KI Aula – netradiční využití lepeného lamelového dřeva

Vizualizace interiéru

Ve švédském městě Solna, které je součástí aglomerace kolem hlavního města Stockholmu, vyrůstá v současnosti kampus jedné z nejvýznamnějších lékařských univerzit v Evropě – Karolinska Institutet. Součásti tohoto areálu je kromě univerzitních budov, nové nemocnice, vědeckého parku i nová budova auly. V budoucnu bude sloužit nejen k akademickým účelům, vědeckým sympoziím, ale i k události světového významu – předávání Nobelových cen za medicínu a fyziologii. Architektonický návrh byl zpracován významnou architektonickou kanceláří v čele se známým švédským architektem Gertem Wingardhem. Lepené lamelové dřevo je použito jako nosná konstrukce obvodového pláště pro fasádní systém z hliníkových profilů. Tato kombinace je velmi netypická a v takovém rozsahu se jedná o jedinečný systém. Z tohoto důvodu byla od počátku zpracovávání projektové dokumentace nutná úzká spolupráce mezi architektonickou kanceláří, projekčními a realizačními společnostmi. Výsledný projekt a technické řešení je výsledek společného úsilí všech zúčastněných. Společnost TAROS NOVA s.r.o. se na projektu podílela jako projektant a dodavatel dřevěné konstrukce.

Popis objektu

Kompletní 3D model konstrukce

Základní tvar celé budovy lze popsat jako trojboký hranol se zaoblenými rohy. Jedno nároží se silně vyklání do exteriéru a v nejvíce vykloněném místě je přesah atiky nad terénem téměř 18 m. Mezi svislou a vykloněnou částí dochází k postupnému odklonu sloupů od svislice jak ve směru radiálním, tak tangenciálním vzhledem k rovině pláště. V této části má budova tvar zborcené přímkové plochy. Obvod budovy v místě terénu je 180 m, kvůli vyklonění se v nejvyšším bodě atiky obvod zvětšuje až na 200 m. Výška celé osmipatrové budovy dosahuje 32,5 m. Konstrukce budovy je ocelová s betonovým ztužujícím jádrem. Stropní konstrukce jsou z předepnutých betonových panelů.

Dřevěná konstrukce

Nosná konstrukce fasády je navržena jako samonosný dřevěný rošt, který tvoří prostorovou skořepinu po celém obvodu budovy. Tato skořepina je tvořena lineárními prvky, které se dají rozdělit do třech základních skupin. Hlavní nosné prvky tvoří vertikální sloupy. V místech zborcené plochy se postupně vyklánějí a v nejvíce přesahujících části jejich odklon dosahuje úhlu odklonu diagonálních prvků. Základní profil těchto sloupků je 120/200. V místech, kde tyto sloupy překlenují větší rozpětí, mají sloupy větší průřez, největší dimenze je 140/400. 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.

Část 3D modelu pro výrobu dřevěné konstrukce

Základní vodorovné prvky jsou paždíky o profilu 120/120. V  místech, kde se dřevěná konstrukce fasády napojuje na ocelovou hlavní konstrukci objektu, mají paždíky stejnou šířku jako sloup. Vzájemná osová vzdálenost paždíků je 1800 mm.   Poslední část tohoto rastru je tvořena šikmými diagonálními prvky profilu 120/120.  Paždíky a diagonály jsou z krátkých kusů, které jsou vloženy mezi sloupy.
V nejvíce otevřených prostorech překlenují sloupy rozpětí téměř 20 m. V této části je z důvodů velkých průhybů sloupů instalován vodorovný nosník, který tvoří dodatečnou oporu sloupů ve vodorovném směru. Vodorovné reakce od větru jsou ze sloupů přenášeny pomocí tohoto nosníku a šesti opěr do ocelové konstrukce.
Pro spojení jednotlivých částí sloupů jsou použity svorníkové a kolíkové spoje s vnitřním ocelovým plechem. Upevnění paždíku a diagonál je řešeno pomocí vrutů. Veškeré spoje jsou navrženy s ohledem na co nejmenší viditelnost. Většina spojů je provedena z vnější nepohledové strany, viditelné jsou jen hlavičky vrutů uchycující diagonály. V některých částech konstrukce dochází k větším tahovým silám v paždících. Tyto síly není možnost přenést vruty, v těchto částech bylo nutno paždíky dodatečně vyztužit ocelovým páskem, který přenese veškeré tahové síly. Tlakové síly se přenášejí kontaktní plochou mezi paždíkem a sloupem.
V celé konstrukci je použito téměř 400 m3 lepeného lamelového dřeva pevnostních tříd GL24h a GL28c. Celkem je obsaženo 7200 kusů dřevěných prvků, z čehož je téměř 3000 kusů jedinečných. Takové množství jednotlivých prvků je způsobeno odklonem sloupů, ve vyklánějící se části je každý prvek originál. Jednotlivým prvkům se mění délka a úhel koncového řezu. Počet atypických kusů podmiňuje použití specializovaného softwaru s propojením na CNC obráběcích centra. K vytvoření 3D modelu všech dřevěných prvků se použil komplexní 3D model celé konstrukce. Tento model obsahoval veškeré konstrukční prvky, umožňuje kontrolu kolizí s ostatními částmi. Dřevěné prvky jsou opatřeny bílým nátěrem. Celá vnitřní strana opláštění je pohledová. Při provádění nátěrů je nutno dbát zvýšené opatrnosti, stejně tak i při samotné montáží, aby nedošlo k poškození pohledově exponovaných míst.

Kotvení konstrukce

Ve vyšších patrech budovy bude docházet k poměrně velkým svislým průhybům, je nutné zajistit nezávislost kotvení ve vertikálním směru. Veškerá svislá zatížení jsou přenášená pomocí sloupů do patních kotev. Uchyceni obvodového pláště do hlavní konstrukce je řešeno pomocí kotvení sloupů do ocelové konstrukce. Kotvení musí přenést horizontální zatížení a umožnit dilataci hlavní konstrukce, aby nedocházelo k dodatečnému přenosu sil mezi dřevěným roštem a ocelovou konstrukcí budovy. Ve větší části budovy kotvy přenášejí pouze zatížení v rovině kolmé na plášť, ve vyklánějící části je nutno zajistit i přenos sil v rovině rovnoběžné s pláštěm. Kotvy jsou vyrobeny rektifikovatelné ve všech směrech, aby umožnily přesné osazení sloupů. Viditelné prvky kotev budou po dokončení konstrukce skryty v podhledu.

Montáž konstrukce

Dřevěná konstrukce obvodového pláště měla vysoké požadavky na přesnost montáže, protože tvoří podkladní rastr pro fasádní systém z hliníkových profilů, izolačních trojskel a vakuových panelů. Ty jsou předem vyráběny a je tudíž nutné dodržet odchylky mezi jednotlivými prvky do 5 mm. Muselo se také uvažovat s teplotními změnami během montáže a s objemovými změnami způsobenými změnou vlhkosti v průběhu životnosti konstrukce.
Celá montáž konstrukce byla rozdělena do několika fází. Jako první krok bylo nutno přivařit k hlavní ocelové konstrukci části kotev, ke kterým se pomocí propojovacích kusů připojí dřevěné sloupy. Protože požadavky na přesnost obvodového pláště jsou vyšší než na přesnost ocelové konstrukce, bylo nutné geodeticky vytýčit body pro přivaření kotev. V zakřivených částech bylo nutné provést body pro každé místo kotvení. Pro tyto účely se vytýčilo téměř 1300 bodů, které sloužily pro přivaření ocelových prvků kotvení. Do předem vyvrtaných otvorů a zářezů ve sloupech se osadily protikusy kotvy, které se při montáži vzájemně propojily pomocí rektifikovatelných prvků s částí přivařenou k ocelové konstrukci. Použití přesného strojního opracování umožnilo použití tesařských spojů pro usnadnění montáže. Ve sloupech jsou vyfrézovány dlaby, do kterých se z vnější strany zasouvaly paždíky, které jsou na koncích opatřeny čepy. Celý tento spoj je z vnější strany zajištěn vruty. Toto řešení výrazně urychluje montáž a zvyšuje přesnost. Diagonála, která je umístěna mezi paždík a sloup, je bez speciálního opracování a je pouze zajištěna vruty. Tento systém umožňuje poměrně rychlý postup montáže.
Vysoká pozornost byla věnována ochraně konstrukce. Dřevěné prvky jsou překryty plachtou z vnější strany proti působení povětrnosti. Z vnitřní strany se prvky chránily obalením, aby v průběhu výstavby nedošlo k poškození od ostatních profesí. Díky vysoké přesnosti při výrobě a montáži se podařilo celou konstrukci uzavřít a pohybovat se v povolených tolerancích.

Závěr

V současné době je dokončena dřevěná konstrukce. Montáž hliníkových profilů a zasklívání bude probíhat do konce září. Celá budova bude slavnostně otevřena v květnu 2013.
Lepené lamelové dřevo díky své variabilitě a možnosti zpracování vytváří konstrukční prvky s vysokou estetickou hodnotou. Moderní technologie umožňují vylepení prostorových tvarů a přesné strojní opracování. Díky svým vlastnostem se dřevo dostává zpět do oblastí, ze kterých bylo dříve zcela vytlačeno ocelí a betonem.

Autor: Jan Valíček