SANACE KONSTRUKCÍ MONTOVANÝCH OBJEKTŮ REPAIR OF PREFABRICATED CONSTRUCTIONS

Transkript

1

2 SANACE KONSTRUKCÍ MONTOVANÝCH OBJEKTŮ REPAIR OF PREFABRICATED CONSTRUCTIONS Prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. 129

3 PŘÍSPĚVEK K PROBLEMATICE ODOLNOSTI PANELOVÝCH BUDOV VZHLEDEM K ÚČINKŮM MIMOŘÁDNÝCH ZATÍŽENÍ HAVARIJNÍHO RÁZU CONTRIBUTION TO PROBLEMS OF PANEL BUILDING RESISTANCE TO EXTRAORDINARY EMERGENCY LOAD Prof. Ing. Jiří Witzany, DrSc. (1) Ing. Tomáš Čejka, Ph.D. (1) Ing. Antonín Hruška, CSc. (1) (1) ČVUT Praha, Fakulta stavební, Katedra konstrukcí pozemních staveb, Thákurova 7, Praha 6 Dejvice , tel.: , fax.: , witzany@fsv.cvut.cz, cejka@fsv.cvut.cz, hruska@fsv.cvut.cz Anotace: Rozsáhlý výskyt poruch prefabrikovaných stěnových konstrukcí bytových domů byl způsoben především nedostatkem zkušeností při jejich návrhu a provádění a podceněním závažnosti vlivu zejména fyzikálních zatížení a vlivů ve vztahu ke statickým vlastnostem prefabrikovaných stěnových konstrukcí, charakterizovaných relativně vysokou citlivostí k přetvárným účinkům těchto zatížení. Pro prefabrikované stěnové konstrukce je charakteristický mechanismus přetváření a porušování, při němž se stěnové dílce posunují ve stycích porušenými trhlinami, tj. v tzv. kontaktních plochách. Abstract: Extensive occurrence of failures of prefabricated panel houses was primarily due to inadequate experience in the time of their design and execution and to underestimation of the impact of physical loads and effects in relation to the static properties of the prefabricated wall structures characterised by a relatively high sensitivity to the deformation effects of these loads. Characteristic of the prefabricated wall structures is the mechanism of deformation and failure, in which wall units are shifted in joints by cracking, i.e. in the so called contact surfaces. Zvláštní skupinu zatížení, kterým je nutné věnovat pozornost při návrhu nosné konstrukce tvoří tzv. mimořádná zatížení, z nichž některá označujeme jako zatížení havarijního rázu. Mimořádným zatížením havarijního rázu se rozumí takový druh mimořádného zatížení, který není zahrnut v obvyklých normových předpisech (např. ČSN Zatížení konstrukcí pozemních staveb) a který se v obvyklých statických výpočtech neuvažuje. U těchto zatížení nelze předem přesně určit ani místo a dobu výskytu ani jeho přesnou intenzitu. Tyto účinky mohou vyvolat vážnou poruchu nosné konstrukce. Pravděpodobnost výskytu mimořádných zatížení havarijního rázu je taková, že je nutné k nim přihlížet ve statickém výpočtu i návrhu nosné konstrukce. 130

4 Při návrhu konstrukce a jejích prvků se vychází z požadavku dostatečné šíře plastického přetvoření konstrukce (celkového nebo lokálního) aniž při tom nastane zřícení konstrukce. Zejména je nutné zabezpečit příslušnými konstrukčními úpravami, aby při lokálním porušení nosné konstrukce nedošlo k postupnému zřícení celé budovy (progressive collapse), které by nastalo v důsledku řady (řetězu) po sobě následujících poruch nosných prvků konstrukce, vyvolaných primární poruchou menšího rozsahu (lokální) způsobenou účinkem mimořádného zatížení havarijního rázu. K závažným mimořádným zatížením patří účinky extrémních tlakových vln způsobených výbuchem plynu, výbuchem některých druhů technických zařízení, výbuchem těkavých a hořlavých látek a uměle (teroristicky) způsobeným výbuchem nálože apod. Tyto účinky nelze zcela preventivně vyloučit. Proto je nutné zabezpečit nosnou konstrukci odpovídajícími úpravami k nimž především patří vodorovné a svislé vyztužení prefabrikované konstrukce tak, aby styky měly dostatečně širokou oblast plastického přetvoření (obr. 1). Extrémní hodnoty zatížení omezené zpravidla na velmi malou oblast konstrukce, spolu s velmi krátkým časovým intervalem, v němž dosahují maximální hodnoty, vyžadují, aby konstrukce, zejména styky nosných prefabrikovaných dílců měly dostatečně širokou oblast plastických deformací a byly schopné absorbovat velké množství energie při vzniku plastických deformací ve stycích nebo v dílcích, aby nedošlo k jejich úplnému porušení a následkem toho k řetězové reakci mající za následek úplné porušení konstrukce (kolaps) ztrátu Obr. 1: Vyztužení svislého a vodorovného styku z hlediska účinků mimořádných zatížení havarijního rázu nosné způsobilosti (obr. 2). U prefabrikovaných stěnových konstrukcí má hlavní funkci z hlediska zajištění vodorovné a svislé tuhosti výztuž zabudovaná ve stropních a stěnových dílcích a řádně spojená ve stycích a zálivková výztuž vložená do styků zajišťující celistvost nosné konstrukce ve vodorovném a svislém směru (stropních desek a stěnových prvků). Ztužující výztuž je nutné navrhnout jednak na síly postižitelné statickým výpočtem (nahodilá zatížení krátkodobá i dlouhodobá, seismické účinky) a jednak na síly od mimořádných zatížení havarijního rázu. Kromě toho uvedená výztuž zabezpečuje konstrukci proti vlivům a účinkům, jež jsou způsobeny odchylkami realizované konstrukce od projektu. Pokud nelze podrobným statickým výpočtem určit požadavky na vyztužení konstrukce je nutné vyztužit stropní desky podélně i příčně vyztuží, kterou dimenzujeme na mezní tahovou sílu (h l 5) kn, kde h je konstrukční výška podlaží a l je osová vzdálenost nosných svislých prvků tvořících pružné podpory stropním deskám, přičemž vzdálenost podélných 131

5 výztužných vložek (zabudovaných nebo vložených do styků) se doporučuje 1,2 m, vyjímečně 2,4 m (ČSN ). Tato výztuž musí současně zajistit řádné kotvení protilehlých obvodových nebo schodišťových dilatačních stěn. Spoje mezi obvodovými dílci a stropními deskami je nutné dimenzovat na sílu 5 kn/m 2 plochy obvodového dílce. Obr. 2: Pracovní diagram styků Do svislých styků nosných stěnových dílců se doporučuje vložit svislou výztuž schopnou převzít sílu rovnající se zatížení sousedních dílců od jednoho podlaží, do vyššího podlaží (obr. 1). REDISTRIBUCE NORMÁLOVÝCH A SMYKOVÝCH NAPĚTÍ V NOSNÉ PANELOVÉ STĚNĚ PŘI VYŘAZENÍ JEDNOHO STĚNOVÉHO DÍLCE V následující části jsou uvedeny dílčí výsledky teoretické analýzy redistribuce namáhání v nosné stěně, zatížené svislým extrémním zatížením, v důsledku vyřazení jednoho stěnového dílce účinkem mimořádného zatížení (např. výbuch plynu). Výpočet napjatosti nezahrnuje vliv případného zřícení příslušné části stropní konstrukce. Výpočet byl proveden pro 9 teoretických případů vyřazení některého ze stěnových dílců lišících se půdorysnou (uvnitř stěny a na okraji stěny) a výškovou (1.NP, 4.NP, 7.NP) polohou vyřazeného stěnového dílce z nosné funkce 9 podlažní stěny (obr. 3). Poznámka: Numerická analýza byla provedena pro případ nosné stěny středněrozponové panelové soustavy T06B rozpon 3,6 m, tloušťka stěnových dílců 140 mm, beton dílců značky B 250, svislé extrémní zatížení stropní konstrukce, tj. hmotnost stropních dílců, hmotnost podlahy, příček bylo uvažováno hodnotou 5,544 kn/m 2, pro užitné zatížení (1,5 kn/m 2 ) byl použit redukčí součinitel 0,5 pro současné působení zatížení. Hmotnost stěny byla uvažována hodnotou 10,08 knm -1 /podlaží. Obr. 3: Polohy stěnového dílce vyřazeného z nosné funkce 132

6 Výsledky numerické analýzy vlivu vyřazení stěnového dílce z nosné 9 podlažní stěny jsou uvedeny v Tab. 1 a na obr. 4 a obr. 5 (průběhy svislých normálových napětí σ x, vodorovných normálových napětí σ y a smykových napětí τ xy ). Tab. 1: Nárůst svislých normálových napětí v tlaku σ x,max, vodorovných normálových napětí v tahu σ y,max a smykových napětí τ xy,max od svislého účinku extrémního zatížení v závislosti na stěnového dílce v nosné stěně, vyřazeného účinkem mimořádného zatížení oproti původním hodnotám (stěna bez vyřazeného stěnového dílce účinkem mimořádného zatížení, σ x,max = 100%, σ y,max = 100%). Poznámka: Porovnání maxim normálových a smykových napětí ve vyšetřovaných variantách A, B, a C s odpovídajícími hodnotami neporušené stěny od účinku svislého extrémního zatížení. Uvedené maxima jsou ve variantách A, B, C označena na obr. 5 obr. 10 rámečkem. ZÁVĚR Uvedený příklad havárie panelového výškového domu v Londýně a výsledky teoretické analýzy napjatosti nosné stěny zatížené svislým extrémním zatížením, provedené pro výsek reálné panelové konstrukce (soustavy T06B), prokazuje závažnost účinku mimořádných zatížení. V důsledku lokálního vyřazení části konstrukce z nosné funkce účinkem např. výbuchu plynu dochází k redistribuci normálových a smykových napětí. Ve vyšetřovaných případech došlo k lokálnímu nárůstu svislých normálových napětí σx v rozmezí od 103% (varianta A7) do 609% (varianta C4), vodorovných tahových normálových napětí σy od 400% (varianta C7) do 6500% (varianta A1) a k lokálnímu nárůstu smykových napětí τxy v rozmezí od 250% (varianta B1) do 2900% (varianta C4). 133

7 Poznámka: Mezní únosnost stěnových panelů v tlaku posuzované panelové soustavy T06B se pohybuje v rozmezí od Nu = 581,4 kn/m (σu = 581,4/0,14 = 4153 kpa) do Nu = 591,1 kn/m (σu = 591,1/0,014 = 4222 kpa) (beton značky B250, prostý beton s konstrukční výztuží ocel ) Mezní únosnost vodorovného styku stěna strop stěna je Nju = 842 kn/m (σxu = 842/0,14 = 6014 kpa). Mezní únosnost svislého styku převázaného stropními panely je Nju = 188,9 kn/ podl. (τxyu = 188,9/0,14 * 2,8 = 481,9 kpa), mezní únosnost svislého styku bez účinku převázání stropními panely Nju = 153,9 kn/podl. (τxyu = 153,9/0,14 * 2,8 = 392 kpa). Obr. 4: Průběh napětí σ x, σ y a τ xy v nosné stěně od svislého extrémního zatížení při vyřazení stěnového dílce šířky 2,4 m v 1.NP (varianta B1) Obr. 6: a) Deformace objektu od svislého extrémního zatížení při vyřazení stěnového dílce šířky 2,4 m v 1.NP výsek vyšetřované konstrukce; 134

8 b) Průběh deformace od svislého extrémního zatížení při vyřazení stěnového dílce šířky 2,4 m v 1.NP varianta C1; c) Průběh deformace od svislého extrémního zatížení při vyřazení stěnového dílce šířky 2,4 m v 1.NP varianta B1 Z porovnání vypočtených hodnot normálových napětí v tlaku σ x s mezní únosností stěnových dílců (mezní únosnost σ u (4153 kpa; 4222 kpa) je zřejmé, že konstrukce ve většině vyšetřovaných případů vykazuje dostatečné rezervy a je schopna zvýšené namáhání v tlaku přenést. U varianty s otvorem u fasády ve 4. patře byla překročena únosnost stěnového panelu v tlaku o 11,5% (extrémní napětí σ x,extr = 4342,45kPa). Mezní únosnost vodorovného styku stěna strop stěna v tlaku vykazuje ve všech vyšetřovaných případech dostatečné rezervy (σ xmax = 4342,5 kpa < σ u = 6014 kpa). V případě vyšetřované varianty C1 bylo dosaženo hodnoty smykového napětí τ xymax = 550 kpa, která překračuje o 14,1% mezní únosnost svislého styku převázaného stropními panely a o 40,3% mezní únosnost svislého styku bez účinku převázání stropními panely. a) b) c) Obr. 4: Průběh napětí σ x, σ y a τ xy v nosné stěně od svislého extrémního zatížení při vyřazení stěnového dílce šířky 2,4 m v 1.NP (varianta C1) Nejslabším článkem, jak je patrné z porovnání extrémních hodnot τ xy s mezní únosností svislých styků (mezní stav únosnosti 450kPa), jsou svislé styky stěnových dílců. V důsledku dosažení zatížení, respektive únosnosti na mezi úměrnosti (vznik trhlin ve styku, přechod z oblasti lineárního působení do oblasti nelineárního působení) v některých stycích, dochází k redistribuci vnitřních sil nejen ve stycích, ale i v ostatních částech konstrukce, především ve svislých prvcích. Tato redistribuce je následkem poklesu tuhosti styků, v nichž bylo dosaženo únosnosti (zatížení) na mezi úměrnosti (T u,el resp. Z u,el ). Při přechodu konstrukce z lineárně pružného oboru působení do nelineárně pružného v důsledku dosažení únosnosti na mezi úměrnosti některých styků, obecně poklesem jejich tuhosti, lze rozlišit tato jednotlivá stadia působení (chování) konstrukce: 135

9 I. stadium pokles tuhosti styku vyvolává pouze lokální přerozdělení namáhání pro průřezu styku a prvků spojených bezprostředně s tímto stykem (změna v rozsahu celkové výšky konstrukce), přičemž celková hodnota namáhání přenášená stykem H (ΣT = (z) dz ) se nemění (ΣTpl = ΣTel). o V tomto případě zůstávají v platnosti výsledky získané za předpokladu lineárně pružného chování, zejména není nutné v běžných případech prokazovat důsledek uvedené lokální redistribuce na zvýšení celkového přetvoření konstrukce. II. stadium pokles tuhosti styku způsobil redistribuci sil v dalších stycích a prvcích (ΣT pl < ΣT el ), avšak dochází k ustálení konstrukce, změna vnitřních sil se omezuje na část konstrukce (včetně styků), přičemž přetvoření i napjatost konstrukce vyhovují kritériím I. a II. řádu, tj. pevnostním i stabilitním. III. stadium redistribuce sil proběhla v celé konstrukci v důsledku změny tuhosti převážné většiny nebo všech styků, přetvoření i napjatost konstrukce vyhovují příslušným pevnostním a stabilitním kritériím; konstrukce je nadále způsobilá plnit funkci. IV. stadium pokles tuhosti styků, a tím i vyvolaná redistribuce vnitřních sil způsobily plastické přetvoření styků i prvků, které postupně převzaly zbytková namáhání. Konstrukce vykazuje nadměrné (z hlediska druhého mezního stavu nepřípustné) přetvoření, avšak jako celek neztrácí stabilitu. V. stadium dochází k porušení rovnováhy vnitřních a vnějších sil, v konstrukci nejsou již prvky schopné převzít zbytková namáhání a konstrukce jako celek se blíží kolapsu. Teoretickou analýzu chování konstrukce, jejíž jednotlivé nebo některé části přecházejí postupně z lineárně pružného chování do nelineárně pružného umožňuje metoda konečných prvků spolu s přírůstkovou metodou, která umožňuje aplikovat obvyklý výpočetní model MKP pro lineárně pružný materiál. Provedená lineární numerická analýza zachycuje první fázi odezvy konstrukce na vyřazení stěnového dílce z nosné funkce. Pokud nedojde k následnému porušení okolní konstrukce, která přebírá zbytkové namáhání při němž dochází k výraznému normálových a smykových napětí, tj. v případě dostatečné rezervy v únosnosti stěnových dílců, svislých a vodorovných styků dílců, konstrukce se ustálí. Kritickým místem - jak vyplývá z výsledků analýzy jsou zejména styky nosných dílců. Jejich porušením, které bude následovat po překročení jejich mezní únosnosti, při současně malé oblasti jejich plastické deformace (viz obr. 2), nastane druhá fáze odezvy konstrukce, která bude počátkem postupného narušování konstrukce až do konečného stadia destrukce nosného systému. Zvláštní pozornost z hlediska mimořádných účinků havarijního rázu vyžadují zejména panelové konstrukce s absencí nebo nedostatečným vyztužením stropní tabule a nevhodným řešením styků stěnových dílců především panelové konstrukce realizované přibližně do roku V souvislosti s rekonstrukcí panelových objektů se v těchto případech doporučuje provést dodatečné sepnutí nosných stěn v úrovni jejich vodorovných styků. 136

10 LITERATURA [1] VZ Funkční způsobilost a optimalizace stavebních konstrukcí MSM [2] Witzany, Pašek, Čejka, Zigler Konstrukce pozemních staveb 70 Prefabrikované konstrukční systémy, ČVUT Praha 2003 [3] Witzany a kolektiv Konstrukce pozemních staveb 60 Poruchy a rekonstrukce staveb 2. díl, ČVUT Praha 1995 Příspěvek byl vypracován za podpory VZ Funkční způsobilost a optimalizace stavebních konstrukcí MSM

11 CHOVÁNÍ DLOUHODOBĚ ZATÍŽENÝCH ZESÍLENÝCH ŽELEZOBETONOVÝCH PANELŮ BEHAVIOR OF STRENGTHENING REINFORCED PANELS FOR LONG TERMS LOADING Ing. Jan Fojtl (1) Ing. Vladimír Dibelka (2) Ing. Petr Daněk (3) Ing. Pavel Schmid, Ph.D. (4) Ing. Pavel Juránek (5) (1) Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Ústav betonových a zděných konstrukcí, Veveří 95, Brno Tel.: , fax.: , fojtl.j@fce.vutbr.cz (2) Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví, Veveří 95, Brno Tel.: , fax.: , dibelka.v@fce.vutbr.cz (3) Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví, Veveří 95, Brno Tel.: , fax.: , danek.p@fce.vutbr.cz (4) Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví, Veveří 95, Brno Tel.: , fax.: , schmid.p@fce.vutbr.cz (5) Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví, Veveří 95, Brno Tel.: XXX, fax.: , juranek.p@fce.vutbr.cz Anotace: Zpracovaný příspěvek seznamuje s problematikou chování dlouhodobě zatížených sanovaných železobetonových panelů. Sanace je provedena zesílením externí lepenou výztuží v podobě uhlíkových lamel, uhlíkových a skleněných tkanin. Panely mají různou hladinu zatížení a jsou vystaveny vnějším klimatickým vlivům. Sledovanými veličinami jsou průhyby panelů, přetvoření tažených, tlačených a smykových zón betonu, pokluzy zesilovacích prvků, poměrné přetvoření betonářské a externí výztuže. Součástí článku je i vyhodnocení údajů z proběhlého měření. Abstract: This paper is identification by problem behavior of rescue reinforced panels for long terms loading. The rescues have got form of external bonded reinforcement. Between used strengthening materials belong CFRP lamellas, carbonic and glass fabrics. The panels are exposed to the loading at different levels and another affecting are climatic condition. The tests examined: changes of panel deflections, behavior of stressed, tensile, shearing zones of concrete, unit strains of strengthening elements and unit strains of internal reinforcement. The evaluation of the measured values is given. 138

12 ÚVOD V současné době se často setkáváme se stavebními konstrukcemi, které nesplňují kritéria únosnosti a jsou porušené trhlinami. Jedním ze způsobů jak sanovat tyto konstrukce je aplikování externě lepené výztuže, která zajistí zpevnění jednotlivých nosných prvků. Za podpory grantu GAČR č.103/02/0749 je v současné době prováděn experiment s cílem zjistit chování různých zesilovacích prvků při dlouhodobě působícím zatížení. Projekt je dlouhodobý a proto součástí tohoto příspěvku bude popis příprav a provádění celého experimentu a posléze vyhodnocení již naměřených veličin. POPIS ZESILOVANÝCH PANELŮ A KRÁTKODOBÁ ZKOUŠKA Délka použitých panelů je 5830 mm, rozměry v příčném směru jsou patrné z obr.1. Oproti standardním výrobkům byl pozměněn průměr hlavní výztuže z původních φv14 na φv8. Pro zjištění chování nezesílených panelů byla provedena krátkodobá zkouška. Statické schéma je znázorněno na obr.2. Panel byl uložen jako prostý nosník zatížen dvěma břemeny P. Zatížení bylo vnášeno stupňovitě s prodlevami na ustálení deformace. V průběhu zatěžovací zkoušky byly sledovány poklesy podpor a průhyb panelu pod břemeny a uprostřed pomocí indukčnostních snímačů posunutí TT- 25-Z-3 a TT-1-W-2 Precisor Messtechnik München. Pro přesné monitorování vnášené síly byl použit tenzometrický siloměr CSP--M-25-A-C3, Molen. V neposlední řadě bylo sledováno poměrné přetvoření vnitřní výztuže prostřednictvým odporových tenzometrů 3/350 LY 11, HBM. Veškeré snímače a tenzometry byly připojeny Obr.1: Příčný průřez zesilovaným panelem na měřící ústřednu MC 32, BMC Mnichov. [1] a [3] V průběhu celého experimentu byl pořizován spojitý záznam všech sledovaných veličin s frekvencí 1Hz. Výsledkem krátkodobé zkoušky bylo zjištění modulu pružnosti panelu a to z průhybu a velikosti sil v pružné oblasti chování panelu. Hodnoty zjištěného modulu pružnosti byla použita pro teoretické výpočty potřebné v dalších fázích projektu. Obr.2: Statické schéma krátkodobé zkoušky PŘEDLAMOVÁNÍ PANELŮ Aby byla modelována skutečná situace porušeného prvku, byly veškeré panely předlámány, tj. bylo v nich dosaženo přibližně dvojnásobku momentu na mezi vzniku trhlin. Hodnota momentu na mezi vzniku byla dle předběžného statického návrhu určena velikostí 5,48 knm. Předlámání bylo provedeno postupným ukládáním třech závaží 139

13 o celkové váze 1760 kg. Statické schéma předlamování bylo shodné se schématem krátkodobé zkoušky. Z naměřených průhybů a zatížení byly zjištěny moduly pružnosti. Panely byly seřazeny dle velikosti modulu pružnosti a následně rozděleny do skupin z nichž každá představovala jeden typ zesílení. Pro sledování průhybů každého panelu v průběhu předlamování byly použity Obr. 4: Zatěžovací dráha při předlamování stejné indukčnostní snímače posunutí jako při krátkodobé zkoušce. Opět byla dále měřena poměrná přetvoření vnitřní výztuže prostřednictvím osazených odporových tenzometrů. Pro každý panel byl pořízen spojitý záznam závislosti průhybů a poměrných přetvoření výztuže v závislosti na čase. ZESILOVÁNÍ PANELŮ Zesilování bylo provedeno na základě všeobecně platných pravidel aplikace externě lepené výztuže. V případě uhlíkových lamel byly použity 2 typy výrobků s různým typem matrice a o různých tloušťkách (1,2 a 1,4 mm) a shodné šířce 50 mm. Taktéž uhlíkové tkaniny byly zastoupeny dvěma typy, které se lišily gramáží a výrobcem. Posledním typem zesílení byly skleněné tkaniny ve dvou provedeních gramáže (600 a 800 g/m 2 ). Zesílení uvedenými tkaninami bylo provedeno po celé šířce panelu. Délka všech zesilovacích prvků byla stanovena hodnotou 3,7 m určenou statickým výpočtem na základě momentu únosnosti zesíleného panelu. SESTAVOVÁNÍ A ZATĚŽOVÁNÍ STANDU Obr. 5: Schéma standů pro dlouhodobé zkoušky Zesílené panely byly uloženy do standů. Schéma uložení panelů odpovídalo opět schématu uložení při krátkodobé zkoušce. Z tohoto důvodu byla prostřídána poloha zesílení jednotlivých panelu viz. obr.5. V místě podpory (resp. břemene) byly vloženy I profily, které byly z důvodu nerovnosti povrchu panelu opatřeny roznášecí vrstvou. Během sestavování byla měřena poměrná přetvoření betonářské výztuže (osazené odporovými tenzometry 3/350 LY 11, HBM při výrobě panelů), externí lepené výztuže (dodatečně osazené odporovými tenzometry 10/350 LY11, HBM po nalepení na panely) pomocí měřící ústředny MC 32, BMC Mnichov s periodou záznamu 5 s a průhyby spodního panelu viz Tab.1 140

14 Přírůstky průhybů [mm] y 1 y 2 y 3 y 4 y 5 Σ 0 4,22 4,93 5,5 7,23 21,88 Použité značení: y i přírůstek průhybu prvního panelu od přitížení i-tým panelem (břemenem) Tab 1 Přírůstky průhybů během sestavování standu Zatěžování spočívalo v přitížení celého standu břemenem o celkové váze 420 kg (konečná úroveň stálého zatížení) položeném opět přes I profily na horním panelu. Okamžik před uložením břemene byl stanoven jako nultý stav a start dlouhodobého sledování panelů. DLOUHODOBÁ ZKOUŠKA Panely uložené ve standu jsou vystaveny vnějším klimatickým vlivům a během několika let budou na jednotlivých panelech panelech sledovány následující veličiny: Přetvoření tažených a tlačených vláken pod břemeny, v blízkosti podpor a v polovině rozpětí panelu Přetvoření betonu ve smykových oblastech pod břemeny a v blízkosti podpor Pokluz externí výztuže Průhyby panelů a poklesy podpor Poměrná přetvoření betonářské výztuže Poměrná přetvoření externí výztuže VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ Z PROBĚHLÉHO MĚŘENÍ Průhyby K měření průhybů se používal vkládací deformetr s číselníkovým úchylkoměrem o rozsahu 10 mm a přesností 0,01 mm. Výsledky průhybů během čtyř etap měření, které prozatím proběhly, jsou znázorněny na obr.6. Panely jsou číslovány od nejnižšího prvku. Pro srovnání jsou v Tab.2 uvedeny hodnoty dvou na sobě nezávislých metod Obr. 6: Nárůst průhybů panelů ve standu a to geodetickým zaměřením a výše v proběhlých etapách měření uvedeným měřením pomocí vkládacího deformetru. Přetvoření externí a vnitřní výztuže Pro dlouhodobé sledování poměrných přetvoření betonářské a extení výztuže se používají nainstalované odporové tenzometry sledované v jednotlivých časových uzlech pomocí jednokanálové měřící jednotky AE 702, GmbH Dresden. 141

15 Datum měření (od do) Způsob měření Měření vkládacími deformetry 1,09 0,16 0,13 0,57 Geodetické zaměření 1,03 0,15 0,17 0,55 Pozn.: Hodnoty rozdílů průhybů jsou uvedeny v mm Tab. 2: Srovnání naměřených hodnot změn vertikálních posunů spodních dvou panelu Obr.7 Průběh poměrných přetvoření spodního panelu zesíleného uhlíkovými lamelami ZÁVĚR Z doposud provedených měření lze prozatím konstatovat, že použitý systém sanace je funkční a nedochází k výrazným pokluzům zesilovacích prvků. V současné době jsme na samém počátku sledování panelů při dlouhodobé zkoušce. Jsou postaveny 2 standy z panelů zesílených uhlíkovými lamelamy, na kterých proběhlo 6 etap měření. V příspěvku jsou uvedeny výsledky z prvních 5-ti etap. PODĚKOVÁNÍ Příspěvek vznikl při řešení vědeckovýkumného grantu GAČR 103/02/0749 Moderní metody zesilování zděných a betonových konstrukcí a záměr CEZ J22/ Teorie, spolehlivost a mechanické porušování staticky a dynamicky namáhaných konstrukcí. Popsané experimenty se uskutečníly díky přispění firmy PREFA Brno a.s. a jejich poboček a dále firmy SIKA s.r.o. a firmy VERTEX Litomyšl. LITERATURA [1] Schmid P. a kol.: Základy zkušebnictví, CERM, s.r.o. Brno, 2001, ISBN [2] Štěpánek P. a kol.: Dílčí zpráva o řešení grantu GAČR 103/02/0749 rok 2002, Brno 01/2003 [3] Stráský J., Schmid P., Daněk P. : Dlouhodobé sledování mostu přes řeku Odru, oponovaná výzkumná zpráva o průběhu řešení projetu FD-K/092 Ekologické a estetické spřažené mostní konstrukce. FAST VUT v Brně

16 REKONSTRUKCE PANELOVÝCH DOMŮ A JEJICH VÝVOJ RESTORATION OF PANEL HOUSES AND THEIR DEVELOPMENT Ing. Martina Peřinková, Ph.D. (1) Ing. arch. Aleš Student (2) (1) VŠB-TU Ostrava, Fakulta stavební, L. Podéště 1875, Ostrava- Poruba, Tel.: , FAX: , martina.perinkova@vsb.cz, (2) VŠB-TU Ostrava, Fakulta stavební, L. Podéště 1875, Ostrava- Poruba, Tel.: , FAX: , ales.student@vsb.cz, Anotace: V poslední době hovoříme o střeše a fasádě objektu jako o jeho celkovém ochranném plášti. Takto také řešíme rekonstrukce panelových objektů, zejména, chceme-li provést střešní nástavbu. Architektonická podoba rekonstruovaných domů vychází z jejich funkce a konstrukce. Abstract: Nowdays, we talk about roofs and facade as protective housing, and some of todays projects try to join the costruction of the facade and the roof. We can also observe new trends in the shape of panel dwelling house. The architecture of panel houses come out of their function and construction. Zhruba patnáct let se odborníci a také laická veřejnost zabývá potřebou rekonstruovat panelové domy, jejichž životnost právě dobíhá. Z ekonomického a celospolečenského hlediska je nemožné a také zbytečné, aby objekty byly určeny k demolici. Jejich technický stav obvykle umožňuje celkovou rekonstrukci nebo alespoň opravy těch částí, které jsou ve špatném stavu. První období po roce 1989 přineslo velmi rozsáhlou kritiku panelových sídlišť a to i ze strany tehdejších vládních činitelů. Tento postoj byl často oprávněný, ale poněkud se přecenily možnosti nápravy. Časem se začaly objevovat také názory, které poukazovaly na to, že na sídlištích žije asi třetina našich obyvatel a vlastně jsou na ně zvyklí a tento způsob bydlení jim z mnoha důvodů vyhovuje. Jednoznačné zatracování bylo tedy vystřídáno spíše prvními úvahami o tom, jak dále přistupovat k této problematice z pohledu technického, architektonického a posléze také urbanistického. Především však začalo probíhat vyjasňování majetkových vztahů a za této situace nebylo možno provádět revitalizaci v širším měřítku. Také systém státních dotací se rozbíhal postupně, což rovněž ovlivnilo průběh celého procesu. S určitým odstupem času však můžeme říct, že pozvolný vývoj není vždy ku škodě věcí, zejména jde-li o problematiku novou, dosud neověřenou. 143

17 V prvním období bylo totiž také nutné vypořádat se zcela novými poměry v nově vznikajícím soukromém stavebnictví. Charakteristická je především nebývalá šíře nabídky fasádních barev, která často byla spíše ku škodě věci. Také architektonické formy vycházely z předpokladu negace stávajícího stavu a hledaly zcela nové podoby, málokdy úspěšně. Z velké části naše sídliště z urbanistického a architektonického pohledu totiž doposud působily uceleným i když často šedivým dojmem. Tato silueta, zejména je-li již doplněna vzrostlou zelení, působí většinou uspořádaným a logickým dojmem. Nevhodné ojedinělé a nekoncepční zásahy narušují celkový pohled na urbanistický celek. Vzhledem k tomu, že se vlastně na nějakou dobu téměř zastavila bytová výstavba, vyvstala potřeba alespoň částečného rozšíření bytového fondu. Jedním z řešení, které se nabízelo a které v sobě slučovalo hned několik splněných požadavků, byla střešní nástavba. Její funkční přínos je obvykle velký, avšak o estetickém účinku bychom mohli často polemizovat. Jejich architektonické podoby bohužel často nerespektují prostředí ve kterém se nacházejí. Zásadně bychom měli odmítat jejich provedení na ojedinělých objektech bez vazby na stávající kompozici celku. Jestliže chceme nějakým způsobem zhodnotit dosavadní podoby rekonstrukcí, měli bychom patrně popsat některé obvyklé dílčí úpravy panelových objektů. Bohužel musíme konstatovat, že právě tato nekoncepční a provizorní řešení jsou tím, co našim sídlištím ubližuje nejvíc. Obr. 1: Objekt po rekonstrukci 1. ZATEPLOVÁNÍ ŠTÍTOVÝCH STĚN Jednou z prvních stavebních úprav, pomineme-li havarijní situaci střechy, je obvykle zateplení štítové stěny. Konstrukce pláště v těchto místech často vykazuje řadu poruch (vady výztuže nosné vrstvy dílců, stykování dílců, nekorozivzdorné kotevní prvky, malé krytí výztuže ) a především má obvykle nízký tepelný odpor. 144

18 Toto zateplení ať už je provedeno jakýmkoliv způsobem nebývá téměř nikdy realizováno společně s ostatními částmi obvodového pláště a to ani formou společné lícové úpravy, působí tedy vždy rušivě. Navíc se tato velká plocha přímo nabízí k umělecké improvizaci v mnoha barevných kombinacích. Velmi problematické jsou také detaily napojení zateplovacího systému na podélné vnější stěny. Obr. 2: Objekt po zateplení fasády 2. ÚPRAVY BALKÓNŮ Ukázalo se, že jedněmi z nejproblémovějších částí obvodového pláště jsou balkóny a lodžie. Jejich opravy společně s opravami střech byly bohužel prováděny již záhy po kolaudaci objektů. Charakteristické závady jsou obvykle nízká hutnost betonu při výrobě, povrchové mikrotrhliny, chybný návrh konstrukce lodžiových zábradlí a hospodářských lodžií. Velkým problémem také bývalo napojení izolace balkónů na fasádu a konečná úprava okrajů balkónové podlahové desky. Velkou oblibu si získaly montáže komplexních systémů zasklených lodžií. Nejlepšího funkčního a estetického účinku je dosaženo při opláštění po celé výšce domu, což je jediný způsob důsledného odstranění tepelného mostu a výborného chránění podlah lodžií proti povětrnostním vlivům. 3. STŘEŠNÍ NÁSTAVBY Vytvořením střešní nástavby jsme schopni řešit několik aktuálních problémů, které se vyskytují v hojné míře u panelových objektů. Především je to problematika zatékání a nedostatečná tepelná izolace střešního pláště. Další úspěšně řešenou otázkou je vytvoření nových bytových jednotek, které mají navíc často zajímavá dispoziční řešení. 145

19 Ekonomické zhodnocení jednotlivých realizací se poněkud různí a finanční náročnost bývá často důvodem k odstoupení od původního investičního záměru. Pro nás jsou zajímavé především architektonické formy střešních nástaveb. Postupem času se jich objevilo několik a ne všechny jsou pro tento účel stejně vhodné. Architektura panelových objektů totiž nikdy nepočítala s podobami, které jí jsou někdy poněkud násilně vnucovány. SEDLOVÉ STŘECHY Tento tvar střechy byl jedním z prvních použitých na střešních nástavbách a je zcela typickým pro porevoluční období, jako zřejmě přirozená reakce na mnohaletý stereotyp. Byl vítanou změnou a nesl sebou první dětské nemoci. Prostor pod touto střechou byl z hlediska interiéru velmi atraktivní. První realizace mají obvykle řadu nedostatků a to zejména v oblasti detailů zateplení a konstrukce střešního pláště, vikýřů a střešních oken. MANSARDOVÉ STŘECHY Mansardová střecha je u zadavatelů velmi oblíbená a to zejména pro lepší využitelnost interiéru. Strmější vnější část střešního pláště umožňuje rozšíření užitné plochy místnosti s ohledem na její světlé výšky. Pro nosnou konstrukci nástavby se osvědčily zejména ocelové montované rošty na nichž jsou osazeny prutové skelety horní části nástavby. Prostor pod roštem je využit mimo jiné pro rozvod instalací. Tvar této střechy na panelových objektech však působí ještě cizoroději než střecha sedlová. Má-li být realizace úspěšná, musí rekonstrukce zahrnovat celý plášť objektu a rovněž přilehlé objekty stejné typové řady. SEDLOVÉ STŘECHY S MÍRNÝM SPÁDEM Střechy s malým spádem jsou již tvarově příbuznější s kubickou formou typizovaných objektů a nepůsobí obvykle tak rušivým dojmem jako předcházející typy střech. Tato situace je dána také tím, že svými parametry a svým celkovým objemem nejsou příliš nápadné a to zejména u velmi vysokých objektů. Neměli bychom zapomenout na střechy oblé, jejichž krytinu obvykle tvoří plech. Celkově se jeví jako vhodná varianta řešení, která svou celkovou kompozicí dobře koresponduje s rekonstruovaným objektem. PULTOVÉ STŘECHY Na všechny dosud uvedené varianty zastřešení zcela logicky navazuje ta nejvhodnější a tou je střecha pultová. Zamyslíme-li se nad její podobou, musíme konstatovat, že se příliš neliší od střechy ploché, která má také určitý spád, víceméně formálně ukončený atikou. Navíc v poslední době vidíme mnoho realizací, kde atika lemuje sklon střechy a tím jí dodává osobitý moderní charakter. Pultová střecha prochází intenzivním vývojem svého tvaru a konstrukce. Zejména se širokou nabídkou plechových krtin jsou další možnosti velmi široké a architekti hledají její stále nové a nové podoby. Obliba a perspektiva použití tohoto typu střech pramení ve spojení všech 146

20 požadavků, které jsou na ni kladeny. Funkčně vyhovuje principům pro bezproblémové odvodnění a zateplení, je možnost velké variability výškového osazení, což v důsledku umožňuje široké dispoziční podoby interiéru. Zvážíme-li estetické hledisko, jednoznačně musíme konstatovat, že tvarově je tato podoba nejbližší kompozičnímu schématu panelových objektů. Obr. 3: Objekt po rekonstrukci 4. KOMPLEXNÍ REKONSTRUKCE Jak již bylo zmíněno a jak také vyplývá z kontextu článku, nejlepším a v podstatě jediným možným správným řešením celé problematiky je celková sanace ucelených urbanistických částí. Bohužel se takový přístup obvykle nedaří realizovat tam, kde není jednotný vlastník, tedy nejčastěji městský úřad. U velkých sídlišť ale přece jen většinou nedošlo k rozprodání bytového fondu do soukromého vlastnictví. Takový přístup se podařilo realizovat v Ostravě na sídlišti Fifejdy. Zde pod vedením starostky ing,arch. Liany Janáčkové je prováděna revitalizace bytových panelových domů včetně přilehlých komunikací a zelených ploch. Projektová dokumentace na rekonstrukci objektů byla zadaná Architektonickému ateliéru Idea a jednotlivé podoby se liší především v různých barevných nuancích. Jedná se především o jedenáctipodlažní bytové domy postavené v konstrukční soustavě VM.OS. Domy jsou podsklepené a zastřešené plochou střechou. V rámci celkové rekonstrukce jsou stávající dřevěná okna nahrazována okny plastovými s izolačním dvojsklem. U francouzských oken jsou rovněž demontována venkovní madla a jsou opatřena novými. V parterech domů jsou prováděny výměny výplní otvorů a podhledů. 147