Zpět na stavby

Betonové konstrukce stavby Sonocentra v Brně

6. září 2017
doc. Ing. Miloš Zich, Ph.D.

Příspěvek popisuje proces projektování a výstavby nosné konstrukce stavby Sonocentra v Brně. Budova byla navržena jako reprezentativní stavba nahrávacího studia s víceúčelovým využitím (hotel, restaurace, parkování, nahrávací studio, koncertní a divadelní sál). V článku je popisováno konstrukční řešení hlavního dilatačního celku SO 01, který tvoří architektonickou dominantu celé stavby. Konstrukce nahrávacího sálu je železobetonová skořepina ve tvaru rotačního elipsoidu umístěného mezi dvě vícepodlažní budovy.

Autor:


Působí na Ústavu betonových a zděných konstrukcí Fakulty stavební VUT v Brně. Zabývá se výzkumem i pedagogickou činností v oblasti navrhování betonových konstrukcí a jejich dlouhodobým sledováním in situ. Člen výboru ČBS, autorizovaný inženýr v oboru statika a dynamika staveb v ČR a v oboru statika na Slovensku a soudní znalec v oboru stavebnictví.


Úvod

Sonocentrum je umístěno v proluce na ulici Veveří. Stavbě dominuje bílý betonový rotační elipsoid umístěný ve středu (obr. 1). Hlavní budova má čtyři podzemní a pět nadzemních podlaží, přičemž 4.PP až 2.PP slouží pro parkování. Podzemní garáže patřící k celému komplexu jsou navrženy pro 92 aut. Prostor 1.PP je vyhrazen pro vstupní halu a restaurační zařízení. V 1.NP až 5.NP je v železobetonové skořepině tloušťky 300 mm umístěn polyfunkční koncertní, divadelní a nahrávací sál a dále restaurační zařízení, galerie a hotel. Hudební klub má kapacitu přibližně 700 míst k sezení nebo 1200 míst k stání. Restaurace, která k hudebnímu klubu přináleží, je navržena pro 190 míst uvnitř a 70 míst na zahrádce. Šesté NP až 9.NP je určeno pro ubytování. Hotel disponuje osmdesáti lůžky.

Projektové práce

Projektové práce začaly v roce 2009. Při navrhování nosných konstrukcí bylo vyvinuto maximální úsilí co nejvíce dodržet architektonický záměr [1] betonového rotačního elipsoidu, přičemž zadáním byl definován požadavek ponechat v prostoru pod elipsoidem volný prostor bez svislých nosných konstrukcí. Tato snaha s sebou nesla řadu statických komplikací i relativně složité a náročné provedení stavby. Už při návrhu konstrukcí muselo být zohledněno její rozdělení na jednotlivé etapy, vyplývající z geometrické komplikovanosti stavby a technologických přestávek vlivem předpětí jednotlivých konstrukcí. Spodní stavba má téměř obdélníkový půdorys, přičemž od úrovně terénu stavbu tvoří dvě samostatně stojící budovy s půdorysem kruhové úseče, které mezi sebou svírají víceúčelový sál tvaru rotačního elipsoidu s podélnou osou délky 24,6 m a shodnými příčnými osami (vodorovná a svislá) délky 17,6 m (obr. 2). Podélný řez sálem (vodorovný i svislý) tvoří elipsa, příčným řezem je kružnice (obr. 3). V místech, kde je víceúčelový sál dispozičně propojen se dvěma vedlejšími budovami, je skořepina sálu přerušena. Víceúčelový sál je podporován čtveřicí masivních šikmých železobetonových sloupů. V úrovni stropních desek po obou stranách přiléhajících budov jsou uvnitř sálu po obvodu vetknuté galerie (sloužící k sezení pro diváky), které jsou konzolovitě vyloženy (cca 3 m) ze skořepiny. Galerie mají zakřivený půdorys v závislosti na zakřivení sálů (rotační elipsoid) a jsou lokálně propojeny se stropními deskami budov obepínajících sál. V úrovni stropní desky nad 4.NP je v příčném směru v sálu navržena železobetonová předpjatá lávka pro sezení diváků (obr. 2 a 3).

Statické řešení

Návrh statického řešení vyžadoval vytvoření řady rozsáhlých výpočetních modelů. Základem byl prostorový model celé konstrukce v programu Scia Engineer (obr. 4 a 5). V 3D modelu bylo potřeba předpětí zohlednit včetně jednotlivých fází výstavby. Na jednotlivé konstrukce byly rovněž zpracovány 2D stěnové a deskové modely výseků konstrukce. Předpjaté prvky byly posuzovány s využitím modulu pro časovou analýzu konstrukcí (TDA). Spodní stavba byla dimenzována odděleně, v samostatných modelech. Úkolem statického řešení bylo navrhnout jasný přenos sil z vlastní skořepiny do základů. Podle architektonického návrhu je elipsoid opticky levitující, bez viditelných podpor. Ke svislému podepření byly k dispozici v zásadě jen čtyři šikmé sloupy, které měly původně skořepinu podpírat lokálně, mimo úroveň stropů. To však vedlo ke značné koncentraci namáhání. Základem koncepčního návrhu proto byla ve spolupráci s architekty úprava tohoto detailu tak, aby byl styčník umístěn v úrovni stropní desky nad 1.NP – tedy v průsečíku střednicové roviny skořepiny, stropní desky a sloupu. Vodorovné síly vznikající v tomto přechodu tak bylo možno přenést do stropních tabulí a dále do ztužujících stěn, čímž tak bylo následně sníženo namáhání – i přesto si však tento konstrukční detail vyžádal vložení tuhých ocelových vložek, (obr. 6a, 6b). Přesunutí styčníku do úrovně stropu nad 1.NP umožnilo využít stěn skořepiny v 2.NP a 3.NP jako zakřivených stěnových nosníků podepřených šikmými sloupy. Do těchto stěn bylo poté možné vyvěsit spodní část elipsoidu pomocí svislého předpětí (obr. 10). Horní část skořepiny – vrchlík (4.NP a 5. NP) již představuje relativně běžnou železobetonovou skořepinu uloženou na stěnách 2.NP a 3.NP. Vodorovné síly z vrchlíku poté pomáhají zachytit jednotlivé stropní desky.

Navržený elipsoid netvoří zcela klasickou železobetonovou skořepinu, která je při vhodném tvaru namáhána převážně tlakem s minimálními momenty. Toho vzhledem k dispozičnímu řešení nebylo možné dosáhnout, je zde řada míst namáhaných na tah i s výraznými ohybovými momenty (zejména spodní část skořepiny). Tloušťka skořepiny byla proto volena s ohledem na tato namáhání a dále s ohledem na umístění předpínacích kabelů a umožnění řádného probetonování všech komplikovaných detailů. V neposlední řadě měl na návrh tloušťky skořepiny vliv i požadavek akustického řešení – zamezení šíření hluku při koncertech z vnitřních prostor do vnějších.

Popis realizace stavby

Práce na stavbě začaly v létě 2011, kdy byl v předstihu realizován dilatační celek SO 02 – jednopodlažní stavba v zadní části parcely, určená pro parkování. Práce na hlavním dilatačním celku začaly v prosinci 2011, přičemž hrubá stavba monolitického skeletu byla dokončena v únoru 2013. Stavba celkem zahrnuje cca 5000 m3 betonu, 750 t betonářské oceli a 4,4 t předpínací oceli. V roce 2014 byla uvedena do provozu.

Celý článek naleznete v archivu čísel 09/2017.