1/2003 V ODOHOSPODÁ SKÉ STAVBY A B ETON V EXTRÉMNÍCH P ODMÍNKÁCH. B ETON TKS JE P ÍM M NÁSTUPCEM âasopisò A

Transkript

1 1/2003 V ODOHOSPODÁ SKÉ STAVBY A B ETON V EXTRÉMNÍCH P ODMÍNKÁCH B ETON TKS JE P ÍM M NÁSTUPCEM âasopisò A

2 S POLEâNOSTI A SVAZY PODPORUJÍCÍ âasopis SVAZ V ROBCÒ CEMENTU âr K Cementárnû 1261, Praha 5 tel.: , fax: svcement@iol.cz C O N A J D E T E V T O M T O â Í S L E V E L K O P R O S T O R O V Á S P O U T ù N Á S T U D N A /17 8/ P O V O D N ù V L E T E C H 1997 A 2002 V âr 26/ B E T O N V N E J S T A R Í C H V L T A V S K C H M O S T E C H V P R A Z E A P O V O D N ù SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR SVAZ V ROBCÒ BETONU âr Na Zámecké 9, Praha 4 tel./fax: svb@svb.cz O P E V O V Á N Í B E H Ò P O M O C Í T E X T I L N Í H O B E D N ù N Í H Y D R O U Z O L G A B â Í K O V O Z A K L A D A N I E A B E T O N Á R S K E P R Á C E /52 /30 V V O J B E T O N U N A P E L O M U T I S Í C I L E T Í /57 SDRUÎENÍ PRO SANACE BETONOV CH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, Brno tel.: , fax: mobil: ssbk@sky.cz B U D O V A M Á N E S A S R P N O V Á P O V O D E V R O C E 2002 /21 B E T O N V B Y S T I N N É M T O K U P E Î I L S V É ( K D Y S I M O C N É) T V Ò R C E /36 âeská BETONÁ SKÁ SPOLEâNOST âssi Samcova 1, Praha 1 tel.: fax: cbz@cbz.cz 10/ Ú â I N K Y M I M O Á D N É P O V O D N ù V S R P N U 2002 N A V O D N Í D Í L A V P O V O D Í V LTAV Y

3 B E T O N T ECHNOLOGIE K ONSTRUKCE SANACE C O N C R E T E T ECHNOLOGY S TRUCTURES RE HABILITATION Roãník: tfietí âíslo: 1/2003 (vy lo dne ) Vychází dvoumûsíãnû O B S A H Ú VODNÍK Vlastimil rûma /2 T ÉMA B ETONY VE VODNÍM STAVITELSTVÍ VYSTAVENÉ MIMO ÁDN M ÚâINKÒM Vojtûch BroÏa /3 P ROFILY S P OLEâNOST MBT S TAVEBNÍ HMOTY, S. R. O. /6 O BRAZOVÁ P ÍLOHA P O VODNù V LETECH 1997 A 2002 V âr /8 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE Ú âinky MIMO ÁDNÉ POVODNù V SRPNU 2002 NA VODNÍ DÍLA V POVODÍ V LTAV Y Richard Kuãera, Vojtûch BroÏa /10 P O KOZENÍ BETONÒ VODNÍCH DùL NA M ORAVù ZPÒSOBENÉ POVODNùMI Karel Pekárek /14 V ELKOPROSTOROVÁ SPOU TùNÁ STUDNA Pavel Tománek, Milan Vyvleãka /17 S ANACE B UDOVA M ÁNES A SRPNOVÁ POVODE V ROCE 2002 Miloslav Novotn /21 O PRAVA V VARU SPODNÍ V PUSTI VD LES K RÁLOVSTVÍ Pavel Svato /24 B ETON V NEJSTAR ÍCH VLTAVSK CH MOSTECH V P R AZE A POVODNù Antonín Semeck, Jan Zemánek /26 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE O PEV OVÁNÍ B EHÒ POMOCÍ TEXTILNÍHO HISTORIE BEDNùNÍ Pavel Lebr /30 V LIV PLASTIFIKAâNÍCH P ÍSAD NA PRÒBùH HYDRATACE SILIKÁTOV CH POJIV Jifií Zach, Stanislav Èastník, Tomá Fojtík /32 E KOLOGIE B ETON V BYST INNÉM TOKU P EÎIL SVÉ ( KDYSI MOCNÉ) TVÒRCE Jifií Kfiepela /36 V ùda A V ZKUM V LIV REDISTRIBUCE OHYBOV CH MOMENTÒ BùHEM POÎÁRU NA POÎÁRNÍ ODOLNOST OH BAN CH ÎELEZOBETONOV CH PRVKÒ Zoja Bednarek, Isabela Bradáãová /40 N ORMY JAKOST CERTIFIKACE E VROPSKÁ NORMA EN EUROKÓD 1 ZATÍÎENÍ KONSTRUKCÍ âást 1.3: OBECNÁ ZATÍÎENÍ ZATÍÎENÍ SNùHEM Marie Studniãková /43 Z AVÁDùNÍ EN 1992: NAVRHOVÁNÍ BETONOV CH KONSTRUKCÍ DO PRAXE ÚVODNÍ âást Jaroslav Procházka /46 S PEKTRUM H YDROUZOL G ABâÍKOVO Z AKLADANIE A BETONÁRSKE PRÁCE Zdenko Bruthans /52 V VOJ BETONU NA P ELOMU TISÍCILETÍ Jan L. Vítek /57 A KTUALITY SERIÁL EN 1992 SERIÁL fib 2002 S EMINÁ E, KONFERENCE A SYMPOZIA /62 P O KOZENÍ KOMUNIKACÍ NA Z ÁVI ÍNSKÉM POTOCE P I POVODNI V SRPNU 2002 Jan Orna /64 Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz v robcû cementu âr Svaz v robcû betonu âr âeskou betonáfiskou spoleãnost âssi SdruÏení pro sanace betonov ch konstrukcí Vydavatelství fiídí: Ing. Vlastimil rûma, CSc. éfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorka: Petra Johová Redakãní rada: Doc. Ing. Jifií Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (pfiedseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopfiedseda), Ing. Jan Huteãka, Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc., Ing. Jan Kupeãek, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Pafiíková, Ing. Vlastimil rûma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr tûpánek, CSc., Ing. Michal tevula, Ing. Vladimír Vesel, Doc. Ing. Jan L. Vítek, CSc., Ing. Miroslav Weber, CSc. Grafick návrh: DEGAS, grafick ateliér, Hefimanova 25, Praha 7 Ilustrace na této stranû a na zadní stranû obálky: Mgr. A. Marcel Turic Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, Praha 5 Tisk: SdruÏení MAC, spol. s r. o., U Plynárny 85, Praha 10 Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, Praha 1 Vedení vydavatelství: tel.: , fax: betontks@betontks.cz Redakce, objednávky pfiedplatného ainzerce: tel./fax: redakce@betontks.cz predplatne@betontks.cz Roãní pfiedplatné: 480 Kã (+ po tovné a balné 6 x 30 = 180 Kã), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury âr pod ãíslem MK âr E ISSN Podávání novinov ch zásilek povoleno âeskou po tou, s. p., OZ Stfiední âechy, Praha 1 ãj. 704/2000 ze dne Za pûvodnost pfiíspûvkû odpovídají autofii. Foto na titulní stranû: VD Slapy , archív âtk, autor Martin Gust B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003 1

4 Ú VODNÍK EDITORIAL V Á Î E N Í â T E N Á I, M I L Í P Á T E L É B E T O N U A B E T O N O V C H K O N S T R U K C Í! Ing. Vlastimil rûma, CSc., fieditel vydavatelství, jednatel BETON TKS, s. r. o. Pro tfietí roãník jsme ná spoleãn ãasopis BETON TECHNOLOGIE, KONSTRUKCE, SANACE oblékli do zelené barvy. Vûfiíme, Ïe mu to bude slu et, a doufáme, Ïe se Vám jeho ladûní bude líbit alespoà tak, jak jste nám to dávali znát bûhem loàského roãníku. Vámi vyplnûné dotazníky se scházejí v redakci a my je proãítáme a vyhodnocujeme. Svûdãí o tom, Ïe se ãasopisu podafiilo zaujmout Vás a Ïe Vám vût inou pfiiná í cenné a pfiitaïlivé informace o svûtû betonu a betonov ch konstrukcí, kter je pro mnohé z nás nejen svûtem na í odborné profese, ale zároveà i radostí a zábavou, prostû koníãkem. Z Va ich kritick ch pfiipomínek se snaïíme pouãit, Va e podnûty promítneme v maximální moïné mífie do podoby ãasopisu. Z velké vût iny Va ich hlasû máme upfiímnou radost, Va e uznání nás ale pfiedev ím zavazuje. Rozhodli jsme se, Ïe pro roãník 2003 nebudeme mûnit layout ãasopisu. Zdá se, Ïe souãasn zatím dobfie vyhovuje, a Ïe je namístû zamûfiit se spí e na zkvalitàování obsahu ãasopisu. Kontinuitu osvûdãen ch, funkãních prvkû povaïujeme navíc za správnou vûc. A tak budete i ve tfietím roce dostávat ãasopis kaïdé dva mûsíce, v rozsahu 64 stran, v kvalitní, lepené vazbû a v obdobném grafickém fie ení, na které jste zvyklí. Jenom lesklá kfiída vnitfiních ustoupí kfiídû matné. Vá argument, Ïe se stránky ãasopisu ve svitu lampiãek na noãních stolcích aï nepfiíjemnû lesknou, rozhodl. Osvûdãené tematické zamûfiení jednotliv ch ãísel ãasopisu zûstane rovnûï zachováno. Redakãní rada povaïuje i nadále provázání hlavního tématu ãasopisu se systémem víceménû stál ch rubrik za koncepãní optimum, skelet ãasopisu, kter se dotváfií aktuálními a zpestfiujícími informacemi i z jin ch betonov ch vod. Na ím cílem je pfiinést Vám s kaïd m ãíslem miniportrét uplatnûní betonu v urãitém segmentu stavebnictví, a to pokud moïno co nejkomplexnûji od koncepãních specifik a investiãních v hledû pfies návrhové postupy a realizaãní zku enosti aï po ukázky sanací star ích konstrukcí a zdafiilé pfiíklady staveb vybraného segmentu. Najít optimální hranici mezi monotematick m ladûním jednotliv ch ãísel, které umoïàuje hlub í ponor do daného tématu, a snahou mít na druhou stranu ãasopisu co nejpestfiej í a tím univerzálnûji pfiístupn betonáfiské obci v celém jejím irokém spektru potfieb a zájmû, je nesnadné. Vûfite, Ïe pfiesnû tyto úvahy nás provázejí a urãitû budou i nadále provázet u sestavování kaïdého jednotlivého ãísla. Redakci se samozfiejmû také nepodafií získat ke kaïdému z témat vïdy stejnû hodnotn materiál zcela stejného rozsahu. A tak se budeme i nadále snaïit postupovat flexibilnû: ne vïdy najdete v kaïdém z ãísel v echny rubriky a ne vïdy bude poãet stránek tematick ch a tûch druh ch stejn. To, aby stále rostla obsahová i grafická úroveà v eho, co ãasopis otiskne, je ale naopak na ím cílem velmi rigorózním. Zájem Vás, ãtenáfiû, najít v ãasopise i hloubûji koncipované série ãlánkû na urãitá odborná témata, nás vedl k zafiazení dvou takov ch seriálû do zaãínajícího roãníku. První pfiedstaví to nejzajímavûj í, co podle názoru pfiím ch úãastníkû 1. fib kongresu v japonské Ósace toto nejv znamnûj í svûtové betonáfiské fórum, které se koná jednou za ãtyfii roky, pfiineslo. Pfiíklady mnohdy revoluãních konstrukcí se zároveà budeme snaïit vyhovût Va emu volání po vût ím mnoïství ukázek atraktivních staveb z betonu ze zahraniãí. Druh m seriálem bude est ãlánkû vûnovan ch koneãnému znûní Eurokódu 2, jehoï zavedení jako normy âsn EN do systému ãesk ch norem je v plné pfiípravû. Obsah ãasopisu chceme v tomto roãníku obohatit je tû dal ími tematick mi rovinami: uplatnûním betonu v jednotliv ch regionech âr a zajímavostmi z archivu historie betonu. Tfietí tematickou rovinou by se mûly stát portréty jednotliv ch evropsk ch betonáfisk ch zemí ãlenû ECSN, CEMBUREAU a ERMCO, pfiedev ím v podobû jejich v znaãn ch realizovan ch konstrukcí, fie en ch odborn ch problémû a vydané odborné literatury. JiÏ dnes jsou tyto zemû na imi partnery v rostoucím poãtu mezinárodních odborn ch projektû a evropsk ch grantû na poli silikátov ch staviv a betonu a od roku 2004 s nimi budeme, jak pevnû vûfiíme, plnohodnotnû sdílet i spoleãn evropsk kulturní, ekonomick a obchodní prostor. Ná ãasopis se snaïí na poli betonu tomuto procesu pomáhat a redakce upfiímnû pfiivítá kaïd Vá podnût v tomto smûru. Vyvíjejí se moïnosti informaãních technologií a informaãní systémy kolem nás, budeme nesnaïit, aby i ãasopis BETON TECHNOLOGIE, KONSTRUKCE, SANACE k pfiekotnému v voji pfiimûfienû pfiihlíïel. Ve vût ím rozsahu budeme proto uvádût adresy informaãních internetov ch zdrojû k jednotliv m tématûm. Pfiistoupili jsme i k zásadní inovaci webov ch stránek která bude probíhat v prvním pololetí tohoto roku. Na ím zámûrem je roz ífiit a zatraktivnit informace o ãasopise, zároveà ale stránky roz ífiit a modifikovat na urãit dynamick betonáfisk portál, na nûmï si Vy ãtenáfii budete moci vyhledat i spoustu dal ích uïiteãn ch informací kolem betonu a betonov ch konstrukcí, a to nejen ryze odborného charakteru. I na toto téma pfiivítáme Va e podnûty a reakce. VáÏení ãtenáfii, aè ãtete ãasopis BETON TKS rádi a aè jste s jeho tfietím roãníkem zase o kousek víc spokojeni! Za odborné svazy a spoleãnosti, dne ní spoleãníky odborné agentury BETON TKS, s. r. o., za redakci i redakãní radu ãasopisu Vám pfieji je tû jednou úspû n a pfiíjemn rok B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

5 T ÉMA TOPIC B E T O N Y V E V O D N Í M S T A V I T E L S T V Í V Y S T A V E N É M I M O Á D N M Ú â I N K Ò M C O N C R E T E S E X P O S E D T O E X T R E M E E F F E C T S I N W A T E R E N G I N E E R I N G V OJTùCH B ROÎA Pfiíãiny poruch betonov ch konstrukcí vodních staveb zpûsobené pohybem vody v mimofiádn ch pfiírodních podmínkách a jejich prevence. Causes of failures of concrete water structures brought about by water movement in extreme natural conditions, and their prevention V skyt mimofiádn ch povodní na území âr v posledních letech, z nichï nejdéle zûstanou v pamûti ta z ãervence 1997 ve v chodní ãásti âr a zejména povodeà v povodí Vltavy a dolního Labe v srpnu 2002, logicky vede k otázce, jak za tak extrémních podmínek obstály betonové objekty vodních dûl na tocích, popfi. jak byly poru eny a jaká rizika za tûchto situací vznikají. Problém je v ak podstatnû ir í. Staãí pfiipomenout napfi. objekty mûstského odvodnûní, vodního hospodáfiství rûzn ch prûmyslov ch provozû, odkali È, skládek apod. a je zfiejmé, Ïe vedle aspektû kvantitativních tu neménû v znamnou úlohu mají vlastnosti vody trvale nebo obãasnû pûsobící na beton, jejich chemick popfi. biologick stav. Tu se omezíme na betonové konstrukce vodních staveb vázané na pohyb vody v pfiírodních podmínkách a transportní procesy s ním spojené s vûdomím, Ïe v prûmyslov ch provozech jde ãasto o specifické problémy vyïadující individuální fie ení, coï se ostatnû t ká i objektû úpraven vody a ãistíren odpadních vod. B ETONOVÉ KONSTRUKCE VODNÍCH STAVEB V EXTRÉMNÍCH PODMÍNKÁCH ZatíÏení vodou ve formû hydrostatického popfi. hydrodynamického tlaku, tlaku vody v pórech betonu, ve spojení s klimatick mi úãinky u nás v minulosti vedlo k vypracování samostatn ch norem pro vodostavební betony, zahrnující zejména problematiku trvanlivosti (vãetnû mrazuvzdornosti) a vodotûsnosti betonu a fie ení iroké kály problémû vypl vající z velk ch rozmûrû konstrukãních ãástí (hlavnû fie ení úãinkû hydrataãního tepla). Jistá specifika masivních betonov ch objektû vodních dûl je tfieba obecnû respektovat. Zvlá tní pozornost si vynucují zatíïení a úãinky pfii velké rychlosti proudûní v kanálech, potrubích, tolách resp. tunelech rûzného typu, pfii deformacích rychlostního pole pfii zmûnách smûru proudûní, nárazech vody na rûzné objekty atd. V pfiírodních podmínkách je proudûní vody o velké rychlosti vût inou spojeno s transportem pevn ch látek, v zimû popfi. vãetnû ledov ch ker. Tu je nutno mít na zfieteli, Ïe kaïdá imperfekce v provedení povrchu betonového objektu v raznû zvût uje riziko vzniku podtlakû, tlakov ch pulzací a agresivního pûsobení transportovan ch látek na beton. Zvlá tnímu namáhání jsou vystaveny konstrukãní prvky, jejichï funkcí je pfiispívat k tlumení kinetické energie rychle proudící vody, naz vané zpravidla obecn m pojmem rozraïeãe (obr. 1) i kdyï jejich úloha v systému mûïe b t rozmanitá. Tu jsou kombinace zatíïení a úãinkû velmi komplexní a obecnû mimofiádné. K nejãastûj ím po kozením betonu dochází úãinkem kavitaãních jevû, které se v poãáteãní fázi projevují jako drobná naru ení povrchové vrstvy malty, progrese procesu je v ak rychlá a rychle narûstající. V souvislosti s transportem písãit ch a tûrkov ch materiálû je bûïné poru ení betonu jejich erozivními úãinky, obvykle oznaãovan mi pojmem abraze. Samostatnû se studuje po kození úãinky velk ch vodou transportovan ch materiálû, napfi. vyvrácen ch stromû, zbytkû staveb, samovolnû plovoucích lodí popfi. ledov ch ker. Pfii velké hmotnosti uná en ch pfiedmûtû a rychlosti odpovídající rychlosti vodního proudu za povodnû b vají nárazy vyvozovány silové úãinky, kter m bûïné stavby nejsou schopny odolat. Pfii vzpfiíãení v proudu vody (po del í dobu) dochází k usmûrnûní proudûní a k nepfiedpokládan m resp. neãekan m hydrodynamick m úãinkûm. Jejich negativní projevy je moïno pozorovat mj. i v rámci nárazû vûtrov ch vln na stûny nebo betonem opevnûné svahy hrází. Energie nárazu tûchto pfiedmûtû mûïe vést k v raznému naru ení povrchov ch vrstev betonu. Rychlost proudûní nad 6 aï 10 ms 1 (chápáno jako prûmûrná prûfiezová rychlost) by pro beton bez zvlá tních opatfiení zfiejmû nebyla pfiijatelná, pokud by se jednalo o setrval stav. Pokud se v ak jedná o relativnû krátkodobé úãinky za situací vyvolan ch v znamn mi sráïkov mi episodami, pfiipou tûjí se rychlosti i podstatnû vy í nad 20 i 30 ms 1. Takové rychlosti jsou vïdy spojeny s provzdu Àováním vodního proudu. Tato skuteãnost mûïe b t pfiíznivá, napfi. z hlediska erozivních úãinkû na povrch betonu. Proto u v znamn ch objektû, kde je nutno s velkou rychlostí proudûní vody (navíc nesoucí splavené látky) poãítat, se Obr. 1 Fig. 1. VD Hnûvkovice na Vltavû, rozraïeãe ve v varu (v dobû v stavby) Hydraulic structure Hnûvkovice on the Vltava River, baffle-blocks in the water cushion (under construction) B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003 3

6 T ÉMA TOPIC Obr. 2 Fig. 2 Schéma aerace vodního proudu na dnû skluzu (odpad od pfielivu) Diagram of the aeration of the water course on the bottom of the chute (tailrace from the outflow) navrhují zafiízení zaji Èující aeraci vody pfii dnû (obr. 2). Negativnû se provzdu nûní projevuje zvût ením hloubky vody a v uzavfien ch popfi. tlakov ch soustavách vytváfiením vzduchov ch útvarû ( pytlû ), které mohou omezovat kapacitu vedení popfi. pfii náhlém uvolnûní (expanzi) vedou k explozivním jevûm. S velkou rychlostí proudûní vody mohou b t spojeny i vibrace konstrukãních ãástí. Pfiíãiny vibrací jsou zpravidla spojeny s nedostateãn m zavzdu nûním prostorû za rûzn ch provozních stavû (obr. 3). Jsou známy zejména ve spojení s kovov mi konstrukcemi uzávûrû potrubí, kanálû, pfielivû apod. Ukazuje se v ak, Ïe pfii nahodilé shodû dynamick ch úãinkû proudící vody a dynamick ch vlastností konstrukãních prvkû (napfi. rozraïeãû, dosedacích prahû apod.) mûïe dojít k jejich poru ení. Pulzace tlakov ch úãinkû rychle proudící vody na povrchu betonov ch objektû se prostfiednictvím dilataãních spár mohou propagovat i do základû konstrukcí a popfi. ohrozit jejich stabilitu. V minulosti jevy tohoto druhu byly vyvolány poruchy na skluzech nûkter ch vodních dûl u nás, napfi. Jesenice, Hracholusky (obr. 4) a Tûrlicko. Proto se dnes doporuãuje v rámci projektu dilataãní spáry fie it jako vodotûsné a odvodnûní podloïí skluzu zajistit samostatnû. V plné mífie se extrémní povodàové jevy uplatàují hlavnû na manipulaãních objektech pfiehrad, spodních stavbách jezû a na dal ích konstrukcích vodních staveb na tocích. Zvlá È namáhána jsou zafiízení, zaji Èující tlumení podstatné ãásti energie proudící vody (tzv. v vary), u nichï je zejména pfii v skytu extrémní povodnû s jist m po kozením nutno poãítat; nesmí v ak b t ohroïena stabilita vlastní vzdouvací stavby. Na rozdíl od projekãní praxe druhé poloviny 20. století, která se vyznaãovala navrhováním svodû vody (skluzû, odpadních tunelû) bez v znamn ch odporû, ãasto s odrazn mi mûstky na konci pro oddálení dopadu proudu vody od vzdu ní paty pfiehrady (obr. 5), v posledních letech jsou zfiejmé tendence fie it tlumení energie odvádûné vody po celé délce svodu tak, aby na v var zûstalo ménû neï 20 % jejího celkového mnoïství (obr. 6). V sledkem je zmírnûní extrémních úãinkû proudící vody na beton svodn ch i tlumicích prvkû celé odpadní soustavy. Betonové stoky a objekty na nich v rámci systémû mûstského odvodnûní rovnûï patfií mezi objekty vystavené extrémním úãinkûm. Pfii pfiívalov ch de tích dochází k pfiekroãení jejich návrhov ch kapacit a z toho vypl vajícího zatíïení. Souãasnû je nutno poãítat s transportem pevn ch látek v dûsledku smyvu z povrchu ulic, ze stavebních aktivit v rámci rekonstrukcí popfi. nové zástavby atd. V mûstském prostfiedí je rovnûï relativnû velké riziko ãistotáfisk ch havárií spojen ch popfi. s pûsobením agresivních látek na beton. Problematika se dnes fie í v rámci komplexního pojetí, zahrnujícího technické, ekonomické a zejména ekologické aspekty mûstského odvodnûní. Obecnou snahou, na rozdíl od minulosti, je omezení objemu odvádûné vody zv ením doãasné akumulace vody v povodí, zachování popfi. obnovení vodních tokû v mûstském prostfiedí a také sníïení transportu pevn ch látek s hlavním cílem dosáhnout co moïná vysok ch kvalit prostfiedí mûstsk ch vodoteãí. K mimofiádnû namáhan m patfií i betonové objekty skládek odpadû, ãasto s pfievaïujícími úãinky agresivních vod v luhû. To se t ká i objektû odkali È, je tû v nedávné dobû hojnû budovan ch v rámci v znamn ch energetick ch zdrojû, báàsk ch a prûmyslov ch provozû. Tu jsou známy pfiípady havárií v dûsled- Obr. 3 Fig. 3 achtov pfieliv ve funkci, vodní tfií È nad nálevkou je dûsledkem komínového úãinku, VD Hracholusky, bfiezen 1988 Shaft spillway in operation. The water spray above the funnel is a consequence of the chimney effect; Hracholusky, March 1988 Obr. 4 Fig. 4 VD Hracholusky na MÏi porucha v koncové ãásti skluzu po prûchodu povodnû Hydraulic structure Hracholusky on the MÏe River failure in the end part of the chute after flood 4 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

7 T ÉMA TOPIC ku poru ení betonov ch objektû po nûkolikaletém provozu spojen ch s únikem akumulované vody popfi. i kalû. Pfiíãinou byly úãinky agresivního prostfiedí spolu s nízkou kvalitou betonáfisk ch prací (hlavnû v dûsledku podcenûní kvalitativních nárokû na tyto stavby s doãasnou funkcí). Ukazuje se, Ïe i v pfiípadû mimofiádného namáhání rûzného druhu je nejúãinnûj ím prostfiedkem zaji Èujícím odolnost konstrukcí vysoká kvalita betonu, opírající se o ovûfiené technologické zásady, dodrïení tvaru konstrukãních prvkû a vylouãení v robních imperfekcí, zejména místních v ãnûlkû popfi. prohlubní, odstranûní zbytkû kotevních prvkû bednûní atd. Hlavním pfiedpokladem tu je vysoká trvanlivost a vodotûsnost betonu spolu s omezením poãtu a charakteru hydrataãních trhlin. Je moïno vyuïít i speciální technologie, napfi. pro zv ení odolnosti betonu vûãi agresivním úãinkûm vody popfi. proti pûsobení transportovan ch plavenin (napfi. beton s vyztuïením rozpt len mi vlákny). Tu je moïno velmi dobfie vyuïít zobecnûn ch poznatkû z celého svûta, v sledkû mnohaleté práce technického v boru pro beton v rámci aktivit Mezinárodní pfiehradní komise (ICOLD), které jsou obsaïeny ve více neï dvaceti bulletinech vûnovan ch technologii betonu ve vodním stavitelství [1]. Pro optimalizaci objektû z hlediska zatíïení mají velk v znam v sledky hydraulického (fyzikálního i numerického) modelového v zkumu, kde se v prûbûhu let dosáhlo v znamného pokroku a byly získány nové obecnû vyuïitelné poznatky. Pokroãil rovnûï v voj technologií oprav poru en ch objektû vodních staveb zaji Èujících odolnost a dostateãnou Ïivotnost opraven ch ãástí i pfii extrémním namáhání. Tento v voj vytváfií pfiedpoklady pro správce vodních dûl, aby soustavnou péãí zaji - Obr. 6 Fig. 6 StupÀovit svod od pfielivu (ve spojení s technologií válcovaného betonu RCC) Stepped fall from the spillway (in combination with the technology of rolled concrete RCC) Obr. 5 Fig. 5 Pfiehrada Guri (Venezuela), klasická koncepce pfielivu druhé pol. 20. století (klasick svod s odrazn m mûstkem a rozraïeãi) Dam Guri (Venezuela), classical concept of the spillway of the late 20 century (classical ditch with a set back bridge and baffleblocks) Èovali technick stav vodních dûl na úrovni odpovídající poïadavkûm provozní spolehlivosti a zejména vysok m nárokûm na bezpeãnost. K ONSTATOVÁNÍ NA ZÁVùR V prûbûhu mimofiádn ch povodní v letech 1997, 2002 a popfi. i dal ích u nás do lo na více objektech na vodních tocích k lokálním poruchám, vãetnû naru ení betonu. V Ïádném pfiípadû v ak nedo lo ke stavu, kter by vedl k ohroïení vlastních vzdouvacích staveb resp. zv ení rizika jejich celkového poru ení a rizika vzniku niãivé prûlomové vlny s katastrofálními úãinky. (Z hlediska metodick ch pokynû MÎP âr jde o tzv. zvlá tní povodeà.) Pfiitom v fiadû pfiípadû maximální prûtoky dosáhly aï dvojnásobku hodnot pûvodnû uvaïovan ch v projektech, coï se mj. projevilo i mimofiádn m resp. nepfiedpokládan m namáháním objektû. Toto shrnutí se vztahuje na více neï stovku v znamn ch vodních dûl na tocích. Na velkém poãtu rybníkû popfi. drobn ch hospodáfisk ch nádrïí (jejichï celkov poãet v âr se uvádí dvacet pût tisíc) v ak byl dopad mimofiádného namáhání v raznû niãivûj í. Literatura: [1] Bulletiny ICOLD (ã.15, 20, 22, 24, 25, 36, 40, 47, 107 ad) [2] Paris Deterioration of spillways and outlet works. G.R. Q. 71, 18. svûtov kongres ICOLD, Durban, 1994 [3] BroÏa V., Haindl K., Patera A.: Provoz vodních dûl. âvut Praha, 1991 rozmûry v m Fotografie a skicy archív autora Prof. Ing. Vojtûch BroÏa, DrSc. Katedra hydrotechniky Stavební fakulta âvut v Praze Thákurova 7, Praha 6 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003 5

8 P ROFILY PROFILES S P O L E â N O S T MBT S TAVEBNÍ HMOTY, S. R. O. Spoleãnost vznikla v roce 2001 spojením dvou subjektû pûsobících na trzích such ch maltov ch smûsí Prince Color a speciální stavební chemie SKW-MBT, s. r. o. Na ãeském trhu tak vznikl velmi siln dodavatel irokého sortimentu stavebních hmot a speciální stavební chemie znaãek PCI, MBT, Conica, Relius, Colfirmit Rajasil, Thoro ãi Prince Color s úspû nou historií jiï od roku Spoleãnost MBT Stavební hmoty, s. r. o., je dcefiinnou spoleãností nadnárodního koncernu Degussa. Zázemí silného partnera znamená pro zákazníky spoleãnosti irokou nabídku vysoce kvalitních v robkû a sluïeb podle jejich potfieb. MBT Stavební hmoty, s. r. o., to není jen v robce a prodejce stavebních hmot. Filozofií spoleãnosti je nabízet zákazníkûm komplexní systémy stavební chemie a stavebních hmot a b t nositelem mnoha unikátních technologick ch a technick ch fie ení, inovací a nápadû. ProtoÏe není oblasti ve stavebnictví, kde by se nepouïívaly technologie a systémy koncernu Degussa, jsou se souãasností spoleãnosti MBT Stavební hmoty nerozluãnû spojeny znaãky: MBT svûtoznámá znaãka pfiísad do betonû, technologií pro podzemní stavitelství ãi pro zesilování konstrukcí externû lepen mi uhlíkov mi lamelami a tkaninami MBT MBrace ; PCI synonymum pro vysoce kvalitní produkty stavební chemie, izolace proti vodû, lepidla na obklady a dlaïby, bazénové tech- nologie, systémy pro pfiím kontakt s pitnou vodou, sanaãní a opravné materiály pro pozemní, inïen rské ãi vodní stavitelství; Conica unikátní hydroizolaãní strojnû naná ená polyuretanová membrána Conipur 255 s celosvûtov mi referencemi, syntetické prûmyslové podlahy; Colfirmit Rajasil a Relius speciální sanaãní omítky a nátûry, fasádní barvy, omítky, nátûry na dfievo a kov; V âeské republice MBT Stavební hmoty vyrábí stavební materiály pod znaãkou Prince Color, coï zahrnuje irokou paletu such ch maltov ch smûsí jako napfi. lepidla na obklady a dlaïby, spárovací hmoty, zdící malty, omítky a fasádní barvy, sanaãní a zateplovací systémy a podlahové vyrovnávací systémy. Vzhledem k tomu, Ïe ãasopis Beton TKS je zamûfien hlavnû na betonové stavitelství, zamûfiíme se na celosvûtovû nejrozvinutûj- í a nejvíce známou oblast ãinnosti koncernu Degussa, resp. znaãky MBT, na pfiísady a pfiímûsi do betonu. Filosofii znaãky MBT v této oblasti lze definovat jako Adding Value to Concrete. Naplnûní této filosofie a strategie odpovídá rozsah produkce. V vojová centra spoleãnosti jsou soustfiedûny ve ãtyfiech základnách: Obr. 1 Areál centrály spoleãnosti MBT Stavební hmoty, s. r. o., v Chrudimi 6 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

9 P ROFILY PROFILES Obr. 2 BetonáÏ silnû vyztuïen ch mostních prvkû samozhutàujícím betonem s pfiísadou Glenium Obr. 3 V stavba vodojemu za pouïití speciálních pfiísad MBT MAC Treviso (Itálie), SKW Trostberg (SRN), MBT Cleveland (USA) a pro podzemní stavitelství celosvûtovû MBT Zurich ( v carsko). Produkty jsou známy pfiedev ím pod jmény: Melment, Melcret, Melflux, Rheobuild, Pozzolith, Glenium, Rheomix, Rheofinish, Mastercure, Meyco, Micro-Air. Oblast vyrábûn ch pfiísad a pfiímûsí do betonu lze z hlediska pouïití rozdûlit do dvou oblastí: pfiísady a pfiímûsi do betonu a malt pro v eobecné pouïití pfiísady a pfiímûsi do betonu pro podzemní stavitelství Pfiísady do betonu jsou urãeny v em základním odvûtvím betonového stavitelství, tj. prefabrikace, transportbeton a betonové zboïí. Oblast podzemního stavitelství je spojena s v vojem a produkcí bezalkalick ch urychlovaãû do stfiíkaného betonu a s v robou strojû a zafiízení pro aplikaci stfiíkaného betonu MEYCO Winterthur ( v carsko). Rozsah v roby odpovídá poïadavkûm na souãasnou zákaznickou objednávku, tj. kromû standardních produktû (pfiísad pro sní- Ïení mnoïství zámûsové vody) na bázi lignosulfonanû, naftalenû, melaminû a polykarboxylátû, vyrábíme celou fiadu vysoce sofistikovan ch produktû, pfiíkladem je fiada plastifikátorû a superplastifikátorû: v roba tekut ch, ãerpateln ch betonû s minimálním poklesem konzistence v ãase, které jsou vhodné pro betonáïe na velké vzdálenosti a/nebo pfii vy ích teplotách; v roba tekut ch, ãerpateln ch betonû s posunutou dobou poãátku a doby tuhnutí, s regulovan m prûbûhem hydrataãního tepla, pouïiteln ch pro betonáï masivních betonov ch celkû; v roba tekut ch, ãerpateln ch betonû s ménû kvalitním kamenivem (nestandardní kfiivka zrnitosti) bez tendence k segregaci; pfiísady pro v robu lehkého betonu, dopravovaného do bednûní ãerpadlem, bez tendence k rozmû ování a ucpávání; v roba betonu v zimních podmínkách s regulovateln m nábûhem pevností. V oblasti samozhutàujících betonû patfií znaãka MBT k pfiedním svûtov m inovátorûm. Produkce hyperplastifikátorû na bázi polykarboxylátû a produkty fiady MVA jsou prûbûïnû inovovány tak, aby byly splnûny poïadavky na ich obchodních partnerû jak v oblasti transportbetonu (zachování konzistence 2 aï 3 hodiny), tak v prefabrikaci (rychl nábûh poãáteãních pevností v období 6 aï 18 hodin). Samozfiejmou souãásti této technologie je nabídka celé fiady stabilizátorû, jak na bázi minerální (mikrosilika a nanosilika), tak na bázi organické. Rychl rozvoj technologie SCC si vyïádal v robu speciálních odformovacích prostfiedkû k zaji tûní kvalitního povrchu stavebních dûl a dílcû, stejnû jako dal ích podpûrn ch prostfiedkû, mezi které patfií multifunkãní pfiísady pro interní o etfiování a finální úpravy otevfien ch povrchû dílcû. Technologie stfiíkaného betonu je v souãasné dobû jiï orientována na produkci mokrou cestou. To znamená, Ïe základem v roby je tekutá smûs s velmi nízk m vodním souãinitelem (nejlépe < 0,45, resp. 0,4), ke které se na trysce stfiíkacího robotu pfiidává bezalkalick urychlovaã, kter zajistí sekundovou pfiemûnu tekutého betonu (sednutí kuïele 220 mm) na plastick beton, kter se dokonale pfiilepí na podklad a velmi rychle zatuhne a ztvrdne. ada bezalkalick ch urychlovaãû zn. MEYCO je neagresivní jak vûãi Ïivotnímu prostfiedí, tak vûãi obsluze techniky. Volbou typu urychlovaãe lze fie it problematiku nábûhu pevností stfiíkaného betonu dle konkrétních geologick ch podmínek (prûnik vody, skála s nízkou pevností apod.). Pro velmi nároãné uïití mûïe firma nabídnout pfiípravky pro kompenzaci smr Èování betonu, betonáï pod vodou, ochranu proti alkalicko-kfiemiãité reakci kameniva (ASR), dále napfi. pfiísady pro v robu betonû vysok ch uïitn ch vlastností (HPC) nebo pro v robu vysokopevnostních betonû (HSC). Speciální produkty koncernu Degussa mûïete najít v ude kam se podíváte, na kaïdém typu prûmyslové nebo obytné stavby, nad zemí nebo pod ní, jak zdokonalují, ochraàují a udrïují ná svût. Vedení spoleãnosti MBT Stavební hmoty, s. r. o. MBT Stavební hmoty, s. r. o. K Májovu 1244, Chrudim tel.: , fax: mfo@mbtsh.cz, B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003 7

10 P O V O D N ù V L E T E C H 1997 A 2002 V âr F L O O D S I N C Z E C H R E P U B L I C I N Y E A R S 1997 A N D 2002 VD Ole ná na Ostravsku - pfieliv za povodnû v ãervenci 1997 Ole ná HS in the Ostrava region spillway during the flood in July 1997 VD Morávka v Beskydech boãní pfieliv za povodnû v ãervenci 1997 Morávka HS in the Beskydy Mountains side channel spillway during the flood of July 1997 VD Labská, Labe pod pindlerov m Ml nem korunov pfieliv za povodnû v ãervenci 1997 Labská HS, the Elbe below pindlerûv Ml n crest spillway during the flood of July 1997 VD Orlík Orlík HD VD Kam k Kam k HS VD ímov ímov HD VD Slapy Slapy HD

11 Praha Klárov Praha Klárov Silniãní most pfies Blanici na silnici VodÀany-Prachatice, srpen 2002 Bridge road accross the Blanice River on the road between VodÀany and Prachatice, August 2002 VE tvanice ve hodin HPP tvanice at 2 p.m. âistírna odpadních vod (âov) Praha Troja Wastewater treatment plant (WWTP) in Prague Troja Pro obrazovou pfiílohu byly pouïity fotografie z archívû Povodí Vltavy, s. p. a Prof. V. BroÏi Malá vodní elektrárna (MVE) Libãice Small hydraulic power plant (SHPP) Libãice

12 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Ú â I N K Y M I M O Á D N É P O V O D N ù V S R P N U 2002 N A V O D N Í D Í L A V P O V O D Í V LTAV Y E F F E C T S O F T H E E X T R E M E F L O O D O F A U G U S T 2002 O N H Y D R A U L I C S T R U C T U R E S I N T H E V L T A V A R I V E R B A S I N R ICHARD K UâERA, V OJTùCH B ROÎA Základní projektové kapacity manipulaãních objektû VD Lipno, ímov, Orlík, Kam k a Slapy a skuteãné hodnoty dosaïené pfii povodni v srpnu 2002 na jednotliv ch nádrïích. Úãinky povodnû na vzdouvací objekty uveden ch vodních dûl. Basic design discharge parameters of the following hydraulic structures: Lipno, ímov, Orlík, Kam k and Slapy, and real values achieved during the August flood 2002 on individual reservoirs. Flood effects on backwater structures of the above water schemes. PovodeÀ v srpnu 2002, která zasáhla prakticky celé povodí Vltavy, byè s rûznou Obr. 1 Fig. 1 VD ímov na Mal i, skluz od pfielivu na levém údolním svahu prohlídka stavu konstrukce Hydraulic structure ímov on the Mal e River; chute from the spillway on the left valley slope inspection of the condition of the structure srpen 2002 projektované maximum eka VD pfiítok v (m 3 s 1 ) odtok v (m 3 s 1 ) stoleté povodnû v (m 3 s 1 ) Vltava Lipno Mal e ímov Vltava Hnûvkovice Vltava Orlík ~4400 ~ Vltava Praha ~5300 ~ Tab. 1 Porovnání projektov ch prûtokû stoleté povodnû a skuteãného stavu v srpnu 2002 na vybran ch VD na Mal i a Vltavû (údaje o pfiítocích jsou zpûtnû odvozeny z funkce nádrïí, nikoliv pfiímo mûfieny) Tab. 1 Comparison of design discharges of the one-hundred flood and the real situation in August 2002 on selected hydraulic structures on the Mal e and Vltava (inflow data have been deduced from the function of the reservoirs, not directly measured) intenzitou, dûkladnû provûfiila desítky vodních dûl na tocích, aè jiï se jedná o pfiehrady, jezy, objekty vltavské plavební cesty, ochranné hráze, hráze rybníkû a hospodáfisk ch nádrïí atd. Je skuteãností, Ïe pro mnohé objekty, vybudované ve druhé polovinû 20. století, to byla první v znamná povodeà v prûbûhu celého období jejich provozu, souãasnû v ak nûkdy pfiekraãující pfiedstavy projektanta o jejich maximálním zatíïení. Zvlá È intenzivnû byla zasaïena vodní díla vltavské kaskády, která s v jimkou VD Hnûvkovice a Kofiensko (u T na nad Vltavou) byla projektována pfied rokem 1960, kdy se teprve postupnû formulovaly normativní zásady zahrnující bezpeãnost pfiehrad za povodní, ostatnû znaãnû vzdálené soudob m pfiedstavám. Pro pfiedstavu o velikosti povodnû uvádíme nûkteré údaje o prûtocích v tabulce 1. Na rozdíl od ãetn ch zpráv v mediích v dobû povodnû, poukazujících na to, Ïe nádrïe byly plné jiï pfied nástupem povodnû, ve skuteãnosti na poãátku srpna 2002 volné objemy vût inou v raznû pfiekraãovaly hodnoty stanovené v manipulaãních fiádech a v prûbûhu povodàové situace se je díky manipulacím podafiilo obnovit. Napfi. na VD Orlík byl voln objem 120 miliónû m 3, coï je dvojnásobek velikosti ochranného prostoru. Ten byl do znaãné míry zaplnûn jiï pfii prûtokové vlnû 8. aï 9. srpna. Pfied nástupem druhé, podstatnû vût í povodàové vlny, v ak bylo vyprázdnûní obnoveno na pûvodní úroveà. PovodeÀ v ak, zejména v jiïní a stfiední ãásti povodí Vltavy, sv mi parametry i rychl m prûbûhem v raznû pfiesáhla dosavadní zku enosti i historické záz- Obr. 2 Fig. 2 VD ímov, skluz v plné funkci za povodnû, voda pfietéká pravou boãní svodnou stûnu Hydraulic structure ímov; fully functional chute during the flood; water spills over through the right side drainage wall 10 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

13 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 3 VD Orlik, pohled na vzdu ní líc a budovu elektrárny v dobû kulminace povodnû Fig. 3 Hydraulic structure Orlik; view of the downstream face and the structure of the power plant at the time of the culmination of the flood namy a na fiadû vodních dûl zpûsobila mimofiádnû váïné problémy, které bylo nutno operativnû zvládnout. Mnoho objektû bylo zniãeno popfi. váïnû po kozeno nebo doãasnû vyfiazeno z provozu. K nejzávaïnûj ím poruchám do lo na hrázi Nov ch fiek, s bezprostfiedním ohro- Ïením hráze rybníka RoÏmberka, kde bylo nutno v prûbûhu povodnû realizovat stabilizaãní opatfiení, na vzdouvacím objektu elektrárny na âerné, na ochranné hrázi LuÏnice u jezu Pilafi, kde fieka po jistou dobu protékala vytûïenou lagunou pískovny, na hrázi plavebního kanálu v Praze Podbabû atd. Díky zaplavení byly dlouhodobû vyfiazeny z provozu nûkteré vodní elektrárny. K protrïení hrází rybníkû do lo nejen v hojnû citovan ch Metlách, kde lo o havárii celé kaskády, ale napfi. i na PlzeÀsku, Jindfiichohradecku a TfieboÀsku. PovodeÀ poznamenala také nûkteré v znamné pfiehrady na Vltavû popfi. jejích pfiítocích, nejvíce na i nejvût í betonovou pfiehradu Orlík o v ce 91 m. Správci povodí, státnímu podniku Povodí Vltavy, vznikly pfiímé kody na spravovaném majetku pfiesahující dvû miliardy Kã. V dal í ãásti pfiíspûvku jsou uvedeny vybrané údaje, z nichï je moïno si vytvofiit obraz, jak betonové objekty vodních dûl vzdorovaly mimofiádn m úãinkûm povodnû v srpnu VD LI PNO Díky pfiízniv m morfologick m podmínkám se v stavbou relativnû nízké hráze dosáhlo velkého akumulaãního objemu této nejv e poloïené nádrïe vltavské kaskády. Na levém boku na zemní vzdouvací stavbu navazuje betonová ãást, zahrnující pfieliv, spodní v pusti, odbûr vody a malou vodní elektrárnu o celkové kapacitû 320 m 3 s 1. Podzemní elektrárna pfii plném v konu pfievádí dal ích 92 m 3 s 1 s odpadem do vyrovnávací nádrïe ve Vy ím Brodû. Díky velké transformaãní schopnosti nádrïe se, i pfii snaze napomoci situaci v âeském Krumlovû, podafiilo maximum povodnû vcelku v raznû sníïit, aniï by do lo k vût ímu pfiekroãení max. hladiny (jen Obr. 4 VD Orlík, voda vytéká vûtracími otvory zaplaveného skladu umístûného pod korunu pfiehrady Fig. 4 Hydraulic structure Orlík; water flows out through the ventilation openings of the flooded storehouse situated below the crown of the dam o 70 mm). Svodná betonová plocha pod pfielivem odolala zatíïení proudící vodou bez v raznûj ích po kození. SníÏení max. povodàového prûtoku se pfiíznivû projevilo i na VD Lipno II, kde byly povodàové prûtoky pfievádûny kromû pfielivn ch polí téï tûrkovou propustí a pfies vodní elektrárnu. Jako zajímavost je moïno uvést, Ïe od zahájení provozu v roce 1959 aï do srpna 2002 lipenská nádrï zachytila v echny vyskytnuv í se povodnû a jejich voda postupnû pro la turbinami vodní elektrárny. VD ÍMOV V znamná vodárenská nádrï zdroj pitné vody pro âeskobudûjovicko i ir í okolí je vytvofiena kamenitou pfiehradou, do níï je zakomponován hrazen bezpeãnostní pfieliv, od nûhoï je voda odvádûna beto- Obr. 5 VD Orlik, neplánovan odtok vody Ïlaby lodních zdvihadel v dobû kulminace povodnû Fig. 5 Hydraulic structure Orlik; unplanned water outflow through flumes of ship-lifts at the time of the flood culmination B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/

14 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES a) b) Obr. 6 Poru ení rozráïeãû na konci pfielivné plochy po povodni; a) celkov pohled, b) detail Fig. 6 Damaged baffle-blocks at the end of the overflow surface after flood; a) general view, b) detail nov m skluzem (obr. 1), kter z hlediska návrhového prûtoku je nejv znamnûj í v âr. K manipulaci se dále vyuïívají dvû spodní v pusti. Za srpnové povodnû v roce 2002 bylo vodní dílo v prûbûhu jednoho t dne zatí- Ïeno dvûma prûtokov mi vlnami o prakticky stejném maximu, pfies 470 m 3 s 1. UváÏíme-li, Ïe v obou pfiípadech se jedná o prûtok, kter ãinil 170 % maxima teoretické stoleté povodnû, kterému se aï dosud Ïádná pozorovaná povodeà na Mal i nepfiiblíïila, jde zfiejmû o jev zcela mimofiádn (obr. 2). JiÏ od doby v stavby díla existovaly jisté pochybnosti o stabilitû skluzu, zaloïeném na skalním podloïí na levém údolním svahu. V prûbûhu let byly uskuteãnûny rûzné prûzkumné práce a zv ila se ãetnost mûfiení; ty v ak vïdy vyznûly pfiíznivû pro hodnocení bezpeãnosti díla. V rámci programu oprav byly v dobû pfied povodní zapoãaty práce na sanaci povrchov ch vrstev betonu: odstranûní poru en ch popfi. nekvalitních zón mechanick mi nástroji a oãi- tûní tlakovou vodou. Po prûchodu povodnû bylo moïno konstatovat, Ïe skluz velmi dobfie odolal opakovanému extrémnímu namáhání. Neprojevily se ani kavitaãní popfi. abrazivní jevy, lokálnû opracovaná místa v rámci opravy nebyla nijak dotãena, takïe plánovanou sanaci bylo moïno provést v pûvodnû stanoveném rozsahu beze zmûny technologického postupu. Ve v varu pod skluzem do lo za povodnû ke zniãení betonov ch rozraïeãû, zfiejmû v dûsledku extrémního zatíïení vodou a proplaven mi pfiedmûty (hlavnû vyvrácen mi stromy). K destrukci mohly pfiispût i technologické nedostatky pfii v stavbû (úprava základové spáry, nedostateãné zakotvení). V prûbûhu povodnû byly na vodním díle velké obavy z mnoïství pfiiplaven ch materiálû, které se nakupily na hladinû nádrïe pfii hrázi. Byly pfiipraveny mechanismy, které mûly zajistit odstraàování materiálû vzpfiíãen ch v pfielivn ch polích, aby nedo- lo k ucpání prûchodu vody. Na tûstí úãinkem vûtru proudícího v pfiíznivém smûru bylo spláví odklonûno od pfielivného objektu. Opatrnost tu byla plnû na místû, proto- Ïe max. kapacity pojistn ch zafiízení byly v dobû kulminací povodàov ch vln témûfi plnû vyuïity (pfieliv 3 x 140 m 3 s 1, v pusti 2 x 41,5 m 3 s 1 ). VD OR LÍK Za povodnû do lo na vodním díle k dramatickému v voji situace. JiÏ v první fázi povodnû (8. a 9. srpna), pfies vyuïití volného objemu (120 milionû m 3 ), bylo nutno z nádrïe vypou tût pfies 1100 m 3 s 1, coï byl v daném okamïiku nejvût í zaznamenan odtok za celou dobu provozu díla (od roku 1963). V dal ích dnech (11. aï 14. srpna) do lo ke strmému nárûstu pfiítoku do nádrïe s kulminací ~ 4400 m 3 s 1 (odvozeno z funkce nádrïe), coï lze hodnotit jako pûti aï desetitisíciletou povodeà (obr. 3). V dûsledku vyfiazení vodní elektrárny z funkce po zaplavení z dolní vody (v padek odtoku 600 m 3 s 1 ) hladina v nádrïi samovolnû vystoupila aï o 1,57 m nad maximální projektovou hladinu a zaplavila vodní elektrárnu tentokrát shora. Celkov odtok se pfiiblíïil 3000 m 3 s 1. PfietíÏení vzdouvací stavby (~ o 3 %) bylo nev znamné, úãinek zv ení stavu vody v nádr- Ïi se projevil tím, Ïe se voda pfielévala do nûkter ch prostorû v pfiehradním tûlese (obr. 4), pfiepadala do betonov ch ÏlabÛ ikm ch lodních zdvihadel (obr. 5) a ohro- Ïovala i provozní centrum obsluhy, provizornû ochránûné hrázkou z pytlû naplnûn ch pískem. Za podmínek uvaïovan ch v projektu je pfieliv schopen pfievést 2180 m 3 s 1, v pusti 360 m 3 s 1 a vodní elektrárna aï 600 m 3 s 1. Za povodnû do lo k lokálnímu poru ení betonu ve spodní ãásti pfielivné plochy nad rozraïeãi, zfiejmû slab ch míst od doby v stavby, protoïe jiï v minulosti tu byla realizována sanaãní opatfiení. Dále byly poru eny v echny rozraïeãe na konci odrazn ch mûstkû, a to shodnû na boãních stûnách, kde v horní ãásti byla poru ena povrchová vrstva betonu a obnaïena v ztuï (obr. 6). Hlavní pfiíãinou tu zfiejmû byly úãinky rychle proudící vody, vznik podmínek pro rozvoj kavitaãních jevû a dlouhá doba pûsobení. Do lo téï k závaïn m poruchám ve v varu pod pfielivy resp. v pustmi a také v celém prostoru pod pfiehradou vesmûs erozivní ãinností vody. Naopak zalo- Ïení objektû plavby, kde voda vymlela v e aï na skálu, se ukázalo jako velmi kvalitní. VD KAM K Pro pfievedení vody jsou urãeny ãtyfii pfielivy hrazené segmentov mi uzávûry s kapacitou 4 x 500 m 3 s 1, pfiípadnû i VE se ãtyfimi turbinami typu Kaplan o hltnosti 4 x 90 m 3 s 1. Max. prûtok pfievádûn pfies vodní dílo v srpnu roku 2002 byl dán odtokem z VD Orlík a ãinil 3000 m 3 s 1 (obr. 7). JiÏ dva dny pfied kulminací povodnû (prûtok ~1000 m 3 s 1 ) byly pozorovány nepravidelnosti v hydraulickém reïimu ve v varu. Po prûchodu povodnû a krátkodobé odstávce vodního díla bylo zji tûno vyvalení velkého bloku betonu za prahem v varu (obr. 8) a potápûãsk m prûzkumem odpovídající porucha dna ve v varu. Uvolnûn blok je rozmûrû cca 15 x 3 x2m. Cel blok je v celku. V dokumentaci stavby se uvádí, Ïe dno v varu tvofiené rostlou skálou zûstává neopevnûné, pouze byl vybetonován masivní práh v varu. Ze zji tûné poruchy vypl vá, Ïe v ãásti dna byla pravdûpodobnû zhotovena betonová plomba, ãásteãnû se jedná o ãást prahu v varu. Ze skuteãnosti, Ïe témûfi cel blok betonu zûstal v celku a Ïe na pûvodnû spodní ãásti je dosud pfiibetonována ãást kamenû ze skalního podlo- Ïí vypl vá, Ïe pouïit beton byl bezesporu kvalitní. VD SLAPY Pro pfievedení vody jsou urãena ãtyfii pfielivná pole se segmentov mi uzávûry 12 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

15 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 7 VD Kam k, pfieliv ve funkci v dobû srpnové povodnû (2002) Fig. 7 Hydraulic structure Kam k; functional overflow during flood (kapacita 4 x 750 m 3 s 1 ), 2 spodní v pusti (2 x 180 m 3 s 1 ) a dále je k dispozici vodní elektrárna (tfii turbiny typu Kaplan o hltnosti 3 x 100 m 3 s 1 ). Maximální prûtok, kterému bylo dílo vystaveno od v stavby aï do povodnû v roce 2002, byl pfii povodni v roce 1954, kdy je tû nedokonãená a tudíï poloprázdná nádrï sníïila pfiítok v hodnotû 1960 m 3 s 1 na odtok z nádrïe 1345 m 3 s 1. V prûbûhu léta 2002 pfied nástupem povodnû byla v souladu s poïadavky rekreace na vodním díle udrïována ustálená hladina, obdobnû jako v jin ch letech v letním období. Po celou dobu pfievádûní povodàov ch prûtokû (~ 3100 m 3 s 1 ) se dafiilo, i kdyï s velk m vypûtím sil, udrïet elektrárnu v provozu a tím zajistit plnou manipulaãní kapacitu vodního díla. Docházelo v ak ke znaãn m prûsakûm z pfielivn ch ploch do prostorû elektrárny, neboè svod vody od pfielivû, kter zároveà tvofií stfiechu nad objektem vodní elektrárny a vnitfiními rozvodnami, je zdrojem problémû po celé období provozu. Bûhem v stavby se nepodafiilo dosáhnout potfiebné vodotûsnosti dilataãních spár. Proto byly v rûzn ch obdobích provádûny pomûrnû nákladné opravy, jejichï úãinnost a hlavnû trvanlivost byla nízká (s vyuïitím plastbetonû, v posledních letech speciálními technologiemi na bázi maltov ch smûsí). K moïn m pfiíãinám neúspûchu oprav patfií i extrémní teplotní namáhání povrchov ch vrstev betonu, kdy oslunûné plochy lyïafisk ch mûstkû mají v létû teploty i znaãnû nad 50 C. Navíc konstrukãní systém, vyznaãující se rozdíln m pfietváfiením konstrukãních prvkû o rûzné hmotnosti, zfiejmû pfiispívá k postupnému rozvoji poruch povrchu i v jiï opraven ch partiích. Za srpnové povodnû 2002 bylo zji tûno znaãné roz ífiení poruchov ch zón na povrchu pfielivn ch ploch, je v ak tfieba vzít v úvahu, Ïe se jedná o atypick pfiípad poru ení betonu. Z ÁVùR Po srpnové povodni roku 2002 se na fiadû vodních dûl rychle obnovil bûïn provozní reïim. Byly provádûny opravy naru en ch objektû vzniklé hlavnû erozí vody pod pfiehradami atd. Nebylo to v ak moïné na vodním díle Orlík, ãásteãnû na Kam ku a také ve tûchovicích, kde jsou dlouhodobû vyfiazeny z funkce stfiedotlaková i pfieãerpávací vodní elektrárna. V dûsledku vysok ch prûtokû na Vltavû v podzimním období bylo v nádrïním prostoru VD Orlík postupnû zachyceno nûkolik povodní (za cenu velk ch pohybû hladiny v nádrïi), aby se zajistily lep í podmínky pro realizaci stavebních prací podél toku zamûfien ch na likvidaci následkû srpnové povodnû. S ohledem na vyfiazení elektrárny z provozu bylo dlouhodobû nutno pfievádût vodu pfies pfieliv, takïe betonové svodné plochy byly neplánovanû po t dny vystaveny úãinkûm rychle proudící vody. Za trvale zv en ch prûtokû také nebylo moïno pfiistoupit k opravám poruch zji tûn ch ve v varech vodních dûl coï je pro jejich správce vodních dûl vïdy dûvodem zneklidnûní. Z hlediska technického stavu Obr. 8 VD Kam k, porucha v varu (blok betonu vytrïen ze dna v varu aporu en práh) Fig. 8 Hydraulic structure Kam k; damaged water cushion (concrete block pulled out from the bottom of the water cushion and, and a damaged sill) a bezpeãnosti v ak takto vynucené oddálení oprav vodních dûl není nijak závaïné. Fotografie archiv autora Ing. Richard Kuãera Povodí Vltavy, s. p. Holeãkova 8, Praha 5 Prof. Ing. Vojtûch BroÏa, DrSc. Katedra hydrotechniky, Fakulta stavební âvut v Praze Thákurova 7, Praha 6 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/

16 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES P O K O Z E N Í B E T O N Ò V O D N Í C H D ù L N A M O R A V ù Z P Ò S O B E N É P O V O D N ù M I D A M A G E D C O N C R E T E O F H Y D R A U L I C S T R U C T U R E S I N M O R A V I A C A U S E D B Y F L O O D S K AREL P EKÁREK Po kození betonû na vodních dílech dynamick m úãinkem vody. Stav betonû na VD Vranov na Dyji a jejich po kození po povodni v srpnu Celkové kody zpûsobené na VD Vranov po povodni Damaged concrete in hydraulic structures due to dynamic effects of water. Condition of concrete in the hydraulic structure Vranov on the Dyje River and its damage as a result of the August flood Total damage caused to the hydraulic structure Vranov by the flood of V kov systém JADRAN V kov systém Balt p.v. Koruna hráze 353,94 m n. m. 353,54 m n. m. Kóta koruny pfiepadu 350,65 m n. m. 350,10 m n. m. Max hladina zásobního prostoru 349,00 m. n. m. 348,45 m n. m. Min hladina zásobního prostoru 332,00 m n. m. 331,45 m n. m. Max hladina 352,01 m n. m. 351,45 m n. m. Tab. 1 Tab. 1 Charakteristické kóty VD Vranov Charakteristic points of the hydraulic structure Vranov Betonové ãásti konstrukcí vodních dûl (VD) jsou v bûïném reïimu provozování nádrïí namáhány zejména v abrazních ãástech návodního líce v rozmezí kolísání hladiny. Jedná se o plo n úbytek betonû v hodnotách od nûkolika desátek aï po stovky milimetrû. Po kození v rozsahu kolísání hladiny se vyskytuje témûfi u v ech betonov ch konstrukcí pfiehrad na Moravû, které jsou ve styku s dlouhodob m dynamick m pûsobením vody a nejsou chránûny obkladem, jmenovitû na pfiehradách Îermanice a KruÏberk na povodí Odry a na pfiehradách Vír (obr. 1), Mohelno a Vranov na povodí Moravy. Tato po kození jsou vût inou kosmetického charakteru a na funkci vodního díla mají zanedbateln vliv. Tam, kde je kritická oblast chránûna kamenn m obkladem, jako u VD Kníniãky (obr. 2), Jevi ovice a Bystfiiãka na povodí Moravy, se toto po- kození nevyskytuje. Specifick m druhem jsou po kození zpûsobená povodnûmi. Vodní díla pro la pfii povodních v ãervenci 1997 a následnû v srpnu 2002 dûkladn mi zatûïovacími zkou kami. Pfii povodni v roce 1997 byly vût inou po kozeny bfiehy a dna tokû za funkãními objekty. Vût í kody byly na pfiehradách ance a Morávka na povodí Odry a na povodí Moravy na pfiehradách Boskovice a Letovice. Na betonov ch funkãních objektech nebylo podstatné po kození zaznamenáno. V znamného naru ení nebyly u etfieny ani jezy na obou povodích, kde byla po kozena zejména dna v varû a v varové prahy s návazností na pfiechod do fiíãního koryta. VD VR ANOV A POVODE V SRPNU 2002 PrÛbûh povodnû v srpnu 2002 na pfiehradû Vranov a následky, které povodeà na betonech zpûsobila, chci podrobnûji popsat, neboè po celou dobu povodnû jsem byl na pfiehradû osobnû pfiítomen. Pfiehrada Vranov byla postavena na fiece Dyji v letech 1930 aï V ka hráze je 47 m, její ífika v korunû 7 m a délka 290,4 m (obr. 3). Pfiehrada má devût bezpeãnostních pfielivn ch blokû s celkovou kapacitou 405 m 3 s 1 pfii maximální hladinû. est pfielivn ch blokû pfiilehl ch k levému bfiehu odvádí pfiepadající vodu na tlumící kaskádu, kterou tvofií deset stupàû (obr. 4). Zb vající tfii pfielivné bloky, následují po dvou blocích funkãních se spodními v pustmi, odvádí vodu pfiímo do v vafii tû. Pfielivné bloky jsou betonové bez obkladu. Na stupních kaskády byl proveden obklad z lomového kamene, pfielivné hrany na stupních jsou osazeny kamenofiezem. V var je spoleãn pro v echny pfielivné bloky i pro spodní v pusti. Pfied spodními v pustmi jsou dva betonové rozraïeãe, Obr. 1 Detail vzdu ního líce pfiehrady Vír Fig. 1 Detail of the downstream face of the dam Vír Obr. 2 Obklad návodního líce pfiehrady Kníniãky Fig. 2 Lining of the upstream face of the dam Kníniãky 14 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

17 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 3 Pohled na vzdu ní líc pfiehrady Vranov z levého bfiehu Fig. 3 View of the downstream face of the dam Vranov as seen from the left bank Obr. 4 Pohled na budovu spodních v pustí a kaskády (pfied povodní ) Fig. 4 View of the building of the bottom outlets and cascade ( before the flood ) jejichï horní plocha byla obloïena kamenem. V var je zakonãen betonov m v varov m prahem. Charakteristické kóty VD Vranov jsou uvedeny v tabulce 1. (Kóty uvádûné v textu jsou uvedeny ve v kovém systému JADRAN.) VD Vranov je první tíïní betonovou pfiehradou u nás, na které byl pouïit lit beton. Pfii zpracování betonu byl pouïit prûmûrn vodní souãinitel v/c = 0,76 a nejvy í potom 1,13! S ohledem na takto zpracovan beton se na obou lících pfiehradního tûlesa zaãala projevovat plo ná eroze. Na návodní stranû je nejvíce erodována oblast v pásmu kolísání hladiny, kde je místy patrn úbytek betonu do dvou set i více milimetrû hloubky. Na vzdu ním líci je situace sloïitûj í, plo n úbytek betonu je po celém líci v desítkách milimetrû, místy pfiesahuje hodnotu dvou set milimetrû. Nejhor í situace je na dilataãních spárách levobfieïních blokû, kde dochází pfii patû hráze k v sakûm prûsakové vody. Zde jiï úbytek betonû pfiedstavuje nûkolik stovek centimetrû. PovodeÀ, která zasáhla VD Vranov v období od 7. do 17. srpna 2002, mûla ve svém prûbûhu dvû maxima. Pfii prvním nástupu byla hladina 9. srpna v 17 hodin na maximu 350,06 m n. m. Po sníïení hladiny na kótu 349,10 m n. m. 12. srpna ve 2 hodiny dochází k opûtnému zvy ování pfiítokû a následnû hladiny. Nejvy í hladina byla dosaïena 14. srpna v 7 hodin na kótû 351,61 m n. m., tzn, Ïe pfiepadová v ka byla 960 mm nad bezpeãnostními pfielivy. Horní hrana pfiepadového okna je rovna maximální hladinû v nádrïi, k jejímu dosaïení zb valo 400 mm. Mezní bezpeãná hladina byla navrïena na úrovni koruny hráze, coï pfiedstavuje kótu v ose hráze 353,94 m n. m. K jejímu pfiekroãení nedo lo k dosaïení zb valo 2,33 m. Hlavní ãást vody pfiecházející pfies bezpeãnostní pfielivy je pfievádûna pfies levobfieïní pfielivná pole, kde je moïno pfii maximální pfiepadové v ce na esti polích pfievádût 270 m 3 s 1. Celkovû bylo v kulminaci povodnû pfievádûno 364 m 3 s 1. Celková doba, po kterou byla kaskáda zatûïována povodní, byla pfies 120 hodin. Po odeznûní povodnû byla provedena podrobná prohlídka celého vodního díla, pfii které byly zaznamenány v echny zpûsobené kody. Zamûfiíme se pouze na kody, které se bezprostfiednû t kají betonû. Z návodního líce, zejména z blokû pfiilehl ch ke kaskádû, byla plo nû erodována vrstva betonu v tlou Èce do 100 mm, místnû a na dilataãních spárách i nad 100 mm. Lokálnû bylo po kozeno spárování na v ech stupních kaskády. Byly plo nû po kozeny betony na ochozu kolem budovy spodních v pustí (obr. 5). Z prvního stupnû kaskády byl plo nû odtrïen kamenn obklad a erodován podkladní beton v plo e cca 20 m 2 (obr. 6). Sohledem na prûchod kamenného ob- Obr. 5 Po kození betonû kolem budovy spodních v pustí Fig. 5 Damaged concrete round the building of the bottom outlets Obr. 6 Po kození prvního stupnû kaskády Fig. 6 Damaged first cascade weir B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/

18 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES kladu pfies v var, pfies dvacet kusû kamenû z pfielivné hrany prvního stupnû mûlo hmotnost okolo kg, je pfiedpoklad po kození dna v varu (zatím nebyla provedena prohlídka). Z obou rozraïeãû ve v varu byl odtrïen kamenn obklad a erodován beton. Do lo k po kození svisl ch betonû pod vodním dílem. NejzávaÏnûj í zjevné poru ení vodního díla Vranov po povodni v srpnu 2002 bylo odtrïení kamenného obkladu prvního stupnû kaskády. Po kození betonû neovlivní bûïn provoz vodního díla. Bez sanaãního zásahu by ov em mohlo dojít k zvût ování souãasného po kození, pfiípadnû k dal ím následn m kodám. I kdyï je plo n úbytek vzdu ného líce objemovû pomûrnû znaãn, neovlivàuje bezpeãnost vodního díla. I zde bude sanaãní zákrok nutn. Z ÁVùR Povodnû z let 1997 a 2002 dokládají bezpeãnost a stálost betonov ch konstrukcí ve vodním hospodáfiství. Míra jejich po kození je ovlivàována kvalitou a zpracováním pouïit ch betonû a dále jejich provedením. Fotografie archív autora Ing. Karel Pekárek VODNÍ DÍLA TBD, a. s. Studená 2, Brno tel.: , fax: pekarek@vd-tbd.cz S O U T ù Î S TAVEBNÍ CAD P R O J E K T 2002 Stavební CAD projekt je jiï tradiãní soutûïí o nejlep í prezentaci stavební ãi profesní projektové dokumentace zpracované pomocí produktû firem Autodesk (softwarové produkty AutoCAD, ADT, Autodesk VIZ) a AB Studia (profesní nadstavba CADKON). SoutûÏ si za dobu svého trvání (v leto ním roce probûhne jiï 10. roãník) získala fiadu pfiíznivcû a kaïd rok se porotû sejde více neï 70 projektû. VraÈme se je tû jednou k loàskému roãníku soutûïe, kter nabídl hned nûkolik zajímav ch novinek. Poprvé byla hlavní kategorie, ve které soutûïily architektonické a projekãní kanceláfie tedy profesionální uïivatelé, rozdûlena na sekce podle specializace, tj. na sekci architektury a stavebního projektu, sekci technického zafiízení budov a na sekci betonov ch a ocelov ch konstrukcí. V kaïdé kategorii byl vyhlá en vítûzn soutûïní projekt. Kromû toho udûlila odborná porota hlavní cenu soutûïe a jako vïdy ocenila vybrané projekty ãestn m uznáním. Odborná porota mûla opravdu z ãeho vybírat. V sekci betonové a ocelové konstrukce zvítûzila projektová a inïen rská kanceláfi Ing. Konstantina âolakova, CSc., projektem Rekonstrukce V ztuï trámu v kres mûïe obsahovat i prostorové zobrazení v ztuïe divadla Reduta v Brnû. Konstrukce byla posouzena statick m programem NEXIS a v kresy zpracovány pfieváïnû softwarov m systémem AutoCAD za pouïití profesního fie ení CADKON-RCD. (Aplikace CADKON-RCD je moderní podpora pro kreslení Ïelezobetonov ch konstrukcí, která je plnû postavena na objektové technologii.) Souãástí vítûzného projektu byl také prostorov v poãtov model se sítí koneãn ch prvkû vãetnû poãítaãové vizualizace konstrukce vestavby divadla. Ceny, které vûnují kaïdoroãnû spolupofiadatelé a sponzofii soutûïe (Hewlett-Packard, Autodesk, ABF, AB Studio a Tech Data), byly opût atraktivní, napfi. tiskárny HP, digitální fotoaparáty, profesní software apod. Dal í novinkou byla cena sympatie, kterou udûlili náv tûvníci v stavy For ARCH 2002 v LetÀanech, kde byly soutûïní projekty vystaveny. Leto ní, jiï desát roãník soutûïe bude odstartován v rámci jarní odborné stavební v stavy IBF v Brnû pfiihlá ené v sledky budou odborné vefiejnosti pfiedstaveny u pfiíleïitosti v stavy For Arch 2003 v Praze LetÀanech. Stále stoupající kvalita soutûïních projektû je pfiedpokladem zajímavé soutûïe. ZpÛsob práce v CADKONu-RCD v sobû spojuje jednoduchost práce ve dvourozmûrném prostoru (2D) s v hodami, které pfiiná í existence tfiírozmûrného (3D) modelu. Jan enk fi, AB Studio abstudio@abstudio.cz, Vizualizace konstrukce vestavby divadla Reduta v Brnû 16 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003

19 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES V E L K O P R O S T O R O V Á S P O U T ù N Á S T U D N A L A R G E- S C A L E D R O P C A I S S O N P AVEL T OMÁNEK, M ILAN V Y VLEâKA V stavba hlubok ch jímek na koncích samospádn ch tras okujového hospodáfiství Minihutû v Kunãicích metodou spou- tûní velkoprostorov ch studní. Construction of deep cofferdams at the ends of gravity lines of an iron scale processing plant Mini Metallurgical Works in Kunãice by the method of dropping large-scale caissons Vodní hospodáfiství, splachování okují a kalová hospodáfiství vyïadují v ocelárnách, válcovnách a vysokopecních hutních závodech na koncích samospádn ch tras vodního hospodáfiství stavbu hlubok ch jímek. V stavba tûchto jímek se dfiíve provádûla v otevfien ch v kopech hlubok ch jam. V posledních letech se k budování jímek okujového hospodáfiství uïívá metoda spou tûní velkoprostorov ch studní. Tato stavební technologie byla jiï dfiíve vyuïita pfii stavbû válcovny ve Vítkovick ch Ïelezárnách a ve vysokopecním závodû v Ko icích. Pfii budování Minihutû v Nové huti Kunãice byla metoda pouïita pfii stavbû dvou velkoprostorov ch jímek situovan ch na jiïním okraji vodního hospodáfiství válcovny. Metoda spou tûní velkoprostorov ch studní umoïnila umístûní jímek blízko u sebe, vzdálenost sousedících lícû stûn je 5,85 m, a v stavbu v hustû zastavûném území. PÛdorysn tvar jímek je ãtvercov se zkosen mi rohy. Men í jímka je rozmûru 18,7 x18,7 m a zkosení je v délce 3,7 m na vnûj í stranû. Koneãná úroveà bfiitu je na kótû -14,5 m od hutní úrovnû (HÚ). Odskok bfiitu od stûny je 50 mm. Dno je dále prohloubeno ve tvaru komolého jehlanu na úroveà 17,5 m od HÚ. Tlou Èka stûn studny je 1,2 m, bfiit je vysok 1,3 m a spou tûní bylo zahájeno u obou studní z úrovnû 7 m od HÚ. Druhá studna, která plní úlohu hydrocyklonu, je ãtvercová o hranû 27,4 m a má zkosení 8,15 m. Zkosení rohû bylo navrïeno ze dvou praktick ch dûvodû, tj. zjednodu ení bednûní a statického v poãtu. Koneãná poloha bfiitu je na úrovni 17,65 m a dno obdobného tvaru jako u pfiedchozí jímky se nachází v úrovni 24,45 m od HÚ. Bfiit je vysok 1,7 m s odskokem od líce stûny 80 mm. Stûny mají tlou Èku 1,8 m, dno v ikmé partii 1,3 m a vlastní dno je 1,2 m tlusté. Stûny v ky 11,2 m byly betonovány s jednou pracovní spárou. Spou tûná studna, jako metoda zaloïení objektu hydrocyklonu, je v koneãném stadiu jeho souãástí. Hydrocyklon slouïí k procesu oddûlování okují od doprovodn ch neãistot a vody. V dal ím textu se omezíme jen na vût í studnu. G EOLOGICKÉ PODMÍNKY Geologick m prûzkumem bylo na staveni ti zji tûno pût vrstev. Do hloubky 2,5 m byly naváïky a následovala vrstva charakteristická pro kunãické staveni tû vrstva ra eliny do hloubky 3,7 m, dále asi 0,2 m mocná vrstva jílovité hlíny a pod ní hlinitopísãit tûrk o mocnosti 4 m sahal do hloubky 7,7 m. Tato vrstva je nositelem spodní vody jejíï ustálená hladina byla zji - tûna v hloubce 5,3 m. Od úrovnû 7,7 m byl naraïen ed aï modro ed jíl neogénního pûvodu, kter se na kunãickém staveni ti nalézá v mocné vrstvû. Sporadicky se v nûm vyskytují spodní vody. V hloubce cca 30 m byly zji tûny jílovce. PrÛzkum stanovil následující geostatické hodnoty: pro hlinitopísãité tûrky: γ =1900 kgm 3, γ ef = 900 kgm -3, E def = 145 MPa, ϕ ef = 36, I D = 0,68 /ulehlé/ pro jíly: γ = 1970 kgm 3, E def =10MPa, ϕ u = 0, c u = 80 kpa, ϕ ef = 14, c ef = 15 kpa. Geologick prûzkum poskytnul téï v sledky penetraãní zkou ky. Pevnostní charakteristiky jílû, ve kter ch bylo provedeno spou tûní, zaznamenaly poklesy pevnosti v místech pfiítomné vody. Jejich pevnost do hloubky úmûrnû stoupala. P RACOVNÍ POSTUP Obr. 1 Bfiit studny Fig. 1 Cutting edge Pracovní postup spou tûní byl navrïen do ãtyfi zábûrov ch fází. V první fázi byl proveden v kop otevfiené jámy na úroveà budoucí roviny pro spou tûní. V kop byl proveden nejdfiíve do hloubky 3,5 m pfii svahování 60, ve druhém zábûru do hloubky 7,7 m pfii svahování 45 a na rozhraní obou zábûrû byla zfiízena terénní lavice v ífii 600 mm. V ky zábûrû v kopû byly podfiízeny poloze základov ch spar okolních plo nû zakládan ch objektû. ÚroveÀ pro zahájení spou tûní byla zvolena na rozhraní horizontu tûrkû a jílû, coï umoïnilo jímání spodních vod ze tûrkû, které se nacházely nad jíly. Odvodnûní stavební jámy a zaloïení studny bylo druhou fází postupu. Za tím úãelem byla po obvodû jámy zfiízená drenáïní obvodová kanalizace prûmûru 150 mm a ãtyfii jímací achtice z perforovan ch ocelov ch trub prûmûru 900 mm, které slouïily jako v païnice vrtû v jílech a stahovaly sporadickou vodu, kterou jíly nesly. Trouby byly zaraïeny do hloubky 11 m. V této fází byla zaloïena praïcová rovnanina na tûrkopískovém pol táfii o tlou Èce 500 mm. Poãet praïcû byl urãen poïadavkem na kvalitu pol táfie, kter byl poïadován na únosnost 250 kpa. Pol táfi byl provádûn po vrstvách a byla u nûj pfiedepsána prûkazná zkou ka únosnosti. Napûtí pod praïci ãinilo 211,4 kpa. Rovnanina byla sestavena z osmi kusû praïcû ve skupinách po ãtyfiech praïcích. Celkem bylo poloïeno 256 kusû praïcû. Na praïce byl postaven ocelov bfiit lehké konstrukce. Vedle hlavního úkolu bfiitu pro spou tûní, plnil i úlohu bednûní pro Ïelezobetonovou konstrukci bfiitu. Na praïce B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/

20 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 2 Horní v ztuï dna vût í studny Fig. 2 Upper brace of the bottom of the larger caisson Obr. 3 Vnitfiní bednûní spodní ãásti spou tûné studny Fig. 3 Inside formwork of the lower part of the drop caisson silovû pûsobil ve dvou místech a to úhelníkem vysazen m 8 mm pfied vlastní líc bfiitu a sloupky, kter mi bylo nutno bfiit podepfiít na vnitfiní stranû stûny studny. PraÏec byl dimenzován jako prost nosník s pfievisl mi konci. Dubové praïce vyhovûly. Sloupkoví vyhovûlo ze dfieva mûkkého dimenze 160 x 160 mm o rozteãi 650 mm. Postupné odstraàování praïcû bylo písemnû popsáno, neboè pfiedstavuje nebezpeãí, a to zejména u praïcû posledních, kdy je tfieba si pomoci i lany a taïn mi mechanizmy. Návod vychází z nutnosti pfiísnû dodrïovat zásadu symetrického postupu pfii odstraàování praïcû i pfii dal ích postupech odebírání zeminy pod bfiitem. tûrkopískov pol táfi byl zvolen jako zaruãující základová vrstva. Hlinitopísãité tûrky zvodnûlé neskytaly záruku bezpeãného zaloïení studny. Ocelov bfiit byl v nejspodnûj í partii opatfien úhelníkem pfiivafien m na leïat profil U300. Ten tvofiil bezprostfiední styãnou spáru s podkladem po odstranûní praïcû. Plocha spáry je rozhodující pro stanovení pravdûpodobnosti, Ïe studna podhrabáváním bude klesat. Vnitfiní ocelov plech byl navrïen ve vodotûsném provedení (obr. 1). Ve tfietí fázi byl vyztuïen a vybetonován bfiit a stûny studny navrïené z vodostavebného betonu B30-HV8 s jednou pracovní spárou asi uprostfied v ky spou tûné stûny objektu s vloïen m plechov m pásem. Pro hlavní v ztuï byla pouïita ocel a pro tfimínkovou v ztuï. V kresy pro nároãné vyztuïení bfiitu, stûn a pozdûji sloïitého dna (obr. 2) zahrnovaly i detaily stykování v ztuïe a pohledy na stûny s rozmístûním spon mezi v ztu- Ïí pfii obou povr ích. Studna klesala rovnomûrnû aï na kótu 17,55 m. TûÏení zeminy bylo provádûno bagrem umístûn m v ose studny do nádob, které byly vytahovány vûïov m jefiábem. âtvrtá fáze spoãívala v zastavení poklesu studny jejím uzavfiením dnem. Dal í pokles studny byl zastaven pfiekáïkou, kterou tvofiily ãtyfii patky z prostého betonu B20 rozmûrû 1,5 x 1,5 m a tlou Èce 0,6 m. Patky byly provedeny v pfiedstihu a byly dûleïité i pro pfiesnou v kovou polohu studny a tím celého objektu. Tvar dna byl nároãn na v kopové i betonáfiské práce. Nároãnost byla dána poïadovan m tvarem dna komol jehlan s estnáctiúhelníkovou základnou a lichobûïníkov mi stûnami. V kop na úroveà 24,45 m v jílech pod úhlem 45 umoïàoval relativnû pfiesné svahování. Pfiesto pro dodrïení pfiísn ch tolerancí byla pro podkladní beton navrïena plechová lichobûïníková konstrukce, která jednak mohla b t stabilizována na zeminû podsypem ãi podloïením a jednak spojením na stycích byl proveden pfiedpoklad pro pfiesné provedení podkladního betonu dna a vlastní desky dna. Vodorovná plocha podkladních betonû v úrovni bfiitu byla provedena po stabilizaci studny a pfiedstavovala vhodnou manipulaãní plo inu pro následující betonáï dna. Po dokonãení v kopu dna bylo je tû v ose studny zfiízeno jímání pfiípadn ch spodních vod pfii realizaci konstrukce dna, a to ze esti betonov ch skruïí prûmûru 1 m. Celková stabilita studny a tím celého objektu byla je tû zaji tûna stabilizaãním Ïelezobetonov m prstencem v horní úrovni stûn vlastní studny. Tento Ïelezobetonov prstenec chrání objekt i proti pfiípadnému vztlakovému zvednutí. Mohutn Ïelezobetonov pfiechod, vedle pevnostního poïadavku definitivnû zachytit velké zemní tlaky, utûsàuje i spoj dna a stûn, coï je ji tûno i jiï zmínûn m poïadavkem na vodotûsnost vnitfiního oplechování bfiitu (obr. 2). S TATICK V POâET Pro stanovení hustoty praïcû pod bfiitem studny byla spoãítána hmotnost bfiitu, stûn studny a pravdûpodobné praïcové rovnaniny. Z tohoto stálého zatíïení bylo vypoãteno kontaktní napûtí pod praïci a stanoveny podmínky pro tûrkopískov pol táfi. Pro bfiit byl zvolen v poãtov souãinitel γ f = 1,3 a pro Ïelezobetonové konstrukce normou doporuãen γ f = 1,1. Kontaktní napûtí pod skupinou praïcû ãinilo 160 kpa. Pol táfi byl navrïen na únosnost R dt = 250 kpa. Bylo tfieba se pfiesvûdãit o únosnosti praïcû. Bfiit a podpûry bfiitu byly zavedeny jako pûsobi tû sil a tedy reakce proti zatí- Ïení kontaktním napûtím pod praïcem, zavedeného do v poãtu jako rovnomûrné zatíïení. V poãet prostého nosníku s pfievisl mi konci, jako tuhé konstrukce, byl dostaãující pro krátkodobé pûsobení tohoto stavu. Napûtí v ohybu bylo porovnáno s hodnotou R fd = 12,5 MPa a byl navrïen dubov Ïelezniãní praïec první jakostní tfiídy. Sloupky podporující bfiit vy ly ze dfieva mûkkého v rozmûrech 160 x 160 mm. Stav po odstranûní praïcû byl rozhodující pro zji tûní zda studna bude klesat. Ke statickému posudku tohoto stavu byly vyuïity pevnostní charakteristiky [1]: pro tûrk R d = 3000 kpa a pro tuh jíl 500 kpa. Pod bfiitem pfii ífii 308 a délce 1000 mm vy lo napûttí 1427 kpa < 3000 kpa, coï signalizovalo, Ïe odebíráním zeminy pod bfiitem bude studna klesat, tj. zabofiovat se. Je tfieba uváïit rozdûlení hodnot napûtí po 18 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 1/2003