Nosná konstrukce pro podporu fasády

Budapest
Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:
V rámci projektu přestavby Bem Centra v Budapešti byla společnost STEELEXPERT Ltd. pověřena návrhem dočasné podpůrné konstrukce pro obvodové zdi budovy. Cílem bylo zachovat původní vnější vzhled a přitom bezpečně zbourat a následně nově postavit vnitřní část objektu. K návrhu styčníků pro modulární, lehkou, ale přitom robustní ocelovou konstrukci odolávající větru a zároveň zapadající do husté infrastruktury centra města, byla použita aplikace IDEA StatiCa.

Několik slov o projektu

Budova s výhledem na náměstí Józsefa Bema u Dunaje pochází z 19. století a je jednou z nejvýznamnějších památek Budapešti. Hlavní část budovy, Radeckého kasárna, byla svědkem klíčové demonstrace maďarské revoluce v roce 1956 a stala se tak symbolem a nedílnou součástí města.

Po několika desetiletích, kdy budova chátrala, bylo rozhodnuto o její přestavbě v rámci projektu rekonstrukce Bem Centra. Cílem je vytvořit z bývalých kasáren a přilehlého bloku budov nový užitný komplex. Všechny části budou propojeny v moderní celek vyhovující standardům 21. století a zároveň odkazující na historické události. Od roku 2023 bude komplex sloužit jako hotel a kancelářská budova a v jeho částečně otevřené pasáži vzniknou obchody a kavárny. Součástí projektu je také obnova náměstí, aby se lokalita opět stala živým společenským místem pro místní obyvatele i turisty navštěvující hlavní město.

Technické výzvy

Vzhledem k historické a architektonické hodnotě budovy bylo hlavní prioritou projektu zachování původní fasády a jejích ornamentů. Interiér budovy však byl ve velmi havarijním stavu a bylo rozhodnuto o jeho celkové demolici. Z tohoto důvodu bylo zapotřebí dočasné řešení – konstrukce, která zajišťující stabilitu obvodové stěnu. Navrhnout a postavit takovou konstrukci s sebou přineslo několik technických výzev.

Základní funkcí konstrukce bylo podpírat fasádu v době, kdy bude zbytek vniřní části objektu zcela odstraněn. Díky tomu musela zároveň plnit i funkci opory proti silnému větru, jež se na tomto místě vyskytuje. Dalším faktorem, který musel být při návrhu zohledněn, byly blízké archeologické vykopávky. Nosná konstrukce musela tedy obsahovat i prvky pro dodatečné boční vyztužení kompenzující odstraněnou vrstvy přilehlé zeminy.

Další výzvou byla nemožnost umístit hlavní nosné prvky před budovou díky hustě vedeným inženýrským sítím (odpadní potrubí, voda, plyn, elektřina, telekomunikace, apod.). Nejdůležitější podpůrné prvky tak musely být vystavěny uvnitř původní budovy.

Řešení a výsledek

Jak jsme již uvedli, z technických důvodů nebylo možné využít kotvení konstrukce před samotnou budovou. Pro dosažení požadované tuhosti se proto společnost STEELEXPERT rozhodla pro ortogonální příhradovou konstrukci (svislou a vodorovnou) ukotvenou na původní ploše objektu. Což byla opravdová výzva, uvědomíme-li si nutnost tuto konstrukti vystavět ještě před demolicí původní vnitřní zástavby. Za tímto účelem byly za obvodovou stěnou do země zapuštěny svislé sloupy, jež byly s venkovní konstrukcí spojeny vzpěrami ve tvaru V přes otvory oken.

Ortogonální konstrukční systém – svislé a vodorovné příhradové vazníky, přímo napojené na obvodovou stěnu zajišťují stabilitu a celistvost i proti větru až do rychlosti 40 km/h. 

Zohlednit se musel i faktor rizika výskytu nenadálé události. Vzhledem k tomu, že výstavba byla naplánována na 18 měsíců, počítalo se i s možností výskytu nenadálé větrné smršti nebo seismické aktivity. Bylo proto nutné zahrnout dodatečná opatření k zachování statické integrity obvodové zdi i v extrémních podmínkách. Za tímto účelem společnost STEELEXPERT navrhla tři nosníky pro rozdělení sil mezi svislé rámy a pět dlouhých diagonálních prvků v zadní části fasády, ukotvených do pilotových základů.

Celá ocelová konstrukce podpírající fasádu váží 110 tun a zahrnuje přibližně 20 různých typů přípojů. Společnost STEELEXPERT je všechny navrhla s pomocí aplikace IDEA StatiCa. Nejsložitější spoje byly mezi vodorovnými nosníky a diagonálními prvky a mezi nosníky a vzpěrami tvaru V spojujícími nosníky s příhradovou konstrukcí na obvodové stěně budovy. Vzhledem k mnoha různým úhlům a excentricitám by byl jejich manuální návrh s posouzením nesmírně náročný.

"Některé přípoje měly tak složitou geometrii, že bez aplikace IDEA StatiCa by některé výpočty a zejména pak optimalizace nebyly vůbec možné."
Csaba Bán
Csaba Bán
Hlavní statik, CEO – STEELXPERT Ltd.

V některých fázích výstavby bylo naplánováno odstranění vybraných základů pro podpůrné prvky, aby se uvolnilo místo pro pozemní techniku a rozsáhlé povrchové práce. Toto dočasné nerovnoměrné rozložení sil muselo být do návrhu také zahrnuto. IDEA StatiCa pomohla zajistit, aby konstrukce byla optimálně tuhá a bezpečně splnila svůj účel i v těchto fázích výstavby.

"Po letech manuálních výpočtů jsme konečně získali nástroj, který nám skutečně pomáhá efektivně překonat problémy, kterým musíme čelit."
Csaba Bán
Csaba Bán
Hlavní statik, CEO – STEELXPERT Ltd.

IDEA StatiCa nabídla bohatý výběr předdefinovaných šablon, což ušetřilo práci s návrhem přípojů zcela od začátku. Následná úprava geometrie a finální posudek byl díky generátoru sestav IDEA StatiCa mnohem jednodušší.

Také spolupráce s ostatními týmy probíhala hladce díky online prohlížeči IDEA StatiCa. Konstruktéři tak od projektantů získali kompletní model, který si mohli pohodlně prohlédnout ve 3D scéně včetně všech detailů.

Celkově je možné říci, že díky výhodám aplikace IDEA StatiCa probíhala práce mnohem rychleji. Celá fáze návrhu prvků trvala dva až tři měsíce a inženýři společnosti STEELEXPERT se shodnou, že návrh všech přípojů zcela od nuly by vyžadoval až jeden a půl měsíce práce navíc. Jinými slovy, celková doba projektu by se tím téměř zdvojnásobila. Projektanti také poukazují na to, že správný výpočet některých složitých styčníků by nebyl vůbec možný. To znamená, že by se museli rozhodnout pro neoptimální řešení. IDEA StatiCa tak pomohla vyřešit všechny výzvy naprosto bez kompromisů.

IDEA StatiCa je úžasný nástroj a velmi nám pomohl. Bez něj a bez jeho znalosti dnes nejste v našem oboru prakticky konkurenceschopní.
Csaba Bán
Csaba Bán
Hlavní statik, CEO – STEELXPERT Ltd.

O společnosti STEELEXPERT

STEELEXPERT Ltd. je konstrukční kancelář se sídlem v Budapešti, jejímž primárním zaměřením je návrh ocelových konstrukcí. Zakladatelem a generálním ředitelem společnosti je Csaba Bán, který se již více než 25 let pohybuje v oblasti navrhování ocelových konstrukcí, numerických simulací dynamiky, lomů a únavy konstrukcí. Mezi oblasti jeho odbornosti patří také zpevňování konstrukcí pomocí oceli a analýzy mechanických zařízení. Společnost se pyšní komplexním přístupem k inženýrským výzvám, vynikajícími analytickými schopnostmi a vysoce kvalitními výsledky.

Podívejte se na rozhovor s inženýry STEELEXPERT Ltd. (EN)