Proč Eiffelova věž nerezaví?

Eiffelova věž je unikátní stavbou nejen z historického, ale i z inženýrsko-technického hlediska. Nyní francouzští odborníci vyvinuli neméně unikátní počítačový model věže.

Přestože Eiffelova věž, postavená v Paříži při zahájení světové výstavy v roce 1889, od samého počátku rozdělovala francouzskou společnost na její nadšené obdivovatele a stejně zapálené odpůrce, nikdo nikdy nezpochybnil vynikající inženýrské a technické přednosti této stavby. Dnes každý turista, který se ocitne v Paříži, směřuje své kroky především k této jedinečné památce inženýrského umění, která se odedávna stala symbolem francouzské metropole. 16 tisíc lidí denně vyjede výtahem na vyhlídkové plošiny Eiffelovy věže, které nabízejí krásné výhledy na město a okolí.

Zatížení a přetížení

Co je však pro turisty nezapomenutelným zážitkem, je obrovská zátěž pro samotnou stavbu, na kterou obecně není dimenzována. A pak jsou tu větry, déšť, sníh, horko a stáří je znát: vždyť věž je stará více než 120 let. A také věčné rekonstrukce: nyní restaurace, nyní kluziště, nyní nové osvětlení, nyní nové antény a opakovače.

Doposud byl technický stav věže sledován jednou za 7 let, kdy speciální tým nanesl na kovové konstrukce budovy další vrstvu antikorozního nátěru a dekorativní bronzový nátěr. Stephane Roussin, hlavní inženýr komplexu, vysvětluje: „Eiffelova věž je postavena ze speciálního takzvaného puddlovacího železa, nikoli z oceli. To je velmi důležitá okolnost, protože pudlingové železo prakticky nerezaví. Všechny kovové části jsou navzájem spojeny nýty. A 95 procent všech návrhů pochází z té doby. Ale na nástupištích, tedy patrech, se toho hodně změnilo: objevily se tam restaurace, místnosti pro semináře a malé muzeum.“

Hlavní je rovnováha

To vše, stejně jako klimatizace, nové elektrické pohony výtahů místo hydraulických, které tam zůstaly jako exponáty, elektrické rozvodné panely a další technická zařízení, konstrukci značně ztížily a tato hmotnost je rozložena extrémně nerovnoměrně. Na tomto pozadí jsou desítky tun nátěrů nanesených na věž jednou za 7 let pouhou maličkostí, zejména proto, že nátěr nenarušuje rovnováhu konstrukce. Ale silné poryvy větru, jehož rychlost může dosáhnout 200 kilometrů za hodinu, odchýlí vrchol věže o 10-15 centimetrů. Teplo má ještě ničivější účinek: sluneční paprsky někdy zahřejí stranu konstrukce přivrácenou k nim tak, že se vršek v důsledku nerovnoměrné tepelné roztažnosti konstrukce odchýlí od neutrální polohy o 18 centimetrů.

Pravda, zatím se věži s takovou zátěží překvapivě daří. „Při navrhování svého duchovního dítěte to Gustave Eiffel v jistém smyslu přehnal,“ říká Stéphane Roussin. “Ležel ve velmi velkém bezpečí.” Dnes by se stejným množstvím kovu konstruktéři postavili tři takové věže.“

Od modelky k životu.

A přesto taková slavná stavba vyžaduje oko a oko. A nyní má Stéphane Roussin a jeho kolegové možnost neustále sledovat. Od nynějška budou moci stav unikátní historické památky sledovat na obrazovce počítače, protože francouzští specialisté konečně dokončili práce na detailním digitálním modelu Eiffelovy věže. Koneckonců, dnes je jakákoli, a nejen tak složitá a inovativní inženýrská a konstrukční struktura, jako je Eiffelův výtvor, navržena na počítači a komplexně virtuálně testována, než začne její skutečná stavba. Zde se vše odehrálo v obráceném pořadí. Je pravda, že původní poznámky a kresby velkého francouzského inženýra byly dobře zachovány, ale neexistovaly žádné dokumenty pro všechny následné změny a použité materiály.

Odborníci ze dvou firem specializovaných na hodnocení stavebních rizik proto museli odebrat nespočet vzorků a strávit 14 měsíců zjišťováním jejich chemického složení a mechanických vlastností. Teprve poté začal přenos dat do počítače a stavba modelu. Práce trvaly šest měsíců. Model se skládá ze 165 tisíc prvků a 148 tisíc kloubů. Obsahuje 990 tisíc možných pohybů a posunů, což umožňuje simulovat reakci konstrukce na širokou škálu zatížení. Tento model nemá ve světě obdoby, říká Stéphane Roussin hrdě: „Zkontrolovali jsme, jak se náš model bude chovat, pokud na něj budou aplikovány moderní stavební předpisy a předpisy přijaté v Evropské unii. A přesvědčili se o pevnosti věže. Při takových virtuálních testech jsme dokonce na tuto věž umístili druhou identickou a ta to vydržela. Mohou však nastat i nepříjemné situace. Například částečná námraza jedné z plošin, která je zatížena výrazným posunem těžiště. Model ukazuje, které prvky jsou v takových případech vystaveny kritickému zatížení. Při inspekci věže na místě jim budeme muset věnovat zvláštní pozornost.“

Až dosud se informace o „slabých místech“ konstrukce předávaly z jedné generace inženýrů na druhou téměř tajně. Nyní se situace mění, zejména proto, že model dokáže identifikovat i nová „slabá místa“, která nebylo možné zaznamenat při vnější kontrole konstrukce. A vzhledem k velké rekonstrukci spodní plošiny věže naplánované na konec roku bude Stéphane Roussin v následujících měsících trávit hodně času u počítače.

Autor: Vladimír Fradkin
Střih: Efim Shuman