Hibridna lesena konstrukcija

Športna hala z večnamenskim objektom Medlog Celje predstavlja sodoben primer javne gradnje, pri kateri so armiranobetonski in leseni konstrukcijski elementi združeni v hibriden nosilni sistem. Objekt je zasnovan kot funkcionalna prizidava k obstoječemu kompleksu Šole za hortikulturo in vizualne umetnosti Celje ter združuje športno dvorano, garderobe, spremljajoče prostore, učilnice in povezovalni trakt z dvigalom.
Poseben projektantski in konstrukcijski izziv je predstavljal izračun in omejitev vodoravnih deformacij športne dvorane brez notranjih podpor z razponom 26,6 m v prečni smeri glede na kompozicijo večnamenskega objekta z zelo odprtim hodnikom in dvigalnim jaškom preko treh etaž in obstoječo stavbo, na katero se nova kompozicija objektov navezuje. V sklopu te projektantske naloge je bilo potrebno zagotoviti racionalno konstrukcijo, hitro montažo, potresno odpornost in visoko stopnjo prefabrikacije.

Konstrukcijska zasnova dvorane
Nosilna konstrukcija temelji na jasni delitvi nalog med materiali. Prefabricirani armiranobetonski stebri dimenzij 50 × 50 cm prevzemajo tako vertikalne obtežbe kot tudi sodelujejo pri prenosu horizontalnih obremenitev, kot sta veter in potres. Na njih nalega pet dvokapnih lesenih lameliranih nosilcev trdnostnega razreda GL24h razpona 26,6 m v rastru 5,60 m. Nosilci imajo spremenljivo višino prereza od 180 cm ob podporah do 240 cm v sredini razpona, kar sledi poteku notranjih sil in ustvarja dvokapno strešno konstrukcijo.
Med lesenimi nosilci in armiranobetonskimi ležišči je izvedena elastična EPDM plast, območja ležišč pa so dodatno ojačana z vijaki s polnim navojem zaradi tlačnih napetosti pravokotno na vlakna.

Strešna diafragma
Prečno na glavne nosilce so položene trislojne križno lepljene (X-Lam) CLT plošče debeline 11 cm, ki potekajo kontinuirano preko dveh polj. Njihova naloga ni zgolj prenos vertikalnih obtežb, temveč predvsem zagotavljanje prostorske togosti objekta. Mehansko povezane (X-Lam) CLT plošče tvorijo togo strešno diafragmo, ki horizontalne sile vetra in potresa prenaša na obodne (X-lam) CLT stene. Zaradi takšnega delovanja v strešni ravnini niso potrebni klasični jekleni zavetrovalni sistemi, kar poenostavi konstrukcijsko zasnovo in montažo objekta.
Pomembna prednost izbranega konstrukcijskega sistema je tudi njegova požarna odpornost. Primarni lepljeni nosilci in CLT strešne plošče so bili dimenzionirani skladno z zahtevami standarda SIST EN 1995-1-2 (Evrokod 5 – Projektiranje lesenih konstrukcij v požaru) in izkazujejo 60-minutno požarno odpornost (R60) brez dodatnih protipožarnih oblog. Zahtevana odpornost je bila dokazana s statičnim požarnim preračunom, pri katerem je bila upoštevana nosilnost reduciranega prereza zaradi predvidene hitrosti odgorevanja lesa. Lesena konstrukcija tako ostaja vidna tudi v notranjosti športne dvorane, kjer poleg svoje nosilne funkcije pomembno prispeva tudi k arhitekturni podobi prostora.
Obodne (X-lam) CLT stene debeline 90 mm skupaj s strešno diafragmo tvorijo glavni stabilizacijski sistem športne dvorane. Horizontalne obtežbe se preko strešne ravnine prenašajo na stenske elemente iz križno lepljenega lesa, nato na armiranobetonske stebre in naprej v temeljno konstrukcijo. Takšna zasnova omogoča učinkovito prostorsko delovanje celotnega objekta.

Večnamenski del objekta
Večnamenski oziroma šolski del objekta je zasnovan kot masivna lesena konstrukcija iz križno lepljenih (X-lam) CLT plošč, ki jo na posameznih mestih dopolnjujejo križno mozničeni iQwood elementi. Nosilne stene so izvedene iz trislojnih elementov debeline 100 mm, medetažna konstrukcija iz petslojnih elementov debeline 140 mm, streha nad večjim razponom učilnice pa iz sedemslojnih elementov debeline 240 mm. Nad tehničnimi prostori in hodniki so uporabljeni elementi debeline 120 mm, posamezne notranje nenosilne oziroma pretežno vertikalno obremenjene stene pa so izvedene iz trislojnih iQwood elementov debeline 90 mm. Različne sestave in debeline elementov so prilagojene zahtevam posameznih delov objekta, dejanskim obtežbam in funkciji prostorov.
Poseben konstrukcijski izziv je predstavljala streha nad učilnico, kjer je bilo potrebno zagotoviti dodatno nosilnost za več težjih klimatskih naprav. Namesto klasične rešitve z dodatno jekleno podkonstrukcijo je bila izvedena optimizacija lesenega nosilnega sistema. Statični preračun je pokazal, da zadošča povečanje debeline (X-lam) CLT strešne plošče iz 120 mm na 240 mm, pri čemer povečanje količine lesa predstavlja le manjši vpliv na skupno vrednost konstrukcije.
S takšno optimizacijo je bilo mogoče v celoti opustiti predvideno jeklene podkonstrukcijo iz treh profilov HEA 360 skupne mase približno 2,45 t. Poleg bistvenega zmanjšanja stroškov jeklene konstrukcije, protikorozijske zaščite in montaže je bila poenostavljena tudi izvedba strehe ter zmanjšano število prebojev in detajlov.
Projekt tako lepo prikazuje, da lahko z ustrezno optimizacijo lesenih konstrukcijskih elementov pogosto dosežemo enako ali boljšo rešitev kot z dodajanjem sekundarne jeklene konstrukcije, pri čemer ostane konstrukcijski sistem enostavnejši, lažji in ekonomsko ugodnejši.

Projektiranje in detajli
Projektiranje konstrukcije je vključevalo natančno obravnavo stikov in priključkov med posameznimi elementi. Sidranje lesenih elementov je izvedeno s tipskimi spojnimi sredstvi, pri čemer so bili posamezni spoji dimenzionirani glede na vplive statičnih in potresnih obtežb. Ključni vidiki zasnove so bili izvedba stikov med leseno in armiranobetonsko konstrukcijo, zaščita lesa pred vplivom vlage ter zagotavljanje zrakotesnosti ovoja objekta.
Akustično udobje v učnih prostorih je bilo zagotovljeno z izvedbo dodatne skeletne stene ob steni telovadnice, ki je od nosilne (X-lam) CLT stene ločena z zračno režo, kar zmanjšuje prenos zvoka med prostori. Med nosilne stene in medetažno konstrukcijo pa so bili vgrajeni elastični akustični trakovi Xylofon, ki zmanjšujejo prenos udarnega in konstrukcijskega zvoka med posameznimi prostori.
Trajnost lesenih konstrukcij je neposredno povezana z učinkovito zaščito pred vlago, zato je bila zasnova zunanjega ovoja prilagojena zahtevam za dolgoročno obstojnost lesenih elementov. Leseni deli konstrukcije so od armiranobetonske temeljne konstrukcije ločeni z bitumensko hidroizolacijo, vsi stiki (X-lam) CLT elementov na zunanjem ovoju pa so naknadno tesnjeni z zrakotesnimi trakovi. Zrakotesnost objekta dopolnjujejo še ustrezno izvedeni priključki stavbnega pohištva ter tesnjenje vseh instalacijskih prebojev skozi leseno konstrukcijo.
Pred izdelavo delavniške dokumentacije je bil izveden 3D laserski posnetek obstoječega stanja. Oblak točk je omogočil natančno prilagoditev vseh lesenih elementov dejansko izvedenemu armiranobetonskemu delu objekta ter zmanjšal možnost montažnih odstopanj. Izdelani BIM model konstrukcije je predstavljal osnovo za pripravo delavniške dokumentacije, CNC obdelavo posameznih elementov ter načrtovanje montaže na gradbišču.

Montaža
Zaradi visoke stopnje prefabrikacije so bili vsi glavni leseni elementi izdelani v proizvodnem obratu, na gradbišču pa je potekala predvsem montaža nosilne konstrukcije po vnaprej določenem tehnološkem zaporedju. Takšen pristop je zmanjšal obseg del na gradbišču, izboljšal kakovost izvedbe ter bistveno skrajšal čas gradnje.
Po zaključku izvedbe armiranobetonske konstrukcije in pripravi ležišč so bili z uporabo 110-tonskega avtodvigala montirani glavni lepljeni lamelirani nosilci razpona 26,6 m. Zaradi njihovih dimenzij je bil potreben izredni prevoz s spremstvom, dobava elementov pa je bila natančno časovno usklajena z montažo. Posamezni leseni elementi so dosegali maso do 6,5 t, zato je bilo potrebno skrbno načrtovanje dvigov in začasne stabilizacije konstrukcije med posameznimi fazami izvedbe.
Po montaži glavnih nosilcev je sledila vgradnja strešnih (X-lam) CLT plošč, ki so z medsebojnim povezovanjem že med izvedbo oblikovale togo strešno diafragmo. V nadaljevanju so bile montirane še obodne (X-lam) CLT stene ter leseni konstrukcijski elementi večnamenskega dela objekta. Takoj po zaključeni montaži strešnih plošč je bila izvedena sekundarna hidroizolacijska zaščita, ki je konstrukcijo varovala pred vremenskimi vplivi do izvedbe končne strešne sestave.
Projekt potrjuje prednosti sodobne prefabricirane lesene gradnje, kjer natančno načrtovanje proizvodnje, logistike in montaže omogoča hitro izvedbo ter visoko kakovost končnega objekta, tudi pri konstrukcijah z velikimi razponi in zahtevnimi transportnimi pogoji.

Športna hala Medlog Celje predstavlja primer sodobne hibridne konstrukcije, pri kateri les ni uporabljen zgolj zaradi trajnostnih vidikov, temveč predvsem zaradi svojih konstrukcijskih prednosti. Kombinacija armiranobetonskih stebrov, lepljenih nosilcev, (X-Lam) CLT plošč in lokalne uporabe iQwood elementov omogoča racionalno konstrukcijsko zasnovo, hitro montažo ter učinkovito potresno in prostorsko delovanje objekta.

Projekt potrjuje, da sodobna lesena gradnja ni več omejena na manjše objekte, temveč predstavlja enakovredno rešitev tudi za zahtevne javne stavbe z velikimi razponi in visokimi zahtevami glede nosilnosti, uporabnosti ter trajnosti.

Besedilo: Blaž Kocina, univ. dipl. inž. grad., CBD d.o.o.
Fotografije: arhiv CBD d.o.o.

Športna hala Medlog Celje
Lokacija: Ljubljanska cesta 97, 3000 Celje
Investitor: Šola za Hortikulturo in vizualne umetnosti Celje
Projektant arhitekture: Arhitekt Šmid, d.o.o.
Projektant lesene konstrukcije: CBD d.o.o.
Glavni izvajalec: GiB gradnje d.o.o.
Izvajalec lesene konstrukcije: CBD d.o.o.