Projektanti musia pri vytváraní nových budov myslieť na mnohé – od akustiky a šírenia tepla a vlhkosti, cez prirodzené osvetlenie a pôsobenie vetra a dažďa, až po životnosť materiálov, či energetickú efektívnosť.

S tým, ako to bude reálne vyzerať, už pomáhajú aj vedci zo Stavebnej fakulty STU. Umožňujú im to nové laboratória zriadené aj v rámci Univerzitného vedeckého parku Science City Bratislava, kde vedia presne namodelovať, ako budú tieto faktory pôsobiť. Najnovšie v aerodynamickom tuneli testovali mrakodrapovú štvrť Sky Park, spolu s budovou slávnej architektky Zahy Hadid.

Dôležitý je tvar

Na testovanie veterných podmienok sa využívajú hodnoverné makety v mierke 1:300. „Merané budovy sa vyrábajú na našej 3D tlačiarni, aby sme tam mohli osadiť tlakomerné miesta,“ hovorí Boris Bielek, vedúci Katedry konštrukcií pozemných stavieb SvF STU.

Okolitú zástavbu, ktorá sa nemeria, vedia tiež vyrobiť na 3D tlačiarni. Ak má ale jednoduchšie tvary, postačuje aj lacnejší polystyrén.

Maketa nemusí byť vyrobená z rovnakého materiálu, aký sa využije pri reálnej stavbe. Dôležitý je tvar, ktorý presne kopíruje projekt, pričom sú do určitých bodov podľa potreby osadené tlakové snímače. Tie prenášajú signál do tlakového skenera, odkiaľ ide do počítača, kde sa údaje zhodnotia.

V prednej, laminárnej časti tunela, dosahuje rýchlosť vetra až 32 metrov za sekundu, no vedci počas testov merajú pri nižších rýchlostiach. Získané údaje totiž vedia prepočítať na reálne pôsobenie vetra pri určitej rýchlosti.

Kamión, aj dron

Sky Park je síce prvou zákazkou takýchto rozmerov, ale nie je pre tunel premiérou. Testovaním v ňom už prešli napríklad veterná turbína, či nákladné auto. Záujem bol už aj o testovanie drona a prúdenia vetra v tuneli.

Aerodynamický tunel je totiž primárne určený na testovanie stavebných konštrukcií, ale vedci v ňom vedia merať aj iné vlastnosti. „Primárne meriame zaťaženie obalových plášťov budovy pod vplyvom vetra, z čoho je možné nastaviť nosnú sústavu budovy, kotvenie obvodových plášťov, vetranie na budove, zaťaženie na strechách a podobne,“ hovorí Boris Bielek.

Vietor však nevplýva len na stavby, ale aj na chodcov, ktorí pomedzi ne prechádzajú. „Budovy môžu svojim zoskupením spôsobovať výraznú aerodynamickú nepohodu, kedy môže mať človek problém ten vietor prekonať,“ hovorí B. Bielek. Vďaka testom v tuneli vedia povedať, kde sú v okolí budovy veterné podmienky ideálne, a kde nie.

Aerodynamický tunel, archív: Stavebná fakulta STU

Z Bratislavy Dubaj nebude

V Bratislave sú aerodynamické testy veľmi dôležité, keďže ide o veterné mesto – najmä v okolí Dunaja. Pre chodca je podľa Borisa Bieleka nekomfortný vietor s rýchlosťou 12 až 15 metrov za sekundu. Dodáva však, že to závisí aj od toho, čo človek práve robí, či sedí na lavičke, alebo napríklad beží. Aj v prípade veternejších oblastí pritom vedia projektanti zvýšiť pohodu chodcov – napríklad pomocou vetrolamov.

V Bratislave podľa B. Bieleka nie sú štandardy pre vzdialenosti medzi jednotlivými objektmi, všetko záleží od individuálneho projektu – jeho tvaru, výšky, či polohy. Práve s tým im pomáhajú testy v tuneli.

Ak ide napríklad staviteľ budovať fabriku, ktorá bude produkovať znečistenie, vedci vedia namodelovať jej lokalitu a zistiť, aký bude rozptyl emisií v atmosfére. „Môže sa totiž stať, že sa mrak s exhalátmi v atmosfére nerozplynie, ale bude klesať medzi iné budovy,“ hovorí Boris Bielek.

Vo všeobecnosti platí, že vyššie miesta sú veternejšie. V dnešnej dobe sa pritom hlavne väčšie mestá neustále zahusťujú, kvôli čomu sa developeri snažia svoje projekty „ťahať“ do výšky. Platí to aj v prípade Bratislavy, no ako sa zdá, žiadny Dubaj z nej nebude. Strop slovenských mrakodrapov je 32 až 33 podlaží. Nemôže za to však vietor, ale náletový kužeľ bratislavského letiska.

Vedci z laboratória Katedry konštrukcií pozemných stavieb SvF STU ročne riešia desiatky domácich aj medzinárodných projektov a okrem štvrti Sky Park nedávno spolupracovali napríklad na projektoch Panorama City, Centrál Bratislava či Eurovea.

Budovy sa testujú aj v dažďovej komore, archív: Stavebná fakulta STU

Testujú aj dážď, tlak a zvuk

Odolnosť budov sa netestuje len v aerodynamickom tuneli. Projektanti potrebujú pred začiatkom výstavby vedieť aj to, ako si ich dielo poradí s bičovaním dažďa, tlakmi, či akustikou.

Súčasťou Laboratória hydrodynamiky budov je napríklad tlaková a dažďová komora. Vedci v nich skúmajú filtráciu vzduchu a prienik vody cez steny budov, či okná, pri rôznej intenzite a smere dažďa a nárazov vetra.

V laboratóriu tepelnej techniky budov zas skúmajú, ako si vie stavba poradiť s teplom a ako do nej a z nej prúdi teplo.

Laboratórium akustiky budov zase obsahuje akustické komory, v ktorých možno zistiť, nakoľko jednotlivé časti budov prepúšťajú zvuky, ako sa v nich ozývajú kroky, či dokonca do akej miery pohltia zvuky cestnej dopravy.

Ďalšie testy sa vykonávajú aj v Laboratóriu energetickej efektívnosti budov a solárneho energetického výskumu, Laboratóriu denného osvetlenia a insolácie budov, či v Laboratóriu výskumu striech.