Betonové konstrukce stavby Sonocentra v Brně

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.