Tropický pavilon v jihlavské ZOO pěti kontinentů

ARCHITEKTONICKÝ ZÁMĚR

ZOO pěti kontinentů v Jihlavě, navržená architektem Jaroslavem Huňáčkem, tvoří šest nových pavilonů. Stavbu prvního z nich zahájila společnost Subterra koncem roku 2011, poslední – Tropický pavilon – dokončila v loňském roce v létě. Celý projekt byl přibližně ze dvou třetin financován z evropských fondů, z ROP Jihovýchod.

Objekt Tropického pavilonu je určen zejména k chovu plazů všech velikostí, druhů s vysokými nároky na vodu a teplo. Ve spodní části má expozice charakter tropické řeky, v horní jsou umístěni menší suchomilní živočichové. Návštěvníky čeká více než sedmdesát různých živočišných druhů, od krokodýlů a želv přes drápkaté opice až po hmyz. Plazi byli také hlavní inspirací pro architektonické řešení pavilonu. Betonová konstrukce je organicky tvarovaná, její zelené opláštění z předzvětralých měděných plechů připomíná šupinatou kůži.

Přírodní prostředí evokuje rovněž samotná expozice. Interiér napodobuje skály, jeskyně či říční břehy, stěny terárií i návštěvnických tras jsou z torkretovaného betonu. Pavilonem protéká meandrující řeka s vodopádem, dojem pralesa navozují mohutné stromy, které v sobě skrývají vnitřní nosné sloupy i další technické prvky. Některé kmeny, liány a další rostliny byly dovezeny přímo z exotických oblastí, jiné jsou umělé, vyrobené ze sklolaminátu. Autenticitu džungle podtrhuje vrak malého letadla a také chatrč domorodců.

Zvýšené podlaží, podél jehož stěn jsou terarijní expozice, je pouze v části pavilonu a umožňuje pohled do vodních nádrží s krokodýly. Jeho součástí je také přemostění o rozponu více než 10 m, napodobující pralesní visutou lávku. Obě úrovně jsou dále propojeny schodištěm a také žebříkem u chatrče. Přímý přístup do 2. nadzemního podlaží je možný rovněž po exteriérové rampě.

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Hlavní hmotu pavilonu tvoří tři tubusy s proměnným průřezem poloviční elipsy, které jsou propojeny do tvaru písmene Y (jak je patrné na axonometrickém modelu). Směřují severním, jihovýchodním a jihozápadním směrem a jejich osy svírají úhly 118°, 118° a 124°. S tubusy se prolínají další tělesa, např. jednopodlažní část s technickým zázemím pavilonu.

Objekt je založen na železobetonových patkách a pasech, základová deska tloušťky 150 mm má osm výškových úrovní. Hlavní část nosné konstrukce tvoří samonosná železobetonová skořepina o konstantní tloušťce 200 mm, se stěnami vyztuženými při obou površích. Skořepinu podporují dodatečně betonované vnitřní sloupy o průměru 400, 250, resp. 160 mm. V některých místech jsou stropy ve 2. podlaží vykonzolovány z obvodových stěn objektu. Svislé železobetonové stěny v bočních pří zemních přístavbách mají tloušťku 200 mm, částečně jsou zasypány zeminou a fungují rovněž jako opěrné zdi. Stropy technologického zázemí tvoří železobetonové desky tloušťky 250 mm, rampu pak deska tloušťky 150 mm. Schodiště je betonové, monolitické. Vnitřní dělicí stěny jsou vyzděny z keramických příčkovek tloušťky 100 a 150 mm.

Základ střešního a zároveň obvodového pláště tvoří skládaná krytina z mořeného měděného plechu, tepelná izolace je tloušťky 300 mm. Portály všech tubusů a také stěny terárií venkovní expozice uzavírá prosklená sloupko-příčníková fasáda. Pavilon je dále perforován několika desítkami kopulovitých střešních světlíků třech velikostí, otvory o průměru 1 500 mm lze otvírat, zbývající o průměrech 1 000 a 500 mm jsou pevné. Nejmenší otvory jsou součástí světlovodů, jejichž nerezové tubusy přivádějí světlo na vybraná místa v interiéru. Ploché střechy jednopodlažní části jsou řešeny jako terasy nebo nesou vegetační skladbu.

PROJEKT A TECHNOLOGIE

Na základě architektonického záměru a dispozičních výkresů ve formátu CAD bylo třeba nejprve vytvořit digitální 3D model pavilonu. Pro dosažení stability a samonosnosti byl navržen nový geometrický tvar konstrukce, založený na průřezech tvaru poloviční elipsy různé velikosti, se svisle orientovanou delší poloosou. Vlastní železobetonová konstrukce skořepiny o tloušťce 200 mm byla vymodelována jako geometricky částečně „degradovaný“ tvar NURBS (NeUniformní Racionální B-Spline plocha). Ostatní části objektu byly modelovány velmi individuálně jako matematicky obtížně definovatelné zborcené, tedy ve dvou směrech zakřivené plochy. Geometrické modely těles vytvořené v obecném 3D modeláři byly převedeny do systému BIM. Právě aktuální komplexní model nosné konstrukce pavilonu v BIM umožnil vytvoření dílenské dokumentace konstrukční části projektu včetně stavby bednění. Zvláštní nároky na řešení výztuže si vyžádalo umístění bočních vstupů a velkého množství střešních světlíků.

Kromě tvarových úprav skořepiny bylo třeba navrhnout také nejvhodnější technologii betonáže, což představovalo celý projekt výzkumu a vývoje. Pro realizaci bylo zvažováno a posouzeno několik možných postupů. Jedním byl tzv. B-systém, kdy je vlastní tvar vytvořen vázanou výztuží a samotné bednění nahrazeno ocelovým pletivem. Další variantu tvořilo oboustranné bednění a litý beton, zkoumány byly rovněž možnosti použití stříkaného betonu. Nakonec byla zvolena monolitická konstrukce s vázanou výztuží, s vnitřním bedněním a postupným vnějším bedněním.

V zájmu ověření navrženého řešení byly vyrobeny a následně testovány jednotlivé stavební části – skořepina, napojení stropu, sloup a rovněž vnější části na skořepině.

BEDNĚNÍ

Ve spolupráci se společností Peri bylo navrženo prostorové bednění s využitím systémů ocelových závor GRV, Variokit a Peri UP. Příčnou vazbu tvoří vrchlík z prvků GRV a boční křídla. Tyto segmenty byly podepřeny lešením Peri UP Rosett. Na nosném ocelovém roštu byly pomocí spon HBU přikotveny dřevěné příhradové nosníky GT 24. Finální povrch formy je z prken (viz schémata bednění). Odvod sil při betonáži zajišťovalo kotvení u paty klenby (táhla DW 15), rádlování s venkovní obálkou a samotné lešení. Vnější bednění z dřevěných překližkových desek bylo sepnuto s vnitřním bedněním za pomoci armovacího drátu 6 mm. Celkový tvar zabezpečovaly rovněž distanční trubičky. Montáž byla rozdělena do několika kroků. Po montáži nosného podpěrného lešení následovalo osazení vrchlíku a bočních křídel, dále pak dřevěných nosníků GT 24 – a vše bylo ukončeno pobitím konstrukce nehoblovanými prkny. Podpěrná konstrukce stála na několika výškových úrovních, pro vyrovnání rozdílů posloužil variabilní systém Peri UP Rosett. Vrchlík klenby byl předmontován na ploše mimo řešenou konstrukci a na místo osazen za pomoci jeřábu a manipulátoru, stejně byla provedena i boční křídla. Tvarovou přesnost formy ověřovalo nepřetržité geodetické měření. S ohledem na proveditelnost popsaného bednění bylo se statikem dojednáno vynechání vnitřních nosných konstrukcí, svislé i vodorovné nosné prvky byly betonovány až dodatečně. Odbedňování formy probíhalo stažením podpěrných vřeten SLS a přesunem části bednění manipulátorem. Pokles formy řešily stavěcí patky a hlavy. Segmenty formy byly využity pro realizaci dalších tubusů.

BETONÁŽ

Pro nosnou konstrukci dodala společnost Cemex beton pevnostní třídy C 30/37 XA2 S3 Dmax 22 mm. Vzhledem ke složitému tvaru skořepiny musela směs splnit přísné požadavky na konzistenci a pozdější pohledové vlastnosti, složení směsi je v tabulce.

Eliminaci neřízených trhlin zajistilo vytvoření řízených spár pomocí lamelové betonáže. Směs byla ukládána po jednotlivých vrstvách o výšce 500 mm, v hustě vyztužených částech pak pouze 300 mm. Stejnou hodnotu měl i maximální rozdíl hladin čerstvého betonu mezi pravou a levou částí skořepiny, aby nedošlo k posunu formy. Maximální tlak směsi byl stanoven výpočtem na 30 kN/m2. V místě uzavírání oblouku na vrcholu stavby nebylo možno použít oboustranné bednění, proto musela tixotropie betonu projít úpravou tak, aby směs nestékala. Požadované vlastnosti betonu pro tuto část byly zajištěny sestavením optimální křivky zrnitosti kameniva a také použitím přísady na bázi polykarboxylátu. Střední část pavilonu byla řešena jako poslední stejným systémem, spojení všech tří tubusů zajistila technologie vypraskávání ve spojích. Směs byla do bednění dopravována bádiemi a zhutňována ponornými vibrátory, případně propichováním.

Podlahové konstrukce byly prováděny z betonu pevnostní třídy C 30/37 XA1 S3 Dmax 16 mm. Vzniku mikrotrhlin zabránilo použití polypropylenových vláken, smrštění betonu snížila upravená křivka zrnitosti kameniva a požadovanou vodotěsnost pak zajistilo použití speciální přísady. Betonáže byly prováděny v několika krocích malým pístovým čerpadlem.

ZÁVĚR

Pro autory projektu i jednotlivé dodavatele patřila atypická stavba k tomu nejnáročnějšímu, s čím se ve své praxi setkali. Podmínkou úspěšné realizace pavilonu plazů byla úzká spolupráce všech zúčastněných, včetně chovatelů a dalších zástupců investora. Tropický pavilon byl v jihlavské zoo slavnostně otevřen 12. prosince a od počátku se těší velkému zájmu návštěvníků.