Kontext

Skleněné točité schodiště architektky Evy Jiřičné je dlouhodobě obdivováno jako mistrovská ukázka lehké konstrukce – jako tichá demonstrace toho, jak minimalistický může být nosný prvek, když geometrie převezme roli hmoty. Zatímco architektonická vize je jedinečně její, převedení této vize do reality vyžadovalo výjimečné inženýrské dovednosti (na této spolupráci se podílel i můj bývalý kolega Ing. Karel Košek).

Tento článek neprezentuje můj vlastní návrh. Spíše přibližuje důkladnou studentskou práci: moji diplomovou práci z roku 2016, vypracovanou v rámci studijního programu Stavební inženýrství na Fakultě stavební ČVUT v Praze. Jednalo se o hloubkovou statickou a dynamickou reanalýzu schodiště, jejímž cílem bylo provést jakési „reverzní inženýrství" jeho chování a přesně pochopit, proč je původní řešení správné.

Přístup a model

Diplomová práce si kladla úzce vymezenou, avšak komplexní otázku: jak se vzhledem k publikované geometrii a extrémní štíhlosti ocel ve skutečnosti chová v reálných podmínkách?

Abych na tuto otázku našel odpověď, vytvořil jsem v programech Dlubal Software vysoce komplexní model metodou konečných prvků. Tento model posloužil jako základ pro dvě klíčové fáze hodnocení: statickou analýzu a dynamické posouzení.

Pro účely statické analýzy jsem namodeloval středovou páteř a konzolově vyložené stupně pod vlivem několika přesně definovaných zatěžovacích stavů. Místo pouhého plošného užitného zatížení jsem simuloval reálné situace během používání: plně zatížené schodiště, zatížení pouze na konkrétních segmentech, dvě osoby jdoucí za sebou, tři osoby za sebou nebo dvě osoby procházející proti sobě. Cílem bylo zmapovat měnící se toky vnitřních sil a porovnat je s viditelnými průřezy realizované konstrukce.

Dynamická realita

Zásadní skutečností je, že takto štíhlou a lehkou konstrukci nelze posuzovat pouze z hlediska statických sil. Významná část mé práce tak byla věnována dynamickému posouzení. Analyzoval jsem vlastní frekvence schodiště a jeho odezvu na vibrace vyvolané pohybem osob. U ocelových a skleněných konstrukcí tohoto typu je totiž zajištění dynamického komfortu – tedy aby schodiště při chůzi nepůsobilo „houpavě" nebo nebezpečně – často tím vůbec nejrozhodujícím faktorem inženýrského návrhu.

Nad rámec samotných výpočtů a softwarových simulací byla součástí výsledné práce také tvorba komplexní výkresové dokumentace zahrnující detaily nejkritičtějších spojů a uzlů, díky nimž je konstrukce životaschopná.

Hlavní poznatky

Z tohoto projektu jsem si odnesl dvě hlavní myšlenky.

Zaprvé, z čistě mechanického hlediska je dominantním jevem torze (kroucení). Každý stupeň je konzolovitě uchycen do středové páteře a tato páteř přenáší momenty všech stupňů nad sebou i pod sebou jako soustavu drobných zkroucení. Ohyb hraje menší roli, než by vizuální vzhled napovídal; středová páteř je po většinu své výšky vysoce namáhanou torzní trubkou, ke které je připojeno schodiště.

Zadruhé – a to je možná to nejhlubší poznání – je tento projekt učebnicovou ukázkou absolutní symbiózy mezi architekturou a statikou. Architektonická forma je formou statickou. Jedno nemůže existovat bez druhého; neexistuje tu žádný dekorativní obal, který by skrýval pracující ocel. Přesně na této disciplíně si ateliér Evy Jiřičné vybudoval svou pověst a skutečně ji doceníte až ve chvíli, kdy se prokoušete rovnicemi detail po detailu.

Ocenění

V roce 2016 získal tento komplexní model a jeho analýza 2. místo v soutěži společnosti Dlubal Software o nejlepší diplomovou práci zpracovanou v jejich výpočetních programech.

Reflexe

Znovu analyzovat cizí návrh – obzvláště pokud se jedná o mistrovské dílo – je jedním z nejužitečnějších cvičení, do kterých se může mladý inženýr pustit. Z rozebírání a rekonstruování správné odpovědi se naučíte mnohem více než z vymýšlení nové, ale průměrné. Autorství zde leží přesně tam, kam patří: u Evy Jiřičné a jejího inženýrského týmu. To, co jsem si z projektu odnesl já, byla hluboká lekce o tom, jak se statická logika může stát architektonickou poezií.