2/2007 I NŽENÝRSKÉ STAVBY A LETIŠTĚ

Transkript

1 2/2007 I NŽENÝRSKÉ STAVBY A LETIŠTĚ

2 SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, Praha 5 tel.: , fax: svcement@svcement.cz 26/ L ETIŠTNÍ T E R M I N Á L Y B ETONOVÝ PLÁŠŤ P O D M O Ř S K Ý C H P O T R U B Í /10 SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, Praha 4 tel.: svb@svb.cz 18/ ČS C E N T R U M IT B U I L D I N G V P R A Z E 4 S TAVĚT JAKO VÍTR 4/ B U D O V Y Ř E D I T E L S T V Í M ĚSTSKÉ AUTOBUSOVÉ SPOLEČNOSTI (EMT) V M ADRIDU /37 K AZETOVÉ STROPNÍ KONSTRUKCE PRO VELKÉ ROZPONY /32 SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, Brno tel.: , fax: mobil: ssbk@ssbk.cz / V YZTUŽENÉ OPĚRNÉ KONSTRUKCE ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, Praha 1 tel.: fax: cbsbeton@cbsbeton.eu S TATICKÉ V Ý P O Č T Y A NAVRHOVÁNÍ PŘEDPJATÝCH B E T O N O V Ý C H /50 P R E F A B R I K Á T Ů

3 O BSAH R OZHOVOR R OZHOVOR S ING. B. VOTAVOU, ŘEDITELEM ÚRHLMP /2 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE B UDOVY ŘEDITELSTVÍ MĚSTSKÉ AUTOBUSOVÉ SPOLEČNOSTI (EMT) V MADRIDU Hugo Corres-Peiretti, José Romo, Javier León /4 B ETONOVÝ PLÁŠŤ PODMOŘSKÝCH POTRUBÍ Mikael W. Braestrup /10 ČS CENTRUM IT BUILDING V PRAZE 4 Miloslav Smutek, Jan Štěchovský /18 C ENTRUM CHODOV ZÁPADNÍ ČÁST Milan Mužík, Milan Nikš, Martin Půlpán, Ivan Šemík, Miroslav Šváb /22 P ŘEHLED FIREMNÍ PREZENTACE /25 L ETIŠTNÍ TERMINÁLY Jana Margoldová /26 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE K AZETOVÉ STROPNÍ KONSTRUKCE PRO VELKÉ ROZPONY Petr Hájek, Ctislav Fiala /32 S TAVĚT JAKO VÍTR /37 V YZTUŽENÉ OPĚRNÉ KONSTRUKCE Petr Hubík /40 V ĚDA A VÝZKUM V LIV MODIFIKAČNÍCH PŘÍSAD NA OBJEMOVÉ ZMĚNY ČERSTVÝCH CEMENTOVÝCH PAST Jiří Litoš /44 K NEDOŽITÝM 95. NAROZENINÁM I NG. FRANTIŠKA BOUMY /47 M EZINÁRODNÍ KONFERENCE JUNIORSTAV 2007 /48 S OFTWARE S TATICKÉ VÝPOČTY A NAVRHOVÁNÍ PŘEDPJATÝCH BETONOVÝCH PREFABRIKÁTŮ Libor Švejda /50 N ORMY JAKOST CERTIFIKACE E UROKÓD EN Z ATÍŽENÍ TEPLOTOU Milan Holický, Jana Marková /54 I NTERAKČNÍ DIAGRAM PRO PROSTÝ BETON PODLE ČSN EN Michal Sedláček, Jiří Krátký /58 E VROPSKÁ NORMA ČSN EN 40 O SVĚTLOVACÍ STOŽÁRY Marie Studničková /60 A KTUALITY R EŠERŠE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ /62 S EMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA /64 Ročník: sedmý Číslo: 2/2007 (vyšlo dne ) Vychází dvouměsíčně Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí Vydavatelství řídí: Ing. Michal Števula, Ph.D. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Produkce: Ing. Lucie Šimečková Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Luděk Bogdan, Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Zdeněk Gärtner, Ing. Jan Gemrich, Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (před seda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místo předseda), Ing. Jan Hutečka, Ing. arch. Jitka Jadrníčková, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. Milan Kalný, Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeček, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing. arch. Jiří Šrámek, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA, Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Michal Števula, Ph.D., Ing. Vladimír Veselý, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, Praha 7 Ilustrace na této straně: Mgr. A. Marcel Turic Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, Praha 5 Tisk: Libertas, a. s. Drtinova 10, Praha 5 Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, Praha 4 Redakce, objednávky předplatného a inzerce: tel.: redakce@betontks.cz predplatne@betontks.cz Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH 630 Skk (+ poštovné a balné 3 x 35 = = 210 Skk), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E ISSN Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. Foto na titulní straně: Opěrná stěna z armované zeminy s lícními velkoplošnými prefabrikáty, Karlovy Vary, projekt Pontex, s. r. o., foto: Jana Margoldová BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace. B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007 1

4 R OZHOVOR INTERVIEW V ÁŽENÝ PANE ŘEDITELI, V posledních deseti letech jste se významně podílel na růstu a budování úspěšné projekční firmy, teď jste zaměstnán, tak říkajíc, na druhé straně barikády na úřadě, který jste léta navštěvoval a v různých souvislostech žádal o vyjádření k Vašim projektům. Pro projekci i stavební výrobu je to slibná informace vy budete protistraně rozumět a víte, jak s ní komunikovat, aby Vaše vyjádření byla akceptovatelná. Co je teď pro Vás nejdůležitější? V současné době jsou to dva základní úkoly, Ing. Bořek Votava, ředitel jednak zpracování nového Územního plánu Útvaru rozvoje hl. m. Prahy pro hlavní město Prahu tak, aby plán splňoval veškeré nároky na něj kladené s ohledem na rozvoj moderní evropské metropole, a dále v rámci rozvoje města provést přípravné práce pro pořádání Letních olympijských her. K první část vaší otázky: Na jedné straně jsou to záměry investorů reprezentovaných architektonickými společnostmi na trhu a druhá strana mince jsou různé regulativy historicky cenného města. Tato hranice je velmi křehká a doufám, že mé zkušenosti budou v tomto ohledu přínosem v komunikaci jak pro město, veřejnost, tak i pro oborníky. Rád bych připomněl, že tento úřad, který mám tu čest reprezentovat, má i jiné povinnosti. Zde jsou některé z nich: - zpracovává územní plán hlavního města Prahy a provádí jeho aktualizaci, monitoruje a vyhodnocuje jeho naplňování a případné změny; - zpracovává a zajišťuje zpracování koncepce územního rozvoje celoměstských inženýrských a dopravních systémů, jejich vyhodnocení a modelování údajů o zatížení komunikační sítě včetně sítí hromadné přepravy osob; - připravuje a zpracovává podklady a poskytuje odborné konzultace a informace k funkčnímu uspořádání a využití území hlavního města Prahy a zajišťuje součinnost s orgány územního plánování - zpracovává a zajišťuje přípravu strategického plánu hl. m. Prahy a analytických a koncepčních podkladů pro aktualizaci strategické koncepce hl. m. Prahy, - posuzuje návrhy a rozvojové projekty strategického významu a zajišťuje přípravu příslušných stanovisek, monitoruje a vyhodnocuje proces realizace strategické koncepce města a připravuje monitorovací a hodnotící zprávy, - provádí a zajišťuje digitalizaci územně plánovacích podkladů a dokumentací hl. m. Prahy, shromažďuje údaje, data, informace, vede a udržuje informační systém dat o území hl. m. Prahy, dopravě a jednotné technické infrastruktuře hl. m. Prahy, zajišťuje specializované výstupy z těchto dat včetně prezentace na internetových stránkách hl. m. Prahy, - zajišťuje technologickou základnu pro modelování a vyhodnocování rozvoje území hl. m. včetně vlivů na dopravu a životní prostředí, - zajišťuje spolupráci s odbornými institucemi doma i v zahraničí v oblasti urbanismu, územního plánování, strategického rozvoje, informačních systémů o území a tvorby digitálních map ad. Všechny činnosti jsou svým způsobem důležité a v současné době není možné, a ani to není mým cílem, některé nadřazovat případně upřednostňovat. Jste ve funkci sotva pár dnů a už se v souvislosti s některými uvedenými činnostmi pro Vámi řízené pracoviště rýsuje nesnadný úkol podílet se na přípravě Prahy na úspěšnou kandidaturu na pořadatele Letních olympijských her. V posledních dnech po odsouhlasení kandidatury pražským zastupitelstvem se o věci začíná diskutovat mezi odbornou i neodbornou veřejností. Jaký je stav věcí s ohledem na tvorbu nového územního plánu? Vždy je potřeba územní plánování přizpůsobit jak daným potřebám rozvoje metropole reprezentovaným potřebami obyvatel města, ať už se jedná o bydlení, případně bolestivé téma dopravní infrastruktury, a společenským vizím jako v tomto případě pořádání LOH. Na tomto místě bych rád zdůraznil, že tvorba nového územního plánu nebude podřízena jen a pouze pořádání LOH, na straně druhé si myslím, že tato myšlenka pomůže jak zviditelní České republiky, tak rozvoji našeho mikroregionu, a to je obrovská výzva pro nás pro všechny. Jak uvedl v rozhovoru na idnes.cz pan předseda ČOV Milan Jirásek, Praha se o organizaci LOH uchazí již po třetí. V historických pramenech jsou uváděna jednání, která v roce 1924 vedli baron Coubertin s Gutem-Jarkovským a tehdejším ministrem zahraničí Benešem. Myšlenka tehdy spadla pod stůl dřív, než Praha stačila nějakým oficiálním způsobem oznámit svůj zájem. Druhý pokus ukončila srpnová okupace v roce 1968 a přednost dostala Moskva. Takže dnes jsme už dále? Ano. Tomu, abychom se dostali do současného bodu však předcházelo několik let příprav, zpracování analýz, vyhodnocování a porovnávání výsledků, na jejichž základě bylo možno učinit rozhodnutí o dalším postupu. Prvním krokem v přípravě případné olympijské kandidatury bylo už v roce 2003 usnesení Rady hl. m. Prahy (RHMP) o zpracování souhrnného materiálu o současném stavu sportovních zařízení v Praze ve vztahu k pořádání velkých sportovních akcí a posouzení rozvojových a realizačních možností hl. m. Prahy se záměrem posoudit možnosti kandidatury na uspořádání LOH v roce 2016, resp Zastupitelstvo souhlasilo se sledováním záměru Praha olympijská a uložilo předložení návrhu organizačního a finančního zajištění analýzy záměru. Gestorem zpracování analýz byl jmenován ÚRhlmP, toho času Sekce Magistrátu hl. m. Prahy. Výsledky zpracovaných analýz poskytly podklady pro rozhodování o dalších krocích k realizaci záměru. A? Závěrem analýzy současného stavu sportovních zařízení v Praze bylo zjištění, že potřebný mezinárodní standard požadovaný MOV v podstatě splňují pouze tři zařízení nová Aréna Sazka, stadion Sparty na Letné a po úpravách hala T-mobile v Holešovicích. Analýza označila skupinu hlavních areálů, které doporučuje sledovat v budoucí olympijské strategii což jsou zejména Strahov, Štvanice a Maniny, dále areál Slavie v Edenu, umělý 2 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

5 R OZHOVOR INTERVIEW slalomový kanál Povltavská, baseballová centra a několik dalších menších. Pro většinu sportovního programu LOH je třeba vybudovat nová zařízení buď v rozvojových plochách územního plánu pro sport, anebo ve zcela nové lokalitě vybrané k tomuto účelu. Pro stavaře to zní slibně, bude dost práce. Velmi důležitá byla územní analýza pořádání LOH, jež vycházela z předchozí studie a dalších podkladů nabídky jiných kandidátských měst na pořádání LOH v letech 2004 až 2012, požadavků MOV na pořádání LOH; požadavků sportovních olympijských svazů ČSTV a zkušeností a poznatků jiných pořadatelských zemí. V úvahu byly vzaty též požadavky na Paralympijské hry. Jak se vyvíjela územní strategie? 1. pracovní verze Územní strategie pořádání LOH v Praze formulovala a popsala čtyři základní varianty umístění hlavního olympijského areálu (tj. zejména olympijského stadionu, hlavních sportovišť a olympijské vesnice), spolu se sítí doplňujících sportovišť (stávajících areálů a rozvojových lokalit). V každé variantě byly posouzeny nutné dopravní vazby na plánovaný dopravní systém a stanoveny základní podmiňující investice z oblasti dopravy i technické infrastruktury. Ve 2. fázi byla územní analýza pořádání LOH prohloubena, upřesněna a doplněna. Jasně oddělila lokality pro olympijské stavby, které v každém případě budou rozvíjeny a podporovány v souladu s potřebami města, a bezpodmínečně nutný, minimální podíl plánované nadřazené dopravní infrastruktury, který by byl schopen zabezpečit běžný chod města včetně nárůstu dopravy během LOH. To asi z praktického pohledu nejvíce zajímá obyvatele Prahy. Naše čtenáře, a to i mimopražské, bude pochopitelně zajímat objem investic, který bude určovat možný předpokládaný objem stavební výroby v přípravném období. Podklady pro tyto úvahy poskytly výsledky Ekonomické a marketingové studie zpracované společností PricewaterhouseCoopers Česká republika, vybrané ve veřejné obchodní soutěži. Pro základ finančního ocenění konceptu LOH byl vybrán upravený koncept Severní terasy. Modifikace spočívala v umístění olympijské vesnice co nejblíže historickému centru města Prahy. Mottem příprav by se měla stát myšlenka tzv. krásných her. Koncept her v Praze spočívá v jejich vtažení do centra města a využití jeho výjimečného potencionálu krásy. Jde o zcela odlišné pojetí od konceptů jiných světových měst. FaM studie konstatovala, že záměr pořádat OH je dosažitelný. Upozornila však na existující slabé články projektu vyžadující zvýšenou pozornost: do doby podání přihlášky dosáhnout viditelného zlepšení dopravní a sportovní infrastruktury alespoň částečně vybudovat nový Pražský výstavní areál slučitelný s konceptem LOH, vyřešit problematiku ubytovacích kapacit a prokázat využitelnost klíčových staveb i po skončení LOH Další postupné kroky přípravy kandidatury spočívaly v zajištění přípravné studie proveditelnosti nejdůležitějších olympijských zařízení: využití nového letňanského výstaviště z hlediska potřeb LOH; rozvoje Strahova; rozvoje lokality olympijské vesnice; ceremoniálního stadionu ve variantách s ohledem na nutnost jeho po-olympijského využití; rozvoje plaveckého centra na Maninách; výstavby nového kolejního centra a ve zpracování variant olympijského a po-olympijského využití území městem pořízených a pořizovaných urbanistických studií pro území Letňan, Strahova, Manin a Holešovic. Byly zpracovány i přípravné studie potřeby hl. m. Prahy v oblasti sportovní vybavenosti města, dopravní obsluhy a logistiky ad. V rovině organizačních opatření byly řešeny další úkoly. Ve čtvrtek 22. března schválilo pražské zastupitelstvo návrh, aby se Praha ucházela o pořádání LOH pro rok Dá se říci, že i na základě výsledků práce ÚRhlmP. Přeju Vám, pane řediteli, dostatek sil a dobré zdraví na zpracování všech úkolů, které pro ÚRhlmP ještě vyplynou před oficiálním podáním přihlášky a také na naplnění Vašich představ a plánů, se kterými jste do vedení útvaru přišel. Děkuji za váš zájem o činnost ÚRhlmP. Doufám, že ÚRhlmP bude pod mým vedením pracovat tak, aby ho Vaši čtenáři mohli vnímat jako partnera v naplňování jejich projektů. Přeji čtenářům časopisu v projekci i stavební výrobě pěkné jarní dny. Děkuji Vám za rozhovor. Rozhovor s novým ředitelem ÚRhlmP panem Ing. Bořkem Votavou jsme zařadili na místo tradičního úvodníku vzhledem k aktuálnosti data jmenování pana ředitele do funkce a poslednímu vývoji v projektu Praha olympijská pozn. red. připravila Jana Margoldová S ROVNÁNÍ VYBRANÝCH DOPRAVNÍCH VÝKONŮ VYBRANÝCH ZEMÍ Přeprava po železnici (mil. oskm) Přeprava autobusy (mil. oskm) Počet odbavených cestujících na letištích (mil. osob)* Česká republika ,2 5,8 Německo ,4 49,0 Španělsko ,6 32,6 Francie ,0 47,8 Spojené Království ,1 64,3 Řecko ,2 12,1 Maďarsko N/A N/A 2,9 4,7 Polsko N/A N/A 2,7 4,3 Zdroj: EHK/OSN, Eurostat, ICAO (dle Ročenky dopravy 2003, zpráva CWHC, *vybraná letiště (Frankfurt, Madrid, Paříž/CDG, Heathrow) B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007 3

6 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES B U D O V Y Ř E D I T E L S T V Í M ĚSTSKÉ AUTOBUSOVÉ SPOLEČNOSTI (EMT) V MADRIDU HEADQUARTERS B U I L D I N G S OF THE M U N I C I P A L B U S COMPANY I N MADRID H UGO CORRES-PEIRETTI, J OSÉ ROMO, JAVIER LEÓN Článek popisuje dvě konstrukčně výjimečné budovy, při jejichž výstavbě byl použit stavební postup typický pro stavbu mostů. Záměrem bylo obohatit dobrou architekturu stavebním inženýrstvím nejvyšší úrovně. This paper describes two structurally exceptional edifices, during the building of which the construction technology typical of bridge erection was applied. The method employed was aimed to add supreme civil engineering solutions to good-quality architecture. V popisovaném objektu sídlí ředitelství Městské autobusové společnosti města Madridu. Architektonický projekt navrhla kancelář Cano Laso, konstrukční řešení vypracovala společnost Fhecor Ingenieros Consultores. Hlavními dodavateli stavby byly společnosti Ferrovial-Agroman a ACS, ocelovou konstrukci Budovy 1 zpracovala firma Callfer SA. Budovy jsou umístěny ve středu města (obr. 1), v blízkosti nádraží Atocha, mezi dvěma mosty vedoucími přes koleje. Od samého počátku uvažovali architekti o vytvoření volného přízemního parteru bez vizuálních překážek (obr. 2), a to u dvou odlišných budov. Konstrukčním materiálem budovy 1 je ocel a pojetí je odlehčené ve srovnání s budovou 2, betonovou a celkově masivnějšího rázu. Obě budovy mají tři běžná podzemní podlaží. B UDOVA 1 Budova 1, která je větší než sousední budova 2, má tvar pravoúhlého hranolu dlouhého 87,6 m, širokého 14,25 m a vysokého 27,2 m. Aby bylo možné nechat přízemí volné, stojí budova pouze na dvou mohutných železobetonových jádrech, jejichž osy jsou od sebe vzdáleny 52,8 m. Hranol objektu je ve směru podélné osy na obou stranách vykonzolován za vertikální jádra v délkách 26,4 a 7,5 m (obr. 3). Uvolnění přízemí je dosaženo zavěšením betonových desek stropů na nosnou Obr. 1 Umístění budov Fig. 1 Location of the buildings Obr. 2 Architektonické pojetí budov Fig. 2 Display of the architectural conception of the buildings Obr. 3 Geometrické upořádání budovy 1 Fig. 3 Geometrical arrangement of building 1 4 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

7 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 4 a) celkový dutý průřez superkonstrukce tvořený dvěma podélnými I nosníky a spodní a horní betonovou deskou, b) typický průřez hlavními ocelovými nosníky Fig. 4 a) cross section of the overall box section made up by the two I- shaped longitudinal girders and the upper and lower slabs, b) a typical cross section of the steel main girders a) b) 4 5 Obr. 5 Průřez superkonstrukce nad podporami, spodní část je otevřená, aby byl zajištěn dostatečný volný prostor pro schodiště a výtah Fig. 5 Cross section of superstructure above supports, the bottom part is opened to provide clearance to the stairs and the lift Obr. 6 Prostřední podlaží: rošt tvořený podélnými a příčnými trámy s nadbetonováním nad profilovaným plechem Fig. 6 Intermediate floor: grillage of transverse and longitudinal beams and a topping of concrete poured over a folded steel sheet Obr. 7 Typický průřez hlavními příčnými nosníky prostředních podlaží Fig. 7 Typical cross-sections of the main transverse girders and longitudinal beams of intermediate floors 6 7 konstrukci ve vyšších podlažích. Superkonstrukci tvoří dva hlavní, téměř 5 m vysoké, stěnové nosníky uložené rovnoběžně s podélným průčelím na horních koncích železobetonových jader. Zatížení je tak přenášeno přímo do základů. Veškeré statické i dynamické zatížení všech horizontálních konstrukčních prvků je rozděleno na kn na jádro 1 a kn na jádro 2. Aby byly zajištěny adekvátní podmínky, byly pod nosníky na konce jader instalovány podpory typu POT. Oba hlavní nosníky ve tvaru I byly navrženy z oceli (obr. 4). Ze statických důvodů a z hlediska výstavby bylo toto řešení považováno za vhodnější, než příhradový systém nebo nosníky z předpjatého betonu. Při montáži musí ocelové nosníky nést kromě své vlastní hmotnosti i zátěž spodní a horní betonové desky. Jakmile beton desek zatvrdne, chová se komorový průřez jako dvojitá spřažená konstrukce. Ocelové nosníky jsou opatřeny řadou podélných a příčných výztuh. V místech závěsů, po každých 4,8 m, jsou umístěny B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007 5

8 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 8. Nosné prvky navržené k přenosu vodorovného zatížení (tlakem větru) z betonových desek na vertikální jádra při zachování pohyblivosti ve svislém směru, aby se zabránilo vzniku tuhých bodů Fig. 8 Devices used to transfer horizontal actions (wind loads) from the slabs to the vertical cores, leaving free movement capacity in order to avoid hard points Obr. 9 Detail horních závěsů, jejichž výška je pouze 1,25 m, připojení kloubem zamezuje nežádoucím ohybovým účinkům Fig. 9 Detail of the top hangers, were the height is only 1,25 m. Pinned devices were arranged in order to avoid undesirable bending effects po obvodě uzavřené výztuhy. Nad podporami je komorový průřez, i navzdory vysoké hodnotě negativního ohybového momentu, nahrazen velmi tuhým rámem (obr. 5), který je ve spodní části otevřen v důsledku nutnosti volného prostoru pro schodiště a výtah. Aby byla zajištěna dostatečná příčná tuhost a tlaková únosnost v podélném směru, byl pro spodní desku komorového nosníku použit vysokopevnostní beton. Stropní konstrukci každého podlaží tvoří dvojitý systém hlavních příčných nosníků (mezi párovými závěsy) a podélné, profilované ocelové trámky, na nichž je umístěn profilovaný plech (obr. 6 a 7) s 110 mm silnou nadbetonovou vrstvou. Vodorovné konstrukce jsou zavěšeny na hlavních nosnících superkonstrukce pomocí párů předpínacích tyčí z vysoce kvalitní oceli vždy po 4,8 m. K zajištění tuhosti celé konstrukce ve vodorovném směru (zatížení od větru) je každá betonová deska propojena s vertikálními jádry prostřednictvím speciálně navržených prvků, které brání vodorovným pohybům, avšak ve svislém směru ponechávají možnost pohybu. Tím bylo zabráněno vzniku tzv. tuhých bodů v systému podpor betonových desek (obr. 8). Desky se chovají jako stěnové nosníky. Jejich vodorovná tuhost je zajištěna zmíněným nadbetonováním a roštem z příčných trámců, které přenášejí zatížení tlakem od větru z průčelí na vertikální železobetonová jádra. Závěsy jsou provedeny z předpínacích ocelových tyčí (typu Dywidag) s hodnotami f y /f s = 950/1050 N/mm 2 o větším 8 9 průměru ve vyšších podlažích a s menším v nižších podlažích (zatížení roste odspodu směrem vzhůru). Návaznost závěsů mezi podlažími je zprostředkována spojkami, v případě propojování prutů o různých průměrech byly použity spojky speciální. Jednotlivé závěsy začínají pod přírubou hlavního ocelového nosníku, v rovině jeho stěny (obr. 9). V podzemních podlažích jsou kazetové železobetonové stropní desky podepřené betonovými sloupy. Výstavba budovy poté, co byly dokončeny kotvené opěrné stěny a betonové stropní desky až po úroveň přízemí, postupovala v následujících krocích: 1. výstavba vertikálních jader z železobetonu v posuvném bednění, 2. doprava a montáž dvou hlavních nosníků na místě, jednotlivé sekce byly svařeny s ohledem na předpokládaný průhyb, betonová deska přízemí byla navržena tak, aby unesla dynamická zatížení v průběhu montáže a osazování ocelových nosníků, 3. vyzdvižení nosníků silnými jeřáby, nosníky byly instalovány na místo a zajištěny rozpěrami, 4. rozmístění příčných trámů a odpovídajících rozpěr, 5. uložení prefabrikovaných železobetonových desek v prostoru mezi hlavními nosníky (ztracené bednění spodní desky), betonáž monolitické vrstvy desky, 6. uložení horních prefabrikovaných železobetonových desek poté, co monolitický beton spodních desek dosáhl pevnosti alespoň f ck = 30 N/mm 2 a zabetonování monolitické vrstvy, příčné rozepření mezi nosníky bylo odstraněno poté, co pevnost betonu horní desky nabyla hodnoty alespoň f ck = 30 N/mm 2, 7. rozmístění závěsných prutů pod spodní přírubu hlavních nosníků, 8. instalace podélných a příčných oce- 6 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

9 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 10 Stavba hlavních vertikálních jader v posuvném bednění. Fig. 10 Erection of the main vertical cores by climbing formwork system Obr. 11 Montáž segmentů hlavních ocelových nosníků v přízemí Fig. 11 Assembling of the main steel girders of the segments on the ground floor lových nosníků v 5. NP, současná instalace rozpěrných prutů ve spodní části. 9. rozložení profilovaných plechů ztraceného bednění, 10. připnutí závěsných prutů ve 4. NP, 11. instalace ocelových prvků 4. NP, 12. opakování kroků 10 a 11 u zbývajících podlaží, 13. betonáž stropních desek od 5. NP směrem dolů, 14. konečné úpravy geometrie konstrukce pomocí matic na závěsných prutech. Obrázky 10 až 14 ilustrují jednotlivé kroky výstavby. Zvláštností této stavby byla protichůdnost dvou požadavků: na Obr. 12 Zdvíhání prvního hlavního podélného nosníku velikými jeřáby, vedle nosníku si povšimněte bednění pro konzolovou část horní desky Fig. 12 Lifting of the first longitudinal main girder by means of big cranes, notice, beside the girder, the formwork for the cantilever part of the upper slab Obr. 13 Celkový pohled po instalaci prvního roštu Fig. 13 General view once the first grillage is installed Obr. 14 Pohled na sestupný proces výstavby podlaží Fig. 14 View during the descending process of floor assembly Obr. 15 Pohled na hotovou budovu 1 Fig. 15 View of the completed building 1 Obr. 16 Pohled na shromažďovací sál s dvěma páry závěsů s ochranným krytem Fig. 16 View of the assembly hall with two couples of protected hangers B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007 7

10 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 17 Pohled na budovu 2 Fig. 17 View on the building 2 17 Obr. 18 Průřez třemi deskami (ve směru shora dolů od střechy po první podlaží) Fig. 18 Cross-sections of the three slabs (from top to bottom; roof to first floor) jedné straně vysoká protipožární ochrana, která se tradičně na ocelových konstrukcích zajišťuje silnou izolační vrstvou a na druhé straně vizuální štíhlost závěsů, aby bylo zjevné, že se jedná o závěsy a nikoliv o sloupy. Hledání rovnováhy mezi štíhlostí a tloušťkou stálo mnoho inženýrského úsilí. Aby bylo vyhověno standardním požadavkům, bylo nutné zajistit požární stabilitu v trvání 90 min. u podlaží s kancelářemi a 120 min. ve shromažďovacím sále (pod velkou, dvacetipětimetrovou konzolou). Hlavní horní nosníky i ocelové trámy podlah lze před vysokým žárem chránit konvenčními prostředky, výše zmíněné závěsy však představovaly problém z několika důvodů: závěsy jsou štíhlé stavební prvky s vysokou pevností, které přesahují běžný stavební rámec, materiál, z něhož jsou vyrobeny, má velmi vysokou mez průtažnosti (podobně jako materiál, který se používá v předpjatém betonu) a další mechanické vlastnosti (vysokou únosnost, vysokou odolnost proti únavě apod.), tento materiál se však ve srovnání s konvenčními ocelovými prvky (desky nebo profily) chová jinak při vystavení žáru mez průtažnosti se při teplotě 550 C snižuje na 450 N/mm 2 a při teplotě 650 C až na 300 N/mm 2, pokud je autorům známo, žádné podobné stavby s vnitřními závěsy nebyly realizovány (závěsy vně průčelí nejsou při požáru tak namáhány). Po zajímavé experimentální práci s rozličnými izolačními systémy v laboratořích Afiti-Licof se ukázalo, že uspokojivým způsobem se chová vlna ze skleněných vláken se specifickým zatěsněním. Závěsy i s izolací byly zakryty dvojicí nerezových polotrubek. B UDOVA 2 Budova 2, která je umístěna za budovou 1 blíže k mostům vedoucím přes kolejiště, má tvar pravoúhlého hranolu 69,6 m dlouhého, 8,4 m širokého a 10 m vysokého. Stojí na pětici příčných tenkých stěn 20 Obr. 19 Rozložení výztuže a betonáž první desky Fig. 19 Reinforcement layout and concreting of first slab Obr. 20 Betonáž vnější stěny Fig. 20 Concreting of the exterior wall o tloušťce 0,4 m a výšce 4,7 m pod 2. NP. Nad volným přízemím jsou dvě podlaží zhotovená z železobetonových desek 8,4 m širokých o rozpětí 14,4 m (v jednom případě 12,4 m, obr. 17). Konzoly na koncích, délky 7,2 m, zdůrazňují celkový dojem lehkosti stavby. Stropní desku 1. NP tvoří vícenásobný dutý průřez o celkové tloušťce 1,1 m. Horní i spodní desky jsou 0,2 m silné a jsou vzájemně propojeny šesti stěnami 0,4 m širokými a 0,7 m vysokými. Střešní deska má podobnou konstrukci, ale horní deska je přerušena mezi spojovacími stěnami v délce 0,8 m. Stropní deska prostředního podlaží je 0,2 m silná a je podepřena dvěma rovnoběžnými železobetonovými trámy výšky 0,9 m betonovanými současně s deskou. Celková tloušť- 8 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

11 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES ka stropní konstrukce, která se chová jako veliký nosník tvaru TT, je 1,1 m (obr. 18). Rovněž výstavba budovy 2 byla rozdělena na několik fází. Jednotlivé desky nebyly odbedněny, dokud beton poslední z nich nebyl dostatečně zatvrdlý. 1. stavba stěn a desky 1. NP (podepřené), v prvním kroku byla vybetonována spodní část, aby se usnadnila instalace polystyrenových prvků (obr. 19), 2. popuštění vzpěr a jejich opětovná aktivace poté, co beton dosáhl pevnosti v tlaku 22,5 N/mm 2, aby se na stojky bednění nepřenášela zátěž větší, než samotná hmotnost nové desky, 3. betonáž stěn přes 2. NP, ve vnějších stěnách je umístěna vrstva polystyrenové tepelné a zvukové izolace podle požadavků norem (obr. 20), 4. podepření a betonáž desky 2. NP, dru hého a prvního podlaží (v tomto pořadí) poté, co beton střešní desky dosáhl pevnosti v tlaku 22,5 N/mm 2, odbědnění bylo provedeno směrem ze středu rozpětí k podpěrám a od konzoly co nejdále dozadu. Výsledkem rozumného uspořádání jednotlivých polí a výšek (obr. 21) je střízlivá a elegantní stavba, která působí dojmem lehkosti. Prostor mezi oběma budovami propojenými chodbou nesenou budovou 2 a zavěšenou z horního nosníku budovy 1, považuje architekt Gonzalo Cano za prostor gotický za předpokladu, že bude speciálně osvětlen tak, aby si vynucoval pohled vzhůru. Z ÁVĚREČNÉ ÚVAHY Obě budovy jsou výjimečné jsou charakterizovány odlišnými stavebními materiály (podle vhodnosti pro daný případ a konstrukční prvek) i využitím stavebního postupu, který je typický pro stavbu mostů. Záměrem bylo obohatit dobrou architekturu stavebním inženýrstvím nejvyšší úrovně. Stavba v sobě rovněž nese výzvu ke kulturnímu přístupu stavebních inženýrů k architektuře s cílem poskytnout odpovídající přidanou hodnotu. 21 Obr. 21 Koncová část budovy 2 Fig. 21 Final partial aspect of building 2 Obr. 22 Různé pohledy na dokončené budovy Fig. 22 Different views of the completed buildings popuštění podpěr a jejich opětovné vzepření 2. a 1.NP (v tomto pořadí) poté, co beton dosáhl pevnosti v tlaku 22,5 N/mm 2, 6. betonáž stěn až po svrchní podlaží, 7. bednění a betonáž střešní desky, 8. odbednění střešní desky, desek Prof. Dr. Hugo Corres-Peiretti, Dr. HC hcp@fhecor.es José Romo Prof. Dr. Javier León všichni: FHECOR n Ingenieros Consultores Barquillo 23, 2.a Pita, Madris, Spain tel.: info@fhecor.es B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007 9

12 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES B ETONOVÝ PLÁŠŤ P O D M O Ř S K Ý C H P O T R U B Í CONCRETE COATING OF MARINE PIPELINES M IKAEL W. BRAESTRUP Konstrukce ocelových potrubí pro přepravu ropy, plynu, vody a jiných látek tvoří podstatnou část celosvětové stavební činnosti, přičemž asi 10 % všech potrubí je instalováno na volném moři. Mořská potrubí lze rozdělit do těchto funkčních kategorií: přípojná potrubí jsou relativně krátká potrubí s malým průměrem, která přepravují surové uhlovodíky z podmořských ústí vrtů nebo vrtných plošin do výrobních nebo separačních zařízení; servisní potrubí přepravují pomocná média, např. korozní inhibitor, zvedací plyn nebo vstřikovou vodu, v opačném směru, často společně se středovými kabely zajišťujícími elektřinu nebo signalizaci; exportní potrubí přepravují vytěženou ropu nebo plyn na pevninu nebo do sběrných nebo skladovacích zařízení, kde mohou být označena jako importní potrubí. Podmořská potrubí mohou být: neohebná, tj. svařovaná dohromady z ocelových trubek, buď bezešvých nebo podélně svařovaných, kdy nejčastějším materiálem je uhlíková ocel, i když pro přípojná potrubí lze použít nerezavějící slitinu (CRA); ohebná, tj. vyrobená z nekonečných polymerových trubek zesílených vnitřní kostrou a vnějším tlakovým a tažným drátěným opancéřováním. Neohebná potrubí jsou normálně značena vnějším průměrem (OD), zatímco vnitřní průměr (ID) se používá pro ohebná potrubí. Jmenovitý průměr potrubí se tradičně udává v palcích a běžně se používají termíny: malý průměr: menší než 4 střední průměr: od 4 do 16 velký průměr: větší než 16. Co se týká délky, rozlišujeme: spojovací potrubí spojuje zařízení v omezené příbřežní oblasti, přenosová potrubí nebo hlavní potrubí přepravují velká množství ropy nebo plynu z těžebního komplexu na volném moři na pevninu nebo mezi dvěma pevninami. Přenosová potrubí jsou položena přes mořské úžiny, fjordy, ústí velkých řek atd. Zatímco potrubí pro přepravu kapalin na pevnině byla známa už od starověku, vývoj konstrukcí podmořských potrubí spadá do konce první poloviny 20. století. Jako první příklad je obvykle uváděn projekt PLUTO (Pipe Line Under the Ocean) během války (při vylodění v Normandii v roce 1944) se Britové pokoušeli dodávat palivo přes Lamanšský průliv spojeneckým jednotkám, a to pomocí ohebného potrubí o průměru 3. Dávno předtím byla v mělkých vodách Kaspického moře, jezera Caddo v Lousianě, nebo v amerických pobřežních vodách Mexického zálivu, kde se před stoletím začalo s průzkumem výskytu uhlovodíků mimo pevninu, instalována exportní ropná potrubí malého průměru. Evidence potrubí umístěných mimo pevninu se začala vést až v roce 1968 a je odhadováno, že do konce 20. století bylo instalováno téměř km mořských potrubí velkého a středního průměru, přičemž každým rokem přibývá asi km. Většina potrubních systémů je umístěna v silně technicky vybavených oblastech Arabského zálivu, Mexického zálivu a Severního moře. Aby potrubí zůstalo na mořském dně, musí jeho specifická tíha překročit 1,0 a kvůli stabilitě se standardně vyžaduje hodnota 1,4, přičemž v pobřežních oblastech s vysokým působením vln je zvýšena na 1,6 nebo více. U potrubí o průměru vyšším než 12 je často dostatečný záporný vztlak dosahován pomocí přitěžovací obetonávky. Výjimku tvoří potrubí položená v hlubokých vodách, kde kombinace klidné vody a velké tloušťky stěny, která vydrží hydrostatický tlak, odstraňuje nutnost přitěžovacího pláště. Potrubní plášť přináší relativně nové užití betonu. Původně byl používán v Mexickém zálivu a v Arabském zálivu, ale kritéria provedení prodělala podstatný vývoj po zavedení do méně příznivého prostředí, např. v Severním moři [2, 3]. Množství betonu není nepodstatné, u standardního hlavního plynového potrubí, které může být dlouhé stovky kilometrů, představuje přitěžovací plášť objem betonu cca 250 m 3 /km. Článek je zaměřen na speciální vlastnosti betonových plášťů potrubí a konstrukční interakci mezi betonovým pláštěm a ocelovým potrubím. Srovnávací přehled technologie podmořského potrubí lze najít v [6]. I NSTALACE PODMOŘSKÉHO POTRUBÍ Nejběžnější způsob instalace dlouhých potrubí na volném moři je pomocí plavidla k pokládání potrubí (obr. 1). Opláštěné trubky v délkách cca 12,2 m (40 ) dodávané zásobovacími loděmi jsou svařovány do kolony rour na několika svařovacích stanicích na tzv. první linii (obr. 2). Jakmile je svar hotov, plavidlo k pokládání potrubí se posune dopředu na svých osmi až dvanácti kotvách a odtahuje se z pod potrubí, které opisuje křivku S směrem k mořskému dnu. Bóje jsou připevněny ke kotvám, které jsou neustále posunovány vlečnými čluny. Potrubí opouští plavidlo přes naváděcí nos, jehož nastavení kontroluje zakřivení ohybu. Vybočení průvěsu je zabráně- Obr. 1 Pokládka potrubí do moře (S-pokládka) Fig. 1 Offshore pipelaying (S-lay) 10 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

13 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 2 Obvodové svařování na plavidle k pokládání potrubí do moře Fig. 2 Girth welding on laybarge firing line Obr. 3 Svařená kolona rour v napínáku pokládkového plavidla Fig. 3 Welded pipe string in laybarge tensioner no držením potrubí pod tahem, který je zajišťován napínáky přidržujícími troubu na pokládkovém plavidle (obr. 3). Poloponorné plavidlo třetí generace k pokládání potrubí do moře, které pracuje nepřetržitě 24 h denně, je schopno položit 3 až 4 km potrubí denně, což odpovídá přidání 12 m potrubí každých 5 min. Aby se zvýšila rychlost pokládky, jsou často svařovány dva potrubní spoje na odděleném místě, a po té se přidají na první linii dvojité spojování. V hlubokých vodách (několik set metrů) je manipulace s kotvami nepraktická a některá moderní plavidla se opírají o dynamické polohování, které je schopno udržet stanici pomocí mohutných přítlačníků. V hloubkách překračujících asi 700 m je tvar pokládky S nahrazen pokládkou J, kde kolona rour vstupuje do vody ve svislé nebo téměř svislé poloze. To eliminuje použití první linie, což znamená, že svařování se musí provádět pouze na jedné stanici. Proto je dvojité spojování (nebo dokonce trojité či čtyřnásobné spojování) zásadní pro udržení přijatelné rychlosti pokládky. O PLÁŠTĚNÍ TRUBEK Hlavním stavebním prvkem každého podmořského potrubí jsou úseky potrubí v délce cca 12,2 m (40 ). Před svařením do kolony rour a pokládkou na mořské dno jsou jednotlivé díly potrubí opatřeny některými nebo všemi níže uvedenými charakteristikami, jak vyžaduje provedení: vnitřní plášť vnější protikorozní plášť tepelná izolace galvanizační anody přitěžovací obetonávka Typický průřez opláštěným potrubím je zobrazen na obr. 4 a na obr. 5 jsou srovnané opláštěné díly potrubí připravené Obr. 5 Opláštěné díly potrubní připravené k odeslání Fig. 5 Coated pipe joints stacked for shipment k odeslání dodavateli instalace. Opláštění potrubí, zejména obsahuje-li beton, se normálně provádí v obalovacím dvoře na pevnině. Tradičně nejčastější externí korozní ochranou podmořských potrubí býval nátěr černouhelným dehtem a stále zůstává upřednostňovanou volbou u potrubí opatřených přitěžovací obetonávkou. Ze zdravotních, bezpečnostních a ekologických důvodů je toxický uhelný dehet ve stále větší míře nahrazován asfaltem (bitumenem). Tepelně nanášený povlak se skládá Obr. 4 Typický průřez opláštěným svařovaným potrubím Fig. 4 Typical cross-section of coated pipe Obr. 6 Nátěr, vnitřní a vnější obal nanášený na potrubí Fig. 6 Enamel, inner wrap and outer wrap applied to pipe joint B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/

14 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES z asfaltového nátěru zesíleného jednou nebo více vrstvami vnitřního obalu ze skelného vlákna a opatřeného vnějším obalem z asfaltem impregnované plsti se skelným vláknem. Tradičně bývala celková tloušťka 5 až 6 mm, ale současné specifikace umožňují tloušťku 4 mm, pokud je dosažena i přes svarový šev. Nátěrová hmota se připravuje z asfaltu smíchaného s minerálními plnivy na specifikovanou tvrdost a bod měknutí a je skladována při teplotě cca 220 C. Po vyčištění potrubí, přípravě povrchu a nanesení základního nátěru se horký asfalt lije na otáčející se svařované potrubí, na které je současně spirálovitě navinován vnitřní obal ze skelného vlákna a po něm i vnější impregnovaný obal (obr. 6). Vnější protikorozní povlak je doplněn katodovou ochranou. U dlouhých podmořských potrubí je tvořena galvanizačními zinkovými nebo hliníkovými náramkovitými anodami upevněnými na trubku před nanesením betonu (obr. 7). Obr. 7 Montáž galvanizační anody na svařované potrubí s ochranným povlakem Fig. Mounting of sacrificial anode on enamel coated pipe joint Obr. 8 Spirálové armovací koše připevňované na svařované potrubí opatřené ochranným povlakem Fig. 8 Spiral reinforcement cages mounted on enamel coated pipe joint K ONSTRUKCE BETONOVÉHO PLÁŠTĚ Hlavní funkcí betonového pláště je rovnoměrně zatížit potrubí, přičemž hustotu betonu lze zvýšit přidáním železné rudy. Tradičně se specifikuje hustota kg/m 3 (oproti normální hustotě betonu kg/m 3 ), avšak běžně lze dosáhnout hustoty až kg/m 3 a metodou taženého bednění až kg/m 3. Je požadováno, aby hlavní materiály splňovaly obvyklé normy pro výrobu betonu, např. EN Podle místa projektu bývá požadováno použití nízkoalkalického síranovzdorného cementu, nebo jako alternativa vysokopecní struskový cement, který vykazuje dobrou charakteristiku pro použití na volném moři. Mohou být dány horní limity poměru voda/cement (např. 0,40). Minimální obsah cementu 300 kg/m 3 je dostatečný, ale mnoho provozovatelů používá mnohem vyšší obsah, aby dosáhli požadovaných vlastností směsi. Trvanlivost betonového pláště potrubí je vynikající [5], nebylo pozorováno žádné zhoršení na troubách vytažených z moře po 30 letech, což je standardní konstrukční životnost podmořského potrubí. Jako výztuž lze použít běžnou síť s roztečí 17 (drátěné pletivo) v chráněných vodách, ale výdrž takových plášťů v drsnějších mořských podmínkách byla méně než uspokojivá; lepší výsledky byly dosaženy při použití svařovaného drátěného pletiva pro vysoké zatížení. Alternativně se vysoce kvalitní pláště vyztužují žebrovými koši, které lze ohýbat ze standardních svařovaných sítí nebo je lze vyrobit na míru jako spirálové koše bodově svařované. Poměr výztuže musí být dostatečný, aby zajistil celistvost pláště během manipulace, přepravy, instalace a provozu, včetně působení rybářských zařízení. Standardní specifikace jsou min. 0,08 % v podélném směru a 0,5 % po obvodu. Musí být zabráněno elektrickému kontaktu s ocelí trubky nebo s jakýmikoli anodami. N ANÁŠENÍ BETONOVÉHO PLÁŠTĚ U některých dřívějších podmořských potrubí se přitěžovací obetonávka vyráběla tradičním způsobem litím do bednění kolem trubky a tento způsob lze stále používat u nanášení betonových plášťů na místě instalace k překonání malých vodních toků atd. U dlouhých přenosových potrubí je však tento postup příliš nákladný a časově náročný, takže byly vyvinuty metody, které nevyžadují bednění. Nejběžnější aplikací betonu je nahazování, což je proces, při němž se velmi suchá betonová směs (bez sednutí) nahazuje na otáčející se díl potrubí. Dalšími metodami jsou obalování betonu kolem potrubí, kdy je směs přidržována páskou, nebo lití do posuvné formy (posuvné bednění). Armovací ocel se dodává buď jako svařované drátěné pletivo, které se ovine okolo dílu potrubí současně s nanášením betonu, nebo ve formě prefabrikovaných košů, které se nasazují na díl potrubí před Obr. 9 Schématický nákres jednotky pro nahazování betonu Fig. 9 Schematic sketch of concrete impingement unit 12 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

15 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES nanesením betonu a přidržují se v poloze pomocí rozpěrek (obr. 8). Aby zůstal prostor pro zařízení na obvodové svařování při montáži potrubí, nanášení betonu se zastaví v určité vzdálenosti (standardně 360 mm) od obou konců dílu. Anody jsou umisťovány na potrubí před nanesením betonového pláště a jsou chráněny před znečištěním cementem nebo betonem. U betonování v posuvném bednění může být praktičtější namontovat anody následně. Pokud je tloušťka betonu větší než tloušťka anod (která je běžně 40 mm), betonový povlak se zkosí směrem k anodě. Převládající metody nanášení jsou: Nahazování je nejběžnější způsob nanášení betonu na potrubí. Beton jde z míchačky na pásový dopravník, který ho dopraví do jednotky pro nahazování, kde rychle točící se drátěné kartáče nebo paprsky kolesa doslova hází beton na otáčející se potrubí, které se postupně posunuje jednotkou (obr. 9). Nastavením rychlosti posuvu a rychlosti otáčení získá obsluha požadovanou tloušťku pláště, který je uhlazován pomocí stíračů. Je zvlášť důležité, aby nedošlo k tvoření vypuklin na povlaku na koncích potrubí, protože to může vést k odlupování a tvorbě radiálních trhlin při stohování opláštěných dílů. Ze stejného důvodu je hrana povlaku na koncích mírně zaoblena. Určité množství odraženého materiálu (cca 10 %) lze vrátit zpět do směsi. Aby se předešlo nadměrnému spadu, metoda nahazování vyžaduje velmi suchý beton (bez sednutí) s konzistencí vlhké zeminy. Směs nesmí obsahovat žádné velké částice (maximální velikost plniva je Obr. 10 Nanášení betonového pláště potahováním Fig. 10 Concrete coating application by extrusion cca 10 mm), ale obsahuje velké množství jemné frakce. Takže běžný je obsah cementu až 600 kg/m 3, což dává poměr voda/cement asi 0,30. Z praktických důvodů je minimální tloušťka betonu 40 mm, ale může být naneseno až cca 150 mm. V zásadě lze větší tloušťku pláště dosáhnout nanesením druhé vrstvy po vytvrzení první. Zkušenost ukazuje, že jednoduchý ocelový drát omotaný kolem trubky snižuje náchylnost ke spadu po dosažení požadované tloušťky. Tento drát by se však měl po zatvrdnutí betonu pláště potrubí odstranit, aby nepřekážel zařízení k pokládání. Alternativně lze použít vláknobeton (obr. 15). Opravy nevytvrzeného povlaku lze provádět nastříkáním nebo zatřením mírně vlhčí směsí. Produktivita metody nahazování je impozantní dobře fungující jednotka je schopna potáhnout 1 až 1,5 km potrubí za osmihodinovou směnu, což odpovídá nanesení cca 40 m 3 betonu za hodinu. Při potahování je betonová směs nanášena na polyetylénovou nosnou pásku, která je pak pod tlakem spirálovitě navinována na otáčející se díl potrubí (obr. 10). Výztuž je vkládána do pláště ve formě pletiva a/nebo spirálových armovacích tyčí; armovací koše nelze dobře použít. Nosná páska je po vytvrzení betonu odstraněna. Plášť nanesený potahováním může mít různou tloušťku od 25 do 175 mm, přičemž produktivita je řádově stejná jako u nahazování. Bylo obnoveno i tradiční lití betonu s použitím techniky posuvného bednění. Jednotlivé díly potrubí s upevněným armovacím košem se umístí do svislé polohy a betonová směs se lije do prstencového posuvného bednění, které se posunuje kolem dílu nahoru a vibruje (obr. 11). Mechanizací procesu lze zvýšit kapacitu jednotky na 4 až 5 dílů za hodinu, což odpovídá 0,4 až 0,5 km za osmihodinovou směnu. O ŠETŘOVÁNÍ BETONU, KONTROLA A TESTOVÁNÍ Aby se dosáhlo přiměřené hydratace cementu, je důležité zachovat to málo vlhkosti, které je v nanesené směsi. Toho lze docílit plastovým obalem nebo propařováním. V druhém případě musí být teplota spíše nízká (30 až 40 C), částečně aby nedošlo k poškození asfaltového povlaku, částečně aby nedošlo k dehydrataci betonu. Po propařování po dobu 6 až 8 h lze díly potrubí potažené betonem uskladnit stohováním, ale vlhkost by měla být udržována po dobu čtyř dnů. Bez ohledu na způsob ošetření by teplota neměla klesnout pod 5 C, dokud pevnost nedosáhne 15 MPa. Žádný díl potrubí by neměl být vyskladňován dříve než po sedmi dnech, což bývá obvykle ještě později, aby mohla být doložena pevnost po 28 dnech. Stanovení pevnosti betonu v tlaku je obtížné. Obecně se pevnost konstrukčního betonu specifikuje jako pevnost tlaku standardních válců 300 x 150 mm nebo 100mm krychlí, testovaných při dvacetiosmidenní pevnosti, a tyto vzorky jsou běžně lity a testovány na kvalitu betonového pláště. Avšak kvůli způsobu nanášení a suchosti směsi (zejména při nahazování) nemusí být hodnoty reprezentativní u hotového povlaku, takže se požaduje testování na místě betonáže, aby mohla být doložena skutečná pevnost naneseného betonu. Potahovači potrubí tradičně používají pro tento účel vrtaná jádra a běžně je požadována pevnost Obr. 11 Nákres jednotky posuvného bednění Fig. 11 Sketch of a slipforming unit B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/

16 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES jádra 40 MPa stanovená podle normy ASTM C 39. Aby se dosáhlo přiměřeně konzistentních výsledků, musí být průměr jádra alespoň trojnásobek maximální velikosti plniva a délka musí být větší než tento průměr. Jádrové vrtání nesmí poškodit protikorozní povlak ani armování, přičemž je téměř nemožné vyjmout neporušená jádra, zejména při použití drátěného pletiva, které vede k velkému rozptylu výsledků. Alternativně lze použít zkoušení na místě, např. zkoušky na vytažení. Upřednostňovaný způsob doložení pevnosti betonu je specifikováním charakteristické pevnosti na válcích nebo krychlích a požadavkem, aby potahovač pomocí série testů stanovil konzistentní vztah mezi touto pevností a charakteristickou pevností stanovenou jím upřednostňovanou metodou testu na místě, která se použije na stejných vzorcích. Přejímka může být založena na výsledcích při sedmidenní pevnosti, pokud je stanoven podobný vztah mezi sedmi a dvacetiosmidenní pevností. Namáhání v ocelovém potrubí během instalace je dost citlivé na objemovou tíhu ponořeného potrubí, proto jsou nutné úzké tolerance hmotnosti potaženého potrubí, standardně -10 až +20 % u jednotlivých dílů a 0 až +4 % u denní produkce. Aby se dosáhlo takové přesnosti, je nutné udržet jednotnou hustotu betonu. Proto jsou neustále odebírány vzorky pro stanovení hustoty za sucha. Během výroby je stanoven vztah mezi suchým betonem a hustotou mokré směsi, což umožňuje, aby bylo sledování založeno na odebírání vzorků v betonárně. Objemová tíha ponořeného potrubí je také ovlivněna nasákavostí betonového obalu. Pro konstrukční účely se za normální nasákavost považuje 2 % (hmotnosti), ale může být i vyšší. V každém případě se nasákavost ověřuje v obalovacím dvoře ponořením vzorků (nebo celých potažených potrubních dílů) do vody po dobu 24 hodin. Vizuální kontrola rozměrů obsahuje měření obvodu podél dílu potrubí. Je specifikován vnější průměr a minimální objemová tíha ponořeného potrubí (kvůli stabilitě na dně) a potahovač stanoví nominální tloušťku betonu na základě zadané konstrukční hustoty betonu. Betonový plášť musí být souosý s ocelovým potrubím a bez nadměrných zvlnění, přičemž standardní tolerance u potaženého dílu jmenovitého průměru je -10 až +20 mm. Má-li být potrubí položeno konvenční metodou, je důležité, aby betonový plášť neklouzal po protikorozním povlaku, což se dokládá stahovacími testy na hotovém plášti. Betonový plášť určité délky (1,5 až 2 m) u kteréhokoli konce dílu potrubí se oddělí obvodovým řezem pilou a stahuje se hydraulickými zdviháky (obr. 12), přičemž požadovaná mez pevnosti závisí na předpokládané síle napínáku plavidla k pokládání trubek. Stahovací testy jsou normálně prováděny při pokojové teplotě, ale u asfaltových plášťů používaných při horní mezi teplotního rozsahu by mohlo být užitečné ověřit smykovou pevnost při tropické teplotě. Byly zaznamenány případy ocelových trubek, které vyklouzávaly z betonového povlaku. Smyková pevnost styčných ploch mezi betonem a tepelně aplikovanými povlaky je dostatečná, aby poškození vzniklo v protikorozním povlaku, který má smykovou pevnost cca 0,1 MPa při pokojové teplotě. Schopnost betonu odolat nárazům rybářského zařízení musí být doložena nárazovými zkouškami. Díl potrubí se přiměřeně podloží, např. písčitou lavicí nebo masivní plošinou, a udeří se na něj kladivem specifikovanou nárazovou energií (obr. 13). Hmotnost a nárazová hrana beranidla představují standardní zařízení na lovení do vlečné sítě; běžné testy zahrnují: kladivo s rovnou plochou 75 mm, kg, dopadající rychlostí 2 m/s (4 uzly) kladivo o poloměru 10 mm, kg, dopadající rychlostí 2,76 m/s (obr. 14). U prvního testu by bylo přejímacím kritériem, že se neobjeví žádná výztuž po šedesáti opakovaných úderech do stejného místa. U druhého, přísnějšího testu by protikorozní povlak neměl vykazovat žádné poškození a poloměr odloupnutí by neměl překročit 300 mm po pěti úderech. Úhel nárazu je v kolmém směru k ose trubky, ale stanovený může být rovněž šikmý nárazový test (např. při 60 ). Na obr. 15 je betonový plášť po Obr. 12 Zkouška stažení betonového pláště z potrubí Fig. 12 Push-off test on concrete coated pipe Obr. 13 Beranidlo pro nárazovou zkoušku betonového povlaku Fig. 13 Rig for impact testing of concrete coating 14 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

17 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 14 Úzká hrana narážeče hydraulického kladiva kg Fig. 14 Narrow striker edge of 2,68 kg impact hammer pěti opakovaných úderech těžkým kladivem z obr. 14. Obr. 15 Betonový povlak po pěti úderech těžkým hydraulickým kladivem, není odkryt žádný protikorozní povlak Fig. 15 Concrete coating after five blows by the heavy impact Hammer, no anticorrosion coating exposed Z VÝŠENÍ NAMÁHÁNÍ PŘI POKLÁDCE Přestože betonový plášť není brán v úvahu při přenášení konstrukčních zatížení na potrubí, jeho přítomnost zvyšuje ohybovou tuhost. To by nemělo velký důsledek, kdyby tuhost byla rovnoměrná. Potrubí se však spojuje z jednotlivých dílů délky 12 m a svařuje se na plavidle k jeho pokládání na moři (obr. 1). Aby se získal prostor pro obvodové svařování, je beton na koncích dílů zkosen. Po nanesení protikorozního povlaku na svar se dosáhne mechanické ochrany vyplněním montážního spoje obvykle horkým asfaltovým tmelem litým do jednorázového plechového bednění a lícujícím s přilehlým betonem. Protože výplňový materiál je dost měkký, ohybová tuhost se v montážním spoji neliší významně od tuhosti holého ocelového potrubí. Ohybová tuhost složeného, betonem potaženého potrubí je přímo určena za předpokladu plné interakce mezi ocelovým potrubím a betonovým pláštěm. Výpočty mohou být zjednodušeny tím, že se vezme do úvahy lineární pružnost a nezohlední se podíl z protikorozního povlaku, armování a namáhaného betonu. U standardního potrubí může zvýšení tuhosti snadno dosáhnout 50 % a u izolovaného potrubí, kde je beton oddělen od oceli vrstvou izolace (obr. 16), se tuhost může zvýšit o koeficient 2. Během pokládky trubek je potrubí vystaveno ohýbání. Pokud je tuhost nerovnoměrná, zakřivení má tendenci soustřeďovat se v pružnějších montážních spojích. Označením délky potažených úseků a montážních spojů L c, resp. L s, a příslušných ohybů κ c, resp. κ s, dostaneme kompatibilitu: κ c L c + κ s L s = κ L, kde κ je střední křivost a L = L c + L s Momentová rovnováha je: κ c EI c = κ s EI s = κ EI Zde EI c je ohybová tuhost potaženého potrubí, EI s je ohybová tuhost montážních spojů (identifikovaných tuhostí ocelového potrubí) a EI je střední ohybová tuhost. Vyřešením výše uvedených rovnic dostaneme: EI = k EI s, κ s = k κ a κ c = k κ EI s /EI c, kde k = L EI c /(L s EI c + L c EI s ) je činitel zvýšení zakřivení. Není běžné brát do Obr. 16 Složený průřez izolovaného potrubí s betonovým pláštěm Fig. 16 Composite section of insulated pipe with concrete coating úvahy zvýšení tuhosti potažených potrubí. Pokud se tak učiní, je to normálně zjednodušenou střední tuhostí v ohybu [1] definovanou jako: EI = (L c EI c + L s EI s )/L I když tento zjednodušený vzorec není přesný, poskytuje hodnoty velmi blízké správným hodnotám. Všimněte si, že pro L s /L c 0 dostaneme k EI c /EI s takže, pokud je délka montážního spoje malá oproti délce betonem potaženého potrubí, pak bude snížení zakřivení potaženého potrubí nepodstatné, zatímco zakřivení (a tím i namáhání) v montážním spoji se zvýší ve stejném poměru jako pružnost. Toto je důležité, jestliže se má předejít namáhání a trvalému pnutí potrubí během pokládky. Výše uvedený argument předpokládá náhlou změnu tuhosti od montážního spoje k opláštěné části potrubí. Avšak tuhost složeného průřezu v této oblasti se zvyšuje tvořením tlakového pásma v betonu (obr. 16) vyvolaného přenosem sil z ocelového potrubí k betonovému plášti pomocí smyku mezi plochami. Smykové napětí se přenáší na určité délce přechodnice, která se zvyšuje se zvyšováním vynuceného středního zakřivení, které je nulové ve vznikajícím ohybu. Přítomnost délky přechodnice vede ke snížení vzestupu křivosti, což se dá snadno vypočítat za předpokladu, že se pružnost potrubí lineárně mění po délce přechodnice od nižší hodnoty složeného opláštěného potrubí k vyšší hodnotě u montážního spoje. Je to skutečně otázka přidání délky přechodnice k fyzické délce montážního spoje [4]. Samozřejmě, že všechny problémy související se zvýšením tuhosti by nevznikly eliminací přechodu smyku mezi ocelí a betonem. Ohýbání potrubí by pak mělo za následek vznik trhlin po celém obvodu betonového pláště a plášť mezi trhli- B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/

18 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 17 Ohybové zkoušky na opláštěném potrubním spoji v místě montáže Fig. 17 Field bending tests on coated pipe joint Literatura: [1] Wilhoit J C & Merwin J E: Pipe Stresses Induced in Laying Offshore Pipeline, Journal of Engineering for Industry, Trans. ASME, sv. 89, No. 1, Feb. 1967, pp [2] Kiernan E: Concrete Protects Offshore Pipeline, Oil & Gas Journal, Vol. 80, No. 18, May 1982, pp [3] Palmer A. C.: Concrete Coating for Submarine Pipelines, Magazine of Concrete Research, Vol. 34, No. 120, Sept. 1982, pp [4] Pallesen T. R.; Braestrup M. W.; J rgensen O. & Andersen J. B.: Danish Line Insulated against Hydrate Formation, Oil & Gas Journal, Vol. 84, No. 17, Apr. 1986, pp [5] Braestrup M. W.: Concrete Coating of Submarine Pipelines, Improving Performance of Concrete in Marine Environments, IIR Conference, Proc Paper No 11, Hong Kong, June 1987, 16 s. [6] Braestrup M. W.; Andersen J. B.; Andersen L. W.; Bryndum M. B.; Nielsen N. J. R.; & Christensen C. J.: Design and Installation of Marine Pipelines, Blackwell Publishing, Oxford, 2005 nami by se navlékal na potrubí jako korálky na šňůřu, bez zvýšení tuhosti. Avšak jak bylo vysvětleno dříve, je nutné, aby byl přechod smyku mezi plochami na potrubí zachován během pokládky a aby se zabránilo nepřijatelným diferenciálním pohybům kvůli změnám tlaku a teploty během provozu. Zvýšení tuhosti lze snížit provedením obvodových zářezů v betonovém plášti přibližně po 1 m. To bylo realizovánlo na některých starších potrubích v Severním moři, převážně však kvůli kontrole vzniku trhlin. Zářezy v betonu však snižují odolnost pláště proti nárazu i jeho trvanlivost, takže se od této praxe upustilo, zejména když zkušenosti ukázaly, že nekontrolovaný vznik trhlin v betonu nemá žádné negativní účinky. Aby se vypočítala délka přechodnice, a tím faktor zvýšení zakřivení, je nutné znát smykovou pevnost protikorozního povlaku. Většina povlaků, včetně asfaltového, má smykovou pevnost nejméně 0,1 MPa, což dostačuje k zabránění sklouzávání betonového pláště během pokládky. U izolovaných potrubí je nejslabší třecí plocha často mezi izolací a chráničkou pod betonovým pláštěm, ale smyková pevnost povrchu ocelového potrubí je stejné řádové hodnoty. Uvedené výpočty ukazují, že zvýšení zakřivení je důležité pro praktickou tloušťku betonu, přičemž příslušná koncentrace namáhání by měla být vzata v úvahu při analýze namáhání při pokládce, což se zřídka, pokud vůbec, dělá. Povšimněte si však, že v praktických podmínkách lze zvýšení zakřivení snížit v průvěsu, kde je nejnebezpečnější. Ohýbání potrubí na zaváděcím nose v kombinaci s napětím při pokládce vytvoří trhliny v horní části betonového pláště, které se úplně nezacelí po narovnání. Takže střídavé ohýbání potrubí v průvěsu by nutně nevytvořilo tlakové pásmo v betonu, které způsobuje zvýšené zakřivení v montážních spojích. K vyhodnocení zvýšení zakřivení v praktických podmínkách byl realizován prototypový testovací program [4]. Izolovaný a betonem opláštěný díl potrubí s přiříznutím na obou koncích byl vystaven ohýbání s použitím síly výstředného tahu (obr. 17). Měření odpovídajících hodnot vynuceného celkového zakřivení a zakřivení opláštěného spoje mimo konce umožňuje vypočet délky přechodnice. Výsledky vykazují značný rozptyl, ale předpokládané zvýšení délky přechodnice se zvýšením vynuceného zakřivení je zjevné. Průměrné výsledky ukazují smykový přechod mezi plochami, který souhlasí se stahovacími testy provedenými v laboratoři. Testy nedovolily experimentálně stanovit faktor zvýšení zakřivení, ale testování potrubí se simulovaným montážním spojem ukázalo výrazné zvýšení zakřivení na neopláštěném místě. Český překlad otištěn se souhlasem autora. V anglické verzi byl článek otištěn ve sborníku konference Betonářské dny Mikael W. Braestrup samostatný inženýr, MSc, PhD Ramboll, Dánsko mwb@ramboll.dk Ve slavném a rozlehlém městě Efesu vydali prý předkové za dávných dob zákon:... Stavitel, který přejímá provedení veřejné práce, musí závazně prohlásit, kolik bude činit stavební náklad. Po předložení rozpočtu úřadům se stavitelův majetek obstaví po dobu, než je stavba hotova. Jestliže po úplném dokončení stavby odpovídá stavební náklad předloženému rozpočtu, je stavitel vyznamenán pochvalným dekretem a čestnými dary. Také v případě, že se k rozpočtu nemusí doplácet více než čtvrtina, zaplatí se to z veřejných prostředků a nestíhá se to žádnou pokutou. Stoupnou-li však stavební náklady o více než čtvrtinu, vymáhá se rozdíl na dokončení stavby z majetku stavitelova. (Marcus Vitruvius Pollio: Deset knih o architektuře, Kniha desátá, Předmluva) 16 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007

19 photo: Søren Madsen, Stavajte progresívne s novou odskúšanou a overenou technológiou MagnaDense ponúka nové možnosti výstavby betónových konštrukcií. MagnaDense dlhodobé bezúdržbové riešenie pre aplikácie pri špeciálnom zakladaní stavieb, betónových konštrukciách v prostredí pod vodnou hladinou a tienení rádioaktivity. MagnaDense naturálny oxid železa, vysokokvalitná prísada do betónu nepoškodzujúca životné prostredie. Radi Vám poskytneme viac informácií. MINELCO SR, phone , fax ,

20 S TAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES ČS CE N T R U M IT BU I L D I N G V PR A Z E 4 ČS C E N T R U M IT B U I L D I N G I N P R A G U E 4 M ILOSLAV SMUTEK, J AN ŠTĚCHOVSKÝ Česká spořitelna se rozhodla vybudovat novou centrálu IT v Praze 4 v ulici Antala Staška. Budova stojí na místě původního areálu Armabetonu u křižovatky s ulicí Na Strži. Česká spořitelna has decided to build a new central IT building in Prague 4, Antala Staška street. The building stands on the place of previous Armabeton zone at crossroad with Na Strži street. 1a C HARAKTERISTIKA PROJEKTU V Praze 4, poblíž Budějovického náměstí, je v těchto dnech předávána uživateli budova České spořitelny IT Building (obr. 1). Půdorys suterénů má tvar čtyřúhelníka o rozměrech 70 x 60 m, v podzemí jsou v části technologické tři podlaží a v části garážové pět. Nejnižší úroveň základové desky je cca -12 m, sloupec spodní vody má v tomto místě výšku cca 9 m. Přízemí zaujímá prakticky stejnou plochu jako suterény, ve vyšších podlažích jsou plochy redukovány. Středem budovy, kolmo na ulici Antala Staška, prostupuje dvoupodlažní vstupní hala šířky skoro 18 m. Nad její střední částí je atrium na celou výšku budovy. V krajních částech pokračují kancelářská patra, která nemají v úrovni dvoupodlažní haly vnitřní podpory. Středem atria prochází třípatrová ocelová lávka, spojující obě křídla kanceláří. N OSNÁ KONSTRUKCE BUDOVY Nosnou konstrukci tvoří železobetonový monolitický skelet, doplněný obvodový- Obr. 1 a) Pohled na dokončovanou budovu České Spořitelny, b) střední trakt se vstupem do budovy Fig. 1 a) View of finished building of Česká spořitelna, b) Inner tract with entrance to the building 1b Obr. 2 Přemostění vstupního prostoru a) vnější konstrukce během výstavby, b) vnitřní nosná konstrukce, c) vstupní hala před dokončením Fig. 2 Bridging of entrance area a) outer structure during building-up, b) inner bearing structurem, c) entrance hall before finishing 2b 2a 2c 18 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 2/2007