arrows Realizace staveb arrows Navrhování staveb arrowsNávrh a posouzení nosné kostry sochy přímorožce arabského
grafické podklady: autoři, Ivan Lepš
text: Michael Trnka, Jiří Maivald
číslo: 01/11
Návrh a posouzení nosné kostry sochy přímorožce arabského

· Pohled na opláštěnou sochu přímorožce arabského
V roce 2009 byla naše projektová kancelář pověřena neobvyklým úkolem – navrhnout a posoudit nosnou kostru sochy antilopy (přímorožce arabského) v nadživotní velikosti. Socha byla určena pro hlavní město státu Daulat al-Katar na poloostrově Katar. Celkem byly vyrobeny tři shodné sochy, z nichž dvě budou umístěny před vládním palácem a jedna v prostoru kruhové silniční křižovatky na vjezdu do hlavního města.
odeslat odeslat    tisk tisk
Ing. Michael Trnka, CSc.

Ing. Michael Trnka, CSc.  Vystudoval FSv ČVUT, obor konstruktivně dopravní. Od roku 1963 je projektantem ocelových konstrukcí – nejprve v Energoprojektu Praha a.s. (do roku 1967), poté ve společnosti Škoda Praha a.s. Je přednostou OK ČKAIT Praha a Středočeský kraj.
E-mail: info@malcon.cz
Spoluautor: 
Ing. Jiří Maivald
E-mail: info@malcon.cz

Návrh nosné kostry a opláštění

Autor výtvarného návrhu, který vyhrál mezinárodní soutěž, vycházel z fotodokumentace skutečného zvířete. Pro soutěž připravil zmenšený model díla.
Kůže pokrývající tělo u modelu i u definitivní podoby sochy byla idealizována do vzájemně se nedotýkajících plechových pásů, orientovaných ve směru kolmém ke krytému prvku. Tělo je tedy prostupné pro vítr.

Výpočtové schéma
¤ Výpočtové schéma

Rozměry konečné skulptury:
– výška v kohoutku 8,5 m;
– výška i s rohy 13,7 m;
– délka od hlavy k ocasu 11,5 m;
– délka nohou 4,5 m;
– délka rohů 5,0 m.

Kostra těla sochy v dílně
¤ Kostra těla sochy v dílně

Vstupní klimatické podmínky pro návrh nosné kostry i opláštění:
– teplota vzduchu kolísající mezi +8 °C a +47 °C;
– relativní vlhkost 4 % až 100 %, průměrně 63 %;
– základní rychlost větru 50 m/s;
– vysoce korozivní prostředí
– blízkost moře a vysoká vlhkost;
– prachové bouře a intenzivní sluneční záření.

Kostra krku a hlavy
¤ Kostra krku a hlavy

Po zvážení vstupních klimatických podmínek pro návrh nosné kostry i opláštění byla kostra těla, krku a hlavy navržena jako prostorová čtyřboká příhradová konstrukce z nerezových trubek. Kostra těla je nasazena na „nohy“ ze silnostěnných trubek. Rohy byly navrženy ze svařované trubky proměnného průměru. Na trubky kostry byla použita nerezová ocel 1.4301 s mezí kluzu 190 MPa (u plechů 210 MPa) a pevností v tahu 520 MPa. Výjimkou jsou pouze zabetonované prvky, tj. patní desky a kotevní šrouby, které byly navrženy z běžné oceli S350. Opláštění bylo uvažováno z pásů nařezaných z nerezových plechů tloušťky 2,0 mm. Pásy opláštění se vařily k žebrům, které byly nasazeny na nosnou kostru a jejichž vnější tvar přesně opisoval výtvarníkem navržený povrch. Stanovení dimenzí svarů připojujících pásy „kůže“ k žebrům a způsob jejich provedení tak, aby se neprokreslovaly do vnějšího povrchu, bylo oříškem pro technologa a než se našlo optimální řešení, vyrobila se řada vzorků.
Rozhodujícím zatížením pro návrh výztužné kostry je zatížení větrem. Nejvíce namáhanými prvky byly nohy zvířete, navržené ze silnostěnných trubek jako stojky rámů vetknutého do základu. Příhradový příčel rámu tvořily horní a dolní propojky pásů příhradových nosníků těla, prodloužené „nohy“ a diagonály příčného ztužení kostry těla. Malé rozkročení nohou (přední nohy 1180 mm, zadní nohy 1390 mm) způsobuje při zatížení bočním větrem nejen značné osové síly působící na kotvení do základu, ale i významné ohybové momenty ve vetknutí. Rovněž zajištění přenosu sil z konstrukce uší (plocha jednoho ucha je cca 1 m²) do kostry hlavy bylo konstrukčně obtížné.
U štíhlých a dlouhých rohů bylo nutno předpokládat jejich rozkmitání vlivem nerovnoměrného odtrhávání Karmánových vírů. Aby byl tento efekt potlačen, byly rohy ovinuty spirálou z nerezového lana.
Další velice namáhanou částí výztužné kostry byl krk zvířete. Pootočení hlavy dle návrhu sochaře vyvolalo půdorysné zúžení kostry v prostoru krku. Návrh prostorové, půdorysně i vertikálně natočené příhradoviny byl velice náročný na představivost a i při projektování v 3D programu bylo obtížné správně umístit polohu styčníků i jejich propojení tak, abychom obdrželi konstrukci tuhou ve všech směrech i vůči kroucení a nepřekročili obrys těla.
Vliv nerovnoměrného zahřívání povrchu těla slunečním zářením se z větší části potlačil rozdělením pláště – „kůže“ – na pásy, vzájemně oddělené mezerou. Povrch sochy je mořen, takže barevně přechází ze stříbrné barvy na hřbetě do šedé v dolních partiích. Vnitřní kostra je natřena na černo, aby byla opticky potlačena.

Pohled na neopláštěnou kostru sochy přímorožce arabského
¤ Pohled na neopláštěnou kostru sochy přímorožce arabského

Montáž kostry sochy

Pohled na opláštěnou kostru sochy přímorožce arabského¤ Pohled na opláštěnou kostru sochy přímorožce arabského
S ohledem na velikost skulptury a přepravní možnosti byla kostra rozdělena na několik montážních dílů: vlastní tělo, hlavu s ušima a krkem, nohy, rohy a ocas. Montážní styky byly navrženy šroubované, s užitím nerezových šroubů z oceli 316, s mezí pevnosti 800 MPa. Pásky opláštění byly přizpůsobeny poloze montážních styků.
Pro montáž na místě byl vynechán v dolní části těla montážní otvor. Pro přepravu jednotlivých částí byly navrženy přepravní klece, z nichž největší – pro přepravu těla, měla rozměry 8,05x4,45x2,9 m. Pro přepravu hlavy s ušima byla navržena klec o rozměrech 5,64x4,34x3,25 m.
Výroba byla ukončena v prosinci 2010 a sochy budou odeslány lodí po Labi do Hamburku a odtud do Kataru.

Základní údaje o konstrukci
Investor:
UDC Katar
Generální dodavatel: FOIBOS – energy for art
Dodavatel konstrukce včetně opláštění: LIBERECKÉ KOTLÁRNY – Hölter, s.r.o.
Autor modelu: Radomír Bárta
Projektant ocelové konstrukce: MALCON, s.r.o.
Zpracovatel dílenské dokumentace: FOBOZ 97, s.r.o.
Projektant základů: GEMA s.r.o.





Licence Creative Commons

www.casopisstavebnictvi.cz podléhá licenci Creative Commons
Uveďte autora | Neužívejte dílo komerčně | Nezasahujte do díla 3.0 Unported
.

RSS
Líbí se nám: Vše o stavbách a architektůře najdete na 4stav.cz. Použité stroje jako brusky, lisy a jiné naleznete na AKKstroje.cz. Studijní materiály nejen o stavebnictví, ale i strojírenství a zeměpis najdete na Škola, studium, wiki. Pomozte klikem, udělejte dobrou věc a přečtěte si v magazínu nejen o životním stylu.
© 2007