Rozhledna Fajtův kopec – nosná konstrukce rozhledny

• Foto

ZALOŽENÍ
Nosná konstrukce je založena na systému mikropilot délky 14 – 16 metrů, s odklonem od svislice 38°. Základový blok podnože lze rozdělit na obvodový trám, mezidesku, a tři ztužující žebra, do kterých jsou kotveny hlavy mikropilot. Žebra jsou uspořádána od středu tak, aby se nacházela přímo pod nosnými sloupy. V každém žebru je v místě zavázání nosných sloupů kotveno šest kusů mikropilot. Pro zachycení horizontálních sil je v každém ze tří žeber navržena mikropilota ukloněná pod úhlem 45° (viz obr. 1).

Pro založení byly navrženy mikropiloty s nosnými trubkami, které byly v rámci realizace zaměněny za tyčové. Jednotlivé mikropiloty jsou během provozu namáhány střídavě tahem i tlakem. Kořeny mikropilot jsou vetknuty do rostlého podloží před zřízením násypu. 

Obdélníková část podnože je založena plošně na základových pasech šířky 550 mm. Výška základových pásů je různá a pohybuje se od 670 mm po 970 mm dle úrovně původního terénu. Základy obdélníkové části jsou navrženy jako železobetonové. Kruhová část podnože je založena na mikropilotách. Na mikropilotách je také založena přímá část obvodového ztužujícího žebra v části navazující na dilatační úsek A.

SPODNÍ STAVBA
Ocelová konstrukce je uložena přes kotevní patky do nosných sloupů z předpjatého betonu. Sloupy jsou uspořádány do geometrického postavení ve vrcholech rovnostranného trojúhelníka a jsou orientovány osou na kratší stranu směrem ke středu rotundy podnože. Sloupy mají rozměry 1 200 × 600 mm, jsou namáhány podle směru větru střídavě tlakem a ohybem a tahem a ohybem.

Ocelové sloupy rozhledny jsou do konstrukce podnože kotveny přes kotevní desku kotevními tyčemi profilu 40 mm. Tyče procházejí skrz celý sloup a jsou kotveny roznášecí deskou uvnitř konstrukce základového pasu. V horní části vyčnívají nad horní hranu stropní konstrukce. Nosné sloupy jsou monoliticky přes pracovní spáru napojeny do základových žeber pomocí vyčnívající výztuže (obr. 2).

NOSNÁ KONSTRUKCE
Nosná ocelová konstrukce je tvořena unikátním vnějším systémem prostorových sloupů, vnitřním systémem prostorových sloupů a mezi těmito systémy umístěným schodištěm, které je součástí nosného systému a podílí se na zvýšení tuhosti systému a přenosu zatížení.

Vnější nosný systém tvoří základ statického systému konstrukce. Tvoří ho dvě trojice protisměrných sloupů na rotačně symetrické ploše. Pravotočivé sloupy jsou z trubek průměru 244,5 mm, levotočivé sloupy jsou z trubek průměru 355,6 mm. Tloušťka stěny trubek je odstupňována po výšce rozhledny podle úrovně namáhání. Sloupy se vzájemně protínají ve styčnících, které jsou vytvořeny tak, že trubka menšího průměru prochází skrz trubku silnějšího průměru.

Vnitřní systém prostorových sloupů je tvořen trojicí sloupů z trubek, které tvoří podporu pro příčníky, na kterých jsou uložena schodišťová ramena. Prostorové sloupy vnějšího a vnitřního systému jsou vyrobeny jako polygonální náhrada ideálního prostorového tvaru. Maximální odchylka aproximační polygonální střednice sloupů od ideálního tvaru je 25 mm.

Točité schodiště šířky 1 000 mm je tvořeno schodnicemi, mezi které jsou navařeny schodišťové stupně. Typické rameno schodiště je tvořeno 16 stupni a mezipodestou. Celkem je na rozhledně 10 kusů schodišťových ramen. Schodnice tvoří svařovaný U profil výšky 180 mm u vnitřní schodnice a 240 u vnější schodnice. Stěny schodnice jsou z plechu P12, pásnice jsou z plechu P10. Plech mezipodesty je vždy vyztužen svislými výztuhami.

Ve vrcholu rozhledny se předpokládá osazení tlumiče kmitání ve formě kyvadla. Přesné parametry tlumiče budou stanoveny po změření dynamických parametrů přímo na realizované konstrukci.

STATICKÝ A DYNAMICKÝ VÝPOČET KONSTRUKCE
Konstrukce byla s ohledem na její charakter a na požadované výsledky modelovaná jako prostorová prutová soustava doplněná skořepinovými prvky použitými na schodiště, podesty a podnož rozhledny. Výpočet statických účinků byl proveden nelineárně. Výpočetní model pro základní statickou analýzu a následně i kontrolní stanovení vlastních tvarů a frekvencí byl vytvořen v systému SCIA Engineer. Dynamická analýza konstrukce včetně stanovení odezvy na harmonické buzení byla zpracována v systému ANSYS. Rovněž i v tomto systému byla konstrukce modelována jako prostorová prutová v kombinaci se skořepinovými prvky.

S ohledem na výraznou křivost většiny prutů bylo posouzení konstrukce provedeno s použitím analýzy 2. řádu a zavedením imperfekcí.

V rámci dynamické analýzy konstrukce byly nejprve stanoveny vlastní tvary a vlastní frekvence konstrukce. Základní vyhodnocovaná analýza byla provedena v systému ANSYS. Pro kontrolu byl proveden i výpočet vlastních tvarů v SCIA Engineer.

Kontrolou správnosti výpočtu je stanovení součinitele participace tvaru, kdy v prvních 10 vlastních tvarech kmitá více jak 92 % hmoty konstrukce. Rovněž výsledek, že více jak 40 % hmoty kmitá již v prvním vlastním tvaru, lze využít pro následný návrh případného vodorovného tlumení konstrukce na příčné (vodorovné) rozkmitání.
Dynamická zatížení pro stanovení kritérií pohody byla převzata z FIB – bulletin 32 „Guidelines for the design of footbridges“. Konstrukce byla zatěžována v úrovni horní plošiny harmonickou vodorovnou silou 70 N. V případě rozkmitání věže vandaly byla konstrukce vodorovně zatěžována harmonickou silou 140 N.

Kritérium pohody (limitní zrychlení konstrukce) bylo převzato z řešení lávek pro pěší a to menší z hodnot 0,14 odmocniny z první vlastní frekvence nebo 0,15.

REALIZACE
Výstavba rozhledny byla zahájena demolicí původní budovy, která stála na místě rozhledny do června roku 2014. Následně bylo realizováno mikropilotové založení rozhledny, základové pásy, základová deska. Po realizaci nosných sloupů byl zhotoven strop konstrukce včetně kotevních bloků ocelových sloupů. Následuje kompletace nosné části na předmontáži a samotná montáž.

ZÁVĚR
Samotná ocelová konstrukce rozhledny byla dokončena v květnu letošního roku. Nyní jsou realizovány terénní úpravy, dokončovací práce a sjednocující nátěry.

ZÁKLADNÍ ÚDAJE:

• Objednatel a investor: Ski klub Velké Meziříčí, o. s.
• Autorský návrh: Studio Acht, s. r. o.
• Návrh a projekt rozhledny: Stráský, Hustý a partneři, s. r. o.

Observation Tower Fajtův kopec – Load Bearing Structure of the Observation Tower
The contribution provides basic information on the design of the load bearing structure of a stylish observation tower built on Fajtův kopec overlooking the town of Velké
Meziříčí. The observation tower is 36 m high and is created by a unique system of supporting poles with integrated staircase, which participates in the load transfer. The paper points to an issue of the design of the observation tower, for which no boundary conditions in relation to the comfort of its visitors have been specified by any standard.

Autoři

• Ing. Pozdíšek Jan Ph.D.
• Ing. Sliwka Pavel