SANACE A ZESILOVÁNÍ BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ, METODY, TECHNOLOGICKÉ POSTUPY, PŘÍKLADY

Transkript

1

2 SANACE A ZESILOVÁNÍ BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ, METODY, TECHNOLOGICKÉ POSTUPY, PŘÍKLADY REPAIR AND REINFORCEMENT OF CONCRETE STRUCTURES METHODS, TECHNOLOGICAL PROCEDURES Doc. Ing Jan Tomek, CSc.

3 SMYKOVÉ ZESÍLENÍ VNĚJŠÍ UHLÍKOVOU VÝZTUŽÍ INCREASING SHEARING REINFORCEMENT STRENGTH BY EXTERNAL CARBON STEEL Ing. Jan Perla JAPE-projekt, spol. s r.o., tř. Gen. Píky 9, Brno tel: , fax: Anotace : Metodika návrhu smykového zesílení železobetonových konstrukcí externí povrchovou uhlíkovou výztuží pomocí lamel (CFRP-plated) či sítí (CFRsheets) vycházející ze stále platných českých technických norem. Příklady použití smykového zesílení z praxe. Abstract: Method of design aimed at increasing the shearing strength of reinforced concrete structures by an external surface carbon steel reinforcement using CFRP-plates or CFR-sheets, and based on valid Czech building standards. Examples of increasing shearing strength in practice. 1. ÚVOD Od roku 1996, kdy byla na našem území poprvé použita technologie lepených uhlíkových lamel pro dodatečné zesílení železobetonových konstrukcí na objektu hlavní budovy Dětské nemocnice v Brně pro umístění počítačového tomografu (viz [3]), se významně rozšířilo zesilování železobetonových konstrukcí vnějšími uhlíkovými lamelami (CFRP-plated). Ročně se jenom na našem trhu jedná o několik stovek metrů aplikovaných lamel od tří prodejců (firmy Sika CZ systém CARBODUR, firmy MBT Stavební hmoty systém MBrace a firmy MAPEI systém CARBOPLATE). Provedeno bylo i více zkoušek na stavebních fakultách tradičních technických univerzit v Brně (Prof. Ing. Štěpánek) a v Praze (Dr.Ing. Podolka viz např. [4], [5] a [6]). Zatímco o praktických příkladech zesilování prvků při nedostatečné ohybové únosnosti již bylo vícekrát referováno (např. [7], [8] a [9]) a metodice statického návrhu podle systému dřívějších norem ČSN bylo věnováno více článků (viz např. [10], [11], [12] a [13]), dostupných článků o zesílení nedostatečné smykové únosnosti vodorovných prvků již tolik není. Na našem území bylo o smykovém zesílení referováno např. ve [13], kdy byla ukázána praktická aplikace zesílení. Vlastní metodice návrhu smykového zesílení již nebyly články věnovány. Protože v posledním období bylo provedeno několik zesílení nedostatečné smykové únosnosti podle autorova statického návrhu, je tento článek zaměřen na praktické zkušenosti navrhování tohoto druhu zesílení podle platných ČSN (viz [1]). Uvedeny jsou dva příklady smykového zesílení zesílení pomocí pásků uhlíkových lamel na bocích stropních trámků charakteristického T-průřezu (o kterém již bylo částečně referováno v [7] a [13]) a novější (modernější) způsob zesílení pomocí uhlíkových tkanin přes boky a spodní líc střešního vazníku montované haly. 56

4 2. NÁVRH SMYKOVÉHO ZESÍLENÍ PODLE [1] Smyková únosnost průřezu se skládá z únosnosti vlastního betonu, z únosnosti zabudované betonářské výztuže a z únosnosti dodatečně provedené povrchové uhlíkové výztuže. Jak již bylo zmíněno, uhlíkovou výztuží mohou být jednak lamely (CFRP-plated) použité jako třmínky (tzv. U-spony, anebo v limitním případě i jako jednotlivé pásky lamel pouze na bocích betonového průřezu), nebo uhlíkové tkaniny (CFR-sheet). Prodejci těchto speciálních materiálů jsou schopni poskytnout podklady k navrhování podle převážně národních předpisů výzkumných centrál a sídel mateřského výrobce (především se jedná o metodiky vycházející ze starší normy DIN, příp. novějších norem SIA). V poslední době je možné ještě použít metodické pokyny fib (viz [14]), které důsledně vycházejí ze zpracovávaných norem CEN (viz [15]). Pro běžného projektanta je na našem trhu ale zatím nutná orientace na platný a ucelený systém dřívějších norem ČSN. Proto jsem pro vlastní potřebu rozšířil vzorce smykové únosnosti používané platnou normou [1] o vliv dodatečného zesílení uhlíkovými materiály, takže v dalším budou používána označení jednotlivých veličin (charakteristiky betonů, značky sil apod.) podle této normy. Při návrhu dodatečného smykového zesílení je nutné vždy postupovat podle Přílohy 9 normy [1]. Celkovou smykovou únosnost průřezu lze potom napsat jako modifikaci vzorce (483) normy [1] v dalším jsou původní vzorce normy již uváděny pouze uvedením čísla vzorce z původní normy (třímístné označení s číslicí 4 na první pozici) a nové vzorce jsou číslovány průběžně (od čísla 1 ): Q u = Q bu + Q su + Q cfu (1) kde Q bu Q su Q cfu je výpočtová posouvající síla na mezi porušení přenášená betonem v tlačené části průřezu na konci šikmého řezu výpočtová posouvající síla přenášená v šikmém řezu smykovou výztuží a skládá se z únosnosti třmínků a případných jednotlivých vložek zabudované betonářské výztuže výpočtová posouvající síla přenášená v šikmém řezu povrchovou uhlíkovou výztuží (lamelami anebo tkaninou) Únosnost betonu na mezi smykového porušení stanovíme podle vzorce (484) s využitím součinitelů smykové pevnosti dle čl. P v [1], přičemž do podélného vyztužení lze započítat i vliv případných uhlíkových lamel použitých na ohybové zesílení průřezu (zvýšením součinitele κ s ). Pro výpočet délky kolmého průmětu šikmého řezu je nutné nejprve stanovit sílu přenášenou na jednotku délky šikmého řezu, kterou lze pro souvislou tkaninu (navazuje na bocích betonového průřezu na sebe) určit podle upraveného vzorce (471): f cfs = A cfs. γ cf. R cfsd (2) kde A cfs γ cf je průřezová plocha tkaniny (na obou lících betonového prvku), kterou je možné provést i ve více vrstvách součinitel podmínek působení uhlíkové výztuže (obvykle se uvažuje γ cf = 1,0) 57

5 R cfsd výpočtová pevnost uhlíkové tkaniny v tahu při uvažování součinitele spolehlivosti materiálu γ mcf = 1,2 Tento vzorec lze dále modifikovat i pro uhlíkovou tkaninu lepenou s mezerami, kde je nutné výše uvedený tvar podělit vzájemnou osovou vzdáleností pásů tkanin. Při krátkých délkách průmětu šikmého řezu, anebo při větších osových vzdálenostech pásů tkaniny je nutné modifikovat vzorec (472), který je nutné používat i při dodatečném vyztužování pomocí lamelových třmínků (tzv. U-spon), příp. i pomocí jednotlivých pásků lamel na bocích: f cfb = A. γ. R cfs cf cfsd s bi + c (3) kde A cfb γ cf R cfsd s bi c je průřezová plocha všech lamel (jednotlivých pásů tkaniny) na obou lících betonového prvku, které protínají šikmý řez uvnitř úseku o délce a = 0,75c měřené od průsečíku šikmého řezu s podélnou tahovou výztuží podle obr. 69 v [1] součinitel podmínek působení uhlíkové výztuže (obvykle se uvažuje γ cf = 1,0) výpočtová pevnost uhlíkové lamely (tkaniny) v tahu při uvažování součinitele spolehlivosti materiálu γ mcf = 1,2 součet vzdáleností jednotlivých lamel (pásů tkaniny) uvažovaných pro výpočet plochy A cfb (měřeno ve směru normálových sil) délka průmětu šikmého řezu do směru normálových sil stanovená podle vzorce (469) Při výpočtu výše uvedených sil dodatečného uhlíkového vyztužení na jednotku délky je nutné uvážit i vliv případného ukončení tkaniny (lamel) na bocích betonového prvku. Zde je nutné neustále kontrolovat geometrii dodatečného vyztužení s ohledem na zakotvení povrchové výztuže za případnou smykovou trhlinou, přičemž vliv nepřesnosti průběhu smykové trhliny doporučuji uvážit součinitelem κ cf,d = 0,8. U mnoha případů bude místo kritéria a rozhodovat toto geometrické uspořádání dodatečného vyztužení (zesílení). Pro stanovení výpočtové pevnosti uhlíkových materiálů je nutné uvážit i vliv rozumného maximálního poměrného přetvoření ε f,e (s hodnotou v intervalu 0,004 až 0,006) a plochu lepené tkaniny je nutné násobit součinitelem spolehlivosti provedení tkaniny κ cf,a (vyjadřuje množství uhlíkových vláken v laminovaném průřezu), který lze uvažovat hodnotou v intervalu 0,7 až 0,9. Pro stanovení celkové únosnosti posuzovaného průřezu ve smyku lze odvodit vzorce únosnosti pro jednotlivé materiály viz vz. (1). Jejich odvození je jednoduché, ale je nutné důsledně dodržovat veškerá výše uvedená doporučení. Zároveň je nutné kontrolovat, zda-li nedošlo k nadměrnému zvýšení smykové únosnosti. Obecně se doporučuje nezvyšovat únosnost průřezu více než na dvojnásobek. Při použití přesnějších metod lze kontrolovat dosažení mezní hodnoty poměrného přetvoření uhlíkového materiálu: 58

6 ε fn,e kde ε fn,e R sn E s 0,8 R sn E s je normové poměrné přetvoření uhlíkové výztuže (tkaniny anebo lamel), které lze stanovit podle následujícího vztahu (5) normovápevnost zabudované betonářské výztuže v tahu, která se podílí na celkové smykové únosnosti modul pružnosti zabudované betonářské výztuže a hodnotu normového poměrného přetvoření uhlíkové výztuže: ε fn,e = κ. cf,ε ε fn,e (5) (4) kde ε fn,e κ cf,ε ε f,e je normové poměrné přetvoření uhlíkové výztuže (tkaniny anebo lamel) redukční součinitel pro poměrné přetvoření (u tkanin se obvykle se uvažuje roven 0,8 a u lamel roven 1,0) poměrné přetvoření uhlíkové výztuže (tkaniny nebo lamel) U komplikovanějšího smykového zesílení je nutné provádět i detailnější posudek poměrného přetvoření zabudované betonářské výztuže, protože se jedná o neaktivované dodatečné zesílení smykové únosnosti, kdy je aktivace inicializována přitížením (zvětšením přenášených vnitřních sil) betonového prvku. Zároveň se v těchto případech doporučuje kontrolovat i šířku smykových trhlin a jejich vliv na dodatečnou uhlíkovou výztuž (zejména na lamely). Tyto vlivy je velmi obtížné kvantifikovat (v našich předpisech se nevyskytují), takže se zde otvírá další pole pro vědecký aplikovaný výzkum na našich technických univerzitách. Jako poslední podmínku je nutné zkontrolovat kotevní oblast smykové uhlíkové výztuže kontroluje se soudržnost uhlíkového materiálu s betonovým povrchem pro stanovenou (dosaženou) výpočtovou hodnotu posouvající síly. Při dodatečném zesilování betonových konstrukcí je nutné (a platí to zejména pro starší konstrukce) provést dostatečný a kvalifikovaný stavebně diagnostický průzkum. Pokud jsou k dispozici původní výkresy vyztužení, postačuje pouze ověření rozměrů průřezů a ověření vyztužení charakteristických míst. Jinak je nutné postupovat destruktivním způsobem (sondami do krycích vrstev betonu k použité výztuži), příp. nedestruktivně pomocí gamagrafického snímkování (zejména u horní výztuže, nebo u ohýbané smykové výztuže). Podle zkušeností je nejvíce rozdílů proti výkresové dokumentaci u třmínkové smykové výztuže. Z povrchu obnažené výztuže a doby realizace konstrukce lze obvykle určit druh výztuže. Materiálové charakteristiky je potom možné převzít ze [2]. V případě pochybností je nutné z konstrukce odebrat vzorky výztuže pro stanovení pracovního diagramu v tahu, výsledky statisticky vyhodnotit na zaručené (charakteristické) hodnoty a použít dílčí součinitel spolehlivosti materiálu γ ms = 1,1. Velkou pozornost je nutné věnovat i zesilovanému betonu, kdy nestačí zjistit pouze pevnost betonu v tlaku (a v žádném případě ne pouze nedestruktivně pomocí Schmidtových tvrdoměrů), ale je nutné zjišťovat i pevnost v tahu povrchových vrstev betonu (zejména na bocích betonových prvků) a rovněž i statický modul pružnosti zesilovaného betonu. 59

7 Podle výše uvedeného zjednodušeného postupu lze navrhnout bezpečné a zejména efektivní zesílení nedostatečné smykové únosnosti betonových průřezů. Autor použil tuto metodiku vícekrát, i při návrhu již realizovaných smykových zesílení (dva příklady zesílení se stručnou charakteristikou a zejména fotografickou dokumentací z provádění jsou uvedeny v následujících kapitolách). 3. ZESÍLENÍ UHLÍKOVÝMI LAMELAMI NA BOCÍCH PRVKU Tento starší způsob smykového zesílení byl použit na objektu firmy ABB na ulici Milady Horákové v Brně. Jednalo se o zesílení průjezdu do dvora, kdy investor požadoval takové zesílení konstrukce, které by zaručovalo bezpečný průjezd těžší techniky do dvora (dopravníky betonu pro chystanou dvorní přístavbu). Předmětná konstrukce trámového stropu byla proto zesílena na parametry vozovky zatěžovací třídy B podle mostních norem (tj. pro vozidlo o hmotnosti do 22,0 tun s tlakem od předního kola 27,5 kn a od zadního kola 82,5 kn při vzdálenosti náprav 3,0 m). Zesílena byla jednak ohybová únosnost (zvýšením průřezu spřaženou nadbetonávkou shora na stávající stropní desce a přídavnou spodní výztuží z uhlíkových lamel CARBODUR typu S 512 firmy Sika na spodním líci stropních trámů betonového T-průřezu) a rovněž i smyková únosnost šikmými krátkými lamelami typu CARBODUR S 512 po 450 mm. Původní železobetonové trámy měly průřez mm včetně stropní desky tl. 120 mm. Beton z roku 1957 odpovídal druhu f tehdejší klasifikace (podle dnešního hodnocení se jedná o beton tř. B20) a pro konstrukci se dochovala původní projektová dokumentace. Realizaci provedla v létě roku 1998 firma Saron Brno (Ing. Navara). Na zesílené konstrukci byly provedeny i zatěžovací zkoušky, které provedla a vyhodnotila firma BESTEX. Podrobnosti již byly uvedeny ve [13]. Obr. 1: Rozmístění pásků CFRP lamel na bocích trámků 4. ZESÍLENÍ UHLÍKOVÝMI TKANINAMI PŘES BOKY A SPODNÍ LÍC PRVKU Tento novější způsob smykového zesílení byl použit na objektu skladové haly v Lobendavě. Jednalo se o zesílení nedostatečně nadimenzovaných střešních sedlových plnostěnných vazníků u montovaného železobetonového skeletu. Zesílení bylo nutné jednak pro dodatečné požadavky investora na hmotnost podvěšených instalačních vedení, ale rovněž i z důvodu chyby zpracovatele výrobní dokumentace atypic- 60

8 Obr. 2: Nalepené pásky lamel Sika CarboDur S 512 a měření při zatěžovací zkoušce Obr. 3: Zatěžovací vozidlo při zkoušce zesílené konstrukce průjezdu Obr. 4: Výpočet šikmých řezů a rozmístění pásů CFR tkaniny kých prefabrikovaných prvků. Pochybení se týkalo nedostatečné mezní únosnosti ve smyku při zatížení původně uvažovaným podvěšeným vedením (nehledě na požadované zvýšení intenzity tohoto zavěšeného vedení) a rovněž i nedostatečných délek zakotvení podélné tažené výztuže při spodním líci průřezu v uložení na sloupy. Na tyto nedostatky se přišlo v průběhu realizace (již po namontování vazníků a střešního pláště, ale ještě před provedením zavěšeného vedení) na podzim roku Sedlové střešní vazníky na rozpon 25,2 m jsou plnostěnné o šířce 180 mm s rozšířeným horním pásem na 430 mm. Jejich výška v uložení činí 1010 mm a ve hřebeni 1,9 m. Provedeny byly z betonu tř. B40 a betonářské výztuže jakosti /R/. Pro zesílení byly použity jednosměrné uhlíkové tkaniny WRAP 230 C firmy Sika, které se nalepovaly na boky vazníku spojitě přes spodní líc průřezu (bylo nutné kontrolovat pouze dostatečné zakotvení horního konce tkaniny), a lepidlo Sikadur 330, které je v sortimentu firmy určeno speciálně pro lepení uhlíkových tkanin. Z požárních Obr. 5: Příprava oblastí pro lepení tkanin Obr. 6: Realizované smykové zesílení střešního vazníku 61

9 důvodů bylo povrchové smykové zesílení dodatečně obloženo požárními deskami. Realizaci provedla v listopadu roku 2002 firma VMS Praha (Ing. Stryk), kterému tímto děkuji za poskytnutí fotografické dokumentace. 5. ZÁVĚR Zesílení nedostatečné smykové únosnosti betonových průřezů je další možností použití externí povrchové uhlíkové výztuže. Zjednodušeně uvedená metodika návrhu tohoto zesílení důsledně vychází z platných českých technických norem, které jsou ověřeny delším užíváním ( a praxí) a které, narozdíl od připravovaných norem CEN, autor pokládá i za sofistikovanější z hlediska metody dílčích součinitelů spolehlivosti. Při realizaci zesílení smykové únosnosti se v praxi ověřilo i jednodušší provádění uhlíkových lamel a tkanin, takže tyto materiály postupně vytlačily dříve používané zesílení ocelovými plechy. Zejména uhlíkové tkaniny, které se dnes vyrábí i vícesměrné, slibují bezpečné zesílení smykem i kroucením namáhaných betonových průřezů, které je navíc realizačně poměrně jednoduché. Další možností jejich aplikace jsou v našich podmínkách nedostatečně vyztužené sloupy, které lze jednoduše ovinout a napravit tak buď nedostatečnou únosnost (pouze částečně uvažováním ovinutého jádra betonu), anebo konstrukční nedostatky (nevhodně uspořádané, anebo chybějící třmínky apod.). Zároveň lze zvyšovat i odolnost konstrukcí vůči seismickým účinkům, či jiným dynamickým projevům. Autor příspěvku děkuje firmám Sika CZ se sídlem v Brně, Sika Slovensko se sídlem v Bratislavě a MBT Stavební hmoty se sídlem v Chrudimi za poskytnutí výzkumných zpráv, firemních metodik navrhování a zejména za zprostředkování konzultací se zahraničními specialisty. LITERATURA [1] ČSN Navrhování betonových konstrukcí srpen 1986 [2] ČSN Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí při přestavbách červen 1986 [3] Perla J. Zesílení betonových průvlaků pomocí přilepené uhlíkaté výztuže, In: Sanace betonových konstrukcí 1997, s , SSBK Brno, květen 1997 [4] Podolka L.: Poznatky ze zkoušek nosníků zesílených CFK lamelami, In: Sanace a rekonstrukce staveb 99, s , ČSS Praha, říjen 1999 [5] Podolka L.: Zkušenosti se zesilováním konstrukcí CFK lamelami - porovnání dvou systémů, In: Sanace betonových konstrukcí 2001, s , SSBK Brno, květen 2001 [6] Podolka L.: Zesilování konstrukcí nekovovými materiály porovnání dvou systémů, In: Sanace betonových konstrukcí 2002, s , SSBK Brno, květen 2002 [7] Perla, J.: Praktické zkušenosti s návrhem externího zesílení betonových konstrukcí pomocí uhlíkových lamel, In: sborník Betonářské dny 99, s , ČBZ Pardubice, prosinec 1999 [8] Podolka L.: Zkušenosti se zesilováním konstrukcí CFK lamelami a CFK tkaninami, In: Betonářské dny 2001, s , ČBS Pardubice, listopad

10 [9] Rademacher, M.: Zesilování ŽB konstrukcí uhlíkovými lamelami Sika CarboDur příklady aplikací, In: Sanace betonových konstrukcí 2002, s , SSBK Brno, květen 2002 [10] Štěpánek P.: Navrhování dodatečného zesílení betonových konstrukcí externí lepenou výztuží, In: Betonářské dny 98, s , ČBZ Pardubice, prosinec 1998 [11] Štěpánek P.: Některé aspekty statického návrhu zesílení železobetonové konstrukce lepenými uhlíkovými lamelami, In: Sanace betonových konstrukcí 1998, s , SSBK Brno, květen 1998 [12] Perla, J.: Navrhování zesílení betonových konstrukcí pomocí uhlíkových lamel Sika CarboDur, In: seminář Zesilování konstrukcí externí uhlíkovou výztuží, nové technologie betonu, Sika CZ Brno, listopad 1999 [13] Perla, J.: Sanace betonových konstrukcí pomocí uhlíkových lamel Sika CarboDur, In: Sanace betonových konstrukcí, roč. 1999, č. 4, s. 2 9 [14] Externally bonded FRP reinforcement for RC structures, fib Bulletin 14, fib, July 2001 [15] pren Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1: General rules and rules for bulldings, draft for Stage 49, CEN, July 2002 [16] Perla, J.: Rekonstrukce Janáčkova divadla v Brně, In: sborník Betonářské dny 2001, s , ČBS Pardubice, listopad 2001 [17] Perla, J.: Rekonstrukce Janáčkova divadla dokončení 1.etapy, In: sborník Betonářské dny 2001, s , ČBS Pardubice, listopad 2001 [18] Deuring M. : Verstärken von Stahlbeton mit gespannten Faserverbundwerkstoffen, EMPA Dübendorf 1993 [19] Neubauer U. : Verstärken von Betonbauteilen mit geklebten CFK-Lamellen Sika CarboDur - Einführung und Berechnungsbeispiele, In: Neue Technologien zum Erhalten und Verstärken von Bauteilen, Gladbeck, červen 1997 [20] Hankers Ch.: Zum Verbundtragverhalten laschenverstärkter Betonbauteile unter nicht vorwiegend ruhender Beanspruchung, In: HEFT 473, s , Beuth Verlag Berlin, 1997 [21] Holzenkämpfer P. : Ingenieurmodelle des Verbunds geklebter Bewehrung für Betobauteile, In: HEFT 473, s , Beuth Verlag Berlin, 1997 [22] Sandner D.: Statische Verstärkung mit Sika CarboDur. Berechnung - Beispiele, In: Neue Technologien zum Erhalten und Verstärken von Bauteilen, Gladbeck, červen 1997 [23] Design Guide FRP Fibre Reinforcement Polymer for S&P Products, firemní podklady, S&P Brunnen, June 2000 [24] Shear strengthening of Beams with SikaWrap, firemní materiál, Sika Zürich, December

11 REKONSTRUKCE HALY MLÝNICE A SKLADU SUROVIN V CEMENTÁRNĚ MOKRÁ REDEVELOPMENT OF GRIDING PLANT HALL AND RAW MATERIAL STORE OF THE MOKRÁ CEMENT WORKS Ing. Jiří Vlašimský (1) Ing. Ivo Macháň (2) (1) Sika CZ, s.r.o., Bystrcká 36, Brno Tel.: , FAX: , vlasimsky.jiri@cz.sika.com (2) SASTA, spol.s r.o., Houbalova 4, Brno Tel.: , FAX: , machan@sasta.cz Anotace: celková rekonstrukce a modernizace haly mlýnice a skladu cementářských komponent v Cementárně Mokrá, jejíž součástí bylo též zesilování a sanace stávajících železobetonových konstrukcí Abstract: General redevelopment and modernisation of the grinding plant hall and the store of cement components of the Mokrá cement works, including the strengthening and repair of the existing reinforced concrete structures. 1. ÚVOD Po vstupu strategického partnera do společnosti Českomoravský cement a.s. se začala podoba našich cementáren měnit. I Cementárna Mokrá postupně mění svoji tvář. V období / 2002 proběhla rekonstrukce haly, v níž je umístěn sklad cementářských surovin a mlýnice. Jedná se o železobetonový skelet z roku 1964, půdorysných rozměrů 160 x 30 m a výšky přes 25 metrů. Celková rekonstrukce sestávala z modernizace skladových prostor - změna dispozice a systém skladu sypkých cementářských komponent. To znamenalo bourání části stávajících železobetonových příček a obvodových stěn, betonáž nových. Dále proběhla oprava střechy, stropních ocelových konstrukcí, výměna opláštění. Významnou část rekonstrukce činilo též zesílení obvodových železobetonových sloupů a stěn haly s jejich následnou sanací a ochranou proti agresivitě prostředí (obr. 1,2). 2. ZESILOVÁNÍ A SANACE ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ V minulosti, díky překračování maximálního množství uskladněných surovin došlo k vychýlení sloupů včetně jeřábové dráhy. Neopatrnou manipulací při nakládání surovin byly prudkými nárazy s drapákem značně poškozeny hrany sloupů, případně i další části železobetonových konstrukcí (obr. 3, 4). Některé části konstrukcí také vykazovaly značně pokročilý stav koroze výztuže, zejména v exteriéru. Překvapivě byla zkorodovaná i výztuž, která sice měla malé 64

12 krytí betonu, ale celá léta byla doslova pasivována a chráněna dodatečnou, až několik centimetrů silnou vrstvou zatvrdlého cementového prachu, takže by se dalo předpokládat, že ke korozi výztuže nedojde. Na obrázcích je vidět stav výztuže po odstranění zatvrdlého cementového prachu doslova omítky (obr. 5, 6). Na základě stavebně technického posudku byly navrženy metody zesilování (VUT Brno, ing. Klusáček) a navržena technologie sanace poškozených i nepoškozených stávajících železobetonových konstrukcí (Balance Brno,s.r.o.). Obr. 1, 2: Celkový pohled na halu před a po rekonstrukci Obr. 3, 4: Poškození sloupů ve skladu surovin Obr. 5.,6.: Koroze výztuže pod cementovými nánosy 65

13 VLASTNÍ SANACE ŽB.KONSTRUKCE SE DÁ ROZDĚLIT DO TŘÍ ZÁKLADNÍCH ČÁSTÍ: 1) Sanace železobetonových konstrukcí Tato část sestávala prakticky z kompletního technologického postupu sanací, tak jak jej známe z příruček. Tryskání sanovaného povrchu na nosný podkladní beton (odstraňování vrstev zatvrdlého cementového prachu), obnažení zkorodované výztuže a její ošetření. Dále zajištění krycí vrstvy reprofilační správkovou maltou ručně nanášenou pro lokální opravy, nebo u velkoplošných zásahů strojně nanášenou suchou torkretovací směsí na přikotvené kari-sítě (obr. 7, 8). Celoplošně nanesení jemné stěrkové malty jako příprava podkladu pod nátěr. 2) Statické zajištění a zesílení sloupů vnesením sil do betonu umístěním přepínacích lan Monostrand (obr. 9, 10). 3) Ochrana železobetonových konstrukcí proti agresivnímu prostředí ochranným nátěrem, v oblastech se zvýšeným rizikem další koroze výztuže se prováděla aplikace migračního inhibitoru koroze (obr. 11,12). Obr. 7.,8: Plošná reprofilace suchým torkretem na přikotvenou síť Obr. 9: Zesílení sloupů lany Monostrand Obr. 10: Sanované sloupy ve skladu 66

14 Obr. 11,12: Pohled na sanované venkovní konstrukce opatřené ochranným nátěrem 3. ZÁVĚR Hlavním dodavatelem stavebních prací byl IMOS Brno, a.s.. V subdodávce zesilovací práce a sanace betonových konstrukcí realizovala firma SASTA, spol. s r.o., podle projektové dokumentace projekční a statické kanceláře Balance s.r.o. (sanace) a na základě projektu VUT Brno ( zesilování ). Použity byly sanační systémy Sika : SikaMonoTop 610 /SikaTop 122 SP/ SikaMonoTop 620 pro ruční zpracování, SikaRep4N / SikaMonoTop 620 pro strojní zpracování, ochranný nátěr Sikagard Elastocolor W, inhibitor koroze SikaFerroGard 903, ochrana mechanicky zatížených ploch výsypek Sikagard 720 EC. Veškeré práce byly prováděny v několika etapách za provozu, bez odstávky výroby cementu. Přesto se podařilo dílo předat v požadovaných termínech a kvalitě díky vysokému pracovnímu nasazenía a díky použití nejmodernějších sanačních technologií. 67

15 REKONSTRUKCE ŽELEZNIČNÍHO MOSTU V KM 311, 171 TRATI DĚTMAROVICE STÁTNÍ HRANICE ČR/SR; MYŠÍ DÍRA V TŘINCI RESTORATION OF THE BRIDGE OVER THE RAILWAY AT KM 311, 171 OF THE RAILWAY LINE DĚTMAROVICE SLOVAK BORDER; MYŠÍ DÍRA (MOUSE HOLE) IN TŘINEC Ing.Libor Hlísníkovský Ing.Richard Wojnar MBT Stavební hmoty s.r.o., K Májovu 1244, Chrudim, Tel: , Fax: , info@mbtsh.cz, Anotace: Článek popisuje velmi významnou rekonstrukci mostu nad železnicí v Třinci, při níž se používá jako hlavní hydroizolační membrána dvousložkový nástřikový polyuretan Conipur 255. Abstract: Paper describes very important restoration of the bridge over the railways in Třinec with the use of two component polyurethane sprayed waterproofing Conipur 255 as a main waterproofing membrane. Zhotovitel stavby: Sdružení firem MYŠÍ DÍRA V TŘINCI - vedoucí sdružení: Firesta Fišer, rekonstrukce, stavby a.s. Brno - členové sdružení: D5 akciová společnost Třinec Stavební společnost CZ a.s., Valašské Meziříčí Zhotovitel technologie izolací spodní stavby a mostovky: MBT Stavební hmoty s.r.o. Chrudim Projektant prováděcí dokumentace: DOPRAVOPROJEKT s. r. o. Ostrava Lhůta výstavby: červen 2001 listopad 2002 Rekonstrukce úplná přestavba - drážního mostu byla součástí stavby s názvem Rekonstrukce podjezdu Myší díra na silnici II/468, Frýdecká, Třinec. Jednalo se o rozhodující stavební objekt této stavby na realizaci byla určena více než čtvrtina nákladů celé stavby. Stavba byla rozčleněna na 42 stavebních objektů. Kromě uvedené přestavby drážního mostu zahrnuje rekonstrukci silnice v úseku dlouhém zhruba 370 m včetně veškeré kanalizace, rekonstrukci silničního mostu přes Olši, rekonstrukci potrubního mostu horkovodu, výstavbu čerpací stanice odpadních vod, stavbu nových opěrných zdí, které jsou z části postaveny na kotvených milánských stěnách, stavbu okružní křižovatky, rekonstrukci světelné křižovatky, stavbu nové energolávky na rozšířeném silničním mostě, demolice pozemních staveb, rekonstrukce chodníků a mnoho, většinou komplikovaných, přeložek inženýrských sítí. 68

16 Ředitelstvím silnic a dálnic České republiky a Komisí Evropského společenství v rámci programu přeshraniční spolupráce CBC Phare byla na jaře roku 2001 vyhlášena výzva k podání nabídky na realizaci projektu. Smlouva na zakázku byla podepsána dne a na konci června po předání staveniště byla stavba zahájena. Úsek rekonstruované komunikace v těsné blízkosti centra Třince má značný význam. Město zde jako přirozená překážka rozděluje řeka Olše a současně v bezprostřední blízkosti souběžně vedené náspové těleso železniční tratě Dětmarovice státní hranice. Jde o jeden ze dvou nejdůležitějších železničních tahů z Česka na Slovensko. Na silniční komunikaci bezprostředně v blízkosti drážního mostu navazuje vjezd do jižní brány nejvýznamnějšího průmyslového podniku regionu TŽ a.s. Stavba byla od počátku hodnocena pro provádění jako velmi náročná, musel být splněn požadavek na trvalé zajištění veřejné silniční, železniční a pěší dopravy po celou dobu stavby. Původní podjezd pod drážním mostem s nevyhovující podjezdnou výškou i šířkou právě proto nazývaný Myší dírou - měl naprosto nedostatečnou kapacitu, která byla v příkrém rozporu se stále rostoucí dopravní intenzitou na tomto úseku silnice. Postup výstavby rozhodujícího stavebního objektu stavby, drážního mostu v km 311, 171 trati Dětmarovice státní hranice ČR/SR, byl projektem rozčleněn do osmi základních etap a každá etapa dále do několika navazujících fází. Do konce září byly provedeny podmiňující úpravy zatrolejování. V říjnu 2001 byla do obou hlavních kolejí na mostě a pod odbočnou výhybku z výtažné koleje na vlečku TŽ a.s. vložena mostní provizoria z volných nosníků. Pod ochranou provizorií se postavila nová opěra a střední pilíř. Současně se stavěly opěrné zdi a zárubní zdi na kotvených milánských stěnách podél nového chodníku na straně k TŽ. Po dokončení nové spodní stavby, která byla na mladý beton izolována speciální cementovou izolací Thoroseal FX 122, betonáži železobetonové údolnicové desky, zřízení vozovky a po dokončení plánovaných přeložek na straně k TŽ a.s. byla na konci května 2002 do nového mostního otvoru pod mostní provizoria převedena silniční doprava. Od dubna probíhala stavba nové jablunkovské opěry v otvoru původního mostu pro pěší. Od 3. do 16. června 2002 se uskutečnily hlavní výluky železničního provozu pro vynětí mostních provizorií, úplné odbourání původního mostu a vložení nové ocelové konstrukce včetně úložných prahů. Nosná ocelová konstrukce šikmého železničního mostu s průběžným kolejovým ložem o dvou polích s vějířovitým uspořádáním hlavních nosníků byla vyráběna od konce ledna firmami TŽ Strojírenská výroba a.s. a D5 akciovou společností. Konstrukce byla vyrobena ve 12 částech o hmotnosti od 12 do 30 tun. Tyto byly vyvezeny na montážní kompletační plošinu na vlečce TŽ a.s. v blízkosti mostu. Zde byly sesazeny a svařeny do tří montážních dílů pro vkládání. Každý montážní díl vlastně představuje konstrukci o dvou polích pro jednu průběžnou kolej na mostě. Sestavení montážních dílů na montážní kompletační plošině bylo provedeno pomocí dvou silničních jeřábů Demag AC 395. Manipulace s montážními díly OK ve výlukách železničního provozu včetně postupného ukládání na podpěry mostu byly prováděny dvěma kolejovými jeřáby EDK 750, přesuny montážních dílů pomocí železničních oplenových vozů. Vlastní montáž byla neobvyklá a v českých podmínkách jedinečná. Spočívalo to především v provedení kvalitních nosných montážních svarů v krátkých termínech. 69

17 Každý ze dvou nosných montážních svarů (vždy mostovkový plech délky 27 m a oba příčník v celém průřezu) včetně přípravy, všech předepsaných zkoušek a také všech případných oprav byl v harmonogramu výluky omezen na 24 hodin s tím, že pouze po dobu 3 45 hodiny na počátku svařování byl zcela vyloučen železniční provoz. Po celou dobu montážních prací nikdy nebyl vyloučen železniční provoz ve všech kolejích na mostě současně (tzv. nickolejný provoz ) na dobu delší než 3 45 hodiny. Obavy odborníků z toho, že se nepodaří v komplikovaných výlukách povolených bez jakýchkoli rezerv sestavit navazující montážní díl OK pro svarový spoj s dostatečnou přesností, se díky mimořádné kvalitě a nasazení montážních pracovníků nenaplnily. Na vnitřní povrch žlabu kolejového lože byla provedena nástřiková izolace CONIPUR 255 tl. 5 mm na dně žlabu a 3 mm na stěnách, které ukončují kolejové lože napříč mostu. Tato izolace byla postupně provedena na montážní kompletační plošině mimo mostní otvor před uložením dílů konstrukcí do provozovaných kolejí. Izolace nevyžaduje ochrannou vrstvu, přesto na žádost správce mostu má ještě ochrannou vrstvu z gumotextilních recyklovaných pásů a desek tl mm. Použitím pryžové ochranné vrstvy izolace se zřejmě podařilo významně snížil hlukové emise od projíždějících železničních vozidel po mostě. Správci mostu se tak podařilo svým požadavkem zkvalitnit projektové řešení stavby v intravilánu města. Na závěr výluky bylo kolejiště na mostě uvedeno do původního stavu před rekonstrukcí. Bezprostředně po té se prováděly práce na opěrných stěnách chodníku, včetně finálního nátěru povrchu všech betonových zdí PCI-Betonfinish W. Obdobně pokračovaly práce na podkladních a vozovkových vrstvách silniční komunikace včetně všech souvisejících prací. Základní údaje: překonávané překážky: Silnice II/468 v kategorii M16,5/60 s oboustrannými chodníky úhel přemostění: cca 70 světlá šířka otvorů: 11,2+12,2 m světlá výška otvorů: 4,95m kolmá délka přemostění: 24,40 m šikmá délka přemostění 26,06 m šířka mostu: 17,56 až 19,11 m výška mostu: 6,55 m konstrukční výška: Průměrně 0,51 m stavební výška: Průměrně 1,12 m osová vzdálenost kolejí: izolace žlabu kolejového Nemění se (4,75 m) Stříkaná izolace Conipur 255 (pro průběžné štěrkové lože ocelového mostu: lože) izolace spodní stavby: Modifikovaná cementová izolace Thoroseal FX 122 nátěry betonových konstrukcí: Speciální nátěrová hmota PCI-Betonfinish W Na mostě přes Olši byly rozšířeny dosavadní opěry i pilíř, aby na něm mohlo být zajištěno prostorové uspořádání vozovky dle projektu. Na podzim 2001 byla vyměněna ložiska mostu a současně provedeny úpravy na úložných prazích mostu. Na původní a současně na nové betonové atypické předpjaté rozšiřující nosníky desek mostu byla nadbetonována spojitá spřahující železobetonová deska. Následovalo zřízení 70

18 izolačních a vozovkových vrstev, dobetonování říms, osazení nového zábradlí a výstavba nových chodníků. Součástí stavby bylo postupné vybudování nové okružní křižovatky silnic II/468 a II/476 ve třech navazujících etapách. Obdobně byla provedena rekonstrukce křižovatky ulic 1.Máje a Frýdecké také ve třech jiných samostatných etapách během srpna a září Současně s rekonstrukcí silnice došlo samozřejmě k úplné rekonstrukci jejího odvodnění, rekonstrukci veřejného osvětlení a bylo provedeno nové dopravního značení vždy v celém rozsahu úseku dotčeného stavbou. Rekonstrukce silniční komunikace, přestavba tří mostů, výstavba nových inženýrských stavebních objektů a překládky inženýrských sítí řešené projektem stavby jsou v celém svém rozsahu součástí schváleného územního plánu města Třince, ve kterém je stavba vedena jako veřejně prospěšná. Rekonstrukce úseku silnice II/468 a především řešení podjezdu této komunikace pod drážním mostem na trati ČD Dětmarovice státní hranice je plně v souladu s programem rozvoje sítě pozemních komunikací. Realizací stavby dochází jednak k podstatnému zlepšení propojení centrální části Třince s areálem nemocnice a sídliště Sosna a dále pak ke značnému zkvalitnění přístupu k hraničnímu přechodu Horní Lištná Leszna Obr. 1: Stav před rekonstrukcí Gorna. Stavební dílo bylo dokončeno dle projektu stavby a dle nabídkového harmonogramu ve vysoké kvalitě tak, aby odpovídalo potřebám města - jeho občanů i návštěvníků. Obr. 2: Most po rekonstrukci Za zhotovitele technologie izolací spodní stavby a mostovky Ing. Libor Hlisníkovský, MBT Stavební hmoty s.r.o. Chrudim Za sdružení zhotovitelů stavby Ing. Tomáš Chalupa, Firesta Fišer, rekonstrukce, stavby a.s. Brno Obr. 3: Čištění penetrace Conipox 81 od přebytečného písku před vlastním nástřikem izolace Conipur 255 na části mostovky připravované mimo vlastní místo uložení Obr. 4: Pohled z železničního mostu k železniční stanici Třinec 71

19 SANACE SPODNÍ STAVBY MOSTU PŘES DÁLNICI D1 REPAIR OF THE SUBSTRUCTURE OF THE BRIDGE OVER THE D1 MOTORWAY Ing. Milan Matějíček Ing. Jiří Zahrada, CSc. ŽS Brno, a.s. závod MOSAN, Burešova 938/17, Brno-střed tel.: fax.: Anotace: Oprava spodní stavby mostu ev. č. D1-226 přes dálnici D1 v km 190,074 na západním přivaděči v Brně. Hlavním úkolem opravy mostu bylo zesílení patních částí sloupů podpěr, sanace narušených částí ŽB sloupů a úložných prahů a zpevnění krajnic. Abstract: Repair of the substructure of bridge No. D1-226 over the D1 motorway at km 190,074 on the western feeder street in Brno. The repair s main aim was the strengthening of the column footing, repair of the damaged parts of reinforced concrete columns and bearing blocks, and strengthening of shoulders. 1. STRUČNÝ POPIS PŘEDMĚTNÉHO MOSTU Obr. 1: Celkový pohled na most po rekonstrukci Betonová mostní konstrukce (obr.1) o pěti prostých polích sestává ze dvou samostatných konstrukcí pro každý jízdní pruh. Mostní konstrukce je sestavena z dodatečně předpjatých prefabrikovaných nosníků typu KA-67 uložených na elastomerová ložiska. Most je směrově přímý a převádí dvě dvoupruhové komunikace pro každý dopravní směr. Spodní stavbu tvoří 2 krajní masivní železobetonové opěry (č. 1 a 6) a 4 vnitřní železobetonové členěné podpěry (č. 2 až 5). Vnitřní členěné rámové podpěry tvoří vždy šestice ŽB kruhových sloupů o průměru 900 mm, které jsou vetknuty do stupňovitých základových pasů opřených na pilotách Franki. Rámovou podpěru ukončuje lichoběžníkový ŽB úložný práh s převislými konci. 72

20 2. Z HISTORIE MOSTU Stavební objekt byl postaven v letech 1971 až 1973 státním podnikem Dopravní stavby Olomouc, podle prováděcího projektu vypracovaného v roce 1970 Dopravoprojektem Brno. V roce 1994 a 1995 proběhla oprava nosné konstrukce spojená s jejím zvedáním a výměnou ložisek. V rámci této opravy proběhla rovněž částečná sanace spodní stavby, která spočívala v opravě porušených míst a v sanaci betonových povrchů částí poškozených sloupů a úložných prahů. 3. DIAGNOSTICKÝ PRŮZKUM STAVU SPODNÍ STAVBY Obr. 2: Rozsáhlé poškození úložných prahů Diagnostická zpráva z roku 1998 konstatuje, že přes provedenou sanaci pokračuje koroze výztuže, v krycí vrstvě se projevují trhlinky kopírující pruty výztuže a dochází k lokálnímu odtržení celé krycí vrstvy. Zpráva končí konstatováním, že případná rekonstrukce vyžaduje provizorní podepření nosné konstrukce a doporučením na zvážení nahrazení celé spodní stavby. Následný diagnostický průzkum v roce 1999 ukončený zprávou z ledna 2000 potvrdil a upřesnil předcházející výsledky. Zkoušky pevnosti betonů, které byly stanoveny na vzorcích z jádrových vývrtů ze sloupů vnitřních podpěr potvrzují rozdílnou kvalitu betonu (krychelná pevnost od 19,4 do 28,2 MPa v roce 1998 a 25,6 až 37,8 MPa v roce 1999), která neodpovídá návrhu prováděcího projektu na beton B 330. Průměrná pevnost úložných prahů vykazovala 34 a 38 MPa, což je pevnost dostačující, která nevede ke snížení únosnosti mostu. Rozsáhlá potenciální a elektrická měření prokázala značnou korozi betonářské výztuže (potenciál v roz- Obr. 3, 4: Stav sloupů před sanací 73

21 mezí: bez koroze / -200 mv / až silné lokální korozní narušení / -350 mv / ). Na sloupech je odtržena krycí vrstva výztuže v oblastech dosahujících 25 až 75 % povrchu sloupů. Podle závěrečné zprávy zaručená pevnost betonu spodní stavby jako celku nepřesáhne 22 MPa, betony mají vysokou otevřenou pórovitost. Konstatuje se, že degradace cementového tmele spojená s vyluhováním CaO a SiO 2 postupuje rychle s odhadem, že jádro některých sloupů bude zasaženo během tří až čtyř roků a koroze výztuže bude dále pokračovat. 4. NÁVRH OPRAVY MOSTU Návrh sanačních opatření na zabezpečení spodní stavby je časově omezen na předpokládanou dobu cca 15 až 20 let. V souvislosti s výhledovým rozšířením dálnice u Brna na šestiproudou, bude nutné tento mostní objekt demolovat a zcela nahradit novou mostní konstrukcí na základě nového prostorového řešení křižovatky v místě západního přivaděče. Vedle technického řešení se jednalo především o rozhodnutí o ekonomicky přijatelné sanaci spodní stavby, která by zabezpečila dostatečnou spolehlivost a bezpečnost při zachování příznivého vzhledu celého objektu.. Na základě všech skutečností a po statickém přepočtu únosnosti spodní stavby, které vychází relativně příznivě i při nedodržení kvality betonu předepsané prováděcím projektem se investor (Ředitelství silnic a dálnic ČR - závod Brno) rozhodl provést méně náročnou sanaci spodní stavby, která zabezpečí konstrukci po dobu omezené životnosti, tj. cca 15 let. Bylo konstatováno, že vnitřní podpěry byly celkově dobře a bezpečně vyztuženy na základě velmi dobrého návrhu mostní konstrukce, odpovídající znalostem a odborné úrovni v době návrhu a stavby. Slabinou zůstala špatná kvalita betonu, jejíž příčiny se nepodařily spolehlivě odhalit ani diagnostickými průzkumy či studiem zbylých materiálů ze stavby. Značná rozdílnost pevností betonu poukazuje patrně na technologickou nekázeň v době výstavby. Návrh opatření sledoval také praktický postup opravy bez potřeby provizorního podepření, které by mohlo výrazně zkomplikovat provoz na dálnici. Na základě již výše zmíněného se návrh opravy ustálil na těchto hlavních bodech: 1) ochranné zesílení patních částí železobetonových sloupů, 2) sanace narušených částí železobetonových sloupů a úložných prahů 3) ochranné nátěry spodní stavby a 4) zpevnění krajnic pod mostem. 5. PRŮBĚH STAVEBNÍCH PRACÍ PŘI OPRAVĚ Obr 5: Zesílení sloupů ochrannou přibetonávkou stav po rekonstrukci Zakázku na provedení opravy spodní stavby mostu D1-226 získala firma ŽS Brno a.s., závod MOSAN a uskutečnila ji v termínu září až listopad Stavba musela probíhat za nepřetržitého provozu, z čehož vyplynulo to, že práce probíhaly po jednotlivých opěrách. Doprava pod mostem na dálnici byla přizpůsobena tak, že byly zachovány dva jízdní pruhy v obou směrech a pro opravu měl zhotovitel k dispozici pouze odstavné pruhy (při opravě krajních podpěr), respektive rychlé pruhy 74

22 (při opravě střední podpěry). Staveniště bylo odděleno od provozu na dálnici pouze prefabrikovanými montovanými ŽB svodidly. Ochranné zesílení patních částí železobetonových sloupů bylo navrženo na výšku 1,6 až 1,8 m nad základovým pasem, tj. na výšku 0,6 m nad zpevněný horní povrch krajnic a středního pruhu dálnice. Ochranná obetonávka z betonu C 30/37 sap 3b (B 425) byla provedena v konstantní tloušťce 200 mm s vnějším průměrem 1300 mm a doplněna konstrukční výztuží kotvenou jak základových pasů tak i do sloupů. Pro splnění druhého bodu opravy mostu bylo nutno mechanicky odstranit zdegradované, zkarbonatované a nesoudržné části sloupů, úložných prahů i obou opěr, což bylo provedeno lehkými sbíjecími kladivy a následně na to byl povrch celé spodní stavby otryskán vysokotlakým vodním paprskem při tlaku 1500 barů. Na takto připravený podklad bylo možno začít aplikovat jednotlivé složky sanačního systému firmy Super - Krete, který předepsal investor. Na obnaženou, suchou a očištěnou výztuž byl štětcem nanesen antikorozní nátěr Super - Krete Rust Buster ve dvou vrstvách (druhá vrstva až po zaschnutí první). Poté byl beton ošetřen hloubkovou penetrací Super - Krete Pene Krete, která funguje na bázi krystalizace a tím zpevňuje, utěsňuje a stabilizuje plochy s cementovým pojivem. Tato penetrace také vytlačí kontaminanty vzniklé karbonatací a sulfatací betonu a zbytkovou mastnotu na povrch, který je následně opláchnuta tlakovou vodou (cca 250 barů). Na takto ošetřený a provlhčený povrch byla aplikována hrubá reprofilační malta (zrnitost do 4 mm) Super - Krete Ready Mix B, která byla ještě doplněna o adhezní můstek Super - Krete SBA. Hrubá reprofilace byla provedena metodou suchého stříkání. Po nanesení hrubé reprofilace se již ručně nanášela jemná reprofilační stěrka (zrnitost do 0,36 mm) Super - Krete Ready Mix A ve dvou vrstvách. Aby byla sanace betonových konstrukcí spodní stavby mostu úplná byl na závěr použit ochranný nátěr Super - Krete Ure - Kote. Tento nátěr tvoří vrchní těsnič uzavírací stěrky před pronikáním vlhkosti a jiných kontaminantů z okolního prostředí do konstrukce a zlepšuje estetiku sanace. Nátěr byl proveden válečkem ve dvou vrstvách (druhá vrstva vždy po zaschnutí první). Stejným nátěrem byli ošetřeny i nové obetonávky pat sloupů. Posledním důležitým bodem při opravě spodní stavby mostu bylo rychlejší odvedení srážkové vody a vody obsahující chemické rozmrazovací látky od pat sloupů. Před opravou nebyl prostor okolo sloupů vydlážděn, takže se kontaminovaná voda vsakovala a následně také zdržovala u pat sloupů, čímž docházelo k jejich rychlejší degradaci. Z tohoto důvodu byla provedena dlažba z žulových kostek, která nyní mnohem snáze a rychleji odvede vodu pryč od sloupů. 6. ZÁVĚR Na základě rozboru výsledků předchozích diagnostických průzkumů a vyhodnocení narušení vzorku betonů odebraných během opravy je nutné považovat i tuto opravu za dočasnou. I přes vysokou kvalitu provedených sanačních prací a použitých materiálů oprava pouze zpomalí probíhající korozní procesy a prodlouží zbytkovou životnost konstrukce, nemůžeme však od ní očekávat uvedení konstrukce do původního stavu. 75

23 POUŽITÍ ČESKÝCH FRP KOMPOZITŮ K ZESILOVÁNÍ KONSTRUKCÍ USING THE CZECH FRP COMPOSITE FOR STRENGTHENING STRUCTURES Dr. Ing. Luboš Podolka České vysoké učení technické v Praze, fakulta stavební, Thákurova 7, Praha 6, Tel.: 02/ , fax.: 02/ , podolka@beton.fsv.cvut.cz Anotace: Ověření vlastností na experimentálních prvcích. Použití předpínaných FRP polymerů k zesílení konstrukce. Zkušenosti a jejich uplatnění v praxi. Abstract: Verification nature the Czech FRP composite at the experimental elements. Using prestressed FRP composites for strengthening structures. Experiences and their use in practise. 1. ÚVOD V 90. letech nastává prudký rozvoj technologií zesilování konstrukcí pomocí nekovových materiálů na bázi skleněných, aramidových a uhlíkových vláken. Tento trend vede k optimalizaci tvaru zesilujících prvků pro různé způsoby zesílení a pro různé konstrukce. Dále tyto materiály již slouží jako výztužné prvky nových konstrukcí, kde plně nahrazují klasickou betonářskou výztuž, takže se dnes již můžeme setkat s předpínacími lany, lamelami rovnými nebo tvarovanými, prostorovými konstrukcemi, prvky ve tvaru válcovaných profilů nebo žebírkové výztuže a v neposlední řadě právě s ohebnými pásy, jejichž tvar odpovídá textilii (tj. tkanině). 2. UPLATNĚNÍ KOMPOZITŮ VE STAVEBNICTVÍ V ČR V ČR existuje řada výrobců konstrukčních prvků z kompozitních materiálů, jedná se především o výrobce plastových rámů oken, dveří, prosklených stěn a zastřešení včetně světlíků. Dále se tento materiál uplatňuje v oblasti inženýrských sítí při výrobě trubek, zásobníků, septiků a čistíren odpadní vody, většina bazénů pro soukromé využití je provedena právě z plastů (kompozitů). V případě konstrukčních prvků se dosud jedná o konstrukce pochozích lávek (rošty), trubky, tyče a až v poslední době nacházejí kompozity uplatnění i u nosných profilů tvaru U, I, T apod. Jedním z největších výrobců konstrukčních kompozitů je závod kompozity firmy Prefa Brno, a.s. 76

24 3. EXPERIMENTY S KOMPOZITNÍMI PRVKY VYRÁBĚNÝMI VE FIRMĚ PREFA BRNO, A.S., ZÁVOD KOMPOZITY Zesílení konstrukce pomocí dodatečně předpjaté lamely, která je předepnuta pomocí speciálního přípravku přes momentový klíč. Lamela je kotvena lepením a pomocí předem zabetonovaných kotev do betonu. Experimentální prvek : trámek rozměrů 120x180x3000mm z betonu B 30, lamela rozměrů 50x1,2mm, délky cca 2800mm. Pohled na detail kotevního prvku a předpínací přípravek pro napnutí lamely, použit momentový klíč a vneseno předpětí do lamely σ p =355 MPa. Zesílení konstrukce pomocí sklolaminátových tyčí φ14 mm, které mají být použity ve formě předpínacích tyčí, tj. na koncích proveden závit tak aby pomocí momentového klíče bylo umožněno vnesení předpětí do konstrukce. Experimentální prvek : trámek rozměrů 120x180x3000mm z betonu B 30, ukončen čelním plechem rozměrů 200x250x15mm, tyče průměru 14mm, délky 3100mm. 77

25 Pohled na detail ukotvení sklolaminátových tyčí přes patní plech, tyče předepnuty momentovým klíčem a vneseno předpětí do tyče σ p =83 MPa. (cca 30 % pevnosti tyče R d = 250 MPa) Zesílení pomocí čedičové tyče φ14 mm, která je umístěna do předem vynechané drážky 30x30x2800mm v nosníku, spolupůsobení zajištěno přes lepený spoj. Experimentální prvek : trámek rozměrů 120x180x3000mm z betonu B ZKOUŠKY NOSNÍKŮ Nosníky byly podrobeny zkouškám na lámací dráze. Experimentální prvky byly zatěžovány silou ve třetinách rozpětí. Při zkouškách byly zjišťovány poklesy podpor, průhyb nosníku uprostřed rozpětí, poměrná deformace ocelové výztuže a poměrná deformace lamely, či zesilujícího prvku vždy uprostřed rozpětí nosníku při každém zatěžovacím cyklu, který představoval nárůst síly po 3 kn s výdrží 120 s na každém stupni. Kromě uvedeného se zjišťoval vznik a rozvoj trhlin jejich vyznačením na boční stěně betonových nosníků. Signály snímačů jednotlivých veličin byly vyhodnocovány měřicí ústřednou a prostřednictvím počítače zaznamenány na disketu a vytištěny na tiskárně. 5. VÝPOČET ÚNOSNOSTI ZESILOVANÝCH NOSNÍKŮ K výpočtu únosnosti nezesíleného i zesíleného nosníku byla použita metoda mezních přetvoření. 78

26 6. ZÁVĚREČNÉ SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ EXPERIMENTU Výpočtem stanovená únosnost zesíleného nosníku byla experimentálně potvrzena u všech variant. Vypočtené hodnoty průhybu na úrovni charakteristického zatížení vykazují velmi dobrou shodu s hodnotami určenými při experimentu. Hodnoty průhybů dosažené při experimentech přesahují hodnoty limitních průhybů, které jsou uvedeny v normě (ČSN ) pro dílce f lim =l/100, neboť dosahují až hodnoty f = l/60. Pohled na porušený nosník s předpjatou lamelou a detail poruchy s přetrženou lamelou, v místě kotvení nedošlo k poruše vzhledem k použitému mechanickému kotvení přes zabetonovaný plech. Únosnost nezesíleného prvku M ú = 3,6 knm, únosnost předpjatého nosníku M = 8,86 knm. ú(p) Při zatížení 18 kn, tj. hodnota dvou sil naměřena šířka trhliny cca 0,1 mm. Je zde vidět tedy patrná shoda chování experimentálního prvku odpovídající vypočtené únosnosti. Došlo tak k nárůstu únosnosti na více jak dvojnásobek nezesíleného nosníku. Pohled na porušený nosník zesílený pomocí předpjatých sklolaminátových tyčí. Porucha nosníku vznikem tahové trhliny procházející středem nosníku. 79

27 Únosnost nezesíleného prvku Mú = 3,6 knm, únosnost zesíleného nosníku předpjatými sklolaminátovými tyčemi Mú(p) = 8,55 knm. Při zatížení 18 kn, tj. hodnota dvou sil naměřena šířka trhliny cca 0,1 mm. Je zde vidět tedy patrná shoda chování experimentálního prvku odpovídající vypočtené únosnosti. Došlo tak k nárůstu únosnosti na více jak dvojnásobek nezesíleného nosníku. Pohled na porušený nosník zesílený do drážky vlepenou výztuží z čedičových vláken. Porucha nosníku vznikem tahové trhliny procházející středem nosníku. Únosnost nezesíleného prvku Mú = 3,6 knm, únosnost zesíleného nosníku s vlepeným čedičovým profilem Mú(z) = 7,7 knm. Při zatížení 15 kn, tj. hodnota dvou sil naměřena šířka trhliny cca 0,25 mm, deformace nosníku f = 11,4 mm < l/250 = 2850/250=14mm. Je zde vidět tedy patrná shoda chování experimentálního prvku odpovídající vypočtené únosnosti. Došlo tak k nárůstu únosnosti na více jak dvojnásobek nezesíleného nosníku. 7. ZÁVĚR Z výzkumu dané problematiky zesilování ohýbaných prvků byly získány následující poznatky : Zesilování nosníků pomocí předpjatých CFK lamel se jeví jako progresivní způsob. Reálně lze zesilovat prvky o % při použití nepřepjatých lamel vzhledem k malému nárůstu tuhosti konstrukce. Právě použití předpjatých lamel posunuje hranici efektivity zesílení až k dvojnásobku únosnosti původní konstrukce bez výrazného nárůstu průhybu původní konstrukce a také zvyšuje ekonomiku návrhu zesílení. Použití sklolaminátových tyčí k zesílení konstrukce je efektivní pouze za předpokladu, že tyto tyče budou využity ve formě předpínacích tyčí jako náhrada ocelových. Při použití tyče v nepředpjatém stavu je její využití neefektivní vzhledem k nízkému modulu pružnosti, bylo by nutno vyvolat nadměrné přetvoření prvku pro její efektivní využití. Použití tyčí z čedičových vláken jako náhrady betonářské výztuže se jeví do 80