné síle demonstruje velký potenciál využití dřeva v současném stavebnictví. Moderní technologie při výrobě konstrukčních prvků ze dřeva umožňují přesné provedení netradičně tvarovaných prvků konstrukce, které jsou už v dílně opracovány na CNC strojích a opatřeny kvalitními nátěry. Zvýšení atraktivnosti současných dřevěných konstrukcí umožnily nové technologie především ve spojování konstrukčních prvků, které nabízí provedení čistých skrytých spojů a kromě vysoké estetické hodnoty splňují především náročné požadavky na požární odolnost. Komplexní řešení nosné dřevěné konstrukce nabízí na trh výjimečný produkt, který je schopen splnit nejen veškeré stavební předpisy, ale současně vykazovat i nejnižší uhlíkovou stopu ze všech konstrukčních systémů.

Uvedené přednosti umožňují hledat řešení pro široké spektrum architektonických nápadů. Důkazem tohoto tvrzení jsou stále více odvážnější celosvětové realizace ze dřeva, ať už to jsou rozhledny, bytové domy, obchodní centra či jiné veřejné prostory. V ČR se tradičnímu tesařskému řemeslu po letech živoření v průběhu normalizace daří úspěšně rozvíjet a realizovat zajímavé stavby. Současná technická úroveň poznání a řemeslné zpracování podpořené novými CNC technologiemi je na vysoké úrovni a tudíž vážení architekti nebojte se dřeva, s hledáním řešení „jak na to“ Vám současní dřevostavitelé rádi pomohou.

ZÁKLADNÍ ÚDAJE:

• Architektonický návrh: Łukasz Pluta, mgr inż. arch.
• Konstrukční a statický návrh dřevěné konstrukce: Ing. Zbyněk Šrůtek
• Dřevěnou část konstrukce realizoval: KASPER Polska Sp. z o.o.

Materiál byl publikován v časopise STAVEBNICTVÍ 10/2014.

Natural Amphitheatre Bytom
In the second half of August, new, originally designed natural theatre stage was opened in the municipal park of Francisz Kach in the Polish city of Bytom. The architect’s design was inspired by a headscarf waving in the wind, according to which and through use of a computer program, the surface that became a basis for the stage roofing was created. The unusual shape of the roof dominates the whole newly built complex in the municipal park, which was founded in the 1840s. Apart from cultural events, it is designed also for recreation, sport or ZOO visit.

Autor

• Ing. Šrůtek Zbyněk