GYMNÁZIUM JANA NERUDY Závěrečná práce studentského projektu MODEL ŠKOLY Evropský sociální fond Praha a EU Investujeme do vaší budoucnosti 2014 David Polák Ondřej Klovrza Jan Ledvinka František Fencl Karolína Horešovská Alena Franková
Obsah: 1. Úvod 2. Podklady 3. Papírový model 4. Odhad materiálu 5. Model z Plexiskla 6. Předběžná vizualizace 7. Výroba Modelu z Plexiskla 8. 3D Grafický model 9. Závěr 1. Úvod S ohledem na složitost architektonického uspořádání budovy Gymnázia Jana Nerudy jsme se v rámci Projektu OPPA rozhodli vypracovat 3D model naší školy. Model je zamýšlen pro cílovou skupinu návštěvníků gymnázia, mezi které patří rodiče, nově přijatí studenti, studenti jiných škol a další. Ti se na této škole účastní pravidelně nebo nepravidelně akcí jako jsou například třídní schůzky, konzultace, dny otevřených dveří, kulturně společenské akce pořádané naším gymnáziem atd. Nyní však již více o samotném modelu. 2. Podklady Jako podklady pro papírový koncept a realizaci výsledného modelu jsme použili plány z více zdrojů i vlastní měření. 2.1. Plány budovy před rekonstrukcí prof. Dušek Pan profesor Dušek, správce objektu, nám velmi ochotně ze školního archívu poskytl plány celé budovy školy. Tyto plány však měly pár úskalí. Plány zahrnovaly pouze půdorysy jednotlivých pater, na kterých jsou vyznačeny podlahy, stěny, ale jen z pohledu ze shora, a nikoli řezy, tedy boční náhled a uspořádání jednotlivých architektonických prvků či rozměrů. I přes výše uvedené komplikace byly plány kompletní, ale zobrazovaly budovu před rekonstrukcí školy. Museli jsme tedy řešit nesrovnalosti v některých místnostech budovy. Příkladem mohou být dveře se zárubněmi, které byly při rekonstrukci odstraněny. V neposlední řadě se v půdorysech vyskytovaly prvky jako například lavice v učebnách, umyvadla na sociálních zařízeních nebo dokonce okapy na střeše školy, které jsme v našem schematickém trojrozměrném modelu vůbec nechtěli vyhotovovat, protože by to snižovalo jeho přehlednost a jednoduchost. Jelikož si těchto problémů byl pan profesor Dušek vědom, nasměroval nás na pana profesora Tomeše. 2.2. Plány budovy po rekonstrukci prof. Tomeš Pan profesor Tomeš nám poskytl plány v digitální podobě. Ty již zobrazovaly stávající podobu objektu Gymnázia Jana Nerudy, tedy po rekonstrukci. Pro přehlednost výkresy neobsahovaly podrobné detaily lavic, sociálních zařízení atd. Problém ovšem opět nastal s řezy, které ani tato dokumentace neobsahovala. A mimo jiné v půdorysech
nebylo uvedeno měřítko. Díky reálným rozměrům budovy jsme si tedy mohli měřítko budoucího modelu pomocí měření samy zvolit a případně změnit. Dále jsme zjistili, že zde chybí i některé místnosti jako je ředitelna, jídelna a další, tyto detaily jsme podle reálné podoby budovy převedly do plánů vlastnoručně. 2.3. Vlastní měření Vlastní měření jsme uplatnili u výšek stropů, které v získaných plánech nebyly uvedeny. K samotnému měření jsme použili digitální laserový měřič, díky kterému bylo naše měření přesnější než v případě manuálního měření pomocí metru. S problémy jsme se potýkali i nadále, jelikož stropy v jednotlivých patrech nejsou vždy vodorovné. Například v přízemí jsou stropy klenuté, kdežto ve druhém poschodí je strop zdobený ornamenty. Proto, abychom předešli nepřesnostem, jsme využili metody, při které jsme daný strop měřili v nejvyšším místě víckrát a výsledek jsme vypočítali aritmetickým průměrem s přesností na desetiny centimetrů. Tím byla zaručena maximální možná přesnost výšek stropů, které jsme mohli dosáhnout. Z vlastního měření jsme poté vycházeli u výroby papírového konceptu i výsledného modelu z plexiskla. 3. Papírový model 3.1. Předloha pro model z Plexiskla Jelikož jsme dosud s žádným modelem neměli zkušenosti, rozhodli jsme se nejprve vyrobit předlohu výsledného modelu papírový model. Tento papírový model nám pomohl představit si, jak asi zhruba bude vypadat finální model z plexiskla, a kde by u trojrozměrného modelu z plexiskla mohly nastat případné problémy, ať už s výrobou, přehledností nebo velikostí. 3.2. Využití plánů budovy Pro vyhotovení půdorysů pater jsme použili podklady od pana profesora Tomeše a vlastnoručně změřené výšky stropů jednotlivých pater, mezipater i schodišť. Jak se později ukázalo, některé architektonické prvky jako například schodiště či mezipatra jsme z technických důvodů z obou modelů (papírového i plexisklového) museli kvůli nepřehlednosti odstranit. 3.3. Technika Papírový model je rozdělen na samostatná patra, která jsme nijak dále nepropojovali. Důvodem byl použitý materiál papír, který svou neprůhledností znemožňoval pohled napříč celým modelem budovy školy. V papírovém modelu jsou zachyceny pouze nosné stěny budovy bez obvodových zdí pro jejich nadměrnou složitost a nepřehlednost.
U jednotlivých pater jsme museli řešit problémy dveří, oken a dalších detailů jako sociálních zařízení nebo výtahu. Dveře i okna na sebe příliš strhávala pozornost pozorovatele, a tak by se pro případného návštěvníka stával model nepřehledným. Z těchto důvodů jsme od takovýchto detailů upustili. Jedním z nejzásadnějších prvků historické budovy jsou schodiště. Schodišť se celkově v budově gymnázia nachází více, patří sem hlavní schodiště, procházející středem budovy, točité požární schodiště, hlavní schodiště do třetího patra, schodiště z přízemí do suterénu či jen pár stupňů spojujících různě vysoké podesty přízemí a atrií. Hlavní schodiště s mezipatry v papírovém modelu není vůbec řešeno právě kvůli odděleným patrům. Vyvýšení v přízemí a suterénu jsou zachycena pomocí tlustšího papíru, papírový model proto vypadá plastičtěji. 3.4. Měřítko Výpočty rozměrů stěn a půdorysů nám usnadnilo námi zvolené měřítko 1:100. Model je i přes zmenšení a drobné úpravy stále přehledný a plastický. 3.5. Materiál Jako materiál nám posloužil čtvrtkový papír velikostí A4 a A3. Zvolili jsme si tento materiál pro jeho variabilitu, snadnou dostupnost a nízké náklady. Všechny rozměry jsme měřili ve dvou fázích (dvakrát), abychom předešli možné chybě ve výpočtu či jejich narýsování. Spojení celého papírového modelu nám umožnila kombinace tubového a tekutého rychleschnoucího lepidla. Model tak získal pevnost a částečné i pružnost. 4. Odhad materiálu Množství materiálu u modelu z plexiskla jsme odhadli pomocí papírového modelu. Ten nám umožnil další změny, které jsme museli provést pro zjednodušení, přehlednost a funkčnost výsledného modelu. Odhad samotného modelu bez ochranného obalu jsme předběžně spočítali na 3 metry čtvereční. Trojrozměrný model z plexiskla by měl být umístěn u vrátnice školy v dvojnásobné velikosti oproti papírovému modelu. Zde je dost prostoru a návštěvníci se budou snadno orientovat hned při vstupu do budovy v našem schematickém plexisklovém modelu pomocí vysvětlivek umístěných u modelu. 4.1. Změny v provedení Ve výpočtech pro odhad materiálu a následně i ceny jsme museli počítat s několika drobných změn mezi papírovým modelem a výsledným modelem z plexiskla. Mezi hlavní změny, které zásadně ovlivnily výsledné množství materiálu, patřilo měřítko, rozměry stěn, chybějící části půdorysů nebo absence schodišť.
4.2. Změny měřítka Měřítko jsme zvětšili na dvojnásobek, tedy z měřítka půdorysů papírového modelu 1:100 došlo k úpravě rozměrů půdorysů plexisklového modelu na 1:50. Model se tak stal přehlednější a adekvátně velký vzhledem k váze samotného plexiskla v takovém množství. Pokud by byl model příliš malý nebo příliš velký, nastaly by problémy, buď s výrobou, lepením plexiskel dohromady nebo s nosností modelu. 4.3. Změny výšek stěn Rozhodli jsme se, že model z plexiskla oproti papírovému modelu umístíme do krychle, která bude celý plexisklový model zakrývat a chránit proti znečištění a poškozením vnějšími vlivy. Krychlový ochranný kryt nám tedy umožňuje pouze jedno schematické řešení, jak nad sebe jednotlivá patra umístit, aby se nepoškodil samotný model a neubylo na přehlednosti modelu. Proto jsme se rozhodli patra modelu umístit nad sebe horizontálně a s mezerou mezi jednotlivými patry přibližně 10 centimetrů. I přestože je model i jeho obal celý z plexiskla a patra nejsou přímo spojena, není výsledek tak jednotný a přehledný, jak jsme si představovali. Proto jsme u rozměrů stěn při zvětšení modelu do měřítka 1:100 rozšířili pouze šířky stěn, avšak výšky jsme zachovali v původních rozměrech kvůli přehlednosti a orientaci. Stejně tak jsme provedli změny i se schodišti. Ta jsme tedy z důvodů mezer mezi patry zanedbali. Dokonce tím nebude ani nijak ovlivněna orientace návštěvníka po budově gymnázia, naopak se ve výsledku zlepší. 4.4. Chybějící části stěn ve výkresech U podkladů pana profesora Tomeše, nebyly zobrazeny některé místnosti jako jídelna či kanceláře. To nám činilo problémy u měření, protože jsme všechny tyto chybějící části budovy školy museli pracně dorýsovávat. 5. Model z Plexiskla Výsledný trojrozměrný model je vyroben z plexiskla pro svou průhlednost, snadnou manipulovatelnost a, vzhledem k našim schopnostem, celkem jednoduchou práci s materiálem. Plexisklo jako materiál se používá k různým účelům. Nejčastěji se z něj vyrábí například ochranné mantinely u hokejových ledových ploch, bezpečnostní skla, kryty na světelné reklamy i samotné reklamy. Toto sklo je dostupné v různých barvách, od úplně čirého přes například červenou k temně černé, i šířkách, které se pohybují od dvou milimetrů do jednoho centimetru. Je velmi často vyhledávaným materiálem pro svou flexibilitu, průhlednost a dostupnost. 5.1. Měřítko Model z plexiskla jsme pro lepší orientaci zvětšili v měřítku 1:50. 5.2. Postup při výrobě modelu S výrobou modelu z plexiskla nám pomohla firma Neony Sing a. s., která tento materiál zpracovává.
Firmě jsme poskytli rozměry a půdorysy plánů budovy našeho gymnázia. Zaměstnanci této firmy údaje o modelu převedli do digitální počítačové podoby. Laserový přístroj následně vyřezal přesnou podobu jednotlivých půdorysů a stěn. Celý model byl pak odborně slepen pomocí speciálního lepidla a připevněn na svrchní ochranný obal. Prvotní podoba modelu byla převezena z města Písek do Prahy, kde jsme barevnými foliemi polepili jednotlivá patra po obvodu a důležité místnosti. Černou folií jsme nadepsali čísla všech tříd ve všech patrech. 5.3. Materiály Mezi použité materiály patří hlavně čiré plexisklo o tloušťce 0,3 milimetry. Lepidlo přímo určené k lepení plexiskel dohromady. Dále barevné folie, které slouží pro zvýraznění a přehlednost důležitých míst v budově Gymnázia Jana Nerudy. Větší model nám umožňuje při popisování použít větší font písma pro popisky přímo uvnitř modelu i legendu k jednotlivým popiskům umístěnou vedle modelu. Popiskem budou vyznačeny hlavně klíčové body, jako jsou například kabinety předmětů, kancelář, ředitelna nebo jídelna. Ty budou ještě zvlášť označeny kontrastní barvou pro snazší orientaci v modelu. Každá třída bude zvlášť označena svým číslem v méně výrazném barevném odstínu. Barevně rozlišené budou nejen důležité místnosti ale i jednotlivá patra, takže si návštěvník pouze na vysvětlivce, umístěné vedle modelu z plexiskla, najde žádaného profesora, zjistí, v jakém kabinetu sídlí, a pak už jen stačí najít nejjednodušší cestu k cíli. 5.4. Cena Cena modelu nepřevýšila náš odhad, a pro relativně nízké náklady a hlavně dlouhodobý užitek tohoto modelu nám škola poskytla finanční příspěvek, který pokryl veškeré náklady na zpracování. Cena se celkové pohybovala okolo 2000Kč. 6. Předběžná vizualizace Sem patří barevné rozlišení pater, místností, vysvětlivky k modelovému schématu či vyřešené umístění pater, nadbytečných detailů nebo krycího obalu. 6.1. Barevné rozlišení jednotlivých pater Jak bylo již výše uvedeno, model z plexiskla bude barevně odlišen pomocí lepicích folií v různých barvách. Pro lepší rozlišitelnost pater jsme použili kontrastní barvy jako červená, modrá, zelená, fialová, oranžová a černá. Při použití příliš světlých barev, jako například žluté či bílé, by popisky nebyly pro návštěvníky dostatečně čitelné a návštěvník by mohl být dezorientovaný, jak v modelu, tak v celé budově. 6.2. Vysvětlivky Vysvětlivky k barevným foliím budou umístěny hned vedle modelu. Velikost písma je ve fontu 20. Návštěvníka tedy neobtěžuje, že popisek nemůže přečíst.
6.3. Oddělená patra Jelikož jsou patra od sebe oddělena, model tak působí vzdušněji a plastičtěji než kdybychom patra naskládali rovnou na sebe. Přehlednost a systematičnost je pro tento modelu z plexiskla klíčová, protože jinak model pozbývá na účelnosti, tedy orientaci cizích lidí po naší škole, kteří složitost této historické budovy neznají. 6.4. Absence schodišť Celkový vzhled modelu neumožňoval přítomnost jakýchkoli schodišť. Hlavní schodiště spojující suterén se všemi patry kromě třetího zbytečně ubíralo na přehlednosti, a pro výsledný dojem byl tento architektonický prvek nadbytečný. Další změnou bylo odstranění vyvýšených podest v přízemí a atriích. Po zvážení všech variant, jak by se tento problém dal vyřešit, jsme nedospěli k žádnému lepšímu řešení než přízemí zarovnat do jedné roviny. Pokud by byla pro zvýšení či snížení přízemí použita metoda více slepených vrstev různě tlustých plexiskel k sobě. Zapříčinilo by to pouze nevzhlednost celého modelu. Zároveň jsme při odstranění těchto schodišť ušetřili na materiálu. 6.5. Ochranný obal Ochranný obal sjednocuje jednotlivá patra a zároveň udržuje formu celého modelu. Tento obal slouží také jako ochrana před nečistotami (prach), což umožňuje jeho snadnou údržbu, a vnějšími vlivy (náraz). 7. Firma Neony Sign a. s. Tato firma vyrábí především světelné reklamy. Hlavním materiálem pro jejich výrobu je plexisklo. Proto jsme se na tuto firmu obrátili s výrobou našeho modelu. Výroba sama o sobě je velmi pracná a zvládne ji pouze zkušený profesionál, který tento materiál umí zpracovat. Firmě jsou zadány rozměry potřebné k výrobě žádaného výrobku. Ty jsou zpracovány počítačovým programem. Laserový stroj údaje vyhodnotí a pomocí laseru vyřeže produkt. Při spojování více částí plexiskla se k těmto účelům používá speciální lepidlo. Firma vyrábí na zakázku a výrobek může mít specifickou barvu i tloušťku plexiskla. 8. 3D Grafický model Pro předběžnou představu výsledného modelu byla vyhotovena 3D počítačová vizualizace ještě před výslednou podobu modelu z plexiskla.
8.1. Zdroj informací Jako podklady nám posloužili plány profesora Tomeše po rekonstrukci. 8.2. Provedení Digitální vizualizace byla provedena v programu AutoCAD 2011, který je často používaný i mezi architekty. Program umožňuje pohled na vypracovanou rovinu půdorysu z různých úhlů pohledu. Tím je možně snadno odhalit případně chyby či nesrovnalosti práce. Program umí kromě dvojrozměrného i trojrozměrný pohled. Práce s tímto programem vyžaduje určité zkušenosti s deskriptivní geometrií a představivost. Pro nás jako studenty maturitního ročníku je tato zkušenost velmi přínosná, zvláště pro uchazeče o vysoké školy jako například architektura či designérství. 9. Závěr Výroba papírového modelu i modelu z plexiskla pro nás byla přínosnou zkušeností, zvláště pro ty z nás, kteří chtějí studovat technicky zaměřenou vysokou školu. Doufáme, že stejně přínosná bude tato práce i pro návštěvníky Gymnázia Jana Nerudy. Snad se také stane motivací pro další studenty, kteří by se chtěli alespoň minimálně podílet na vylepšování této školy a třeba se i částečně, jako my, zapsat do historie této výjimečné školy. Prohlašujeme, že jsme práci vypracovali samostatně bez použití literatury. David Polák Ondřej Klovrza Jan Ledvinka František Fencl Karolína Horešovská Alena Franková