Elbphilharmonie v Hamburku – dramatický zrod výjimečné veřejné budovy, 3. díl

8. dubna 2019

Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA

Stavby kulturní Vyšlo v čísle 04/2019

Závěrečná část článku o budově Elbphilharmonie, nové hamburské koncertní síni, je věnována zajímavým, inovativním a pro další obdobné stavby inspirativním aspektům jejího koncepčního a materiálového řešení. Popsán je konstrukční systém budovy a mimo jiné princip dvou vzájemně odpružených obálek jejího hlavního koncertního sálu, ve světovém měřítku zatím ojedinělý. Pozornost je věnována unikátní střeše a reflektivnímu skleněnému plášti budovy i speciálnímu akustickému obkladu obou sálů, tzv. bílé kůži.

Autor:

Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA

Zajímavosti konstrukčního a materiálového řešení Elbphilharmonie

Demoliční a rekonstrukční práce na spodní části budovy
Zásadní důvody, pro které musel být zcela vybourán železobetonový vnitřní skelet původního Keispeicheru A, byly hned tři. Velkou tíhu devatenácti podlaží nové horní části Elbphilharmonie umocněnou specifickým způsobem, kterým je s ohledem na dispozice Velkého sálu toto zatížení nutno přenést do spodní části budovy, nebyl stávající skelet velkoskladu schopen přenést – byť byl navržen na vysoké užitné zatížení 20 kN/m² a byl v relativně velmi dobrém stavu. Druhým důvodem byl záměr investora dosáhnout zvětšení celkové užitné plochy podlaží ve spodní části budovy tím, že se počet těchto podlaží o jedno zvětší a tato podlaží budou mít nově menší stavební výšku. Třetím podstatným důvodem vybourání vnitřku Kaispaicheru A bylo zjištění, že rastr 4 × 5,5 m půdorysného rozvržení sloupů stávajícího skeletu je příliš malý na to, aby do něj mohlo být navrženo parkoviště vyhovující současným normám. Dodatečnými důvody byla nutnost zesílit pilotový rošt pod budovou a v návaznosti na to i snaha vybudovat nejnižší, pod okolní terén zapuštěnou část budovy jako masivní vodoneprospustnou betonovou konstrukci, tzv. bílou vanu, která bude kromě své těsnicí a protipovodňové funkce do jisté míry chránit budovu Elbphilharmonie také proti nárazu lodí.

Aby mohl být skelet stávajícího velkoskladu vybourán až na úroveň základové spáry, byly obvodové stěny, které zůstaly jako jediná část velkoskladu zachovány, nejdříve ztuženy vodorovnými ocelovými převázkami. Přes ně byly potom obvodové stěny z vnější strany podepřeny mohutnými trojúhelníkovými ocelovými rámy. Po vybourání zesíleného stropu nejvyššího podlaží velkoskladu, který tvořil zároveň plochou střechu budovy, bylo otvorem ve stropu předposledního podlaží spuštěno dovnitř skeletu Kaispeicheru A pět malých stavebních bagrů osazených hydraulickými demoličními nůžkami. Ty postupně vybouraly vnitřní betonový skelet velkoskladu až na horní úroveň stávajícího pilotového základu.

Zdivo zachovaných obvodových stěn velkoskladu bylo sanováno a očištěno, stěny byly nadbetonovány o 2 m a jejich vnější líc byl obezděn cihlami, aby se dosáhlo vzhledu shodného s původním zdivem velkoskladu. Pro dozdívaný pás se použily jak původní cihly získané z rozebrané obezdívky stěn původního 1.NP, které nově „zmizelo“ pod navýšeným terénem, tak i cihly nově vyrobené. Nové cihly byly vyrobeny z materiálu velmi blízkého složení původních cihel, aby se dosáhlo co nejstejnorodějšího vzhledu (obr. 36). Vzhledem k tomu, že samotné cihlové zdivo bývalého velkoskladu nebylo dostatečně vodonepropustné, byla jeho těsnost zvýšena hydrofobním nátěrem.

K navýšení obvodových stěn a v zásadě celé spodní části budovy bylo přistoupeno jednak z důvodů žádoucího výškového uspořádání podlaží této části budovy, a dále i s ohledem na to, že původní niveleta plochy kolem Kaispeicheru A byla při revitalizaci tohoto objektu navýšena o cca 2 m. Nové promenády a komunikační plochy kolem Elbphilharmonie jsou tedy výrazně výše, než tomu bylo před zahájením přestavby. Kromě vyšší ochrany před zaplavením při vzedmutí Labe je tím umožněna i budoucí instalace plovoucích mol pro zastávky trajektů.

Pro demontážní práce a později pro vlastní výstavbu nové budovy se na staveništi používalo souběžně až pět věžových jeřábů. Šlo o dva jeřáby Wolff výšky 78 m se zdvihem háku na výložníku až 124 m, dva jeřáby Liebherr 280 EC-H 12 výšky 140 m, s dosahem výložníku 50 m a zdvihem háku 91 m, a konečně jeřáb Potain MDT 132 se zdvihem háku 80 m.

Pilotový základ
Zatímco původní Kaispeicher z 19. století byl založen na roštu dřevěných pilot, budova Kaispeicheru A ze šedesátých let 20. století spočívala navíc na 1111 monoliticky zhotovených železobetonových pilotách průměru 0,5 m a délky 15 až 19 m, které byly betonovány do vytahovaných výpažnic beraněných do mezer mezi původními dřevěnými pilotami. Jejich počáteční únosnost v roce 1963 byla 1,6 MN. Ještě v průběhu vybourávání vnitřku velkoskladu byla v polovině roku 2007 provedena diagnostika obnažené části pilotového základu a byly provedeny zatěžovací zkoušky vybraných pilot. Zkouškami bylo zjištěno, že se únosnost pilot po padesáti letech zvýšila v průměru o plných 40 %! Hlavním důvodem nárůstu únosnosti pilot je zvýšení plášťového tření v důsledku dlouhodobého zhutňování písčitého podloží jeho opakovaným stlačováním masou vody během přílivů. Dalším faktorem zvyšujícím únosnost pilotového roštu jako celku je klenbový efekt, který se postupně vytvořil ve zkonsolidované vrstvě základové půdy pod oběma provázanými pilotovými rošty.

S upřesněnými hodnotami získanými ohledáním a zkouškami bylo potom provedeno podrobné statické posouzení stávajícího pilotového roštu zatíženého novou budovou o předpokládané hmotnosti 200 000 t. Výsledky vyvrátily původní optimistický předpoklad, že stávající pilotový rošt unese i novou budovu Elbphilharmonie. Nová budova se ukázala být pro stávající pilotový základ příliš těžká, oproti původnímu Kaispeicheru namáhá základ zhruba dvojnásobně. Kromě svislého zatížení je základ namáhán i v důsledku příčného zatížení větrem. Elbphilharmonie je 110 m vysoká a její poloha na ostrohu vysunutém do koryta Labe je z hlediska namáhání větrem velmi exponovaná. Pilotový rošt musel být výrazně zesílen, bylo doplněno dalších 628 železobetonových pilot. Z původních pilot jich je v novém roštu nominálně využito 931 (84 %), i s novými pilotami spočívá v současnosti budova na 1559 staticky plně funkčních pilotách. Nově zhotovované piloty měly opět délku cca 15 m, byly betonovány na místě pod ochranou výpažnic vháněných do bahnitého labského dna kombinací vibroberanění a zavrtávání. Statický výpočet a projektovou dokumentaci hlubinného založení Elbphilharmonie vypracovala firma Rohwer Ingenieure GmbH. Realizace doplňujících pilot a následná betonáž nové základové desky proběhly na jaře 2008.

Betonový nosný systém budovy
Elbphilharmonie má celkem 27 nadzemních podlaží. Z toho je osm podlaží ve spodní části budovy a až devatenáct podlaží v prosklené horní části. Ve spodní části budovy i v převážné části půdorysu její horní části tvoří nosnou konstrukci Elbphilharmonie víceméně standardní železobetonový skelet, tvořený pravidelným rastrem sloupů a monolitickými obousměrně pnutými stropními deskami. Příčnou tuhost budovy zajišťují tři železobetonová jádra, jimiž jsou vedena schodiště a výtahové šachty. Dvě jádra jsou v širší, východní části budovy a slouží i potřebám hotelu, třetí jádro je naopak v úzké, západní části budovy a obsluhuje i rezidenční část Elbphilharmonie (obr. 37). Dispozičně, staticky a konstrukčně výjimečně náročnou částí budovy je střed její nadstavby, v níž se nacházejí obě koncertní síně. Koncepčně originální, ale také neobyčejně komplikovaná je především konstrukce Velkého sálu s jeho dvěma obálkami, které dokáží díky svému vzájemnému odpružení eliminovat přenos vibrací a zvuků mezi vnitřkem sálu a jeho okolím. Mimořádně komplexní a náročné je dále hybridní, několikavrstvé zastropení Vekého sálu, tvarově neobyčejně složitá je i konstrukce zvlněné střechy korunující celou budovu.

Velký sál, který se nachází ve výšce 50 až 90 m nad terénem a vyplňuje v úrovni svého největšího příčného rozměru (40 m) budovu téměř na celou její šířku, představuje se svou celkovou hmotností 12 500 t obrovské zatížení, které nelze bez dalších vložených nosných prvků podepřít pouhou pravidelnou skeletovou konstrukcí níže položených podlaží. Přirozený tok silových účinků tíhy Velkého sálu do betonových konstrukcí pod ním je navíc velmi komplikován tím, že se právě pod ním, na úrovni 9.NP, nalézá komunikační podlaží The Plaza, které – s výjimkou hotelové a rezidenční části půdorysu – kontinuální nosný skelet budovy zcela přerušuje. Rozhodující část zatížení od Velkého sálu je tak přenášena přes podlaží The Plaza do nižších částí nosné konstrukce a dál do základové desky osmi exponovanými, šikmo vedenými pilíři z vysokohodnotného pohledového betonu, které jsou viditelné na úrovni 9.NP i návštěvníkům foyeru a vyhlídkového ochozu (obr. 38). Nosné konstrukce běžných podlaží budovy byly zhotoveny v naprosté většině monoliticky, z betonu pevnosti C30/37, pro subtilní části vnější obálky Velkého sálu, kde nebylo možné hutnit vibrací, byl použit samozhutnitelný beton. Stropy v horní části budovy jsou ve velkém rozsahu vylehčeny sytémem ztracených tvarovek Cobiax. Stěny tří komunikačních jader se schodišti a výtahy jsou z betonu C50/60 v pohledové kvalitě SB 4. Aby se dosáhlo co nejsvětlejších odstínů povrchu betonu, obsahovalo složení betonu vysokopecní cement. Pro silně namáhané prvky, typicky pro šikmé sloupy podpírající Velký sál, byl použit vysokohodnotný beton pevnostní třídy C80/95. I ten musel být v pohledové kvalitě, tj. v čerstvém stavu musel mít mimo jiné důsledně rovnoměrné složení a mít vyrovnanou tekutou, až velmi tekutou konzistenci. Celkem bylo tohoto druhu betonu spotřebováno 1050 m³. V rozsahu vybouraného Kaispeicheru A byly nové stropy po svém vnějším obvodě uloženy na obvodové stěny na jižní, západní a severní straně prostřednictvím kapes a rýh. Východní zděná stěna Elbphilharmonie byla však při své patě nově proražena v šířce bezmála 60 m pásem vjezdů do garáží a vstupů pro návštěvníky a zaměstnance. Zatížení od zdiva stěny nad tímto otvorem a tíha dalších nesených částí budovy jsou proto v rozsahu tohoto otvoru přenášeny mohutným, 4,3 m vysokým stěnovým nosníkem vedeným podél rubu cihlové obvodové stěny, uloženým na podporách v místech obou východních rohů budovy.

Jedním z hlavních principů architektonického efektu budovy Elbphilharmonie je jasné oddělení její zděné spodní části od prosklené nástavby, která má působit, jako by se nad vizuálně těžkou spodní částí vznášela. Ke zvýraznění tohoto efektu má obvodový ochoz The Plaza, který obě základní hmoty budovy odděluje, jasně horizontální linie nepřerušované žádnými svislými konstrukčními prvky. Ačkoliv je tíha obvodových částí výše ležících podlaží a zejména tíha skleněného pláště zatěžující především krajní, obvodovou řadu sloupů značná, z výše uvedených vzhledových důvodů byla právě tato krajní řada sloupů v úrovni komunikačního podlaží The Plaza na 9.NP vypuštěna. Tok svislých sil je proto převeden v průběhu 10.NP až 12.NP šikmými ocelobetonovými sloupy z krajní řady sloupů do sloupů druhé řady, vizuálně už skrytých. Obvodové části stropů těchto tří podlaží jsou zavěšeny shora. Aby bylo možné vytvořit větší volnou plochu bez sloupů v západním výběžku ochozu pod horní částí budovy tyčící se v tomto případě do maximální výšky 110 m, byl za fasádu vložen zalomený obvodový ocelový rám (obr. 39).

Celkem bylo při výstavbě Elbphilharmonie spotřebováno 63 000 m³ betonu. Do nového základu bylo uloženo 12 000 m³betonu, 51 000 m³ ho obsahuje nosný betonový skelet budovy. Betonové konstrukce v rozsahu 41 000 m³, tj. přes 80 % (!) objemu instalovaného betonu mimo základ budovy, jsou pohledovým betonem (Sichtbeton), tedy mají řízenou kvalitu vzhledu povrchu. Při výstavbě Elbphilharmonie bylo použito celkem třicet druhů betonu v závislosti na požadované pevnosti a trvanlivosti, konzistenci čerstvého betonu a požadavcích na jeho tuhnu- tí. U pohledově exponovaných betonových ploch se mimo jiné musela věnovat pozornost správ- nému zbarvení ztvrdlého betonu, struktuře povrchu, uspořádání spár a dostatečné koordinaci použitého bednění i technologii betonáže. Rozhodující množství betonu bylo vyrobeno v betonárně speciálně za tím účelem postavené v HafenCity, čerstvý beton byl ukládán výkonnými čerpadly.

Hybridní nosná konstrukce Velkého sálu
Velký sál je dispozičně tzv. viničného typu, tj. pódium pro orchestr a případné sbory je půdorysně uprostřed a hlediště je uspořádáno kolem pódia terasovitě do výšky v podobě nepravidelně propojených, prostorově uspořádaných balkonů (evokace vinic na strmých svazích). Žádné z 2100 sedadel sálu není od dirigentského stupínku dále než 30 m.

Konstrukčně představuje Velký sál uzavřenou zaoblenou železobetonovou skořepinu (vnitřní obálka, „Innenschale“) všesměrně pružně uloženou uvnitř prostorové železobetonové konstrukce (vnější obálka, „Außenschale“) integrálně propojené s nosnou konstrukcí zbytku budovy (obr. 22 a 40). Toto náročné konstrukční řešení Velkého sálu je označováno jako „plovoucí betonové vejce“ nebo jako „loď v suchém doku“. Pružné uložení je realizováno svazky ocelových pružin soustředěných v 342 pružinových tlumičích, které jsou promyšleně rozmístěny nejen pod vnitřní obálkou, ale i „všesměrně“ po celém její povrchu (obr. 41). Toto řešení prosadili architekti HdM na naléhání akustika Yasuhisa Toyoty, který je považoval za nepostradatelné, pokud měly být obě koncertní síně, tak jak znělo zadání, skutečně důsledně akusticky oddělené jak od částí budovy s hotelem a byty, tak především od často pronikavého hluku labského přístavu.

Prostorová geometrie Velkého sálu je nesmírně složitá a byla velkou výzvou jak ve fázi tvorby projektové dokumentace, tak ve fázi realizace. Ačkoli se v některých oblastech přibližují vnější a vnitřní obálka sálu jen na vzdálenost několika centimetrů, nikde se nesmějí dotýkat, aby nedošlo k nežádoucímu přenosu vibrací a tím i zvuku. Každá z obou obálek Velkého sálu je v horní, stropní části navíc ještě rozdělena na víceméně nenosnou, „podhledovou“ vrstvu zavěšenou na nosné horní „vrstvě“, robustní nosné konstrukci zastropení sálu. Vnější obálka je spojitou železobetonovou prostorovou konstrukcí, tvořenou dílčími 0,2 až 0,4 m tlustými zakřivenými segmenty někdy převážně stěnového, někdy spíš deskového charakteru, někdy mají tyto segmenty charakter betonových skořepin.

Na vnitřní plochu této vnější obálky byla nabetonována radiálně uspořádaná betonová žebra, která se sbíhají v jejím nejnižším místě, na dně pomyslného „suchého doku“, kde je největší koncentrace pružinových ložisek podpírajících vnitřní obálku sálu. Na tato radiálně uspořádaná žebra vedená v proměnlivém sklonu byly následně namontovány obdobně radiálně uspořádané ocelové nosníky a sloupky, které podpírají odpruženou ocelovou konstrukci tvořící základ vnitřní obálky Velkého sálu (obr. 42). Funkčně byla ocelová konstrukce rozčleněna na tři části: primární konstrukcí jsou už zmíněná opěrná radiální žebra (660 t), sekundární částí byly vlastní prostorové konstrukce stěn a balkonů vnitřní obálky (480 t) a terciální částí pak dostrojení (28 t) předchozí sekundární části před finálním nanesením stříkaného betonu. Extrémně geometricky složitá ocelová konstrukce vnitřní obálky má včetně stropní části celkovou hmotnost 1585 t, obsahuje 14 443 různých, individuálně navržených styčníků a téměř 45 000 šroubových spojů. Statické výpočty měly 8750 stran, bylo vypracováno 19 900 dílenských výkresů jednotlivých ocelových prvků a 1068 montážních výkresů.

Ocel byla zvolena jako základní materiál nosné konstrukce vnitřní obálky Velkého sálu jednak z důvodu mimořádné tvarové složitosti, jednak z důvodu snahy o co nejnižší hmotnost konstrukcí Velkého sálu. Únosnost pilotového základu byla zvýšena sice značně, ale přesto jen do jistého limitu – a to ještě v době, kdy konstrukce Velkého sálu nebyla zcela vyprojektována a její hmotnost se do značné míry jen odhadovala. Fakt, že zejména Velký sál spočívá na pružinách, vede k jeho dynamicky složitému chování. Jedním z jeho projevů bylo i hrozící rozkmitání vykonzolovaných balkonů s diváky. Relativně složité simulační výpočty měly za cíl optimalizovat rozložení tuhosti ocelové konstrukce vnitřní obálky i polohu a orientaci podpěrných pružinových sestav a přídavných tlumičů vibrací v parapetech některých balkonů v sále. Podrobné výpočty ocelových konstrukcí obou koncertních sálů, konstrukcí obou spirálových schodišť k sálům a dalších speciálních ocelových konstrukcí Elbphilharmonie provedla firma Haslinger Stahlbau GmbH. Tato firma ocelové konstrukce také vyrobila, odzkoušela, dopravila a na staveništi smontovala (obr. 43 a 44).

Na smontovanou ocelovou kostru vniřní obálky včetně konstrukce balkonů a zavěšeného podhledu stropu bylo naneseno následně několik vrstev stříkaného betonu, takže se i tato vnitřní obálka stala materiálově a staticky spojitou sférickou železobetonovou konstrukcí. Její vnitřní povrch byl nakonec kontinuálně obložen sádrovláknitými tvarovkami akustické „bílé kůže“.

Pro betonáž mnoha prostorově velmi nekonvenčně tvarovaných betonových konstrukcí Elbphilharmonie bylo nutné vyrobit odpovídající trojrozměrná bednění, popř. formy, často velmi komplexní podoby. Týkalo se to především schodišť k Velkému a Malému sálu z foyeru The Plaza, monoliticky vybetonovaných do tvaru kuželových spirál, a dále i jednotlivých segmentů v prstencích postupně betonované vnější obálky Velkého sálu. Potřebné speciální díly bednění navrhla architektonická kancelář jonek + dressler (J + D) architekten z Bielefeldu, s použitím progresivních pětiosých CNC frézek je vyrobila firma Briteg GmbH z Delbrücku.

Zastropení Velkého sálu a střešní konstrukce budovy
Hlavním prvkem zastropení je masivní prostorový rám tvaru špičatého klobouku primárně sestavený z radiálně uspořádaných ocelových vazníků. Vzhledem k tomu, že jsou nejen příčle, ale i pásy těchto vazníků obecně šikmé, směrem ke středu stropu až velmi šikmé, a že řada příčlí tohoto rámu není přímo zatížena a prvky rámu jsou celkově velmi štíhlé, představuje konstrukce zastropení hlavního sálu Elbphilharmonie typologicky svébytný přechod mezi prostorovým rámem a prostorovou příhradovinou. V tom, jak sestavit co nejvýstižnější výpočtový model tohoto atypického stropu a jak interpretovat výsledky provedeného statického posouzení, bylo jádro přes dva roky trvajících sporů mezi statiky generálního projektanta a statiky firmy Hochtief. Mimořádně komplexní, materiálově smíšenou konstrukci zastropení Velkého sálu navrhl Dr. Heinrich Schnetzer, švýcarský statik a konstrukční inženýr, spoluvlastník Schnetzer Puskas Ingenieure AG se sídlem ve švýcarské Basileji. Jeho výpočet byl následně přezkoumán a schválen nezávislým německým kontrolním statikem a později i dalšími uznávanými experty. Zatímco projektanti a statici, kteří jejich výpočty a řešení ověřovali, potvrzovali, že je návrh stropu dostatečně spolehlivý, generální dodavatel s odvoláním na analýzy jím pověřených statiků o tom vyslovoval naopak dlohodobě pochybnosti.

Zastropení Velkého sálu muselo překlenout oválný prostor 55 × 50 m, přirozeně bez jakékoliv mezipodpěry. Výškově se prostírá mezi úrovněmi 72,5 m až 91,5 m a jeho vlastní konstrukční výška stoupá od 2 m v úrovni patní linie až po 9 m ve špičce „klobouku“. Nosná část zastropení, které je součástí vnější obálky sálu, má hmotnost 600 t, zavěšná část stropu, která patří k vnitřní obálce sálu, má hmotnost 200 t. Jednotlivé tyčové prvky ocelové konstrukce stropu mají délku až 25 m a hmotnost až 8 t, radiální vazníky, z nichž byla stropní konstrukce postupně sestavena, měly hmotnost až 40 t. Vzhledem k tomu, že nosnost věžových jeřábů byla pro nejvzdálenější části stropu Velkého sálu omezena až na 12 t, musely být vazníky pro motáž děleny na dvě, zpravidla však na tři montážní části.

Souhrnná tíha ostatního stálého zatížení namáhajícího nosnou konstrukci stropu Velkého sálu dosahuje téměř 80 MN. Podílí se na něm hlavně souvrství střechy, prostory a podlahy s technologickým vybavením, již zmíněné vzduchovody a další komponenty vzduchotechniky (obr. 45), další energetické a datové rozvody a v neposlední řadě i zavěšený podhled stropu Velkého sálu, tvořený pěti vrstvami stříkaného betonu, a mohutný reflektor, které jsou – stejně jako všechny další povrchové plochy sálu – pokryty sádrovláknitou „bílou kůží“.

Speciálním technickým problémem bylo uzavření komplikované konstrukce stropu Velkého sálu jeho svrchní betonovou vrstvou, a to hlavně z důvodu jejího strmého sklonu, který dosahuje až 50°. Horní povrch stropu má zhruba kuželovitý tvar, přičemž výškový rozdíl mezi jeho vrcholem a nepravidelně oválnou obvodovou patní linií činí 19 m. Stěny tohoto nepravidelného kužele navíc nejsou ve směru spádnic přímkové, ale buď polygonálně lomené, nebo dokonce vyduté. Realizovat povrchovou betonovou vrstvu takového tvaru bylo technicky téměř nemožné, už s ohledem na příliš velkou hmotnost, kterou by nutně musela mít. Tato uzavírací betonová vrstva byla proto provedena v převážném rozsahu jako prefabrikovaná, z jednotlivých dílců ukotvených na horní přiruby profilů ocelové stropní konstrukce (obr. 46). Pro odlití betonových dílců bylo použito 96 forem různého tvaru. Použit byl samozhutnitelný beton C40/50 speciálního složení s maximálním zrnem kameniva 8 mm, aby čerstvý beton dobře obalil velmi hustou betonářskou výztuž. Dílce měly tloušťku 200 mm a plochu od 5 do 20 m2. Žádný z nich neměl pravoúhlý tvar a každý měl alespoň jednou zalomený povrch. Dílce největšího rozpětí situované při patě kužele jsou předepnuty tyčemi, aby se snížil jejich průhyb od vlastní tíhy. Dílce byly kladeny po spádnici ve směru odspodu vzhůru v obousměrných rozestupech 400 mm. Do takto vzniklých, následně dobetonovaných spár zasahovala z obou sousedících dílců vyčnívající výztuž, její vzájemný přesah byl 250 mm. Do dobetonovávaných spár zasahovaly navíc spřahující trny z přírub pod nimi ležících ocelových profilů. Monolitickým dobetonováním horizontálních a spádnicových spár vznikla výsledná skořepinová betonová vrstva částečně spřažená s ocelovým rámem, který ji podpírá. Na uzavírací betonovou skořepinu stropu byly potom uloženy víceméně standardní vrstvy tepelné izolace a vodotěsné izolační fólie.

Střecha má plochu 6200 m²a geometricky se člení do osmi konkávně zakřivených, kulových segmentových ploch, které v souhrnu vytvářejí zcela specifické a elegantní, křivočaré zakončení siluety budovy. Nejnižší bod střechy je ve výšce 79 m, nejvyšší ve výšce 110 m. Strmost sklonu střešních ploch dosahuje až 55°. Projektanti původně navrhovali vymodelovat tvar střechy ocelovou konstrukcí z trubkových prvků, to ale dodavatel považoval za nerealizovatelné. Ve výsledku bylo navrženo přes tisíc svařovaných dvojitých T nosníků sestavených do geometricky jedinečně komplikované střešní konstrukce s proměnlivým zakřivením a mnoha složitými prostorovými styky. Žádný z těchto nosníků není geometricky identický s jiným nosníkem. Hmotnost ocelové nosné konstrukce střechy činí souhrnně téměř 850 t. Na zvlněnou osnovu ocelových nosníků jsou uloženy, celoplošně v rozsahu celého půdorysu střechy, trapézové plechy TR85 o tloušťce 1 až 1,25 mm (obr. 47).

Prolisy trapézového plechu jsou vyplněny zvukově izolačními vložkami. Na ně je položena samolepicí parotěsná fólie, kterou prostupuje 4500 držáků nosných tyčí střešních terčů. Na parotěsnou fólii byly položeny dvě vrstvy tepelné izolace z minerálních vláken o celkové tloušťce 190 mm a na ni odolná hydroizolační membrána Sarnafil schopná odolat zatížení od větru až do hodnoty 6 kN/m². Poslední, z výšky viditelnou střešní „vrstvou“ je již zmíněných 5800 bělavě zbarvených, perforovaných hliníkových terčů průměru 0,9 až 1,1 m (obr. 48). Tyto kruhové „flitry“ (Pailletten), jejichž návrhem sledovali architekti vytvoření „páté fasádní stěny“ korespondující svým estetickým účinkem s prosklenými stěnami boku budovy, byly v únoru 2009 Univerzitou aplikovaných věd v Kielu úspěšně odzkoušeny na odolnost, mj. při zasažení bleskem. Dokumentaci hliníkových terčů a jejich uspořádání na střeše Elbphilharmonie vypracovala firma Wittenauer GmbH ze Sasbachu, montáž terčů provedla firma Hoch Oben GmbH z Halle.

Povrchová „bílá kůže“ stěn koncertních sálů
Jak už bylo zmíněno, v případě Velkého i Malého sálu hamburské Elbphilharmonie byla ve větším rozsahu vůbec poprvé realizována akustická úprava spočívající v úplném obložení veškerých pevných vnitřních povrchů vrstvou speciálního, velmi hutného sádrovláknitého kompozitu, vytvořením tzv. bílé kůže (Weiße Haut). Stěny, stropy, dělicí stěny, balkony atd. obou koncertních sálů jsou obloženy celkem 10 287 sádrovláknitými panely různého tvaru a tloušťky, které na sebe v těsných spárách nejen přesně tvarově navazují, ale především díky precizní všesměrné návaznosti textury svého povrchu dosahují až udivujícího dojmu kontinuity a jednolitosti všech povrchů, jako by byl veškerý vnitřek sálů opravdu potažený jakousi zvláštní „kůží“. Většina panelů má plochu do 0,5 m² (výchozím rozměrem byl obdélník 0,6 × 0,7 m), jejich tloušťka se pohybuje obvykle mezi 50 až 70 mm. Pro materiál panelů byla vybrána hmota GIFAtec® firmy Knauf Integral KG ze Satteldorfu, která byla pro potřeby Elbphilharmonie částečně modifikována, mj. přidáním vláken buničiny z recyklovaného papíru. Její hustota činí 1500 kg/m³. Hmotnost jednotlivých panelů se pohybovala mezi 35 a 125 kg. Souhrnná hmotnost vyrobených panelů činila 458,5 t. K převozu vyrobených akustických panelů nákladními auty do Hamburku bylo třeba 114 jízd.

Výchozí surový blok panelu tlustý až 180 mm byl nejdříve vytvořen slepením až pěti desek GIFAtecu na sebe. Každý panel byl pak jednotlivě nařezán a tvarově opracován pětiosou CNC frézkou (obr. 49) podle programu specifikujícího tvar a texturu povrchu příslušného panelu, a to včetně detailní tvarové návaznosti jeho povrchu na povrchy sousedních panelů. Členitý povrch panelů tříští dopadající zvukové vlny a odráží je svými nesčetnými skořepinovými prohlubněmi hloubky 5 až 90 mm v rozptýlené podobě, což výrazně zkvalitňuje akustiku zejména ve velmi členitém Velkém sále. Pro více než 1,5 milionu běžných metrů frézování se použilo více než tisíc vysoce kvalitních frézovacích nástrojů s diamantovým hrotem. Tvarovaný povrch panelů je navíc poset hustým rastrem vyvrtaných dutin, které dopadající zvuk částečně pohlcují a tím jej tlumí. Panely mají ve výsledné podobě světle béžovou barvu, jejich povrch je opatřen čirým, matovým ochranným lakem (obr. 51). K podkladu jsou připevněny vždy čtyřmi šrouby. Bílá kůže má vysokou odolnost proti otěru a dlouhodobou trvanlivost. Kromě vynikajících akustických vlastností má i funkci protipožární ochrany nosné konstrukce sálů.

Sádrovláknitý obklad sálů byl vyvinut a navržen architektonickou kanceláří Herzog& de Meuron AG, ve spolupráci s proslulým japonským specialistou Yasuhisa Toyotou z akustického studia Nagata Acoustics Inc., odborníky na požární bezpečnost a firmou Peuckert GmbH, která obklad v sále instalovala. Před rozhodnutím o výrobě „bílé kůže“ byl proveden důkladný průzkum možných a dostupných materiálů a byly provedeny numerické a vzorové studie. Yasuhisa Toyota prováděl zkoušky akustických parametrů sálů Elbphilharmonie jak na modelech, tak i v reálném prostředí budovaných sálů. U povrchové úpravy Velkého sálu se původně počítalo s nákladovou položkou ve výši 3,5 mil. eur, jediný výrobce, který si na výrobu obkladů tohoto typu, rozsahu a náročnost v požadovaném termínu troufl, ovšem požadoval 31 mil. eur, devítinásobek. Město pak samo našlo jiného, menšího výrobce, firmu Hasenkopf Industrie Manufaktur GmbH & Co. KG z bavorského Mehringu, která se zavázala k dodávce panelů „bílé kůže“ za cenu 15 mil. eur. S ohledem na enormní rizika, která tento výrobce podstoupil s ohledem na fakt, že obložení tohoto typu v daném rozsahu mělo světovou premiérou, se Hamburk zavázal ručit za tuto relativně malou firmu (roční obrat v r. 2008: 3,1 mil. eur) v případě její případné insolvence v důsledku dodávky pro Elbphilharmonie. Ze stropu Velkého sálu visí mohutný (50 t), nepohyblivý nálevkovitý reflektor s plochou podhledu 200 m². I ten je pokryt panely „bílé kůže“. Svým tvarem zlepšuje akustické parametry sálu zejména při provozování symfonické hudby, současně slouží k atraktivnímu a efeknímu ovětlení síně (obr. 51).

Skleněný fasádní plášť budovy
Snad nejvýraznějším, z dálky viditelným prvkem, který spoluvytváří velmi působivý, nezaměnitelný vzhled Elbphilharmonie, jsou skleněné fasády horní části budovy. Celková plocha proskleného pláště budovy činí 21 500 m², z toho největší část, 16 000 m², připadá na hlavní fasádu budovy. Dalších 2000 m² mají plochy lemující otvory a prostupy a 3500 m² skleněné povrchy komunikačního podlaží The Plaza. V rámci hlavní fasády zabírá hotelová část budovy 1250 m², fasáda rezidenční části 450 m². Fasáda je sestavena z 1100 skleněných panelů zasklených dvojitým sklem tloušťky 2 × 8 mm. Panely jsou dvou základních rozměrů: 4,3 × 5 m (šířka × výška) v úrovni plazy, 4,3 × 3,35 m na zbytku pláště budovy. Panely mají hmotnost až 1,8 t.

Tvary a rozměry otvorů v panelech jednovrstvého skleněného pláště jsou rozdílné v hotelové části budovy, v rozsahu apartmánů a na plochách, za nimiž se nacházejí koncertní sály a jejich foyer. Z 2200 skleněných výplní fasádních panelů jich je 382 s originálním konvexním nebo konkávním zakřivením skla kulminujícím vertikální vlnou při jednom ze svislých okrajů panelu. Vlny zakřiveného skla mají výšku 350 mm a kryjí ručně ovládaný oválný větrací otvor (obr. 53). Sférické zakřivení skleněných výplní zvyšuje vizuální efekt odrazu světla a tím i proměnlivost vzhledu budovy v různou denní dobu a při různém počasí. Tvarování skleněných výplní probíhalo při teplotě 600 °C. Fasádu bytové části budovy člení podkovovité otvory lodžií z akrylátového skla vyztuženého skleněnými vlákny, které poskytují velkorysý výhled, ochranu před větrem a deštěm a zároveň umožňují kvalitní větrání místností (obr. 54).

Skleněné výplně fasádních panelů jsou potištěny technikou sítotisku rastrem světle šedých chromových teček řízeně proměnlivé velikosti a barevné intenzity a následně ještě rastrem teček způsobujících zrcadlový efekt. Tento potisk slouží jednak jako ochrana před slunečním zářením, jednak jako zdroj vizuáních efektů, kterými takto upravené sklo působí pod různými úhly pohledu. Hustota sítě teček je proměnná v závislosti na poloze a účelu každé jednotlivé místnosti, potisk byl řízen speciálním výpočetním programem (AGC Coating on Demand). Skla byla rozdělena do několika skupin v závislosti na jejich poloze v rámci pláště budovy a byla pak v rámci dané skupiny potištěna všechna stejně. Architekti měli původně v úmyslu nechat potisknout každé sklo zcela individuálně – z finančních, ale i časových důvodů od toho bylo však upuštěno. Specifickým zabarvením skel, zrcadlící úpravou jejich povrchu a velkým počtem zakřivených skleněných výplní, bylo dosaženo neobvyklého, velmi atraktivního vzhledu budovy Elbphilharmonie. Okolní město, řeka a nebe se v její monumentální skleněné fasádě odrážejí v neustálých proměnách denní doby, ročních období a počasí s pozoruhodnou působivostí.

Jednotlivé panely byly kompletovány a zkoušeny firmou Josef Gartner GmbH v bavorském Gundelfingenu an der Donau. Tam také proběhly úspěšné zátěžové testy jednotlivých typů panelů a smontovaných částí pláště. Při zkouškách byly testované sestavy vystaveny mj. rychlosti větru až 150 km/h generovanému 14válcovým dvouhvězdicovým leteckým motorem Herkules a také simulovanému přívalu deště intenzity 120 l/m²/h. Samotné skleněné výplně různých typů se vyráběly ve sklárnách AGC Interpane v bavorském Plattlingu, BGT Bischoff Glastechnik AG v Brettenu v Bádensku-Württembersku a v italské Padově. Montáž skleněné fasády realizovala firma Hamburg Fassadenbau. Původně měla stát skleněná fasáda 28 mil. eur, po změně hladkých skel na různorodě tvarovaná stoupla cena skleněné fasády na cca 50 mil. eur. Jeden skleněný panel stál i s montáží v průměru 45 500 eur.

Bylo drama kolem vybudování Elbphilharmonie nutné? A stálo za to?

Od předání dokončené Elbphilharmonie uplynulo dva a půl roku a od jejího slavnostního otevření v lednu 2017 už přes 26 měsíců. Už dva roky je nová dominanta Hamburku hlavním magnetem všech návštěvníků tohoto starobylého hanzovního města – a nic nenasvědčuje tomu, že by tomu mělo být v nejbližších letech jinak. O Elbphilharmonie je obrovský zájem a sklízí uznání a obdiv ve všech ohledech. Jen během prvního roku od zprovoznění proběhlo v jejích sálech přes 600 koncertů, navštívilo je na 850 tisíc posluchačů. Za prvních dvanáct měsíců vystoupilo ve Velkém sále Elbphilharmonie – kromě Labské filharmonie Severoněmeckého rozhlasu (NDR Elbphilharmonie Orchester) a Státní filharmonie Hamburk (Philharmonisches Staatsorchester Hamburg), které jsou tu doma – na sedmdesát (!) nejpřednějších světových symfonických orchestrů. Letos v únoru tu s nadšeným ohlasem premiérově vystoupila i Česká filharmonie. Všechny koncerty konané ve Velkém sále jsou velmi rychle vyprodávány a tato situace bude, zdá se, trvat ještě řadu let, neboť zájemců i ze vzdálenějšího zahraničí, kteří touží na vlastní oči vidět design, a také „na vlastní uši slyšet“ akustiku sálu, který se stal proslulým už v průběhu svého zrodu, je a ještě dlouho bude mnoho. Na vyhlídkový ochoz The Plaza si vyzvedlo vstupenku, dosud stále bezplatnou, přes 4,5 milionu návštěvníků. Příležitosti prohlédnout si budovu s průvodcem využilo přes 70 000 osob. Dalších 60 000 posluchačů se zúčastnilo některého z nabízených edukačních hudebních programů. O zcela mimořádném zájmu o Elbphilharmonie svědčí i údaje o její mediální publicitě. Budově a koncertům Elbhilharmonie bylo věnováno jen do konce roku 2017 přes 50 000 článků v tištěných a elektronických médiích, webové stránky Elbphilharmonie zaznamenaly přes 50 milionů otevření. Od jara 2001, kdy přišli Alexander Gérard a Jana Marko s ideou nové hamburské koncertní síně, až do ledna 2017, kdy byla Elbphilharmonie slavnostně otevřena svému účelu, uplynulo dlouhých šestnáct let. Její dokončení bylo posunuto mnohokrát, oproti prvním představám o devět let, oproti původnímu smluvnímu termínu o 6,5 roku. Původně avizovaná cena, kterou mělo město ze svého rozpočtu za Elbphilharmonie zaplatit, se nakonec zvýšila šestnáctkrát, celkové náklady na výstavbu budovy předpokládané při podpisu realizační smlouvy nakonec vzrostly dva a půl krát (obr. 55). Vybudování Elbphilharmonie provázela řada vypjatých konfliktů a krizových fází, její výstavba byla dokonce na řadu měsíců pozastavena. Celá jedna garnitura politické reprezentace města a jeho vysoce postavených úředníků, která výstavbu nové, reprezentativní hamburské koncertní síně prosadila a přes deset let ji řídila, byla za svůj přístup městskými orgány v novém politickém složení oficiálně zkritizována a – třebaže proti nikomu z těchto osob nebylo vzneseno obvinění – došla značné újmy na cti. To, nakolik oprávěně, je vděčným předmětem analýz, kterým se už nevěnují ani tak stavební experti, jako spíš ekonomové, politologové, ale hlavně političtí komentátoři…

Autor tohoto článku si dovoluje vyslovit názor, že pokud by byly předem veřejně známy reálně očekávatelné náklady budovy tak výjimečně koncipované, jako byla už od počátku Elbphilharmonie – a to bylo do značné míry možné udělat na základě srovnání s konečnými náklady jiných obdobně unikátních světových koncertních síní – hamburská veřejnost by byla velmi pravděpodobně proti a politická opozice na hamburské radnici by toho neváhala využít, to jest výstavbu Elbphilharmonie by zmařila. Je v tomto ohledu víc než zneklidňující, že, pokud má být v současných poměrech evropské liberální demokracie vybudována špičková veřejná budova, která by mohla být skutečnou chloubou současné generace a jejím darem pro generace příští, nelze toho, zdá se, dosáhnout otevřenou, korektní „hrou“. Přesně to se bohužel může týkat i Prahy, našeho až přespříliš konzervativně a velmi úzkoprse spravovaného hlavního města, které moderní koncertní síň kvalit Elbphilharmonie potřebuje přímo s palčivou naléhavostí. A ještě jeden údaj na samotný závěr: souhrnné zadlužení města Hamburku, které činilo v roce 2008 už 21,4 mld. eur, vzrostlo do konce roku 2017 o dalších více než 50 % (!) na 32,8 mld. eur (18 200 eur na obyvatele). Během let, kdy se budovala Elbphilharmonie, vzrostlo zadlužení Hamburku o 11,4 mld. eur! Nárůst výdajů z rozpočtu města na výstavbu jeho jedinečné nové koncertní budovy špičkových kvalit za stejnou dobu, tj. 472 mil. eur, je vysoký a samozřejmě bolí. Ale i tak činí na celkovém nárůstu zadlužení Hamburku pouhá 4 %...

Základní technické údaje budovy Elbphilharmonie

Zastavěná plocha: 10 540 m²
Celková podlahová plocha: 125 512 m²
Počet podlaží: 2 PP a 27 NP, z toho 8 NP (1.NP až 8.NP) ve spodní části bývalého velkoskladu, 19 NP (9.NP až 27.NP) v novostavbě prosklené nástavby
Rozměry budovy: 126 m (délka) × 85 m (šířka) × 110 m (výška), nová nejvyšší budova Hamburku
Celková hmotnost budovy: cca 200 000 t
Spotřeba hlavních materiálů: beton 63 000 m³, betonářská výztuž 18 000 t, konstrukční ocel 4000 t
Konstrukční výška běžného podlaží horní části: 3,5 m
Délka vstupního koridoru s vypuklým eskalátorem: 85 m
Plocha prosklené vnější fasády horní části budovy: 16 000 m², 1100 skleněných panelů
Celková plocha zvlněného střešního pláště budovy: 6200 m², 8 dílčích konkávních, 5800 kruhových hliníkových terčů
Velký sál: podlahová plocha – 2590 m², objem sálu – 23 000 m³, rozměry – 50 m (délka) × 40 m (šířka) × 25 m (výška), 2100 míst
Malý sál: podlahová plocha 440 m², rozměry 30 × 14,6 × 10 m, 550 míst
Počet akustických vláknosádrových panelů „bílé kůže": 10 287 ks
Počet pružinových tlumičů: 342 (Velký sál), 24 (Malý sál)
Kaistudio: podlahová plocha 174 m², 150 míst
Hotel: Westin Hamburg Hotel 4,5*, 16 640 m², 246 pokojů v rozsahu 10.NP až 20.NP
Rezidenční část budovy: 45 luxusních bytů (120 až 380 m²)
Počet restaurací: 3
Počet parkovacích míst: 520
Počet výtahů: 29

Základní technické údaje budovy Elbphilharmonie

Organizace zúčastněné na výstavbě

Vlastník: Freie und Hansestadt Hamburg (Svobodné hanzovní město Hamburk)
Zástupce vlastníka: Elbphilharmonie Hamburg Bau GmbH & Co. KG
Investor: ReGe Hamburg Projekt-Realisierungsgesellschaft mbH (ReGe)
Koncepční architekt: Herzog & de Meuron AG se sídlem v Basileji, Švýcarsko (Jacques Hezog, Pierre de Meuron, Ascan Mergenthaler a David Koch)
Generální projektant: Sdružení ARGE Generalpartner Elbphilharmonie se sídlem v Hamburku tvořené dvěma partnery – Herzog & de Meuron AG a Höhler + Partner Architekten und Ingenieure se sídlem v Cáchách
Statika, dokumentace nosné konstrukce: Heinrich Schnetzer / Schnetzer Puskas Ingenieure AG se sídlem v Basileji a Rohwer Ingenieure GmbH, se sídlem v Handewittu, Německo
Návrh skleněné fasády: R+R Fuchs Ingenieurbüro für Fassadentechnik GmbH, Mnichov
Akustické řešení sálů: Yasuhisa Toyota / Nagata Acoustics Inc. se sídlem v Los Angeles a Tokiu
Řešení divadelní a koncertní techniky a sálů: Ducks Sceno, Lyon
Generální dodavatel: sdružení Adamanta Grundstücks-Vermietungsgesellschaft mbH & Co. Objekt Elbphilharmonie KG se sídlem v Düsseldorfu, vedoucí partner Hochtief Solutions AG se sídlem v Essenu
Ocelové konstrukce Velkého sálu a střechy: Haslinger Stahlbau GmbH
Skleněná fasáda: Josef Gartner GmbH, Gundelfingen an der Donau
Skleněné výplně panelů: Interpane AG, Plattling
Tvarování zakřivených skel: Sunglass v Padově, Itálie
Výroba a montáž akustických panelů „bílé kůže": PeuckertGmbH, Mehring
Konvexní travelátor: KONE se sídlem v Espoo, Finsko

Organizace zúčastněné na výstavbě

Zdroje:
[1] MACK, G. Herzog & de Meuron Elbphilharmonie Hamburg. Birkhäuser, 2017.
[2] RAUHE, H. Von der ersten deutschen Bürgeroper bis zur Elbphilharmonie: Die Musikstadt Hamburg und ihr neues Wahrzeichen. Ellert & Richter, 2018.
[3 MISCHKE, J. Elbphilharmonie. Edel Books, 2016.
[4] DEY, A.; J. HAARMEYER und J. MISCHKE. Die Elbphilharmonie – vom Jahrhundertprojekt zum Albtraum und wieder zurück. Hamburger Abendblatt, 2016–2017.