Atraktivní mostová deska projektu Schwabenhof West

Doba čtení 11 min

Kancelářský komplex Schwabenhof West v Heilbronnu upoutává pozornost svou nosnou deskou připomínající most. Navzdory velkému rozpětí desky musela inženýrská kancelář Wulle Lichti Walz, která měla na starosti statický rozbor a návrh tohoto řešení dosáhnout bez použití stropních nosníků připomínajících stěny. Statikové Jürgen Walz a Zdenko Grgic vysvětlují, jaký konstrukční systém použili k překonání této výzvy a jak jim při tom pomohl hlavní software pro statické výpočty FRILO.

Po celá desetiletí utvářely americké ozbrojené síly ráz města Heilbronn. Od roku 1952 až do konce studené války bylo ve Schwabenhofu na jižním okraji města dislokováno až 10 000 amerických vojáků a jejich rodin. S odchodem vojáků v roce 1992 však kasárna Wharton splnila svůj účel a byla zbourána. Areál, kde kdysi stála kasárna, byl později v roce 1999 přetvořen, když město zahájilo výstavbu obchodního parku Schwabenhof. V následujících letech se v tomto průmyslovém parku usazovalo stále více firem. Schwabenhof West, pětipodlažní kancelářský komplex s celkovou podlahovou plochou 21 487 m², poskytuje od roku 2020 kancelářské prostory komerčním nájemcům.

Nosná konstrukce budovy

Budova je založena na plošné základové desce s pružným podložím a v suterénu se nachází jednopodlažní podzemní parkoviště. Nadzemní parkovací budova v kompozitním ocelobetonovém provedení je důmyslně začleněna do architektury budovy ve tvaru písmene U. Ačkoli nejvyšší podlaží na severní straně překlenuje také podzemní parkoviště, jeho zatížení se přenáší samostatně do podzemní parkovací úrovně prostřednictvím dlouhých betonových sloupů a stěnových pilířů. Schodiště umístěná v každé části kancelářské budovy byla navržena jako výztužná betonová jádra. Na jižní straně budovy nese horní tři podlaží masivní železobetonová deska.

Výzva v podobě mostovitého přenosového panelu

Vzhledem k tomu, že klient, společnost Geschwister Langer GmbH & Co. KG požadoval od projektantů nákladovou efektivitu a otevřené, flexibilní uspořádání prostor, představovalo statické řešení mostovité nosné desky pro inženýrskou kancelář ústřední konstrukční výzvu. „Programy FRILO jsme využili již v rané fázi projektu k testování chování různých konstrukčních řešení a nalezení vhodného a ekonomického nosného systému,“ vysvětluje Jürgen Walz, řídící společník ve společnosti Wulle Lichti Walz. Přechodová deska má rozpětí 24 m k jádru schodiště u vchodu do podzemního parkoviště a zároveň vyčnívá dopředu. Vzhledem k požadavkům na využití však nepřicházelo v úvahu použití konvenčních stropních nosníků podobných stěnám. Walz a jeho tým dospěli k závěru, že ekonomického statického řešení lze dosáhnout pouze sofistikovaným, iterativním a nelineárním návrhem systému vyvýšených nosníků, který zohledňuje jednotlivé fáze výstavby.

Konstrukční prohnutí jako opatření proti vzpěru

Pro zahájení statické analýzy inženýři využili „stavební model“ programu FRILO k určení vertikálního a horizontálního přenosu zatížení konstrukce. Zdenko Grgic, statik ve společnosti Wulle Lichti Walz, poté pomocí modulu FRILO pro analýzu desek metodou konečných prvků iterativně analyzoval chování mostovité desky v popraskaném stavu v závislosti na zatížení. „Prostudoval jsem všechny návrhové hodnoty desky a poté jsem určil rozsah a geometrii konstrukčního prohnutí, přičemž jsem zohlednil jednotlivé fáze výstavby, abych tak vykompenzoval očekávané deformační chování,“ popisuje Grgic svůj koncepční návrh řešení. Aplikaci rovněž využil k analýze zesíleného plného pásu uvnitř desky, který nese největší podíl zatížení budovy, aby určil hodnoty smyku a provedl ověření protlačovacího smyku pomocí programu FRILO.

Porovnání výsledků výpočtů v modulu FRILO pro souvislé nosníky potvrdilo, že vypočítané chování při ohybu ve stavu s prasklinami v průřezu (stav II) bylo v souladu s předběžnými analýzami, které již provedl Jürgen Walz. „FRILO je nejlepší nástroj pro dosažení srozumitelných výsledků co nejjednodušším a nejefektivnějším způsobem. Dokumentace statické analýzy obsahuje to podstatné a lze ji pomocí nástroje Document Designer automaticky sestavit do jediného přehledného – a přitom přizpůsobitelného – dokumentu,“ chválí Grgic.

Podrobný návrh ve 3D pomocí ALLPLANu

Během fáze schvalovacího plánování vytvořili projektanti ze společnosti Wulle Lichti Walz pomocí CAD softwaru ALLPLAN celkové schématické výkresy. Jakmile zkušební inženýr schválil statickou analýzu vypočítanou pomocí programu FRILO, začali kresliči projekční kanceláře pracovat na prováděcím plánu. Plány bednění a výztuže byly rovněž vytvořeny v programu ALLPLAN. Projektanti mimo jiné přenesli do 3D modelu vypočítané, realistické rozložení výztuže v desce připomínající most. Do modelu ALLPLANu byla rovněž zadána data o výztuži nosníků, která poskytl program pro souvislé nosníky. Jelikož se však tuhost vypočítaného deformačního chování měnila s každým krokem zatížení, nebyla práce pana Grgica ještě dokončena, když předal výsledky výpočtů kresličům.

Viditelné chování při zatížení jako zpětná vazba

Aby bylo možné zajistit ekonomickou výstavbu nosníkové soustavy pomocí konvenčních metod železobetonového stavitelství na staveništi, byla dočasná podlahová deska kontrolovaně spouštěna po etapách v závislosti na vlastnostech materiálu a fázích výstavby. Na staveništi byly pečlivě sledovány dvě věci. Zaprvé, technolog stavebních materiálů vyrobil pomocí lisovacího stroje zkušební kostky, aby zajistil požadovanou pevnost betonu a přesně načasoval vybourání bednění betonové desky. Zadruhé, geodet pravidelně zaznamenával skutečné deformační chování desky, aby se ujistil, že předpoklady vypočítané statikem odpovídají realitě v každém kroku zatěžování. „Díky sledování a dokumentaci viditelného chování betonu při deformaci jsem mohl své výpočty ověřit přímo na stavbě,“ říká Grgic a popisuje jedinečné kouzlo projektu z pohledu statika. A výsledek mu dává za pravdu: díky správně naplánovanému prohnutí a důkladně kontrolovanému bednění betonu se mostová deska nakonec vytvarovala podle představ bez jakékoli nechtěné deformace směrem nahoru či dolů.