Muzeum automobilů Tatra a výstavní pavilon „Slovenská strela“

Tento projekt se zabýval rekonstrukcí a následnými úpravami stávajícího nevyužívaného objektu bývalé slévárny v areálu Tatry Kopřivnice pro nové využití jako muzea automobilů Tatra. Objekt po realizaci nahradí stávající nevyhovující kapacitní prostory muzea. Nové depo, které roste v těsné blízkosti bývalé slévárny, pak zajistí dostačující a reprezentativní výstavní prostor pro legendární první československý rychlovlak Slovenská strela, jehož poslední exemplář je v současné době rekonstruován do původního, plně provozního, stavu.

ÚVOD

Projekt jsme zahájili v polovině roku 2016, a to statickým posouzením ocelové konstrukce stávajícího objektu bývalé slévárny, jehož předmětem bylo vydat stanovisko k záměru využít tento objekt k výstavnictví se zachováním původního, dnes už historického, provedení. Naše stanovisko bylo kladné.

Projektové práce na stupni dokumentace pro stavební řízení začaly a tím odstartovala i naše cesta od prvního šoku, kdy jsme stanuli někde v prostoru obrovské opuštěné čtyřlodní haly, kde z podlahy už místy rostly břízky a střecha byla jak „cedník“, až po předání dokumentu výchozí prohlídky vlastní ocelové konstrukce nového objektu „Slovenská strela“ zhotoviteli stavby v polovině roku 2020. Tím skončila téměř čtyřletá průběžná projektová činnost na tomto projektu.

V současné době stále probíhají finální stavební práce na obou objektech – v zrekonstruované historické hale, a samozřejmě i v té nové, moderní.

MUZEUM AUTOMOBILŮ TATRA

Zahájení projektových prací předcházelo zajištění dostupných použitelných podkladů a orientace v časové historii existence objektu. V průběhu let byl objekt několikrát upravován:

• Rok 1953 – Stavba slévárny na železo a kov (zpracovatel Závody Tatra).
• Rok 1973 až 1975 – Rekonstrukce stávajících objektů. Hala slévárny se rekonstruuje na halu expedice náhradních dílů (zpracovatel Projekta Praha).
• Rok 1978 – Realizační dokumentace plánované rekonstrukce (Nebylo poznat čeho – pozn. autora). V tomto roce pravděpodobně došlo ke změně užívání objektu na mechanické dílny NDVT (zpracovatel Kovoprojekta Brno a VŽKG – závod 65, Frýdek-Místek).

Další, resp. novější, dokumentace k dispozici nebyla. Předpokládalo se, že po rekonstrukci objektu byl tento využíván v souladu se záměrem a určením až do roku 1992, kdy byl provoz ukončen (podle vyjádření společnosti Tatra), bez zásadních konstrukčních úprav.

Dokumentace byla neúplná, bez detailních výkresů, podrobností, dimenzí jednotlivých prvků a podobně. Uvědomili jsme si, že bez vlastního zdokumentování stavu konstrukce nebudeme schopni provést relevantní posudek konstrukce a vypracovat projektovou dokumentaci pro výběrové řízení, aniž bychom si byli jisti korektnosti vydané dokumentace. V neposlední řadě nás v tom utvrdila i naše profesní čest, na které si zakládáme a která bezesporu k této profesi patří. Navíc, pečlivé zdokumentování objektu vždy přispěje ke kvalitní spolupráci ostatních profesí, které se na této zakázce podílejí.

Provedli jsme několik celodenních místních šetření, kdy jsme pomocí základních měřících pomůcek (pásmo, posuvné měřítko a laserový dálkoměr) a s využitím žebříku a vysokozdvižné plošiny zdokumentovali téměř celou stávající ocelovou konstrukci včetně dimenzí jednotlivých prvků. Na základě takto shromážděných dat a torza původní dokumentace jsme vytvořili kompletní 3D model ocelové konstrukce. Výsledný tvar byl několikrát upravován a doplňován na základě dalších zpřesňujících měření.

Model byl následně využit pro vyhotovení celého balíku projektové dokumentace pro výběr dodavatele. 3D model konstrukce využil zejména hlavní projektant stavby, společnost ATRIS, která zpracovala architektonickou a stavební část objektu muzea.

ZÁKLADNÍ ÚDAJE

• Název stavby: MUZEUM AUTOMOBILŮ TATRA
• Investor: Moravskoslezský kraj
• Místo stavby: Areál Tatry, Kopřivnice
• Generální dodavatel: MORYS s. r. o.
• Dodavatel ocelové konstrukce: Průmyslové montáže s. r. o.
• Generální projektant: Atris s. r. o.
• Stavebně konstrukční řešení: SteelPro 4 s. r. o.
• Použitý software:
  • návrh a posouzení ocelových konstrukcí: SCIA Engineer
  • posouzení vybraných styčníků: IDEA Statica
  • model a výkresová dokumentace: TEKLA Structures
• Realizace projektové a výrobní dokumentace: 06/2016 – 06/2020 průběžně
• Výstavba: od 05/2019 doposud
• Celková hmotnost OK:
  • stávající zaměřené konstrukce 166 tun
  • repase a doplnění stávající konstrukce 89 tun
  • nové konstrukce 82 tun
• Základní rozměry:
  • šířka 48 m
  • délka 140 m
  • výška (v místě lucernového světlíku) 16,7 m

STÁVAJÍCÍ KONSTRUKCE

Jedná se o samostatně stojící objekt ocelové nosné konstrukce a dřevěné konstrukce střešního pláště. Hlavní nosnou ocelovou konstrukci tvoří jednotlivé příčné vazby, sestávající z vetknutých příhradových sloupů a příhradových vazníků, které jsou vzájemně propojeny podélníky a ztužujícími prvky.

Původní objekt z padesátých let minulého století byl navržen jako čtyřlodní s celkovým rozpětím 48 metrů. V rámci pozdějších stavebních úprav byl rozšířen o další loď rozpětí devět metrů, která ale v rámci současné rekonstrukce byla součástí demolic.

Příhradové vazníky byly navrženy jako lomený příhradový oblouk, sestávající ze čtyř částí, dále pak pokračuje konstrukce zastřešení zvýšenou hlavní částí – pultovými příhradovými vazníky a centrálním sedlovým vazníkem se středovou konstrukcí lucernového světlíku s mansardovým provedením bočních částí. Součástí hlavní vnitřní lodě je i vnitřní jeřábová dráha. V rámci stavebních úprav a rekonstrukcí v sedmdesátých letech minulého století byly jeřábové dráhy doplněny i do ostatních lodí v celé délce objektu. V části objektu byly využity stávající sloupy, jinak byly navrženy a provedeny nové sloupy, sloužící pouze pro nové jeřábové dráhy.

Původní díly ocelové konstrukce, tzn. sloupy, vazníky, ztužidla, nosníky jeřábové dráhy a podobně, jsou nýtované, novější konstrukce pak svařované. Rozměry některých použitých profilů, zejména „L“, již neodpovídají dnešním standardním rozměrovým řadám. Pro výpočet a zdokumentování byly nahrazeny nejbližšími nižšími katalogovými profily, případně byly geometricky zadány podle ručně změřených rozměrových hodnot.

Díly ocelové konstrukce, dodané v rámci stavebních úprav a rekonstrukcí, byly již navrženy jako svařované, spoje svařované a šroubované.

Nosnou konstrukci střešního pláště tvoří podélné vaznice z I-profilů, navržené jako tzv. Gerberovy spojité nosníky. Dřevěný střešní plášť tvořily krokve (hranoly), plné bednění z desek a dvojitá krytina z asfaltových pásů. Součástí konstrukce střechy byla i řada sedlových a pultových světlíků. Výplně světlíků byly provedeny z drátoskla.

Pečlivou prohlídkou stávající ocelové konstrukce nebyly zjištěny žádné známky významného poškození, ať už vlivem přetížení konstrukce nebo degradace. Značně poškozená byla prakticky celá část střešního pláště, do objektu zatékalo. Navržený konstrukční systém odpovídá charakteru objektu, kritické detaily byly shledány jako plně funkční bez známek porušení. Převážná část konstrukce byla chráněna původním nátěrem, lokálně se vyskytovala zrezivělá místa, v rámci prohlídky a možného přístupu k těmto místům se jednalo o korozi rovnoměrnou (plošnou) povrchovou, bez korozních lomů a trhlin a bez lamelárního poškození základního materiálu.

Vzhledem k tomu, že konstrukce v dostatečně dlouhém časovém období vykazovala uspokojivou způsobilost, v rámci plánované opravy objektu a jeho dalšího využití jako muzea automobilů nebude konstrukce zatěžována jiným významným zatížením, vzhledem k tomu, že nebyly plánovány zásahy do hlavních nosných konstrukcí a nový způsob (účel dalšího využívání objektu) nezhorší proces degradace konstrukce, ba naopak, očekává se, že konstrukce v rámci dalšího využívání bude podléhat současně platným předpisům pravidelné kontroly a údržby, byla hlavní nosná ocelová konstrukce prohlášena za bezpečnou a provozuschopnou. Výchozí jakost použitého materiálu pro výpočet byla stanovena jako ocel tř. 37, resp. S235, s použitím upravených materiálových součinitelů.

REKONSTRUKCE A ÚPRAVY

V rámci rekonstrukce byla celá ocelová konstrukce před aplikací nového nátěrového systému otryskána. Přípravu povrchu dříve natřeného ocelového podkladu byla před pískovým tryskáním na stupeň P Sa2 mechanicky zbavena odlupujících se částí původní povrchové úpravy, odmaštěna a zbavena všech nečistot, usazených v profilech a v uzavřených místech konstrukce (dutiny mezi svařenci, žebry a podobně) v průběhu existence konstrukce.

Repase ocelové konstrukce se zejména týkaly nevyhovujících průřezů vaznic v části plochy střechy a dílčích sekundárních konstrukcí. Nevyhovující prvky nosné ocelové konstrukce byly nahrazeny novými, případně byly zesíleny. Stávající dřevěné konstrukce
střešního pláště byly v celém rozsahu nahrazeny novou konstrukcí střešního pláště – kompozitním střešním panelem X-dek. Světlíky a prosvětlovací pásy byly zrušeny, nové prosvětlovací prvky (okna) byly integrovány do stávající nosné konstrukce s použitím nových nosných pomocných prvků opláštění.

NOVÉ KONSTRUKCE

K novým vnitřním konstrukcím patří nová štítová stěna s hlavním vstupem do objektu, nová konstrukce stropu nad multisály, konstrukce galerie v centrální lodi, jejíž součástí je vstup s recepcí a vyhlídkové lávky po obou stranách, příčně propojené dvojice lávek příhradové konstrukce s přístupem pomocí oboustranných dvouramenných schodišť, prodejna suvenýrů a schodiště administrativy. V objektu bylo nově zřízeno i sociální zázemí a technické vybavení muzea. Provedení těchto konstrukcí podléhalo architektonickému návrhu, který koresponduje s původním provedením objektu.

Pochozí plochy, určené pro vyhlídkové návštěvnické trasy, jsou provedeny z pozinkovaných pororoštů s „lodičkovými“ otvory. Ochranná zábradlí těchto tras jsou v celoskleněném provedení, kotvení je navrženo k předem připravené ocelové konstrukci.

VÝSTAVNÍ PAVILON „SLOVENSKÁ STRELA“

Objekt nového pavilonu je situován do prostoru před průčelím rekonstruovaného muzea, do místa původní vlečky s krytou nakládací rampou, která byla součástí demolic v rámci rekonstrukce objektu původní slévárny. Pavilon s novým centrálním kolejištěm bude napojen na stávající vnitropodnikovou kolejovou trať, po které (při otevření pavilonu) přijede vlak Slovenská strela.

ZÁKLADNÍ ÚDAJE

• Název stavby: DEPO A VÝSTAVNÍ PROSTOR PRO SLOVENSKOU STRELU V AREÁLU TATRA TRUCKS
• Investor: TATRA TRUCKS a. s.
• Místo stavby: Areál Tatry, Kopřivnice
• Generální dodavatel: PS BRNO, s. r. o.
• Dodavatel ocelové konstrukce: FERRMON, spol. s r. o.
• Generální projektant: Atris s. r. o.
• Stavebně konstrukční řešení: SteelPro 4 s. r. o.
• Použitý software:
  • návrh a posouzení ocelových konstrukcí: SCIA Engineer
  • posouzení vybraných styčníků: IDEA Statica
  • model a výkresová dokumentace: TEKLA Structures
• Realizace projektové a výrobní dokumentace: 02/2018 – 06/2020 průběžně
• Výstavba: od 10/2019 doposud
• Celková hmotnost OK: 290 tun
• Základní rozměry:
  • šířka 18 m
  • délka 36 m
  • výška 10,5 m

ZÁKLADNÍ ÚDAJE

Objekt pavilonu má půdorysný tvar kosodélníku, střecha je plochá. V jednom štítu je proveden monolitický železobetonový vestavek, rozdělený otvorem pro vrata. Na tento vestavek v rohu objektu navazuje vnitřní konstrukce galerie s přímým dvouramenným schodištěm.

Návrh nosné ocelové konstrukce jsme provedli na základě architektonické studie, kde dominantou objektu je dva metry vysoká ocelová konstrukce atiky, tvořená jednotlivými sekcemi ze svařovaného U-profilu vzájemně sešroubovaných. Tento lem je vynášen přes svislé styčníkové plechy v místě každé příčné vazby z obvodového lemu vnitřní nosné konstrukce střechy, tvořené příčnými a podélnými svařovanými I-nosníky výšky 1,2 metry.

Rozdíl výšek svařenců vytváří prostor pro střešní souvrství, na něž navazuje vrstva tepelné izolace fasády mezi vnějším a vnitřním ocelovým lemem střechy a dále pokračuje tepelně-izolační prosklenou fasádou s vlastní nosnou hliníkovou konstrukcí až do úrovně nízké podezdívky. Ubíhající podélná stěna objektu vytvořila vnější trojúhelníkový prostor pro konstrukci „pergoly“, která konstrukčně navazuje na uzavřenou část objektu. Architektonický záměr doplňují svařované truhlíkové sloupy lichoběžníkového průřezu. Celou konstrukci pak doplňují paždíky ve třech úrovních a křížová stěnová ztužidla.

Primární nosnou konstrukci tvoří jednotlivé příčné dvoukloubové rámové vazby, zakotvené pomocí lepených i předem zabetonovaných kotevních šroubů do monolitické železobetonové základové konstrukce. Pro eliminaci nepříznivých reakcí od ocelové konstrukce zejména v části spojení s monolitickou konstrukcí vestavku byly navrženy kloubové kotevní styčníky s čepem průměru 60 a 80 mm.

Ocelová konstrukce byla navržena z oceli S355J2 a S235JR s požární odolností 15 minut. Všechny montážní styky byly navrženy šroubované se šrouby jakosti 8.8 a 10.9. Třída provedení ocelové konstrukce je EXC3.

SPECIFIKA

Návrh a výroba ocelové konstrukce:

• vysoké svařované tlustostěnné I a U profily,
• lichoběžníkové truhlíkové svařované sloupy,
• nerovnoměrné zatížení konstrukce teplotou a s tím související návrh přípojů, umožňujících dilataci jednotlivých částí ocelové konstrukce,
• použití kompozitního materiálu za účelem přerušení tepelného mostu při návrhu styčníků mezi vnější a vnitřní konstrukcí,
• návrh nosné ocelové konstrukce galerie a schodiště se skleněnou podlahou a skleněnými schodišťovými stupni.

MONTÁŽ OCELOVÉ KONSTRUKCE

Nestandardní provedení ocelové konstrukce, kdy většina hmoty je koncentrována v rovině střechy ve střední výšce cca 9,5 metru nad úrovní podlahy, vyžadovalo i nestandardní montáž. V průběhu montáže bylo provedeno několik kontrolních geodetických měření konstrukce – rozteče sloupů a odklony od svislosti v obou směrech. Hodnoty naměřených odchylek byly zpětně promítnuty do výpočtu pro ověření předpokládaných odezev konstrukce, zejména pak pro ověření konstrukce v jednotlivých montážních stavech.

Konečné srovnání ocelové konstrukce bylo provedeno za přítomnosti autora ocelové konstrukce a za stálého oboustranného geodetického proměřování konstrukce až do dosažení propočtené hodnoty výchylky 10 mm s tolerancí ± 2 mm. Současně bylo kontrolováno postupné dopínání a povolování ztužujících táhel Detan. Po srovnání ocelové konstrukce byly některé rozevřené rámové styčníky vyvložkovány hřebenovými vložkami tl. 1 a 2 mm, následně byly plně dotaženy rámové šroubové spoje a dopnuta ztužidlová táhla Detan.

Konečné celkové zaměření ocelové konstrukce potvrdilo předpokládané výchylky, naměřené hodnoty tak splnily přísné montážní tolerance podle ustanovení normy ČSN EN 1090-2 jak pro jednotlivé sloupy rámů, tak i pro sestavy sloupů v jednotlivých rámech. Díky bezchybné dílenské dokumentaci, precizní výrobě, zodpovědné montáži a dobře připravené spodní stavbě bylo zhotoviteli stavby předáno kvalitní dílo pro následnou montáž prosklené fasády s využitím antireflexního bezpečnostního skla.

ZÁVĚR

Díky vstřícné spolupráci všech stran a kvalitně provedené práci napříč všech profesí roste v Kopřivnici důstojný stánek pro uchování našeho kousku historie v oblasti přepravy a dopravy, ať už po zemi nebo ve vzduchu. Uvidíme, jestli se i podaří dotáhnout celou stavbu ještě v letošním roce.

Ing. Martin Škrobánek
SteelPro 4 s. r. o.