Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 2, rok 2011, ročník XI, řada stavební článek č. 2

Transkript

1 Sborník věeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 2, rok 2011, ročník XI, řaa stavební článek č. 2 Raim ČAJKA 1, Kamil BURKOVIČ 2, Pavlína MATEČKOVÁ 3, Marie STARÁ 4 PROBLEMATIKA POSOUZENÍ STÁVAJÍCÍCH ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ QUESTIONS ABOUT EXISTING REINFORCED CONCRETE STRUCTURES ASSESSMENT Abstrakt Zaveení normy ČSN EN [4] a obecně soustavy Eurokóů přináší pro projektanty nejen změny v navrhování nových konstrukcí, ale také problémy s ohleem na posouzení stávajících konstrukcí. Norma ČSN EN [4] je koncipována přeevším pro navrhování nových konstrukcí. Posouzení stávajících konstrukcí by mělo být proveeno pole normy ČSN ISO 1322 Honocení stávajících konstrukcí [6]. Záklaní ustanovení v této normě stanoví, že statické posouzení při rekonstrukci musí být proveeno pole platných norem. Únosnost stávajících konstrukcí často nevyhovuje pole soustavy platných Eurokoů s ohleem na jejich zvýšenou úroveň bezpečnosti. Problematické jsou zejména konstrukce navržené hospoárně pole říve platných norem ČSN, např. panelové prefabrikované konstrukce. ČSN ISO 1322 nabízí také úlevy při stanovení ílčích součinitelů, pravila však pole názoru autorů nejsou stanovena jenoznačně. V článku je uveeno statické posouzení stávající prefabrikované panelové konstrukce při rekonstrukci, analyzují se účinky stálého a proměnného zatížení a únosnost konstrukce. Klíčová slova Zatížení stavebních konstrukcí, panelový ům, železobetonový panel, rekonstrukce Abstract Implementation of ČSN EN [4] an Eurocoes generally brings forth for esigners not only changes in esign proceures but also the question of existing structures assessment. The concept of coe ČSN EN [4] is conceive especially for esign of new structures. Assessment of existing structures shoul be one accoring to ČSN ISO Assessment of existing structures [6]. Basic requirement of this coe is that the statics analysis of existing structure shoul be carrie out accoring to vali coes. Further it brings forth also a few of reliefs when stating the partial safety factors, however in authors opinion they are not state clearly. Existing structures often o not satisfy the loa bearing limit state accoring to vali coes - Eurokoes with regar to their higher structural safety level. Problematic are especially structures esigne in economical way accoring to formerly vali coes ČSN, e.g. prefab builings. In the paper 1 Prof. Ing. Raim Čajka, CSc., Katera konstrukcí, Fakulta stavební, VŠB-Technická univerzita Ostrava, Luvíka Poéště 175/17, Ostrava - Poruba, tel.: (+420) , raim.cajka@vsb.cz. 2 Ing. Kamil Burkovič, Arming s.r.o., Ocelářská 6/33, Ostrava Vítkovice, , tel.: (+420) , info@arming.cz. 3 Ing. Pavlína Matečková, Ph.D., Katera konstrukcí, Fakulta stavební, VŠB-Technická univerzita Ostrava, Luvíka Poéště 175/17, Ostrava - Poruba, tel.: (+420) , pavlina.mateckova@vsb.cz. 4 Ing. Marie Stará, Katera konstrukcí, Fakulta stavební, VŠB-Technická univerzita Ostrava, Luvíka Poéště 175/17, Ostrava - Poruba, tel.: (+420) , marie.stara@vsb.cz. 9 DSpace VŠB-TUO 1/06/2012

2 assessment of existing panel structure before reconstruction is analyse, with the stuy of ea an live loa action effect an structural loa bearing capacity. Keywors Action on structures, prefab builing, concrete panel, reconstruction 1 ÚVOD Bylení na sílištích v panelových omech je spojeno s řaou technických, estetických a sociálních problémů, přináší však také výhoy, mezi které patří např. ostupná infrastruktura, školy a školky a návaznost na hromanou opravu. Pro mnoho lií zajišťují byty v panelových omech přijatelný a ostupný stanar bylení. Vzhleem ke stárnutí buov prochází řaa panelových omů rekonstrukcí a to jak celého objektu (např. zateplení objektu, úprava fasáy, oprava balkónů) tak také jenotlivých bytů. Mezi nejběžnější stavební úpravy v jenotlivých bytech patří změna ispozice spojená s vybouráváním otvorů v nosných i nenosných panelech a vybourání půvoního montovaného např. umakartového bytového jára, viz obr. 1, a nahrazení lehkými zěnými stěnami. Při rekonstrukci je třeba provést statické posouzení a zhonotit za neoje k naměrnému přitížení stávajících konstrukcí stropů a stěn. Posouzení stávajících konstrukcí by mělo být proveeno pole normy ČSN ISO 1322 Honocení stávajících konstrukcí [6]. Záklaní ustanovení v této normě však stanoví, že statické posouzení při rekonstrukci musí být proveeno pole platných norem. Panelové omy byly navrženy hospoárně pouze s malou rezervou v únosnosti konstrukce a se zaveením soustavy Eurokóů o inženýrské praxe se s ohleem na zvýšenou bezpečnost konstrukcí často stane, že konstrukce nevyhovují z hleiska mezního stavu únosnosti. ČSN ISO 1322 pak nabízí několik úlev při stanovení ílčích součinitelů, pravila však pole názoru autorů nejsou stanovena jenoznačně. Výše zmíněné problémy jsou nastíněny ve vou příklaech, a to rekonstrukce bytového jára a vybourání veřního otvoru v nosném panelu. Obr. 1: Umakartové bytové járo 10 DSpace VŠB-TUO 1/06/2012

3 2 VÝMĚNA BYTOVÉHO JÁDRA OP Popis rekonstrukce V rámci moernizace bytové jenotky v osmipolažním bytovém omě OP 1.11, ilustrační foto viz obr. 2, ošlo k vybourání nenosných umakartových ělících příček a ty byly nahrazeny vyzívkou z pórobetonových tvárnic tloušťky 75 mm. Soustava OP 1.11 je plně panelová s příčným nosným systémem s moulem 4,2 m a 3,0 m. Pro vnitřní nosné stěny byly použity plošné panely, pro obvoové stěny byly požity senvičové panely, stropní železobetonový panel je tloušťky 150 mm. Plášťové panely jsou proveeny s železobetonovým nosným járem oplněným tepelnou izolací a ŽB obvoovou eskou. Konstrukční výška všech polaží je 2,5 m. Půvoní bytová jára jsou vyrobena a vmontována jako celek z umakartových senvičových esek sololit s řevěným rámem a voštinovou výplní. Obr. 2: Panelový ům, systém OP 1.11 Obr. 3: Panelový ům, systém T06B 2.2 Oolnost konstrukce Statické vlastnosti stropního panelu jsou uveeny v technickém listu realizační okumentace panelové soustavy P1.11 a P1.13. viz stuie k regeneraci panelových omu ZÚS, s.p. [7]. Stropní panel má rozpětí 4,2 m, šířka panelu je 3,0 m. Uspořáání výztuže a kvalitu betonu panelu obvykle nelze ohleat. Ohybový moment a posouvající síla na mezi únosnosti se stanovují pole poklaů, katalogu ílců, stavebních tabulek apo. - viz obr. 4. Na obr. 4 lze oečíst ohybový moment a posouvající sílu na mezi únosnosti stanovené le ČSN Mr = 54,62 knm a Qr = 53,02 kn. Označení Mr a Qr naznačuje, že ohybový moment a posouvající síla na mezi únosnosti byly určeny pole starší verze ČSN z roku 1967 [7]. Dle ČSN ISO 1322 Honocení stávajících konstrukcí [6] je možné upravit součinitele spolehlivosti materiálů na záklaě prošetření stávajícího stavu stropního panelu. 11 DSpace VŠB-TUO 1/06/2012

4 2.3 Účinky zatížení Zatížení je tvořeno vlastní tíhou stropního železobetonového panelu, polahovou krytinou, tíhou příček bytového jára a užitným zatížením. Půvoní bytové járo je tvořeno přibližně 12 m umakartových příček výšky 2,6 m, hmotnost příček je 25 kg.m -2. Celková charakteristická hmotnost půvoního bytového jára je 70 kg. Nově vyzěné járo včetně omítek a keramického obklau má plošnou hmotnost 7 kg.m -2, celková hmotnost bytového jára je tey 2435 kg. Na bezpečné straně se uvažuje, že zatížení jára se přenáší pouze na jenom panelu, nahraí se zjenoušeně jako spojitě působící zatížení. Porovnání zatížení le neplatné ČSN [1],[2] a ČSN EN [4] je v tab. 1. Dle říve platné ČSN [7] se pro bytové omy střeního společenského a ekonomického významu používal součinitel využití objektu n = 0,95. Za určitých pomínek, které le autorů nejsou zcela jasně specifikovány, lze na záklaě stávajícího stavu konstrukce le ČSN ISO 1322 [6] zařait stávající konstrukci o Tříy spolehlivosti RC1 pole ČSN EN 1990 []. Součinitele spolehlivosti pro zatížení se pak vynásobí součinitelem K FI = 0,9. Dále lze v některých přípaech osáhnout menších ohybových momentů o účinků zatížení při uvážení skutečného umístění příček nově vybuovaného jára na nosném panelu. Obr. 4: Katalog ílců jako pokla pro určení únosnosti stropního panelu Tab. 1: Zatížení stropního panelu ČSN ČSN EN Popis Poznámka g n /v n f g /v g k /q k f g /q Stropní panel kn.m -2 kn.m -2 kn.m -2 kn.m -2 Tloušťka: 0.15 m tíha 25 kn.m -3 3,75 1,1 4,13 3,75 1,35 5,06 Polaha Přibližně 40 kg.m -2 0,40 1,1 0,44 0,4 1,35 0,54 Bytové járo Hmotnost 2435 kg 1,93 1,15 2,22 1,93 1,35 2,61 Užitné zatížení Byty 1,5 1,5 2,1 1,5 1,5 2,25 CELKEM, 10,46 12 DSpace VŠB-TUO 1/06/2012

5 Tab. 2: Porovnání ohybových momentů o účinků zatížení pole ČSN a ČSN EN ČSN [2] ČSN EN [4] ČSN ISO 1322 [6] M s 1 n 2 g q. b. L M 1 0,95, 3,0 4, , 3 knm s M E 1 2. g q. b. L M 1 0,5.,21 2,25 3,0 4, , 9 E knm M E 1 KFI 2. g q. b. L M 1 0,9 0,5.,21 2,25 3,0 4, , 00 E knm 2.4 Posouzení a iskuse Porovnáním ohybových momentů o účinků zatížení a ohybových momentů na mezi únosnosti je zřejmé, že pole říve platné ČSN při posouzení ohybové únosnosti stropní panel ještě těsně vyhoví, při výpočtu le soustavy Eurokóů však již moment o účinků zatížení převyšuje oolnost konstrukce. Poku stávající konstrukci zařaíme o tříy spolehlivosti RC1 a snížíme součinitele spolehlivosti koeficientem K FI, ostáváme pak v analyzovaném přípaě účinky zatížení srovnatelné s půvoní soustavou ČSN. Je třeba uvážit, že ohybový moment na mezi únosnosti byl stanoven pole starší ČSN [7] a pole Eurokóu 2 očekáváme nižší honotu momentové únosnosti. Vlastnosti materiálů je možné upravit s ohleem na vyšetření stávající konstrukce. Samostatný problém by jistě přestavovalo posouzení mezního stavu použitelnosti, konkrétně mezního stavu přetvoření konstrukce. 3 VYBOURÁNÍ DVEŘNÍHO OTVORU V PANELU, SYSTÉM T06B 3.1 Popis konstrukční soustavy Bytový ům je postaven z železobetonových prefabrikovaných panelů v konstrukčním systému T06B-OS, viz obr. 3. Nosné stěny mají tloušťku 160 mm. Moulová vzálenost příčných stěn je 3,6 m. Výztuž stěnových ílců je ostupňována pole počtu nesených polaží. Stropní železobetonové ílce mají plný průřez a výšku zpravila 140 mm, u ostravské varianty pro poolovaná území 150 mm. Prostorové ztužení je zajištěno poélnými stěnami. Konstrukční výška je zpravila 2, m. 3.2 Popis a statická analýza rekonstrukce V rámci rekonstrukce bylo umakartové járo nahrazeno zěnými příčkami, ale kromě toho ošlo ještě k vybourání části stěny mezi kuchyní a pokojem. Vzhleem k tomu, že prostup byl proveen v nosné příčné stěně, byl navržen výztužný ocelový rám přenášející zatížení o konstrukce 13 DSpace VŠB-TUO 1/06/2012

6 střechy a alších pater na otvorem o nosné konstrukce příčných stěn. Ocelový rám z U profilů zároveň stabilizuje zbytkový profil stěny. Alternativně lze vybouraný otvor zpevnit také nalepením uhlíkových lamel. Vzhleem k tomu, že nově navržený ocelový rám přenáší zpravila veškeré zatížení o konstrukce střechy a alších nosných konstrukcí na otvorem, vyhneme se v tomto přípaě problému posouzení stávajících konstrukcí. 4 ZÁVĚR Byty v panelových omech přestavují pro mnoho lií přijatelný stanar bylení. V článku se analyzují nejběžnější stavební úpravy v těchto panelových omech a to nahrazení umakartového montovaného jára zěnou příčkou a vybourání otvoru ve svislé nosné konstrukci panelu. Analyzují se účinky zatížení a oolnost konstrukce le říve platné soustavy ČSN a pole soustavy EN, ále se iskutuje použití normy ČSN ISO Honocení stávajících konstrukcí. PODĚKOVÁNÍ Při řešení byly využity výsleky osažené za finančního přispění MŠMT, projekt 1M0579, v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS. LITERATURA [1] ČSN : Spolehlivost konstrukcí. Zásay navrhování konstrukcí, ÚNM, Praha 19. [2] ČSN : Zatížení stavebních konstrukcí, ÚNM, Praha 196. [3] ČSN : Navrhování betonových konstrukcí, ÚNM, Praha [4] ČSN EN : Zatížení stavebních konstrukcí. Část 1-1: Obecná zatížení Objemová tíha, vlastní tíha, užitná zatížení buov, ČSNI Praha [5] ČSN EN : Navrhování betonových konstrukcí. Část 1-1: Obecná pravila a pravila pro pozemní stavby. ČNI Praha, [6] ČSN ISO 13 22: Zásay navrhování konstrukcí Posouzení stávajících konstrukcí. ČNI Praha, 2005 [7] TAZÚS Praha, pobočka Ostrava: Stuie k regeneraci panelových buov, systém OP Ostrava, [] ČSN EN Zásay navrhování konstrukcí, ÚNM Praha, Oponentní posuek vypracoval: Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Katera stavebných konštrukcií a mostov, Stavebná fakulta, Žilinská univerzita v Žiline. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc., Katera betonových a zěných konstrukcí, Fakulta stavební, České učení technické v Praze. 14 DSpace VŠB-TUO 1/06/2012