Konstrukcija paviljona broj 40 Zagrebačkog velesajma

Uvod – Paviljon br. 40 Zagrebačkog velesajma projektiran je pod nazivom Izložbeni paviljon Zapadne Njemačke /1/, a danas je to Klizalište Velesajam i više nije u sastavu ZV.

Projektant paviljona bio je arhitekt Ivan Vitić, a konstruktor odnosno projektant konstrukcije inženjer Kruno Tonković, poslije profesor na Građevinskom fakultetu u Zagrebu i najpoznatiji hrvatski graditelj mostova. Samo projektiranje i izgradnja događali su se u dosta dramatičnim okolnostima – Beograd je želio preuzeti Velesajam, a tome se suprotstavio legendarni zagrebački gradonačelnik Većeslav Holjevac, pa je početkom svibnja 1957. godine donesena odluka o izgradnji novoga, reprezentativnog paviljona.

Za razliku od većine dotad izvedenih izložbenih paviljona s konvencionalnim rješenjima, prihvaćen je prijedlog da se izgradi paviljon s krovom – vlačnom membranom – koji se svojim rješenjem i dimenzijama mogao mjeriti s vrhunskim svjetskim ostvarenjima tog vremena. Takva je odluka arhitekta Vitića u skladu s njegovim brojnim projektima u kojima je kao bitnu oblikovnu značajku predviđao primjenu suvremenih plošnih konstrukcija velikih raspona: Mali stadion u Beogradu 1947. (zajedno s N. Vitićem, B. Katunarićem i S. Fabrisom), Zimski bazen u Jesenicama 1953., Palača nacija na Zagrebačkom velesajmu 1956., paviljon za EXPO u Bruxellesu 1956. te Plivalište u Šibeniku 1957. /2/ I inženjer Tonković bio je uvijek sklon izboru originalnih rješenja u svojim projektima te prihvaćanju izazova koji su s tim bili povezani.

A izazov je – pored sasvim nove konstrukcije – bio i u nevjerojatno kratkom roku za projektiranje i izvedbu – od početka svibnja do početka jesenskog velesajma u rujnu. /3/ Tonković je kao voditelj projektne grupe u Inženjerskom projektnom zavodu formirao skupinu od desetak inženjera i nekoliko tehničara koji su za tri mjeseca završili glavni i izvedbeni projekt. Već mjesec dana nakon početka projektiranja počeli su radovi na iskopu temelja, a svi su radovi trajali tek nešto više od tri mjeseca. /4/ Unatoč tako kratkom roku radovi su izvedeni vrlo kvalitetno.

Opis konstrukcije i načina prijenosa opterećenja

Opis će biti ograničen na samu konstrukciju paviljona – bez konstrukcije galerije koja predstavlja standardnu konstrukciju od čeličnih greda i betonske ploče koja se oslanja na čelične stupove.

Vanjske su dimenzije paviljona 95×40×16 m. Duljina je krova na mjestu uzdužnih fasada 95 m, a na mjestu sredine krova 91 m, dok je širina cijelog paviljona konstantna i iznosi 40 m. Na razini poda paviljona duljina je na mjestu uzdužnih fasada 82 m, a u sredini 79 m. Visina je zabatne stijene na krajevima 16 m, u sredini 15 m dok je visina paviljona u sredini dužine također promjenljiva i na mjestu uzdužnih fasada iznosi 8,5 m, a u sredini 10 m.

Konstrukcija se sastoji od sljedećih dijelova:

visećeg krova s nosivim elementima – kabelima u oba smjera od visokovrijednog čelika za prednapinjanje u rasteru 1,25×1,25 m na koje je postavljena drvena konstrukcija pokrova koja se sastoji od daščanih okvira te gornje i donje daščane oplate. Opterećenje se od kabela predaje na zabatnu konstrukciju i na konstrukciju uzdužne stijene preko odgovarajućih rubnih greda.

zabatne betonske konstrukcije koja se sastoji od kosog zida ojačanog rebrima koji u uzdužnom smjeru imaju oblik , a u poprečnom smjeru oblik Y. Zabatna stijena predaje svoje opterećenje na tlo posredstvom odgovarajućih temelja, pri čemu je temelj vlačnog elementa dublji i opterećen znatnim slojem zemlje, da se spriječi odizanje.

konstrukcije uzdužne stijene koja se sastoji od vlačnih elemenata fasade – čeličnih štapova izvedenih kao ukrštene dijagonale i tlačnih elemenata – kosih čeličnih stupova. Opterećenje se prenosi na tlo posredstvom temelja, pri čemu je temelj fasade – vlačnog elementa opet dublji i opterećen znatnim slojem zemlje, da se spriječi odizanje.

Konstrukcija visećeg krova predstavlja vlačnu membranu – sedlastu plohu. Zakrivljenost u poprečnom smjeru, i to suprotnog predznaka nego u uzdužnom, potrebna je zbog stabilizacije krovne plohe, tj. sprečavanja velikih pomaka koji bi ugrozili funkcije pokrova. Uvjet je da za sve moguće kombinacije opterećenja svi kabeli moraju biti napeti. Prilikom izvedbe najprije se postavljaju uzdužni kabeli, a zatim poprečni koji se onda napinju na potrebnu silu. Opterećivanje krova pokrovom i snijegom uzrokuje povećanje sila u uzdužnim kabelima i smanjenje sila u poprečnim kabelima u kojima i za najveće opterećenje treba ostati još određena vlačna sila, da bi krovna ploha zadržala potrebnu geometrijsku stabilnost.

Količina čelika za prednapinjanje krovnih kabela srazmjerno je mala (oko 7,5 kg/m2), no zbog srazmjerno malog odnosa strelice (razlike visine između točaka oslanjanja i najniže točke) i raspona, kabeli djeluju na konstrukcije zabata i uzdužne stijene vrlo velikim horizontalnim silama. One iznose za zabatne stijene između 320 i 440 kN po dužnom metru, a za konstrukciju zabatne stijene oko 60 kN po dužnom metru. Pritom ne treba zaboraviti da te sile djeluju na znatnim visinama pa njihovo preuzimanje predstavlja ozbiljni konstruktorski zadatak.

Konstrukcija zabatne stijene sastoji se od kose stijene debljine 40 cm i rebara opisana oblika znatnih presjeka – od 60/60 cm dolje i gore, do 120/220 cm na visini račvanja stupa u poprečnom smjeru.

Razmak točaka u kojima se gore preuzima opterećenje od krova, a dolje predaje opterećenje temeljima je 5 m. Zid i rebra uz zid predaju temelju tlačnu silu, a svako vanjsko rebro (na slici – desno) ima kosu vlačnu silu od 3740 kN s vertikalnom komponentom – silom odizanja od 3000 kn. Za preuzimanje te sile predviđen je temelj širine 8 m i dubine 4 m koji – zajedno s nadslojem zemlje – daje potreban „protuuteg“.

Konstrukcija uzdužne stijene sastoji se od čeličnih elemenata – ukrštenih dijagonala na fasadi i kosih čeličnih stupova. Ukrštene dijagonale imaju križni presjek i sastoje se od po četiri kutnika 90×130×10 mm, dakle okomito na fasadu ima dimenziju 260 mm, a u ravnini fasade 180 mm. Kosi stup ima sandučasti presjek, vanjskih dimenzija 350×280 mm.

Zbog razmjerno strmog nagiba stupa (da se ne ugrozi funkcija dvorane) sile su u oba spomenuta elementa velike – približno četverostruke u odnosu na odgovarajuću horizontalnu silu krovnih kabela. Vlačna sila od fasade prema temelju i opet je znatna – 340 kN po dužnom metru. Za preuzimanje te sile predviđen je temelj širine 5 m i dubine 3,5 m koji – zajedno s nadslojem zemlje – daje potreban „protuuteg“.

Analiza konstrukcije i usporedba s dvije onodobne viseće konstrukcije

Kratak osvrt na odnos konstrukcije i arhitekture Pogled na paviljon izvana kao i brojne vrlo uspjele fotografije pokazuju izvanrednu ekspresivnost i laku „čitljivost“ konstrukcije u uzdužnom smjeru – visećeg krova i moćnih zabatnih stijena pri čemu se postiže sklad i jedinstvo arhitekture i konstrukcije. U poprečnom je smjeru konstrukcija manje jasno čitljiva, do te mjere da je jedan suvremeni autor u članku u arhitektonskom časopisu napisao da je uzdužna stijena nekonstruktivna /5/. I doista, autor ovog članka trebao se dosta potruditi da nađe mjesto s kojeg se (izvana) vidi dvostruka zakrivljenost krova.

Iznutra je stvar drugačija – vidi se poprečna zakrivljenost krova i kosi stupovi pa upućeni promatrač može nazrijeti nosivu konstrukciju uzdužnih stijena. No ukupno gledano izabrano je rješenje logično – poprečna zakrivljenost bila je nužno zlo zbog potrebe stabilizacije krova. Alternativa bi – za slučaj samo jednostruke zakrivljenosti – značila potrebu za teškim betonskim krovom (vidjeti kasnije plivalište u Wuppertalu), koji bi – zbog velikog raspona nosivih kabela – zahtijevao još jaču konstrukciju zabata. Naime, veličina horizontalne sile djelovanja kabela na mjestu ovješenja jednaka je

H = q×L2/8f

dakle upravno je proporcionalna težini krova i kvadratu raspona, a obrnuto proporcionalna veličini strelice (provjesa). Ako tu silu za zadani raspon želimo zadržati u nekim granicama, moramo imati čim lakši pokrov i čim veći provjes pri čemu je potonje povezano s poteškoćama u usklađivanju oblika i funkcije građevine.

Dvije onodobne viseće konstrukcije krova Arena u Raleighu, Sjeverna Karolina, SAD /6/

Sagrađena je 1953. godine, a 1973. godine uvrštena je u Državni registar povijesnih spomenika SAD. Arhitekti: M. Nowicki i W. Deitrick, konstruktori: Severud, Elstad i Krueger. Prvotno je namijenjena za stočne sajmove, no do danas služi kao multifunkcionalna dvorana (koncerti, sportski događaji, cirkus, politički i vjerski skupovi, izložbe strojeva, brodova, cvijeća, banketi, maturalne zabave i dr. – za svakoga koji hoće platiti 10% od bruto prodaje ulaznica ili najmanje 1800 USD na dan) /7/.

Tlocrtni oblik je ograničen dvjema parabolama. Najveće su unutarnje dimenzije 97×92 m, a visina krova je 17,5 do 27,5 m. Nakon stotinjak idejnih skica M. Nowicki je predložio izvanredno učinkovito rješenje krova kod kojeg se sile iz nosivih užeta izravno predaju kosim paraboličnim lukovima. Krovna ploha je dvostruko zakrivljena s konkavnim nosivim užetima i prednapetim konveksnim poprečnim užetima. Pokrov je limeni, težina krova je samo 0,30 kN/m2.

Gradsko dvoransko plivalište u Wuppertalu u Njemačkoj /8,9,10/

Sagrađeno je 1956. godine nakon dvije godine vrlo detaljnog projektiranja. Arhitekturu potpisuje Gradski ured za graditeljstvo Wuppertal, konstruktori su bili F. Leonhardt i W. Andrä. Tlocrt je pravokutan, dimenzija 65×40 m, a visina krova je od 11,5 do 15,5 m. Krov je jednostruko zakrivljena ploha s nosivim čeličnim šipkama za prednapinjanje, koje su stabilizirane težinom betonskog sloja od 6 cm. Krov je prednapet i uzdužno i poprečno tako da djeluje kao kruta ljuska pa su deformacije od opterećenja snijegom vrlo male. Težina je krovne plohe zajedno sa spuštenim stropom oko 2 kN/m2. Vlačne se sile krovnih zatega prenose manjim dijelom okvirnom konstrukcijom nosača tribina, a većim dijelom na fasadne zidove posredstvom jakih greda na krajevima krova.

Zaključak

Usporedba projekta Paviljona broj 40 s prije spomenutim inozemnim primjerima pokazuje da je Vitićevo rješenje bilo u razini onodobnih vrhunskih ostvarenja na području visećih konstrukcija. Kao praktičnom konstruktoru neka mi bude dopušteno da pored imena projektanta Ivana Vitića i projektanta konstrukcije Krune Tonkovića spomenem još jedno ime – inženjera Ante Tunkla, danas devedesetogodišnjeg umirovljenika. On je izradio statički proračun i pritom – s obzirom na složenost konstrukcije, kratak rok i nedostatak danas raspoloživih pomagala za proračun – pokazao zavidno inženjersko umijeće.

Dakle, naši su projektanti pokazali da i u vrlo kratkom roku, dakle u nepovoljnim uvjetima mogu ostvariti građevinu vrhunskih značajki, koja može stajati uz bok najviših onodobnih svjetskih dostignuća. No kad govorimo o korištenju te građevine, usporedba više nije ni izdaleka tako povoljna. Naime, paviljon je – vjerojatno zbog velike udaljenosti od ulaza i glavne zgrade Velesajma – bio prilično zanemaren. Arhitekt Vitić radio je čak i dopunu projekta – dogradnju hale s prenamjenom za košarkašku dvoranu. /11/ Krajem 1978. ukazala se – radi održavanje Europskog prvenstva u umjetničkom klizanju u Zagrebu u veljači 1979. godine – hitna potreba za pomoćnom dvoranom klizališta.

Zagrebački velesajam je za tu svrhu ustupio paviljon 40 tadašnjem USIZ-u za fizičku kulturu grada Zagreba. Adaptacija hale napravljena je za samo tri mjeseca – bez konzultacija s projektantima i bez građevne i uporabne dozvole, koje su nakon dugotrajnih birokratskih peripetija ishođene tek 1981. odnosno 1983. godine. Arhitekt Vitić i profesor Tonković /11,12/ izrazili su svoje negodovanje niskom razinom projektnih rješenja i zabrinutost za sigurnost građevine – zbog promjene mikroklime, tj. povećanja vlage u zraku hale, koja bi mogla dovesti do korozije čeličnih kabela i propadanja drvenih konstrukcijskih elemenata. Na njihov poticaj izvršen je već krajem 1979. godine pregled konstrukcije hale /13/, koji je u povećanom opsegu ponovljen u kolovozu 1990. godine /14/. Utvrđeno je da su čelični kabeli i drvena konstrukcija u zadovoljavajućem stanju.

Danas Klizalištem Velesajam upravlja Ustanova za upravljanje sportskim objektima „Zagreb“ i, sudeći barem po njihovoj internetskoj stranici, ovaj je objekt – od šest kojima upravlja – za njih najmanje važan u smislu marketinškog interesa /15/. Dakle, može se reći da ovaj spomenik naše kulture i dalje čeka vlasnika svjesnog njegove vrijednosti.

Ako u zadnjih petnaest godina (od kolovoza 1990.) godine konstrukcija nije bila pregledavana, trebalo bi hitno izvršiti pregled stanja svih kabela (ili nekog statistički opravdanog uzorka). Naime, za slučaj uznapredovale korozije i odgovarajućeg smanjenja presjeka kabela bitno bi se smanjila njihova nosivost i moglo bi doći do rušenja krova uslijed nekog izvanrednog događaja, npr. velike količine snijega ili orkanskog vjetra.

Izvori

  • /1/ Arhitektonski biro Vitić – Zagreb: Izložbeni paviljon Zapadne Njemačke na Zagrebačkom velesajmu (glavni projekt i izvedbeni nacrti; statističku račun – dva sveska).
  • /2/ Čovjek i prostor (?)
  • /3/ Jure Radić, „Pontifex Maximus“, Dom i svijet, Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu i Jadring, Zagreb, 2003.
  • /4/ Marijan Košćak, usmena komunikacija, 24.11.2005.
  • /5/ Damir Rako, „Vitićev paviljon“, Oris, VI-28-2004, Zagreb, str. 122-127.
  • /6/ Otto Frei, Das Hängende Dach, Bauwelt Verlag, Berlin 1954., str. 88-93.
  • /7/ J. S. Dorton Arena, www.ncstatefair.org
  • /8/ Frei Frei Hetzelt, „Das Stadtbad Wuppertal, Planung, Entwurf, Gestaltung, Baukosten“, Der Bauingenieur br. 32 (1957.), Heft 9, str. 344 – 348.F
  • /9/ Andrä F. Leonhardt, „Das Stadtbad Wuppertal, Entwurf eines Leichtbeton-Hängedaches und technische Überlegungen“, Der Bauingenieur, br. 32, 1957., Heft 9, str. 349-3.
  • /10/ Eulitz, H.-J., «Das Stadtbad Wuppertal, Entwurf und Ausführung des vorgespannten Hängedaches», Der Bauingenieur, br. 32, 1957., Heft 9, str. 353-359.
  • /11/ „Razgovor s arhitektom Ivanom Vitićem“, Večernji list, Zagreb, 9.11.1979.
  • /12/ Prof. dr. Kruno Tonković, „O stanju hale s visećim krovom na Zagrebačkom velesajmu“, Zagreb, 21.12.1979.
  • /13/ Prof. dr. Zlatko Kostrenčić, „Izvještaj o pregledu hale 40 ZV“, 26.12.1979.
  • /14/ Građevinski Institut Zagreb, OOUR FGZ, „Izvještaj o izvršenom pregledu nosive čelične i drvene konstrukcije paviljona br. 40 na Zagrebačkom velesajmu“.
  • /15/ www.ustanova-za-upravljanje-sportskim-objektima-Zagreb.hr

    www.UHA.hr

    ]]>