Pavel Borůvka | High-light tower

Cíl – membrány 3D
Membrány se dnes ve stavebnictví běžně užívají pro konstrukce horizontální (zastřešení) i pro konstrukce vertikální (fasády). V posledních letech se často experimentuje s poli membrán v prostoru na úrovni interiérů a vznikají zajímavá umělecká díla.
Mým cílem je ověřit použití membrán v prostoru jako konstrukčního prvku (nosného i výplňového) na úrovni celé výškové stavby.


Postup návrhu
Inspirací mi byly existující stavby používající membrány k zastřešení a experimenty a umělecká díla v prostoru. Moje vlastní práce začínala pokusy s fyzickými modely kdy jsem si na živo ověřoval chování minimálních ploch. Membrány mohou být z principu namáhány pouze na tah a proto musí být membránová konstrukce vždy kombinací s tuhými prvky které zajistí přenosy tlakových sil. Pro můj návrh jsem použil konstrukci typu tensegrity kde jsou ale tahové složky přenášeny membránami a ne kabely jako u klasických konstrukcí tohoto typu.
Parametrický počítačový model byl vytvořen pomocí programu Grasshopper 0.8.0004. Tvar membrán jsem modeloval pomocí fyzikálního enginu KangorooPhisics 0.02.


Tensegrity
Slovo tensegrity vzniklo spojením výrazů tensional (napětí) a integrity (celistvost). Tensegrity je typ konstrukce založené na spolupůsobení prvků namáhaných pouze na tah a pouze na tlak. Tvar a struktura jsou garantovány uzavřenou sítí napětí (sítí kabelů) a tlaku (např. pevnými tyčemi). Tensegrity mohou vytvořit viditelně diferencované tahové - tlakové vzájemné působení. Prvky namáhané na tlak nemusí být v kontaktu. Pojem tensegrity byl zaveden R. Buckminsterem Fullerem a spolu se sochařem Kennethem Snelsonem se tomuto systému věnovali.
Prof. Donald Ingber navrhl, že tensegrity jsou základem architektury živých bytostí a hrají roli v nitro a mezibuněčné komunikaci zvané mechanotransdukce. Geodesické formy tensegritů se v buňce objevují i na molekulární a nadmolekulární úrovni a zajišťují stabilitu i například molekulám RNA a DNA. S tensegrity se tudíž můžeme setkat témeř na každém kroku. Jednou jsou to obří artefakty a jindy jsou to mikrostruktury velikosti molekul.


Území
Pozemek se nachází v Praze na Karlově na severním předpolí Nuselského mostu, v klínu mezi dvěma směry pražské severojižní magistrály. Vysoká intenzita dopravy omezuje využití parcely na funkce které nebudou dopravou rušeny. Kromě tohoto nejužšího okolí však místa jen lehce vzdálenější nabízí velmi kvalitní prostředí i vybavení. Pod nuselským mostem je park Folimanka a další rozsáhlejší zeleň je na Albertově směrem k areálu vysokých škol. Místo je dostupné ze dvou typů hromadné dopravy. Buď z opačné strany Nuselského mostu z metra Vyšehrad, nebo ze zastávky tramvaje Pod Karlovem odkud je pěší vzdálenost cca 200m.


High-light tower
Nosná konstrukce je na principu systému tensegrity, tedy spolupůsobení pevných tyčí namáhaných na tlak a sítě membrán přenášecích čistě tah. Lehká konstrukce je jednoduchým sloupem tvořeným třítyčovými figurami tensegrity vršenými na sebe. Velikost těchto figur se mění a tak se celá budova směrem vzhůru nejdříve rozšiřuje a poté zužuje téměř do špičky. Lana klasického tensegrity zde nahrazují membrány stažené ke komunikačnímu jádru uprostřed budovy, které je tvořeno lanovým systémem. V jádru jsou umístěny dva panoramatické výtahy a schodiště. Rozkročená konstrukce umožňuje založit stavbu mimo tubus metra, který se nachází přímo pod ní.
V konstrukci jsou ve čtyřech úrovních kabiny ve tvaru napnutého polštáře. V nich jsou umístěny vstupní hala, výstavní prostor, restaurace a vyhlídka.
Objekt jako celek působí lehkým dojmem. Při pohledech z dálky se lehká špička budovy téměř ztrácí směrem k nebi. Budova tak i přes svojí značnou absolutní výšku splývá s panoramatem Prahy a neruší ho.


Vstupní hala
Vstupní hala je navržena do vstupního podlaží, které se nachází ve výšce patnácti metrů nad úrovní okolního terénu. S pozemními přístupovými komunikacemi je propojena jednak schodišti, umístěnými paralelně s hlavními tyčovými prvky, na kterých spočívá konstrukce celého objektu a dále středovými výtahy. Ve vlastním podlaží je navrženo,vedle vstupních prostor pro veřejnost, administrativní zázemí celého objektu.


Vyhlídková restaurace
Prvním prostorem, přímo přístupným výtahy a schodištěm ze vstupní haly, je objemný prostor restaurace. Na cca 400 m2 je počítáno se zařízením, jehož hlavní předností bude možnost pohledu na městskou siluetu přes střechy Prahy, který v okolí nemá konkurenci.


Výstavní prostor
Propojení několika v zásadě jednoduchých prvků do odlehčeného celku výškové, prostorově pevné konstrukce, vytvořilo ideální prostředí pro realizaci ojedinělého výstavního prostoru. Membránový podlažní vak nad restaurací vytváří svým tvarem i umístěním unikátní víceúčelový výstavní objem pro interiérové expozice. Vizuální propojení netradičních výstavních prostor s nezaměnitelnými pražskými panoramaty vrcholí v posledním podlaží objektu vyhlídkovou plošinou. Realizaci exterierových performancí nabízejí konstrukční prostorové membránové kreace mezi jednotlivými podlažními vaky propojením prosklenými zdvižemi.


Vyhlídková kabina
Z vyhlídkové kabiny pod vrcholem věže je působivý rozhled na Prahu. Kabina je ve výšce 115m, tj. 354m n.m (kabina Žižkovské věže 361m n.m)


Zdroje:
Anders Sunde Wroldsen - Modelling and Control of Tensegrity Structures, disertace, Department of Marine Technology, Norwegian University of Science and Technology, 2007
Conrad Roland, Frei Otto – Spannweiten, 1965
Michael Hensel, Achim Menges - Morpho-Ecologies: Towards Heterogeneous Space In Architecture Design, cataloque of AA Publications, 2006
S. Pellegrino - Deployable structures, CISM International Centre for Mechanical Sciences, 2001
Thomas Herzog – Pneumatic Structures, a handbook for the architect and engeneer, Crosby Lockwood Staples,1977
http://www.membranespaces.net/
http://subsetsystem.blogspot.com/
http://www.curvedsurfaces.com/how_it_was_done/shells_tubes_minsurfaces.htm