Konštrukcia kontajnerovej hojdačky

• Foto

Obr. 1 ukazujú celkový pohľad na scénu. Na pravej strane scény boli rozmiestnené stabilné kontajnery s horizontálne alebo vertikálne posuvným otváraním. Ľavá strana scény bola vytvorená ako vertikálne pohyblivý  12 m dlhý kontajner. V rámci koncertu sa striedali účinkujúci v jednotlivých častiach. Obr. 2 ukazuje situáciu, kedy bol 12m kontajner dole a využívala sa časť na pravej strane scény.

KONŠTRUKCIA KONTAJNEROVEJ HOJDAČKY
Celkovo bolo potrebné použiť viac ako 20 kontajnerov, ktoré boli iba prepožičané. Pre potreby koncertu sa kontajnery iba “olepili“ a po skončení slávnostného koncertu boli neporušené vrátené. Aby sa 12m kontajner mohol vertikálne pohybovať bola vytvorená špeciálna konštrukcia pripomínajúca hojdačku (obr. 3, 4, 5). Iba tento jeden 12 m dlhý kontajner slúžiaci ako vertikálne pohybujúce sa javisko bol konštrukčne upravený. Odstránená bola predná časť, vyrezali sa otvory pre vloženie zdvíhacieho ramena a zosilnené boli časti okolo vyrezaných otvorov. Vyrezaním prednej strany kontajnera bol porušená jeho tvarová symetria. V záujme udržať kontajner počas zdvíhania vo zvislej resp. vo vodorovnej polohe bolo nutné uchytenie kontajnera na zdvíhacie rameno umiestniť mimo stredu. Veľkosť tohto odsadenie bola 0,15 m. Pre vytvorenie rovnováhy medzi 12m kontajnerom slúžiacim ako javisko a 6m kontajnerom slúžiacim ako protiváha boli do 6m kontajnera umiestnené plastové barely s vodou.

Pohyb kontajnerov zabezpečovali navijaky. Zaujímavosťou bolo použitie navijakov používaných pre osobné vyprosťovacie vozidlá. Tieto navijaky pracovali na jednosmerný 12V prúd získavaný z pristaveného vozidla (obr. 6).

DIMENZIE A STATICKÉ PÔSOBENIE
Statické pôsobenie kontajnerovej hojdačky je pomerne jednoduché. Najviac namáhaná časť pôsobí ako nosník s previslým koncom. Napätia potom môžeme vyhodnotiť jednoduchou rovnicou:


kde F je vertikálna sila zostávajúca z váhy kontajnera a z váhy 15 ľudí ako maximálny počet účinkujúcich na javisku; uvažujúc súčiniteľ zaťaženia hodnotou γ = 1,4 dostávame silu F = 74 200 N, l = 6 000 mm – rozpätie previslého konca nosníka, I – moment zotrvačnosti prierezu, z – súradnica výšky prierezu.

Navrhnutý bol prierez po dĺžke premenný.

Ak by bol prierez nosníka konštantný tak pre priehyb platí známy vzťah:


kde E je modul pružnosti (pre oceľ E = 210 000 MPa).

Keďže sa jedná o premenný prierez bolo vhodné použiť počítačový program a vertikálny priehyb konca bol vyhodnotený na hodnotu δ = 24 mm, čo reprezentuje podiel l/250.

Takémuto návrhu zodpovedali pomerne nízke napätia (okolo 120 MPa).

DYNAMICKÉ PÔSOBENIE
Na javisku vystupujú speváci i tanečníci a potom je žiaduce prehodnotiť možnosť vzniku rezonančných javov resp. porovnať frekvenciu konštrukcie a frekvenciu možných budiacich síl. Vlastnú kruhovú frekvenciu konštrukcie získame z determinantnej rovnice:


kde:
K – je tuhostná matica sústavy,
K_M – matica hmotnosti,
~ – vlastná kruhová frekvencia.

Obr. 7 ukazuje označenie uzlov a uzlových premiestnení použitých pre statickú i dynamickú analýzu konštrukcie. Pri vyhodnocovaní matice hmotnosti boli započítané i zotrvačné sily pôsobiace v smere osí prútov. Niektoré zo získaných výsledkov sú spracované na obr. 8. Frekvencia síl produkovaných tanečníkmi môže mať hodnoty blízke vyhodnotenej vlastne kruhovej frekvencii. Čiže môže nastať rezonančný jav. Na druhej strane laná majú výrazný tlmiaci účinok a celá úloha je silne závislá na počte účinkujúcich na javisku.

ZÁVER
Autori konštrukcie kontajnerovej hojdačky mali iba 10 dní na prípravu i realizáciu. To je extrémne málo. Košice ako EHMK 2013 je celoročná akcia mimoriadneho významu pre celé Slovensko. Otvárací ceremoniál bol v priamom prenose Slovenskej televízie. To všetko spôsobovalo pre autorov mimoriadne hektickú situáciu. Dnes môžeme smelo konštatovať, že kontajnerová hojdačka ako i celá scéna spoľahlivo slúžili.

Predložený článok je spracovaný vďaka podpore Slovenskej vedeckej grantovej agentúre, grant č. 1/0629/12.

ZDROJE INFORMACÍ:

• Clough, R.W. – Penzien, J.: Dynamics of Structures, McGraw-Hill, New York. 1993
• Ravinger, J.: Stability & Vibration. STU Bratislava, 2012

Structure of the Container Swing
Košice has been chosen as the European Capital of Culture of 2013. The Opening Ceremonial was held on the Main Square in Košice on January 20. A stage prepared for this occasion was made of 6 and 12-metre-long transport containers while one of the 12-metre-long containers was modified to be movable. A special structure reminding of a swing was created in order to enable vertical motion of this container. The author of presented article cooperated with stage architects as a structural engineer.

Autor

• Dr.h.c. prof. Ing. Ravinger Ján DrSc.