Na střeše galerie kotví vzducholoď

Nad Centrem současného umění DOX v pražských Holešovicích už několik měsíců levituje vzducholoď Gulliver. Unikátní objekt navrhli architekti Martin Rajniš a David Kubík v úzké spolupráci s Leošem Válkou, na konceptu jeho konstrukce se podílel Zbyněk Šrůtek.

„Zadáním bylo vytvořit nad galerií strukturu organického tvaru, který by byl v kontrastu s architekturou industriální budovy,“ říká architekt Rajniš a dodává: „Výstavba obří dřevěné vzducholodi je dalším dokladem přesvědčení ředitele Centra současného umění DOX Leoše Války, že i v dnešním světě, kde platí, že nic, co nelze vypočítat, vyhodnotit nebo předvídat, nemá cenu riskovat, se věci dají dělat jinak. Leoš Válka chtěl, abych se s ním podílel na realizaci toho, co sám nazývá snem dvanáctiletých kluků. Společně s Davidem Kubíkem a Zbyňkem Šrůtkem, odborníkem na dřevěné konstrukce a oceli, jsme pracovali na návrhu 42 metrů dlouhé a deset metrů široké konstrukce. Inspirací pro mě byly tvary vzducholodí, které křižovaly oblohu na počátku dvacátého století. První vzducholodě představovaly ideály nové doby technologického pokroku, svou monumentalitou a hypnotizující důstojností nás fascinují i dlouho poté, co zmizely z oblohy.“
Vzducholoď Gulliver bude sloužit jako prostor pro setkávání současného umění s literaturou. Program bude rozvíjet témata výstav Centra DOX, které charakterizuje kritická reflexe fungování dnešního světa.

Ukotvení objektu
Dřevěná konstrukce vzducholodi byla ukotvena na nakloněnou ocelovou příhradovou mostovku, která tvoří nosný podklad pro podlahu. Mostovku podepírá dvojice ocelových příhradových sloupů-bárek, které vedou podél fasád uvnitř dvora. Osazené jsou na nově zhotovené pilotované základy. Vykonzolovaná část mostovky zasahuje nad část terasy, v horizontálních směrech je stabilizovaná vzpěrou a táhly. Hlavní příhradové nosníky mostovky autoři projektu ještě doplnili dalšími ocelovými prvky, jež společně tvoří prostorovou příhradovou konstrukci.

Dřevěná nosná kostra
Vzducholoď je orientována úhlopříčně nad budovami galerie. Její délka je 42,2 m, maximální průměr 9,35 m, nejvyšší bod 24,35 m. Základní kostra se skládá ze 14 příhradových obručí z lepeného modřínového dřeva, propojeny jsou podélnými dřevěnými příhradovými prvky a fošnami. Konstrukci doplňují ocelová lana.
Čtrnáct prstenců v roztečích 2,2-3 m bylo osazeno kolmo na podélnou osu. Kruhové příhradové nosné obruče jsou složeny ze dvou dřevěných dílčích obručí z lepeného lamelového modřínového dřeva 75 x 120 mm, které tvoří vnější a vnitřní pás příhrady. Pasy jsou propojeny dřevěnými sloupkovými rozpěrami vymezujícími statickou výšku obruče. Dřevěné prvky byly přes sloupek staženy nerezovou závitovou tyčí a doplněny dvojicemi diagonál z nerezových táhel. Základní konstrukci obruče doplňuje systém vnitřních lanových táhel, která zajišťují její tuhost. Výplet táhel se liší podle požadavku na využití vnitřního prostoru vzducholodi. Obruče jsou kotveny v dolní polovině k mostovce přes ocelové svařence šrouby. Každá obruč byla z výrobního a montážního důvodu rozdělena na třetiny (díly jsou spojeny ocelovými příložkami sepnutými svorníky).
Podélné ztužující prvky probíhají po celé délce vzducholodi, podílejí se na přenosu zatížení v tomto směru a současně stabilizují kruhové obruče v úrovni vnějšího a vnitřního pasu. Navrženy byly na stejném principu jako kruhové obruče (dřevěná kostra z vnějšího a vnitřního pasu). Pasy propojují dřevěné sloupky, stažené nerezovou závitovou tyčí a ztužené dvojicemi diagonálně orientovaných nerezových táhel. Rovina podélných ztužujících prvků směřuje do osy vzducholodi s úhlem pootočení 30° (tj. dvanáct podélných ztužujících pasů). Prvky jsou kloubově připojeny přes ocelové spojky s obručemi pomocí vysokopevnostních šroubů – tvoří tak základní „ortogonální“ kostru vzducholodi, kterou v každém poli příhradových prvků doplňuje diagonální křížné lanové ztužení. Doplňkové podélné ztužující prvky jsou z modřínových fošen 40 × 160 mm, které jsou radiálně umístěny mezi hlavní podélné ztužující příhradové prvky s úhlem pootočení 10° (tj. 24 doplňkových ztužujících dílů). Přisazeny jsou k vnějšímu povrchu vzducholodi a podílejí se na stabilizaci horních pasů hlavních podélných ztužujících prvků a kruhových obručí. Současně tvoří podklad pro připevnění pláště vzducholodi, který je také nedílnou součástí zajišťující stabilitu celého systému.
Ukončení na špičkách vzducholodi je ze zakřivených modřínových prvků z lepeného lamelového dřeva, jež se sbíhají ve vrcholu s úhlem pootočení 10°. Ve dvanácti paprscích navazujících na hlavní podélné ztužující příhradové prvky jsou zakřivené prvky doplněny o další díly, které vytvářejí příhradový ztužující prvek. Všechny prvky ve vrcholu jsou připojeny na ocelový kruhový svařenec, do kterého bude umístěn ventilátor.

Plášť ze dřeva a plastu
Opláštění vzducholodi podpírají v radiálním směru zakřivené modřínové lamely 26 × 80 mm o rozteči 500 mm. Vzájemně jsou propojené v místech hlavních podélných příhradových prvků na půlplát. Na tuto kostru, která tvoří stahující obruče kolem těla vzducholodi, byly v podélném směru připevněny obkladové modřínové lamely tloušťky 20 mm a šířky 65–47 mm (celkem tedy 288 linií lamel na obvodu vzducholodi). Špičky vzducholodi jsou opláštěny překližkou s lamelovým zalištováním stykových spár v ose nosných paprsků.

Systém pro zastřešení měl celkový koncept co nejméně narušit, kromě toho také musel zajistit celoroční provoz uvnitř vzducholodi, ochránit konstrukci před působením srážek a splnit požadavky požárních norem. Byl proto navržen systém mechanicky napínané jednovrstvé transparentní membránové fólie ETFE, která tvoří nad horní polovinou objektu jakýsi deštník. Levituje nad tělem vzducholodi a umožňuje tak proudění vzduchu kolem dřevěných částí kostry.

Přístup do vzducholodi zajišťují dvě visutá ocelová schodiště, která jsou vedena ze střech protilehlých budov galerie (od těla vzducholodi jsou oddilatována). Gondola byla zavěšena na základní kostru vzducholodi, přístupná je po žebříku.

Tepelná pohoda i v mrazivých dnech
Ačkoli zvenčí objekt vzducholodi evokuje doby dávno minulé, v interiéru najdeme nejmodernější technologii v oblasti vytápění – 57 infrapanelů Pion Thermo Glass o celkovém výkonu 79,8 kW. Díky subtilnosti skleněného panelu, zapuštěném v úzkém hliníkovém rámu, si této technologie nemusí návštěvníci všimnout. Ocení ji ale záhy, neboť nenápadná skleněná tabule o povrchové teplotě 250 °C vyzařuje infračervené paprsky, které prostor vyhřejí na +15 °C, i když venkovní teplota klesá pod bod mrazu.
Výhřevná vrstva tvořená nanovlákny se vlivem průchodu elektrického proudu zahřívá a spolu se zcela průhlednou keramickou vrstvou zajišťuje vznik dlouhovlnného infračerveného záření. Dlouhovlnné IR záření je dnes nejefektivnějším způsobem, jak můžeme přeměnit elektrickou energii na teplo. Toto tepelné záření má schopnost nahřívat objekty snáze než teplo vyprodukované plynovým topením či klasickým elektrickým vytápěním.

 

Hovoříme se Zbyňkem Šrůtkem

Vzducholoď váží 45 tun, museli jste ji tedy dobře stabilizovat – jak jste tento problém řešili?
Hledali jsme způsob, jak ji udržet ve volném prostoru a zároveň nenarušit iluzi letu – tento požadavek se ukázal jako nejnáročnější fáze projektu. Po mnoha návrzích, jak ukrýt podpůrnou konstrukci dovnitř budov, jsme nakonec přistoupili k opačnému řešení: konstrukci jsme přiznali, ale zároveň jsme se snažili o to, aby byla co nejméně nápadná. Vyprojektovali jsme dvě ocelové podpory tak, aby vzducholoď nad střechami „letěla“ nahoru a šikmo, takže její statické zajištění bylo docela složité. Kromě toho byla nutná analýza zatížení větrem, nejvyšší bod vzducholodi je ve výšce 24,5 m. Vzhledem ke složitosti tvaru a exponované poloze byl vypracován analytický model působení větru na konstrukci. Zohledňoval okolní zástavbu, tvar vzducholodi a propustnost pláště. Hodnoty z této analýzy jsme pak převzali pro výpočet konstrukce.

Jak jste zajistili pevnost konstrukce mostovky a ocelových bárek?
Nosným prvkem mostovky jsou dva podélné příhradové nosníky, umístěné ve sklonu a kloubově osazené na bárky. Nad nižší budovou jsou přes bárku překonzolovány. Sloupy bárek jsou vetknuty do železobetonových základových bloků s navazujícím pilotovým založením. Základová a podpůrná konstrukce bárek je tedy autonomní, nedochází k interakci s okolními budovami.
Tuhost ocelové konstrukce ve vodorovném směru v úrovni vzducholodi zajišťuje několik sladěných systémů. Vodorovnou tuhost v rovině kolmé na podélnou osu zajišťují především příhradové bárky. Na vykonzolovaném konci mostovky předepnutá lana kotvená k sousedním objektům. Ve směru podélné osy přebírá vodorovné síly ocelové ráhno vložené mezi špici mostovky a železobetonový objekt. S mostovkou je spojeno přes sadu talířových pružin, které redukují normálovou sílu v ráhnu tak, aby nebylo překročeno povolené zatížení do železobetonové konstrukce objektu. Tímto pružným uložením bylo zároveň umožněno aktivovat vetknuté, předepnutými lany křížem propojené bárky pro přenesení potřebné části vodorovného zatížení ve směru podélné osy vzducholodi.

Samotná stavba vzducholodi probíhala jako montáž zkompletovaných prefabrikátů – zní to jednoduše, ale jejich osazení a propojení jistě bylo náročné na přesnost. Kromě toho mě zajímá, proč jste vybrali právě typ fólie ETFE a jak se instalovala…
Projekt vyžadoval výjimečný přístup k práci, při které se využívaly CNC technologie, současně se ale na vzducholodi nachází velké množství prvků a sestav vyrobených ručně. Navržený systém pracoval s projektovanou tolerancí +- 2 mm jednotlivých prefabrikovaných prvků, kterou se podařilo dodržet. Díky této přesnosti jsme na stavbě nemuseli provádět žádné úpravy. Velký dík patří všem zúčastněným na tomto procesu a mám velkou radost, že vzducholoď může hrdě nést označení Made in Czech. 
ETFE folie je jedinou fólií, která splnila především požární požadavky. Fólie je mechanicky napínaná v jednotlivých pruzích. Plášť nabízí díky kombinaci transparentní folie a modřínových latí zajímavé zážitky ve dne i v noci.

Interiér bude sloužit pro různé kulturní akce. Už jste si ho vyzkoušeli?
Ano, zjistili jsme, že je tu dobrá akustika, takže bude dobře sloužit svému hlavnímu účelu jako literární salón pro autorské čtení nebo přednášky. Uvnitř vzducholodě je podlaha sestavená z devíti odstupňovaných ploch na kterých se mohou návštěvníci usadit. Vzducholoď pojme najednou až 120 lidí.

-vis-
Foto: René Volfík a Jan Slavík
Článek vyšel v časopisu Stavitel 4/2017

Investor: Centrum současného umění DOX
Autoři: Leoš Válka, prof. Ing. arch. Martin Rajniš, MgA. David Kubík; spoluautor Ing. Zbyněk Šrůtek
Hlavní projektant: Dvořák & partneři
Statika a konstrukce:     Ing. Zbyněk Šrůtek (dřevo, ocel, membrána ETFE), Ing. Pavel Kocourek (ocel), Ing. Jana Divíšková (zakládání), Ing. Jaroslav Vácha (analytický model působení větru na konstrukci ve spolupráci s ÚTAM AV ČR). Statický návrh 3D modelu byl realizován pomocí softwaru RFEM a jeho přídavných modulů.
Software: Dlubal Software s.r.o.
Požární ochrana: Ing. Eva Fajkusová
Generální dodavatel: STYLBAU, s.r.o.
Hlavní subdodavatelé: TIMBER DESIGN s.r.o. – nosná dřevěná kostra, opláštění, zastřešení; ELEKTRO MOSEV spol. s r.o. – ocelová konstrukce (pilíře + mostovka)
Dřevěná kostra: délka 42,13 m; průměr: 9,34 m; nejvyšší bod: 24,22 m
Obestavěný prostor: 2050 m³ (dřevěná kostra vzducholodi)
Zastavěná plocha: 322 m² (pochozí vnitřní plocha: 161 m²)
Náklady: 25 milionů Kč

 

O projektu už jsme psali zde