U park-šumi Marjan iznad Splita u rujnu 2024. otvoren je vidikovac visok 19 metara s panoramskim pogledom od 360 stupnjeva na Split, kanal i otoke. Ono što posjetitelj ne vidi jednako je zanimljivo: prostorna rešetkasta čelična konstrukcija promjenjivog promjera, kroz koju su provučeni dizalo i stubište, te niz spojeva od kojih je samo mali dio standardan. Konstrukciju je projektirao i kontrolirao tim Fakulteta građevinarstva, arhitekture i geodezije Sveučilišta u Splitu, kombinirajući SCIA Engineer za globalnu analizu i IDEA StatiCa Connection za proračun spojeva, a radionički nacrti napravljeni su softverom Parabuild.
Projekt je kao studiju slučaja objavio proizvođač softvera IDEA StatiCa. Prenosimo ga jer je riječ o domaćem projektu izvedenom alatima koje u Hrvatskoj zastupamo: IDEA StatiCa, SCIA Engineer i Parabuild. Kombinacija globalnog modela i detaljnog dokaza pojedinog čvora svakodnevni je tijek rada u konstrukterstvu, ali rijetko se vidi tako jasno kao na građevini koja nema nijedan ponovljiv kat.
Ključni podaci o projektu
- Lokacija i visina: park-šuma Marjan, Split; ukupno 19 m, cilindrični dio oko 15 m, vidikovac na vrhu oko 4,5 m
- Geometrija: promjer plašta mijenja se po visini između 5 i 8 m
- Ulaganje: oko 1,3 milijuna eura iz EU fondova, u sklopu projekta „Marjan 2020 – Brdo prošlosti, oaza budućnosti”
- Arhitektura: Emil Šverko (Atelijer Šverko i Šverko) i Neno Kezić (Arhipolis)
- Konstrukcija: tim Fakulteta građevinarstva, arhitekture i geodezije u Splitu pod vodstvom izv. prof. dr. sc. Nene Torića
- Softver: SCIA Engineer (globalna analiza), IDEA StatiCa Connection (proračun i dokaz spojeva) i Parabuild (radionički nacrti, stranica proizvođača)
Stari vidikovac više nije odgovarao namjeni
Prethodna promatračnica na Marjanu podignuta je davno prije nego što je bilo jasno što sve suvremena tehnologija omogućuje, pa je s vremenom jednostavno prestala odgovarati namjeni. Kad se na to nadovezala i namjera da mjesto postane dostupno izletnicima i organiziranim posjetima, jedino je rješenje bila nova građevina.
Novi vidikovac zato nije samo viši. Zamišljen je kao turistički sadržaj s panoramskim dizalom, stubištem i platformom koja podnosi stalan promet posjetitelja, a uz to zadržava izvornu funkciju motrenja i rane dojave požara nad park-šumom. Grad Split projekt je vodio u sklopu programa „Marjan 2020″, a na otvorenju je gradonačelnik Ivica Puljak istaknuo ambiciju zahvata uz obvezu očuvanja krajolika koji ga okružuje.
Tri nosive cjeline vidikovca na zajedničkoj betonskoj bazi
Konstrukcija se sastoji od tri međusobno povezane čelične nosive cjeline koje sve leže na armiranobetonskoj bazi:
- Prostorna rešetkasta konstrukcija plašta cilindričnog oblika, s promjerom koji se po visini mijenja između 5 i 8 metara. Visina cilindričnog dijela je oko 15 m, a na vrhu je vidikovac visine oko 4,5 m oslonjen na četiri međusobno okomite ravninske rešetke.
- Čelična konstrukcija okna dizala visine oko 19 m, provučena kroz sredinu tornja.
- Čelično stubište u dva raspona visine 15 m.
Podjela nije samo opisna. Svaka cjelina ima svoju krutost i svoj put opterećenja, pa su veze među njima morale primiti razlike u ponašanju koje bi na jednostavnijem tornju bile zanemarive.
Vjetar je mjerodavno djelovanje
Od svih opterećenja koja djeluju na vidikovac najveće je djelovanje vjetra. Konstrukcija je polupropusna: rešetkasti plašt propušta zrak, pa se opterećenje ne može procijeniti kao na punoj cilindričnoj plohi. Projektanti su zato razmotrili nekoliko varijanti proračuna opterećenja vjetrom, uključujući djelovanja iz četiriju međusobno okomitih smjerova.
Iz tih varijanti proizlaze mjerodavne kombinacije, a iz njih sile u pojedinim štapovima i, na kraju, u svakom spoju. Na vitkoj rešetkastoj konstrukciji izloženoj buri i jugu to je odluka koja oblikuje presjeke jednako koliko i vlastita težina.
Od svih opterećenja koja djeluju na vidikovac najveće je djelovanje vjetra.
IDEA StatiCa, studija slučaja „Observation tower in forest Marjan”
Globalni model daje sile i pomake cijele konstrukcije. Tek se iz njega izvodi ono što pojedini čvor stvarno mora primiti.
Toplinske deformacije i pomaci koje dizalo ne oprašta
Najveći izazov u projektu bio je proračun i oblikovanje spojeva tako da se smanji utjecaj toplinskih deformacija. Nosiva konstrukcija je izložena otvorenom prostoru: nema ovojnice ni grijanog prostora, a rešetka promjenjivog promjera temperaturne razlike ne raspoređuje ravnomjerno. Spoj koji je savršen na crtežu na terenu mora dopustiti da se konstrukcija miče.
Drugi zahtjev došao je iz uporabe. Panoramsko dizalo ima uske tolerancije vodilica, pa je vodoravne pomake tornja trebalo zadržati ispod praga koji dizalo još prihvaća. Na vitkom tornju opterećenom vjetrom takav kriterij uporabljivosti često oblikuje presjeke više nego sama nosivost.
Treći je zadatak bio razraditi montažne segmente za oblik koji nema ponovljivih dijelova, o čemu niže.
Spojevi kojih nema u katalogu
U konstrukciji je upotrijebljen samo mali broj standardnih čeličnih spojeva iz tipologije Eurokoda 3. Sve ostalo su nestandardni čvorovi: sjecišta dijagonala plašta pod promjenjivim kutom, priključci ravninskih rešetki vidikovca, veze okna dizala i stubišta na plašt.
Za takve spojeve klasični postupak po komponentama brzo dolazi do granice, jer tablični izrazi pretpostavljaju geometriju kakve na ovom tornju nema. Zato je korišten IDEA StatiCa Connection, koji spoj rješava metodom CBFEM (Component Based Finite Element Method): ploče se modeliraju konačnim elementima, a vijci i zavari provjeravaju kao komponente. Umjesto svođenja svakog čvora na najbliži katalogizirani slučaj, računa se stvarna geometrija i daje dokaz po normi.
Što to znači u praksi
Za projektantski tim to je značilo da su i najsloženiji čvorovi dobili dokaz u kratkom roku, bez ručnih pojednostavnjenja koja bi kod građevine ovakvog značaja trebalo pokrivati dodatnim rezervama. Kako izgleda suprotan scenarij, pisali smo u tekstu Kada dizajn spojeva krene po zlu.
Sidrenje u armiranobetonsku ploču
Najosjetljiviji spoj nije čelik na čelik. Cijeli toranj predaje djelovanje vjetra u armiranobetonsku bazu preko sidrenih spojeva, koji istodobno primaju tlak, vlak i moment, a moraju biti izvedivi na gradilištu s tolerancijama koje beton dopušta.
Prikaz naprezanja i deformacija pokazuje kako se sila raspoređuje po podložnoj ploči i ukrutama, dok CAD model istog čvora pokazuje ono što je otišlo u radionicu. To je uobičajen par u ovakvim projektima: rezultat proračuna s jedne strane, izvediva geometrija s druge.
Prvi vijčani spoj određuje sve ostalo
Izvedbeni izazov bio je prvi vijčani spoj cilindričnog dijela, odmah nakon dovršetka armiranobetonske baze. Prvi segment trebalo je pozicionirati u prostoru vrlo točno, jer o njemu ovisi hoće li preostali dijelovi, stubište i okno dizala, stati u prostor koji im je ostao.
Odabrano je rješenje u kojem se bazni segment precizno usidri u armiranobetonsku ploču, a tek se zatim postavlja prvi segment cilindrične konstrukcije. Nacrti prstenastih i gredastih segmenata pokazuju koliko je toga trebalo definirati unaprijed: svaki je segment jedinstven i nosi svoje mjesto u sustavu iskolčenja.
Od globalnog modela do radioničkih nacrta
Tijek rada bio je jednostavan po strukturi i zahtjevan po sadržaju:
- Globalna analiza u SCIA Engineer-u. Geometrija, opterećenja, kombinacije, unutarnje sile i pomaci cijele konstrukcije, uključujući varijante djelovanja vjetra.
- Proračun i dokaz spojeva u IDEA StatiCa-i Connection. Sile iz globalnog modela ulaze u pojedini čvor, koji se rješava metodom CBFEM.
- BIM model i radionički nacrti. Podaci iz oba koraka poslužili su za definiranje BIM modela konstrukcije, a radionički nacrti izrađeni su softverom Parabuild.
Ista se kombinacija pojavljuje i u drugim projektima o kojima smo pisali, primjerice u analizi BIM alata na sportskoj dvorani u Velikoj Ludini i u projektu čeličnih konstrukcija Zračne luke Zadar. O povezivanju modeliranja i statike pisali smo i u tekstu Kombiniranje ALLPLAN-a i SCIA Engineer-a, a širi pregled alata nalazi se na stranici BIM rješenja.
Što ovaj primjer ne rješava
Studija slučaja pokazuje rezultat, ne i sve što stoji iza njega. Nekoliko ograda vrijedi izreći naglas:
- CBFEM ne zamjenjuje globalnu analizu. Model spoja računa ono što mu se preda. Sile, kombinacije i pomaci i dalje dolaze iz globalnog modela, ovdje iz SCIA Engineer-a. Loš globalni model daje uredan, ali besmislen dokaz spoja.
- Toplinsko djelovanje je projektantska pretpostavka. Raspon temperatura, način unosa u model i pretpostavljena sloboda pomaka odluke su projektanta, a ne rezultat softvera.
- Kriterij pomaka dolazi od dobavljača opreme. Dopušteni vodoravni pomak za panoramsko dizalo nije normna vrijednost; treba ga dogovoriti s dobavljačem i zapisati kao ulazni podatak.
- Brz dokaz nije isto što i brzo projektiranje. Model spoja izradi se brzo, ali odluke o obliku čvora, montaži i redoslijedu ugradnje ostaju ljudski posao.
- Objavljene brojke su okvirne. Studija slučaja ne donosi presjeke, klase čelika ni proračunske izvještaje, pa je nema smisla koristiti kao referentni proračun.
Ništa od toga ne umanjuje projekt. Naprotiv, pokazuje gdje je stvarni inženjerski rad.
Projektirate konstrukciju koja nema tipske spojeve?
Prođimo zajedno kroz vaš globalni model, mjerodavne kombinacije i čvorove koji ne stanu u tipologiju Eurokoda 3. Baldinistudio zastupa IDEA StatiCa-u, SCIA Engineer i Parabuild u Hrvatskoj i uz licence pruža edukaciju i podršku na hrvatskom jeziku.
Ako želite sami isprobati, javite nam se za probnu verziju, a studenti i škole mogu koristiti studentske i demo verzije.
O izvoru: Članak je nastao prema studiji slučaja Observation tower in forest Marjan koju je objavila IDEA StatiCa. Fotografije, nacrti i prikazi proračunskih modela preuzeti su iz te studije i pripadaju projektnom timu Fakulteta građevinarstva, arhitekture i geodezije Sveučilišta u Splitu, odnosno proizvođaču, a koriste se radi prikaza projekta.
Izvori i korisne poveznice
- IDEA StatiCa: Observation tower in forest Marjan (izvorna studija slučaja)
- Što je CBFEM (IDEA StatiCa)
- Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije, Sveučilište u Splitu
- Javna ustanova za upravljanje park-šumom Marjan
- Parabuild (službena stranica proizvođača)
- IDEA StatiCa, SCIA Engineer i Parabuild u ponudi Baldinistudija
- Što stoji iza uspješnog projekta Paromlina
- Trgovina i kontakt
