Švýcarský investor požadoval multifunkční halu pro montáž vrtulníků určených k nejnáročnějším misím. Byl přesvědčený o ocelové konstrukci, architektka i dodavatel však trvali na dřevěném materiálu. Nakonec bukové příhradové nosníky nahradily ocelové a halu dnes zdobí bukové prvky, které splňují nároky na pevnost, bezpečnost i estetiku.
Přesvědčení, volba materiálu a princip BauBuche
Významná švýcarská vývojářská společnost zabývající se výrobou a vývojem nové generace vrtulníků potřebovala výrobní halu pro montáž svých strojů. Hala stojí ve Švýcarsku na letišti Mollis a svými rozměry 41 × 60 metrů vytváří prostorný multifunkční areál. Na stavbu bylo spotřebováno až 800 kubíků řeziva, z čehož 240 kubíků tvoří řezivo pro příhradové nosníky BauBuche, vyrobené z bukové dýhy s pevnostními vlastnostmi srovnatelnými s ocelí. Rozměry nosníků jsou 31,7 × 2,6 × 0,4 metru.
Vlastnosti BauBuche byly natolik dostačující, že bylo možné použít malé průřezy. Nosná konstrukce bude ze dřeva; hlavní nosné nosníky střešní konstrukce jsou upevněny na portálovém rámci a zajištěny speciálními ocelovými deskami. Některé nosníky jsou uloženy na ocelových deskách zapuštěných do železobetonových stěn masivní konstrukce, jiné jsou připevněny k příhradovému nosníku na sloupcích. Pryč od zásobníku prostoru, klíčová volba zněla: dřevěná konstrukce může nabídnout stejně životaschopné a ekonomické řešení jako ocelová.
Proč dřevo a jaké jsou výhody oproti oceli
Podle průběhu projektu byla hlavní výzva překlenout šířku 32 metrů. Dřevostavba je podepřena železobetonovými prvky budovy, které fungují jako svislé ztužení a vytvářejí stabilní páteř. Rozpětí hlavních příčných vazeb střešní konstrukce je 5 metrů. Vysoká pevnost dřevěných nosníků BauBuche odpovídá nárokům na třídu požární bezpečnosti R30 jen s nutností aplikace protipožárního nátěru na ocelové prvky; díky tomu by celkové náklady po započtení nátěru byly prakticky srovnatelné s náklady na dřevěnou konstrukci.
Vzhledem k logistice nadrozměrného nákladu bylo nutné převézt 12 nosníků o hmotnosti 12-16 tun. Dřevěné nosníky tedy představují stejně životaschopné, architektonicky atraktivní a ekonomické řešení jako ocelové. Hala má čtyři podlaží, z nichž tři jsou železobetonové; podlahová plocha 2400 m2 byla pro projektanty a architekty výzvou, kterou se podařilo vyřešit.
Technické detaily nosné konstrukce a ukotvení
Hlavní nosná konstrukce střechy tvoří příhradový systém, jehož nosníky jsou rozmístěny v odstupu 5 metrů. Uložení masivních prvků řeší speciální ocelové desky spojené s velkým portálovým rámem pro předpjatou dřevobetonovou konstrukci a na druhé straně desky zapuštěné do železobetonových stěn. Některé nosníky jsou upevněny k příhradovému nosníku na sloupcích.
První hlavní významný fakt: dřevěná konstrukce byla zvolena díky přesvědčivým argumentům a špičkovému návrhu architektky Renaty Leuzinger, inženýra Hermanna Blumera a specialisty na dřevostavby Franze Frefela. Na vzniku se podílel i zkušený tým schopných a vzdělaných lidí, kteří mají na starosti samotný návrh příhradového nosníku a celé nosné konstrukce.
Veškeré nosné prvky ocelové konstrukce jsou chráněny antikorozní povrchovou úpravou. Obvodové stěny haly jsou opláštěny sendvičovými panely KINGSPAN KS1150 tl. 120 mm s minerálním jádrem a s tepelným součinitelem U=0,18 W/m2K u IPN a U=0,35 W/m2K u minerální vlny. Přes to, že příhradová konstrukce je lehčí a vyžaduje méně materiálu, má vysokou pevnost, a to i přes specifické nároky na prostor a tuhost.
OSB desky v dřevostavbách a jejich role
Návrh a provádění dřevěných konstrukcí s použitím OSB desek je dnes naprosto běžné. OSB desky se používají jako nosné opláštění dřevěných stěnových rámů, ve stropních konstrukcích nebo u střešních panelů. U rekonstrukcí objektů s dřevěnými stropy s rozdílnou osovou vzdáleností trámů nebo u ocelových nosníků s většími rozpětí může dosahovat část řeziva až 30 % celkového množství dodaného materiálu.
Vysvětlení tuhosti a přetvoření spoje T-spoje: při nekonečném kladení desek OSB se řeší logika tuhosti a přetvoření nepodepřeného T-spoje, které se mění s tloušťkou desky a s danou vzdáleností podpor. Limitem vhodnosti použití je maximální výška koncentrovaného bodového zatížení v místě T-spoje, která musí odpovídat zatěžovacím schématům. Zkušenosti z testů v Univerzitním centru energeticky efektivních budov ukazují, že OSB desky lze klást jednoprůchodně či dvouvrstvě a sledovat charakteristickou sílu a tuhost podle norm ČSN EN 12871 a ČSN EN 1058.
Testy zahrnovaly různé varianty kladení a spojení desek (lepení D3/D4, pera a drážky, vruty, sponky) s cílem zjistit, které řešení poskytují potřebnou tuhost pro stropy a střešní konstrukce. Závěr souboru testů potvrzuje, že nekonečné kladení OSB desek je možné a výhodné zejména pro střešní konstrukce a ploché i šikmé střechy s bodovým zatížením 1,0-2,0 kN.
Praktické rozměry a konstrukční detaily
Specifikace montované haly uvádí vnější půdorysné rozměry 30,37 × 15,49 m, výšku u okapu +4,878 m a ve vrcholu +6,512 m. Střecha skladu je pultová se sklonem 4°. Hlavní příčné vazby montované haly jsou rámové s kloubově kotvenými sloupy; modulová vzdálenost vazeb je 5,0 m. Sloupy ocelové konstrukce jsou kloubově kotveny na úrovni -0,200 m do základových konstrukcí. Tuhost ocelové konstrukce je zajištěna stabilizacemi z trubkových profilů a závětrovacími kříži z kulatin.
Nosníky ocelové konstrukce se používají u lehčích staveb jako srovnání s příhradovou konstrukcí; výhodou příhradových nosníků je nižší hmotnost a vysoká pevnost, nevýhodou může být jejich větší prostorová náročnost. V obvodových stěnách haly jsou navrženy výměny pro vrata, dveře a okna z jaklových profilů. Panelová fasáda je realizována s izolací a vzhledem zvolenou barevností RAL.
Shrnutí významu a závěrečné poznámky
Výroba a montáž vrtulníků vyžadovala vozy s vysokou přesností a robustní, ale zároveň lehkou konstrukci. BauBuche nosníky ukázaly, že dřevostavba dokáže nahradit ocelovou konstrukci jak z hlediska pevnosti, tak i ekonomiky a estetiky. Klíčovým motivem bylo dosažení požadavků na šířku 32 metrů a na požární odolnost s přijatelnými náklady na protipožární ochranu. Příhradové nosníky z bukové dýhy poskytují pevnost srovnatelnou s ocelí a zjednodušují logistiku v rámci přepravy nadrozměrného nákladu.
