Bratislavské výškové objekty Klingerka a Eurovea Tower

Úvod

Obytná výšková budova Klingerka je lokalizovaná v širšom centre Bratislavy ako súčasť Administratívno-bytového komplexu Klingerka 1 (Obr. 1). Administratívna budova má 11 nadzemných podlaží a výšku po hornú hranu atiky 49,80 m. Bytový dom s 36 nadzemnými podlažiami s hornou hranu atiky 115,000 m s výškou posledného obytného podlažia +110,195 m je v súčasnosti najvyššou obývanou budovou v Slovenskej republike. Objekty sú dispozične prepojené cez štvorpodlažný parkovací dom.

Bytová veža EUROVEA 2 je súčasťou multifunkčného komplexu EUROVEA 2, ktorý je pokračovaním projektu Eurovea 1 (Obr. 2). Celý komplex je situovaný na ľavom brehu rieky Dunaj v širšom centre hlavného mesta. Multifunkčný komplex Eurovea 2 s pôdorysným rozmermi 292,7×116,2 m má štyri podzemné podlažia prevažne určené na parkovanie. Dominantou komplexu je výšková obytná budova s 46 nadzemnými podlažiami s celkovou výškou od úrovne prízemia 168,0 m. Posledné obytné podlažie je na úrovni 155,660 m.

Generálnym projektantom projektov je spoločnosť GFI architektúra+dizajn https://www.gfi.sk/

Obr. 2 Eurovea 2 – Celková dispozícia komplexu

1. Konštrukčné riešenie

Nosná konštrukcia objektu Klingerka je tvorená železobetónovým skeletom so šmykovými stenami a jadrom. Hrúbky stien jadra sú v rozsahu od 600 mm po 220 mm s triedami betónu C30/37 až C60/75. V spodnej časti jadra sú steny hrúbky do 600 mm z betónu C60/75 vzhľadom na značné oslabenie otvormi. Šmykové steny zároveň tvoria medzibytové priečky zabezpečujúce aj akustické požiadavky na oddelenie bytov. Ostatné deliace konštrukcie sú tvorené sadrokartónovými priečkami. Steny výťahových šácht sú prefabrikované a dilatačne oddelené od stien jadra. Stropné nosné konštrukcie sú tvorené lokálne podopretými železobetónovými doskami hrúbky 150, 200 a 250 mm z betónu C30/37. Stropná doska vo vnútri jadra je z akustických dôvodov oddilatovaná od stien jadra. V mieste stĺpov a stien navrhnutých z betónu C60/75 je navrhnutá oblasť so šírkou 2× hrúbka dosky z betónu triedy C40/50. Odolnosť stropných dosiek na pretlačenie je riešená s využitím šmykových tŕňov. Budova je založené na dosko-pilótovom základe. Základová doska hrúbky 1500 mm z betónu C30/37 je podopretá vŕtanými pilótami priemeru 900 mm s dĺžkami v rozsahu od 11,5 do 19,5 m . Podzemné podlažia sú navrhnuté ako vodotesná železobetónová konštrukcia. Hrúbky stien a prierezy stĺpov sú navrhnuté z betónov vyššej pevnosti. Tým sa okrem efektívnejšieho využitia pôdorysnej plochy znížilo aj množstvo výstuže.

Nosná konštrukcia objektu Eurovea Tower je tvorená železobetónovým skeletom so stĺpmi a jadrom. Jadro má trojuholníkový tvar so skosenými rohmi. Hrúbky stien jadra sú v rozsahu od 250 po 600 mm. Steny jadra sú do 9. nadzemného podlažia hrúbky od 600 po 450 mm z betónu C60/75. Stena hrúbky 600 mm je len v hornej časti jadra s dvernými otvormi. Stĺpy obdĺžnikového prierezu majú rozmery 900×1700 mm z betónu C60/75 na 33. nadzemnom podlaží je rozmer stĺpa 500×900mm z betónu C40/50. V podzemných podlažiach prechádza do lichobežníkového prierezu 2300–1200×1200 z C60/75. V hornej časti je stĺp prepojený nosníkom. Od 3. nadzemného podlažia sú v rohoch budovy dvojice kruhových kompozitných stĺpov (šesť stĺpov) s priemerom od 600 po 550 mm. Stĺpy sú vystužené betonárskou výstužou d = 40 mm a oceľovou vložkou z valcovaného profilu HD 320×245 z materiálu HISTAR fy = 460 MPa. Výstužné vložky sú spájané skrutkovanými spojmi. Styk valcovaných profilov je riešený kontaktom na presne ofrézované čelné dosky hrúbky 50 mm. Stĺpy sú realizované zo samozhutňujúceho betónu C60/75. Stropné nosné konštrukcie sú tvorené lokálne podopretými železobetónovými doskami hrúbky v jadre 170, v typických podlažiach 230 mm z betónu C30/37. Stropné dosky nad 36. NP sú realizované ako vyľahčené telesami COBIAX. Stropná doska na poslednom podlaží má hrúbku 1000 mm z dôvodov kotvenia oceľovej konštrukcie koruny a pojazdu čistiaceho systému fasády.

Územie pre výstavbu Eurovea 2 sa nachádza na nábreží rieky Dunaj. Tvorené je sedimentami neogénu a kvartéru. Hladina podzemnej vody priamo súvisí s hladinou vody v Dunaji. Povrch územia sa nachádza na kóte cca 139,0 m n.m. Hladina podzemnej vody môže dosiahnuť úroveň 135,0 m n.m. Základová špára výškovej budovy sa nachádza na kóte 123,5 m n.m., to znamená 11,5 m pod maximálnou predpokladanou hladinou podzemnej vody. Pre otvorenie stavebnej jamy rozmerov cca 293 × 117 m bolo treba vybudovať podzemnú tesniacu a pažiacu stenu. Eurovea 2 susedí s už zrealizovanou časťou Eurovea 1, s ktorou je vodotesne prepojená.

Dosko-pilótový základ celého komplexu je navrhnutý ako jeden dilatačný celok z vodostavebného betónu ako biela vaňa. Základová doska hrúbky 3 m (pod vežou) z betónu C30/37 a C40/50 spolupôsobí s vŕtanými pilótami priemeru 900 mm dĺžky od 22 do 32 m. Celkový počet pilot pod vežou je 136 ks. Veľkú pozornosť pri navrhovaní základov bolo treba venovať vzájomnému sadnutiu veže a susedných dilatačných celkov. Časti komplexu Eurovea 2 v blízkosti veže majú len 4 podzemné podlažia a sú namáhané vztlakom vody. V týchto miestach sú navrhnuté pilóty na ťah pre zabezpečenie objektov proti nadvihnutiu. Pre sledovanie sadania komplexu boli vybudované pozorovacie vrty s osadenými deformetrami. V súčasnosti je nosná konštrukcia veže v realizácii. Namerané sadania, ktoré sa realizujú priebežne, sú v súlade s predpokladanými hodnotami.

2. Nosný systém a overenie spoľahlivosti

Klingerka má nosný systém tvorený jadrom a šmykovými stenami, ktoré sú zároveň deliacimi medzibytovými stenami. Poloha zvislých nosných konštrukcií bola determinovaná riešením dispozícií bytov. V pôdoryse vzniklo pomerne rozdielne podopretie stropných nosných konštrukcií, čo viedlo k návrhu stropných dosiek rôznej hrúbky. Odstupňovanie hrúbok stropných dosiek je riešené v mieste deliacich konštrukcií tak, aby nenarušilo podhľady stropov v miestnostiach. Nevýhoda prirodzeného rozloženia tuhosti je kompenzovaná väčším počtom šmykových stien v smere kolmom na pozdĺžnu os objektu. Mechanická odolnosť nosného systému budovy bola preverená statickým a dynamickým výpočtom na základe 3D výpočtového modelu programom ETABS 2016 a Scia Engineer 2016. Prvá vlastná frekvencia ohybového kmitania budovy má periódu 4,28 s (0,233 Hz) v smere kolmo na hlavnú os elipsy. Druhá vlastná frekvencia s periódou 2,98 s (0,335 Hz) je ohybovým kmitaním budovy v smere hlavnej osi elipsy.

Nosný systém výškovej obytnej budovy Eurovea Tower koncepčne navrhnutý ako systém so stužujúcim jadrom a stĺpmi. Stužujúce jadro je tvarovo determinované architektonickým riešením. Účinky vetra pri trojuholníkovom tvare budovy sú výrazne závislé na smere pôsobenia. Nosný systém je vzhľadom na otvory, nepravidelne rozdelené v pôdoryse (hlavne v spodných podlažiach), nesymetrický. Preto bolo potrebné vodorovným účinkom venovať zvláštnu pozornosť uvažovaním účinkov vetra vo viacerých smeroch. Pre stanovenie účinkov vetra bol vykonaný test vo vetrovom tuneli RWDI v Veľkej Británii https://www.rwdi.com/. Výsledkom testu boli účinky vetra v úrovni jednotlivých podlaží pre 24 smerov. Hodnoty boli prevzaté do výpočtu. Pre analýzu účinkov vetra bola vypracovaná aj analýza metódou fluidnej dynamiky (CFD) spoločnosťou SIMULÁCIE BUDOV s.r.o. http://www.simulaciebudov.sk/.

Pre riešenie odozvy na účinky vetra pre objekt Eurovea Tower boli použité výsledky testu z vetrového tunela. Bolo vykonané aj porovnanie výsledkov s riešením podľa STN EN 1991 1-4. Horizontálny nosný systém je tvorený ŽB jadrom trojuholníkového pôdorysu. Mechanická odolnosť nosného systému budovy bola preverená statickým a dynamickým výpočtom na základe 3D výpočtového modelu programoch ETABS 2016-2020 a Scia Engineer 2016.

Riešenie odozvy na seizmické zaťaženie bolo vykonané metódou lineárnych spektier odozvy s návrhovým seizmickým zrýchlením daným geologickým prieskumom. Referenčné špičkové zrýchlenie a_gr = 0.0675 m/s² a podložie kategórie D, súčiniteľ podložia S = 1,5, hraničné periódy T_b = 0.125 s, T_c = 1,0 s T_d = 3,0 s, súčiniteľ významnosti objektu γ_I = 1,2, útlm 2 %.

Pri výškových budovách sa pomerne výrazne prejavuje vplyv postupného budovania objektu. Zohľadnenie priebehu zmrašťovania a dotvarovania vo zvislých nosných konštrukciách ovplyvňuje správanie nosného systému. Skrátenie stĺpov a zvislých nosných konštrukcií ovplyvňuje vnútorné sily a deformácie konštrukcií. Riešenie odozvy so zahrnutím postupného budovania nosnej konštrukcie a reologických vlastností betónu má vplyv na redistribúciu síl od zvislého zaťaženia a lepšie vystihuje skutočné pôsobenie nosnej konštrukcie.

3. Realizácia

Generálnym dodávateľom pre obidva objekty je fy STRABAG Pozemné a inžinierske staviteľstvo s.r.o. https://www.strabag-pozemne.sk/. Hlbinné zakladanie a ochranu stavebnej jamy realizovali firmy BAUER a KELLER.

Základová doska objektu EV2 s celkovým množstvom betonárskej výstuže 1400 ton s priemerom výstužných vložiek až Ø 40 mm s objemom betónu 7060 m³, bola realizovaná kontinuálnou betonážou po dobu cca 60 hod. Počas betonáže bola monitorovaná teplota v priereze dosky. Teploty nepresiahli limitné hodnoty. Mechanická odolnosť dištančných prvkov bola preverená testom na stavbe. Stĺpy tvaru V s výškou 15 m boli zhotovované s pohľadového betónu C60/75 s tromi pracovnými škárami. V hlave stĺpov boli osadené prvky pre ukotvenie 6 ks spriahnutých stĺpov.

Typické podlažie s hrúbkou stropnej dosky 230 mm a 170 mm s plochou 1155 m² s hrúbkami stien 450–250 mm, si vyžiadalo 404 m³ betónu (stropy 262 m³, zvislé konštrukcie 142 m³), 43 ton výstuže (27 ton zvislé konštrukcie, 16 ton strop) a 5,1 tony ocele HISTAR S 460 na spriahnuté stĺpy. Podlažie bolo realizované na dva pracovné zábery s krokom priemerne 10 dní/podlažie. Na stropných doskách nad 36. NP sú realizované vyľahčené stropné dosky hrúbky 300 mm. Zvláštnu pozornosť sme venovali podstojkovaniu. Stropná doska na poslednom podlaží má hrúbku 1000 m podstojkovaná je na stropnej doske hrúbky 500 mm kde bola pridaná výstuž s ohľadom na únosnosť v montážnom štádiu. Za účelom urýchlenia výstavby na požiadanie dodávateľa boli steny výťahových šácht preprojektované na dvojité steny (doppelwand, twinwall). Realizáciu sa dosiahlo urýchlenie výstavby a presnejšie uloženie výstuže z hľadiska kotvenia výťahov.

Celkový objem betónu pre výstavbu veže EV2 je 31 000 m³, spotreba výstuže 5420 ton a doba výstavby hrubej stavby 30 mesiacov.

Základová doska objektu Klingerka bol betónovaná na tri pracovné zábery. Podlažia boli rozdelené vzhľadom na tvar objektu na tri pracovné zábery. Typické podlažie bolo realizované priemere za 10 dní. Celkový objem betónu včítane garážového dom bol 29 000 m³ spotreba výstuže 3200 ton. Doba výstavby skeletu 20 mesiacov celková doba výstavby 36 mesiacov.

Pre zabezpečenie bezpečnosti pracovníkov a zníženie vplyvu poveternosti bol na obidvoch budovách použitý vetrový štít.

Výškové objekty Klingerka a Eurovea Tower s 36 a 46 nadzemnými podlažiami sú dobrým príkladom použitia progresívnych konštrukcií a návrhov v projekčnej praxi. Projekty boli vypracované s rozsiahlym využitím BIM. Projekty Veža Eurovea 2 majú každý viac ako 400 výkresov.

Literatúra

1. Anil K. Chopra.: Earthquake Dynamics of Structures Theory and Application to Earthquake Engineering, Prentice Hall, Second Edition 2001.
2. Mario Paz, William Leigh.: Structural Dynamics – Theory and Computation, Springer Science + Business Media. LLC, Fifth edition, 2004.
3. Edward L. Wilson.: Three-Dimensional Static and Dynamic Analysis of Structures Computers and Structures, Inc. Berkeley, California, USA (2002).
4. Bilčík, J.–Filo, Ľ.–Hlavoník, J.: Betónové konštrukcie navrhovanie podľa EN 1992-1-1, Betoning, s.r.o. Bratislava 2005, 314 s.
5. Stafford-Smith, Alex Coull.: Tall Building Structures Analysis and Design, Wiley-Interscience, 1991, 536 strán.
6. Bungale S. Taranath.: Steel, Concrete and Composite Design of Tall Buildings, McGraw-Hill 1997, Second Edition, 998 strán.