Aulu ve Stockholmu zdobí fasádní plášť od české firmy

Karolinska Instituten vznikla roku 1810 jako akademie pro vojenské chirurgy. Po smrti Alfreda Nobela byla v jeho závěti určena jako organizace, jež uděluje Nobelovu cenu za medicínu. V současné době reprezentuje Karolinska Instituten přední světovou univerzitu, která láká studenty z celého světa a je také vedoucím centrem výzkumu ve všech oblastech medicíny a farmakologie. Ze zásadních objevů, řešených na půdě akademie, lze zmínit vynález kardiostimulátoru nebo vývoj gama nože.

Nová přednášková síň univerzity se plánovala již na přelomu 19. století, ale veřejná sbírka, trvající nepřetržitě od této doby, nebyla schopna pokrýt náklady na její realizaci. V roce 2010 darovala soukromá nadace Erling-Persson chybějících 350 milionů švédských korun, nutných pro uskutečnění záměru.

Architektonické řešení budovy

Přední skandinávský architekt Gert Wingårdh navrhl originální, osmipatrovou prosklenou budovu ve středu univerzitního komplexu. Její tvar, použité materiály i samotné umístění kontrastuje s tradičními dřevěnými budovami charakteru venkovských chalup v jejím bezprostředním okolí. Celkový vjem tak umocňuje důraz na bohatou historii i současné moderní směřování Karolinska Institutu, vyjádřený spojením novostavby se sousedící fakultní nemocnicí Karolinska Sjukhusett.



Půdorysný trojúhelníkový tvar budovy se zaoblenými rohy, z nichž jeden je vykloněný, určuje vnější plášť jako kombinaci rovných a zborcených ploch, které plynule přecházejí jedna do druhé. Proto byl jako základní tvar fasády zvolen trojúhelník. Tento tvar architekt logicky použil jako hlavní dekorativní prvek také v interiéru. Budova je vysoká 33 m, vykloněný roh fasády ční pod úhlem 33º, celkem tedy
22 m nad přilehlým parkem.

Základním materiálem interiéru bylo zvoleno dřevo s bílou lazurou, typické pro Skandinávii.

Od studie k realizaci fasádního pláště

Po dokončení architektonického konceptu byla oslovena zmíněná česká firma s požadavkem na vypracování technického řešení fasády budovy. Vzhledem k rozsahu, tvarové komplikovanosti a náročným požadavkům na fyzikální vlastnosti pláště se prověřovaly dvě možnosti realizace nosné sítě, a to z oceli a lepeného dřeva, které preferoval architekt. Lepené dřevo však v takovém rozsahu jako nosný prvek prosklených fasád nebylo nikdy použito, a proto bylo nutné systém plně vyvinout a otestovat. Tato fáze návrhu zahrnovala statické výpočty, akustické, tepelné a požární výpočty pláště. Po schválení parametrů fasády, mock-upu, tedy modelu rovné i zborcené části, započaly samotné projektové práce rozdělené do 3D dokumentace pro provedení stavby a rovněž realizační a výrobní dokumentace.

Statické řešení

Skelet budovy je navržen z ocelových nosníků v kombinaci s předepjatými betonovými deskami. Společenské prostory jako auditorium a lobby byly navrženy bez svislých nosných sloupů. Z tohoto důvodu se muselo uvažovat při návrhu fasád se svislou deformací vnitřní železobetonové konstrukce až 60 mm.



Statický projekt uvažuje dřevěnou konstrukci jako samostatně stojící skořepinu, ukotvenou polotuhými, kloubovými spoji, jež zajišťují plynulé rozložení sil a deformací v dřevěných nosnících a jejich možné přetékání při měnícím se vnějším zatížení. Dovolená deformace skořepiny byla s ohledem na následnou montáž prosklených konstrukcí stanovena na 1/500. Některé svislé dřevěné sloupy se vyráběly vzhledem ke statickým požadavkům z jednoho kusu v délce až 25 m. Dále bylo nutné zapracovat požadavek klienta na stabilitu fasády v případě jejího poškození výbuchem. Požární vlastnosti pláště se musely ověřit požární zkouškou reálného vzorku dřevěné fasády. Po vyhodnocení byl zvolen standardní nátěr bez zvýšené požární odolnosti.

Nosná konstrukce fasády z lepeného dřeva

Hlavní nosné prvky představují sloupy, které se ve zborcené části stěny postupně vyklánějí. Většina sloupů je navržena z hranolů 120/200, pouze u sloupů překlenujících větší rozpětí se zvětšuje jejich průřez, a to až na 140/400. Základní osová vzdálenost sloupů je 900 mm. Ve vykloněné části se tato rozteč po výšce zvětšuje. Sloupy jsou průběžné a tvoří hlavní nosný prvek, který přenáší vertikální zatížení obvodového pláště. Za základní vodorovné prvky lze označit paždíky o profilu 120/120. V místech, kde se dřevěná konstrukce fasády napojuje na ocelovou hlavní konstrukci budovy, mají paždíky stejnou šířku jako sloup. Vertikální osová vzdálenost paždíků činí 1800 mm. Třetím prvkem nosné konstrukce jsou šikmé diagonální prvky profilu 120/120. Paždíky a diagonály jsou umístěny mezi sloupy tak, že s nimi lícují na vnější straně. V nejvíce otevřených částech konstrukce překlenují sloupy rozpětí téměř 20 m.



V této části je z důvodů velkých průhybů sloupů navržen vodorovný nosník, který tvoří dodatečnou oporu sloupů ve vodorovném směru. Vodorovné zatížení větrem se ze sloupů přenáší pomocí tohoto nosníku a šesti opěr do ocelové konstrukce. Pro spojení jednotlivých částí sloupů se použily svorníkové a kolíkové spoje s vnitřním ocelovým plechem. Paždíky a diagonály jsou upevněny pomocí vrutů. Většina spojů je provedena z vnější nepohledové strany, vidět lze jen hlavičky vrutů uchycující diagonály. V některých částech konstrukce dochází k větším tahovým silám v paždících. Tyto síly nelze přenést vruty, v těchto částech se proto paždíky musely dodatečně vyztužit ocelovým páskem, který přenáší veškeré tahové síly. Tlakové síly se přenášejí kontaktní plochou mezi paždíkem a sloupem. V konstrukci se použilo téměř 400 m³ lepeného lamelového dřeva pevnostních tříd GL24h a GL28c.



Celkem bylo dodáno 7200 kusů dřevěných prvků, z čehož téměř 3000 kusů jedinečných. Takové množství atypických prvků si vynutil odklon sloupů ve zborcené části stěny. U jednotlivých prvků se mění délka a úhel koncového řezu. Z tohoto důvodu bylo nezbytné použít software, který umožňuje transport dat přímo na CNC obráběcí centra. K vytvoření 3D modelu všech dřevěných prvků se použil komplexní 3D model celé konstrukce. Tento model obsahoval veškeré konstrukční prvky a umožňoval i kontrolu kolizí s ostatními částmi. Dřevěná konstrukce je z interiéru pohledová, prvky mají bílý nátěr, který zachovává přirozenou kresbu dřeva. Použití bílé barvy si vyžádalo zvýšenou opatrnost jak při samotném natírání, tak při montáži.

Prosklený vnější plášť

Hliníkový systém byl navržen jako atypický hliníkový rastr spojený s dřevěnou nosnou konstrukcí polotuhým šroubovým spojem, jenž zajišťuje částečnou kompenzaci možných deformací nosné skořepiny. Vnější těsnění je atypický EPDM profil imitující strukturální zasklení. Oproti klasické tmelené spáře však tento způsob zajišťuje výrazné zlepšení tepelně technických vlastností. Celkové hodnoty Ucw ≤ 0,7 W/m²K se dosáhlo použitím trojsklel (Ug = 0,5-0,6 W/m²K) a neprůhledných výplní s izolací VIP (vacuum insulation panel) Up = 0,19 W/m²K při tloušťce pouhých 60 mm. Při návrhu bylo nutné dodržet požadavky programu EU GreenBuilding a zároveň švédského ekvivalentu Miljöbyggnad. Kritéria pro program GreenBuilding znamenají snížení spotřeby energie budovy o 25 % oproti národnímu požadavku švédských norem (Boverket). Podle švédského systému Miljöbyggnad je aula certifikována jako Silver, což v zásadě znamená, že budova splňuje požadavky na vysokou energetickou efektivitu, kvalitu vnitřního klimatu, vlhkosti a zvukové pohody. K tomuto ocenění také přispělo vysoké procento dřeva použitého při stavbě, což je jeden z deklarovaných cílů švédského ministerstva průmyslu a životního prostředí.



Detaily napojení na železobetonový skelet zajišťují požární odolnost a akustické vlastnosti při zachování možnosti vzájemné dilatace až 60 mm.

Fasádní plášť je rozdělen z poloviny na neprůhledné a z poloviny na průhledné části. Celkem jde o 6600 výplní rozdělených do čtyřiceti typů podle kombinace vzhledu, bezpečnostních a akustických požadavků. Unikátní rozměr má 2800 výplní. Vzhledem k nepříznivému trojúhelníkovému tvaru byly provedeny simulace namáhání skel (vítr, teplota, vnitřní tlak) a následně vznikl návrh nutného opracování skla (kalení, broušení) i úpravy množství tmelů.



Tvarová komplikovanost fasády spolu s velkým počtem druhů výplní v podstatě vyloučila standardní projektové postupy. Bylo nutné definovat, zadat a vyrobit cca 21 000 unikátních částí fasády. Z tohoto důvodu dodavatel ve spolupráci s Technickou univerzitou v Liberci vyvinul automatizovaný software schopný generovat výrobní výkresy jednotlivých částí na základě parametrického zadání ze základní 3D sítě fasády. Veškeré konstrukce byly vyrobeny podle návrhu, bez doměřování na stavbě.



Úspěšná realizace auly v univerzitním komplexu umožnila firmě FENESTRA WIEDEN s.r.o. uskutečnit v současné době například zakázku Nationalarenan N8 ve Stockholmu, která představuje celkem 24 000 m²
modulových a rastrových fasád.

Závěr

Stavba prokázala, že lepené dřevo jako nosný prvek představuje cenově efektivní a odolný materiál i pro tvarově a staticky nejnáročnější konstrukce. Oproti ostatním používaným stavebním materiálům je plně recyklovatelné a šetrné k životnímu prostředí. Velmi zajímavou zkušeností, která se projevila při zahájení provozu auly, je zjištění, že většina lidí v interiéru budovy pocítila k tomuto přírodnímu materiálu téměř okamžitě sympatii.



Základní informace o stavbě

Název: Karolinska Institutet Aula Medica (KI Aula)
Investor: Karolinska Hus, Stockholm AB, Karolinska Institutet
Architekt: Wingårdh Architektkontor AB, Gert Wingårdh, Jonas Edblad
Generální dodavatel stavby: NCC Construction Sverige AB
Hlavní dodavatel fasády: FENESTRA WIEDEN s.r.o.
Hliníkový systém: FENESTRA WIEDEN s.r.o. (Ing. Pavel Wieden, Ing. Marek Nový), ve spolupráci s dodavatelem systému SCHÜCO
Vedoucí projektu: Ing. Jakub Řehák
Stavbyvedoucí: Veronika Tománková
Statické výpočty: Statika, projekční kancelář s.r.o., Liberec (Ing. Vladislav Bureš, Ing. Zdeněk Cvejn)
Subdodávka dřevěné konstrukce: TAROS NOVA s.r.o., Rožnov pod Radhoštěm
Doba výstavby: 11/2011-05/2013