Cerit Science Park II v Brně, II – RDS nosné ocelové konstrukce a výstavba OK

Úvod

Po výběru generálního dodavatele stavby a výrobce ocelové konstrukce došlo ke dvěma zásadnějším změnám. Byl vznesen požadavek na změnu hlavních detailů ocelové konstrukce a původně pilotové založení bylo změněno na mikropilotové.

Změna koncepce detailů

K nejzásadnějším změnám došlo u návrhu detailů vzájemného propojení trubek. Zatímco základním předpokladem projektanta bylo zrovnovážnění sil v diafragmatech vevařených do trubek, zhotovitel preferoval využití membránového působení trubek s využitím vnějších výztuh, a tedy bez nutnosti vaření vnitřních diafragmat. Předběžné výpočty v IDEA StatiCa prokázaly, že u většiny detailů je tato koncepce možná (obr. 2). Následovalo stanovení nových rotačních tuhostí přípojů, nová globální analýza a posouzení konstrukce, revidovaný výpočet detailu a po případných úpravách jejich schválení a předání zhotoviteli
výrobně-technické dokumentace

Výpočet účinků větru na konstrukci při montáži

Vzhledem k velkému množství prutů v konstrukci (obr. 3) bylo při výpočtech montážních stavů ve stupni DPS konzervativně uvažováno s plnou návětrnou plochou. Pro tento předpoklad bylo ověřeno, že výsledné tahové reakce od kombinace vlastní tíhy OK a zatížení větrem bezpečně přenese pilotové založení. Při detailnějším posuzování v rámci zpracování projektu montáže bylo zjištěno, že únosnost nového mikropilotového založení v místě působení největších tahových sil není dostatečná. Po dohodě se zhotovitelem bylo navrženo dočasné montážní ztužení a současně byl realizován přesnější výpočet účinků větru na takto komplikovanou konstrukci. Jako nejvýhodnější se ukázal výpočet v programovém prostředí Ansys Fluent. Výpočetní doména měla rozměry 225 × 256 × 60 m, zjednodušení otevřených profilů na uzavřené profily bylo korigováno pomocí extra provedených simulací, výsledná výpočetní síť měla 23 milionů buněk typu Poly-Hexcore. Uskutečnily se tři výpočty pro proudění ve směru X, Y (obr. 4) a pod úhlem 45°.

Program umožňuje mj. zobrazení rychlostního pole, proudnic či vektorů rychlosti. Z napětí vznikajícího na jednotlivých površích konstrukce lze stanovit výslednou vodorovnou sílu a z momentu v místě uložení i její působiště. Největší výslednice byla zaznamenána při zatížení větrem ve směru diagonálním, ale pro stanovení maximálních tahových reakcí v základech byly rozhodující směry X a Y. Výpočet prokázal přílišnou konzervativnost prvotních předpokladů. Výsledné tahové síly byly nižší než návrhová únosnost nových základů a připravené montážní zavětrování konstrukce nakonec nebylo využito.

Montáž hlavní nosné konstrukce

V první etapě byly zhotoveny základy nosné konstrukce a dvou věžových jeřábů umístěných v atriu konstrukce. Po jejich instalaci třetím jeřábem umístěném vně budovy a ubourání části stávajícího stropu atria začala montáž prvních částí sloupů až nad úroveň stávající atiky (obr. 5). V dalším kroku byla postupně namontována všechna tři příčná ztužidla, podélná ztužidla a byly namontovány plošiny spojovacího krčku (obr. 6). V centrální části následovala montáž zbylých částí plošin, pokládka trapézových plechů a montáž konstrukce výtahů. Poté byla až po úroveň +30,200 domontovávána zbylá část sloupů, všechna příčná ztužidla v řadách 3 až 12 a podélná ztužidla v řadách D a F (obr. 7). Následně začalo postupné navěšování příčných konzol v osách 3 až 12. Postupovalo se symetricky, vlevo i vpravo v modulu svislic příhrady, tedy à 8,4 m (obr. 8).

Před závěrečnou fází montáže došlo na žádost zhotovitele k drobné úpravě postupu. V centrální části byly vybetonovány stropní desky (obr. 9), na velké části konzol byly položeny trapézové plechy (obr. 10) a také tyto desky byly zabetonovány. Tímto postupem došlo k deformaci nedokončené konstrukce. Bylo však předem ověřeno, že tyto deformace negativně neovlivní dokončení montáže zbylé části konstrukce a její finální statické působení. Následovala závěrečná část montáže hlavní nosné konstrukce. Nejprve byly domontovány převislé části podélných rámů v osách D a F. Poté následovala montáž zbylých konzol v osách 1, 2, 13 a 14 (obr. 11, 12). Po dokončení všech ŽB desek byla dokončena montáž zbylých ocelových konstrukcí: technologické nadstavby (obr. 13), nadstavby nad stávajícími schodišti (obr. 14) a střechy atria (obr. 15).

Závěr

Využití moderních výpočetních nástrojů založených na MKP, 3D modelářů ocelových konstrukcí a jejich vzájemné propojování se v posledním desetiletí stalo běžnou praxí. Umožňuje nejen velmi flexibilně reagovat na požadavky investorů a zhotovitelů, ale také navržená řešení efektivně kontrolovat a prezentovat. Využití výsledků protékání větru konstrukcí v Ansys Fluent bylo pomysl­nou třešničkou na dortu tohoto projektu.