Sídlo NKÚ a využití BIM pro návrh fasádních konstrukcí

Tým, vedený Neilem Murphym, Lukášem Romanczinem a Thomasem Daneelsem, je tvořen odborníky různých oborů jako je navrhování fasád, stavební a strojní inženýrství, statika, tepelná technika a výpočetní technologie, oblasti projektování, výroby a dodávání staveb. Tyto odborné znalosti jsou založeny na předchozí úspěšné spolupráci na zajímavých lokálních i mezinárodních projektech s významnými a ambiciózními klienty a mezinárodně uznávanými architekty. Na těchto projektech o různé rozměrové, materiálové a konstrukční složitosti, byla navržena jak nová řešení na míru tak i standardní systémová řešení.

Typy řešených obvodových konstrukcí jsou modulové a rastrové fasádní systémy, strukturální zasklení, okna do otvoru, provětrávané fasády, ocelové a skleněné konstrukce zahrnující širokou škálu použitých materiálů jako je sklo, hliník, nerezová ocel, bronz a její slitiny, přírodní kámen, prefabrikovaný beton, umělý kámen, keramika, sklocement a další. BIM představuje pro MFS komplexní téma. V rámci konzultací a implementací s klienty společně identifikujeme jejich potřeby a cíle a následně s využitím bohatých zkušeností z domácích i zahraničních projektů napomáháme k úspěšnému využívání moderních přístupů, které BIM nabízí.

Architektonický ateliér Masák & Partner byl založen před více než 20 lety a realizoval přes 200 projektů týkajících se památkové péče budov. Dnes zaměstnává ke třicítce stálých členů týmu a rozsáhlý okruh externistů. Už přes 12 let se zabývá systematizováním projekce s ohledem na specifika památkových staveb. A to v takovém rozsahu a kvalitě, že se řadí mezi nejlepší architektonická studia v restaurování a konzervování památek na světě. Samozřejmostí je práce v systému BIM (Building Information Management/Modelling), na jehož vývoji se dokonce Masák & Partner také částečně podílejí. Zahrnuje práci ve 3D, systém indexování a přiřazování informací k virtuálním stavebním objektům a práce s IFC formátem. BIM je uplatňován také v rámci komunikace všech zainteresovaných subjektů, které se na projektové přípravě a její realizaci podílejí. Ve vlastních developerských projektech je tento systém implementován do celého života stavby.

Připravovaná stavba sídla Nejvyššího kontrolního úřadu (NKÚ) se nachází v pražských Holešovicích v bývalém areálu pivovaru Měšťan, který v urbanistickém kontextu Holešovic vytváří specifickou strukturu výrazně odlišnou od svého bezprostředního okolí. Pivovar byl postaven s jasnou  urbanistickou koncepcí a v reprezentativním historizujícím stylu. Okolní zástavba je tvořena především bytovými objekty z třicátých let minulého století. V současné době se v areálu nacházejí opravené pivovarnické budovy, nová bytová zástavba a volný pozemek v severozápadním rohu určený pro zástavbu. Tento pozemek vklíněný mezi ulice Komunardů a U Uranie bude využitý pro výstavbu nového sídla NKÚ. Článek se zaměřuje na popis architektonického řešení tohoto projektu, využití BIM pro návrh obvodového pláště budov a zapojení společností Masák & Partner a MFS do tohoto projektu.

Projekt nového sídla NKÚ je koncepčně navržen jako dva samostatné objekty, propojené nadzemním krytým koridorem. Stavba bude sloužit především jako administrativní zázemí NKÚ a částečně je plánována jako Archiv PSP ČR (depozitář knihovny Poslanecké sněmovny) a Parlamentní knihovna.

Kompozice objektu vychází z původního záměru architektonické kanceláře CMC Architects z let 1999 a 2006, která řešila celé území bývalého areálu pivovaru jako jeden urbanistický celek. Záměrem CMC Architects bylo přistoupit k území šetrně, zachovat genius loci, tj. především hodnotné budovy a zároveň zpřístupnit areál veřejnosti a vnést do oblasti Holešovic novou energii, obchodní hodnotu a nové pracovní příležitosti.

Ateliér Masák & Partner uspěl ve veřejné soutěži na generálního projektanta stavby sídla Nejvyššího kontrolního úřadu v roce 2017. Od té doby investorovi zajišťoval projekční podporu jak při přípravě a zpracování dokumentací pro změnu územního rozhodnutí nebo získání stavebního povolení, tak i při zpracování podkladů do veřejného výběrového řízení na generálního zhotovitele stavby nebo návrhu koncepce interiéru.

Návrh nového administrativního centra NKÚ z dílny ateliéru Masák & Partner navazuje na předchozí návrh CMC Architects, doplňuje jej a zpodrobňuje. Nově vznikající areál NKÚ uzavírá budované městské centrum v jeho severozápadní části. Hmota celku respektuje limity platné z územního rozhodnutí, tedy i okolní zástavbu a to svojí výškou, umístěním i počtem pater.

Sídlo NKÚ je tvořeno dvěma budovami označenými G a H. Budova G, která navazuje na uliční čáru v ulici Komunardů a má tvar pravoúhlého lichoběžníku, má dvě podzemní a sedm nadzemních podlaží. Z důvodů oslunění objektů Komunardů 53 a 55 a výškové návaznosti na okolní zástavbu je šesté a sedmé podlaží ustoupeno o 5,5 m z ulice Komunardů na západní straně a o 4,5 m z jižní části budovy. Ustoupení v šestém nadzemním podlaží je částečně využito jako pochozí terasa a částečně jako pohledová extenzivní střecha. Budova H s tvarem kosodélníku, který je o cca 15,5 m odsazen od uliční čáry v ulici U Uranie, má jedno podzemní a šest nadzemních podlaží. Základní maximální půdorysné rozměry budovy jsou délka 88 m orientovaná do ulice U Uranie a šířka 16 m. Na střeše budovy je navržena clonící zástěna a to z důvodu odhlučnění techniky, která je v tomto prostoru umístěna. Hlavní vstupy do obou budov a vjezd do podzemních garáží jsou ze dvora areálu. Suterén bude využíván jako garáže s kapacitou 123 stání, skladovaní a umístění technologií. 

Fasádními konstrukcemi se rozumí opláštění běžných podlaží budovy G a H, spojovacího koridoru, ustoupených nástaveb a parterů. Obvodový plášť představuje významnou část každé stavby, neboť ovlivňuje celkovou energetickou bilanci budovy, komfort uživatelů uvnitř objektu a částečně také uživatelů přilehlých okolních budov. Zároveň představuje významnou položku investic a jeho návrh přímo ovlivňuje výši budoucích nákladů na vytápění a chlazení, tj. nákladů spojených s provozem budovy.

Požadavky investora na cenovou dostupnost obvodového pláště a zároveň nízké náklady na provoz budov představovaly náročnou kombinaci pro volbu optimálních parametrů opláštění. Vlastní návrh obvodového pláště sídla NKÚ vycházel především z požadavku na variabilitu členění interiérů a operabilitu užívání v následujících letech. Dalšími požadavky byla možnost přirozeného větrání pobytových místností a celkový komfort budoucích uživatelů. Kromě požadavků na hygienu vnitřního prostředí byl kladen důraz na bezpečnostní požadavky u specificky využitých podlaží a rovněž na minimalizaci negativních dopadů na stávající budovy v okolí a jejich uživatele, a to nejen v průběhu výstavby, ale i po celou dobu životnosti plánovaných budov.

Požadavky na nízké provozní náklady na vytápění objektu byly splněny použitím izolačního trojskla v kombinaci s dostatečně velkými plochami neprůhledných částí se zateplením tepelnou izolací z minerální vaty. Zvolená plocha prosklených konstrukcí současně umožnila dostatečné denní osvětlení pobytových místností a návrhem vhodné skladby s pokovením skel bylo dosaženo snížení energetické prostupnosti tepla z exteriéru. K tepelné pohodě v letním období a pro snížení provozních nákladů na chlazení objektu byla dále okna doplněna na vnější straně horizontálními pohyblivými žaluziemi.

Společnost MFS spolupracovala na projektu jako konzultant pro návrh a provedení obvodových plášťů budov a spojovacího koridoru. Tato role zahrnovala návrh veškerých typů prosklených konstrukcí, svislých, střešních i atypických provedení fasádních prvků. Zadávací požadavky na funkční a architektonické řešení si vyžádaly na straně MFS vývoj a návrh technického konceptu a objektového řešení systémů, návrh provětrávaných fasád, dvouplášťových konstrukcí, vnějšího stínění a spolupráci při návrhu systému pro údržbu těchto konstrukcí. Velkou výhodou pro celý realizační tým bylo zahájení spolupráce již ve fázi koncepční studie, což umožnilo optimalizaci návrhu a jeho postupný vývoj reflektující požadavky klienta.

Provedené studie obsahovaly koncept technického řešení ve formě lehkého obvodové pláště s vazbou na hrubou stavbu, okolní konstrukce a řešily možnosti rektifikací a vyrovnání tolerancí podkladní konstrukce při montáži. Dále popisovaly technické a materiálové řešení včetně kvality povrchových úprav v pohledových i nepohledových funkčních prvcích. Každá varianta byla prověřena a diskutována z pohledu výše investičních a provozních nákladů, estetické hodnoty, proveditelnosti, doby přípravy, výroby, montáže a nároků na zábory a mobilní techniku.

V této fázi návrhu technického řešení tým MFS využívá u většiny projektů 2D výkresy zpracovávané v AutoCADu. Důvodem je vysoká podrobnost, která je volena s cílem přesné definice návazností na okolní konstrukce, např. nosnou konstrukci budovy, a rychlost zpracování, kterou tento přístup umožňuje. Informační modely jsou v těchto fázích zpracovávány obvykle ve výrazně nižší úrovni detailu, zvláště pokud se jedná o variantní řešení a často svým rozsahem nepokrývají celou stavbu ale jen dílčí typické výseky konstrukcí fasád. Podrobné informační modely jsou zpracovávány teprve v dalších fázích
projektů, a to obvykle pro menší okruh zvolených variant nebo pouze pro výslednou variantu. Obdobný postup byl zvolen i pro projekt sídla NKÚ.

Technické řešení obvodových plášťů se na projektu sídla NKÚ postupně měnilo a vyvíjelo. V prvotní fázi studie byly porovnávány tři základní varianty provedení lehkého obvodového pláště, následně doplněné o prověření vhodnosti a výše investic spojených se zcela novou variantou plného pláště se vsazenými lokálními výplněmi při zachování požadované variability využití vnitřních prostor. Tato ekonomicky příznivá a preferovaná varianta byla následně v rámci další fáze projektu a výběrového řízení upravena. Provětrávaný obklad byl pro snížení investičních nákladů nahrazen kontaktním zateplovacím systémem, neboť po úvaze klienta bylo rozhodnuto směřovat investice především do funkčního vybavení objektu a pro realizaci opláštění zvolit ekonomicky nejpřijatelnější alternativu plnící požadované funkce a výkonnostní parametry. Tato varianta byla finálně zpracována v podobě informačního modelu stavby, který je podrobněji popsán v následujících částech článku. Pozdější rozhodnutí správce budovy nahradit hliníkové rámové konstrukce za variantu v plastovém provedení již nebylo do informačního modelu promítnuto, materiálová záměna profilace oken do geometrie objektu zásadně nezasáhla.

Vyzkoušejte si nástroj Revit na 30 dní zdarma

Při realizaci používáme nástroj Revit. Vyzkoušejte si parametrické 3D modelování a kreslení prvků bezplatně na 30 dní ve zkušební verzi.

Informační model obvodového pláště obou budov a spojovacího koridoru byl vytvořený s využitím Autodesk Revit v úrovni detailu LOD 350. Tato úroveň zohledňuje požadavky na geometrickou podrobnost, definuje návaznosti mezi konstrukcemi a zároveň zahrnuje negrafické informace, jejichž rozsah odpovídá potřebám stupně dokumentace pro výběr zhotovitele (DVZ).

V modelu obvodového pláště je rozmístěno 975 výplní otvorů 33 různých typů. Modelové prvky fasádních komponent jsou reprezentovány tzv. rodinami (Revit Families), které byly vytvořeny pro účely tohoto projektu. Systémové rodiny jsou využité např. pro model kontaktního zateplovacího systému (stěna) nebo oplechování atiky (střecha), zatímco načitatelné rodiny se uplatňují u výplní otvorů (okna, dveře) a stínicích lamel (nosníky).

Vnitřní struktura veškerých načitatelných rodin odpovídá skutečnému členění objektů na dílčí součásti. Např. okno, které tvoří hlavní rodinu umístěnou v projektu, je členěno na rám, pevnou výplň, otevíravou výplň, zábradlí, vnější parapet, prvky vnějšího stínění, apod. Tyto dílčí komponenty představují v modelu samostatné rodiny vnořené do hlavního prvku okna, tzv. nested families. Dílčí komponenty jsou definovány jako tzv. sdílené rodiny, které jsou automaticky načítané nejen do nadřazeného prvku okna, ale také jako samostatné modelové prvky v projektu. Takový způsob modelování umožňuje přistupovat v projektu nejen k objektům oken, ale i k dílčím prvkům, které tak lze např. samostatně vybírat, vykazovat jejich množství apod. Při exportu do výměnného formátu IFC (Industry Foundation Classes) jsou rovněž exportovány jako samostatné objekty, což umožňuje zachovat definovanou strukturu dílčích komponent zahrnutých v rámci hlavního objektu a specifikovat jejich popisné vlastnosti nezávisle na hlavním objektu okna. Využití Revitu tak umožnilo volbu praktického členění popisných informací dílčích komponent i celku, které odpovídá skladbě reálných výrobků využitých v rámci stavby. 

Jako výchozí rodiny pro dílčí komponenty rámů a pevných a otevíravých výplní byly v rámci projektu využity Revit Families z volně dostupné knihovny Autodesk, která obsahuje obecné modelové prvky.

Model stavby byl vytvářený jako plnohodnotný informační model, ve kterém jsou jednotlivé modelové prvky vybaveny sadami parametrů pro další využití v navazujících fázích projektu, zejména pro potřeby fáze výběru zhotovitele. Sady parametrů, které byly pro tento účel zvoleny, specifikují především technické a výkonnostní parametry prvků, např. požadavky na vlastnosti zasklení, rámů, otevíravých výplní a dalších komponent.

Pro vytvoření parametrů v rámci jednotlivých rodin a také přiřazení jejich hodnot byl využit Autodesk Revit a Dynamo, které umožňuje automatizaci procesů pomocí skriptů vizuálního programování. S využitím těchto skriptů bylo dosaženo automatizovaného vytvoření parametrických sad dle informací obsažených v tabulkách zpracovaných v Microsoft Excelu a obdobný postup byl použitý i v řadě dalších úloh, které byly prováděny opakovaně.

Obdobným způsobem byl nástroj Dynamo ve spolupráci s Autodesk Revit využit pro zpětnou kontrolu naplněnosti informačního modelu parametry.

Mezi parametry byla zahrnuta i klasifikace jednotlivých prvků pro jednoznačné určení typů konkrétních modelových prvků tak, aby model zahrnoval srozumitelné informace i pro další uživatele, např. při tvorbě rozpočtu apod. Jako klasifikační systém byla využita klasifikace využívaná generálním projektantem, společností Masák & Partner.

Rozdělení celkového modelu na dílčí modely jednotlivých zpracovatelů vyžadovalo přesné vymezení hranic mezi jednotlivými zónami odpovídajícími různým profesím. Model obvodového pláště navazuje na vnější líc nosné konstrukce a zahrnuje kontaktní zateplovací systém, veškeré výplně otvorů a s nimi související prvky, např. stínicí lamely. a vnější parapety. Naopak vnitřní parapety jsou součástí modelu interiéru.

Vlastní koordinace s generálním projektantem probíhala s využitím výměnného formátu IFC 2x3, který byl zvolen s ohledem na softwarové vybavení využívané zpracovateli jednotlivých profesí. Model obvodového pláště byl pravidelně exportován z Autodesk Revit do formátu IFC a předáván generálnímu projektantovi pro účely koordinace. Pro potřeby komunikace ve vztahu k vznikajícímu modelu a informace o kolizích, které byly odhaleny v rámci koordinace, byl využíván formát BCF (BIM Collaboration Format), který umožňuje přiřazení komentářů a následnou komunikaci v přímé vazbě ke konkrétnímu místu v informačním modelu.

Nové sídlo NKÚ představuje unikátní projekt administrativní budovy. Dokončení výstavby a zahájení provozu je plánováno na rok 2021. Moderní pojetí projektu je dáno nejen architektonickým návrhem a technickým řešením, které v budoucnosti zajistí nízké provozní náklady, ale také celkovým přístupem k projektu.

Tento článek se zaměřuje především na projekční fázi, ve které uplatnění BIM umožňovalo optimalizaci návrhu, přispělo k zajištění dokonalé koordinace mezi profesemi a přineslo mnoho dalších benefitů, které vedly k dosažení vysoké úrovně zpracování projektu. Využití BIM na projektu nového sídla NKÚ se však neomezuje pouze na projekční fázi. Stavba byla zadána metodou BIM a usiluje o uplatnění BIM přístupů pro celý životní cyklus, což v našich podmínkách stále nepředstavuje zcela běžný přístup. Mezi hlavní cíle projektu patří nejen zpracování dokumentace pro výběr zhotovitele v BIM, ale také využití BIM pro správu nemovitosti (Facility Management, FM).

Stavba se v rámci uzavřené dohody s Ministerstvem průmyslu a obchodu (MPO) stala pilotním projektem zavádění BIM do stavebnictví v České republice. V rámci této spolupráce je tak i cenným zdrojem informací a zkušeností pro odladění vznikajících metodik vytvářených pro potřeby stavebnictví coby průmyslového odvětví, které prochází procesem postupné digitalizace.

Obě společnosti, které se na projektu podílely a jsou autory tohoto článku si uvědomují smysl využití BIM na podobně významných projektech a díky svým zkušenostem z domácích i zahraničních projektů již dnes intenzivně pomáhají investorům i dodavatelům připravit se na novou éru v oblasti stavebnictví.

Pořiďte si nástroj Revit v našem e-shopu

Líbí se vám, co Revit dokáže? Nám ano, proto ho používáme. V e-shopu najdete detailní informace o nástroji, přečtěte si je ještě před nákupem.

S radostí vám připravíme specifickou nabídku, ať už potřebujete pomoci v oblasti BIM, CAM, CAD, 3D tisku, IT, konstrukčních prací, nebo s nákupem hardwaru či softwaru.