Železobetonová konstrukce multifunkční budovy v Brně

Brno
Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:
Projekt nové multifunkční budovy v Brně, jejíž nosná konstrukce je postavena ze železobetonu, s sebou přinesl spoustu inženýrských výzev. Vyřešit je se rozhodl tým statiků ze společnosti STATIKON Solutions s.r.o., který se s námi podělil o podrobnosti tohoto zajímavého projektu.

Několik slov o projektu

V Brně, v městské části Královo Pole, vzniká nová multifunkční budova o dvanácti nadzemních a třech podzemních podlažích. Stavba bude spojovat komerční prostory v přízemí s hotelem, který se bude nacházet v horních patrech. Součástí budovy bude také prostorné podzemní parkoviště.

Nosná konstrukce je projektována kompletně jako železobetonová. Ve spodních patrech a v podzemních garážích, bude použit svislý nosný sloupový systém. Z konstrukčního hlediska jsou stropní desky bodově podepřené.

Celá konstrukce budovy je podepřena dlouhými vrtanými pilotami v kombinaci se silnou základovou deskou. Ta je navržena tak, aby přenesla účinky způsobené interakcí desky s podložím a spolupůsobením s pilotami. Díky tomu vznikly v konstrukci takzvané ,,oblasti diskontinuit", které jsou nejrizikovějšími částmi tohoto betonového skeletu.

Protože je budova obklopena zástavbou, je navrženo také pažení základové jámy.

Aplikace IDEA StatiCa nám pomohla navrhnout a posoudit kontakt mezi obvodovými zdmi v podzemní části budovy, základovými deskami a pilotami. Právě piloty nebylo možné umístit centricky pod stěnami. Důvodem bylo dodržení předepsané vzdálenosti od pažení základové jámy.
Tomáš Křivka
Tomáš Křivka
Statik – STATIKON Solutions s.r.o.
Česká republika

Technické výzvy

Přestože budova vypadá zvenčí poměrně jednoduše, bylo nutné vyřešit nespočet technických problémů. Obzvláště náročné bylo přenesení zatížení z nadzemních podlaží do podzemních podlaží z důvodů velkých půdorysných rozdílů s rozdílnými konstrukčními systémy a požadavky na funkci jednotlivých prostor (suterén: rampa a jízdní pruhy; podlaží nad garážemi: komerce). Z tohoto důvodu jsou některé části konstrukce vystaveny opravdu velkému namáhání.

Jako řešení navrhli inženýři vysoké stěnové nosníky, jež vedou přes dvě podlaží v místech, ve kterých se konstrukční stěnový systém mění ze stěnového na sloupový.

Řešení a výsledek

Aplikace IDEA StatiCa nám pomohla navrhnout a posoudit kontakt mezi obvodovými zdmi v podzemní části budovy, základovými deskami a pilotami. Právě piloty nebylo možné umístit centricky pod stěnami. Důvodem byla nutnost dodržet předepsanou vzdálenost od pažení základové jámy.

V podobných případech je možné po obvodu základové desky navrhnout masivní roznášecí žebro, které však zapříčiní navýšení nákladů za materiál (beton a výztuž, výkopové práce, prohloubení pažící konstrukce). 

Další variantou, jak situaci vyřešit, je využití detailní analýzy v aplikaci IDEA StatiCa. S její pomocí je možné zevrubně prověřit detail návaznosti hlavy piloty na základovou desku pod obvodovou stěnou. Tímto způsobem inženýři zjistili, že obvodové žebro není zapotřebí. Výjimkou byla pouze dvě nejvíce nejnamáhaná místa, která se neobešla bez lokální roznášecí hlavice.

Díky tomuto přístupu se inženýrům společnosti STATIKON Solutions s.r.o. podařilo dosáhnout spolehlivého a precizního návrhu, který zároveň zaručil co nejhospodárnější využití materiálu při zachování dostatečné stability.

Dalším problémem, který IDEA StatiCa pomohla vyřešit, bylo místo, ve kterém sloup končí v základové desce v prostoru mezi dvěma pilotami. Tato situace nastává v případě, kdy již nestačí únosnost jedné piloty a je zapotřebí vytvořit ,,sestavu" pilot.

V tomto případě se jedná o dvě piloty se vzájemnou osovou vzdáleností rovnou dvěma průměrům jedné piloty. Tím se opět dostáváme do oblasti diskontinuit, kde se síly ze sloupu přenášejí do pilot přes tlačenou diagonálu s tahovými silami.

Další problém, který s pomocí IDEA StatiCa inženýři vyřešili, byly již výše zmíněné vysoké stěnové nosníky a některé vysoké pilíře, které jsou vzhledem ke své nadměrné velikosti zatíženy velmi excentricky. 

V případě excentricky zatížených sloupů inženýři nemuseli zastávat konzervativní přístup a neuvažovat o svislé síle v excentrické vzdálenosti od osy sloupu zjednodušeně jako o ohybovém momentu. Situaci mohli řešit ve smyslu distribuce tlakových napětí a tahových sil do navazujících částí konstrukce.

Kdyby se rozhodli jít v návrhu a posudku excentricky zatíženého sloupu konzervativní cestou, návrh by vůbec nebylo možné vyhotovit. Návrh s pomocí IDEA Statika vedl optimálnímu množství potřebné výztuže a jejímu rozložení.

Díky aplikaci IDEA StatiCa Detail se některé výzvy podařilo překonat rychleji a s menším úsilím, než by je bylo možné vyřešit s použitím běžných postupů.

Při návrhu konstrukce vždy usilujeme o spolehlivý a precizní návrh. Zároveň však sledujeme také ekonomické hledisko navrhované konstrukce, abychom investorovi uspořili maximální množství prostředků. Díky aplikaci IDEA StatiCa jsme mohli velmi přesně posoudit hlavu piloty a podle toho navrhnout optimální tloušťku základové desky.
Tomáš Křivka
Tomáš Křivka
Statik – STATIKON Solutions s.r.o.
Česká republika

O společnosti STATIKON Solutions s.r.o.

Společnost STATIKON Solutions s.r.o., sídlící v Praze, působí na trhu již od roku 2010. Zabývá se vypracováním posudků statiky od studií a projektů pro územní řízení, přes dokumentaci pro stavební povolení nebo ohlášení stavby až po realizační dokumentaci.

Společnost spolupracuje se špičkovými architekty a s renomovanými projekčními kancelářemi, developery a stavebními společnostmi.

Svým know-how se podílela již na více než dvou stech velkých projektů.

Společnost STATIKON Solutions s.r.o. zvítězila s projektem multifunkční budovy v Brně v soutěži IDEA StatiCa Excellence Awards 2021 v kategorii Velké stavby.

Poslechněte si interview s inženýrem Tomášem Křivkou (EN)

Nezbytný software pro stavební inženýry

Chtěli byste umět navrhovat podobné projekty? IDEA StatiCa je tu, aby vám pomohla. Prozkoumejte všechny možnosti softwaru pomocí 14denní zkušební verze ZDARMA.

DALŠÍ PŘÍPADOVÉ STUDIE

Multifunkční budova Halle des Saveurs v Paříži

Rodinný dům v Massachusetts

EDGE Amsterdam West

Kanceláře společnosti Mercadona