Vady a poruchy stavebních konstrukcí NOSNÉ KONSTRUKCE

Transkript

1 Pozemní stavitelství Vady a poruchy stavebních konstrukcí NOSNÉ KONSTRUKCE Ing. Jana Pexová 01/2009

2 Doporučená a použitá literatura Normy ČSN: ČSN Obytné budovy ČSN EN ( ) Zatížení stavebních konstrukcí ČSN P Hydroizolace staveb - Sanace vlhkého zdiva - Základní ustanovení ČSN P Hydroizolace staveb - Základní ustanovení ČSN Tepelná ochrana budov Zákony: zákon č.183/2006 Sb. O územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) Vyhlášky: vyhláška MMR č.137/1998 Sb. O obecných technických požadavcích na výstavbu

3 4. PŘÍKLADY VAD KONSTRUKCÍ Nosné konstrukce I. Základy, II. Svislé nosné konstrukce, III. Vodorovné nosné konstrukce, IV. Překlady Nenosné (doplňkové) konstrukce I. Příčky, II. Úpravy povrchů, III. Klempířské prvky, IV. Střešní plášť, V. Výplně otvorů, VI. Venkovní zpevněné plochy

4 Nosné konstrukce I. PORUCHY ZÁKLADŮ Nejčastější příčiny vadných základů jsou zpravidla tyto: a) únosnost základové půdy je překročena, stavba nerovnoměrně sedá a) základy nejsou dostatečně hluboké a chráněny proti mrazu b) nastal posun nebo pokles vrstev, na nichž stavba stojí, c) základy jsou z nevhodného nebo vadného stavebního materiálu.

5 Ad.a) Překročení únosnosti půdy Příčiny: nevhodný návrh, vlhkost v podzákladí Důsledek: na budově vzniknou trhliny Oprava: rozšíření plochy základu se zřetelem na únosnost zeminy, odstranění příčiny vlhnutí podzákladí, dodatečné zvýšení únosnosti půdy Příčina - poklesy základové půdy může způsobit také špatné odvodnění se střechy a okolí budov, ale také úroveň podzemní vody, její složení, případně proudění vody pod základy. => opravy žlabů a odpadních potrubí, popřípadě provést nové zpevněné okapové chodníky a vodu odvést co nejdále od budovy. Pokud je třeba zvýšit pevnost základové půdy, aby se snížila její deformace, můžeme použít např. termické zpevňování, případně injektování použitím jílovitých nebo cementových suspenzí, chemickými roztoky nebo i pomocí elektrického proudu. tyto způsoby mění objemové vlastnosti podloží a to se může nepříznivě projevit do svého okolí u sousedních staveb.

6 Zesílení základů (a) zesílení základového pasu bez rozšíření plochy základu (b) zesílení základového pasu s rozšířením plochy základu (c) zesílení základového pasu ocelovým nosníkem a pilotami

7 Rozšíření základu

8 Ad.b) Nedostatečně hluboké základy Příčina: nevhodný návrh, vadné provádění, dodatečné terénní úpravy (odkop okolního terénu) Důsledek: sedání stavby + viditelné trhliny na konstrukcích svislých, příp. i vodorovných Oprava: Jsou-li základy málo hluboké, podezdí se, podbetonují se nebo se zvýší okolní terén tak, aby pata základů zůstala trvale alespoň m pod úrovní terénu. Jinak např. mikropiloty.

9 Prohloubení základů

10 Podchycení základů mikropilotami Různé tvary hlavic mikropilot a uspořádání mikropilot.

11 Ad.c) Pokles nebo posun vrstev pod základy Příčina: pokles základové půdy vlivem poddolování, stavba nebyla založena a provedena se zřetelem na tuto okolnost Důsledek: vzniknou na budově trhliny, jejichž velikost a množství se řídí velikostí poklesu půdy. Oprava: méně poškozené stavby je možno zabezpečit pro další používání tím, že se stáhnou železnými kleštinami a opasky. Více poškozené budovy je nutno většinou zbourat.

12 Ad.d) Nevhodný nebo vadný materiál základů Příčina: nevhodný návrh, špatný technologický postup při provádění, narušení spodní vodou, např. agresivní Důsledek: na budově vzniknou trhliny Oprava: Pokud jsou základy ze špatného materiálu nebo byl materiál základu narušen agresivní spodní vodou, je třeba provádět výměnu základů, prohloubení nebo ochrany proti škodlivým vlivům např. obložením, nátěrem atd.

13 Deformace budov vlivem různé mocnosti vrstev podloží

14 Vliv podloží na tvorbu trhlinek

15 Omezení nerovnoměrného sedání a deformace budov

16 Sedání základové půdy ovlivněné interferencí izobar

17

18 Nosné konstrukce II. PORUCHY SVISLÝCH KONSTRUKCÍ VZNIK ŠKOD Konstrukční chyby nebývajíčasté, respektují-li se normy a předpisy,z nichž jsou uvedena základní pravidla a zásady pro technicky správné provádění stavebních prací. Nenapravitelné nebo obtížně opravitelné chyby mohou být zaviněny špatným projektem, nehospodárným půdorysem, chybně navrženým konstrukčním systémem a vším, co s tím souvisí, až k těm posledním detailům. Z nekvalitního materiálu a jeho nesprávného použití. Tyto chyby jsou poměrněčasté, neboť kvalita materiálu není vždy odpovídající. Ale všechno nelze svádět jen na materiál. Ten, kdo ho zabudovává, musí včas zvážit kvalitu materiálu, a je-li nevhodný, musí jej odmítnout, popř. ho použít na jiném místě jeho kvalitě lépe odpovídajícím, i když si někdy současné rychlé stavební tempo vynucuje použití onoho méně kvalitního materiálu. Většina chyb je však zaviněna špatným zpracováním materiálu, jeho nevhodným použitím a nedostatečným dohledem nad pečlivým prováděním. Vlivem vnějšího mechanického a chemického působení ve většině případů proto, že se vůbec neuvažovalo o tom, jakým vlivům bude stavba vystavena.

19 Vlhkostní namáhání = degradace materiálu (zejména při změně teplot a mrznutí), zhoršení tepelně izolačních vlastností, snížení únosnosti Vlhkostní mapy na zdivu u podlahy na terénu typický projev vzlínající vlhkosti z podzákladí

20 Zřícení části budovy z důvodu zatékání splaškových vod pod základy a nedostatečné údržby sedání základů.

21 Zdivo podpůrných pilířů klenby je potrhané, vodorovná výchylka cca 30 mm. Příčina působící výrazná síla od uložení klenby

22 Pohled na masivní degradaci zdiva z nepálených cihel na stěně mezi průjezdem a obytnou částí. Příčina nedostatečná údržba objektu, nadměrná vlhkost zdiva v důsledku zatékání ze střechy.

23 II.a) Dělící spáry 1) Rozdělovací spáry Jestliže je pravděpodobné, že se budou jejich části nestejně sedat. Při nestejnorodém sedání různých dílů budovy by se mohly konstrukce poškodit. Dělíme proto od sebe úplně ty části budovy, u nichž by z různých příčin mohlo být sednutí nestejné a to spárami, které procházejí celou výškou budovy i jejími základy. Rozdělovací spáry tohoto druhu se umísťují: mezi částmi budovy založenými na různě stlačitelných půdách mezi starou budovou a novou částí k ní přistavovanou mezi částmi budovy, pod kterými je základová půda značně namáhaná nebo kde je třeba očekávat různé sedání pro různé způsoby založení apod.

24 Trhlina na styku původní stavby a později provedené přístavby Příčina: nebyla provedena rozdělovací spára

25 2) Dilatační spáry - Abychom zabránili vzniku trhlin při zvětšování a zmenšování objemu zdiva vlivem změn teploty. - Při změně teploty se zdi prodlužují, při poklesu teploty se zase zkracují. Základy jsou však v zemi vystaveny jen malým tepelným změnám, takže brání volné dilataci zdí. Zkracuje-li se zeď při volném poklesu teploty, překáží jejímu zkrácení základ, jehož teplota se nesnížila; tím vznikají ve zdi tahová napětí, která mohou způsobit, že ve zdi vzniknou trhliny. Abychom jim předešli musíme dělit dilatačními spárami na oddíly dlouhé tak, aby jejich délkové změny zůstaly v přijatelných mezích. - Šířku dilatačních spár volíme nejméně 20 mm. - Dilatační spáry mají procházet nepřerušeně všemi konstrukcemi, zdmi, stropy i střechou. Největší vzdálenost dilatačních spár ve zdivu na vápennou maltu: z pálených cihel: 100 m z vápenopískových cihel: 50 m z betonových tvárnic: 50 m z přirozeného kamene: 60 m z železového betonu: 40 m

26 Pohled na degradaci spár obkladu z keramických obkladových prvků. Příčina poruchy: V rámci plochy obkladu chybí vodová a svislá dilatační spára.

27 Dilatační spára není v návaznosti Trhlina v dlažbě prodejny podél zřejmě nefunkční dilatační spáry (např. dilatace dlažby nenavazuje na dilataci podkladních vrstev)

28 Trhlina v atice Příčina: neoddilatování monolitických vrstev střešního pláště od zdiva atiky, nedostatečné zateplení střechy apod.

29 II.b) Poruchy kamenných konstrukcí Kámen musí být pevný, bez trhlin a hnízd, únosný, dobře zpracovatelný, odolný proti atmosférickým vlivům a co nejméně nasákavý. Silně porézní kameny, které vsakují hodně vody, ji zase odpaří. Poškození lze rozdělit na mechanické, chemické a organické. Často se setkáváme se všemi společně Působení rostlin zaviňuje např. poškození mechanismů vody a zamokřením rozpouštějí a při vyschnutí krystalizují na povrchu. Vzniká tlak a jeho opakováním dochází k poškození, které zasahuje často do hloubky. Předejde se tomu tím, že se zabrání stékání vody po kamenech a jejímu vzlínání. Vzniknou-li výkvěty, postačí, nechá-li se kámen vyschnout, výkvěty se okartáčují a kámen se ošetří. Na kamenech se také usazují nenáročné, nízké houbovité rostliny, a to nejen na vodorovných, ale i na svislých stěnách. Uchycují se v nejjemnějších trhlinkách tenkými kořínky, ke svému životu potřebují vodu a zabraňují rychlému vyschnutí kamene. Rozrušují postupně kámen tím, že vnikají hlouběji a hlouběji. Odumřelé plochy vytvoří humus, který přijímá ze vzduchu s vodou řadu agresivních látek rozrušujících kámen. Porušení kamene je tím snadnější, čím hrubší je jeho povrch, neboť na hrubém povrchu se nečistoty mohou lépe usazovat.

30 II.c) Poruchy betonových/žb konstrukcí Příčiny, které mohou způsobit snížení únosnosti a zvětšení přetvoření: výrobní a projekční vady vliv škodlivého prostředí (např. mráz, chemické vlivy, koroze, biologické vlivy) únava a přirozené stárnutí Zvýšené namáhání vyplývající: z nadměrného namáhání přímým přetížením i nepřímými účinky ze změn základových poměrů (změna hladiny podzemní vody apod.) z přetvoření a napětí, vyvolaných objemovými změnami (změna teploty, vlhkosti, smršťování) z nevhodných rekonstrukčních a adaptačních prací (změna statické soustavy) z mimořádných účinku (dynamický požár)

31 Z vlivu škodlivého prostředí jsou nejnebezpečnější: a) mráz, protože voda zmrzlá v párech a trhlinách: - zvětšuje svůj objem a vyvolává tlak s trhavými účinky na beton - při tání vyluhuje rozpustné složky betonu b) koroze výztuže: - oslabuje průřez ocelových výztužných vložek - vytvořením povlaku šupinaté rzi na povrchu vložek snižuje soudržnost vložek s betonem - rez zvětšuje objem ocelových vložek s trhavými účinky na beton Poruchy se u betonových konstrukcí projevují: zabarvením povrchu betonu odprýskáním povrchové betonové vrstvy trhlinami přetvořením, příp. destrukcí konstrukce

32 Trhliny Příčinou vzniku je překročení pevnosti betonu v době jeho tuhnutí (kdy pevnost pojiva byla nepatrná), nebo po jeho zatvrdnutí. Trhliny u betonových konstrukcí vznikají překračováním pevnosti betonu v tahu, tlaku nebo ve smyku. Trhliny v tahu jsou otevřené, hrany mají ostré, v ploše jsou neporušené a při poklepu vydává Trhliny v prostém tlaku jsou kolmé ke směru tlaku, okraje mají rozdrcené. U sloupu jsou doprovázeny tahovými trhlinami podél rohů. Při poklepu vydává okolní beton dutý zvuk Trhliny ve smyku mají průběh téměř přímkový, trhlina je uzavřená, zrna na okrajích jsou drcena.

33 Trhliny a deformace jsou způsobovány nestejným roztažením panelů v části budovy. V důsledku toho vznikají v průřezech konstrukce ohybové momenty. Tyto pak mohou v tažených oblastech konstrukce vyvolat vznik nežádoucích trhlin. Schéma deformace prvku teplotními účinky Schéma deformace panelu teplotními účinky

34 Smršťování a dotvarování betonu Smršťování nastává při úbytku vlhkosti ve stavební hmotě a jeho účinnost je dána zmenšením objemu. Průběh smršťování je ovlivněn teplotou a vlhkostí prostředí. Tvrdne-li beton v suchém a teplém prostředí, je smršťování větší a probíhá rychleji. Dotvarování je vlastnost betonu charakterizovaná růstem trvalých deformací betonových konstrukcí za účinku trvalého nebo dlouhodobě působícího zatížení konstrukce. Je závislé na fyzikálně-mechanických vlastnostech složek betonové směsi a na celém výrobním procesu betonového prvku. Dotvarování je velmi důležitým jevem u železobetonové a předpjaté konstrukce. Vyvolává zkracování podpůrných konstrukcí (sloupů, sten) a průhyby betonových nosníků.

35 II.d) Poruchy ocelových konstrukcí Poruchy ocelových konstrukcí vznikají zpravidla: korozí změnami mechanických vlastností materiálů vlivem materiálu (hlavně u starších druhů oceli) přetížením konstrukce nebo jejího prvku vlivem změny zatížení (včetně mimořádných účinků) vlivem nesprávného návrhu a nevhodného nebo zastaralého způsobu provádění Pozn. Z hlediska technologie je nutné při výrobě oceli dodržet předepsané receptury, tj. zejména obsah uhlíku, příměsi síry a fosforu.

36 K nepříznivým změnám mechanických vlastností materiálu dochází zejména: stárnutím materiálu za jeho strukturálních změn (za běžných podmínek vlivem času k těmto změnám dochází) cyklickým opakováním nahodilého zatížení (únava materiálu - obvykle se v bytových stavbách nevyskytuje změnou smyslu vnitřních sil při pohyblivém zatíženíči mimořádném namáhání konstrukce. (Při rekonstrukci je nutno se vyhnout takovému řešení, které by způsobilo změnu smyslu vnitřní síly v konstrukčním prvku; pokud není vyhnutí, je třeba prvek posoudit na střídavé zatížení) vlivem požáru, přetížením při haváriích atd. (vyžaduje individuální posouzení) K přetížení konstrukce nebo prvku může dojít změnou v používání budovy, při rekonstrukčních a adaptačních pracích nebo mimořádnými účinky.

37 Koroze kovů je v nejširším smyslu slova rozrušení materiálu fyzikálně-chemickým působením vnějšího prostředí. Dělíme ji na chemickou a elektrochemickou. Chemická koroze vzniká v plynném prostředí za vysokých teplot a v elektricky nevodivém prostředí kapalném. Nejvýznamnějším prostředím je vzdušný kyslík a vysoké teploty, které korozi urychlují. Koroze elektrochemická, tj. působení koroze a vody ve formě elektrolýzy. Uvolňuje se tak vodík a kyslík, který způsobuje korozi vodíkovou depolarizací a kyslíkovou depolarizací. Koroze se na kovovém materiálu projevuje jako důlková (vznik menších shluků důlků na povrchu) nebo bodová (ojedinělé korozní body).

38 Nosné konstrukce III. PORUCHY VODOROVNÝCH KONSTRUKCÍ Nosná konstrukce - nedostatečná únosnost, trvalé přetvoření (změna funkčních požadavků, koroze, degradace materiálu, dotvarování betonu, trvalé přetvoření dřeva, napadení dřeva biologickými škůdci apod.) - narušená celistvost (teplotní dilatace částí nosné konstrukce, tlaky korozních zplodin, dlouhodobé zatékání vody na nosnou konstrukci, deformace podpůrných konstrukcí) - tepelné mosty u předsazených a ustupujících konstrukcí (např. ve vetknutí balkonu, spíše v souvislosti s nevhodnými rekonstrukcemi a pozdějšími stavebními úpravami) - vlhkostní namáhání (vznik vlhkostních map) = degradace a snížení únosnosti materiálu

39 Vhlkostní mapy Pohled na vlhké konstrukce v místě vedení instalací. Vlhkost se projevuje vznikem vlhkostních map, které jsou zabarvené dožluta, a následně vznikem solných výkvětů a odlupující se omítkou. Postižené jsou svislé i vodorovné konstrukce, a to zejména v místě průchodu rozvodů ústředního vytápění a odpadního kanalizačního potrubí stropní konstrukcí.

40 Poškození podlahy závěsných balkonů panelového domu zkorodováním plechových desek nosného roštu

41 Nesprávné umístění střešního vtoku - poruchy svislých konstrukcí, vodorovných konstrukcí i povrchových vrstev (nášlapná vrstva, omítka )

42 Schéma porušení klenby přetížením

43 Plochá zděná klenba s vyboulením směrem dolů, trhliny vlivem horizontálního rozestupování pat klenby

44 REKONSTRUKCE KLENEB Působení vodorovné síly deformace podpůrného zdiva (rozjíždí se do boku) vysekané kapsy táhlo ocelový nosník táhlo táhlo

45 REKONSTRUKCE KLENEB Zesílení klenby = zvýšení únosnosti věnec kotvený do obvodové zdi přivázané k výztuži rubová skořepina výztuž kotvící prvky vyvrtané otvory sponky Schéma rubové skořepiny a kotevních prvků

46 Rekonstrukce dřevěných stropů Zesílení stropnice bočními příložkami PŘÍČNÝ BOČNÍ PŘÍČNÝ BOČNÍ ŘEZ POHLED ŘEZ POHLED PŘÍČNÝ ŘEZ 5 6 BOČNÍ POHLED Zesílení stropnice dřevěnými nebo ocelovými příložkami: 1 stropnice, 2 prkenné příložky, 3 hřebíky, 4 fošnové příložky, 5 svorník, 6 U profil.

47 Zesílení vazného trámu Zesílení vaznice

48

49 Náprava porušeného zhlaví trámu např. při napadaní hnilobou BOČNÍ POHLED PŘÍČNÝ ŘEZ Kotvení stropního trámu do klasické ocelové konzoly: 1- stropnice, 2 chem. ošetřené zhlaví trámu, 3 zabetonovaná ocel. konzola, 4 kotvící prvky. Protézování: 1 stropnice, 2 zdravá zóna, 3 sklolaminátový prut, 4 protéza z epoxidové živice nebo polymerbetonu, 5 dubový podkladek

50 Plombování nepravidelně poškozeného dřevěného prvku: 1 oslabená zóna impregnovaná epoxidovou živicí, 2 vsazený kus nového dřeva obalený ze všech stran vrstvou tmelu.

51 PŘÍČNÝ ŘEZ PODÉLNÝ ŘEZ 2 AXONOMETRIE 1 Zavěšení historického stropu na ocelovou konstrukci: 1 stropnice, 2 ocelový nosník, 3 závěs Dodatečné předepnutí stropních trámů: 1 stropnice, 2 vzpěra, 3 botka, 4 rektifikace, 5 podhled.

52 Spřáhnutí stávajícího dřevěného trámového stropu s nadbetonovanou deskou. nová podlaha výztužná síť betonová deska hřebíky záklop podbití stávající dřevěný trám Výhody zvýšení únosnosti a celkové tuhosti konstrukce; menší průhyb spřažené konstrukce; zvýšení požární odolnosti stropní konstrukce; zlepšení vzduchové neprůzvučnosti stropní konstrukce. Nevýhody vnesení technologické vlhkosti do stávající dřevěné konstrukce; nutnost podepření stropnic v montážním stádiu; nevhodná metoda pro památkově chráněné a historicky cenné stropy většinou není možné zachovat malby a omítky na podhledu.

53 Bilologická koroze = ztráta pevnosti a únosnosti Prolomení stropního trámu následkem oslabení průřezu dřevokazným hmyzem (červotoč proužkovaný); patrný lom v dolní oblasti trámu namáhané při ohybu tahem rovnoběžně s vlákny dřeva.

54 Narušení úložného prahu (bačkory) konstrukce krovu školní budovy dřevokazným hmyzem

55 Nosné konstrukce IV. PORUCHY PŘEKLADŮ U starších objektů často vidíme dřevěné překlady s omítkou na rákosovém pletivu; překlady z ocelových I nosníků, doplněných cihlami, rabotzovým pletivem a omítkou Trhliny v omítce, opadávající omítka Možné příčiny: - vyčerpání životnosti úpravy, ztráta soudržnosti, separace ocelových prvků; Možné následky: - opadávání omítky.

56 Vadné uložení překladů Vady překladů Možné příčiny: - neodborný rekonstrukční zásah, porušení zdiva v uložení překladu; - zkrácená délka uložení překladu při zvětšení světlé šířky ostění. Možné následky: - narušená nosná schopnost zdiva nad překladem, trhliny, poklesy v uložení stropních konstrukcí