Monolitické konštrukcie s tieniacim účinkom

V budovách, ktoré slúžia na liečbu onkologických ochorení rádioterapiou, treba riešiť problematiku odtienenia žiarenia. Z ekonomického hľadiska je na tento účel najvýhodnejšie použiť železobetónové konštrukcie, ktoré musia byť masívne (steny a stropy dosahujú až niekoľko metrov), s použitím ťažkých druhov betónu. To znamená nielen vysoké nároky na použité materiály, ale aj na samotnú realizáciu.

Onkologické centrum Fakultnej nemocnice Plzeň
Situácia a dispozičné riešenie
Z architektonického hľadiska zaujímavú a členitú budovu onkologického centra tvoria dve rozsiahle podzemné podlažia (74 × 70 m) v ktorých sa nachádzajú liečebné prevádzky, a päť nadzemných podlaží (16 × 72 m), na ktorých je umiestnená lôžková časť.

Budova sa nachádza v svahovitom teréne v areáli Fakultnej nemocnice Lochotín v Plzni. Na severnej strane sa podzemné podlažia nachádzajú pod úrovňou upraveného terénu, v južnej časti sa vynárajú úplne na povrch.

Rozsiahly pôdorys je rozčlenený štyrmi otvorenými átriami, prebiehajúcimi cez obidve podzemné podlažia. Okrem lekárskych ambulancií a technického zázemia budovy sa na úrovni 1. PP nachádza prednášková sála, ktorej strop tvorí šikmá železobetónová doska.

Onkologické centrum Fakultnej nemocnice Plzeň – Lochotín Typ konštrukcie: železobetónový skelet Realizácia: Skanska, a. s., závod Monolitické konštrukcie – realizačný tím vedený Ing. Jiřím Tichým Termín realizácie: 2009 Generálny dodávateľ: Skanska, a. s., závod Čechy – projektový tím Martina Žáka Investor: Fakultná nemocnica Plzeň

Konštrukcie
Budova je založená na vystuženej základovej doske s premenlivou hrúbkou 500, 600 a 800 mm.
Podzemné podlažia tvoria obvodové železobetónové steny s hrúbkou 200, 250 a 300 mm, stĺpový systém a stužujúce jadrá výťahových šácht a schodiskových priestorov. Stropné dosky sú obojstranne predpäté, s hrúbkou 250 a 300 mm.

Nadzemné podlažia, ktoré budú slúžiť ako lôžková časť pre pacientov, tvorí prevažne stĺpový konštrukčný systém, ktorého stĺpy majú rozmery 400 × 400 mm, so stužujúcim jadrom stien výťahových šácht a obojsmerne vystuženou stropnou doskou s hrúbkou 250 a 200 mm. Prvé nadzemné podlažie zostáva s výnimkou komunikačných jadier úplne otvorené do vonkajšieho priestoru a lôžková časť tak opticky pláva v priestore na stĺpoch tohto podlažia. Tento efekt rovnako umocňuje vykonzolovanie lôžkovej časti nad južnou fasádou podzemných podlaží s dĺžkou 8,5 m vo výške 15 metrov.

Tieniaci betón
Vlastná rádioterapeutická časť, v ktorej sa nachádzajú masívne železobetónové konštrukcie zadržiavajúce rádioaktívne žiarenie, prilieha k budove na úrovni podzemných podlaží a je úplne pod úrovňou terénu, čo rovnako prispieva k odtieneniu žiarenia. Celkovo sa tu nachádzajú štyri kobky s prístrojmi na ožarovanie, tak­zvanými lineárnymi urýchľovačmi, čo robí z tohto onkologického centra najväčšie zariadenie svojho druhu v Českej republike.

Špecifikom týchto zariadení je, že žiarenie sa v nich šíri nerovnomerne, v rozličných smeroch. Na tieniace vlastnosti konštrukcií, ktoré sa nachádzajú v ich bezprostrednej blízkosti, sa preto kladú rozličné požiadavky.
Aby sa mohla zachovať podobná hrúbka stien a stropov, použil sa na zhotovenie konštrukcií betón s rozdielnou objemovou hmotnosťou. Na miestach s menšou intenzitou žiarenia sa použil betón s bežnými parametrami. Na miestach s maximálnym žiarením (v rovine lineárnych urýchľovačov) sa navrhol betón s objemovou hmotnosťou 2 950 kg/m3. Takú objemovú hmotnosť možno dosiahnuť, iba ak sa použije špeciálne kamenivo, v prípade onkologického centra išlo o baryt.

Stenové a stropné konštrukcie dosahujú hrúbku od 1 200 do 1 900 mm, čo ešte umožňovalo použitie bežného systémového debnenia. Špecifickou požiadavkou však bolo ponechať všetky spínacie tyče zabetónované v konštrukcii. Rovnako aj pracovné škáry medzi jednotlivými zábermi betonáže sa museli realizovať ako zalomené, v tvare presne predpísanom v projekte.

Najskôr sa realizovali konštrukcie z bežného betónu. Až následne sa medzi tieto konštrukcie doplnili úseky na báze ťažkého betónu.

Použitie barytového kameniva značne zhoršovalo spracovateľnosť betónovej zmesi. Z dôvodu maximálneho dôrazu na dosiahnutie požadovanej objemovej hmotnosti nebolo prípustné betón po namiešaní v betonárke akokoľvek upravovať. Počas výroby barytového betónu sa nemohol v betonárni vyrábať žiaden iný betón. Dodržiavanie receptúry kontrolovalo akreditované laboratórium. Dozor sa zabezpečoval aj počas ukladania betónu.

Zamestnanci pracoviska Stavebnej fakulty VUT v Brne tu použili metódu merania radiačným hutnomerom, ktorá umožnila nielen kontrolu objemovej hmotnosti dovezenej betónovej zmesi v každom domiešavači, ale aj kontrolu objemovej hmotnosti betónu už uloženého do debnenia. Pri použití bežných metód by to nebolo možné.

Všetky prestupy do priestorov určených na rádioterapiu tvoria z dôvodu tienenia vkladané oceľové tvarovky so špeciálnym tvarom.  Dôraz sa kládol na ich presné osadenie do stanovených pozícií.

Protónové terapeutické centrum Praha
Protónové terapeutické centrum je reprezentantom novej revolučnej technológie, ktorá na liečbu onkologických ochorení využíva prúd častíc – protónov. Táto technológia je efektívnejšia a k ľudskému organizmu šetrnejšia ako bežné metódy. Je však omnoho náročnejšia na technologické zariadenie, ktoré je zložitejšie, rozsiahlejšie, rozmerovo väčšie a v neposlednom rade omnoho drahšie ako konvenčné žiarenie lineárnych urýchľovačov v plzenskom onkologickom centre. V súvislosti s tým sú súvisiace stavebné konštrukcie masívnejšie a komplikovanejšie.

Situácia a dispozičné riešenie
Budova protónového centra sa nachádza na okraji areálu Fakultnej nemocnice Bulovka a skladá s z dvoch budov. Smerom do ulice V Holešovičkách sa nachádza päťpodlažná poliklinika, ktorá tvorí zázemie celého zariadenia. Na polikliniku bezprostredne nadväzuje rozsiahla budova s priestormi na rádioterapiu, úplne zapustená do svahovitého terénu.

Budova sa realizovala podľa modifikovaného typového projektu, ktorý sa použil na výstavbu piatich podobných zariadení po celom svete.

Budovu polikliniky tvorí klasický železobetónový skelet (65 × 24 m). Pozostáva z piatich nadzemných podlaží s dvoma komunikačnými jadrami.

Dispozičné riešenie nadväzujúcej trojpodlažnej budovy s priestormi určenými na rádioterapiu (rovnako s rozmermi 65 × 24 m) je úplne podriadené tera­peu­tickej technológii. Srdcom tejto budovy je časticový urýchľovač, z ktorého sa emitované častice vedú magnetickým tunelom umiestneným na chodbe, ktorá kopíruje obvod budovy. Z tejto chodby vedú odbočky do celkovo troch sál určených na rádioterapiu. V sálach sa nachádzajú ožarovacie prístroje, ktoré sú najrozmernejšou súčasťou zariadenia. Sály s pôdorysom 10 × 10 m majú svetlú výšku 11 metrov.

Realizácia konštrukcií sál určených na rádioterapiu
Žiarenie emitované terapeutickým zariadením v protónovom centre nemá také výrazne smerové parametre, preto sa na realizáciu tieniacich konštrukcií navrhol betón s jednotnou objemovou hmotnosťou 2 400 kg/m³.
Táto hmotnosť sa príliš nelíši od hmotnosti bežne dodávaných druhov betónu, je však o niečo vyššia. Ako vhodné kamenivo sa mohol preto vybrať čadič, ktorý nie je z finančného hľadiska taký nákladný ako baryt a správa sa navyše ako bežné kamenivo.

Kontrola dosahovanej hmotnosti betónovej zmesi sa aj napriek tomu dôsledne realizovala ako na betonárke, tak na stavbe. Výsledky vážených vzoriek sa porovnávali s referenčnými vzorkami, pripravenými pred začiatkom stavby.

Konštrukcie protónového centra boli navrhnuté ešte masívnejšie a komplikovanejšie ako v prípade plzenského onkologického centra. Hrúbka stien a stropov sa pohybovala v rozpätí od 600 do 4 200 mm (čo bol prípad stropnej konštrukcie časticového urýchľovača).

Problémom takýchto masívnych konštrukcií je hydratačné teplo. Pred začiatkom stavby sa navrhla špeciálna receptúra betónu a v laboratóriách spoločnosti Skanska sa vykonali pokusné betonáže skúšobných vzoriek s objemom 2 m3, na ktorých sa vývoj hydratačného tepla sledoval sondami. Následne projektant presne určil pracovné úseky betonáže jednotlivých konštrukcií. Napríklad bežný trojmetrový strop sa tak musel realizovať v štyroch vrstvách po približne 800 mm.

Použitie systémového debnenia bolo hraničné. Pod masívnymi stropmi sa nachádzali stojky a väzníky vo vzájomnej vzdialenosti 35 cm.

Na podoprenie stropov nad priestormi určenými na rádioterapiu (s hrúbkou 2,6 m vo výške 11 m) sa musela už vybudovať priestorová lešenárska konštrukcia v rastri 600 × 600 mm, na ktorú sa navyše pred zaklopením debnenia ukladali oceľové I-profily s hrúbkou 450 mm, ktoré sa následne po odstránení debnenia otočili a pripevnili na strop.

Protónové terapeutické centrum Praha – areál Fakultnej nemocnice Bulovka Typ konštrukcie: železobetónový skelet Zhotovovateľ: Skanska, a. s., závod Monolitické konštrukcie – realizačný tím vedený Ing. Jiřím Tichým Termín realizácie: 2009 až 2010 Generálny dodávateľ: Syner, s. r. o. Investor: PTC Praha

Kabeláž
Rozsiahla kabeláž medzi jednotlivými prístrojmi na ožarovanie, ako aj prístrojmi a strojovňou umiestnenou v budove polikliniky sa viedla priamo v železobetónových konštrukciách. Pracovníci spoločnosti Skanska, závod Elektro, uložili na stavbe v rámci prípravy trasy na technologickú kabeláž viac ako 3 000 metrov chráničiek s priemerom od 65 do 150 mm, vždy so zaústením do špeciálnych oceľových tvaroviek. Zväzky chráničiek, ukladané do masívnych konštrukcií, tvorilo až 60 jednotlivých kusov káblov.

Pracovné škáry
Pozornosť sa musela venovať aj realizácii pracovných škár jednotlivých betónových úsekov. Škáry v stenách a v stropoch sa museli realizovať s dvojitým zalomením so šírkou 100 mm. Montážne otvory vynechané v konštrukciách sa po osadení technológie vyplnili špeciálnymi prefabrikátmi, rovnako so zalomenými škárami.

TEXT: Ing. Jiří Tichý
FOTO: archív Skanska

Ing. Jiří Tichý je projektovým manažérom v spoločnosti Skanska, a. s., závod Monolitické konštrukcie.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.