Zastřešení atria objektu Aspira v Praze

• Foto

Nové zastřešení atria tvoří membránová konstrukce tvaru parabolického paraboloidu, který je sestaven z dvou na sebe kolmých osnov vertikálně zakřivených prutů (obr. 1). Hlavní nosné prvky s rozpětím 24,80 m jsou tvořeny visutými pruty kotvenými ve ztužující obrubě, která je předpínacími kabely stropní desky přikotvena k desce. Ztužující prvky, které jsou rámově spojeny s hlavními prvky a které mají opačnou křivost, umožňují odvodnění střechy. Jak hlavní, tak i vedlejší ztužující nosníky jsou tvořeny ocelovými komorovými prvky jäkl rozměru 140 × 140 mm.

Oproti původnímu řešení, které namáhalo přilehlou stropní konstrukci pouze svislými silami, namáhá alternativní zastřešení stropní konstrukci také vodorovnými silami. K jejich přenosu bylo použito nesoudržných předpínacích lan monostrand kotvených v lemujícím nosníku a vedených přes celou délku stropní desky, čímž je zabezpečena aktivace celé stropní konstrukce k přenosu těchto sil. Ze stropní konstrukce jsou tyto síly přeneseny prostřednictvím pilířů a stěn do nižšího patra, kde je stropní deska již spojitá.

POPIS KONSTRUKCE

Ocelová konstrukce

Hlavní nosné prvky mají tvar visutého kabelu s rozpětím 24,80 m a průvěsu 0,952 m. S ohledem na malý průvěs se jejich tvar blíží parabole druhého stupně. Ztužující pruty mají tvar paraboly druhého stupně se vzepětím 0,219 m. Hlavní nosníky jsou kloubově spojeny s obvodovým lemujícím rámem pomocí předpínacích tyčí. Vedlejší ztužující nosníky jsou s lemujícím rámem a hlavními nosníky spojeny rámově.

Lemující nosníky jsou tvořeny svařovaným komorovým průřezem, ve vedlejším (kratším) směru jsou kotveny do stropní desky pomocí předpínacích lan monostrand, v hlavním směru jsou vedeny volně s konci vetknutými do kotvených lemujících nosníků. Všechny nosné ocelové prvky jsou navrženy z oceli S355.

Kloubové spojení hlavních a lemujících nosníků bylo realizováno pomocí předpínacích tyčí, které byly na obou koncích opatřeny maticí a podložkou s kulovou hlavou (obr. 2). Jelikož za provozu jsou hlavní nosníky namáhány velkými tahovými silami, bylo při výpočtech uvažováno s kloubovým působením pouze při montáži OK. Za provozu se s kloubem již nepočítalo z důvodu vzniku velkých třecích sil na kontaktu matice s podložkou, které mohou zabránit případnému pootočení. Pro ověření správnosti návrhu byla realizována únavová zkouška závitové tyče v tahu za ohybu s kladnými výsledky. 

Spojení OK s přilehlou stropní konstrukcí

Ocelový lemující nosník je přikotven ke stropní desce (stěně šachty) pomocí předpínacích lan monostrand – lana bez soudržnosti. Tahové síly z hlavních nosníků odčerpávají tlakovou rezervu ve styku lemující nosník se stropní deskou. Kotvení lan bylo na straně lemujícího nosníku aktivně v objímkách, na vnějším okraji stropní desky
pomocí pasivních kotev do betonu. Po předepnutí byly komůrky v lemujícím nosníku zavařeny a prostor vyplněn injektážní maltou.

Na smykové síly byly navrženy spřahující trny, které jsou navařeny na zadní stěně lemujícího nosníku. Trny jsou navrženy průměru 16 mm, délky 100 mm z oceli S235 J2+C470. Je použita vždy dvojice trnů v rastru 200 mm.

Zasklení

Ocelová konstrukce světlíku je zasklena velkoplošnými lepenými trojskly. Tabule skla jsou upevněny pomocí dvoj-rovinného systému. Z důvodu zakřiveného tvaru OK jsou na hlavní a vedlejší nosníky montovány pomocné U-profily, ke kterým byly šroubovány samotné prvky zasklívacího systému.

VÝSTAVBA

Dílenské práce

Hlavní nosníky tvořeny jäkly byly svařovány z minimálního počtu kusů a předem zakřiveny do požadované geometrie. Stěny jäklů byly v místech styku s vedlejšími nosníky provrtány, otvory byly protaženy výztuhy (kulatiny ∅ 16 mm) a přivařeny tupými svary k hlavním nosníkům. Vedlejší ztužující nosníky jsou také tvořeny jäkly, přímými pruty mezi jednotlivými hlavními nosníky, které mají zkosené okraje. Pro urychlení prací na stavbě byly v dílně připraveny dvě dvojice a jedna trojice hlavních nosníků s vevařenými vedlejšími nosníky do definitivní polohy (dále označováno jako žebříky – obr. 5, 6).

Lemující nosníky byly celé vyrobeny v dílně. Pouze čelní desky v místě kotev byly dovařeny na stavbě po předepnutí lan monostrand.

Práce na stavbě

Před betonáží šachet v úrovni pod stropní deskou 8. NP byly stěnami protaženy lana monostrand a osazena kotevní deska lemujícího nosníku do bednění. Přímé lemující nosníky byly použity jako ztracené bednění pro betonáž stropní desky 8. NP. Na přesnost osazení byly kladeny zvýšené nároky, po jejich osazení byla provedena geodeticky kontrola jejich polohy a konzultace s projektantem.

Po osazení spodní a výškovací výztuže stropní desky 8. NP byla uložena lana monostrand, která slouží k přikotvení lemujícího nosníku ke stropní desce. Dále došlo k uložení zbývající měkké výztuže stropní desky a její betonáži. Po betonáži došlo k osazení lemujícího nosníku kolem šachty a jeho přivaření k zabetonovaným kotevním plechům. Následně byla napínána lana ze strany lemujícího nosníku. Předpínání bylo realizováno po dosažení minimální krychelné pevnosti betonu 25 MPa. Po předepnutí všech lan monostrand došlo k zaměření lemujících nosníků a na základě skutečné polohy se zakrátily podélné lemující nosníky. Dále se zavařila víčka lemujících nosníků a proběhla injektáž vzniklých komůrek.

Poté byly osazeny ocelové žebříky (obr. 6) pomocí dvojice jeřábů a navařeny podélné lemující nosníky. Po osazení všech hlavních nosníků následovalo jejich zaměření, na základě kterého bylo rozhodnuto, že není nutné konstrukci rektifikovat. Případná rektifikace měla být provedena dotažením či povolením spojovací matice mezi hlavním a lemujícím nosníkem. Po zaměření došlo k přivaření zbylých vedlejších nosníků (obr. 7) a byla dokončena protikorozní ochrana OK.

Následně byl osazen plášť zasklení, včetně těsnění a další pomocné konstrukce (obr. 8).

STATICKÁ ANALÝZA

Pro výpočet účinků stálého zatížení byl použit globální prostorový prutový model zohledňující postupné vznikání konstrukce vypracovaný v programu Midas CIVIL. Lemující rám byl po obvodu pružně podepřen v místech styčníků s hlavními nosníky a v místě napojení do stěny šachty.

Na takto vzniklou konstrukci bylo dále aplikováno zatížení sněhem (plný sníh, šach 1-6), zatížení teplotou, zatížení větrem a následně vytvářeny kombinace v souladu s ČSN EN 1990.

Dále byl sestrojen model OK včetně přilehlé stropní konstrukce 8. NP (deskostěna) a pilířů a stěn pod 8. NP. Tento model sloužil k návrhu okrajových podmínek modelu bez stropní desky a dále k posouzení chování stropní konstrukce včetně pilířů a stěn. Výsledky byly konzultovány s projektantem budovy (RECOC s. r. o.), který zodpovídal za návrh železobetonových prvků.

ZÁVĚR

Výstavba zastřešení včetně zasklení probíhala od února do července roku 2017. Zhotovitelem zastřešení je společnost PS Brno, s. r. o., dodavatelem OK potom OK-BE, spol. s r. o.

Covering the Atrium of the Aspira Building in Prague
SHP was asked by the general designer of the building (Studio acht, Prague) for an alternative design of the roofing of the atrium of the Aspira building in Prague. According to the original solution, the roofing was made using truss beams. The aim of the design was to create a structurally simple and lightweight solution representing the modern and dynamic company that owns the building.

Autoři

• Ing. Jurík Michal Ph.D.
• Prof. Ing. Stráský Jiří DrSc.
• Ing. Juchelková Pavlína Ph.D.
• Ing. Liška Martin
• Ing. Nováček Jan