architectural thesis - Institute of applied research by Kamil Stajgl

INSTITUT APLIKOVANÉHO VÝZKUMU Diplomová práce 2011 České vysoké učení technické v Praze Fakulta architektury

INSTITUTE OF APPLIED RESEARCH Graduate work 2011 Czech Technical University in Prague Faculty of Architecture

Vypracoval / Made by: Kamil Štajgl Vedoucí práce / Thesis Supervisor: doc. Ing. arch. Radek Kolařík

obsah kontext

koncept

teorie

využití budovy IAV

analýza území

řešení území

skicy

10 Prvnotní idea otevřeného kontinuálního prostoru Hierarchie řezu a typický půdorys Konstrukce opláštění, fungování buněk a systém lávek Studie fasády a jednotlivých prvků

popis budovy IAV Fungování budovy a stavební koncepce Popis jednotlivých částí budovy Technické zařízení budovy Popis materiálů Požární hledisko Statické hledisko

půdorysy a pohledy suterén až 3.NP

půdorysy a pohledy 4.NP až 6.NP, řezy a pohledy

půdorys přízemí

řez budovou

fungování buněk

bilance

FAQ

27 Proč byl zvolen koncept domků v lese? Jak se budova v létě chladí a v zimě vytápí?

kontext

V poslední době se často diskutuje

na téma financování Akademie věd, což je jen špičkou ledovce celkové situace postavení vědy v české společnosti. Centrum pro výzkum veřejného mínění (AV) zveřejnilo v roce 2009 tiskovou zprávu „Česká věda z pohledu obyvatel České republiky“, ze které odvozuji, že největším problémem zůstává malý zájem veřejnosti a nedostatečná informovanost o vědě obecně.

Akademie věd ČR a ČVUT v Praze

připravili projekt s názvem „Institut aplikovaného výzkumu“, jehož náplní je výuka vysokoškolských studentů v magisterském i doktorském studiu a sekundární výzkum vycházející z primárního výzkumu jednotlivých ústavů AV ČR.

koncept

Koncept budovy vychází ze vzta-

zajímavý

populárně-vědecký

program.

hu člověka a hmoty, ze vztahu člověka

Pro veřejnost bude otevřeným centrem,

a prostoru, který mu stále klade otáz-

které umožňuje získávání výsledků ze

ky. Z něj je odvozeno hlavní téma „ex-

současného vědeckého bádání a lákavým

teriér v interiéru“, které samotné pojmy

místem pro všechny, kteří by mohli mít o

zpochybňuje a je otevřenou diskuzí o

svět vědy zájem.

rozhraní. Jedná se o budovu, která je přístřeškem experimentálního prostoru, v němž vznikají neobvyklé vztahy přírody a lidské reprezentace.

Cílem diplomové práce je navrh-

nout budovu, která obsáhne několik programů. Bude atraktorem v rovině veřejné a funkční jednotkou podporující růst základny mladých vědců v rovině profesní. Hlavní náplní bude vzdělávat vysokoškolské studenty. Pro studenty základních a středních škol bude připraven

Anna Ådén - Lily Of The Valley

teorie

SANAA - house

“While the formulation architecture-

ture. Instead of regarding lakes and riv-

and-landscape typically suggests building

ers and hills and forests and fields as far

within a larger encompassing environ-

from the built environment, I am seeking

ment, I have chosen to consider them both

ways to design so that nature comes close

the same level. Here the plants present an

enough to be indistinguishable from archi-

environment of nearly the same scale and

tecture - the idea being to give equal care

equal value as the built structures - a new

and attention to creating architectural and

way to sum up architecture, I would like

natural spaces. Blurring such boundaries

to believe. Neither designing from plant

allows us to live in undivided proximity

or nature themes, nor again laying down

with everything else in the environment

rigid artificial constructs as in a formal

- a new, more inclusive vision of architec-

European-style geometric garden, no one

ture that transcends rigid concepts of

element denies or overshadow any other;

city. Subtle and supple spaces that imper-

rather the non-hierarchical relationship is

ceptibly bridge architecture to the things

more abstaract, though in a way that es-

around us.”

chews relative values born of comparisons

“I suspect that we’ll soon have two kinds

sure start to enter offices.

of buildings, buildings with a public charac-

... Living and working in these areas breaks

ter in which you are private, and buildings

through the negative monotony.”

natural versus man-made so as to home in

Junya Ishigami, plants & architecture,

on something more essential in architec-

2008

with a private character in which you are public. I also think office buildings will ac-

Wiel Arets, Roemer van Toorn in Conver-

quire certain programmatic aspects which

sation with Wiel Arets in Korean magazine

have more to do with living, I think that lei-

využití budovy IAV

V budově bude probíhat výuka, vý-

zkum, rozpracování výsledů primárního výzkumu na specializovaných laboratorních pracovištích, prezentace výsledků vědeckého bádání, studijní kroužky pro studenty základních a středních škol, komentované prohlídky s programy pro veřejnost. pohled do vnitřního prostoru bez stromů

Najdeme zde přednáškové sály,

semináře, malé a velké pracovny pro studenty, specializované laboratoře, kabinety pedagogů, knihovnu a badatelnu, veřejně přístupný

výstavní

prostor,

kantýnu,

kavárnu a zahradníka, který se bude starat o kvalitu přírodního prostředí.

analýza území

Místo stavby se nachází ve středu

kampusu Akademie věd na Mazance u stanice metra Ládví, v ulici U Slovanky, Praha, k.ú. Libeň 730891.

Jedná se o novostavbu monobloku

pro Institut aplikovaného výzkumu. Zástavba je v okolí nesourodá, od dvoupodlažních

pohled na pozemek z jihu

rodinných domů až po 15-ti patrové panelové domy. Stavební pozemek je na parcele bývalého zařízení staveniště pro sídliště Kobylisy. V současnosti se zde nachází dočasné stavby určené k demolici. Stavební i sousední pozemky jsou v majetku Střediska společných činností AV ČR. situace území

mapa zeleně

mapa dopravy

mapa funkčního využití

řešení území

Řešené území se nachází v severní

části Prahy v areálu Akademie věd ČR.

Pozemek určený pro výstavbu je v

samotném středu tohoto areálu. Přestože je areál situován na okraj urbanizovaného území, každý den jeho středem prochází mnoho lidí. Jednak to jsou obyvatelé bytové výstavby, která se nachází přímo na

aby se co nejvíce otevírala směrem k nově

hraně terénního zlomu nad zelenými svahy

vzniklému parku a interiér budovy se tak

přírodní památky a jednak to jsou lidé

s exteriérem co nejvíce vizuálně provázal.

z okolních sídlišť a domů, kteří procházejí

Budova dále respektuje přirozené směry

zeleným pásem k vyhlídce na Prahu.

pohybu a svým charakterem “baví” kolemj-

V současnosti je střed areálu v

doucí i návštěvníky parku. Hlavní vstup do

neutěšeném stavu. Je to travnatá pláň bez

budovy je orientován směrem ke stanici

dalšího využití a procházet tímto místem

metra Ládví a druhý vstup na jižní fasádě

je nepříjemné. Tato plocha získá parkovou

tak, aby byl blíže zaměstnancům AV v ji-

úpravu se stromy. Budova je situována tak,

hovýchodní části areálu.

jihovýchodní nadhled

severovýchodní nadhled

model vazeb v širším okolí pozemku

skicy Prvnotní idea otevřeného kontinuálního prostoru

Hierarchie řezu a typický půdorys

Konstrukce opláštění, fungování buněk a systém lávek

Studie fasády a jednotlivých prvků

popis budovy IAV

Jedná se o novostavbu monobloku

pro zalévání zeleně uvnitř objektu. Při

pro Institut aplikovaného výzkumu. Zástav-

přívalových deštích bude přebytečná voda

ba je v okolí nesourodá, od dvoupodlažních

odvedena přípojkou do veřejné dešťové

rodinných domů až po 15-ti patrové pane-

kanalizace. Budova bude napojena na

lové domy. Stavební pozemek je na par-

teplovod vedoucí podél východní strany

cele bývalého zařízení staveniště pro

stavebního pozemku. Vedení elektro bude

sídliště Kobylisy. V současnosti se zde

napojeno z distribuční sítě PRE.

nachází dočasné stavby určené k demolici.

Stavební i sousední parcely jsou v majetku

se stavební pozemek nachází v areálu

Střediska společných činností AV ČR.

s výškovou regulací do 8 nadzemních

Objekt bude dopravně napojen

podlaží. Okolní zastavěné území je vedené

z ulice U Slovanky a Pod vodárenskou věží.

jako plochy smíšené a okolní travnaté

Budova bude napojena na rozvod pitné (a

plochy sousedící se stavební parcelou jsou

požární) vody z městské veřejné vodovodní

vedeny jako městská zeleň.

sítě novou přípojkou. Odvod splaškových

vod bude napojen novou přípojkou na

chází dočasné stavby (bývalé zařízení

veřejnou kanalizační síť. Dešťová voda se

staveniště). Bude nutná jejich demolice.

bude ze střechy objektu sbírat a používat

Jiné časové vazby stavbu nepodmiňují.

Z územního plánu vyplývá, že

Na stavebním pozemku se na-

exteriér - pohled na budovu IAV ze severu

pohled na pozemek z jihu s naznačeným objemem

Fungování budovy a stavební koncepce

Stavbu lze vnímat jako malé dřevěné

ný plášť je nesen šesticí betonových jader,

domky vznášející se v březovém háji. Lidé

které zajišťují potřebné sociální zázemí a

se pohybují z místnosti do místnosti po

únikové cesty.

lávkách procházejících mezi korunami

stromů. Aby na lidi nepršelo, nepadal sníh

výrazným způsobem otevíratelné a je

a nefoukal silný vítr, je celý prostor zakryt

doplněno systémem zemních kolektorů,

průhledným deštníkem. Aby měly stro-

může se vnitřní klima efektivně regulovat.

my dost vláhy, je všechna dešťová voda

V létě se přehřívání budovy minimalizuje

z „deštníku“ svedena ke kořenům stromů.

dostatečným otevřením pláště a chlad-

Je zde vytvořeno polovenkovní prostředí,

ným vzduchem z kolektorů. V zimě se

které stále balancuje mezi potřebami lidí a

naopak plášť uzavře a teplota se reguluje

stromů.

ohřátým vzduchem z kolektorů a lokálními

Budova je rozdělena na několik částí:

teplovzdušnými jednotkami. Jednotlivé

prstenec technického zázemí pod úrovní

specifické místnosti s náročným provozem

terénu, betonový blok specializovaných

nebo velkým počtem osob jsou klimati-

laboratoří a březový háj s kancelářemi,

zovány menšími nezávislými jednotkami.

Díky tomu, že je opláštění budovy

pracovnami, kabinety a vším ostatním co provoz IAV vyžaduje. Střecha a otevíratel-

koncepční schéma

Popis jednotlivých částí budovy

pohled do interiéru - 4. NP

nachází parko-

požární vody, odpadu a dešťové vody,

vací plochy, tepelné výměníky, strojo-

která je sbírána a po recyklaci je používána

vny

pro zavlažování zeleně (samozavlažovací

je celý systém energeticky soběstačný.

strukce a ideální propustnosti „správných“

Díky zavěšení konstrukce bočního pláště

druhů záření. Střešní plochy jsou neseny

a jejího předepnutí jsou nosné prvky opět

pnutou ocelovou konstrukcí. V polštářích

subtilnější a dovolují pohybu (otevírání)

jsou zatavené fotovoltaické fólie, které

i relativně velkých ploch. Proti bočním si-

dodávají energii kompresorům vyrovnáva-

lám jsou jednotlivé svislé prvky ztuženy

jící tlak ve vzduchových polštářích, takže

polykarbonátovými žebry.

vzduchotechniky a záložní vz-

duchotechniky pro větrání únikových cest,

systém).

vodní hospodářství, šatny, sklady odpadu

a další technické místnosti, laboratoře se

pracovny, semináře, kabinety a jiné) jsou

zázemím, sklady a zázemí kantýny.

umístěny na ocelové konstrukci podpo-

V přízemí je otevřený prostor pro

rované 34 ocelovými sloupy propojenými

odložení kol, recepce a výstavní prostor.

ocelovou rámovou strukturou. Tím se do-

Za turnikety jsou přednáškové místnosti,

sahuje komplexní prostorové tuhosti. Osm

kantýna, kavárna, servisní prostor, plochy

z těchto sloupů slouží také jako páteřní ve-

pro údržbu zeleně. Další laboratoře se

dení rozvodu topení, elektřiny a datových

zázemím jsou umístěné ve dvou nadzem-

linek do těchto místností. Spolu s jádry tak

ních podlažích při východní straně bu-

tvoří větvenou infrastrukturu minimalizu-

dovy.

jící délky vedení.

výhodnější z hlediska subtilnější nosné kon-

V suterénu se

Betonovými jádry, která zajišťují ver-

Jednotlivé

místnosti

(kanceláře,

Plášť budovy tvoří nafukované

tikální pohyb, jsou vedeny rozvody topení,

polštáře z ETFE membrány. V porovnání s

elektřiny, datových linek, pitné vody,

variantou kdy se použije sklo, je toto řešení

nadhled konstrukční struktury

Technické zařízení budovy

pohled do interiéru - přízemí

Pro vytápění dílčích prostorů se

Větrání buněk je přirozené do

využívá tepla ze sídlištního horkovodu.

vnitřního prostoru budovy. To zajišťuje

V budově jsou umístěny dvě nezávislé

dostatečný objem čerstvého vzduchu.

výměníkové stanice.

Buňky mají vlastní systém vnějšího stínění

prosklených ploch.

Elektrická energie je odebírána

zvlášť pro běžné fungování budovy a

zvlášť pro laboratoře. Dále je využíváno

chotechnikou:

fotovoltaických folií pro potřeby fungo-

HRTEM, AFM, SIMS - klimatizace a filtrace,

vání fasády a v případě přebytku energie

SPM a VPE - klimatizace, filtrace a odtahy,

pro doplnění potřeb elektrické energie v

CHVE - kontrolované pásmo, klimatizace a

zařízeních, která s malým odběrem ener-

filtrace.

gie pracují neustále.

pro větrání přednáškových sálů a chrá-

Větrání budovy je přirozené. Při

extrémně vysokých teplotách je možné

Větrání laboratoří je zajištěno vzdu-

Vzduchotechnika je dále využívána

něných únikových cest.

podpořit proudění vzduchu ventilátory. V případě extrémně nízkých teplot je možné kritická místa dohřívat lokálními teplovzdušnými jednotkami.

schéma vedení tzb

pohled do interiéru - vstup do semináře

Popis materiálů

Podzemní prostory jsou izolované

železobetonové konstrukce. Jádra jsou monolitické železobetonové konstrukce a blok laboratoří je skeletová, železobetonová zateplená konstrukce. Ocelová struktura je svařovaná a montovaná rámová.

Konstrukce malých místností je

kompozitní dřevěná deska s dostatečnou

pohled do interiéru - kabinet s terasou

tloušťkou pro požadovaný tepelný odpor. Podpůrná konstrukce opláštění je ocelová a samotné opláštění je provedeno z nafukovaných dvou a více vrstvých membrán pohled do interiéru - 3. NP

ETFE.

schéma materiálové koncepce

Požární hledisko

schéma požárních úseků a únikových cest

Blok laboratoří je dělen do požár-

voda je vedena železobetonovým jádrem.

ních úseků po patrech. Jako jednotlivé

Na podestě každého patra je v chráněné

požární úseky jsou také řešeny budky s

únikové cestě umístěn hydrant. Dále jsou v

kancelářemi a pracovnami. Lávky jsou pak

objektu umístěna přenosná hasící zařízení.

hodnoceny jako únikové cesty vedoucí do

Jejich typ a počet je závislý na charakteru

chráněné únikové cesty (schodiště).

provozu v daném prostoru.

Okolo budovy jsou umístěny hy-

Čas pro evakuaci všech osob je 15

dranty po zásah HZS z vnějšku budovy.

minut. Chráněné únikové cesty vedou

Přístup k objektu z východu je po zpevněné

do venkovního prostoru mimo budovu.

ploše určené k občasnému zásobování

Chráněná úniková cesta je řešena jako

laboratoří, ze západu je přístup možný po

přetlakový prostor.

zpevněné pěší komunikaci v šíři 5m. Ze

severu a jihu je po zpevněných pochozích

vzduchotechnická jednotka, která se v

plochách před vstupy do objektu. Zásah

případě detekce požáru spustí, vytvoří

hasičského záchranného sboru je možný

přetlak a v nejvyšším místě schodišťového

do 10 minut.

prostoru se otevřou větrací klapky, které

odvání kouř přímo nad střechu.

V objektu je instalovaný systém

V suterénu je vždy umístěna malá

elektronické požární signalizace a požární

Únikových východů je v objektu

Nosná ocelová konstrukce je dimen-

12. V přízemí jsou 2 v rámci hlavního a

zovaná na 30 minut požárního zatížení. Be-

sekundárního vstupu a 6ti z chráněných

tonové a ostatní konstrukce jsou dimenzo-

únikových cest. V suterénu jsou 4. Dva jsou

vané na 45 minut.

z bloku laboratoří, dva z bloku technických

místností.

od požárně otevřených ploch (prosklené

stěny jednotlivých buněk) jsou dodržené.

Odstupové vzdálenosti (3 metry)

pohled do interiéru - přednášková místnost a kavárna

Statické hledisko

ŽB konstrukce v suterénu a ŽB ske-

zvětšená tloušťka ocelových prvků.

let jsou staticky jednoznačné konstrukce.

Zvláštní požadavek je kladen na prostory

průběžný nosník, který vynáší konstrukci

laboratoří. Pro experimentální halu v pros-

střechy i zavěšené fasády.

torách CHVE je nutné vytvořit „beamstop“

stěnu (tzn. dostatečná tloušťka betonu a

kompozitní desky Lenotec. Tloušťka desky

nerezová výztuž). Průchody instalací a

je 200 mm a to hlavně z důvodu tepelně

vzduchotechniky skrz ŽB stěny musí být

izolačních vlastností. Staticky vyhovuje ve

provedeny v úhlu 45° od osy stěny. Pro

vodorovném i svislém směru. Buňky jsou

HRTEM je nutné provést podlahy jako

prefabrikovány a větší díly jsou montovány

antivibrační desky.

na ocelovou konstrukci na stavbě.

Přes

betonová

jádra

tažen

Buňky jsou provedeny z dřevěné

Ocelová konstrukce je použita na

sloupy a svařovanou ocelovou strukturu pohled do interiéru - 6. NP

pro buňky a lávky. Z hlediska statiky je v konstrukci největší problém s přenosem vibrací po ocelové konstrukci. Dřevěné buňky i lávky jsou tedy posazeny na antivibračních podložkách. Z důvodu požární odolnosti je

statické schéma

pohled do interiéru - 3. NP

půdorysy a pohledy suterén až 3.NP

půdorysy a pohledy 4.NP až 6.NP, řezy a pohledy

půdorys přízemí

Ĺ&#x2122;ez budovou

fungování buněk

��

�

��

�

��

� � � � � � � �

��

bilance

�

��

�

��

�

��

� � � � �

��

� � � � �

��

� � � � �

��

� � � � �

��

�

��

FAQ Proč byl zvolen koncept domků v lese?

Psychické hledisko

Malé intimní a nerušené prostory

Hledisko tepelně technické

pro práci v kombinaci s velkým otevřeným

Pro tak velký prostor je neefektivní

prostorem, stromy a čerstvým vzduchem

jej vytápět celý. Menší buňky jsou méně

odstraní pocit sevřenosti a uvěznění v

náročné na vytvoření příznivého vnitřního

kancelářské budově. Pokud potřebuji pro

pracovního

na-

práci svůj intimní prostor, jsem ve svém

stavením budovy vůči přírodním vlivům lze

pokojíku. Pokud potřebuji nabrat novou

dosáhnout maximální úspory.

energii a nadechnout se, mohu pracovat v

prostředí.

Správným

otevřené zahradě. Fyzické hledisko

Pro člověka je vhodné měnit teplotu

prostředí. Dostatek čerstvého vzduchu a krátkodobý pohyb podporují proudění krevního oběhu i mozkovou aktivitu.

Jak se budova v létě chladí a v zimě vytápí?

V zimě

V létě

Větrací klapky v hřebeni střechy jsou

Budova je maximálně otevřená a

otevřeny jen tolik, aby bylo prouděním

teplota uvnitř je stejná jako teplota ven-

vzduchu zajištěno dostatečné množství

ku. Pokud se prostor přehřívá, plášť se

čerstvého vzduchu. Ostatní klapky jsou

částečně uzavře, větrací klapky ve střeše

uzavřeny, a tak v prostoru po bocích

zůstanou otevřené a vytvoří se komínový

vznikají vzduchové kapsy s teplejším vzdu-

efekt, při kterém zrychlené proudění vz-

chem. Do středu budovy se přivádí vzduch

duchu odvádí přebytečné teplo mimo

ze zemních kolektorů (á 3°C), aby byl za-

budovu. Do střední

chován vegetační cyklus stromů. Pokud

umístěny výustky podzemních vzducho-

klesne teplota přiváděného vzduchu na

vých kolektorů s ochlazeným vzduchem.

výustkách pod stanovenou hranici, je ak-

Jednotlivé buňky jsou do tohoto prosto-

tivován dohřev přiváděného vzduchu.

ru větrány. Mají vlastní systém vnějšího

Pokud celková teplota uvnitř klesne pod

stínění.

části budovy jsou

stanovenou hranici, aktivují se lokální vzduchotechnické jednotky (napojené na systém centrálního vytápění) a dohřívají vnitřní prostředí.

Podklady: Akademie věd ČR

zadání programu, ploch a funkčních vazeb

DES

studie institutu, podklady řešení specilizovaných laboratoří

Cornelia H. Oberlander

zpráva k řešení zeleně v The New York Times Building

Východiska: SANAA

plynoucí prostory / continuous space

Junya Ishigami

přírodního prostředí / nature environment - theory

Wiel Arets

soukromé vs. veřejné / privat vs. public - theory

Anna Ådén

vizuální podání / vizual appearance - photography

Konzultace: Radmila Fingerová

zahradní architektura - řešení zeleně

Jan Žemlička

vnitřní klima budovy

Tománek

požární řešení

František Denk

statické schéma

Miloš Florián

konstrukce fasády

Oponent: Luděk Jasiok