Výzvy v projektování nejvyšší věže v Africe

Věž Mohammeda VI. je pomyslnou korunou projektu rozvoje údolí Bouregreg v Maroku a představuje vrcholné dílo v revitalizaci města Rabatu známého jako „Město světla“. Originální koncept pochází od architektů Rafaela De la-Hoz a Hakima Benjellouna. Projekt vyhrála v soutěži společnost Besix a konstrukční návrh projektu byl svěřen do rukou firmy Ney & Partners.

Věž Mohammeda VI., vysoká 250 metrů, je navržena tak, aby byla viditelná ze vzdálenosti 50 kilometrů. Budova o celkové ploše 102 800 m² se skládá z věže umístěné na pódiu, které má téměř stejnou délku, jako je výška věže. Celkové architektonické pojetí působí dojmem, jako by šlo o raketu nacházející se na startovací rampě.

Uvnitř věže s 55 patry se nalézá luxusní hotel, kanceláře, nadstandardní bytové jednotky a vyhlídková terasa. V pódiu se kromě technického zázemí nachází parkoviště, obchody, konferenční centrum s tanečním sálem, lázně, bazény, restaurace a hotelový provoz.

Jižní fasáda věže je plně vybavena solárními panely o celkové rozloze 3 350 m². Součástí návrhu budovy jsou také systémy rekuperace dešťové vody a recyklace odpadních vod. Teplá voda pochází z interního systému rekuperace energie. Budova splňuje podmínky certifikace LEED Gold a HQE, představující nejvyšší mezinárodní standardy kvality životního prostředí.
 

Navržená konstrukce odolá nejen obvyklým vlivům, jako jsou silný vítr nebo seismické otřesy, ale také záplavám ze sousední řeky Bouregreg. Vyztužení věže zajišťuje ze 70 % betonové jádro a z 30 % konstrukce ocelových portiků (krytých sloupořadí) ve fasádě. S ohledem na rezidenční využití bytů na vrcholu věže je v posledních podlažích instalován systém laděných hmotových tlumičů.

VÝŠKA VĚŽE A SPECIFIKA PŘI NAVRHOVÁNÍ

Spíš než na úplný popis konstrukce se zaměříme na některé aspekty návrhu a specifika související s jeho velikostí.

Špatné půdní podmínky v blízkém okolí řeky si vyžádaly, aby věž byla založena na základové desce o tloušťce 3,5 m, která je podepřena 104 velkoprůměrovými pilotami sahajícími do hloubky 60 až 65 m. Pódium je pak založeno na 40 cm silné desce podepřené 1 800 CFA pilotami o průměru 62 cm a délce až 13 m.

Vzhledem k tomu, že věž a pódium mají různé typy základů, liší se u těchto dvou objektů i předpokládané sedání s vyššími hodnotami pod věží (věž do 40 mm, pódium do 15 mm). Tento fakt musel být při návrhu zohledněn. Pod základovou deskou pódia se nachází technický tunel, který je propojen i se základovou deskou věže. Proto musel být v místě napojení na základovou desku věže navržen posuvný kloub, aby vnitřní síly byly v rozumných relacích. V horních patrech mají spojité stěny probíhající přes pódium i věž tendenci nerovnoměrnému sedání vzdorovat a vznikají v nich tak velké síly. Pod těmito stěnami jsou sloupy namáhané tahem.

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Věž je tvořena spřaženou ocelovo-betonovou konstrukcí. Vzhledem k celkovému tvaru nejsou žádná dvě podlaží stejná. Nachází se zde mimostředné betonové jádro, ocelová fasáda se svařovaným momentovým spojením mezi nosníky a sloupy vytvářející kruhový Vierendeelův nosník a spřažené stropy. Dodavatel žádal, aby ocelové plechy stropů nebyly podpírány. To vedlo k návrhu specifického typu spojitého plechu, a protože hlavní nosníky jsou umístěny radiálně, bylo rozhodnuto měnit orientaci stropní desky co každé dva nosníky.

Důležitý faktor, který se musel vyřešit, byl fakt, že svislé deformace fasády a jádra budou rozdílné. Část deformace betonového jádra byla kompenzována během výstavby, ale beton je materiál, v němž deformace probíhají dlouhodobě. Spočtený průhyb jádra věže se zohledněním fází výstavby byl porovnán se svislým průhybem ocelové konstrukce. Na základě těchto výsledků bylo navrženo svislé odsazení, jež částečně vyrovnává rozdíly v deformacích. Například od úrovně 25 je odsazení betonového jádra 80 mm a odsazení ocelové části se pohybuje mezi 40 a 50 mm. Spoje nosníků byly navrženy tak, aby umožnily rozdílný průhyb betonového jádra a ocelové konstrukce fasády. V horních patrech věže se podlahová plocha postupně zmenšuje a sloupy se dostávají blíže k jádru. Vyřešit nerovnoměrné sedání na 12 metrů dlouhého nosníku je jednodušší než u nosníku dlouhém pouze 1 nebo 2 metry. V některých místech byly průhyby příliš velké pro standardní detaily příček a pro tyto případy bylo nutné vyvinout specifické detaily.

V nejvyšším patře betonové jádro prakticky mizí. Jako stabilizující prvek tu zůstává pouze hlavní ocelový rám. Rám je zhotoven ze zakřivených ocelových trubek o délce až 23 m. Právě obecné zakřivení a příčné nosníky zajišťují celkovou stabilitu. Konstrukce je navržena co nejsvětlejší a nejotevřenější, aby neomezovala výhled z 360° vyhlídkové plošiny. Hlava konstrukce je v horních 11 metrech otevřená, aby umožňovala provoz údržbářského jeřábu.

 

Výpočtový model věže a pódia ve SCIA Engineer.

Výpočtový model věže a pódia ve SCIA Engineer.

 

Spočtené vlastní tvary věže.

Boční pohled na celou stavbu.

NÁROČNOST PROJEKTU

Výzvy, kterým bylo nutno v projektu čelit, se netýkaly pouze vlastního technického návrhu, ale vzhledem k velikosti projektu také celého procesu. Jedním z problémů bylo například to, že návrh a výstavba probíhaly souběžně. Úspěšnému zvládnutí takto rozsáhlé realizace napomohly mimo jiné tyto organizační úpravy:

• Všichni konzultanti používali stejný software, což umožnilo efektivní sdílení dat.
• Hlavní dodavatel Besix rezervoval dostatečné kapacity na koordinaci všech stran spolupracujících na projektu.
• Již od raných fází projektu bylo možné spolupracovat s dodavatelem a ověřit si například, že projektovaný rozsah svařovacích prací je zvládnutelný i v reálném provedení.
• Všechny výpočty byly pečlivě evidovány co do kompletnosti, tak průběžně ověřovány kontrolním orgánem.
• Vzhledem k relativní samostatnosti věže a pódia mohly na projektu pracovat souběžně dva týmy.
• Komunikace se zadavatelem byla velmi otevřená.

VÝPOČTY A PROJEKTOVÁNÍ

Výrazně pomohl také nedávný vývoj v modelovacích a výpočtových nástrojích. Díky tomu bylo možno provádět částečně automatizované posudky vybraných prvků.

Téměř všechny výpočty byly provedeny pomocí softwaru SCIA Engineer. Výstupy vytvořené funkcí Engineering Report, obsahující mimo jiné všechny použité normové vzorce, byly oceňovány všemi zainteresovanými stranami a zejména kontrolním orgánem.

Závěrem lze říct, že projekt věže Mohammeda VI., která bude po jistou dobu nejvyšší v Africe, přinesl projektantům a statikům neocenitelné zkušenosti a představoval příkladnou ukázku pozitivní a produktivní spolupráce.