Diagnostika staveb a analýza a prevence poruch Prof. Ing. Miloš Drdácký, DrSc. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR Centrum excelence Telč
Činnost Centra excelence Telč jako partnera projektu AEDECC byla zaměřena na průzkum a hodnocení stavu objektů, určených k revitalizaci. Byly řešeny následující úlohy: vytvoření obecné rukověti stavební diagnostiky průvodce správců či vlastníků objektů při posuzovaní stavu objektů, provedení vizuálních průzkumů vybraných objektů a jejich základní posouzení, doporučení preventivních opatření proti vzniku závažných poruch u neužívaných objektů, pilotní návrh konverzační aplikace navržené rukověti, studium možnosti aplikace semantického systému záznamu a analýzy poruch památek MONDIS 2 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 2
Rukověť stavební diagnostiky tvoří jednu kapitolu publikace projektu AEDECC a zároveň je k dispozici v elektronické formě na CD spolu s příklady provedených vizuálních průzkumů. Členění kapitol vychází z předpokladu, že stav budov a konstrukcí je obvykle posuzován ve vztahu ke stavebnímu typu, převažujícímu použitému materiálu, stáří a historii užívání, neboť tyto charakteristiky jsou často spojeny s typickými vadami a poruchami. V areálech nebo na větších budovách s delší stavební historií se mohou vyskytovat kombinace stavebních typů i materiálů a podobné viditelné projevy poškození mohou mít různé příčiny. 3 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 3
Průzkum pro posouzení technického stavu 1. Typické nedostatky, vady a poruchy na dlouhodobě neužívaných nebo zanedbaných objektech 2. Základní (vizuální) průzkum stavebního stavu - Přípravná fáze (archivní průzkum, dokumentace, okolí, pamětníci výstavby) - Počáteční fáze průzkumu (tým, orientační prohlídka, dostupnost, lešení ) - Informace od vlastníka nebo uživatele (opravy a změny, události v okolí ) - Popis budovy (typ, počet podlaží, stáří, materiály, konstrukce, zajišť. stability) - Vnější povrch (fasády) (materiál, deformace (i v okolí), trhliny, známky oprav) - Vnitřní průzkum (trhliny a jejich průběh, kontrola dutin, podlahy, vlhkost ) - Betonové, kovové, dřevěné prvky a konstrukce (trhliny, deformace, koroze) - Zastřešení (stabilita konstrukce, krytina - těsnost, komíny, odvodnění,opravy) - Ostatní prvky (okna, dveře, TZB, venkovní úpravy - nejsou v rukověti řešeny) - Umělecká díla spojená se stavbou 3. Speciální průzkumné metody 4. Prevence poruch na neužívaných objektech 4 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 4
Typické nedostatky, vady a poruchy na dlouhodobě neužívaných nebo zanedbaných objektech - nestabilita základových konstrukcí nebo podloží (sedání, pokles základové půdy, vliv vegetace, pohyb hladiny spodní vody apod.), - celková nestabilita objektu nebo místní nestabilita konstrukčních prvků (kritické prvky, které mohou při selhání způsobit progresivní zřícení), - nevhodné stavební zásahy, změny (konstrukční úpravy, otvory pro instalace, přestavby atd.), - chybné nebo nepřiměřené užívání, přetěžování konstrukcí, - záměrné poškození, vandalismus, - zchátralost stářím nebo nízkou kvalitou stavebních materiálů, - bídná řemeslná kvalita stavby, chybné detaily, nekvalitní výstavba, - zanedbaná, nekvalitní nebo chybějící údržba, - netěsnost nebo poruchy střešní krytiny, u plochých střech i přetížení zadrženými srážkami, 5 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 5
Typické nedostatky, vady a poruchy na dlouhodobě neužívaných nebo zanedbaných objektech - vzlínající, pronikající a kondenzující voda (chybějící nebo neúčinné izolace proti zemní vlhkosti, pronikající a kondenzující pára nebo vzdušná vlhkost, netěsnost a poruchy rozvodů vody, nedostatečný nebo vadný odvod srážkové nebo odpadní vody apod.), - teplotní a vlhkostní objemové změny a pohyby, - degradace materiálu biologickými, chemickými a fyzikálními vlivy (hniloba dřeva, zasolení, déšť, mráz atd.), - vady snižující bezpečnost užívání (chybějící části konstrukcí, poškozená zábradlí a parapetní zdi, balustrády apod.), - nedostatečná tepelná, akustická a zdravotní funkčnost, - dožívající nebo zastaralé instalace technického zařízení budov včetně vytápění a odvodu spalin, - přítomnost nepřístupných prostor pro údržbu, inspekci či opravy, - poškozující vlivy okolí - přírodní i průmyslové hrozby (exhalace, vibrace, záplavy atd.). 6 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 6
Příklady vad a poruch zjištěných na církevních objektech Hnilobou poškozená dřevěná podpora kříže. (Chrám navštívení Panny Marie na Svatém Kopečku u Olomouce, ČR) Perforovaný žlab způsobuje trvalé zavlhčování a poškozování fasády a vyžaduje výměnu. Nevhodné kotvení dveřního rámu železným čepem vedlo k jeho silné korozi a odtržení části kamenného ostění.(eisgarn, A) 7 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 7
Zjištěno vážné poškození dřevěné podlahy 8 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 8
Kostkovitý rozpad dřeva velikost kostek je typická pro určité houby zde dřevomorka, outkovka i trámovka Nutný odběr vzorků a kultivační vyšetření v laboratoři 9 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 9
Speciální průzkumné metody Odběru vzorků materiálu a jejich vyšetření nebo vyzkoušení v laboratoři (mechanické vlastnosti, houby,..). Dále existují vady a poruchy skryté a pro jejich diagnostiku používáme kromě vizuální prohlídky řadu nedestruktivních nebo šetrně destruktivních metod. Tyto metody poskytují i data pro posuzování bezpečnosti a spolehlivosti konstrukcí. 4.5 mm Jádrový vývrt síla posunutí 10 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 10
Zcela zničená pozednice Videoskop Mezera mezi trámem a zdivem 11 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 11
Termografie (infra-červená) Termografie je založena na vizualizaci infračerveného záření emitovaného materiály, což umožňuje jejich rozlišení. Měří variace povrchové teploty s citlivostí kolem 0,1 K. Užívají se dva základní modely měření: - pasivní termografie (vhodná pro měření in situ) - aktivní termografie Měřená povrchová teplota je ovlivněna - akumulací tepla v materiálu - obsahem vlhkosti v materiálu - teplotou okolí - emisivitou materiálu - pohybem vzduchu kolem měřeného povrchu - vlhkostí vzduchu - vzdáleností od objektu 12 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 12
Termografie pasivní Pohled na vlhkou stěnu s bujnými výkvěty solí, b) Rozložení teplot na stěně v rozích, které zobrazuje i gradient vlhkosti fara v Harth (A). Termogram východní fasády s dobře patrným zazděným kamenným rámem okna a oblouky v přízemí klášter v Eisgarn (A) - dole. 13 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 13
Radar Stav základových konstrukcí, přítomnost podzemních struktur a dutin či skladbu stropních konstrukcí a zdiva můžeme zjišťovat pomocí radaru: Přijímací část přístroje registruje signál, odražený a změněný jednotlivými rozhraními vrstev materiálů s rozdílnou dielektrickou konstantou d Odrazný mód typicky měří čas T x a R x v jedné obálce Průchozí mód registruje T x a R x proti sobě 14 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 14
Radar výsledky měření klášter Eisgarn Odrazy od nehomogenních struktur v různých hloubkách v rozteči cca 10 cm na zkoumané ploše cca 10m x 18 m 15 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 15
Příklad Vyšetřování polohy spojovacích kovových trnů sochy Panny Marie na sloupu v Kácově 16 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 16
Konverzační aplikace rukověti Pracovník provádějící průzkum se pohybuje ve stavebním objektu v podmínkách, kdy je vyplňování klasického papírového formuláře nepraktické nebo nemožné. Proto bylo navrženo a v prototypu i vyrobeno zařízení, jehož prostřednictvím jsou data pořizována formou řízeného dialogu. Řídící jednotka pokládá otázky, průzkumník odpovídá. Spojení řídicího počítače s průzkumníkem zajišťuje obousměrný fonický radiový spoj. Vlastní dialog je řízen předem připraveným scénářem, založeným na struktuře "Rukověti". Řídicí jednotka je tvořena jednodeskovým mikropočítačem, radiostanicí a dekodérem kódu DTMF (Dual Tone Multiple Frequency). Funkci pevného disku zde zastává paměťová karta, na které je uložen operační systém, řídicí aplikace, scénáře pro tuto aplikaci a rovněž i výsledek konkrétního dialogu. Mobilní hovorová sada, kterou je vybaven respondent je tvořena hovorovou soupravou, radiostanicí a klávesnicí generující kód DTMF. Otázky jsou pokládány buď formou přehrávání audio souborů, nebo jako interpretace zadaného textu prostřednictvím hlasového syntezátoru. Odpovědi jsou řešeny buď jako záznam hlasu, nebo výběr z možností, nabídnutých scénářem. Každá odpověď je systémem zopakována a respondent je vyzván k její validaci. 17 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 17
Konverzační aplikace rukověti Funkce konverzačního záznamníku je determinována scénářem, který je uložen jako hladký textový soubor bez nutnosti jeho prekompilace. Řídicí software funguje jako lineární interpret tohoto scénáře. Scénáře se zapisují do textových souborů v ASCII. V tomto formátu je též ukládán protokol, který aplikace vede o každém dialogu. Audiosoubory otázek, odpovědí i hlasových poznámek jsou ukládány ve formátu MP3. K dispozici jsou otázky, jejichž odpovědí je hlasový výstup, otázky, které očekávají odpověď formou řetězce DTMF znaků a otázky, které vyžadují jako odpověď výběr některé z nabízených možností. 18 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 18
MONDIS - MONument Damage Information System Informační systém pro dokumnetaci a analýzu poruch nemovitých památek vybudovat znalostní systém pro dokumentaci a analýzu poruch objektů kulturního dědictví, s jehož pomocí bude možné zaznamenat vazby mezi poruchou, vnějším zatížením, materiály a technologiemi stavební památky umožnit metodicky korektní analýzy procesů předcházejících vzniku poruch a sdílení informací o úspěšných intervencích. poskytnout možnost srovnání řešené situace s podobnými zaznamenanými případy z minulosti doporučit optimální stavebně-technickou intervenci Společný projekt s Katedrou kybernetiky FEL ČVUT 19 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 19
Dokumentace poškození - současný stav Stávající databáze a informační systémy pokrývají jiné aspekty ochrany kulturního dědictví (dokumentace, klasifikace, historické hledisko, architektura, katastr) BIM (Building Information Management) systémům chybí akcent na klasifikaci poškození, poruch, jejich projevů, souvislostí a způsobů intervence u historických nemovitých objektů. Pro nově zaznamenávané případy poskytnout rámec pro dokumentaci poškození a zvolené intervence Charakter uložení informací v systému ovšem umožňuje využít i dřívější záznamy o poruchách a intervencích Neúplnost dřívějších záznamů není důvodem k jejich vyloučení, tj. schopnost vytěžit použitelné informace i z dat fragmentálního charakteru. 20 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 20
Nástroje MONDIS Soubor nástrojů pro správu a vkládání záznamů Aplikace MONDIS MOBILE Verze MONDIS MOBILE pro stolní počítače ONTOMIND PROFILES MONDIS RECORS EXPLORER Nástroj pro vyhledávání záznamů Vytváření a editace záznamů KNOWLEDGE MATRIX Nástroj určený k sumarizaci uložené znalosti propojující hlavní faktory vzniku poškození ONTOMIND Nástroj pro vkládání nejobecnějších znalostí Umožňuje práci s ontologií TERMINOLOGICKÝ EDITOR Nástroj pro vkládání pojmů a jejich hierarchií, vícejazyčný, termíny lze doplnit obrázky a odkazy 21 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 21
Aplikace MONDIS Mobile Nástroj pro terénní dokumentaci a průzkum poškození historických objektů 22 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 22
Hlavní vlastnosti mobilní aplikace Určená pro mobilní zařízení GPS lokalizace Snadná dokumentace (obrázky, zvukový záznam, videa) On-line i off-line režim přístup k externím datům Synchronizace 23 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 23
Lokalizace 24 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 24
Synchronizace REPORTER ADMINISTRATOR USER REVIEWER 25 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 25
MONDIS RECORD EXPLORER 26 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 26
Znalostní matice (Knowledge Matrix) 27 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 27
Terminologický editor 28 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 28
Přínos MONDISu uživatelům SKUPINA UŽIVATELŮ Správci a vlastníci Projektanti Realizátoři Památkáři Výzkumní pracovníci Studenti a veřejnost PŘÍNOS odhad typických škod na různých typech objektů, typické postupy sanace/intervence, kontakt na realizátory, místo pro oznámení záměru provést zásah na svém objektu, ohlášení výběrových řízení na dodavatele informace o obvyklých postupech pro daný typ objektu a poškození informace o alternativních postupech, expertní znalosti v příbuzných oborech, reference k vlastní předchozí činnosti; nové zakázky nástroj na dokumentaci sledování vývoje památky ukázky projevů poškození, hledání kauzálních vztahů, mechanismů pro vybrané materiály a prvky objektů; zadávání vlastních obecných pozorování o souvislostech poškození poučení, úvod do problematiky, vysvětlení základních jevů a pojmů, výklad odborných výrazů (C) Mondis, 2011-2015 29 29 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 29
Děkuji Vám za pozornost! 30 Gemeinsam mehr erreichen. Společně dosáhneme více. 30