Historická střešní konstrukce od ALS Ingenieure GmbH & Co. KG
Případová studie

Nový, digitální výpočet historické střešní konstrukce: rozhovor s Patrickem Hauckem

Výzva

Základním úkolem projektu byly statické výpočty a posouzení nové střešní konstrukce Kuchyňské věže pevnosti Marienberg ve Würzburgu v souladu s platnými normami. Stávající dřevěné prvky byly kontaminovány konzervačními prostředky obsahujícími škodlivé látky, a proto bylo nutné je kompletně vyměnit. Nová konstrukce měla být zrekonstruována podle historické předlohy s centrálním sloupem – v souladu s požadavky památkové péče a platnými normami. Částečně zakřivená geometrie konstrukce představovala při modelování mimořádnou výzvu.

Řešení

Inženýři ze společnosti ALS použili program RSTAB k výpočtu celé střešní konstrukce jako detailního 3D prostorového příhradového modelu. Při zohlednění tuhostí pružin v modelu přípojů a podpor bylo možné realisticky modelovat skutečné okrajové podmínky i částečně poddajné spoje mezi jednotlivými konstrukčními prvky. Jak únosnost jednotlivých prvků, tak celkové chování konstrukčního systému byly navrženy v souladu s normami.

Výhody

  • Realistické modelování: Modelování přípojů se zohledněním tuhostí pružin umožňuje přesně zohlednit skutečné podporové podmínky a podmínky spojů v historických konstrukcích.
  • Posouzení podle norem: RSTAB umožňuje kompletní posouzení jednotlivých konstrukčních prvků i celé konstrukce na mezní stav únosnosti podle aktuálně platných norem.
  • Efektivita při rekonstrukci stávajících konstrukcí: Trojrozměrné modelování příhradových konstrukcí snižuje výpočetní náročnost i u geometricky složitých, zakřivených konstrukcí.
  • Kombinované použití softwaru: RSTAB a RFEM se dokonale doplňují – RSTAB pro prutové konstrukce a dřevěné konstrukce, RFEM pro posouzení plošných železobetonových konstrukcí a výpočty MKP.
  • Úspora času při každodenní práci: Funkce jako „Import podporových reakcí“ a nástroj Geo-Zone pro stanovení oblastí zatížení výrazně urychlují opakující se úkoly v každodenní praxi.

RSTAB jako most mezi památkovou péčí a moderním návrhem konstrukcí

Klíčovým aspektem tohoto projektu nebyl pouze výpočet. Program RSTAB sloužil jako spojovací článek mezi historickou konstrukcí a novým návrhem splňujícím normy. Prostorové 3D modelování v programu RSTAB umožnilo skloubit projektové požadavky a skutečný stav konstrukce a vytvořit spolehlivý model.

Tento software podporoval jedinečnou formu spolupráce: Památková péče poskytla údaje o historické předloze, zatímco statik mohl přímo v programu RSTAB přehledně ověřit a vyhodnotit různé varianty. Touto cestou bylo vypracováno staticky optimalizované a proveditelné řešení, které zároveň respektovalo požadavky památkové ochrany. Výsledek nejen splňuje normy, ale je také hospodárný – a zároveň zachovává historický ráz budovy.

Výpočet místo aproximace – s programem RSTAB v prostorovém 3D modelu

V případě střešní konstrukce Kuchyňské věže se plně projevily výhody detailního trojrozměrného výpočtu v programu RSTAB. Historickou, částečně zakřivenou geometrii konstrukce by nebylo možné realisticky modelovat zjednodušenými 2D postupy.

Program RSTAB umožnil modelovat celou střešní konstrukci jako prostorový příhradový model – včetně reálných podmínek podepření a spojů vyjádřených tuhostmi pružin. Díky této kombinaci historické věrnosti modelu a posouzení v souladu s normami byla analýza spolehlivá a přehledná: bylo tak možné spolehlivě analyzovat únosnost jednotlivých konstrukčních prvků i celkové chování konstrukčního systému v souladu s aktuálně platnými normami.

Hlavní funkce: Import tuhosti pružin a podporových reakcí

Kromě konkrétních uplatnění při projektech přináší software Dlubal týmu ALS Ingenieure hmatatelnou výhodu zejména při každodenní práci: opakující se úkoly se provádí rychleji, s přesnějším zohledněním norem a s menším manuálním úsilím. Do popředí přitom vystupují zejména tyto dvě funkce:

  • Tuhost pružin pro spoje a podpory (RSTAB): Pro projekční kancelář je tato funkce při modelování historických střešních konstrukcí nepostradatelná. Lze tak přesně zohlednit reálné okrajové podmínky a částečně pružné spoje mezi konstrukčními prvky – bez této funkce by bylo prakticky nemožné provést výpočet stávajících konstrukcí, který by se blížil realitě.
  • Import podporových reakcí (RFEM): U betonových konstrukcí tato funkce opravdu výrazně šetří čas: podporové síly z dílčího modelu lze přímo importovat jako zatížení do navazujícího modelu. Pracovní kroky, jejichž ruční provedení by jinak trvalo několik hodin, jsou tak automatizovány, což zajišťuje rychlý a přehledný pracovní postup.