Architektúra výškových stavieb sa vyznačuje rozmanitosťou hmotových a fasádnych riešení. Na fasádach výškových budov sa uplatňujú ľahké transparentné plášte, ktoré sú vyrábané ako prefabrikované systémové prvky, avšak nie uniformné, ale poskytujúce požadovanú rôznorodosť riešení výrazu fasády a jej farebnosti. Z hľadiska dosiahnutia čo najmenšej povrchovej plochy vonkajšej fasády budovy sa za vhodné považujú tvary jednoduchých priestorových telies, ktoré sú uplatnené pri mnohých realizovaných výškových budovách. Jadro a okolo neho voľný priestor podlažia v tvare štvorca, obdĺžnika, kruhu, elipsy, šošovky a pod. ohraničený po jeho obvode stĺpmi je v súčasnosti najpoužívanejšou konštrukčnou schémou výškových stavieb.
Hmoty, pôdorysy a fasádne konštrukcie
V snahe uplatniť pri výškových budovách ekologické koncepty a zabezpečiť čo najmenšiu plochu teplo-výmenného obalu, býva tvar jednotlivých podlaží nad sebou rovnaký. Tvar daný pôdorysom prvého nadzemného podlažia prebiehajúci až po najvyššie podlažie nie je pravidlom. Okrem hmôt čo najjednoduchších priestorových telies existuje množstvo príkladov s meniacimi tvarmi pôdorysov po vertikálnej osi budovy. Príkladmi môžu byť Torre Espacio a Torre de Cristal postavené v rokoch 2007 - 2008 v španielskom Madride. Torre de Cristal ako už vyplýva zo samotného názvu budovy pripomína tvar krištálu a je považovaná za jednu z najelegantnejších výškových budov v Španielsku. Pôdorysy najspodnejších nadzemných podlaží sú v tvare obdĺžnika, rohy ktorého sú postupne smerom s pribúdajúcou výškou zrezané tak, že v najvyšších podlažiach je pôdorys podlažia v tvare nerovnoramenného šesťuholníka [1].
Torre Espacio má v úrovni prvého nadzemného podlažia pôdorys v tvare štvorca, ktorý sa po parabolickej vertikálnej krivke smerom k najvyšším podlažiam mení na šošovkovitý tvar. Platí zásada, že čím je tvar hmoty komplikovanejší, tým je výber fasádneho systému jeho opláštenia jednoduchší. Klasické skeletové systémy, ktoré sú charakteristické zvislými stĺpmi a vodorovnými priečlami vytvárajúcimi spolu rámové skeletové konštrukcie, ktoré boli uplatňované na prvých mrakodrapoch v Chicagu a New Yorku koncom 19. storočia, alebo ktoré použil Mies van der Rohe na zhmotnenie svojej vízie „kostry a kože“ v Lake Shore Drive v Chicagu v roku 1951 sa pri súčasných výškových stavbách objavujú v minimálnej miere [2].
Tubusové alebo obvodové systémy, ktoré boli použité Fazlurom Khanom pri výstavbe John Hancock Tower a Willis Tower (predtým Sears Tower) v Chicagu na prelome 60. a 70. rokov minulého storočia a vtedy považované za prevratné konštrukčné riešenia sa s určitými obmenami používajú dodnes [2].
Kľúčové konštrukčné schémy
Najčastejšia konštrukčná schéma aplikovaná na súčasných výškových budovách je kombináciou obvodového systému tvoreného zvislými stĺpmi alebo diagonálnou sieťou a jadrom umiestneným v približne centrálnej polohe budovy. Kombinácia obvodového a jadrového systému prináša pre riešenie vnútorných dispozícií výškových budov výhody v podobe voľnej dispozície neprerušenej stĺpmi. Konštrukcia obvodových stĺpov... môže byť orientovaná zvislo, alebo môže vytvárať kosoštvorcovú diagonálne orientovanú mriežku. Výškové budovy s uplatnením skeletových konštrukcií spôsobili odľahčenie obvodovej steny a zminimalizovanie jej úlohy iba na funkciu zabezpečenia vnútorného komfortu.
Prvé zavesené transparentné plášte boli použité na priemyselných budovách v Európe a to z dôvodu potreby zabezpečenia denného osvetlenia vo výrobnom procese. Na výškových budovách sa transparentné plášte, tak ako ich poznáme v dnešnej podobe, začali používať až po 2. svetovej vojne. Systémy kotvenia plášťov, používanie systémov s prerušenými tepelnými mostami a v neposlednom rade vynález floatového skla s úplne rovnobežnými povrchmi sklených tabúľ ovplyvnili funkčnosť a výraz fasád.
Na súčasných výškových budovách sa používajú jednoplášťové fasádne systémy, ku ktorým z konštrukčného hľadiska a spôsobu montáže patria dva základné typy - roštové fasády a panelové fasády. Dvojité transparentné fasády v porovnaní s jednoduchými fasádami predsadením druhého plášťa dokážu na výškových budovách zabezpečiť účinnejšiu ochranu proti vonkajšiemu hluku, slnečnému žiareniu systémom žalúzií v medzipriestore a dosiahnutie priaznivej energetickej bilancie budovy.
Posun v dematerializácii z hľadiska konštrukcie fasády od líniového kotvenia k bodovému kotveniu sklených tabúľ predstavujú bodovo kotevné zasklenia, ktoré sa uplatňujú v konštrukciách veľkoplošných zasklených stien alebo ako vonkajší plášť dvojitej transparentnej fasády. Paulísy spomenuté typy možno definovať ako zostavu súčastí alebo prefabrikovaných jednotiek, ktoré sa konečným výrobkom stávajú až po ich následnej montáži na stavbe a zabezpečujú funkciu neprerušeného obalu budovy.
Príklady významných fasádnych systémov
Roštové plášte sú univerzálne využiteľné vo fasádnych aj strešných systémoch pre možnosť vyskladania šikmých a lomených fasád. Roštový fasádny systém s trojuholníkovými tabulami skla je uplatnený na 30 st Mary Axe - Swiss Re Headquarters v Londýne od Normana Fostera. Tubusový diagonálne orientovaný systém oceľovej konštrukcie s kosoštvorcovým rastrom si vyžiadal použitie trojuholníkového rastra ako sekundárneho systému zo stĺpikov a priečnikov pre uloženie zasklenia. Vonkajšia oceľová obvodová konštrukcia je dostatočne tuhá a pritom ľahká, umožňujúca flexibilný vnútorný priestor bez stĺpov.
Konštrukcia prispieva k ostrému, štylizovanému a popritom čistému a vyrovnanému tvaru budovy, ktorý odhaľuje interiérové veľkopriestorové objemy zodpovedajúce špecifickým funkciám ich využitia. Tieto zasklenia sa uplatňujú v oplášteniach výškových budov vo forme vonkajšieho plášťa pri dvojitých transparentných fasádach, alebo vo forme veľkoplošných zasklených stien cez viacero podlaží. Zasklené steny uzatvárajú vstupné haly v rámci pôdorysu prvého nadzemného podlažia výškovej budovy, alebo jej pridruženej podnože.
Montáž a materiály
Systémy sú tvorené z nosného roštu zo stĺpikov a priečnikov a výplňových prvkov. Roštové plášte sú univerzálne, panelové plášte bývajú vopred pripravené prvky najčastejšie na výšku jedného podlažia. Materiály používajú hliník, oceľ, izolačné materiály a tesniace prvky. Pri transparentných plášťoch dominujú sklá.
Ochrana pred hlukom, slnkom a klimatickými vplyvmi
Dvojité transparentné fasády s medzipriestormi zvyčajne ponúkajú lepšiu zvukovú izoláciu a reguláciu slnečného žiarenia vďaka ventilačnému priestoru a žalúziovým systémom. Vnútorný plášť zabezpečuje tepelnoizolačné a akumulačné požiadavky. V prípade dvojitých fasád bez prepojenia medzipriestoru na zariadenia slúži medzipriestor ako tepelný nárazník a umožňuje pasívne využívanie slnečnej energie. V lete je potrebné otvorenie vonkajšieho plášťa pre odvedenie teplého vzduchu.
Najcharakterizovanejším znakom Nočná iluminácia Torre Agbar a dynamický obraz Barcelony súvisia s farebnými lamelami a senzorickým riadením otvorenia lamiel. Farebné riešenia panelových fasád predstavujú aj netradičné prvky ako Colorium v Düsseldorfe so sieťotlačou na sklených tabuliach a 17 typov farebných prvkov pre jedinečný dojem.
Legislatíva a inžinierske výzvy pri výveze spalin
Pri výrobe a prevádzke plynových spotrebičov je potrebné dodržiavať platné normy a vyhlášky. ČSN 73 4201 Komíny a kouřovody - navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv upravuje, že odvod spalin stěnou fasády do volného ovzduší môže byť navrhnutý a provedený len v technicky odôvodnených prípadoch a pri dodržení normových hodnôt a emisných limitov. Odvod spalin cez fasádu je často predmetom diskusií medzi odborníkmi, inštitúciami a stavebnými úradmi. Podľa vyše uvedeného textu a príslušných noriem existujú dva základné okruhy podmienok: legislativní a technické.
Legislatívne podmienky vyžadujú technické odôvodnenie a zaručenie, že nedôjde k negatívnej interakcii spalin s okolím. Technické pravidlá vyžadujú konkrétne požiadavky na umiestnenie vyútenia, vzdialenosti od otvorov, a tiež špecifikácie pre použité materiály a konštrukčné typy. Pri návrhu a realizácii fasádneho vyústenia je často potrebný projektový dokument a revízna správa.
Diskusia okolo vyústení zahŕňa aj alternatívy ako vnútorné vyústenia, ktoré môžu znižovať riziká interakcie so vzduchom a okolím. Výkony kotlov a ich NOx triedy môžu ovplyvniť prípustné plochy fasád a okien, a preto je dôležité posúdiť každú konfiguráciu jednotlivo spolu s odborníkmi a príslušnými predpismi.
Praktické odporúčania a postupy
V súčasnosti existuje viacero možností ako bezpečne a legálne vyriešiť vyústenie spalin cez fasádu. Proces zvyčajne začína vypracovaním technického návrhu a vyznačením ochranného pásma, výšky nad terénom a vazieb na okolitú zástavbu. Následne dojde k vydaniu projektovej dokumentácie a po schválení stavebným úradom k realizácii, ktorá vyžaduje aj revíznu správu spalinovej cesty. V konečnom dôsledku musí byť všetko v súlade s platnou legislatívou a technickými normami, aby sa predišlo rizikám pre zdravie, majetok a životné prostredie.