Bytový dům Fragment — monolitické konstrukce

Z technického hlediska se jedná o vícepodlažní bytovou budovu s jedním suterénem a devíti nadzemními podlažími, přičemž jednotlivá podlaží různě ustupují či se naopak zvětšují. Celková délka objektu je cca 151 m a největší šířka téměř 49 m. Střecha posledního podlaží přesahuje kótu 30 m nad úrovní okolního terénu.

V podzemní části jsou umístěna parkovací stání, technické zázemí budovy a sklepní kóje. Přízemí tvoří tři samostatné sekce, ve kterých se nacházejí obchodní prostory a vstupní lobby do jednotlivých částí. V nadzemních podlažích jsou od 2. do 9. NP situovány bytové jednotky různých velikostí.

Založení objektu je kombinací plošného a hlubinného, přičemž v místech s největší koncentrací zatížení – pod stěnami a sloupy – jsou doplněny vrtané velkoprůměrové piloty, které spolupůsobí se základovou deskou.

Nosnou konstrukci suterénu tvoří obvodové stěny, které společně se základovou deskou tvoří vodonepropustnou konstrukci, tzv. bílou vanu. Obvodové stěny doplňuje systém vnitřních sloupů a stěn. Sloupy jsou buď kruhové, nebo oválné. Horizontální nosnou konstrukci nad suterénem tvoří železobetonová stropní deska s řadou výškových odskoků, která je lokálně doplněna železobetonovými hlavicemi a průvlaky.

Svislé konstrukce prvního nadzemního podlaží tvoří kromě schodišťových šachet a několika stěn převážně kruhové sloupy. Nad 1. NP je situována zdvojená stropní konstrukce, v níž je mezi dolní trámový rošt a horní stropní desku vložena vibroizolace sloužící k zamezení přenosu nepříjemných vibrací od blízké dráhy metra a od tramvají do horní bytové části. Na příčné středové ose budovy jsou vztyčeny dva mohutné pilíře vynášející jižní a severní přemostění, která spojují všechny tři části dohromady. Oba pilíře jsou v patě rovněž vibroizolačně odděleny.

Nosnou konstrukci nadzemní části s bytovými jednotkami tvoří systém příčných stěn, fasádních pilířů a stropních desek ze železobetonu, takže je konstrukce prakticky rozškatulkovaná a v konečném důsledku tvoří „krabičkový“ systém propsaný do fasády. Vertikální komunikaci v objektu zajišťují výtahy s dvojitými šachtami a železobetonová schodiště s prefabrikovanými rameny, která jsou uložena přes pryžová ložiska a rektifikační šrouby na ozub. Nejnižší průběžné desky přemostění jsou zesíleny a předepnuty pomocí dodatečně předpínaných plochých kabelů.

Objekt je založen na základové desce tloušťky 0,5 m, která je, jak již bylo zmíněno, dle potřeby zesílena. Vzhledem k nestejnorodosti a nízké únosnosti základové spáry jsou pod základovou deskou doplněny vrtané piloty o průměru 750 až 1 200 mm a délce 7 až 15 m. Severní pilíř přemostění je založen mimo půdorys suterénu na pětici pilot zakončených patkou, která je se suterénem propojena. Pod jižním pilířem je naopak základová deska zesílena na tloušťku 1 500 mm. V místech půdorysu, kde nepokračuje nadzemní část, je objekt založen pouze plošně.

Základová spára byla během výstavby důsledně sledována geotechnikem, který pravidelně prováděl statické zatěžovací zkoušky a dle získaných výsledků koordinoval výměnu či zlepšení zeminy v základové spáře tak, aby byly splněny předpoklady z návrhu.

V koordinaci s prováděcí firmou a dodavatelem těsnicích prvků pro systém tzv. bílé vany bylo zvoleno vhodné roztaktování betonáže základové desky a v konečném důsledku byly použity pouze dva smršťovací pruhy – na začátku a na konci středového spojovacího krčku suterénu.

Obvodové stěny mají převážně tloušťku 300 mm, avšak lokálně jsou zesíleny, a to až na 700 mm v místě napojení na patku severního pilíře. Vzhledem k posloupnosti výstavby byla tato patka s hlavním objektem propojena přes prvky vylamovací výztuže a závitová pouzdra výztuže Ø 25 mm. Vnitřní stěny mají tloušťku 220 až 450 mm, stěny vnitřních výtahových šachet pak 180 mm. Systém nosných stěn doplňují sloupy kruhové Ø 550 mm a oválné s rozměry 350 × 950 mm. Z řady vybočuje oválný sloup pod jižním pilířem s průřezem 650 × 1 300 mm.

Stropní deska nad 1. PP tloušťky 260 mm je tvarově velmi členitá s řadou výškových odskoků, které respektují křivost zaoblených fasád 1. NP. Dílčí nenávaznosti nosného systému suterénu a nadzemní části jsou řešeny pomocí hlavic a trámových výměn s tloušťkami až 840 mm. V místě středových pilířů byly ve stropní desce 1. PP a v patce provedeny prohlubně pro vsazení rozšířených pat pilířů s vibroizolacemi. Po dokončení hrubé stavby byly tyto paty pilířů obaleny vibroizolací i z horní strany a byly přebetonovány, čímž došlo k jejich sevření do stropní konstrukce.

Pro konstrukce suterénu byly použity betony pevnostních tříd od C30/37 až po C60/75, která byla použita právě pro konstrukce v okolí pilířů.

Kromě několika stěn doplňujících dispozici kolem výtahových a schodišťových šachet zajišťujících vodorovnou tuhost objektu jsou zbylé svislé nosné konstrukce 1. NP tvořeny kruhovými sloupy Ø 550 mm a dvojicí středových pilířů. Jižní pilíř průřezu 600 × 1 200 mm podpírá stropní desku střední části nad 2. NP a má celkovou výšku cca 8,6 m včetně patky a rozšíření ve vrcholu. Severní pilíř průřezu 900 ×1 400 mm podpírá stropní desku střední části nad 5. NP a včetně patky a rozšíření ve vrcholu má výšku cca 18,7 m. Na rozdíl od pilířů, které jsou vibroizolačně odseparovány v úrovni stropní konstrukce 1. PP, je zbytek objektu doslova odříznut a vibroizolačně oddělen v úrovni stropní konstrukce 1. NP.

Sloupy a stěny pod průmětem nadzemních podlaží jsou ve vrcholu zakončeny železobetonovými rošty. Ty mají hlavní nosné trámy výšky 830 mm a vedlejší trámy výšky 400 mm, šířky jsou velmi variabilní a pohybují se v rozmezí 600 až 1 800 mm. Řada trámů je vedena v oblouku, často jsou zalamovány či „vykousnuty“ kvůli vedení svislých instalací. Rámové propojení těchto trámů zajišťuje vodorovnou tuhost roštů. Po zvážení několika variant provedení roštu byla nakonec zvolena metoda celoplošného podbednění, které vytvořilo pracovní rovinu. Na tu byla vyvázána výztuž roštu, byly osazeny zámečnické prvky a po sestavení bednění byly rošty vybetonovány.

Velkou výzvou bylo rozmístění vibroizolací, které muselo zohlednit řadu kritérií. Byl to zejména přechod sloupového systému 1. NP na stěnový systém 2. NP, kdy se kvůli tloušťce železobetonové desky nad vibroizolacemi – pouze 240 mm – nemohla vibroizolace roztáhnout příliš do stran mimo společné průměty těchto konstrukcí, aby bylo zajištěno rovnoměrné napětí ve všech deskách vibroizolace a zároveň aby byla respektována její omezená únosnost. Dutina výšky 50 mm mezi roštem a stropní deskou byla ve zbylých částech půdorysu vyplněna buďto vibroizolací s nižší únosností, která byla v konstrukci ponechána, nebo byla vyplněna polystyrenem, který byl po vyzrání betonu stropní desky odstraněn.

Dále bylo nutné vyřešit okrajové podmínky uložení vibroizolačních desek kladených kvůli omezenému prostoru až k okrajům styčných ploch, aby nedošlo k odštípnutí hran betonu z důvodu příčných tahových sil. Toto se podařilo vyřešit pomocí ocelových svařenců vkládaných do bednění, které u trámů tvoří boční hrany, a tak je chrání proti odštípnutí. Do horní konstrukce byly naopak na vibroizolaci uloženy vodorovné ocelové desky s navařenou výztuží, čímž byla zároveň vibroizolace chráněna během osazování výztuže a při betonáži. V místech napojení střední jižní části byla tato problematika navíc umocněna potřebou kluzného uložení z důvodu rozdilatování objektu. Na dolní konstrukci 1. NP zde tedy byla uložena vibroizolace, na ni stropní deska 1. NP jihozápadní části a na ni přes elastomerové ložisko a nerezové leštěné plechy zesílená deska jižní části přemostění. Dilatace horní části objektu byla provedena zejména z důvodu smršťování betonu a z důvodu teplotních objemových změn během výstavby.

Po dobu užívání stavby již bude konstrukce chráněna obvodovým pláštěm a teplota nosné konstrukce bude více méně stabilní. Z tohoto důvodu bylo s investorem dohodnuto, že se nepočítá s výměnou elastomerových ložisek po uplynutí jejich životnosti.

Nosnou konstrukci horní stavby tvoří systém příčných nosných stěn v rozteči 7,95 m, tedy přes dva moduly, které doplňují fasádní pilíře a lokálně stěny podélné se schodišťovými a výtahovými jádry. Všechny stěny jsou železobetonové monolitické v tloušťkách 200 a 220 mm. Stropní desky mají též tloušťku 220 mm a pouze lokálně jsou zeslabovány z důvodu návaznosti obvodového a střešního pláště, příp. jsou zesíleny kvůli tomu, že nosné stěny ustupujících pater na sebe navzájem nenavazují.

Železobetonové balkonové desky jsou na stropní desky napojeny přes isonosníky, ocelové balkony přes atypické ocelové svařence vkládané do bednění. V původním řešení byly moduly jednotlivých kostek uskákány nejen v podélném směru, ale různě se zasouvaly a vysouvaly i v příčném směru napříč všemi podlažími. To však vedlo ke značným komplikacím nejen v nosném systému, ale také v tepelně technických de­tailech ve fasádě, a proto bylo od tohoto řešení upuštěno. Příčná členitost jednotlivých kostek je řešena pouze v rámci fasádního pláště. Jediný příčný posun v nosné konstrukci po výšce zůstal mezi 5. a 6. NP u jihozápadní části a mezi 6. a 7. NP u východní části. I přes toto zjednodušení byla spotřeba konstrukční výztuže stěn kvůli jejich členitosti téměř dvojnásobná oproti stejně dlouhým rovným stěnám.

Střední, interně nazývaná mostní část konstrukce po výšce postupně propojuje trojici samostatných podnoží, které začínají v 1. NP. Otevřený prostor mezi jednou východní a dvojicí západních částí je dlouhý necelých 32 m a pouze uprostřed jsou jižní i severní části přemostění podepřeny vždy jedním železobetonovým pilířem. Oba pilíře jsou v konečném důsledku skryty uvnitř soch ve tvaru ruky na jihu a části nohy na severu. Na oba pilíře ve 3. NP, resp. 6. NP navazují zesílené železobetonové stěny tloušťky 400 mm z betonu C60/75, které zajišťují přilehlým stropním deskám příčné liniové podepření namísto podepření bodových, která by byla tvořena samotnými pilíři.

Jižní přemostění začíná dvojicí kostek ve 2. NP, které navazují na jihozápadní část a jsou podvěšeny pod hlavní nosnou deskou. Ta je dodatečně předepnuta pomocí plochých předpínacích kabelů a je provedena v tloušťce 490 mm z betonu C40/50.

Ve stejném duchu je provedena i deska severního přemostění nad 5. NP, kde jsou na západní straně podvěšeny 2 + 1 kostky ve 4. NP a 3. NP. Spodní desky podvěšených kostek a jejich vnější příčné stěny jsou zesíleny na 500 mm. Obě mostní části jsou na krajích opřeny přes elastomerová ložiska. Vzhledem k prostorovým nárokům byla vybrána ložiska Cirmon, která vynikají nízkou tloušťkou při únosnosti 15 MPa, v kombinaci s nerezovými plechy. Obě mostní části se propojují v úrovní stropní desky 5. NP.

Oproti krajním částem jsou zde příčné stěny v každém modulu, tj. v rozteči 3,975 m, a stropní desky jsou zesíleny na 270 mm. Jelikož celá střední část působí jako prostorová konstrukce, kde každá stropní deska i každá příčná a podélná stěna hrají svou důležitou roli, bylo nutné, aby dočasná podpůrná konstrukce byla schopna vynést celou konstrukci do nabytí plné pevnosti betonu všech konstrukcí 2. až 4. NP u jižní části a 5. až 8. NP u části severní. Před odstojkováním musely být předepnuty všechny předpínací kabely.

Po celou dobu výstavby byl objekt podrobně geodeticky monitorován, zejména pak střední mostní část. Byly zaznamenávány svislé deformace předem definované sítě bodů a získané údaje byly porovnávány s výsledky výpočtů, se kterými byly v dobré shodě.

„Asi největší výzvou bylo provedení střední konstrukce stavby – mostovky,“ potvrzuje vedoucí projektu Tomáš Králík ze společnosti Skanska. „Po prostudování podkladů od statika stavby a s ohledem na místo provádění jsme hned věděli, že to bude složitá a náročná konstrukce. Při hledání vhodného řešení byli proto kontaktováni zástupci firem nabízející podpěrné konstrukce i naši kolegové z divize Inženýrské stavitelství, kteří nám nakonec pomohli s rea­lizací. Před samotným provedením bylo potřeba vyřešit ještě umístění podpěrné skruže, protože většina půdorysné části konstrukce je nad stropem 1. PP a bylo potřeba vyřešit přenesení zatížení do základové desky a do podloží. Při předání návrhu kladečského plánu byly stanoveny hodnoty zatížení na každou podpěrnou věž a našim úkolem bylo přenést toto zatížení do základové desky. K přenesení zatížení byly použity stropní podpěrné stojky se zatížením 2 kN. Součet všech stropních podpěr v 1. PP byl cca 1 200 ks. Podpěrná konstrukce byla realizována na několik etap, protože tato část objektu byla naprojektována v několika výškových úrovních. Mostní skruž byla provedena pomocí skruže MTP 100 a ocelových nosníků IPN 450, IPN 500, IPE 500, lokální zvýšení bylo provedeno pomocí systému Staxo 100. Veškerý mate­riál použitý na podpěrnou skruž byl navezen a odvezen na cca 35 návěsech.

Na stavbě Fragmentu bylo celkově použito 14 350 m³ betonu a 2 029 t výztuže. Konstrukce byla prováděna pomocí tří věžových jeřábů s tím, že dva jeřáby byly ukotveny do základové desky, která byla v místě kotvení zesílena z 500 na 1 250 mm. Třetí jeřáb byl umístěn mimo objekt s uložením na kříž.“

I přes velkou tvarovou složitost, řadu atypických detailů a zvýšené nároky investora na přesnost provádění nosné konstrukce kvůli návaznosti na fasádu byly monolitické konstrukce provedeny s minimální chybovostí či s minimálními zásahy do projektové dokumentace. Bylo také zajímavé sledovat vývoj celého projektu, který včetně výstavby vznikal v době pandemie covidu.

Při pohledu na výsledné dílo je potěšující, že investor neustoupil z původní myšlenky vybudovat nevšední, architektonicky zajímavé a technicky vyspělé nájemní bydlení, které se řadě lidí líbí. Určitě si najde i své odpůrce, ale asi se nenajde nikdo, v kom by dům nevzbudil žádné emoce.