Monolitické konstrukce se stínicími účinky

V objektech sloužících k léčbě onkologických onemocnění ozařováním je nutné řešit problematiku odstínění záření. K tomuto účelu je ekonomicky nejvýhodnější využití železobetonových konstrukcí, které musejí být masivní (až několikametrové stropy a stěny), s použitím těžkých betonů. Znamená to vysoké nároky na tyto použité materiály i na samotné provádění.

Onkologické centrum
Fakultní nemocnice Plzeň
Situace a dispoziční řešení
Architektonicky zajímavý a členitý objekt onkologického centra tvoří dvě rozsáhlá podzemní podlaží (74 × 70 m), ve kterých se nacházejí léčebné provozy, a pět nadzemních podlaží (16 × 72 m), kde je umístěna lůžková část.

Budova je situována do svažitého terénu areálu Fakultní nemocnice Lochotín v Plzni. Zatímco na severní straně se podzemní podlaží nacházejí pod úrovní upraveného terénu, v jižní části se vynořují zcela na povrch.

Rozsáhlý půdorys je rozčleněn čtyřmi otevřenými atrii, probíhajícími přes obě podzemní podlaží. Kromě lékařských provozů a technického zázemí budovy najdeme na úrovni 1. PP také přednáškový sál zastropený šikmou železobetonovou deskou.

Onkologické centrum Fakultní nemocnice Plzeň – Lochotín Typ konstrukce: železobetonový skelet Realizace: Skanska, a. s., závod Monolitické konstrukce – realizační tým vedený Ing. Jiřím Tichým Doba realizace: 2009 Generální dodavatel: Skanska, a. s., závod Čechy – projektový tým Martina Žáka Investor: Fakultní nemocnice Plzeň

Konstrukce
Objekt je založen na armované základové desce s proměnlivou tloušťkou 500, 600 a 800 mm.
Podzemní podlaží jsou tvořena obvodovými železobetonovými stěnami o tloušťkách 200, 250 a 300 mm, sloupovým systémem a ztužujícími jádry výtahových šachet a schodišťových prostorů. Stropní desky
jsou obousměrně pnuté, o tloušťkách 250 a 300 mm.

Nadzemní podlaží, která budou sloužit jako lůžková část pacientů, tvoří převážně sloupový systém se sloupy o rozměrech 400 × 400 mm, se ztužujícím jádrem stěn výtahových šachet a obousměrně vyztuženou stropní deskou o tloušťkách 250 a 200 mm. První nadzemní podlaží zůstává s výjimkou komunikačních jader zcela otevřeno do venkovního prostoru a lůžková část tak opticky pluje v prostoru na sloupech tohoto podlaží. Tento dojem rovněž umocňuje vykonzolování lůžkové části nad jižní fasádou podzemních podlaží o 8,5 metru ve výšce 15 metrů.

Stínicí betony
Vlastní ozařovací část, ve které se nachází masivní stínicí železobetonové konstrukce, přiléhá k budově na úrovni podzemních podlaží a je zcela pod úrovní terénu, což rovněž přispívá k odstínění záření. Nacházejí se zde celkem čtyři kobky s ozařovacím zařízením, tzv. lineárními urychlovači, což činí z onkologického centra největší zařízení svého druhu v ČR.

Specifickou vlastností těchto zařízení je, že šíří záření nestejnoměrně v různých směrech, proto jsou následně kladeny různé požadavky na stínicí vlastnosti konstrukcí, nalézajících se v jejich bezprostředním okolí.

Aby bylo možné zachovat podobnou tloušťku stěn a stropů, je v konstrukcích použit beton o různé objemové hmotnosti. V místech s menší intenzitou záření jde o beton běžných parametrů, v místě maximálního záření (což je v rovině lineárních urychlovačů), byl navržen beton o objemové hmotnosti 2 950 kg/m³.
Takovou objemovou hmotnost je možné dosáhnout pouze použitím speciálního kameniva, kterým se stal v daném případě baryt.

Stěnové i stropní konstrukce dosahují tloušťky od 1 200 do 1 900 mm, což ještě umožňovalo použití běžného systémového bednění. Specifickým požadavkem byla ale nutnost ponechat všechny spínací tyče zabetonované v konstrukci. Rovněž pracovní spáry mezi jednotlivými záběry betonáží bylo nutno provádět jako zalomené, v tvaru přesně předepsaném projektem.

Nejprve byly vždy prováděny konstrukce z běžného betonu. Následně byly mezi tyto konstrukce doplněny úseky z těžkého betonu.

Použití barytového kameniva značně zhoršovalo zpracovatelnost betonové směsi. Z důvodu maximálního důrazu na dosažení požadované objemové hmotnosti nebylo přípustné beton po namíchání v betonárně jakkoliv upravovat. Ve dnech, kdy se barytový beton vyráběl, nemohla betonárna vyrábět žádný jiný beton. Dodržování receptury vždy kontrolovala akreditovaná laboratoř. Dozor byl zajišťován vždy i přímo na stavbě při ukládce.

Pracoviště Stavební fakulty Vysokého učení technického v Brně zde použilo metodu měření radiačním hutnoměrem, která umožnila nejen kontrolu objemové hmotnosti dovezené betonové směsi v každém domíchávači, ale také kontrolu objemové hmotnosti betonu již uloženého do bednění, což by za použití běžných metod nebylo možné.

Všechny prostupy do prostorů ozařoven jsou tvořeny z důvodu stínění vkládáním ocelových tvarovek speciálních tvarů s důrazem na přesné osazení do stanovených pozic.

Protonové terapeutické centrum Praha
Protonové terapeutické centrum je reprezentantem nové revoluční technologie, která využívá k léčbě onkologických onemocnění ozařování proudem částic – protonů. Tato technologie je v mnoha ohledech efektivnější a k lidskému organismu ohleduplnější než běžné metody. Je však výrazně náročnější na technologické zařízení, které je složitější, rozsáhlejší, objemnější a v neposlední řadě výrazně dražší, než konvenční zařízení, reprezentované lineárními urychlovači v plzeňském onkologickém centru.

Díky tomu jsou také související stavební konstrukce ještě masivnější a komplikovanější.

Protonové terapeutické centrum Praha – areál Fakultní nemocnice Bulovka Typ konstrukce: železobetonový skelet Realizace: Skanska, a. s., závod Monolitické konstrukce – realizační tým vedený Ing. Jiřím Tichým Doba realizace: 2009 až 2010 Generální dodavatel: Syner, s. r. o. Investor: PTC Praha

Situace a dispoziční řešení
Budova Protonového centra se nachází na okraji areálu Fakultní nemocnice Bulovka a skládá se ze dvou objektů. Směrem do ulice V Holešovičkách se nachází pětipodlažní poliklinika, která tvoří zázemí celého zařízení. Na polikliniku bezprostředně navazuje rozsáhlý objekt ozařoven, zapuštěný zcela pod svažitý terén.
Stavělo se podle modifikovaného typového projektu, který před tím posloužil k výstavbě pěti podobných zařízení po celém světě.

Objekt polikliniky je klasický železobetonový skelet (65 × 24 m) o pěti nadzemních podlažích se dvěma komunikačními jádry.

Dispoziční řešení navazujícího třípodlažního objektu ozařoven (rovněž o rozměrech 65 × 24 m) je zcela podřízeno terapeutické technologii. Srdcem tohoto objektu je částicový urychlovač, z něhož se emitované částice vedou magnetickým tunelem umístěným v chodbě, která kopíruje obvod objektu. Z této chodby vedou odbočky do celkem tří sálů ozařoven. V sálech se nacházejí ozařovací stroje, které jsou nejrozměrnějšími součástmi zařízení. Z tohoto důvodu mají sály při půdorysech 10 × 10 m světlou výšku 11 metrů.

Provádění konstrukcí ozařovny
Záření emitované terapeutickým zařízením v protonovém centru nemá tak výrazně směrové parametry, proto byl pro stínicí konstrukce navržen beton o jednotné objemové hmotnosti 2 400 kg/m³.

Tato hmotnost se příliš neliší od hmotnosti běžně dodávaných betonů, přesto je o něco vyšší. Jako vhodné kamenivo mohl být proto vybrán čedič, který není tak nákladný jako baryt a chová se navíc jako běžné kamenivo.

Kontrola dosahovaných hmotností betonové směsi byla přesto důsledně prováděna jak na betonárce, tak na stavbě. Výsledky vážených vzorků byly porovnávány s referenčními vzorky, provedenými v předstihu před započetím stavby.

Konstrukce v protonovém centru byly navrženy ještě masivnější a komplikovanější než v plzeňském onkologickém centru. Tloušťka stěn a stropů se pohybovala od 600 do 4 200 mm (což byl případ zastropení částicového urychlovače).

Při tak masivních konstrukcích se stává stěžejním problémem hydratační teplo.

Před započetím stavby byla navržena speciální receptura betonu a v laboratořích Skanska provedeny pokusné betonáže zkušebních vzorků o objemu 2 m³, na kterých byl vývin hydratačního tepla sledován sondami.

Následně byly projektantem přesně určeny pracovní úseky, po kterých mohly být jednotlivé konstrukce betonovány. Běžný třímetrový strop tak musel být například realizován ve čtyřech vrstvách po přibližně 800 mm.

Na samou hranici se dostalo použití systémového bednění. Pod masivními stropy nebylo neobvyklé narazit na stojky a vazníky ve vzdálenosti 35 cm od sebe.

Pro podepření stropů ozařoven (o tloušťce 2,6 m ve výšce 11 m) už bylo nutno vybudovat prostorovou lešeňovou konstrukci v rastru 600 × 600 mm, na kterou se navíc před zaklopením bednění ukládaly ocelové I-profily 450 mm, které se následně po odbednění otočily a připevnily ke stropu.

Kabeláž
Rozsáhlá kabeláž mezi jednotlivými zařízeními ozařoven a mezi zařízeními a strojovnou umístěnou v objektu polikliniky je vedena přímo v železobetonových konstrukcích. Skanska, závod Elektro, uložil na stavbě v rámci přípravy tras pro technologickou kabeláž přes 3 000 metrů chrániček o průměrech od 65 do 150 mm, vždy se zaústěním do speciálních ocelových tvarovek. Svazky chrániček, ukládané do masivních konstrukcí, čítaly až 60 jednotlivých kusů.

Pracovní spáry
Pozornost bylo třeba opět věnovat i provedení pracovních spár jednotlivých betonovaných úseků. Spáry ve stěnách i stropech bylo nutno provádět dvojitě zalomené o 100 mm. Montážní otvory vynechané v konstrukcích byly po osazení technologie vyplněny speciálními prefabrikáty, rovněž se zalomenými spárami.

TEXT: Ing. Jiří Tichý
FOTO: archiv Skanska, a. s., divize Betonové konstrukce

Autor je projektový manažer Skanska, a. s., závod Monolitické konstrukce.