Terminál hromadné dopravy u nádraží v Hradci Králové

19. března 2009

Ing. Jaromír Tomek

Terminál hromadné dopravy v Hradci Králové je umístěn v těsné blízkosti nádraží, v lokalitě ohraničené ulicemi Nádražní, Sladkovského a Hořická. Součástí velkorysého stavebního řešení je venkovní úprava ploch.

Autor:

Ing. Jaromír Tomek

Jedná se o dvě odbavovací budovy pro cestující, začleněné do konstrukce přestřešení nástupišť. Budovy tvoří betonový monolitický skelet, nosná konstrukce přestřešení nástupišť je ocelová. Střešní plášť je řešen membránami z PVC s prosklenými plochami.

Popis ocelové konstrukce
Celá vnější stavba je tvořena dvěma téměř shodnými, navzájem propojenými konstrukcemi. Ocelová konstrukce je v převážné míře svařovaná z trubek a plechů, zavěšená na předepnutých táhlech. Konické sloupy podporují hlavní prstenec, do kterého jsou vetknuty střešní nosníky. Prstenec podporuje páteřní rámový oblouk, do kterého jsou zavěšena táhla nesoucí střešní nosníky a místnost dispečera. Střešní nosníky jsou zavěšeny také na táhlech, kotvených do šikmých rámových stojek. Táhla jsou svedena na úrovni terénu do čtyř kumulovaných patek, dále jsou kotvena ke dvanácti trakčním sloupům. Konické trakční sloupy jsou do systému táhel organicky začleněny. Šikmé stojky mají tvar doutníku, na jejich konstrukci byly použity trubky. Nepravidelné tvary skříňových střešních křivopasých nosníků i prstence byly svařeny z plechu. Rozpěry střešních nosníků jsou buď příhradové, obloukové nebo rámové ve tvaru doutníku, nebo ve tvaru dvou do sebe zapřených oblouků. Táhla jsou tyčová. Konstrukce je chráněna nátěrem.
Přestřešení tvoří membrány z PVC a prosklení, které je řešeno zavěšenými rastrovými stěnami. Sloupky a paždíky jsou svařované T průřezy.

¤ Obr. 1. Pohled na odbavovací halu

Statický model
Zadání obsahovalo celou řadu vad, které bylo nutné po dohodě postupnými kroky odstranit. Opravený 3D statický model byl ověřen na nezávislých softwarech. Byl uplatněn nelineární výpočet s předpětím na prutové soustavě. Detaily byly kontrolovány výpočtem na objemových prvcích - solidech. Pro kontrolu a snazší orientaci v problému byl vyroben i zmenšený fyzický model ze špejlí a provázků. U prostorových, složitých soustav je tento postup běžný.
Výpočet byl velmi komplikovaný už proto, že zatížení bylo nutné převzít od statika odpovědného za výpočet membrán. Nelinearita úlohy s předpětím a velké množství vstupních dat plně popisuje složitost problému. Konstrukce se počítala několikrát, tak jak byla vstupní data přístupná, a postupnými kroky se zpřesňovaly údaje.

Obr. 2. Schéma konstrukčního řešení stavby

¤ Obr. 3. Model stavby

Netypická konstrukční řešení
Střešní nosníky jsou křivopasé, složené z lomených oblouků, přičemž půdorysný průmět je obdélníkový. Z tohoto důvodu bočnice tvoří zborcené plochy. Obdobně je možné nalézt zborcené plochy na koncích prstenců podporujících páteřní oblouk. Zborcené plochy v obecné rovině nejsou pro výrobu vhodné, tyto prvky kladou velké nároky na výrobní přípravu i vlastní výrobu. Pro konstruktéra to znamená, že musí jejich tvar dobře vyšetřit na specializovaném SW a posléze pro výrobu i přehledně zdokumentovat. Pro výrobce to zpravidla znamená vyrobit přípravky a navrhnout i speciální výrobní postupy, popřípadě si také některé postupy ověřit na modelu. Praxe ukazuje, že i přes velkou snahu všech zúčastněných něco nevyjde a výsledek nemusí zcela splňovat náročná pohledová kritéria. Vždy je lepší již ve stádiu architektonického návrhu přemýšlet, jak se takový prvek vyrobí, tj. provést studii proveditelnosti.

Pro návrh membrán i zasklení (nesených konstrukcí) je nutnou podmínkou jasná definice prostorové geometrie konstrukce. Má-li hlavní nosná konstrukce komplikovaný tvar, je obtížné tento tvar popsat a odhadnout jeho možné odchylky. Například výrobci membrán pracují na specializovaném SW, předávaná data proto musí respektovat jeho možnosti. V tomto případě je lepší již ve stádiu architektonického návrhu na toto pamatovat a určit, jak se takový tvar definuje, tj. provést studii geometrie tvaru.

Membrány jsou velmi pozvolné a dlouhé a v tomto hledisku jejich geometrie překračuje běžná pravidla platná pro tyto konstrukce. Z tohoto důvodu bylo nutné membrány vyztužit a zvláštním způsobem podepřít. Nezatížené mají plynulý tvar, při zatížení dosednou na podporu a jejich tvar se změní, membrány jsou dále podporovány prostupujícím táhlem. Tento požadavek velmi zkomplikoval návrh i provádění konstrukce. I v tomto případě je lepší již ve stádiu architektonického návrhu respektovat běžná pravidla, která garantují funkčnost, údržbu i životnost.

Soustava táhel podporující konstrukci má geometrii, která vybočuje ze zvyklostí, které jež jsou u těchto konstrukcí běžné. Táhla svírají s nesenou konstrukcí i mezi sebou vzájemně takové úhly, které generují velké síly do táhel i jejich přípojů. Také mírná změna geometrie nebo silového účinku vede k významným změnám v ostatních táhlech. Pro jedno táhlo bylo dokonce nutné vyvinout zvláštní sestavu složenou z tyčí Macalloy a lana Pfaifer, která byla navíc zakončena atypickým styčníkovým pantem. Tyto skutečnosti velmi komplikovaly návrh, montáž i předepnutí konstrukce. V zadání bylo striktně požadováno užití tyčových táhel Macalloy. Některá táhla jsou velmi dlouhá (34 m). U těchto táhel měla být dána přednost lanům, která jsou tvárnější a únosnější. Bývá zcela běžné, že na jedné konstrukci jsou užita lana i táhla. Geometrii konstrukce s táhly je dobré navrhnout tak, aby v táhlech byly přiměřené síly a styčníky měly správnou orientaci. Provede-li se to dobře, táhla i styčníky vyjdou subtilní a konstrukci to prospěje.

Protože rozhodující detaily, které vytvářejí charakter konstrukce, nebyly tvarově definovány v zadání, bylo možné uplatnit invenci při jejich designu. Inspirací bylo nastudování referenční stavby přestřešení mola v Janově od architekta Renza Piana a detaily byly navrženy tak, aby se autorům líbily. Podařilo se a architekt je vzal za své.

¤ Obr. 4. Špička doutníkového sloupu

¤ Obr. 5. Hrot prstence - celek

¤ Obr. 6. Detail hrotu prstence

¤ Obr. 7. Dominující detail konstrukce - kumulovaná patka

Provádění stavby
Konstrukce je rozměrná, a proto klade velké nároky na dosažení potřebné přesnosti s ohledem na požadavky kladené táhly a geometrií membrán. Táhla musí mít předepsanou délku a membrány musí mít předepsanou geometrii, protože odchylky konstrukce ovlivňují nejen napjatostní stav táhel a membrán, ale i montáž těchto prvků. Dosaženou geometrii velmi ovlivňuje teplota prostředí. Geometrie musí být geodeticky průběžně sledována a vyhodnocována. Montáž proto vyžaduje velkou profesionalitu na straně montážní organizace i řídicích a kontrolních orgánů. Příprava byla tím pádem velmi náročná, ale úspěšná, i díky spolupráci s dodavatelem stavby - firmou Strabag a.s. Rovněž je třeba ocenit i vstřícný přístup architektů, dodavatele táhel Macalloy i táhel Pfaifer. Příkladná byla spolupráce s realizačním týmem dodavatele membrán.

Technické údaje o stavební konstrukci
Svařovaná ocelová konstrukce charakteristického tvarosloví, zavěšená na předepnutých táhlech. Přestřešení tvoří předepnuté membrány a prosklení. Tento typ konstrukce svým rozměrem drží v České republice prvenství.

Hmotnost ocelové konstrukce včetně příslušenství: 850 t, z toho táhla tvoří 50 t
Půdorysné rozměry přestřešené plochy: 60,0x144,0 m (půdorysná odvodňovaná plocha = 8300 m2)
Světlá výška pod přestřešení: proměnná od 9,50 m do 14,50 m
Rozpětí/vzepětí/délka membrány: 10,0 m/var. od 2,0 m do 5,0 m/ /var. od 25,0 m do 32,0 m
Plocha membrány/plocha prosklení: 6300 m2/1200 m2
Délka krajního střešního nosníku: 32,50 m
Vzepětí konstrukce páteřního oblouku: 9,50 m
Rozpětí páteřního oblouku: 78,0 m
Výška doutníkové stojky: 24,50 m
Maximální průměr táhla (Macalloy): 105 mm (3000 kN)

Základní údaje o stavbě
Název stavby: Terminál hromadné dopravy v Hradci Králové
Investor: Dopravní podnik Hradce Králové a.s.
Architekti: doc. Ing. arch. Patrik Kotas doc. Ing. arch. Jan Štípek Ing. arch. Jaromír Chmelík
Generální projektant: Sdružení: Metroprojekt Praha a.s. + Ateliér designu a architektury - doc. Ing. arch. Patrik Kotas
Dodavatel stavby: Strabag a.s., Odštěpný závod Ostrava, oblast Sever
Dodavatel ocelové konstrukce: Strabag a.s., Pozemní stavitelství České Budějovice Projektant ocelové konstrukce*): Pars building s.r.o. odpovědný inženýr: Ing. Jaromír Tomek Spolupracovníci: Ing. Petr Beneš, Ing. Petr Kaván, Ing. Martin Kubík, Ing. Jana Tomková
Realizace stavby: 2006 až 2008