6/2011. MATERIÁLY A TECHNOLOGIE (vysokohodnotné betony)

Transkript

1 6/2011 MATERIÁLY A TECHNOLOGIE (vysokohodnotné betony) pf 2012

2 SPOLEČNOSTI A SVAZY PODPORUJÍCÍ ČASOPIS CO NAJDETE V TOMTO ČÍSLE SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, Praha 5 tel.: , fax: svcement@svcement.cz 43/ MODELOVÁNÍ TOKU SAMOZHUTNITELNÉHO BETONU VÝVOJ TRHU TRANSPORTBETÓNU NA SLOVENSKU A V EURÓPE /4 46/ ZKOUŠKA MODELU PŮDORYSNĚ ZAKŘIVENÉ VISUTÉ A ZAVĚŠENÉ KONSTRUKCE 6/ SLOUPY Z VYSOKO- PEVNOSTNÍHO BETONU V OBCHODNÍM DOMĚ MAGNUM SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, Praha 4 tel.: svb@svb.cz SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, Brno tel.: , fax: mobil: ssbk@ssbk.cz / 78 / SOFTWARE PRO MODELOVÁNÍ ODŠTĚPOVÁNÍ BETONU PŘI POŽÁRU NAVRHOVÁNÍ NA MEZNÍ STAV PORUŠENÍ PROTLAČENÍM INOVATIVNÍ FOTOKATALYTICKÝ CEMENT OBSAHUJÍCÍ NANOČÁSTICE TIO 2 12 / /28 VÝMĚNA A PŘESUN SLOUPŮ ŽELEZOBETONOVÉHO RÁMU ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, Praha 1 tel.: fax: cbsbeton@cbsbeton.eu

3 OBSAH CONTENT ÚVODNÍK Jana Margoldová / 2 TÉMA NALÉHAVÁ POTŘEBA ZMĚN V PŘÍSTUPU A DOHLEDU NAD ZADÁVÁNÍM VEŘEJNÝCH ZAKÁZEK S CÍLEM ZLEPŠENÍ JEJICH CELKOVÉ KVALITY / 3 VÝVOJ TRHU TRANSPORTBETÓNU NA SLOVENSKU A V EURÓPE Patrik Polakovič / 4 STAVEBNÍ KONSTRUKCE SLOUPY Z VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU V OBCHODNÍM DOMĚ MAGNUM Miloš Zich / 6 SANACE A REKONSTRUKCE VÝMĚNA A PŘESUN SLOUPŮ ŽELEZOBETONOVÉHO RÁMU S VYUŽITÍM PŘEDPÍNACÍCH KABELŮ Ladislav Klusáček, Zdeněk Bažant, Jiří Strnad / 12 K PROBLÉMŮM S VLNITÝMI STŘEŠNÍMI DESKAMI Zdeněk Bažant, Miloš Zich / 17 MATERIÁLY A TECHNOLOGIE PŘÍMĚSI DŘÍVE A NYNÍ, ČÁST 1 Alain Štěrba / 20 INOVATIVNÍ FOTOKATALYTICKÝ CEMENT OBSAHUJÍCÍ NANOČÁSTICE TIO 2 Andrea Folli / 28 NOVÝ SUPERPLASTIFIKÁTOR PRE VYSOKOHODNOTNÉ BETÓNY Veronika Kmecová, Stanislav Unčík, Adriana Bariaková, Katarína Šalková / 33 OŠETROVANIE ČERSTVÉHO BETÓNU 5. NÁVRH RECEPTÚRY ČERSTVÉHO BETÓNU S VNÚTORNÝM OŠETROVANÍM Peter Briatka / 36 VĚDA A VÝZKUM MODELOVÁNÍ TOKU SAMOZHUTNITELNÉHO BETONU Jan Skoček, Oldřich Švec / 43 ZKOUŠKA MODELU PŮDORYSNĚ ZAKŘIVENÉ VISUTÉ A ZAVĚŠENÉ KONSTRUKCE Jan Koláček, Radim Nečas, Jiří Stráský / 46 VLIV KAMENIVA NA PRŮBĚH VYSOKÝCH TEPLOT V BETONU Patrik Bayer, Jan Podroužek, Břetislav Teplý, Pavla Rovnaníková, Barbara Kucharczyková a Pavel Schmid / 53 POROVNÁNÍ MATEMATICKÝCH MODELŮ PRO VÝPOČET SMRŠŤOVÁNÍ A DOTVAROVÁNÍ BETONU Jan Soška, Lukáš Vráblík / 58 STUDIUM VLIVU JEMNOZRNNÝCH PŘÍMĚSÍ Z ALTERNATIVNÍCH ZDROJŮ NA FYZIKÁLNĚ-MECHANICKÉ PARAMETRY HSC Tomáš Melichar, David Procházka / 66 HYBRIDNÍ SYSTÉM SMYKOVÝCH VÝZTUŽNÝCH STĚN Ulrich Wirth, Nuri Shirali, Vladimír Křístek / 74 NAVRHOVÁNÍ NA MEZNÍ STAV PORUŠENÍ PROTLAČENÍM 2. ČÁST Jiří Šmejkal, Jaroslav Procházka, Hana Hanzlová / 78 SOFTWARE SOFTWARE PRO MODELOVÁNÍ ODŠTĚPOVÁNÍ BETONU PŘI POŽÁRU Jaroslav Procházka, Radek Štefan, Michal Beneš / 86 NORMY JAKOST CERTIFIKACE HODNOCENÍ PEVNOSTI V TLAKU VYSOKOHODNOTNÝCH BETONŮ ODRAZOVÝMI TVRDOMĚRY Jiří Brožovský / 90 AKTUALITY BÍLÝ BETONOVÝ KVĚTINÁČ / VÝROČÍ ZALOŽENÍ KLOKNEROVA ÚSTAVU / 94 FIBRE CONCRETE 2011 / 95 SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA / 96 FIREMNÍ PREZENTACE SMP CZ / 5 Juniorstav 2012 / 9 Autodesk / 11 Ing. Software Dlubal / 41 Betonconsult / 73 Fine / 77 Červenka Consulting / 85 Hydropol / 93 SSBK / 93 Beton University / 3. strana obálky Betosan / 3. strana obálky ČM cement TX active / 4. strana obálky ROČNÍK: jedenáctý ČÍSLO: 6/2011 (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., Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (před seda), Prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místo předseda), Ing. Jan Hrozek, 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: 3P, spol. s r. o. Pod Bání 8, Praha 8 SAZBA: 3P, spol. s r. o. Pod bání 8, Praha 8 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: mob.: , (tel. linka zrušena) redakce@betontks.cz predplatne@betontks.cz ROČNÍ PŘEDPLATNÉ: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH 21 EUR (+ poštovné a balné 7,20 EUR), cena bez DPH, studentské 270,- Kč (včetně poštovného, 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: Detail bílého sklocementového květináče, článek str. 19, foto: Tomáš Malý BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace. 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 1

4 ÚVODNÍK EDITORIAL MILÉ ČTENÁŘKY, MILÍ ČTENÁŘI, tak tu už zase máme čas adventu a za pár dní Vánoce. Rok se otočil a mohla bych pokračovat v pesimistickém duchu, že se ani nic nezměnilo, nebo že to jde od deseti k pěti (podle toho zda hodnotíme vývoj politické situace nebo stav hospodářství v ČR či Evropě). Ale ono se něco stalo a pro ty, kteří se nějakým způsobem angažují v betonovém stavebnictví se staly dvě důležité věci, které naznačují, že v české společnosti se začíná měnit přístup k betonu. Ve dvou nejvýznamnějších českých stavebních soutěžích, kterých si občas všimnou i veřejná média, byly jako vítězové v kategorii novostavby vyhlášeny stavby z betonu. To je obrovský posun proti předchozím letům a určitě stojí za připomenutí. V časovém pořadí první je bytový dům s tělocvičnou na Petrském náměstí v Praze 1 (arch. ateliér DaM, arch. Petr Burian). Překvapivě v této pražské lokalitě, kde vše střeží památková péče a posuzuje každou i malou opravu více než konzervativně, šel do takové šedivé a neuspořádané stavby odvážně městský investor. Odpovědní uvěřili, že betonová stavba místo nepoškodí, ale naopak ho doplní svou současností a rozhodně neudělali chybu. Stavba v květnu 2011 získala v architektonické soutěži ocenění Grand Prix 2011 (Beton TKS 5/2011). Druhou je Golfový klub Čertovo břemeno (arch. Stanislav Fiala). Zatímco na všech betonových stavbách u nás je obvykle požadován co nejhladší betonový povrch bez pórů a jakákoliv imperfekce je zdrojem nekonečných diskuzí, odborných posudků a důvodem k neplacení faktur dodavateli, zde architekt přiznává, že beton je přírodní materiál s neurčitou nahodilostí, naprosto rovnocenný hrubě opracovaným dřevěným kmenům nebo kamennému zdivu. Syrový beton na pozadí polic s knihami v odpočinkovém koutě klubovny s krbem je krásný stejně jako v příjemně vyhřátých šatnách. Stavba dostala ocenění Stavba roku 2011 (Beton TKS 5/2011). Pokud se česká veřejnost přestává betonu bát a troufá si využít jeho potenciál, je na betonovém stavitelství, aby si tuto ojedinělou příležitost rychle uvědomilo. Realizace betonové stavby je ve všech fázích, od statického návrhu architektem navržené konstrukce, výroby jednotlivých složek vstupních surovin betonové směsi, přes výrobu betonu, jeho ukládání a ošetřování, složitá a vzájemně úzce provázaná a ovlivnitelná. Pro konečný úspěch vyjádřený spokojeností zákazníka a jeho přesvědčením, že příště bude opět stavět z betonu, je nezbytné, aby si toho všichni zúčastnění byli vědomi. Malé zaváhání, špatná, náhodně či záměrně nejasná komunikace kdekoliv v procesu, může vést k nečekaným překvapením třeba až při odbedňování nebo i později a deziluze stavebníka snadno využijí výrobci jiných stavebních materiálů a bojovníci proti betonové lobby. Zájem veřejnosti o beton roste úměrně s rozšiřováním se informací o nových možnostech tohoto dlouho odmítaného materiálu. Laik je často upřímně překvapen, co je možné a jak krásný a zajímavý beton může být. Projevuje se to i zájmem odborné veřejnosti o semináře pořádané na toto téma, které byly opakovaně hojně navštěvovány jak architekty a projektanty, tak i zástupci stavební výroby. Víkendové přílohy celostátních deníků a webové portály livestylových časopisů přinášejí portréty betonových rodinných domů osvícených stavebníků. Beton může nabídnout mnohem více možností a variant struktury, textury a barevnosti povrchů než jiné materiály. Čím více je možností na jedné straně, o to méně je kriterií, zda se dílo zdařilo, na straně druhé. Jde tu nejen o to, aby byly u betonové stavby splněny všechny předepsané požadavky z hlediska bezpečnosti, použitelnosti, trvanlivosti ad., které se už léta používají. Ty jsou pěkně utříděny v odpovídajících normách a předpisech a porovnání výsledků s požadavky je objektivní. Jak ale hodnotit estetické vlastnosti? Technické myšlení hned hledá, jak sestavit nějaký soubor kritérií. Odhlédneme-li od zajištění únosnosti, použitelnosti a trvanlivosti a podíváme se na věc pouze esteticky, má to smysl? Je krása betonu jen ve stejnoměrně šedém, matně hladkém povrchu zcela bez pórů nebo naopak v jeho přírodní nahodilosti? Nehledáme u betonu estetické vlastnosti jiných materiálů, místo abychom v klidu vychutnávali to, co nám beton nabízí? Dokážeme dostat pod ochranu norem a předpisů alespoň všechny současné varianty betonových povrchů? A co uděláme s těmi, které budou navrženy až po té, co předpis vyjde? Dopadá-li na hladkou bílou stěnu sluneční světlo, její vzhled se během dne, roku moc nemění. Dopadá-li světlo vhodně navrženým otvorem nebo oknem na betonový povrch, bude jeho vzhled v danou chvíli naprosto jedinečný, neopakovatelný. Zítra už bude slunce ve stejnou chvíli dopadat z trošku jiného úhlu, a možná svítit nebude, proto jsou dnešní stíny ve všech prohlubních a za všemi výstupky jen obrazem té dnešní chvíle. Už jsem slyšela nebo četla přiznání několika stavebníků, že ta spára na stěně, která je v první chvíli rozčílila, je vlastně zajímavá a už upustili od hledání její nápravy. V žádném případě tu nechci omlouvat špatně odvedenou práci a šlendrián přírodní nahodilostí. Dobrá architektura je o promyšlené koncepci odpovídající programu, pro který je objekt stavěn, nic nechybí, nic nepřebývá, materiály jsou zvoleny a použity tak, aby ze sebe vydaly to nejlepší, ať jsou skryty nebo na povrchu, a stavební firma vše udělá v dohodnuté ceně tak, jakoby si přála dostat od stejného investora další zakázku. Při občasném listování knihami o betonové architektuře se s přiznanou závistí dívám na zajímavé a krásné stavby divadel, galerií a koncertních sálů, které v Čechách zatím odmítáme z betonu stavět. Je to jen naše škoda, že se bojíme používat beton takový, jaký je. Snad však opravdu svítá a přicházejí odvážnější a sebevědomější investoři. Číslo časopisu, které otevíráte, nenabízí velké obrázky obdivovaných staveb, je naopak plné textů, informací, o kterých může být dobré alespoň vědět, že existují, a které se mohou hodit ve chvíli přípravy projektu nebo během realizace stavby, aby se výsledek podařil. Obliba betonu ve společnosti vždy odpovídá úrovni znalostí těch, kdo s ním pracují. Pokud se veřejnost začíná o beton zajímat, snažme se ten zájem podpořit, ne brzy ztratit. Přeji Vám klidné a pohodové Vánoce v kruhu vašich blízkých a radostný vstup do nového roku Jana Margoldová 2 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

5 TÉMA TOPIC NALÉHAVÁ POTŘEBA ZMĚN V PŘÍSTUPU A DOHLEDU NAD ZADÁVÁNÍM VEŘEJNÝCH ZAKÁZEK S CÍLEM ZLEPŠENÍ JEJICH CELKOVÉ KVALITY CHANGES URGED FOR PROCUREMENT POLICY AND REGULATION TO BETTER SUPPORT GLOBAL QUALITY Architekti a konzultační inženýři spojili své síly, aby upozornili evropské zákonodárce, kteří pracují na revizi evropské politiky a regulace veřejných zakázek, že kritéria kvality jsou základním požadavkem v oblasti veřejných zakázek a toto je nutné plně zohlednit při zadávacím řízení. Prohlášení Evropské komise o úsporách ve výši 20 mld. eur jako důsledku posílení vnitřní evropské konkurence nemá význam, pokud se současně nezvýší celková kvalita. Zásada value for money (poměr užitné hodnoty k ceně), která je uvažována jako čistě finanční podmínka v předchozích směrnicích o veřejných zakázkách z let 1992 až 2004, musí být zásadně revidována, aby se po modernizaci směrnic EU pro zadávání veřejných zakázek, zahájené konferencí Evropské komise konané 30. června, dosáhlo odpovídajícího zlepšení. Architects and consulting engineers join forces to draw the attention of the European legislators drafting a new European policy and regulation on public procurement to the fact that quality criteria are a fundamental requirement in public procurement, and should thus be given full consideration in the awarding procedure. The European Commission s claim of EUR 20 billion in savings through increased European competition is meaningless if there is no simultaneous increase in global quality. The value for money principle, as implicitly considered in pure financial terms in the former 1992 and 2004 directives on public procurement, has to be fundamentally reviewed, with a correlated improvement through the modernisation of EU public procurement that was initiated at the European Commission Conference taking place on 30th June. Evropská federace asociací konzultačních inženýrů (EFCA) a Evropská rada architektů (ACE) zastupující poskytovatele technických služeb intelektuální povahy v Evropě vítají Zelenou knihu o modernizaci politiky EU pro zadávání veřejných zakázek: Směrem k efektivnějšímu evropskému trhu veřejných zakázek. Obě federace, EFCA a ACE, jsou vděčné, že dostaly příležitost vyjádřit se k Zelené knize o veřejných zakázkách. Jejich odpovědi jsou založeny na jejich vlastních zkušenostech s tím, jak může být zdokonalen přístup EU k zadávání veřejných zakázek. Architekti a konzultační inženýři hrají klíčovou roli v udržitelnosti dlouhodobého vývoje veřejných projektů používáním nejnovějších technologií a inovací, přístupem k relevantním informacím a přínosem odborných znalostí zaměřených na kvalitu od počátečních přípravných fází návrhu. To však znamená, že výběrové řízení by mělo klást větší důraz na kritéria kvality ve stádiu hodnocení kvalifikace, protože konečná rozhodnutí na základě výběru podle nejnižší ceny vedou k nabízení nepřiměřeně nízkých cen a mohou být v dlouhodobém horizontu ekonomicky chybná. Ve svých návrzích požadují EFCA a ACE změny ve dvou hlavních oblastech: v postavení (statusu) kreativních služeb intelektuální povahy v řetězci zadávání veřejných zakázek, value for money (poměr užitné hodnoty k ceně), ve výběrovém řízení klást větší důraz na kvalitu, včetně zvažování nákladů celého životního cyklu ( life cycle cost ) a užívání principů zelených veřejných zakázek. Poskytovatelé tvůrčích služeb intelektuální povahy nejsou pouze dodavatelé, ale důvěryhodní poradci a odborníci. Prezident EFCA Jan Bosshem v této souvislosti řekl: Architekti a konzultační inženýři jsou pro klienty důvěryhodnými odborníky a poradci nabízejícími tvůrčí služby. Návrh projektu a další inženýrské služby tvoří jen 10 % z celkových nákladů na výstavbu a jen 3 % z celkových stavebních a provozních nákladů. Z tohoto důvodu nemohou být služby intelektuální povahy vybírány stejným způsobem jako zboží, postupy výběru a kvalifikační kritéria to musí zohledňovat. ACE a EFCA navrhuje postup po jednotlivých etapách, založený na jednacím řízení, který umožňuje diskutovat o rozsahu projektu a jeho ceně s nejlepším týmem odborníků. Prezidentka ACE Selma Harrington k tomu uvedla: Problém se ještě zhoršuje pro většinu malých a středních firem a společností, které vzhledem ke své velikosti mají velké obtíže při vstupu na evropský trh veřejných zakázek. V budoucnu by měli být architekti a konzultační inženýři považováni za experty v síti složitých systémů skládání informací a nejlepších postupů z různých zemí a odvětví při zajišťování zdrojů a hledání nejlepšího řešení pro klienta. VĚTŠÍ DŮRAZ NA KVALITU Mezi kritérii pro zadávání veřejných zakázek stále hraje nejnižší cena negativní roli. Při zadávání architektonických a inženýrských služeb se ve skutečnosti zadávací kritéria často omezují jen na výběr podle ceny; zatímco náklady za celou dobu životnosti, udržitelnost a otázky životního prostředí stále ještě nejsou rozhodující. V budoucnu by měly být směrnice na zadávání veřejných zakázek v oblasti architektury a inženýrských služeb založené striktně na základě kvality. Současné zadávání je v praxi v zásadním rozporu s příslušnými postoji EU zaměřenými na udržitelný rozvoj. V roce 2004, v době předchozí revize směrnic o veřejných zakázkách, nebyly udržitelnost a náklady za celou dobu životnosti projektu považovány za tak významné, jako dnes. Je na čase to změnit. Současná revize politiky poskytuje možnost vytvořit tržní podmínky, ve kterých nezávislé tvůrčí služby intelektuální povahy budou moci účinně nabízet vysokou kvalitu a inovativní a udržitelná řešení. Jan Bosschem, prezident EFCA Selma Harrington, prezidentka ACE ze společné tiskové zprávy EFCA a ACE připravil Ing. Martin Zuštík, prezident CACE EFCA ( je jedinou evropskou federací, která představuje obchodní zájmy profesionálních konzultačních inženýrských služeb a dalších souvisejících služeb. V této oblasti pracuje v Evropě kolem 1 milionu odborníků. Členy EFCA jsou asociace v dvaceti šesti zemích. ACE ( je reprezentantem profese architektů v Evropské Unii. Má čtyřicet pět členských organizací a reprezentuje více jak praktikujících architektů. CACE je Česká asociace konzultačních inženýrů ( založená roku Základním úkolem asociace je reprezentovat profesionální konzultační inženýry a společnosti dodávající tyto služby v České republice. 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 3

6 TÉMA TOPIC VÝVOJ TRHU TRANSPORTBETÓNU NA SLOVENSKU A V EURÓPE CONCRETE MARKET DEVELOPMENT IN SLOVAKIA AND EUROPE Patrik Polakovič Článek uvádí statistická shrnutí vývoje trhu transporbetonu ve Slovenské republice a porovnává je s vývojem ve vybraných evropských zemích i Evropě jako celku. The statistical summary of the development of the concrete market in the Slovak Republic are commpared with the same data of chosen European countries as well as the whole Europe. Od konca roku 2008 zaznamenávame na Slovensku nepretržitý pokles stavebnej produkcie sprevádzanej poklesom trhov stavebných materiálov. Pochopiteľne, betón nie je žiadnou výnimkou. V tejto súvislosti som sa rozhodol pozrieť na trh betónu tak na Slovensku, ako aj v zahraničí s cieľom pochopiť dynamiku vývoja, ako aj potenciál ďalšieho poklesu prípadne východísk pre jeho opätovný rast. Objem výroby dosiahol v roku 2010 podľa odhadov Slovenskej asociácie výrobcov transportbetónu 2,4 mil. m 3 betónu. Znamená to, že iba v priebehu dvoch rokov trvajúcej krízy sa Slovensko vrátilo späť do roku S jedným veľkým rozdielom. Kým v roku 2004 boli kapacity výroby betónu primerané vtedajšiemu dopytu, rast trhu betónu v rokoch 2005 až 2008 pritiahol do odvetvia viacero nových hráčov, väčšina pôvodných účastníkov trhu svoje kapacity taktiež rozširovala, čo priviedlo slovenský trh s betónom ku výraznému previsu ponuky nad dopytom. Objem predaja kulminoval v roku 2008, kedy sa v krajine vyrobilo 3,7 mil. m 3 betónu, takže predaj poklesol za nasledujúce dva roky o 35 %. V roku 2011 možno očakávať ďalší pokles na úrovni 5 až 10 % oproti roku Na rozdiel od Slovenskej republiky zaznamenáva EÚ nepretržitý pokles už od roku V roku 2006 dosiahla výroba transportbetónu v EÚ 396,6 mil. m 3. V roku 2008 to už bolo iba 368,1 mil. m 3 a v roku 2010 dokonca len 279,5 mil. m 3, čo predstavuje oproti roku 2006 pokles o takmer 30 %. Je veľmi zaujímavé sledovať dynamiku vývoja v jednotlivých krajinách. V roku 2010 boli zaznamenané najväčšie poklesy výroby v Španielsku, Írsku a Holandsku. Naopak, rast výroby betónu bol zaznamenaný v severských krajinách, v prípade Švédska a Fínska dokonca dvojciferný. Čo bolo jeho príčinou? Severské krajiny zaznamenali poklesy výroby v roku 2009, na druhej strane vplyvom masívnych investícii vlády do infraštruktúrnych projektov bol tento trend už v roku 2010 zvrátený. V prepadoch predaja v období rokov 2006 až 2010 kraľuje Španielsko, kde sa objem výroby prepadol o 61 % z 98 mil. m 3 v roku 2006 na 39 mil. m 3. Rok 2011 je naďalej rokom ďalších poklesov vo väčšine krajín EÚ. Európska asociácia výrobcov transportbetónu odhaduje, že výroba transportbetónu v EÚ poklesne v roku 2011 o 3 až 5 %. Pri odhadovaní potenciálu rastu/poklesu trhu považuje väčšina odborníkov za veľmi dobrú pomôcku indikátor spotreby betónu na jedného obyvateľa. Kde sa nachádza Slovenská republika? V roku 2010 predstavovala spotreba betónu na jedného obyvateľa iba 0,44 m 3. Toto číslo je podstatne nižšie, ako je priemerná spotreba v EÚ, ktorá predstavovala 0,62 m 3. Spotreba na obyvateľa členských krajín ERMCO (vrátane Nórska, Švajčiarska, Turecka a Izraelu) predstavovala dokonca 0,71 m 3. V prípade, ak by spotreba na jedného obyvateľa v SR dosiahla priemer EÚ, objem predaja by vzrástol o m 3, t.j. 18 %. Samotný nárast spotreby bude jednou z hlavných priorít SAVT v budúcnosti. Betón súťaží o pria zeň investorov a architektov s inými stavebnými materiálmi a tu vidím veľký priestor na rast celkového koláča. Slovensko nezaostáva za EÚ len v spotrebe betónu na obyvateľa, ale aj v podiele čerpaného betónu. Kým v EÚ sa v priemere prečerpá 42 % betónu, v Slovenskej republike je to iba 28 %. Tu sa opäť nachádza skrytý potenciál na nárast výnosov a koniec koncov aj ziskovosti sprevádzanej zvyšujúcu kvalitu služieb pre stavebné firmy. V rámci EÚ vykazujú najvyšší podiel čerpania Grécko a Fínsko. Naopak, na konci sa nachádzajú Írsko a Veľká Británia, kde sa čerpá 5, resp. 20 % dodaného betónu. Veľmi zaujímavý je i pohľad na ceny v Európe. Ceny zahŕňajú okrem samotného betónu aj ceny dopravy a čerpania. Z hľadiska porovnania je viditeľné, že najvyššie ceny sa nachádzajú v Nórsku, Dánsku, Švédsku, Veľkej Británii, Francúzsku 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, ,6% 20% 8,3% 11,5% 10,3% 15% 10% 5% 0% 2,4 2,6 2,9 3,2 3,7 2,6 2,4-5% -7,7% -10% -15% -20% -25% -29,7% -30% -35% , ,7% 368,1-6,6% 291,7-20,8% Obr. 1 Objem výroby betónu v SR v mil. m 3, zdroj: ERMCO, SAVT Fig. 1 Concrete production volume in millions m 3, source: ERMCO, SAVT Obr. 2 Vývoj trhu betónu v EÚ v mil. m 3, zdroj: ERMCO Fig. 2 Development of the concrete market in EU in millions m 3, source: ERMCO Obr. 3 Spotreba transportbetónu v m 3 na jedného obyvateľa, zdroj: ERMCO Fig. 3 Consumption of transport concrete in millions of m 3 / per inhabitant, source: ERMCO Obr. 4 Podiel prečerpaného betónu [%], zdroj: ERMCO, SAVT Fig. 4 Share of pumped concrete [%], source: ERMCO Obr. 5 Ceny betónu v Európe vrátanie ceny dopravy a čerpania, zdroj: ERMCO, SAVT Fig. 5 Price of concrete in Europe, incl. transportation and pumping fees, source: ERMCO 279, ,2% 0% -5% -10% -15% -20% -25% 4 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

7 TÉMA TOPIC a Švajčiarsku. Slovenská republika sa radí skôr medzi krajiny s podpriemernou výškou cien. Na druhej strane stále sú ceny v SR vyššie ako v niektorých krajinách zažívajúcich fenomén cenovej vojny. Medzi tieto krajiny radíme Poľsko, Maďarsko, Holandsko, Grécko, Španielsko a Portugalsko. ZÁVER Vyhliadky betonárskeho odvetvia na Slovensku nie sú ružové. Pokles stavebníctva v roku 2009 a 2010 pokračuje aj v tomto roku. V roku 2012 nemožno očakávať podstatnú zmenu. Trh bude naďalej charakterizovaný výraznou prevahou ponuky nad dopytom. Šancou na zmiernenie tejto nerovnováhy je budovanie konkurencieschopnosti betónu na úkor iných stavebných materiá lov. Zvýšenie podielu betónu na úkor železa, skla, tehál prípadne asfaltu automaticky zvyšuje dopyt, a tým pádom aj rast odvetvia. Následne je možne očakávať pozitívny vplyv na vývoj cien, ktoré sú dnes ťažko schopné pokryť celkové náklady ako aj potrebné reinvestície. Je preto nevyhnutné posilniť spoluprácu betonárov s architektmi ako aj stavebnými inžiniermi, a to predovšetkým prostredníctvom asociácií. Ing. Patrik Polakovič, MBA Prezident Slovenskej asociácie výrobcov transportbetónu 3 1,22 0,85 0,71 0,62 0,61 0,51 0,49 0,44 Rakúsko Spanielsko priemer ERMCO Priemer EÚ Česko Nemecko Poľsko Slovensko Poľsko Rakúsko priemer ERMCO Nemecko Priemer EÚ Spanielsko Česko Slovensko 5 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 5

8 STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES SLOUPY Z VYSOKO- PEVNOSTNÍHO BETONU V OBCHODNÍM DOMĚ MAGNUM HIGH-STRENGTH CONCRETE COLUMNS IN THE DEPARTMENT STORE MAGNUM Miloš Zich Článek popisuje dlouhodobé chování sloupů z vysokopevnostního betonu, navržených v objektu obchodního domu Pasáž Magnum v Brně na ulici Česká. Jsou porovnávány naměřené a vypočtené hodnoty poměrného přetvoření betonu. The long-term behavior of columns made of high-strength concrete in the department store Passage Magnum in Brno, Česká street is described in this article. The measured and calculated values of concrete strain are compared. POPIS OBJEKTU Stavba obchodního domu Pasáž Magnum je situována v samém centru Brna na pěší zóně ulice Česká (obr. 1). Jedná se o stavbu tvaru L na místě původních domů v ulicích Česká 10 a Jakubská 3. Objekt je rozčleněn do dvou hmot. První se skládá z tří podlaží obchodních prostor a čtvrtého podlaží s velkoplošnou kanceláří a zázemím obchodu. Druhá hmota terasovitě ustupuje, jedná se o páté až sedmé patro s kancelářemi. V suterénu stavby je umístěno technické zázemí objektu, částečně v historické části a dále zde jsou podzemní garáže pro dvacet devět osobních automobilů. Stavba je založena na železobetonové monolitické vodostavebné tzv. bílé vaně a velkoprůměrových vrtaných pilotách. Po obvodu je provedena trysková injektáž pro zajištění stability sousedních objektů a stěn stavební jámy. Stropní konstrukce jsou tvořeny monolitickými železobetonovými deskami, obvykle se zesílením (hlavicemi) v místě sloupů. Desky jsou podporovány po obvodu monolitickými stěnami a uvnitř železobetonovými sloupy. Prostorová tuhost objektu je zajišťována obvodovými stěnami a komunikačním jádrem, blíže viz [1] a [2]. Vlivem ustupujících horních podlaží dochází k rozdílnému zatížení vnitřních sloupů. Zejména je to patrné u sloupů C6 a C7 (obr. 2 a 3). Sloup C7 je nejvíce zatížený sloup objektu, přenáší zatížení z osmi podlaží (svislá síla od výpočtového zatížení je cca 8 MN). Sloup C6 přenáší zatížení z šesti podlaží, je tedy i méně zatížený (cca 5,5 MN). Z důvodu prostorových požadavků v suterénu budovy na umístění výtahů garážového stání bylo nutno navrhnout sloupy omezených rozměrů. Sloup C7 je navržen v půdorysných rozměrech 450 x 600 mm, sloup C6 v rozměrech 350 x 600 mm. Pro zvýšení únosnosti bylo rozhodnuto o použití vysokopevnostního betonu (HSC). Jednalo se o jedno z prvních využití vysokopevnostního monolitického betonu v budově pozemních staveb u nás. Z důvodu využití kapacity přepravního zařízení betonu a z důvodu experimentálních bylo dodavatelem stavby rozhodnuto provést oba sloupy v 1. PP z betonu třídy C80/95, i když ze statických důvodů postačovala pevnost nižší BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

9 STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES V době výstavby objektu nebyly s touto technologií výraznější zkušenosti. Proto byla návrhu i realizaci sloupů věnována všemi zúčastněnými (investorem, projektantem, dodavatelem) patřičná pozornost. Bylo navrženo podrobné ověření vlastností navrženého betonu i skutečného chování sloupů C6 a C7, které bylo zaměřené zejména na sledování poměrných přetvoření betonu. VYBAVENÍ MĚŘICKÝM ZAŘÍZENÍM Ve sledovaných sloupech byl v 1. PP osazen vždy jeden strunový tenzometr Gage Technique. V hotové konstrukci byly tenzometry osazeny 1,4 m (resp. 1,65 m) nad podlahou (obr. 4). Tenzometry jsou umístěny svisle, měří tak přetvoření v podélné ose sloupu. Čidla jsou upevněna k betonářské výztuži pomocí vázacího drátu (obr. 5). Od jednotlivých tenzometrů vedou přípojné kabely, zabetonované ve sloupu, směrem k základové desce, kde jsou kabely vyvedeny na povrch pro možnost napojení tenzometrické ústředny. V místě tenzometrů je současně měřena teplota betonu zabudovanými odporovými čidly. Měření poměrného přetvoření a teplot bylo prováděno Ústavem betonových a zděných konstrukcí FAST VUT v Brně ve spolupráci s Ústavem stavebního zkušebnictví. Součástí sledování bylo i ověření skutečných materiálových vlastností betonu. Ve spolupráci s dodavatelem betonové směsi a Ústavem technologie stavebních hmot a dílců VUT v Brně byly provedeny zkoušky krychelné pevnosti betonu na krychlích 1o hraně 150 mm ve stáří dva, sedm a 28, 90 a 180 dní, dále zkoušky hranolové pevnosti betonu v tlaku na trámcích rozměrů 400 x 100 x 100 mm ve stáří 28 dní a stanovení modulů pružnosti betonu na třech hranolech o rozměrech 400 x 100 x 100 mm ve stáří 187 dní. Betonáž sloupů a instalace tenzometrů proběhla 1. června 5 Obr. 1 Pohled z ulice Česká Fig. 1 Street view Česká Obr. 2 Půdorys 1. PP, sledované sloupy C6 a C7 Fig. 2 Ground-basement plan, the monitored columns C6 and C7 Obr. 3 Podélný řez budovou Fig. 3 Longitudinal section of the building Obr. 4 Umístění tenzometrů Fig. 4 Position of the strain gauges Obr. 5 Osazení strunových tenzometrů Gage Technique ve sloupu C6 Fig. 5 Strain gauges fixed in the column C6 Obr. 6 Sloupy po odbednění 8. června 2005 Fig. 6 Demolded columns June 8th, 2005 Obr. 7 Pohled na dokončené sloupy Fig. 7 View of the completed columns /2011 technologie konstrukce sanace BETON 7

10 STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Od tohoto okamžiku se uskutečnilo šestnáct měření poměrného přetvoření. První měření bylo odečteno ještě na nezabetonovaných sloupech. V různých stádiích výstavby objektu bylo odečteno celkem jedenáct měření. Další měření (čtyři) proběhla v letech 2007, 2009 a Po dokončení nosné konstrukce v lednu 2006 následovalo provedení podlah a obvodových plášťů. Spodní podlaží byla dokončena v roce 2006, horní, ustupující podlaží ke konci roku Sloupy budovy byly během výstavby podrobně sledovány, byla zaznamenávána data o průběhu výstavby (obr. 6 a 7), o výstavbě stropních desek, o vneseném zatížení, aby bylo posléze možné provést upřesněnou časovou analýzu chování sloupů [3], [7]. VÝPOČTOVÝ MODEL Pro porovnání naměřených a vypočtených hodnot poměrného přetvoření byly v programu TDA [4] vytvořeny prutové výpočetní modely obou sloupů (obr. 8). Modely reprezentují výseky sloupů v 1. PP jednotkové délky. Příčný řez je vždy tvořen dvě ma konečnými prvky reprezentující beton a betonářskou výztuž, lze tak sledovat přerozdělení sil mezi výztuží a betonem. Oba prvky mají totožné těžiště. Průřezové charakteristiky sloupů jsou uvedené v tab. 1. Výsek je zatížen osovou silou v těžišti průřezu. Model nezohledňuje geometrické imperfekce a vliv vzpěru. V tab. 2 jsou na základě naměřených hodnot stanoveny parametry betonu uvažované ve výpočtu přetvoření. Reologický model byl zvolen dle normy EC2 [5]. Vlhkost vzduchu byla uvažována po dobu výstavby průměrnou hodnotou 70 % a po dokončení nosné konstrukce hodnotou 50 % (hodnota byla ověřena měřením). Síly do sloupů jsou převzaty ze statického výpočtu projektanta stavby [2]. Jedná se v podstatě o svislé reakce v místě sloupů, stanovené pomocí deskových výpočetních modelů jednotlivých podlažích (řešených výpočetním programem Nexis 32 [4]). V modelech bylo v místech sloupů a stěn uvažováno prosté podepření. Ve sloupech se tedy předpokládal vznik pouze normálových sil. Model TDA respektuje postupnou výstavbu sloupů. Zatížení je postupně aplikováno v čase skutečného vnesení. Jedná se o výpočtový model vystihující dlouhodobé chování (reologii). Z toho důvodu je uvažováno jen stálé zatížení. Nahodilé zatížení je uvažováno nulovou hodnotou. Je to samozřejmě problematická otázka, neboť v době měření se nedá Tab. 1 Průřezové charakteristiky sloupů Tab. 1 Cross-sectional characteristics of the columns Charakteristika Sloup C6 Sloup C7 rozměry (a; b) [m] 0,35; 0,6 0,45; 0,6 plocha průřezu (a.b) [m 2 ] 0,21 0,27 průměr výztuže (d s ) [m] 0,025 0,032 počet kusů (n s ) plocha výztuže (A s ) [m 2 ] 0, , plocha betonu (A c ) [m 2 ] 0, , náhradní tloušťka (h o ) [m] 0,211 0,243 procento vyztu žení [%] 4,65 6 Tab. 2 Parametry betonu Tab. 2 Par ameters of concrete Charakteristika Hodnota objemová hmotnost betonu [kg/m 3 ] 25 tečnový modul pružnosti E c [MPa] charakteristická válcová pevnost v tlaku f ck v čase 28 dní [MPa] 70,5 součinitel s 0,25 vlhkost vzduchu [%] 70 (50) Obr. 8 Schéma výpočtového modelu Fig. 8 Scheme of the calculation model Obr. 9 Průběh poměrného přetvoření betonu ve sloupu C6 Fig. 9 The course of concrete strain of the column C6 Obr. 10 Průběh poměrného přetvoření betonu ve sloupu C7 Fig. 10 The course of concrete strain of the column C7 Obr. 11 Průběh normálové síly v betonu a ve výztuži sloup C7, varianta výpočtu 1 Fig. 11 The course of the normal force in the concrete and in the reinforcement column C7, variant calculation 1 poměrné přetvoření [μm/m] 9 poměrné přetvoření [μm/m] měření var. 1 var čas od betonáže sloupu [dny] měření var. 1 var čas od betonáže sloupu [dny] normálová síla v % z celkové síly síla v betonu síla v oceli celková síla na sloup čas [dny] 8 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

11 STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES v budově nahodilé zatížení vyloučit. Při měření tam vždy nějaké je, část ho působí i dlouhodobě (nábytek, část skladovaných věcí apod.) a podílí se na zvýšení dotvarování betonu. Hodnota nahodilého dlouhodobého zatížení je tedy značně neznámá hodnota. Stanovit velikost zatížení v okamžiku měření v celé budově je velice obtížné (nejsou např. přístupná všechna patra). Lze tedy jen odhadovat možnou chybu neuvažováním nahodilého zatížení. Pro kancelářské a obchodní plochy se uvádí např. dlouhodobá složka nahodilého zatížení mezi 30 až 60 % z celkového nahodilého zatížení (viz např. součinitel ψ 2 v EN 1991 aj.). U obou sloupů tvoří v našem případě nahodilé zatížení 23 % z celkového zatížení. Dlouhodobá složka nahodilého zatížení je poté cca 7 až 14 % celkového zatížení. Tyto hodnoty ukazují na případnou chybu výpočtového modelu neuvažováním nahodilého zatížení, kterou je při vyhodnocování měření nutno mít v patrnosti. SROVNÁNÍ NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH DAT Na obr. 9 a 10 jsou uvedeny průběhy naměřeného a vypočteného poměrného přetvoření betonu sloupů C6 a C7 pro dvě varianty výpočtů: Ve variantě 1 je zatížení do sloupů uvažováno dle hodnot uvedených v projektu [2], tedy při uvažování prostého podepření desek sloupy a obvodovými stěnami. Ve variantě 2 jsou síly ve sloupech uvažovány za předpokladu, že deskové modely jednotlivých podlaží jsou plně vetknuty do obvodových stěn. Došlo tak ke zmenšení sil z jednotlivých podlaží a k celkovému snížení normálové síly; u sloupu C6 o 9 % a u sloupu C7 o 25 %. Oba obrázky ukazují vcelku dobrou shodu naměřených a vypočtených hodnot u obou sloupů v počátečních fázích výstavby. Přibližně do stáří sloupů 300 dní jsou výsledky obou variant výpočtů vyhovující. Odpovídá to přibližně času dokončení nosné konstrukce budovy. V okamžiku, kdy je konstrukce postupně zatěžována ostatním stálým zatížením (obvodové pláště, příčky, podlahy, podhledy, vzduchotechnika apod.) a začíná působit nahodilé zatížení, se výsledky výpočtů a měření u varianty 1 rozcházejí. Výrazně je to patrné u sloupu C7. V dalším textu jsou objasněny důvody, proč tomu tak je. Nejasné statické působení celé budovy Statický výpočet [2], z kterého byly převzaty síly na sloupy, nerespektoval prostorové působení budovy. Výpočet s prostým uložením desek je z hlediska namáhání desek proveden na straně bezpečné. Ve skutečnosti jsou železobetonové desky, uložené ve spodních podlažích na železobetonových stěnách a v horních podlažích na zděných stěnách, vždy alespoň částečně vetknuty do stěn. Tím dochází k jinému přerozdělení vnitřních sil v deskách i reakcí do podpor. Z toho důvodu byla námi uvažována varianta 2, která předpokládá po obvodě plně vetknuté desky. Bylo tak zmenšeno zatížení na vnitřní sloupy a dosaženo lepší shody naměřených a vypočtených hodnot. Vhodnější by bylo sestavit prostorový výpočetní model a analyzovat celou budovu s respektováním skutečné tuhosti podpor. Prostorová tuhost budovy je zajištěna tuhými stěnami, přesto by z tohoto modelu vznikly ohybové momenty ve sloupech, které by mohly dále ovlivnit výsledky srovnání. Prostorový model by měl zohlednit postupnou výstavbu konstrukce, tedy postupnou betonáž jednotlivých desek a jejich odbedňování, tím i změnu statického schématu. V železobetonových konstrukcích vznikají trhliny (v důsledku zatížení, smršťování, teplot apod.), tím též dochází k přerozdělení sil do sloupů. To je v současném stavu poznání železobetonových konstrukcí na celkovém modelu budovy velmi obtížně zohlednitelné. Neznalost skutečné velikosti zatížení a změny v průběhu výstavby V průběhu výstavby bylo změněno dispoziční a konstrukční uspořádání horních dvou ustupujících podlaží. Podlaží v původním projektu více FAKULTA STAVEBNÍ pozvánka VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN 14.ODBORNÁ KONFERENCE DOKTORSKÉHO STUDIA JUNIORSTAV LEDNA 2012 v prostorách Fakullty stavební Vysokého učení technického v Brně 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 9

12 STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Literatura: [1] Hirnšal Z., Molnár J., Archtex, s. r. o.: Pasáž Magnum Česká 10 Jakubská 3, Brno, Souhrnná zpráva projektu architektonicko stavební řešení, Brno, 2005 [2] Hladík P.: Pasáž Magnum Česká 10 Jakubská 3, Brno, Prováděcí projekt statiky, Brno, 2005 [3] Zich M.: Projekty sledování jejich realizace a analýza dlouhodobého chování betonových konstrukcí, habilitační práce, VUT FAST Brno, 2011 [4] ESA PrimaWin Reference Manual, SCIA Software, Scientific Application Group, Belgium, 2004 [5] ČSN EN Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí Část 1-1: Obecná pravidla pro pozemní stavby, Český normalizační institut, 2006 [6] Zich M.: Sledování mostu z vysokopevnostního betonu, časopis Beton TKS 4/2010, str , ISSN [7] Valdhans L.: Projekt vícepodlažní budovy v Brně na ul. Česká, diplomová práce, VUT FAST Brno 2006 ustupovala, v nové variantě (ocelová konstrukce) je zatížení menší a více rozneseno do obvodových stěn. Z toho důvodu má sloup C7 ve skutečnosti menší zatížení, než bylo původně projektováno. Též došlo ke změnám skladeb podlah a příček, část horních podlaží byla dokončována postupně v ne zcela jasných časech. Zjistit skutečné změny zatížení v budově je z důvodu rozdílných vlastníků a nájemců velmi obtížné. Ostatní stálé zatížení je v modelu uvažováno zjednodušeně ve čtyřech časech skokovými impulsy, ve skutečnosti bylo vnášeno postupně. Průběh smršťování vysokopevnostního betonu Další neznámou může být průběh smršťování a dotvarování vysokopevnostního betonu, kdy normové vztahy uvažované dle EC2 [5] nemusí pro tento beton zcela odpovídat. Složení betonu (v našem případě i použití mikrosiliky a jiných chemických přísad) může velmi výrazně ovlivnit (negativně i pozitivně) průběh smršťování a dotvarování. Vhodné by proto bylo mít k dispozici i zkušební vzorky pro sledování smršťování a dotvarování v laboratoři obdobně jako v případě mostů [3]. Na celkových rozdílech naměřených a vypočtených hodnot přetvoření se tedy vzájemně podílí kombinace všech tří důvodů. Někdy se mohou sečítat, jindy vzájemně odečítat. Jejich celkové zohlednění je ale v současném stavu poznání značně omezené. Uvedený výpočet je třeba chápat jako základní studijní materiál, upozorňující na řadu problémů s modelování a sledováním skutečného chování železobetonových sloupů budov nejen z vysokopevnostního betonu. Výpočet je pochopitelně možno v budoucnu dále upřesňovat. Je též třeba upozornit, že obdobně jako i u jiných ocelobetonových konstrukcí dochází i u železobetonového sloupu k přerozdělení vnitřních sil mezi betonem a betonářskou výztuží. Na obr. 11 je proto uveden průběh normálových sil stanovených pro variantu 1 v jednotlivých částech sloupu C7. V obrázku je zobrazena poměná velikost síly od stálého zatížení působící na sloup v procentech k celkové síle. Po dokončení výstavby (cca 700 dní) beton přenášel cca 63 % z celkové síly a výztuž 37 %. V dalším průběhu životnosti se síly v obou částech postupně vyrovnávají. Ve sto letech zůstává v betonu 53 % z celkové síly a ve výztuži 47 %. Při dimenzování je tedy třeba počítat se zvýšením namáhání výztuže v důsledku dotvarování a smršťování betonu. ZÁVĚR Realizace sloupů představovala v roce 2005 jednu z prvních aplikací monolitického vysokopevnostního betonu v pozemním stavitelství u nás. Do té doby se HSC beton používal jen u prefabrikátů a mostních staveb, viz např. [6]. Z toho důvodu se přistoupilo k návrhu a realizaci dlouhodobého sledování této konstrukce, které probíhá již cca šest let. Za tuto dobu se podařilo vytvořit soubor informací o průběhu výstavby, zatížení, měření a vyhodnotit chování sloupu s vlivem postupné výstavby a reologických jevů. Z doposud provedené analýzy plynou následující závěry a doporučení: Návrh sloupu z vysokopevnostního betonu umožnil zmenšení rozměrů sloupu a z hlediska investora i výhodnější využití suterénních prostor budovy. Tato varianta se ukázala jako vhodná a méně pracná alternativa k betonovým sloupům s tuhými ocelovými vložkami. Požadovaná pevnost betonu byla z experimentálních důvodů oproti skutečnému požadavku projektu zvýšena na C80/95. Realizace sloupu z vysokopevnostního betonu přímo na stavbě byla možná. Ukázalo se ale, že není jednoduché této pevnosti dosáhnout. Ve skutečnosti jde dle provedených zkoušek o beton o jednu třídu nižší. Srovnání naměřených a vypočtených hodnot bylo vcelku úspěšné. Výsledky ukázaly na problematiku sledování budov a její rozdíly oproti sledování mostů. Jde zejména o odlišnosti v ne zcela staticky čistém schématu budovy oproti obvykle jasnému statickému působení u mostů [6] a o rozdíly ve znalosti skutečné velikosti zatížení. Statický systém budov je obvykle nepřehledný a obtížně vystihnutelný modelováním. U budov často dochází ke změnám zatížení v průběhu výstavby i po jejím dokončení, část nahodilého zatížení působí dlouhodobě apod. U mostů bývá zatížení po jeho dokončení vždy jasné a prochází navíc mnoha kontrolami (např. zkoušky objemové hmotnosti). Použitý reologický model dle EN 1992 se ukázal jako dostatečně vyhovující pro analýzu navržených sloupů z vysokopevnostního betonu. Sledování konstrukce má samo o sobě význam pro včasné odhalení případných poruch a může to nepochybně přispět k lepšímu pochopení dlouhodobého chování obdobných konstrukcí. Dosavadní práce prováděné v rámci sledování sloupů potvrzují správnost projektového řešení a dobrou kvalitu stavebních prací. INFORMACE O OBJEKTU Investor Magnum Invest, s. r. o., Brno Dodavatel nosné konstrukce Brestt, s. r. o., Brno Projektant statické části Ing. Pavel Hladík Realizace 2005 až 2007 Prezentované výsledky byly získány též za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím MPO ČR v rámci projektu FI-IM5/128 Progresivní konstrukce z vysokohodnotného betonu a za finančního přispění MŠMT ČR, projekt 1M0579, v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS. Autor dále děkuje investorovi stavby firmě Magnum Invest, s. r. o., za vstřícný přístup k návrhu sloupů a k jejich sledování. Ing. Miloš Zich, Ph.D. Ústav betonových a zděných konstrukcí FAST VUT v Brně Veveří 95, Brno tel.: , zich.m@fce.vutbr.cz Text článku byl posouzen odborným lektorem. 10 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

13 Využijte bonusu 300* na váš nový AutoCAD LT 2012 Tady profesionál začíná. Podívejte se, proč je AutoCAD LT volbou profesionálů. Zvolte si AutoCAD LT. Produktivita, spolehlivost a kompatibilita začínají s aplikací AutoCAD LT, profesionálním softwarem pro přesné kreslení ve 2D. Využijte výhod nových funkcí zvyšujících produktivitu. Sdílejte vaši práci díky originálnímu formátu DWG. A nyní mužete získat všechny tyto výhody se zajímavou slevou. Výjimečná produktivita. Výjimečný poměr hodnoty a ceny. Pořiďte si nový AutoCAD LT a získejte bonus ve výši 300*. Objednejte včas a ušetříte 300* Pro podmínky akce kontaktujte svého prodejce.

14 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION VÝMĚNA A PŘESUN SLOUPŮ ŽELEZOBETONOVÉHO RÁMU S VYUŽITÍM PŘEDPÍNACÍCH KABELŮ REPLACEMENT AND RELOCATION OF REINFORCED FRAME COLUMS Ladislav Klusáček, Zdeněk Bažant, Jiří Strnad A prestigious engineering factory nearby Kroměříž has been using an old concrete object for production and storage purposes. To be able to exploit the ground floor better, it was required to remove two internal columns of the hall. To compensate for this removal, a new concrete column in the middle of the hall was constructed. Securing of the columns on upper floors was provided by using prestressed tendons. A prestigious engineering factory nearby Kroměříž has been using an old concrete object for production and storage purposes. To be able to exploit the ground floor better, it was required to remove two internal columns of the hall. To compensate for this removal, a new concrete column in the middle of the hall was constructed. Securing of the columns on upper floors was provided by using prestressed tendons. POPIS KONSTRUKCE A ZADÁNÍ Masivní třípodlažní nepodsklepená stavba pochází dle výkresové dokumentace z roku Vzhledově prokazuje na prvý pohled svůj původ jedná se o tzv. Baťův skelet, stavěný v dřívějších dobách firmou Baťa. Vystavěn byl ostatně Průmyslovými stavbami, n. p., Gottwaldov, což byla následná organizace, vzniklá z původní Baťovy stavební firmy. Půdorysně jde o třítakt (obr. 1), osově (7, ,5) x (15 x 6) m, výšky podlaží (zaokrouhleně) jsou u 1. NP 6,2 m, u 2. NP 5,4 m a u 3. NP 3,8 m. Základovou konstrukci tvoří železobetonové čtvercové dvoustupňové patky pod vnějšími sloupy, spojené podélným pásem, pod vnitřními dvěma sloupy je vybetonována společná obdélníková dvoustupňová patka. Nosnou svislou konstrukcí jsou sloupy kruhového půdorysu 0,65 m, vodorovně mezi sloupy v příčném směru jsou provedeny rámové průvlaky, zčásti rozšířené u vnějších sloupů a v celé šíři mezi sloupy vnitřními. Tvar příčného rámu s původním průběhem ohybových momentů na příčli nad 1. NP v charakteristických hodnotách je uveden na obr. 2. Mezi příčnými rámy jsou vedeny ve fasádách a uvnitř objektu čtyři podélné ztužující průvlaky. Strop byl vyroben jako železobetonový trámečkový, systému Hennebique (trámečky orientovány podélně stavby), bez podhledu. Fasády jsou vyzděny (zdivo na podélných ztužidlech a na koncovém příčném rámu) a opatřeny velkými okny. Vnitřní členění stavby je jen místní použity byly dělící příčky, schodiště apod. Vstup do stavby je několika vraty a dveřmi v 1. NP, mimo to je stavba propojena s ostatními okolními objekty. Pro zvětšení prostoru 1. NP pro montáž strojního automatu pro unikátní automobilovou výrobu bylo požadováno odstranění dvou středních sloupů jednoho vnitřního rámu haly. Z prostorových důvodů bylo přípustné jejich nahrazení pouze jedním novým železobetonovým sloupem uprostřed rozponu haly. Dostupné podklady Projektanti měli k dispozici neúplnou projektovou dokumentaci [4], která se v některých detailech lišila od skutečnosti. Z dokumentace nebylo patrné vyztužení konstrukce a sporná byla také hloubka založení patek. 1 Ověření a doměření výkresů provedli autoři statického projektu při zpracovávání dokumentace úpravy [2]. Při stavbě bylo pak nutné upravovat postup prací podle skutečnosti na místě samém zejména se to týkalo základových konstrukcí, např. střední patka pod dvěma kruhovými sloupy uvnitř stavby měla zcela jiný tvar, než bylo uvedeno v původních výkresech. Skutečný tvar byl zjištěn až po odkopání základu při realizaci. Stavebně statický, materiálový a inženýrskogeologický průzkum Stavebně statický a materiálový průzkum mohl být zajištěn z provozních důvodů jen v mírném předstihu před zahájením projekčních prací to značně komplikovalo návrh řešení a projektování, neboť bylo nutné již hotové výkresy upravovat podle zjištěných skutečností. Zejména se to týkalo značně proměnné kvality betonu (C8/10 až C12/15). Vyztužení jednotlivých prvků bylo velmi úsporné, rozložení prutů bylo nepříliš pravidelné. Pro hlavní výztuž byla použita ocel J , třmínky byly provedeny z výztuže hladké (zřejmě E ) [5]. Stav budovy byl poměrně dobrý. Nebyly nalezeny žádné zřejmé poruchy, také nedocházelo k poklesům v základech. Na úspěšnost statické úpravy a rekonstrukce stav objektu neměl negativní vliv. Inženýrsko-geologický průzkum nebyl z provozních důvodů proveden, skladba podzákladí však byla ověřena pomocí [7]. V podloží se vyskytují fluviální písky až písčité štěrky ne- 12 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

15 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION Obr. 1 Tvar konstrukce; půdorys, řez Fig. 1 Form of the structure, groud plan, cross section Obr. 2 Ohybové momenty na původní konstrukci Fig. 2 Bending moments on the original structure Obr. 3 Ohybové momenty na konstrukci s novým sloupem, a) vyrovnání momentových účinků stálého zatížení předpínacími kabely, b) zbytkové ohybové momenty po sanaci Fig. 3 Bending moments on the structure with new column, a) equalization of bending effects of death load using prestressing strands, b) residual bending moments after reconstruction 2 3a 3b členěné hlavní terasy a dále i písčité štěrky výplavových kuželů (střední pleistocén riss). Základovou půdu lze zatřídit jako S2, s charakteristickou únosností 500 až 600 kpa (dle šíře základu a hloubky založení). TECHNICKÉ ŘEŠENÍ NÁHRADY SLOUPŮ JEDNÍM NOVÝM SLOUPEM Obecné řešení Náhrada dvou původních sloupů jedním novým sloupem uprostřed rozponu celé haly představovala náročnou výzvu. Jde o zásadní změnu statického systému monolitického rámu o třech polích na rám o dvou polích, a to pouze ve spodním podlaží. Sloupy horního podlaží působí velkými silami na rámový příčel a po odstranění jejich podpor, spodních sloupů, je jejich přenesení klíčovou úlohou technického řešení. Změna statického systému v existující rámové konstrukci vede vždy na výrazné zvýšení ohybového namáhání původního průvlaku. Jedná-li se navíc o železobetonovou konstrukci, objevují se komplikace z důvodu chybějící výztuže v průřezech nově silně namáhaných. Obecně lze zesílení průvlaku řešit radikálním zvýšením jeho tuhosti. Toho lze dosáhnout u železobetonových rámů výrazným zvětšením jeho průřezu, např. přidanou výztuží a stříkaným betonem. Toto tradiční řešení lze uplatnit zpravidla jen tehdy, je-li pro zvětšovaný průřez dostatek prostoru nejen po stranách průvlaku, ale i pod ním a nad ním. Ve stísněných prostorech a také tam, kde se nejedná o celkovou rekonstrukci budovy se změnou podlah, je výrazné zvětšení původního průřezu nad ním omezeno mocností podlahových vrstev; jsou-li podlahy tenkovrstvé, pak tradiční zesílení nelze realizovat vůbec. Řešení vhodně navrženou soustavou předpínacích kabelů využívající LBM (Load Balancing Method) nahrazuje radiálním působením kabelů podpůrný efekt původních sloupů a také výrazně redukuje záporné ohybové momenty nad nově budovanými podporami. Redukce může být při vhodném vedení kabelů tak účinná, že lze prakticky úplně eliminovat zvětšené ohybové účinky ze změny statického schématu, způsobené vlastní tíhou konstrukce. Tak tomu bylo i u popisované konstrukce. Zesilování původního průvlaku přidanou výztuží a stříkaným betonem potom přenáší spolu s již předepnutým průvlakem jen namáhání způsobené proměnným zatížením. To bývá vzhledem k vlastní tíze relativně malé. Zvětšení původního průřezu lze pak provést úsporně, v řešeném případě postačovalo rozšíření o 100 mm pouze v části původního průvlaku. Vedení přepínacích kabelů Náhrada původního podepření dvou středních sloupů ve vyšších podlažích se provedla jejich vynesením ve stropu nad 1. NP předpínacími kabely, které byly vedeny přes nový sloup; takto byla vybalancována vlastní tíha skeletu. Namáhání, vznikající proměnným zatížením, jsou nově přenesena ohybovým zesílením stávajícího rámového průvlaku přibetonováním a přidanou výztuží v celé jeho střední části. Úpravou vznikl v 1. NP z třítaktu dvoutakt. Návrh vedení lan prodělal několik fází. Všechny nerealizované verze vždy předpokládaly vynesení sloupů vyšších podlaží pomocí nového středního sloupu v 1. NP. Výsledný a provedený návrh se lišil tím, že lana nebyla již vedena šikmými dlouhými vrty od vnějších sloupů ke dvojici v 1. NP odstraněných sloupů a nad novým středním sloupem stavby, ale z důvodů snazšího provádění byly dlouhé vrty nahrazeny v jiné poloze soustavou vrtů kratších, šikmých. Pro výsledný projekt, vzhledem ke změně statického schématu, byl proveden nový výpočet, který ovšem vyžadoval větší počet lan. Nový tvar příčného rámu se změněným průběhem ohybových momentů na příčli nad 1. NP v charakteristických hodnotách je uveden na obr. 3. Je třeba poznamenat, že oba tyto průběhy momentů jsou ve skutečnosti fiktivní tento stav nenastal, neboť původní sloupy nebyly dosud odstraněny. Ukázka vedení předpínacích lan je uvedena na obr. 4. Zesílení základu Více než dvojnásobná síla proti akcím původních dvou sloupů se převedla do upraveného starého společného základu novým středním sloupem. Původní základ byl konstruován jako slabě vyztužený krátký pás pro dvojici odstraňovaných sloupů (přitom o vyztužení tohoto spojovacího žebra jinde než u povrchu nebylo nic známo). Po přenesení bodové síly do jeho středu se zvýšené namáhání jak v konstrukci základu, tak nově přerozdělené napětí v základové spáře, řešilo rozšířením základu a doplněním vyztužení. Nejprve se zesílila (přibetonovala) dolní část patky (obr. 5), která se 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 13

16 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION 4 5 6a 7 6b příčně předepnula tak, aby se zatížení v novém uspořádání přeneslo do středu původní patky. Pro předepnutí základu byly použity tři kabely, každý po čtyřech lanech (předpínací stabilizovaná nízkorelaxační obalovaná lana Monostrand 15,7/20 mm, 1770/1860 MPa), která se napínala na síly cca 200 kn. Množství lan a velikosti napínacích sil byly voleny bezpečně tak, aby se vyloučila jakákoliv porucha původně problematické, nově zesílené patky. Bylo popsáno pořadí napínání jednotlivých lan a napínalo se z obou stran. Teprve po předepnutí se dobetonovala horní část patky a vytvořila se tak převázka (obr. 6). Pro zesílení patky bylo vyloučeno použití mikropilot jako nevhodné a neproduktivní. Původní patka byla příliš subtilní a málo vyztužená, než aby u ní bylo možné bez manžetového zesílení (obetonováním) aplikovat mikropiloty. 14 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

17 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION Obr. 4 Vedení předpínacích lan na spodním lící průvlaku Fig. 4 Leading of the prestressed tendons on the floor girder soffit Obr. 5 Pohled na původní konstrukci, zesílený základ je přichystán k betonáži Fig. 5 View of the original structure, strengthened foundation is ready to the concreting Obr. 6 a) Tvar původní patky se zesílením a spřažením příčným předpětím, b) skladba původní a zesílené patky s novým sloupem Fig. 6 a) Form of the original foot, strengthening using transversal prestressing, b) original and strengthened foot with a new column Obr. 7 Připravená výztuž nového sloupu Fig. 7 Ready-to-use new column reinforcementt Obr. 8 Uspořádání předpínací soustavy; a) teoretický návrh, b) skutečně realizované dráhy jednotlivých lan Fig. 8 Arrangement of prestressing system, a) theoretical design, b) real individual strand trajectories Obr. 9 Nový sloup, zesílení střední části průvlaku Fig. 9 New column, strengthening of the middle part of the floor girder Obr. 10 Konečná úprava konstrukce, dva sloupy odstraněny Fig. 10 Final form of the structure, two columns were removed 9 8a 8b 10 Následně byl na zesílenou patku vybetonován nový střední sloup 0,65 x 0.65 m; propojení sloupu s průvlakem nad 1. NP bylo provedeno později (obr. 7). Soustava předpínacích kabelů Pro předpínání průvlaku bylo použito deset předpínacích stabilizovaných (nízkorelaxačních) obalovaných sedmidrátových lan (Monostrandů 15,7/20 mm, 1770/1860 MPa), která se napínala na síly cca 200 kn (obr. 8). Vzhledem k tomu, že proměnné zatížení ve 2. a 3. NP rekonstruované stavby nebylo jednoznačně definováno, bylo množství lan a velikosti napínacích sil voleno bezpečně tak, aby nedošlo v budoucnosti při zvýšení zátěže k problémům. Bylo přesně popsáno pořadí napínání jednotlivých lan; napínalo se z obou stran. Nový tvar příčného rámu se změněným průběhem ohybových momentů na příčli nad 1. NP v charakteristických hodnotách od předpětí je uveden na obr. 3b. Opět je třeba poznamenat, že průběh momentů je ve skutečnosti fiktivní, neboť původní sloupy nebyly v této fázi ještě odstraněny. Dodatečné vedení a působení zesilujících předpínacích kabelů do betonu u základu i průvlaku se provedlo metodou SDC metodou náhradních kabelových kanálků. Náhradní kabelové kanálky se realizovaly diamantovou vrtací technikou s elektrickým pohonem ze spodního líce průvlaku. K vrtání byl použít vrtací suport, který umožnil s dostatečnou přesností nastavení směrů vrtání ve svislé i vodorovné rovině. Pro zajištění plynulého přechodu lan při změnách směrů byly použity deviátory (sedla), zajišťující přenos radiál ních sil a současně vhodným a šetrným způsobem dovolily měnit směr lan. 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 15

18 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION Podklady a literatura: [1] Prohlídka objektu, dokumentace stávajícího stavu 09/2010 [2] Ověření rozměrů konstrukce 10/2010 (Anton O., Bažant Z., Klusáček L., Strnad J.) [3] Objednávka z 08/2010 na vypracování projektové dokumentace stavební úpravy. Mitrenga-stavby, spol. s r. o., Malešovice 144, Malešovice [4] Část původní výkresové dokumentace. Průmyslové stavby Gottwaldov, n. p., 1960 (archiv Chropyňské strojírny, a. s.) [5] Anton O., Cikrle P.: Zpráva o průzkumu železobetonové haly Chropyňské strojírny, a. s., VUT v Brně, FAST, ÚSZ, Veveří 92, Brno, 10/2010 [6] Bažant Z., Klusáček L.: Statika při rekonstrukcích objektů. 5. vydání, CERM Brno 08/2010 [7] Geologická mapa ČR, list Kroměříž, 1 : [8] Bureš J.: Protokol o měření deformací při statické úpravě jednoho pole příčného rámu nosné konstrukce, číslo 00693/2010, Brno 2010 Kotvení se provedlo zapouzdřeným jednolanovým kotevním systémem Dywidag CPS. Kotevní oblasti byly navrženy kombinací sekání a betonování mikrobetonem v původní a nové konstrukci. Tvar kotevního sklípku byl zhotoven a upraven tak, aby tvar dosedací plochy byl kolmý k ose kanálku. Spojení mezi průvlakem a novým sloupem bylo zajištěno ocelovým svařencem, který zajistil průchod předpínacích lan a současně umožňoval později na dolním líci zesílit střední části průvlaku přidanou betonářskou výztuží. Po aktivaci byl svařenec shora proinjektován. Teprve tehdy, po předepnutí kabelů a tedy po přenesení reakce od vlastní tíhy na střední sloup, byly odbourány oba, nyní již nepotřebné sloupy. Po napnutí kabelů byly kabelové kanálky zainjektovány, k injektáži byl použít Groutex Fine. Zesílení střední části průvlaku stříkaným betonem Posléze (po napnutí kabelů a následném odbourání sloupů) byl střední průvlak zesílen pro proměnné zatížení položením doplňující výztuže na vykrytí dodatečných vnitřních sil na dolní i horní líc průvlaku. Výztuž byla uložena do drážek a vývrtů v původním betonu, třmínky se protáhly vrtanými otvory přes stropní desku až na horní povrch průvlaku. Průvlak byl pak obetonován (obr. 9) a deska se na horním povrchu zesílila. Přitom došlo k mírnému zvýšení úrovně betonu, jehož povrch nyní tvoří přímo podlahu; výškový rozdíl se napojil vrstvou betonu ve sklonu. Výsledný průběh momentů v charakteristických hodnotách je uveden na obr. 3b. I po předpětí zůstává zvýšené normálové napětí v příčli v přípustných hodnotách. Ochrana kabelů Ochrana předpínacích lan na spodním povrchu průvlaku před mechanickým (i náhodným) narušením byla zajištěna dodatečným překrytím. Připomíná se, že spolehlivost překrytí jak lan, tak i výztuže je o to důležitější, že nikdy nelze vyloučit možnost požáru. Přitom u ocelí i betonu se s výrazným nárůstem teploty mění jejich pevnostní charakteristiky a následky zahoření by mohly mít destruktivní charakter. Proto musela být konstrukce posouzena i na účinky požáru. GEODETICKÉ OVĚŘENÍ FUNKČNOSTI REKONSTRUKCE Kontrolní výpočty deformací prvků stavby při rekonstrukci byly předem zjištěny početně a počítačovou simulací. Pro potvrzení získaných výsledků bylo před, během a po dokončení prací zajištěno přesné geodetické chování konstrukce [8], které prokázalo velmi dobrou shodu výpočtů se skutečností. Při předpínání (bez odstraněných původních sloupů a se sloupem novým) došlo k pozvednutí konstrukce o cca 0,5 mm; po odbourání sloupů došlo k celkovému poklesu o 1,78 mm. KE KVALIFIKACI PROVÁDĚCÍHO PODNIKU Prováděcí podnik, který prováděl statické zajištění, musel mít: potřebné vyškolené pracovníky a zařízení pro realizaci velmi přesných a dlouhých vrtů pod malými úhly bez vnášení otřesů do konstrukce, odborné pracovníky pro předpínací práce, kteří vlastní průkazy pro obsluhu strojů a jsou odpovídajícím způsobem vyškoleni, zařízení pro předpínací prácí, odpovídající reference a zkušenosti se zmíněnými technologiemi, osvědčení ISO ZÁVĚR Náročné rekonstrukce, spojené s radikální změnou statického systému, lze výhodně navrhovat pomocí dodatečného předpětí vhodně navrženou soustavou předpínacích kabelů z monostrandů (obr. 10). V šikmých úsecích je lze výhodně umístit do původního betonu, v přímých úsecích je lze vést při povrchu původní konstrukce. Statické a deformační efekty jsou jasné a předvídatelné. Dodatečná deformace konstrukce je zanedbatelná. Na základě realizovaných zkoušek, projektu a provedení prací je nutno všeobecně podotknout: Nelze se spoléhat na tvary z původní dokumentace (což platí i tehdy, pokud výkresy vůbec existují). Skutečné tvary a vyztužení se mohou od výkresů zásadně lišit a platí to i pro poměrně nové konstrukce. Dodavatel si musí zajistit vhodným jednáním s investorem spolehlivé financování prací. Pokud investor není dostatečně velkorysý, mohla by se prováděcí firma dostat do potíží. Tak tomu bylo v popsaném případě, kdy se skutečnosti na stavbě podstatně lišily od torza existujících výkresů. Práce je třeba rozplánovat tak, aby byl dostatečný časový prostor na nezbytné technologické přestávky (např. pro tvrdnutí betonu). Pokud se jedná o rekonstrukci složitou a citlivou na zajištění správné statické funkce rekonstruované konstrukce, měl by mít stavbyvedoucí vysokoškolskou kvalifikaci s odpovídající autorizací. Nižší odborné vzdělání v podobných případech nepostačuje. Práce vyžadují trvalý dozor projektantů ve všech závažných fázích prací (vrtání kanálků, protahování lan, napínání lan, betonáž základů a sloupu, bourání původních sloupů atd.). Projekt byl zpracován za finančního přispění MŠMT ČR v rámci výzkumného záměru MSM Progresivní spolehlivé a trvanlivé nosné stavební konstrukce. Doc. Ing. Zdeněk Bažant, CSc. Doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc. Ing. Jiří Strnad, Ph.D. všichni: Ústav betonových a zděných konstrukcí Stavební fakulta VUT v Brně Veveří 95, Brno 16 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011

19 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION K PROBLÉMŮM S VLNITÝMI STŘEŠNÍMI DESKAMI PROBLEMS WITH CORRUGATED ROOF SLABS Zdeněk Bažant, Miloš Zich Takzvané Čiževského desky, tenkostěnné vlnité prefabrikované střešní lehké desky, se hojně používaly v padesátých a šedesátých letech minulého století. Jejich autorem byl Ing. F. Čiževský, významný stavební odborník působící v Brně [1]. Po mnoha problémech se stavbami zastřešenými touto technologií bylo zjištěno, že již nezaručují dlouhodobou spolehlivost střech. The so-called Čiževský slabs, thin-walled corrugated prefabricated roof light plates, were widely used in the fifties and sixties of the last century. Their author was an engineer F. Čiževský, significant construction expert, active in Brno [1]. After many problems with the buildings covered with these slabs, it has been found that their application does not guarantee the long-term serviceability of the roofs. Čiževského vlnité desky byly používány jako střechy průmyslových hal, krytých přístřešků, školních tělocvičen, divadel apod. (obr. 1 až 3). Již ve své době byly často provedeny ve výrobě nepříliš kvalitně. Celkově nyní neodpovídají současné úrovni znalostí o trvanlivosti a spolehlivosti betonových konstrukcí. I v minulosti se v mnoha případech tyto desky chovaly problematicky (koroze výztuže, průhyby, dílčí rozpad betonu), dokonce se i některé střešní konstrukce zřítily. Z těchto důvodů se v osmdesátých a devadesátých letech minulého století, zejména u průmyslových hal, přikročilo k jejich výměně za konstrukce jiné, případně býval spodní líc desek střešního pláště opatřen nátěrem, většinou na akrylátové bázi. Přesto je možné se s těmito deskami setkat na střechách i nyní. V řadě případů byly desky autory článku podrobně zkoumány (Brno, Bohumín, Ostrava; v celkové ploše v řádu tisíců m 2 ). Znalecké posudky vždy doporučily jejich snesení [2], [3]. PROVEDENÍ DESEK Vlnité desky označované SZD 1a-240 a SZD 1a-300 [4] se vyráběly v šířce 590 mm a délce 2 390, resp mm. Výška prvků byla velmi malá; pouhých 90 mm (obr. 4 a 5). Desky tvořily v příčném směru dvě vlny s tloušťkou betonu 20 mm. V příčném směru byly vlny ztužené 40 mm tenkými žebry s otvory. Informace o tvaru desek a uvažovaných dovolených hodnotách zatížení a ohybových momentů, uvedených v tab. 1, byly autory čerpány z [4], informace o vyztužení z [5]. Kvalita technického návrhu a provedení Čiževského desek je ve světle dnešních znalostí o trvanlivosti a chování betonu nedostatečná. Lze konstatovat, že tyto dílce jsou nyní konstrukčně nevhodné a nebezpečné. Nebyly dodrženy krycí vrstvy betonu, takže není zaručena dostatečná korozní ochrana zabudované výztuže, jsou nedostatečně vyztuženy v uložení, není zaručena dlouhodobá alkalická ochrana zabudované výztuže, takže většinou došlo ke karbonataci betonu přes celý průřez. Betonování desek při jejich výrobě bylo prováděno nedokonale, často lze spatřit místa s kavernami průměru 5 až 20 mm (obr. 3), s různými příčnými a podélnými vyvýšeninami, které na podhledu desek připomínají trhliny. POUŽITÍ DESEK Délka uložení na střešních vaznících bývá malá, takže desky jsou v tomto místě staticky nespolehlivé, neboť je překročeno lokální namáhání v betonu. Mnohokráte byla prů Obr. 1 Pohled na spodní líc střešní konstrukci z Čiževského desek Fig. 1 View of the soffit of a roof structure from the Čiževský slabs Obr. 2 Detail uložení desek na vazník Fig. 2 Detail of the placing of slabs on the roof girder Obr. 3 Místní narušení desek Fig. 3 Local failure of the slabs 6/2011 technologie konstrukce sanace BETON 17

20 SANACE A REKONSTRUKCE REHABILITATION AND RECONSTRUCTION Tab. 1 Rozměrové a statické údaje, [4] Tab. 1 Dimensions and static data [4] Hmoty Technické vlastnosti Rozměry Objem Druh [m 3 ] betonu cement ocel q dov M b váha světlost L H B [kg] [kg] [kg/m] [kgm] [kg] [mm] [mm] [mm] [mm] Označení 0, ,44 5, SZD 1a-240 0, ,12 6, SZD 1a-300 Obr. 4 Půdorys a podélný řez Čiževského desky Fig. 4 Ground plan and longitudinal section of the Čiževský slab Obr. 5 Příčný řez deskou C-C s výztuží Fig. 5 Cross-section of the Čiževský slab with reinforcement zkumem zjištěna místa s rozdrceným nebo popraskaným betonem a vyčnívající výztuží. Porůznu byla v těchto místech pozorována síťová výztuž desek, napadená korozí. Výztuž bylo možné rukou snadno přihýbat nebo odlupovat. Vše bývá obvykle prolito cementovým mlékem z nedokonale provedených styků, které alespoň z části zabraňuje větší korozi. Lze konstatovat, že Čiževského desky bývají viditelně prohnuté o cca 20 až 30 mm. Je možné na nich nalézt místa s horším (poměrně měkkým) betonem a s prohlubeninami (průměru 20 až 60 mm, kde beton odpadává a zůstává viset na síťové výztuži) a lze se jimi snadno dostat (pomocí testovacího bodce) až do nadbetonovaného lehkého betonu či do krytiny. Na řadě míst bývá beton v poli narušen drcením. Z podhledu desek opakovaně odpadává nátěr podhledu obvykle se zjistí, že vrstvy nátěru byly prováděny stále jedna na druhou což je důvodem, proč řada závad není po několikátém přetření patrná. 4 5 ZKOUŠKY DESEK Protože se jedná o velmi tenké konstrukce, nelze provádět nedestruktivní zjišťování pevnosti normovými metodami, a jejich pevnost bývá stanovována pouze jako orientační, a to vrypem. Z testů plyne, že pevnost použitého betonu (vzhledem k tenkostěnnosti prvku velmi jemnozrnného) obvykle odpovídá deklarované značce, tj. betonu tehdejší zn Z výkresů a zkoušek prvků lze zjistit, že jemnozrnný beton byl v ploše prvku vyztužen síťovinou z jemných drátků 1 mm, s oky 20 x 20 mm. Nosná výztuž byla provedena z hladké betonářské výztuže jakosti (A) pruty 3 mm a 5,5 mm, dále rovněž z betonářské výztuže typu Roxor (profily s příčnými žebírky 10 mm), které byly uloženy pouze v dolní vlně prvku (celkem dva kusy na prvek, obr. 4 a 5). Zabudovaná výztuž má nyní obvykle lehce narezlý povrch (zjišťováno sondami, většinou v místech viditelného déletrvajícího zatékání přes střešní plášť, kde nátěr spodního líce bývá viditelně poškozen a samovolně se loupe), takže ji lze hodnotit jako korozi nejnižšího stupně bez vlivu na oslabení průřezu zabudované výztuže. Vlastní beton bývá v místech zatékání poškozen činností mrazu a vody (při otírání povrchu se většinou lehce drolí). Jak bylo uvedeno, bývá spodní líc střešních vlnitých desek opatřen ochranným nátěrem. I přes nátěr lze většinou objevit lokálně ohraničená malá místa s mezerovitým jemnozrnným betonem, kde lze spatřit výztuž desek. Krytí zabudované výztuže je velmi nízké (vlnité desky mají tloušťku 10 až 20 mm, resp. v případě dolních vln až 40 mm). Na problematických místech (zejména u nátěrů poškozených dlouhodobým zatékáním) je obnažena prutová betonářská výztuž ve spodních vlnách desek. Pro ověření stupně alkalické ochrany se obvykle odebere vzorek betonu a podrobí se karbonatačním zkouškám. Při kvalifikaci podle [6] se jedná o III. etapu karbonatace se značně pokročilou degradací alkalické struktury betonu vlivem působení oxidu uhličitého (v této etapě může již docházet k mírnému poklesu fyzikálně mechanických charakteristik betonu způsobených změnami jeho mikrostruktury, zejména ale není zaručena pasivace výztuže vůči korozi). Veškeré zabudované výztužné betonářské pruty tedy nemají zaručenu ochranu proti korozi, protože karbonatace použitého jemnozrnného betonu (spíše cementové malty) prostupuje celým průřezem (tloušťkou) betonové desky. Nosná betonářská výztuž proto není chráněna proti korozi. ULOŽENÍ DESEK Střešní desky bývaly obvykle ukládány na horní pásy nosné konstrukce nasucho, často s nedostatečnou délkou uložení (20 až 30 mm). V těchto případech je místním namáháním betonu překročena výpočtová pevnost v prostém tahu. Lze konstatovat, že se na přenosu sil podílí obvykle i vnější výplň vln desek jemnozrnnou cementovou maltou. Desky bývají viditelně prohnuty, což v poměru k jejich účinné výšce způsobuje další nepříznivá tahová membránová namáhání v betonu. Dokonce bylo zjištěno, že okraje prvku střešní desky 18 BETON technologie konstrukce sanace 6/2011