Založení stavby a řešení monolitických betonových konstrukcí „Masaryčky“

Článek se zabývá návrhem a probíhající realizací nosné konstrukce objektu Masaryk Centre I, jehož investorem je skupina Penta. Nová dominanta Prahy bude v budoucnu sloužit jako administrativní budova s tím, že první dvě podlaží budou zaujímat komerční plochy a vstupní části objektu, od 3. NP výše pak budou čistě administrativní plochy. V suterénech pak bude parking, sklady a technické zázemí objektu. Realizaci monolitických betonových konstrukcí včetně dynamického filtru mezi pažením a suterény, hydroizolaci spodní stavby, prvků vložených do monolitu a přípravy pro navázání další etapy, má na starosti stavební firma Metrostav, a. s., Divize 6, provoz železobetonových konstrukcí. Od února 2021, kdy Metrostav začal s pracemi, byl již realizován velký kus práce.

Masaryčka je součástí obřího komplexu v blízkosti Masarykova nádraží podle návrhu kanceláře Zaha Hadid Architects. Urbanistický návrh dává území nápaditý systém nových veřejných prostranství rozdílného charakteru. Vzniká v místech s deficitem veřejného prostoru a městské zeleně, plynule navazuje na strukturu města, celý komplex pak překoná současné bariéry a bude po dostavbě vytvářet příležitosti pro nové společenské aktivity.

Podél jižní strany s objektem v těsné blízkosti sousedí kolejiště a budovy koncového železničního Masarykova nádraží, podél východní části je magistrála a podzemní technické prostory metra C, severně ve vzdálenosti cca 120 metrů se nachází traťové tunely a stanice metra Florenc a cca 40 metrů západně vstupní vestibul do stanice metra B – Náměstí Republiky. Mezi oblastí 1 a na východě navazující oblasti 2 prochází zbytky novoměstských historických hradeb a kanalizační stoka. Při návrhu stavby byl zohledněn vliv uvedených skutečností.

KONSTRUKČNÍ A MATERIÁLOVÉ ŘEŠENÍ NOSNÝCH ČÁSTÍ

Hlavní hmota objektu Masaryčka je tvořena dvěma nadzemními částmi se společným dvoupodlažním suterénem. Objekt má sedm až devět nadzemních podlaží. Půdorysný tvar představuje přibližně protáhlý obdélník, celkové hlavní rozměry v úrovni prvního suterénu jsou cca 212 × 28 metrů. Výška objektu bez koruny 9. NP části činí cca 37 metrů a u 7. NP části cca 29 metrů.

Konstrukční systém představuje železobetonový monolitický sloupový skelet se systémem vnitřních komunikačních jader. Stropní konstrukce v nadzemních patrech nad 1. NP a 2. NP tvoří desky tloušťky 250 mm. Ve vyšších kancelářských patrech 3 až 6. NP pak převážně desky tloušťky 220 mm. Desky 7. NP až 9. NP pak tloušťky 250 až 300 mm. Desky mají po obvodě plochý ztužující trám (obrubu tloušťky min. 450 mm) a u vykonzolovaných částí „rotated plaza“ nosný parapet tloušťky 250 mm.

Ve vnitřních polích desek jsou nad sloupy hlavice běžně tloušťky 420 a 450 mm s půdorysným rozměrem 2,7 × 2,7 metru a v rozhodujících nutných místech s větším rozponem zesílené a spojené, do plochých trámů výšky 450 až 500 mm. Po obvodě ve 2. NP a 3. NP pak protažené hlavice a trámy tloušťky 450 mm. Variantně místo plochých trámů mohla být v místě zvětšeného rozponu v místě jader provedena zesílená deska tloušťky 300 mm. Desky střech činí 250 až 300 mm podle skladeb a požadovaného užitného zatížení technologiemi, zástěnami a fasádami, s obvodovým trámem minimálně 450 až 560 mm, atikami a vnitřními hlavicemi tloušťky 450 až 550 mm. Vybrané části obvodu, konzoly „rotated plaza“ a některá střední pole byla provedená s výrobním nadvýšením (pomocí dotažení stojek bednění).

Svislé nosné konstrukce tvoří stěny a sloupy. Obvodové stěny jader jsou převážně v dimenzích 250 a 300 mm, vnitřní stěny 200 až 250 mm. Sloupy jsou převážně kruhové profilu 600 až 750 mm, v posledních podlažích profilu 500 mm. Ve 3. NP a 4. NP je většina krajních sloupů navržena jako šikmá, z důvodu ustoupené fasády 1. NP – 2. NP. Konce stropu nad 2. NP (podél ulice Na Florenci a v jihozápadní části směrem k Masarykově nádraží) jsou zavěšeny na železobetonová táhla z 3. NP z důvodu snížení výšky trámů na max. 450 mm s ohledem na řešení fasád. V rozích jader v místech napojení stropů je vložena tuhá smyková výztuž z HEB 100.

Na určitém místě objektu byla navržena tzv. “rotated plaza“ s postupně se otáčející fasádou kolem středního bodu. Fasáda zde na jedné straně v každém podlaží o něco ustoupí a na protilehlé straně se naopak vykonzoluje – celkově od 1. NP po 6. NP (resp. 7. NP) o cca 15 metrů. Řešení tohoto místa je založeno na provedení šikmých sloupů nebo přesazovaných stěnových pilířů, konzolových trámů a železobetonových táhel, na kterých jsou vykonzolované nižší stropy vyvěšeny. Výška konzolových trámů procházejících zde, ale i jinde po obvodě stropů přes rovinu fasády, je limitována na 450 mm s ohledem na řešení fasád. Střední sloupy musí projít až na základovou desku. Styky výztuže táhel jsou svařované.

V jednom z polí je umístěn stěnový pilíř ve tvaru postupně se rozšiřujícího „písmene T“ tak, aby nepřesahoval obrys fasády. Funguje jako podpora vykonzolovaného rohu domu v tomto místě. Ve třetím až čtvrtém nadzemním podlaží na tento pilíř navazuje trojice šikmých sloupů.

Stabilita domu jako celku proti účinku vodorovných sil je v nadzemních částech zajištěna železobetonovými stěnami jader, tuhostí skeletu a přídavnými železobetonovými příčnými ztužujícími stěnami, ty jsou nezbytné s ohledem na značné vodorovné reakce od šikmých sloupů. Ztužující stěny musí být v suterénech minimálně buď přímo podpírány sloupy, nebo musí projít až na základovou desku. V suterénech fungují jako ztužující i další stěny – obvodové stěny, stěny ramp, nádrží a podobně.

ZAKLÁDÁNÍ

S ohledem na zjištěné inženýrsko-geologické poměry, charakter objektu, rozdílnou podlažnost a velká bodová zatížení bylo realizováno založení na základové desce lokálně podporované velkoprůměrovými pilotami – piloty v interakci se základovou deskou, cca dva metry nad běžnou hladinou podzemní vody.

Pro založení stavby byly uvažovány piloty ∅ 800 až 1 500 mm. Průměry pilot byly navrženy v závislosti na intenzitě zatížení, úrovni založení a geologickém profilu. Délky pilot musely být navrženy tak, aby se zajistila požadovaná únosnost dostatečným vetknutím do skalního podkladu typu R4 (resp. R5). Navrhovaná délka pilot činí 7 až 18 metrů, min. čtyři metry, max. 18,5 metru. Piloty byly navrženy osově pod vnitřními sloupy a stěnami a excentricky pod obvodovými stěnami suterénu. Pod jedním nejvíce zatíženým sloupem (sloup „rotated plaza“ – osy B/107-18) je skupina dvou pilot s roznášecí hlavicí výšky 1 800 mm.

Základová deska (ZD) a obvodové stěny suterénů budou izolované povlakovými izolacemi. V rámci projektu zakládání bylo zohledněno sednutí pilot a základové desky, aby bylo zajištěno jejich spolupůsobení a aby sednutí bylo rovnoměrné. Piloty jsou dimenzovány tak, aby celkové sednutí konstrukce bylo omezeno na max. 15 mm. Dimenze základové desky je 350 mm, v místě sloupů, jader a pilot na obvodě je zesílená náběhy na 600 až 650 mm.

V základové desce jsou připraveny zaslepené dojezdy výtahů pro případnou možnost pozdějšího dobudování výtahové šachty a výtahu na základě požadavku budoucích nájemců. Deska v ploše dojezdu je vyříznuta a výtahová šachta gastrovýtahů byla provedena jako monolit.

Pro pilotáž a bylo před vlastní betonáží základové desky nutné ponechat ochranné vrstvy zeminy v mocnosti minimálně 0,5 m. Ta byla postupně po záběrech odstraněna až bezprostředně před provedením podkladního betonu.

Odkop zeminy a podkladní beton provedla společnost Zakládání Group i s pilotami. Podkladní vrstvy pod základovou deskou bude představovat podkladní beton tloušťky 100 mm a souvrství povlakové hydroizolace. Hlava pilot je rovná, začištěná v úrovni horní plochy podkladního betonu. Svislé stěny dojezdů výtahů, jímek a patek pod spodním lícem základové desky jsou obalené deformační vrstvou – polystyrenem tloušťky 100 mm s objemovou hmotností 15 kg / m².

Při vrtání pilot pod hladinou podzemní vody bylo nutno piloty provádět za použití výpažnice. Všechny piloty jsou vyztuženy svařovanými armokoši. Piloty, kromě čtyř pilot pro založení jeřábu, nebyly propojeny se základovou deskou.

Čtyři piloty pro založení jeřábu J2 budou během výstavby provozem jeřábu namáhané tahem i tlakem. Jeřáb je založen mimo základovou desku na patce. Jsou proto propojeny se základovou deskou pomocí prutů betonářské výztuže procházející přes průchodku osazenou v hlavě dotčených pilot. Průchodka je provedena jako svařenec z trubky a přírub pro sevření a napojení hydroizolace. Po výběru konkrétního typu jeřábu musely být přepočteny a upřesněny.

V hlavách armokošů se osadily zemnící pásky, ukončené (na čisto) pod úrovní železobetonové podlahové desky, čistá hlava pilot = horní líc podkladního betonu.

ZALOŽENÍ JEŘÁBŮ

Založení jeřábů je provedeno hlubinně na pilotách. Polohu bylo nutné upřesnit ve spolupráci s vybraným dodavatelem a dalšími požadavky. Pro výstavbu se počítá se čtyřmi jeřáby. Všechny jsou založeny na patkách nad čtyřmi pilotami. Tyto piloty jsou propojeny s patkou a dimenzovány na tlakové a tahové síly podle požadavků vybraného typu jeřábu. Tloušťka patky s ohledem na kotvy a zajištění stability je navržena 1 600 mm – dimenze a velikost sil byla upřesněna po výběru konkrétního typu jeřábu.

Založení dalších dvou jeřábů bylo uvažováno v úrovni terénu vedle stavební jámy. Založení každého z jeřábů je na železobetonové patce podporované čtyřmi pilotami – piloty jsou propojeny s patkou a dimenzovány na tlakové a tahové síly dle požadavků vybraného typu jeřábu.

Spodní stavba
Konstrukce spodní stavby je kombinací sloupového a stěnového monolitického železobetonového systému. Suterén objektu tvoří železobetonová krabice, dimenzovaná i na účinky zemního a případného vodního tlaku při nastoupání hladiny při povodni a přenášející síly z horní stavby do základů. Ustálená běžná hladina podzemní vody je pod základovou spárou 2. PP, což jsou i dojezdy výtahů.

Typické suterénní sloupy mají oválný, čtvercový nebo kruhový průřez podle intenzity zatížení a umístění sloupu v půdorysu. Oválné v rozsahu od 500 × 800 mm až 700 × 1 000, čtvercový 600 × 600 až 750 × 750, kruhový profil 650 až 500 mm, lokálně případně jiný. Ve stropě nad 1. PP jsou provedeny transfery sloupů pomocí přechodových trámů. Některé nejvíce zatížené sloupy nelze běžně transferovat a je nutné, aby prošly až do základů. Vnitřní stěny a stěny jader mají tloušťku převážně 250 až 300 mm, vnitřní a méně zatížené stěny pak 200 až 250 mm, podle intenzity zatížení a dispozičního uspořádání. Obvodové stěny suterénů mají tloušťku 300 mm, lokálně 400 mm – u nádrže mezi osami přes dvě patra, ostatní stěny nádrží 300 mm. Trnování sloupů ze základové desky je provedeno pomocí příčně přivařené kotevní výztuže.

Tloušťky stropních desek v suterénu jsou následující: nad 2. PP 250 mm, nad 1. PP 300 mm, pod venkovním prostorem 300 až 350 mm. Lokální zesílení desek je provedeno hlavicemi nad sloupy, případně deskovými průvlaky na cca tloušťky 450 až 550 mm ve 2. PP a 450 až 700 mm v 1. PP.

Ve stropě nad 1. PP je lokálně proveden transfer sloupů, které budou vynášeny trámy. Trámy budou mít výšku 1 300 mm až 1 500 mm – bylo potřeba počítat s takto sníženou světlou výškou v 1. PP. K antivibračním opatřením patřilo vložení dynamického filtru mezi pažení a suterénní stěny.

Konstrukce základové desky a suterénních obvodových stěn je izolovaná povlakovými izolacemi. Veškeré prostupy instalací do základové desky a obvodových suterénních stěn budou těsněny, řešeno bude pomocí systémových prvků a detailů. Pro omezení vlivu smršťování jsou do všech obvodových suterénních sousedících stěn osazeny tzv. trhací lišty á cca 6 m.

Vodotěsnost nádrží a jímek na vodu v suterénech je zajištěna vodonepropustností železobetonové konstrukce doplněné pojistnou vrstvou (vnitřním hydroizolačním nátěrem nebo fóliovým systémem).

Rampy pro automobily jsou provedeny jako šikmé desky tloušťky 300 mm, jsou betonované dodatečně mezi boční železobetonové stěny. Napojení je provedeno převážně vylamovacími trny.

Povrchová úprava ramp i stropních desek parkingu je odolná vůči solím, ropným látkám a vodě a je provedena tak, aby zajistila hydroizolaci stropů proti protékání nečistot a vody z vozidel do nižších podlaží. Stropní železobetonové desky suterénů nejsou vodotěsné – uvažována přípustná trhlina činí 0,3 mm.

Železobetonové vzduchotechnické kanály pro přívod a odvod vzduchu pro kancelářská podlaží
V 1. PP až 2. NP jsou pro přívod a odvod vzduchu do kancelářských podlaží vzduchotechnické kanály svislé a vodorovné jako železobetonové monolitické konstrukce. Stěny kanálů jsou tloušťky 160 mm, stropy svislých kanálů a vodorovné kanály pod stropními deskami tloušťky 150 mm a vložené izolace. Vodorovné kanály jsou převážně zavěšené na hlavní stropní desce pomocí táhel z oceli. Táhla byla navržena z trubek vyplněných betonem a opatřených na obou koncích navařenými čelními kotevními deskami s výztuhami. Táhla jsou v rastru max. 2,5 × 2,5 metru.

Pro betonáž vodorovných kanálů byla předpokládána postupná betonáž po záběrech za použití atypického dřevěného bednění následně vyjmutého z dutiny kanálu, případně ztraceného bednění z desek nebo plechů podporovaných ocelovými sloupky a nosníky v dutině – výška dutiny kanálu cca 1 000 mm. Před betonáží kanálů byla nutná dobrá stavební příprava a ponechání časové rezervy v harmonogramu provádění s ohledem na poměrnou složitost těchto konstrukcí a nutnost doby ponechání podepření kanálů a desky nad kanály.

Postup výstavby vykonzolovaných pater
Samostatnou kapitolou je postup výstavby vykonzolovaných pater domu. Tato patra musí být podepřena již z úrovně základové desky. Podepření musí unést váhu všech vykonzolovaných částí pater nad ním, konstrukce bude samostatně fungovat až po betonáži a vytvrzení posledního stropu – tj. nejdříve 28 dní po betonáži stropu nad 7. NP u jedné části objektu a 6. NP u části druhé. Pak teprve bylo možno montážní podepření postupně odstranit. Podepření vykonzolovaných pater je vidět na obrázku níže.

ZÁVĚR

Rozsáhlý projekt kolem Masaryčky má šest fází – největší proměna čeká ulici Na Florenci. Podél severní hrany Masarykova nádraží vyrostou dva bloky budov podle návrhu Zahy Hadid, včetně popisovaného objektu a dominanty – Zlaté věže. Postupně tak vznikne moderní městská třída s provozovnami a službami v dvoupodlažním parteru, kancelářemi a přímým vstupem na nádraží, včetně zázemí pro cestující. Stavba by mohla skončit cca za 2,5 roku.

Z podkladů Ing. Vladislava Horáčka, vedoucího projektu železobetonových konstrukcí, Metrostav a. s. divize 6