2002. B ETON TKS JE P ÍM M NÁSTUPCEM âasopisò A

5/2002

P R Ò MY S LOV É

BETON TKS

STAV BY

JE P¤ÍM¯M NÁSTUPCEM âASOPISÒ

A

SPOLEâNOSTI

A

SVAZY

CO

SVAZ V¯ROBCÒ CEMENTU âR K Cementárnû 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected]

PODPORUJÍCÍ

NAJDETE V TOMTO âÍSLE

5/

V¯STAVBA

SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR

16/ P

âASOPIS

NAPÍNACÍ DRÁHY

SVAZ

V¯ROBCÒ CEMENTU

âR

PODPORUJE BETONOVÉ STAVITELSTVÍ

/30

REFABRIKACE V PRÒMYSLOVÉ

V¯ROBù

SVAZ V¯ROBCÒ BETONU âR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel./fax: 261 215 769 e-mail: [email protected] www.svb.cz

HISTORIE

54/

PROFESOR ZDENùK P. BAÎANT

KOMBINOVANÉ KONSTRUKâNÍ

SOUSTAVY

VKS

PRO VÍCEPODLAÎNÍ

/22

A HALOVÉ PRÒMYSLOVÉ STAVBY

âLENEM AMERICKÉ

NÁRODNÍ AKEDEMIE VùD

SDRUÎENÍ PRO SANACE BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, 616 00 Brno tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180 mobil: 602 737 657 e-mail: [email protected] www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz

âESKÁ BETONÁ¤SKÁ SPOLEâNOST âSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbz.cz

18/ M

ONTOVAN¯ SKELET

PRO

PARKING C

V

VIRTUÁLNÍ

PRAZE–RUZYNI

ZKU·EBNA

ÎELEZOBETONOV¯CH KONSTRUKCÍ NA INTERNETU

/44

PRÒMYSLOVÉ

HALY

/8

B E T O N T E C H N O LO G I E • KO N ST R U KC E • S A N AC E

C O N C R E T E T E C H N O LO GY • S T R U C T U R E S • R E H A B I L I TAT I O N

OBSAH

Roãník: druh˘ âíslo: 5/2002 (vy‰lo dne 15. 10. 2002) Vychází dvoumûsíãnû Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz v˘robcÛ cementu âR Svaz v˘robcÛ betonu âR âeskou betonáfiskou spoleãnost âSSI SdruÏení pro sanace betonov˘ch konstrukcí

TÉMA PODÍL

P R Ò MY S LOV É V ¯ STAV BY N A V ¯ S L E D C Í C H

VùDA

A V¯ZKUM

S E KTO R U STAV E B N I C T V Í V U P LY N U L¯C H L E T E C H

/2

Marie Báãová

PROFILY S VA Z

A N Y L¯ Z A

V¯ROBCÒ CEMENTU

âR

/35

I N T E R A KC E K A M E N I V O - T R H L I N A

B E TO N U

/5

Jan Gemrich KONSTRUKCE

Zbynûk Ker‰ner, Lubo‰ Náhlík, Zdenûk Knésl

/40

SOFTWARE

P R Ò MY S LOV É H A LY Roman Gottfried, Jaroslav Hejl, Pavel Hrdina ZV¯·ENÍ

Z Á K L A D OV ¯C H PÁS Ò

Z H L E D I S K A LO M OV ¯C H C H A R A KT E R I ST I K

P O D P O R U J E B E TO N OV É STAV I T E LST V Í

STAVEBNÍ

K B E Z P E â N É M U N ÁV R H U Ladislav âírtek

V I RT U Á L N Í /9

ZKU·EBNA

Î E L E ZO B E TO N OV ¯C H KO N ST R U KC Í NA INTERNETU

/44

Petr Brani‰, Jan âervenka

Ú N O S N O ST I J E ¤ Á B OV ¯C H D R A H

U Î E L E ZO B E TO N OV ¯C H M O N TOVA N ¯C H

EKOLOGIE

H A LOV ¯C H KO N ST R U KC Í

Jifií Chalabala, Ladislav Klusáãek, Jan Pûnãík, Martin Solafiík

/13

O D PA D OV É

PRO

PA R K I N G C

H I STO R I E

KO M B I N OVA N É KO N ST R U Kâ N Í

S O U STAV Y

VKS

PRO VÍCEPODLAÎNÍ

A H A LOV É P R Ò MY S LOV É STAV BY

/22

Karel Îofka

OBRAZOVÁ P R E FA B R I K AC E

/48

Pfiibyslava Tichotová /18

P¤ÍLOHA

NORMY –

JAKOST CERTIFIKACE

–

/16

EUROKÓD EN 19 9 0 Z ÁS A DY N AV R H OVÁ N Í KO N ST R U KC Í Milan Holick˘, Jana Marková

/51

P R O F E S O R Z D E N ù K P. B A Î A N T NÁRODNÍ

âLENEM AMERICKÉ

SANACE

/54

AKEDEMIE VùD

V L I V Y L I M I T U J Í Î I V OT N O ST Amos Dufka, Jifií ·Èastn˘

CHLADÍCÍCH VùÎÍ

/24

V Z P O M Í N KY

TùSNùNÍ

A TECHNOLOGIE

S PÁ R P R Ò MY S LOV ¯C H B E TO N OV ¯C H

PODLAH

AKTUALITY

/27

S TAV B A

V ¯ STAV B A N A P Í N AC Í D R Á H Y ·tûpán Lihtar, Eduard VodráÏka

/30

K O N ST R U Kâ N Í 19 9 8–2001

PA R A M E T RY B E TO N U S R Ò Z N ¯M

/55

Zdenûk P. BaÏant

Petr Îalsk˘

P E V N O ST N Í

ROKU

2002

/58

B E TO N V

âESKÉ

REPUBLICE

/59

SEMINÁ¤E,

KO N F E R E N C E A SYM P OZ I A

/60

B E TO N OV É

V OZOV KY

2002

/62

D R U H E M A T Y P E M V L Á K N I T É V ¯ ZT U Î E

Bfietislav Vafieka, Martin Kusko B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

/33

• KONSTR

U KC E

Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, 150 00 Praha 5

Adresa redakce a vydavatelství: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 Redakce, objednávky pfiedplatného a inzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected] Vedení vydavatelství: tel.: 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected]

NA âTY¤I DESETILETÍ

Ú S I L Í O P O K R O K V M O D E LOVÁ N Í P O · KOZ E N Í A V L I V U V E L I KO ST I

MATERIÁLY

Grafick˘ návrh: DEGAS, grafick˘ ateliér, Hefimanova 25, 170 00 Praha 7

Tisk: SdruÏení MAC, spol. s r. o., U Plynárny 85, 101 00 Praha 10

SPEKTRUM

V P R Ò MY S LOV É V ¯ R O B ù

Redakãní rada: Doc. Ing. Jifií Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (pfiedseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopfiedseda), Ing. Jan Huteãka, Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc., Ing. Jan Kupeãek, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Hana Némethová, Ing. Vladimír Novotn˘, Ing. Milena Pafiíková, Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr ·tûpánek, CSc., Ing. Michal ·tevula, Ing. Vladimír Vesel˘, Doc. Ing. Jan L. Vítek, CSc., Ing. Miroslav Weber, CSc.

Ilustrace na této stranû a na zadní stranû obálky: Mgr. A. Marcel Turic

H O S P O DÁ ¤ ST V Í P ¤ I P R OV OZ U

B E TO N Á R E N

M O N TOVA N ¯ S K E L E T V P R A Z E –R U Z Y N I Pavel âíÏek

Vydavatelství fiídí: Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc. ·éfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorka: Petra Johová

• SANAC

E

5/2002

Roãní pfiedplatné: 480 Kã (+ po‰tovné a balné 6 x 30 = 180 Kã), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury âR pod ãíslem MK âR E 11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinov˘ch zásilek povoleno âeskou po‰tou, s. p., OZ Stfiední âechy, Praha 1 ãj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Foto na titulní stranû: Detail styku nosné konstrukce stavby FUJIKOKI Louny, dodavatel a autor foto: PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o.

1

TÉMA TOPIC

PODÍL

PRÒMYSLOVÉ V¯STAVBY NA V¯SLEDCÍCH SE KTOR U STAVE B N ICT VÍ V U PLYN U L¯C H LETEC H PROPORTION OF INDUSTRIAL CONSTRUCTION IN THE BUILDING IN RECENT YEARS

MAR I E BÁâOVÁ Sektor stavebnictví pro‰el po roce 1990 v˘znamn˘mi zmûnami zpÛsoben˘mi ekonomickou transformací centrálnû plánované stavební ãinnosti k prostfiedí volného trhu a privatizací stavebních firem. Poãet stavebních podnikÛ se zv˘‰il z nûkolika set na více neÏ 150 tisíc podnikajících subjektÛ, s postupnou pfievahou soukrom˘ch podnikÛ. PÛvodní velké podniky byly rozdûleny do men‰ích, nûkteré zanikly, nové podniky vznikly. Nezmûnilo se ale postavení stavebnictví v národním hospodáfiství. Stále zÛstává jedním z klíãov˘ch odvûtví, které v letech 1990 aÏ 2000 vytváfielo 7 aÏ 9 % hrubého domácího produktu (HDP) a zamûstnávalo pfiibliÏnû stejné procento ekonomicky ãinného obyvatelstva. Poãet pracovníkÛ v sektoru stavebnictví vykazuje dlouhodobû klesající trend. Tento pokles ovlivÀuje pfiíznivû rÛst produktivity práce ve stavebnictví. Meziroãní rÛst produktivity práce trvá nepfietrÏitû od zaãátku roku 2000. Bûhem roku 2000 dosáhl 10,8 %, v prvním pololetí 2001 7,8 %. Základní údaje charakterizující v˘voj v sektoru stavebnictví pfiiná‰í tab. 1. Tato tabulka, stejnû jako tabulky následující, ãerpá z dat publikovan˘ch âesk˘m statistick˘m úfiadem (âSÚ). âesk˘ statistick˘ úfiad získává data jednak z pfiíslu‰n˘ch v˘kazÛ, jejichÏ vyplÀování a pfiedávání je pro podnikatelské subjekty povinné, z evidence vedené stavebními úfiady, jednak z v˘bûrov˘ch ‰etfiení, resp. odhadÛ, které v jednotliv˘ch pfiípadech provádí. ProtoÏe také formy a zpÛsoby statistického vykazování pro‰ly v uplynulém desetiletí v˘vojem, které pfiibliÏují na‰e statistické v˘stupy evropské statistice, je tfieba uvést nûkterá vysvûtlení. âSÚ pfiifiazuje vykazujícím jednotkám tzv. „pfievaÏující ãinnost podle OKEâ“ a podle této pfievaÏující ãinnosti je zafiazuje do pfiíslu‰ného sektoru, ekonomické ãinnosti atd. Znamená to, Ïe podnik s pfievaÏující ãinností „stavební práce“ vykazuje cel˘ objem sv˘ch v˘konÛ v sektoru stavebnictví, bez ohledu na objem v˘konÛ v jin˘ch ãinnostech (napfi. realitní); naopak „nestavební subjekt“ vykazuje své v˘kony napfi. v sektoru prÛmyslové v˘roby, aãkoliv ãást jeho v˘konÛ tvofií stavební práce. Do kategorie „stavební práce celkem“ je tfieba zapoãítat, podle urãité metodiky, také napfi. objem prací na

v˘stavbû rodinn˘ch domÛ proveden˘ch tzv. svépomocí. V budoucnu se pfiipravuje, v rámci EU, podrobnûj‰í ãlenûní v˘konÛ v rámci vykazující jednotky a tím upfiesnûní celkov˘ch, agregovan˘ch dat. Ze struktury statistick˘ch v˘kazÛ a rozdílné povinnosti vyplÀování rÛzn˘ch druhÛ v˘kazÛ pro rÛznû velké podnikatelské subjekty vypl˘vá, Ïe mnohem podrobnûj‰í údaje získává âSÚ za stavební podniky s 20 a více zamûstnanci. Proto je tfieba v nûkter˘ch pfiípadech tuto kategorii ekonomick˘ch subjektÛ uvádût samostatnû. Druh˘m dÛleÏit˘m zdrojem informací o stavebních pracích jsou údaje o hrub˘ch hmotn˘ch investicích. Jsou ãerpány z v˘kazÛ podnikajících subjektÛ o v˘sledcích hospodafiení, z rubriky „pofiízení hmotného investiãního majetku“, rozdûlují se na tzv. strojní investice (stroje a zafiízení), stavební investice (budovy a stavby) a jiné investice. Z v˘‰e uvedeného vysvûtlení vypl˘vá, Ïe údaje o stavebních pracích celkem a o stavebních investicích za pfiíslu‰n˘ rok – nemusí b˘t – a zpravidla nejsou – shodné. V ãlenûní stavebních prací podle smûrÛ v˘stavby pfievzal âSÚ oznaãení bûÏné v EU. Jedná se o termíny „stavby bytové“ (nikoliv obytné budovy), „stavby nebytové v˘robní“ (nikoliv stavby prÛmyslové) a „stavby nebytové nev˘robní“ (nikoliv stavby obãanské). Podíl hrub˘ch hmotn˘ch investic na vytvofieném HDP se v letech 1997 aÏ 1999 sniÏoval. Zatímco v roce 1997 ãinil 36 %, v roce 1998 klesl na 30,5 % a v roce 1999 ãinil 28,6 %. Zvy‰uje se podíl investic z dovozu na hmotn˘ch investicích. Zatímco v roce 1993 ãinil 16,3 %, v roce 1996 to bylo 18,6 % a v roce 1999 dosáhl 22,6 %. Pro stavebnictví je v˘znamn˘m ukazatelem soustavné sniÏování podílu budov a staveb na hmotn˘ch investicích celkem. Dûlo se to ve prospûch rÛstu investic do strojÛ a zafiízení, resp. rÛstu ostatních investic (tab. 2). V praxi to znamená, Ïe podniky investovaly pfiedev‰ím do nov˘ch technologií, strojÛ a zafiízení a vyuÏívaly pfiitom stávající fond v˘robních budov a staveb. S tímto v˘vojem souvisí dal‰í skuteãnost. Hrub˘ hmotn˘ a nehmotn˘ majetek dosahoval v letech 1994 aÏ 1997 objemu 13 aÏ 18 bilionÛ Kã v bûÏn˘ch cenách (resp. 13 aÏ 14 bil.

Tab. 1 Stavební práce celkem (v mil. Kã bûÏn˘ch cen) Tab. 1 Construction works, total

Hrub˘ domácí produkt Stavební práce celkem Poãet pracovníkÛ ve stavebnictví celkem (v tis. osob) Podíl stavebnictví na zamûstnanosti v âR v % Podniky s 20 a více pracovníky: Stavební práce celkem Poãet pracovníkÛ (v tis. osob)

2

1994 1 183 000 142 706

1995 1 381 100 171 692

1996 1 572 300 200 765

1997 1 668 900 214 488

1998 1 837 100 217 423

1999 1 887 300 212 158

2000 1 959 500 231 908

2001 2 146 000 264 027

444,4

450,2

441,0

432,3

472,0

443,0

439,0

430,0

9,1

9,0

9,0

8,7

8,2

9,3

9,3

9,0

115 818 223,4

146 416 224,3

168 968 217,1

187 056 216,9

188 333 204,9

179 690 181,5

192 946 164,9

217 700

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

TÉMA TOPIC Kã v cenách roku 1994). Nejvût‰í podíl patfiil prÛmyslu (klesal z 29 na 28 %), z toho podíl zpracovatelského prÛmyslu se pohyboval kolem 18 %. Na druhém místû byly „ãinnosti v oblasti nemovitostí“ (zahrnující pfiedev‰ím hodnotu bytového fondu), jejich podíl ãinil 25,6 aÏ 25,7 %. Hrubá zásoba budov a staveb se v letech 1994 aÏ 1997 pohybovala ve srovnateln˘ch cenách kolem 10 bilionÛ Kã, tj. 73,7 % z celkového objemu hrubého hmotného a nehmotného majetku. Tento podíl mûl klesající trend (sníÏil se témûfi o dva procentní body ve sledovaném období). Nejvût‰ím odvûtvím v objemu zásob budov a staveb jsou „ãinnosti v oblasti nemovitostí“ (33,6 % v roce 1994 a 32,6 % v roce 1997). V prÛmyslu byla umístûna jedna pûtina zásob budov a staveb (z toho polovina ve zpracovatelském prÛmyslu). Vedle celkového objemu investiãního majetku v jednotliv˘ch prÛmyslov˘ch odvûtvích je dÛleÏitá otázka stáfií budov a staveb. Podrobné údaje obsahuje tab. 3. JiÏ v polovinû

Hrubé hmotné investice celkem 146 580 154 432 200 867 256 107 332 629 461 343 585 240 638 840 547 230 517 988

Rok 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Z toho budovy a stavby 71 397 78 150 101 217 116 499 136 112 206 167 277 683 319 314 235 625 211 274

Podíl stavebních investic v% 51,8 53,4 54,1 46,6 40,9 42,9 43,9 44,6 36,5 33,5

Tab. 2 Hrubé hmotné investice (v mil. Kã bûÏn˘ch cen) Tab. 2 Gross material ivestments

Tab. 3 Vûková struktura stavebních fondÛ (budov a staveb) ve vybran˘ch odvûtvích*) Tab. 3 Age structure of the building stock (buildings and structures) in selected branches PrÛmûrné stáfií v letech 31,9 29,8 25,6 23,2 26,7 26,0 19,3 19,0 42,5

Odvûtví PrÛmysl textilní PrÛmysl odûvní PrÛmysl koÏedûln˘ Ostatní zpracovatelsk˘ prÛmysl V˘roba kovÛ vãetnû hutí V˘roba kovov˘ch konstrukcí V˘roba ostatních nekov. minerálních v˘robkÛ Rozvod elektfiiny, plynu, páry, vody Bytové domy

Podíl (%) fondÛ ve stáfií 21 – 45 let 10,1 8,8 51,6 9,5 7,1 8,7 13,2 9,6 24,6

0 – 20 let 34,2 40,5 10,6 59,0 40,4 51,4 50,3 69,9 33,5

46 a více let 55,7 50,7 37,8 31,5 52,5 39,9 36,5 20,5 41,9

*) Údaje k roku 1996.

Tab. 4 Stavební práce podle smûrÛ v˘stavby (v mil. Kã bûÏn˘ch cen) Tab. 4 Construction works according to trends in construction

Stavební práce celkem v tom: bytové budovy nebytové budovy nev˘robní nebytové budovy v˘robní inÏen˘rské stavby vodohospodáfiské stavby opravy a údrÏba ostatní práce v tuzemsku stavební práce v zahraniãí Struktura v %: Stavební práce celkem v tom: bytové budovy nebytové budovy nev˘robní nebytové budovy v˘robní inÏen˘rské stavby vodohospodáfiské stavby opravy a údrÏba ostatní práce v tuzemsku stavební práce v zahraniãí

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

1994 142 706

1995 171 692

1996 200 765

1997 214 488

1998 217 423

1999 212 158

2000 231 908

8 002 34 495 28 437 28 667 3 316 33 582 3 523 2 684

9 465 32 952 43 900 42 538 3 015 33 752 2 877 3 193

13 363 35 721 49 525 53 693 3 302 39 208 2 839 3 114

22 530 35 670 44 562 61 499 5 049 40 575 2 2384 2 219

26 204 31 466 48 131 59 308 3 649 44 831 1 991 1 843

25 112 32 452 47 267 55 767 3 870 43 736 1301 2 653

26 816 35 385 50 180 65 134 3 616 45 684 1 499 3 594

100

100

100

100

100

100

100

5,6 24,2 19,9 20,1 2,3 23,5 2,5 1,9

5,5 19,2 25,6 24,8 1,7 19,6 1,7 1,9

6,7 17,8 24,7 26,7 1,6 19,5 1,4 1,6

10,5 16,6 20,8 28,7 2,3 18,9 1,2 1,0

12,2 14,5 22,1 27,3 1,7 20,6 0,9 0,8

11,8 15,3 22,3 26,3 1,8 20,6 0,6 1,3

14,8 19,5 27,7 36,0 2,0 19,7 0,7 1,5

U KC E

• SANAC

E

5/2002

3

TÉMA TOPIC

osmdesát˘ch let se odhadoval stupeÀ opotfiebení na‰ich stavebních fondÛ o deset procentních bodÛ vy‰‰í v porovnání s nûkter˘mi jin˘mi zemûmi [1]: âeskoslovensko SRN Finsko Velká Británie

K podpofie zahraniãních investic je urãen systém investiãních pobídek, kter˘ pfiijala vláda v dubnu 1998. Zahrnuje daÀové úlevy, vytváfiení zvlá‰tních celních zón, celní a daÀové úlevy pfii dovozu technicky progresivního zafiízení, podpory poskytované pfii vytváfiení nov˘ch pracovních míst aj. Ochrana zahraniãních investic je zaji‰tûna dvoustrann˘mi smlouvami o ochranû investic mezi âeskou republikou a více neÏ ãtyfiiceti jednotliv˘mi zemûmi. Postavení nejv˘znamnûj‰ího investora si udrÏuje vefiejn˘ sektor (stát a obce), kter˘ se podílí v prÛmûru na stavebních zakázkách z více neÏ 60 %. Dominantní postavení má pfiedev‰ím v inÏen˘rské a ve vodohospodáfiské v˘stavbû. Vysok˘ je podíl vefiejného sektoru také u bytov˘ch budov a nebytov˘ch nev˘robních budov; zde je znaãn˘ rozdíl v porovnání se západoevropsk˘mi zemûmi. Pokud si klademe otázku po dÛvodech souãasného vysokého rozpoãtového schodku, nalezneme tu jednu ãást odpovûdi.

stupeÀ opotfiebení stavebních fondÛ 43,1 % 34,4 % 36,6 % 36,7 %

Odhaduje se, Ïe celkovû je v prÛmyslu více neÏ 25 % budov star‰ích ãtyfiiceti let a v zemûdûlství cca 15 %. Za pfiedpokladu vyrovnávání civilizaãních a technick˘ch úrovní pfiedstavují souãasné rozdíly a jejich postupné vyrovnávání prostor pro potenciální poptávku na ãeském stavebním trhu. Struktura stavebních zakázek podle smûrÛ v˘stavby ukazuje u nebytov˘ch v˘robních budov po poklesu v roce 1996 pfiízniv˘ v˘voj v dal‰ích letech (tab. 4). RÛst je ovlivnûn zejména pfiíchodem zahraniãních investic (tab. 5). Pomûr jednotliv˘ch smûrÛ v˘stavby v ãeském stavebnictví a zejména pak moÏnost porovnání s jin˘mi prÛmyslovû vyspûl˘mi zemûmi zkresluje nízká úroveÀ domácí bytové v˘stavby. V prÛmyslovû vyspûl˘ch zemích ãiní podíl bytové v˘stavby na stavebních pracích min. 40 %. Ve Spojen˘ch státech americk˘ch dosahuje bytová v˘stavba financovaná ze soukrom˘ch zdrojÛ podílu 46 % na stavebních pracích. Stav ke konci roku 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Investice celkem mil. Kã 83 488,7 102 539,1 127 533,5 195 526,3 234 301,1 319 820,3 429 167,8 534 524,0 818 411,6 970 450,9

Z ÁV ù R Podíl nebytov˘ch budov v˘robních na stavebních pracích celkem se po poklesu v letech 1997 aÏ 1999 stabilizoval nad hranicí 25 %. Hlavní pfiíãinu této stabilizace lze spatfiovat v pfiíchodu zahraniãních investic. Nepfiíznivou stránkou je pokles podílu hrub˘ch hmotn˘ch investic na HDP stejnû jako pokles podílu stavebních investic na hrub˘ch hmotn˘ch investicích celkem. V porovnání s vyspûl˘mi prÛmyslov˘mi zemûmi vykazuje âeská republika vy‰‰í opotfiebení a vy‰‰í stáfií stavebních fondÛ v prÛmyslov˘ch odvûtvích. Pokud vezmeme v úvahu jako dal‰í faktor souãasn˘ nízk˘ podíl oprav a údrÏby na stavebních pracích, mÛÏeme konstatovat, Ïe zásoba stavebních prací v tomto smûru v˘stavby pro dal‰í léta je znaãná. Pro její ãerpání je dÛleÏité vytvofiení potfiebn˘ch zdrojÛ financování.

Pfiedchozí rok = 100 – 122,8 124,4 153,4 119,8 136,5 134,2 136,2 129,9 118,6

Literatura [1] Novotn˘ K.: Reprodukce základních prostfiedkÛ, mezinárodní srovnání, V˘zkumn˘ ústav soc. ekonomick˘ch informací a automatizace v fiízení, úãelová studie, Praha 1990

Tab. 5 Pfiímé zahraniãní investice v âR Tab. 5 Direct foreign investments in the Czech Republic

Marie Báãová Informaãní centrum âKAIT Sokolská 15, 120 00 Praha 2 tel.: 227 090 211, fax: 227 090 222 e-mail: [email protected], www.ice-ckait.cz

Tab. 6 Podíl vefiejného sektoru na zakázkách na stavební práce Tab. 6 Proportion of the public sector in contracts for construction jobs Stavební práce

31. 12. 1996

31. 12. 1997

31. 12. 1998

31. 12. 1999

% bytové budovy nebytové budovy nev˘robní nebytové budovy v˘robní inÏen˘rské stavby vodohospodáfiské stavby

4

40,8 60,8 36,7 87,0 91,9

B

ETON

41,0 60,9 35,5 82,0 89,8

• TEC

H NOLOG I E

39,3 59,4 32,3 86,3 75,0

• KONSTR

U KC E

45,2 61,2 28,7 89,2 77,0

• SANAC

E

5/2002

PROFILY PROFILES

SVAZ

V¯ROBCÒ CEMENTU âR PODPORUJE BETONOVÉ STAVITELSTVÍ JAN GEMRICH Svaz v˘robcÛ cementu âeské republiky byl zaloÏen jako samostatn˘ svaz v roce 2002 po desetileté spolupráci s vápenickou obcí v rámci pÛvodního svazu v˘robcÛ cementu a vápna. V souãasné dobû je tvofien ãtyfimi ãleny, v˘robci, ktefií vyrábûjí cement na území âeské republiky v ‰esti v˘robních jednotkách. Cementárny v Mokré, Radotínû a Královû Dvofie náleÏí do akciové spoleãnosti âeskomoravsk˘ cement, nástupnická spoleãnost, která je souãástí koncernu Heidelberger Cement Group. Cementárna v âíÏkovicích spadá pod koncern Lafarge Cement, prachovická cementárna vyrábí pod koncernem Holcim a Cement Hranice, a. s., je souãástí skupiny Dyckerhof (obr. 1 aÏ 4). Od roku 1993 jsou ãe‰tí cementáfii ãleny evropské asociace v˘robcÛ cementu Cembureau. Mohou tak ãerpat zku‰enosti cementáfisk˘ch v˘robcÛ nejen z Evropy, ale rovnûÏ z celého svûta. Z HISTORIE DO SOUâASNOSTI V˘roba maltovin má v ãesk˘ch zemích dlouhou tradici. Pomineme-li Balbínovy zmínky ze 17. století o produktu zvaném Pasta di Praga, jist˘m poãátkem v˘roby portlandského cementu u nás je rok 1860, kdy zakladatel ãeského cementáfiského prÛmyslu Ferdinand Bárta provádûl první v˘robní pokusy, aby pak v roce 1868 pfiikroãil k v˘stavbû cementárny v Praze-Podolí, v místû, kde dnes stojí plaveck˘ bazén. Pozdûji to byl rovnûÏ první reáln˘ pfiípad pov˘robní lokality vrácené do bûÏného uÏívání a obãanského vyuÏití.

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

Rychlá privatizace ãesk˘ch cementáren, která byla v naprosté vût‰inû zaloÏena na vstupu zahraniãního kapitálu s vysok˘m know-how moderní v˘roby cementu, zajistila nezbytné finanãní prostfiedky k rychlé modernizaci v˘robní základny. Modernizace, rekonstrukce a nové investiãní akce pfiedstavující ve svém souhrnu objem cca devût miliard, které v posledních pûti letech pfiímo ãi nepfiímo smûfiovaly na ochranu Ïivotního prostfiedí. DÛsledky tûchto cílevûdomû orientovan˘ch aktivit se velmi intenzivnû projevily v dramatickém sníÏení pra‰n˘ch i plynn˘ch emisí. Pokraãující ekonomická racionalizace vyÏaduje, aby cementárny stále investovaly do oblasti Ïivotního prostfiedí, a to i za souãasnû klesající spotfieby cementu, kdy je obtíÏné si na samotné investiãní akce vytvofiit finanãní zdroje. RovnûÏ doba, kdy cementárny tuto situaci fie‰ily v˘vozem sv˘ch v˘robkÛ, je dávno pryã. Spotfieba v tuzemsku vyrobeného cementu v posledních pûti letech meziroãnû klesá o více neÏ 8 % a je doplÀována dramatick˘m nárÛstem dovozu cementu zahraniãního. V roce 2001 âeská republika poprvé ve své historii dovezla více cementu neÏ exportovala (obr. 5). Z v˘voje posledních let je zfiejmé, Ïe v˘roba i spotfieba cementu, bohuÏel vãetnû jeho importu, je v dne‰ní promûnlivé ekonomice âeské republiky pomûrnû stabilní komoditou jiÏ bez potfieby ru‰ení stávajících ãi vzniku nov˘ch v˘robních jednotek. V¯ROBA

CEMENTU

–

JEDNA

Z N E J P ¤ I J AT E L N ù J · Í C H P R O Î I V OT N Í P R O S T ¤ E D Í

Trvale udrÏiteln˘ rozvoj je rozvoj uspokojující potfieby souãasné doby, aniÏ by byla ohroÏena schopnost budoucích generací uspokojovat jejich vlastní potfieby. Toto motto environmentálních Obr. 1 Cementárna v Prachovicích, Holcim (âesko), a. s. Fig. 1 Cement plant in Prachovice, Holcim (Czech), a. s.

• SANAC

E

5/2002

5

PROFILY PROFILES

6

kontrola sloÏení, dokonalé fiízení procesu v˘palu pfii teplotách cca 1500 °C a nezpochybniteln˘ emisní monitoring dovolují vyuÏívat v˘robek – palivo s dvojí certifikací, v˘robkovou i emisní, a tím naprosto odstraÀují pochybnosti o spalování odpadÛ. Cementárny nemají zájem na spalování kdejakého odpadu pfiivezeného z ulice, ale dokáÏí energeticky i materiálovû vyuÏít speciálnû pro nû pfiipravené alternativní palivo (obr. 8). Neménû v˘znamnou oblastí vlivu v˘robního procesu na Ïivotní prostfiedí je vliv tûÏby. Moderní postupy umoÏÀují sníÏit obtûÏování okolí napfi. otfiesy a vytváfiejí podmínky, aby se pfiíslu‰né území navrátilo po skonãení tûÏby zemûdûlské produkci nebo pfiírodû a rekreaãním úãelÛm. Peãlivû dodrÏované zásady komplexní tûÏby zároveÀ zabezpeãují, aby v‰echny ãisté frakce vysokoprocentních vápencÛ, pokud se na cementáfisk˘ch loÏiscích vyskytují, byly pouÏity pro nároãné úãely v prÛmyslu, potravináfiství a ekologii a naopak, aby ménû ãisté frakce a nebo ménû ãisté partie loÏisek byly jednoznaãnû vyuÏity pro v˘robu cementu.

organizací si v˘robci cementu vzali za své jako jedni z prvních a zahájili pfiípravu na nejoÏehavûj‰í problém budoucnosti, tj. sniÏování emisí oxidu uhliãitého (obr. 6). Navázali tak na aktivity Svûtové rady pro trvale udrÏiteln˘ rozvoj a Prohlá‰ení svûtov˘ch cementáfisk˘ch spoleãností z ãervence 2002 v rámci svûtového setkání v Johannesburgu. Vlastní ekologick˘ program vycházející z mezinárodního programu integrované prevence a omezování zneãi‰tûní (IPPC) pfiijat˘ v roce 2002 je prÛbûÏnû realizován. Mimo jiné cementárny v posledním desetiletí sníÏily své pra‰né emise o 95 %, emise oxidÛ síry o 75 % a oxidÛ dusíku o 50 % (obr. 7). Málokter˘ v˘robní obor se mÛÏe prokázat takov˘mi ekologick˘mi v˘sledky. V˘znamnou pfiedností moderních cementáfisk˘ch linek je vyuÏívání druhotn˘ch paliv a dal‰ích alternativních materiálÛ. Technologické principy v˘roby cementáfiského slínku umoÏÀují zpracovat znaãná mnoÏství tûchto hmot pfii dodrÏování ve‰ker˘ch pfiísn˘ch kriterií ochrany pfiírody. Zde je nutno vyzvednout, Ïe cementárny v Ïádném pfiípadû nejsou producenty prÛmyslového odpadu, z jejich v˘roby totiÏ nevzniká Ïádn˘ odpad, napfi. popel, s jehoÏ ukládáním vznikají pfii spalování v tradiãních spalovnách obrovské potíÏe. Cementáfisk˘ prÛmysl zpracovává trvale i znaãné mnoÏství granulované strusky z hutí a za padesát let zpracoval více neÏ 60 mil. t materiálu, kter˘ by jinak tvofiil haldy nevyuÏitého odpadu. Obdobná situace je pfii vyuÏívání Ïelezit˘ch a hlinit˘ch prachÛ, které tvofií v˘znamnou souãást cementáfiské suroviny a znamenají zejména sníÏení energetické nároãnosti na v˘pal slínku. Cementárny rovnûÏ dokáÏí vyuÏít i materiály teprve nedávno odpadající z prÛmyslov˘ch procesÛ. Pro v˘robu cementu se dnes pouÏívá v˘hradnû jen odpadní energosádrovec z odsifiovacích procesÛ ãi rovnûÏ jinak nevyuÏiteln˘ chemosádrovec z v˘rob tûÏké chemie. Tato náhrada znamenala, Ïe cementárny pro v˘robu jiÏ nepouÏívají pfiírodní tûÏen˘ sádrovec. Nejnovûj‰í a nejv˘konnûj‰í pomoc ekologii pfiírody v‰ak cementárny pfiiná‰ejí pfii spoluspalování alternativních paliv. V‰echny upotfiebené a pouÏité oleje, které jinde doslouÏily a nelze je recyklovat, vyuÏijí vícecestné cementáfiské hofiáky, konstruované na vysoké teploty, pfii v˘robû slínku. V poslední dobû se tímto zpÛsobem vyuÏívají i tuhá alternativní paliva na bázi vytfiídûného prÛmyslového odpadu a z nûj sloÏeného paliva. Pfiesná receptura,

Tuto zfiejmou obmûnu oblíbeného citátu lze ov‰em rovnûÏ nazvat napfi. „Není betonu bez cementu.“ To ov‰em vÛbec není Ïádná betonová lobby, jak s oblibou prohla‰ují neinformované environmentální skupiny. Je to prost˘ fakt, Ïe beton a v nûm cement a dal‰í sloÏky jako formy pfiepracovaného pfiírodního kamene jsou nejen pfiírodû blízké, ale zejména po ukonãení své Ïivotní funkce, která je mimochodem jedna z nejdel‰ích, se bezpeãnû navrací jako pouÏit˘ kámen do pfiírodního prostfiedí. Pozitivní úloha v˘robkÛ z cementu pro Ïivot a Ïivotní prostfiedí je základním dÛvodem, proã od nepamûti k v˘robû tohoto druhu dochází. Cementov˘ beton je základem staveb vodohospodáfisk˘ch, ekologick˘ch, dopravních, vytváfií infrastrukturu ochrann˘ch konstrukcí proti ‰kodám a nebezpeãím rÛzného druhu. Tolikrát zostouzené panelové domy s betonov˘m skeletem jsou po renovacích kvalitním bydlením pro v˘znamné procento na‰eho obyvatelstva, rodinné domy s betonov˘mi základy odolávají povodÀov˘m ÏivlÛm, bezpeãné betonové pfiehradní nádrÏe jiÏ nûkolik desetiletí zadrÏují sráÏky jako zásobu budoucí pitné vody

Obr. 2 Cementárna v Hranicích na Moravû, CEMENT Hranice, a. s. Fig. 2 Cement plant in Hranice in Moravia, CEMENT Hranice, a. s.

Obr. 3 Cementárna v âíÏkovicích, Lafarge Cement, a. s. Fig. 3 Cement plant in âíÏkovice, Lafarge Cement, a. s.

B

ETON

• TEC

TRVALE

UDRÎITELN¯ ROZVOJ

C E M E N TOV É H O A B E TO N OV É H O STAV I T E LST V Í

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

PROFILY PROFILES – opût pro lidi, a voda je do mûst vedena na velkou vzdálenost potrubím z betonov˘ch skruÏí. Betonové mosty jsou v nadsázce opût spoleãensk˘m pojítkem mezi lidmi. V˘znam bezpeãné kvality cementu a betonu jen podtrhuje skuteãnost, Ïe pro tyto dva stavební materiály byly v âeské republice jako vÛbec první pfiijaty moderní evropské normy, tj. âSN EN 197 – Cement pro obecná pouÏití a âSN EN 206 – Beton. V pfií‰tím desetiletí zaãne ve stavebnictví platit moderní normov˘ systém EUROCODY, kter˘ jen zv˘razní v˘znam, efektivnost, bezpeãnost a environmentální pozitiva betonov˘ch staveb. Beton sám není zas tak jednoduch˘m materiálem. Jako studijní pfiedmût na vysok˘ch ‰kolách stavebního typu b˘vá jedním z nejobávanûj‰ích. Proto cementáfi‰tí odborníci spolupracují s vysoko‰kolskou i stfiedo‰kolskou obcí a vysvûtlují moderní trendy a moÏnosti cementu a betonu. Samozfiejmostí je i finanãní podpora v tomto smûru. Beton sám v‰ak za svou koneãnou estetickou podobu a tedy i to, jak se budou betonové stavby líbit, vdûãí architektÛm a projektantÛm. Moderní vzdu‰né obytné soustavy, plné balkonÛ a lodÏií, pohledové zdi obarvené pigmentov˘mi barvami, námûstí plná kvûtinov˘ch zákoutí a vodních fontán, to v‰e mÛÏe b˘t z betonu. MODERNÍ BETONOVÉ VOZOVKY Samostatn˘ pohled si dnes zaslouÏí i dopravní stavby. Dopravní infrastruktura se neustále rozrÛstá, doplÀuje a modernizuje tak, aby plnila svou dÛleÏitou funkci. JistûÏe nikdo netouÏí, abychom Ïili v zákoutích silniãních spirál a mnohapatrov˘ch silnic v horku tekoucího asfaltového povrchu. Vût‰ina z tûch, ktefií dojíÏdûjí za pracovními pfiíleÏitostmi, se chtûjí jednodu‰e, rychle a bezpeãnû dostat po pevné betonové dálnici, napfi. na Ostravsko nebo PlzeÀsko, projet bezpeãn˘mi betonov˘mi tunely, silniãními nebo Ïelezniãními. Pro ty, ktefií jako dopravní prostfiedek pouÏívají letadlo, k pfiepravû na dovolenou nebo za zákazníkem, bude jistotou kvalitní betonová plocha leti‰tû.

Betonové dálniãní stavby patfií dnes k nejãastûji diskutovan˘m. NesnaÏme se diskutovat, proã je‰tû v souãasné dobû se mnoho obcí i velk˘ch mûst zalyká v dopravních kolapsech a dusí ve v˘fukov˘ch plynech tûÏké nákladní dopravy a aut stojících v dopravních kolonách. Vybudované obchvaty vrátí do obytn˘ch zón klid i ãist˘ vzduch, sníÏí i spotfiebu pohonn˘ch hmot, a tím vrátí ãist˘ vzduch i do krajiny. Dobfie navrÏená dálnice mÛÏe b˘t i v˘znamn˘m pozitivním krajinotvorn˘m prvkem. V ‰edesát˘ch a sedmdesát˘ch letech patfiilo âeskoslovensko k evropsk˘m státÛm, které zaãaly budovat silniãní cementobetonové kryty – v té dobû nejmodernûj‰í technologií betonáÏí – fini‰erem s kluzn˘mi boãnicemi. Tato technologie byla je‰tû po roce 1995 dále modernizována metodou dvouvrstvé betonáÏe. PÛvodní technologií jednovrstvové betonáÏe je v âeské republice vybudováno celkem asi 350 km dálniãní sítû, nûkteré úseky jsou v provozu jiÏ tfiicet let a dal‰ích nejménû deset aÏ dvacet let mohou je‰tû slouÏit s minimálními náklady na opravy a údrÏbu. Velmi ãasto je v âeské republice vedena diskuse o tom, kter˘ typ krytu je vhodnûj‰í pro silnice a dálnice, zda cementobetonov˘ nebo asfaltov˘? V této diskusi se samozfiejmû promítají zájmy v‰ech zainteresovan˘ch v˘robcÛ, ale i dodavatelÛ a koneãnû i státu jako investora a provozovatele silniãní i dálniãní sítû, kter˘ se snaÏí posuzovat vhodnost jednotliv˘ch krytÛ vozovek nezaujatû, na základû objektivních informací a zku‰eností a dle skuteãnû vynaloÏen˘ch nákladÛ, jak pofiizovacích, tak i provozních. Z hlediska správce komunikace jsou hlavními v˘hodami cementobetonového krytu del‰í Ïivotnost bez nutnosti oprav v pfiípadû dodrÏení kvality pfii v˘stavbû, niωí náklady na provoz a údrÏbu vozovky, men‰í poãet uzavírek po dobu Ïivotnosti krytu. MoÏn˘mi nev˘hodami mohou b˘t sloÏitûj‰í technologie oprav, popfi. del‰í doba jejich trvání. Z hlediska uÏivatele komunikace jsou hlavními v˘hodami cementobetonového krytu zaruãení dobr˘ch protismykov˘ch vlastností, vût‰í bezpeãnost jízdy pfiedev‰ím za de‰tû pfii absenci vyjet˘ch kolejí. MoÏn˘mi nev˘hodami mohou b˘t

Obr. 5 Cement – v˘roba, spotfieba, v˘voz a dovoz v letech 1989; 1995–2001 Fig. 5 Cement production, consumption, exports and imports in years 1989; 1995–2001

Obr. 4 Cementárna v Radotínû, jeden ze závodÛ âeskomoravsk˘ cement, a. s. Fig. 4 Cement plant in Radotín, one of three plants of âeskomoravsk˘ cement, a. s.

[kt] 8000

7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

1989

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

■ v˘roba/production ■ domácí spotfieba/domestic consumption spotfieba na obyvatele/consumption per capita domácí dodávky/domestic deliveries ■ v˘voz/exports ■ dovoz/imports

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

2001 3550 kt 3614 kt 351kg 2883 kt 652 kt 731 kt

• KONSTR

2001/2000 – 12,2 % + 0,1 % – 0,3 % – 1,8 % – 39,7 % + 8,6 %

U KC E

• SANAC

E

5/2002

7

PROFILY PROFILES [kt]

4000

[t]

9000 8000

3500

7000

3000

6000

2500

5000 2000

4000

1500

3000

1000

2000

500

1000 0

0 1990

1995

2000

emise CO2/CO2 emisions ■ z kalcinace/from calcination ■ ze spálení paliv/from fuels ■ celkem/summary

2001 1885 kt 1034 kt 2919 kt

2000/1990 – 32,4 % – 21,4 % – 23,3 %

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2001 331 t 342 t 3982 t

■ pevné emise/dust emissions ■ emise SO2/SO2 emissions ■ emise NOx/NOx emissions

2001/1989 – 92,9 % – 74,5 % – 51,3 %

Obr. 6 Emise CO2 cementáren 1990, 1995, 2000 Fig. 6 Cement industry green house gas CO2 emissions 1990, 1995, 2000

Obr. 7 Emise cementáren 1989, 1995–2001 Fig. 7 Cement industry emissions 1990, 1995, 2000

hluãnost a schÛdky na spárách. Tyto nev˘hody v‰ak jiÏ dvouvrstvá technologie betonáÏe odstraÀuje. Pfii v˘bûru druhu krytu pro konkrétní stavbu vÏdy pfievládá finanãní hledisko, a to bohuÏel ãasto pouze hledisko okamÏitû vynaloÏen˘ch nákladÛ, tedy nákladÛ na pofiízení. Pfii prokazování dlouhodob˘ch finanãních v˘hod cementobetonov˘ch krytÛ na zatíÏen˘ch komunikacích, tedy pfiedev‰ím na dálniãních úsecích, je nutné objektivní srovnání vynaloÏen˘ch finanãních nákladÛ v prÛbûhu celé doby provozu. Pfii modelovém hodnocení dvou srovnateln˘ch úsekÛ, na nûÏ pÛsobí stejné klimatické podmínky a jsou zatíÏeny dopravou stejné intenzity, dosahují celkové náklady na pofiízení a na opravy a údrÏbu cementobetonového krytu pfiibliÏnû asi 40 aÏ 55 % (podle zatíÏení vozovky) z nákladÛ vynaloÏen˘ch na asfaltov˘ kryt. Úsek s cementobetonov˘m krytem je pfiitom v provozu cca o pût rokÛ déle neÏ úsek s asfaltov˘m krytem.

Ekonomické stanovisko se zohlednûním v‰ech nákladÛ, nejen pofiizovacích, vyznívá tedy u zatíÏen˘ch vozovek, u nichÏ je velké nebezpeãí vyjíÏdûní kolejí, jednoznaãnû pro volbu cementobetonového krytu.

Obr. 8 Paliva pouÏívaná pfii v˘robû cementu 1990, 2000 Fig. 8 Fuels used in cement production 1990, 2000

1990 ■ ■ ■ ■ ■ ■

8

1989

2000

paliva/fuels zemní plyn/natural gas ãerné uhlí/coal tûÏk˘ topn˘ olej/heavy fuel oil pouÏité pneu/used tyres jiná kapalná paliva/other liquid fuels jiná tuhá paliva/other solid fuels

1990 69,6 % 16,4 % 12,0 % 2,0 % – –

B

ETON

B E T O N P R O C E L¯ Î I V O T Mnoho betonov˘ch staveb v‰ak zÛstává v bûÏném kaÏdodenním Ïivotû utajeno. Plochy vojensk˘ch leti‰È jsou nedílnou souãástí na‰eho vojenského vybavení. Sem rovnûÏ patfií, nikdy v minulosti a doufejme i v budoucnosti, nepouÏité kryty civilní ochrany, které dávají jistotu pro klidn˘ Ïivot. NezapomeÀme na systémy betonov˘ch pfiehrad, které zachránily tisíce ÏivotÛ pfii nedávn˘ch záplavách. Beton slouÏí i tam, kde bychom jej neãekali. KdyÏ v ekologii selÏou jiné stabilizaãní materiály, pro moderní prvky solidifikace nastoupí opût cement v betonu. Solidifikace znamená vytvofiení speciální betonové smûsi z cementu, ‰kodliv˘ch odpadÛ a inertních materiálÛ tak, aby po zatuhnutí byla v˘sledkem pevná hmota, jejíÏ sloÏení, vodonepropustnost a vyluhovatelnost jsou peãlivû kontrolovány. Takto pfiipravené stabilizáty mají Ïivotnost nûkolik stovek let. Není proto divu, Ïe beton na‰el své místo pfii meziukládání vyhofielého jaderného paliva. Nakonec nezapomeÀme, Ïe jsme po celou dobu hovofiili o témûfi pfiírodním materiálu, kter˘ po dobûhu svého Ïivotního poslání a cyklu, jenÏ je odhadován na více neÏ sto let, se opût vrací bezpeãnû do pfiírody. Jeho estetické pouÏití, krása a podoba je vÏdy v lidsk˘ch rukou. Proto se Svaz v˘robcÛ cementu âR oprávnûnû domnívá, Ïe v˘roba cementu a jeho uplatnûní v betonu je nav˘sost ekologick˘ proces v˘roby materiálu, kter˘ je k dispozici v‰em stavbafiÛm, projektantÛm a architektÛm.

2000 0,2 % 61,7 % 23,1 % 3,0 % 9,3 % 2,7 %

• TEC

Ing. Jan Gemrich v˘konn˘ tajemník Svaz v˘robcÛ cementu âR K Cementárnû 1261, 153 00 Praha 5-Radotín tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected], www.svcement.cz

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

PRÒMYSLOVÉ

HALY INDUSTRIAL HALLS

R O M A N G OT T F R I E D , J A R O S L AV H E J L , PAV E L H R D I N A V oblasti návrhu prÛmyslov˘ch hal dochází k neustálému tlaku na zvût‰ování rozpûtí, zvy‰ování únosnosti nosníkÛ, sniÏování jejich v˘‰ky a uvolÀování dispozice. Tomu lze ãelit maximálním vyuÏíváním vlastností materiálÛ, vyuÏitím v˘hod pfiedpjatého betonu a jeho pouÏitím ve spfiaÏen˘ch konstrukcích. Industrial halls design has been under pressure to increase spans, raise bearing strength of beams, reduce their height and make the layout freer. This pressure can be faced by exploiting material properties as much as possible, making use of benefits of prestressed concrete and its application in composite structures. V ¯ R O B N Í H A L A K O I T O – Î AT E C V˘robní hala v Îatci, jejíÏ v˘stavbu zaji‰Èovala japonská firma Takenaka, je ukázkou zdafiilé spolupráce mezi investorem, projektantem stavební ãásti a dodavatelem nosné Ïelezobetonové konstrukce. Jasné koncepãní fie‰ení (aÏ na bûÏná dílãí upfiesnûní) bylo dobr˘m podkladem pro návrh nosné konstrukce. Hlavní nosná konstrukce pûtilodní haly o pÛdorysn˘ch rozmûrech 168 x 84 m je tvofiena Ïelezobetonov˘mi kloubov˘mi rámy o rozpûtích 18 + 24 + 6 + 21 + 15 m. Vzájemná vzdálenost rámÛ v podélném smûru je 6 m. Sloupy jsou vetknuty do kalichÛ v roz‰ífiené horní ãásti velkoprÛmûrov˘ch pilot. Na nû jsou osazeny vazníky z pfiedem pfiedpjatého betonu. Na obrázku 1 jsou vykresleny dva charakteristické fiezy objektem. V lich˘ch polích haly jsou navrÏeny neposuvné kloubové rámové styãníky. Stfie‰ní vazníky jsou zde ukládány na spodní konstrukci prostfiednictvím pryÏov˘ch loÏisek, která spolehlivû umoÏní natoãení prvkÛ v uloÏení. Aby bylo zabránûno podéln˘m posuvÛm ve stycích, jsou vazníky ve styãné plo‰e opatfieny trny, které se pfii osazování zapustí do pfiedem pfiipraven˘ch kapes ve styãn˘ch plochách sloupÛ. Kapsy jsou tûsnû pfied uloÏením stfie‰ních vazníkÛ vyplnûny jemnozrnnou cementovou zálivkou. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Stfie‰ní vazníky v sud˘ch polích jsou uloÏeny bez trnÛ pouze jako prosté nosníky na pryÏová loÏiska. Toto uloÏení umoÏní konstrukci pfiimûfienû dilatovat v pfiíãném smûru.

V osách D a L byly z dÛvodu uvolnûní dispozice vynechány sloupy. Proto jsou v tûchto místech navrÏeny prÛvlaky s postranními „kapsami“ pro stabilní uloÏení stfie‰ních vazníkÛ. RovnûÏ zde jsou

Obr. 1 Hala KOITO v Îatci – pfiíãné fiezy Fig. 1 Hall KOITO in Îatec – cross sections

• KONSTR

Obr. 2 Hala KOITO v Îatci – detail uloÏení stfie‰ních vazníkÛ na prÛvlak v místû vynechaného sloupu v ose L Fig. 2 Hall KOITO in Îatec– detail of placement of roof trusses on the girder in the place of a pillar left out in axis L

U KC E

• SANAC

E

5/2002

9

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES pouÏity styky s posuvn˘m a neposuvn˘m kloubov˘m uloÏením (obr. 2). PrÛvlaky tvofií zároveÀ souãást ztuÏujících podéln˘ch rámÛ procházejících v celé délce haly. Podélné rámy jsou jedno a dvoupatrové. Ve dvoupatrov˘ch rámech, v osách H, I, L, M a N, dolní rámová pfiíãel vyná‰í stropní konstrukci a horní pfiíãel je tvofiena podéln˘mi ztuÏidly (obr. 3). Stropní konstrukce byla fie‰ena pfieváÏnû dutinov˘mi pfiedpjat˘mi panely. Pro rozpûtí 15 m byly navrÏeny pfiedem pfiedpjaté panely tvaru TT s monolitickou nadbetonávkou.

Obr. 3 MontáÏ haly KOITO v Îatci Fig. 3 Assembling of the hall KOITO in Îatec

Obr. 4 V˘robní hala EDSCHA Kamenice nad Lipou – pfiíãn˘ fiez Fig. 4 Production hall EDSCHA Kamenice over Lipa – cross section Obr. 5 PrÛvlaky nad suterénní ãástí Fig. 5 Girders above a basement

10

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

V¯ROBNÍ HALA EDSCHA – KAMENICE NAD LIPOU Dvoulodní hala s pÛdorysem 2 x 24 x 153 m je navrÏena jako vazníková hala s pfiíãn˘mi rámy po 9 m (obr. 4). Na tento rozpon jsou osazeny prefabrikované betonové pfiedem pfiedpjaté vazniãky. PÛvodní zámûr investora a projektanta byl umístit do suterénu co nejménû provozních místností, ve zb˘vající ãásti provést násypy do úrovnû pfiízemí a teprve sem umístit ve‰kerou v˘robní technologii. A to i pfiesto, Ïe ‰lo místy aÏ o 6 m vysoké násypy. Proto byla statickou skupinou MaO Prefa navrÏena konstrukce vloÏeného stropu suterénu pro zatíÏení aÏ 25 kN/m2 vãetnû zatíÏení pískovacím zafiízením s dynamick˘mi úãinky. Po zváÏení v˘hod bylo toto fie‰ení pfiijato. Stropní konstrukce suterénu byla podepfiena pfiíãnou rámovou konstrukcí o tfiech polích s rozpony cca 8 m ve vzdálenostech po 4,5 m. Pro uloÏení krajních rámov˘ch pfiíãlí byly vyuÏity i sloupy hlavních pfiíãn˘ch vazeb haly. Ty byly opatfieny konzolami pro uloÏení tûchto trámÛ (obr. 5 aÏ 8). ZatíÏení podlahy haly v nepodsklepené ãásti (obr. 9) se pohybuje v rozmezí 25 aÏ 40 kN/m2. Toto zatíÏení a vlastní tíha okolní zeminy pÛsobí zemním tlakem na suterénní stûny, které jsou provedeny formou filigránov˘ch dvojit˘ch stûn. VyuÏitím této technologie bylo moÏné spfiáhnout sloupy jednopatrov˘ch suterénních rámÛ se suterénní stûnou pomocí monolitické dobetonávky. Tím vznikl statick˘ prÛfiez sloupu tvaru T opfieného v patû do základÛ a v hlavû do rámové pfiíãle. Vzhledem k postupu montáÏe (obr. 10) nebylo moÏné pouÏít tohoto fie‰ení i u sloupÛ hlavního pfiíãného rámu. Zde bylo navrÏeno uchycení sloupu pomocí táhla • KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

ukotveného v konstrukci podlahy nepodsklepené ãásti. Toto fie‰ení sníÏilo jednak vodorovné deformace sloupu, jednak pfiesunulo nejvût‰í ohybov˘ moment z oblasti základÛ do oblasti tuhé stropní desky, která byla provedena z filigránov˘ch desek s nadbetonávkou. Zde je namístû otázka, proã táhlo, kdyÏ je k dispozici právû ta tuhá stropní deska? KvÛli termínÛm v˘stavby totiÏ nemohl b˘t dodrÏen optimální pracovní postup. Nejprve musela b˘t hotová nepodsklepená ãást, kde se zásypy pohybovaly „pouze“ ve v˘‰kách od 2 do 4 m. ZmonolitÀování stropní konstrukce nad suterénem bylo provádûno spolu s prÛmyslovou betonovou podlahou aÏ jako poslední fáze v˘stavby haly. V té dobû jiÏ musel b˘t hotov stfie‰ní a obvodov˘ plá‰È, zásypy apod. Stropní deska suterénu tlou‰Èky 220 mm, dimenzovaná na uÏitné zatíÏení 25 kN/m2, je navrÏena s vyuÏitím filigránov˘ch desek ztraceného bednûní a monolitické nadbetonávky umoÏÀující vloÏení v˘ztuÏe pro vykrytí záporn˘ch ohybov˘ch momentÛ desky. Deska je uvaÏována jako spojit˘ nosník a pomocí spfiaÏení spolupÛsobí se stropními trámy. DVOUPODLAÎNÍ V¯ROBNÍ HALA V˘robní hala firmy A. Schmied, s. r. o., v Trhov˘ch Svinech byla navrÏena jako dvoupodlaÏní objekt s dvûma trakty o celkov˘ch pÛdorysn˘ch rozmûrech 105 x 20 m (obr. 11). Stfie‰ní a zvlá‰tû pak stropní konstrukce tohoto objektu ukazují moÏnosti efektivního vyuÏití celkové v˘‰ky nosn˘ch Ïelezobetonov˘ch a pfiedpjat˘ch konstrukcí pfii pomûrnû znaãném provozním zatíÏení. Stfie‰ní pfiedem pfiedpjaté vaznice na rozpûtí 10 m, jsou ukládané v rastru 4,8 m na stfiední a obvodové prÛvlaky. UloÏením pfiedpjat˘ch stropních trámÛ o rozpûtí 10 m do postranních „kapes“ stfiedového prÛvlaku v rastru 2,4 m pak dovoluje sníÏit celkovou v˘‰ku nosné stropní konstrukce prakticky pouze na v˘‰ku stfiedového prÛvlaku (obr. 12). Dal‰í sníÏení této v˘‰ky je umoÏnûno pfietaÏením vnitfiních prÛvlakÛ pfies hlavy sloupÛ a napojením dal‰ího prvku pfiibliÏnû ve ãtvrtinû dal‰ího pole. (Statické pÛsobení prÛvlakÛ v montáÏním stavu je navrÏeno na zpÛsob Gerberov˘ch nosníkÛ.) Díky vhodnému fie‰ení stykÛ prÛvlakÛ lze po zabetonování stropní desky tyto prefabrikáty povaÏovat za spojit˘ nosník. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 6 Detail osazení prÛvlaku na hlavní sloup u stfiední opûrné stûny Fig. 6 Detail osazení prÛvlaku na hlavní sloup u stfiední opûrné stûny

Obr. 7 Detail strropní konstrukce nad suterénem s v˘mûnou Fig. 7 Detail of the floor structure above the basement with the trimmer joist Obr. 8 Pohled na rám v ose „7“ Fig. 8 View of the frame in axis “7”

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

11

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES Obr. 9 Pohled na nepodsklepenou ãást haly Fig. 9 View of the basementless part of the hall

Obr. 10 Celkov˘ pohled Fig. 10 General view

Obr. 11 V˘robní hala Schmied Trhové Sviny – pfiíãn˘ fiez Fig. 11 Production hall Schmied in Trhové Sviny – cross section Obr. 12 V˘robní hala Schmied Trhové Sviny - detail uloÏení stropnic do kapes stfiedového prÛvlaku Fig. 12 Production hall Schmied in Trhové Sviny - detail of placement of floor joists in the pockets of the centre girder

Obvodové stropní prÛvlaky jsou ukládány kloubovû na konzoly sloupÛ. Stropní deska tlou‰Èky 150 mm je spfiaÏená s pfiedpjat˘mi trámy a stfiedovou fiadou prÛvlakÛ. Deska staticky pÛsobí jako spojit˘ nosník a je dimenzovaná na uÏitné zatíÏení 10 kN/m2. Z pohledu montáÏe je navrÏena s vyuÏitím filigránov˘ch desek ztraceného bednûní. Monolitické nadbetonávky umoÏÀující vloÏení v˘ztuÏe pro vykrytí záporn˘ch ohybov˘ch momentÛ desky. Vnitfiní i obvodové sloupy jsou dûlené o rozmûru 400 x 400 mm a 400 x 600 mm vetknuté do kalichÛ základov˘ch patek. Mezi sloupy jsou vloÏeny prefabrikované základové prahy. Na nich je uloÏen obvodov˘ plá‰È z panelÛ firmy YTONG, kter˘ je ke sloupÛm kotven pomocí pfiedem zabudovan˘ch prvkÛ (li‰ty HTA). Z ÁV ù R Kompletní provádûcí projekty vãetnû v˘robní dokumentace jsou dílem statické skupiny MaO Prefa Veselí nad LuÏnicí, která je i dodavatelem prefabrikovan˘ch dílcÛ na v‰echny uvedené akce. MontáÏ prefabrikovan˘ch dílcÛ v rámci subdodávky provedly firmy Monters Olomouc (KOITO Îatec a SCHMIED Trhové Sviny) a HANS Praha (EDSCHA Kamenice). Ing. Roman Gottfried Ing. Jaroslav Hejl Ing. Pavel Hrdina MaO Prefa, s. r. o. âtvrÈ J. Hybe‰e 549, 391 81 Veselí nad LuÏnicí tel.: 381 582 125 e-mail: [email protected], www.maoprefa.cz

12

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

ZV¯·ENÍ

ÚNOSNOSTI JE¤ÁBOV¯CH DRAH U ÎELEZOBETONOV¯CH MONTOVAN¯CH HALOV¯CH KONSTRUKCÍ INCREASE OF THE BEARING CAPACITY OF CRANE TRACKS OF ASSEMBLED REINFORCED CONCRETE HALL STRUCTURES rou je uloÏen podéln˘ nosník jefiábové dráhy. S ohledem na vysoké hodnoty od stálého zatíÏení, zejména stfie‰ní konstrukce, neb˘vá vlastní sloup zpravidla ohroÏen zv˘‰ením zatíÏení od nového mostového jefiábu. Standardnû je tato situace fie‰ena vestavbou nového nosného systému pro novou jefiábovou dráhu do stávající halové konstrukce. Nová vestavba, která je zpravidla realizována jako ocelová, si vyÏádá kromû pomûrnû znaãn˘ch ekonomick˘ch nákladÛ také zásah do vlastní dispozice halového prostoru. Pfiibude nov˘ systém sloupÛ a základov˘ch patek, které je nutno osadit mimo stávající modulov˘ systém. Tím je sníÏena vlastní uÏitná hodnota halového prostoru. Dal‰í moÏností je zesílení Ïelezobetonové konzoly pomocí ocelov˘ch pfiíloÏek formou nového nosného ocelového konzolového prvku pfiichyceného pomocí kotevního systému do stávajících sloupÛ. Zde je problém v rozdílném chování ocelového a betonového materiálu. Novou ocelovou konzolu je nutno pfied zakotvením a spfiaÏením se stávající betonovou konzolou aktivovat a teprve potom spojit. Tuto variantu ponûkud komplikují stfie‰ní svody a rozvody médií pro v˘robu a vytápûní, obvykle vedené okolo sloupÛ. ¤e‰itelsk˘m t˘mem bylo zvoleno a odzkou‰eno dal‰í technické fie‰ení zv˘‰ení únosnosti krátké konzoly sloupu jefiábové dráhy formou pfiedpûtí pomocí pfiedpínacích lan. Jeho realizace probûhla ve tfiech fázích: stavebnû technick˘ prÛzkum betonové konstrukce, provedení vlastního pfiedepnutí konzol a mûfiení dlouho-

JI¤Í CHALABALA, L A D I S L AV K L U S Áâ E K , JAN PùNâÍK, MARTIN SOLA¤ÍK Na základû objednávky investora bylo fie‰eno zv˘‰ení nosnosti jefiábové dráhy stávající Ïelezobetonové halové konstrukce. Byla provedena diagnostika, pfiepoãet, realizace a závûreãná mûfiení místa s kritickou únosností – krátké konzoly sloupu. Zv˘‰ení únosnosti bylo provedeno pfiedpûtím. Following a specific order made by the investor, the increase of the bearing capacity of the crane track in the current reinforced concrete hall structure was solved. For this purpose, diagnostics, recalculation, measurements, and final measurements of a selected place with a critical bearing capacity were performed. This place was a short cantilever of the pillar. The bearing capacity was increased by prestressing. V souãasné dobû dochází v na‰í zemi k v˘razné zmûnû v˘robního sortimentu. Zejména u strojírenské v˘roby je vyÏadována v˘roba stále vût‰ích a kompletnûj‰ích celkÛ, které jsou jako jiÏ hotov˘ v˘robek dopravovány k zákazníkovi. U v˘robce to zvy‰uje nároky na manipulaci a zpravidla následuje poÏadavek na instalaci vût‰ího a únosnûj‰ího mostového jefiábu do stávající haly. Pfii kontrole stávající konstrukce statikem dochází zejména u systémÛ montovan˘ch Ïelezobetonov˘ch hal k urãení kritického místa nosn˘ch konstrukcí v místû Ïelezobetonové konzoly sloupu, na kte-

+ 9,000

nosnost 5t

resp. 15 t

Nosnost 5 t

+ 5,000

+ 6,000 16,500

± 0,000

15 000

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

Obr. 1 Pfiíãn˘ fiez vícelodní halou Fig. 1 Cross section of the multi-nave hall

Nosnost 5 t

+ 6,000 + 5,200

+ 6,000 + 5,200

15 000

U KC E

+ 6,000

± 0,000

± 0,000

18 000

POPIS TECHNICKÉHO ¤E·ENÍ NavrÏená úprava byla provedena v Ïelezobetonové prÛmyslové hale typu H2.2 postavené v roce 1950. Schéma konstrukce je naznaãeno formou pfiíãného fiezu na obrázku 1. PÛvodní jefiábová dráha byla dimenzována na mostov˘ jefiáb o nosnosti 5 t. PoÏadavkem investora bylo zv˘‰ení únosnosti jefiábu aÏ na 15 t. Z pÛvodní projektové dokumentace bylo zji‰tûno, Ïe prefabrikované sloupy byly navrÏeny z betonu B15. V rámci stavebnû technického prÛzkumu byly odebrány na tfiech sloupech jádrové v˘vrty, pomocí kter˘ch byly stanoveny hodnoty modulu pruÏnosti a pevnosti betonu a následnû bylo provedeno zatfiídûní dle souãasnû platné âSN 73 1201 (1986). Pevnost betonu konzol byla oproti pfiedpokladÛm a dostupn˘m údajÛm niωí a odpovídala tfiídû B13,5. Je zajímavé, Ïe aãkoliv se jednalo o prefabrikovanou v˘robu, zji‰tûné hodnoty modulu pruÏnosti kolísaly v ‰irokém rozmezí od 17 do 25 GPa. Jak se posléze pfii v˘poãtech i mûfieních ukázalo, odli‰nosti v modulech pruÏnosti betonu se v˘razn˘m zpÛsobem promítly ve velikostech namûfien˘ch i vypoãten˘ch deformací. Pfii statickém pfiepoãtu únosnosti konzoly tato nevyhovovala ani pro pÛvodní návrhové zatíÏení dle âSN 73 1201 (1986). Ostatní ãásti sloupu vyhovûly i pro zv˘‰ené zatíÏení. Umístûní polohy pfiedpí-

nosnost 5t Nosnost 5 t

+ 6,000 + 5,200

dobého chování sledované ãásti konstrukce sloupu.

• SANAC

E

18 000

5/2002

15 000

13

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES nacích lan v krátké konzole vypl˘valo z anal˘zy prÛbûhu hlavního napûtí. Pfii této anal˘ze se hledala poloha pfiedpínacích lan tak, aby byla vylouãena hlavní napûtí betonu v tahu. K anal˘ze byl pouÏit stûnov˘ koneãnû prvkov˘ model. Na základû nalezené polohy pfiedpínacích lan bylo zpracováno konstrukãní fie‰ení, návrh kotevních desek a jejich osazení na krátké konzoly, viz. obrázek 2. V horní ãásti konzoly byla do jediného kanálku o prÛmûru 42 mm umístûna dvû oplá‰Èovaná pfiedpínací lana Lp 15,5 NPE. Lana jsou kotvena jednolanov˘mi kotevními objímkami, rozvedení lan je provedeno na délce cca 200 mm pfied ukotvením. To zaji‰Èuje splnûní podmínky dostateãnû velkého polomûru pro ohyb lana. Kotevní deska je provedena z konstrukãní

Obr. 2 Konstrukãní fie‰ení Fig. 2 Structural solution

Obr. 3 Konzoly osazené mûfiícími mÛstky; detail osazení konzoly ã. 42 Fig. 3 Cantilevers with cape bridges; detail of placement, cantilever No 42

Obr. 4 Porovnání v˘sledkÛ mûfiení a v˘poãtu zatûÏovací zkou‰ky (konzola 39) Fig. 4 Comparison of results of measurements and calculation of loading test (cantilever 39)

Obr. 5 Porovnání v˘sledkÛ mûfiení a v˘poãtu zatûÏovací zkou‰ky (konzola 42) Fig. 5 Comparison of results of measurements and calculation of loading test (cantilever 42)

14

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

oceli, dosedací plochy pro kotevní objímky jsou frézovány, kotevní deska je opatfiena injektáÏním otvorem. Kotevní deska byla osazena do vysokopevnostního tmelu Groutex Fin tlou‰Èky 5 mm. V dolní ãásti konzoly je jediné pfiedpínací lano osazené do kanálku o prÛmûru 30 mm, kotvené na ‰ikmé ãásti konzoly. NavrÏené technické fie‰ení bylo realizováno v ãervenci aÏ srpnu roku 2001 za plného provozu ve v˘robní hale. Celkem bylo pfiedepnuto 44 oboustrann˘ch konzol sloupÛ jefiábové dráhy. Pfiedpínání bylo provedeno jednolanovou pfiedpínací pistolí typu HAMA. V prÛbûhu procesu pfiedpínání bylo mûfieno protaÏení lana. Souãasnû byl pro kaÏdou konzolu sestaven protokol o pfiedpínání, kter˘ se následnû stal souãástí stavební dokumentace haly. V prÛbûhu vlastních prací a po jejich ukonãení probíhala tenzometrická mûfiení deformací konzol. Tato mûfiení byla nezbytná k vylouãení obavy ze ztráty pfiedpínací síly na takto krátkém lanu. Mù¤ENÍ V prÛbûhu prací byly konzoly (ã. 39 a 42), ze kter˘ch byly odebrány jádrové v˘vrty, osazeny Hollanov˘mi mÛstky s mûfiícími hodinkami s ãíselníkov˘m úchylkomûrem umoÏÀujícím snímat délkové deformace v fiádu µm/m’. Mûfiící mÛstky byly osazeny na oãi‰tûn˘ povrch krátk˘ch konzol sloupÛ z obou stran, v místech bodÛ A1 a A2 (obr. 3), tzn. ãtyfii mûfiící mÛstky na jednu konzolu. K dolním mûfiícím mÛstkÛm umístûn˘m na levém boãním povrchu konzol ã. 39 a 42 byl pfiichycen teplomûr s rozsahem mûfiení –20 aÏ +50 °C. Na sloup ã. 42 byl v dolní tfietinû jeho v˘‰ky pfiipevnûn spoleãnû s teplomûrem „kompenzaãní“ mÛstek s mûfiícími hodinkami ke kontrole mûfiení teploty. Pfiípravu a vlastní prÛbûh první zatûÏovací zkou‰ky krátk˘ch konzol sloupÛ ã. 39 a 42 s pÛvodním jefiábem o nosnosti 5 t lze rozdûlit do pûti základních fází (1 – najetí jefiábu s bfiemenem; 2 – pfiedepnutí krátk˘ch konzol horními a dolními pfiedpínacími lany; 3 – nájezd jefiábu s bfiemenem; 4 – odjezd jefiábu mimo zatûÏovanou konzolu; 5 – opûtovné mûfiení po odjezdu jefiábu mimo zatûÏovanou konzolu), jejichÏ vyhodnocení lze pro krátkou konzolu sloupu ã. 39 resp. 42 najít na obrázku 4, resp. 5. Vzájemn˘m porovnáním v˘sledkÛ mûfiení a v˘poãtÛ lze vysledovat dobrou shodu mezi v˘sledky a mûfieními

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 6 Uspofiádání zatûÏovací zkou‰ky s jefiábem o nosnosti 15 t Fig. 6 Arrangement of the loading test using a crane with the bearing capacity 15 t

pomûrn˘ch stlaãení (maximální odchylky do 20 %). Po instalaci nového jefiábu o nosnosti 15 t byla opût provedena zatûÏovací zkou‰ka (obr. 6). Vlastní prÛbûh zatûÏovací zkou‰ky byl obdobn˘ jako v pfiípadû zatûÏovací zkou‰ky s pÛvodním jefiábem, pouze do‰lo k vynechání ãtení po pfiedepnutí pfiedpínacích lan. Pomûrná protaÏení resp. stlaãení namûfiená pfii zatûÏovací zkou‰ce se opût velmi dobfie shodovala s hodnotami zji‰tûn˘mi v˘poãtem (maximální odchylka do 20 %). Po provedení zatûÏovací zkou‰ky s nov˘m jefiábem o nosnosti 15 t nebyly Hollanovy mÛstky odinstalovány a bylo pomocí nich provádûno dlouhodobé sledování vybran˘ch konzol trvající 8 mûsícÛ pfii

intenzitû dvou mûfiení do mûsíce. Mûfiení byla ukonãena ke dni 7. 3. 2002. Cílem tohoto sledování bylo prokázat dostateãnou rezervu pfiedpûtí, která je nutná pro bezpeãn˘ provoz této dynamicky namáhané konstrukce, ãehoÏ bylo také dosaÏeno. Pro ovûfiení a kontrolu postupu pfiedpínání vãetnû nalezení moÏné technologické nekáznû pfii pfiedpínání lan malé délky byla provedena dlouhodobá zkou‰ka pfiedpínacího lana, které bylo pouÏito pfii pfiedpínání v‰ech krátk˘ch konzol. Tato zkou‰ka slouÏila také ke zji‰tûní relaxaãní kfiivky lana. Na obr. 7a) je zobrazena zmûna protaÏení pfiedpínacího lana od okamÏiku zakotvení a na obr. 7b) je zobrazen ãasov˘ v˘voj pfiedpínací síly od okamÏiku zakotvení.

Z ÁV ù R Lze konstatovat, Ïe popsan˘ pfiíklad dokumentuje vhodnost pouÏitého technického fie‰ení zv˘‰ení únosnosti krátk˘ch Ïelezobetonov˘ch konzol pfiedpûtím. Dlouhodobé sledování prokázalo dostateãnou tlakovou rezervu pfii pfiedpûtí a pouze nepatrn˘ pokles v dal‰ím období.

Obr. 7 a) ProtaÏení pfiedpínacího lana od okamÏiku zakotvení (16:28, 26. 11. 2001) b) âasov˘ v˘voj pfiedpínací síly od okamÏiku zakotvení (16:28, 26. 11. 2001) Fig. 7 a) Extension of the prestressing rope from the moment of anchorage (16:28, 26. 11. 2001) b) Time development of the prestressing force from the moment of anchorage (16:28, 26. 11. 2001)

a)

B

ETON

Ing. Ladislav Klusáãek, CSc. tel.: 541 147 854 e-mail: [email protected] Ing. Jan Pûnãík, Ph.D. tel.: 541 147 363 e-mail: [email protected] oba: Fakulta stavební VUT v Brnû Vevefií 95, 662 37 Brno Ing. Jifií Chalabala tel./fax: 549 253 390 Ing. Martin Solafiík tel.: 541 214 969 oba: PEEM, spol. s r. o. âajkovského 35, 635 00 Brno e-mail: [email protected]

b)

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

15

PREFABRIKACE

V PRÒMYSLOVÉ V¯ROBù Leti‰tû v Mnichovû – Terminal II. (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.) Airport Terminal II. Munich (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.)

Závod Lovochemie – kompresorovna – Lovosice (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.) Lovochemie – compressor plant – Lovosice (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.)

V˘robní hala Forschner – Uherské Hradi‰tû (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.) Production shop Forschner – Uherské Hradi‰tû (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.)

Michelin – centrální sklad Jesenice u Chebu (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.) Michelin – central store house Jesenice by Cheb (PREFA BETON CHEB, spol. s r. o.)

Fotbalov˘ stadion VFL Wolfsburg – leden 2002 (Lias Vintífiov, LSM, k. s.) Football stadium VFL Wolfsburg – January 2002 (Lias Vintífiov, LSM, k. s.)

Lávka pfies Vltavu v âesk˘ch Budûjovicích – realizace prvního mostu z lehkého keramického betonu v âR (Lias Vintífiov, LSM, k. s.) Footbridge across the Vltava river in âeské Buìejovice, the first bridge realization from lightweight concrete in the Czech Republic (Lias Vintífiov, LSM, k. s.)

Kartáãovny Pelhfiimov (Skanska Prefa, a. s.) Brush fact. Pelhfiimov (Skanska Prefa, a. s.) Phillips Hranice (Skanska Prefa, a. s.) Phillips Hranice (Skanska Prefa, a. s.)

ACO Pfiibyslav (Skanska Prefa, a. s.) ACO Pfiibyslav (Skanska Prefa, a. s.)

TAKENAK (Skanska Prefa, a. s.) TAKENAK (Skanska Prefa, a. s.)

Technologick˘ park Brno (TOPOS, spol. s r. o.) Technology park Brno (TOPOS, spol. s r. o.)

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

MONTOVAN¯

SKELET PRO PARKING C V PRAZE–RUZYNI ASSEMBLED SKELETON FOR PARKING C IN PRAGUE-RUZYNE

PAV E L â Í Î E K Montovaná skeletová Ïelezobetonová konstrukce vícepodlaÏního parkingu s modulovou osnovou sloupÛ 7,2 x 15,6 m na znaãnû rozsáhlém pÛdorysu 109,2 x 136,8 m. Nejen v˘stavba v zimním období si vyÏádala zmûny pÛvodního návrhu konstrukce v dobû zahájení v˘stavby. Racionální návrh konstrukce z hledisek v˘roby nosn˘ch dílcÛ a urych-

leného postupu montáÏe ve stísnûn˘ch územních pomûrech mûl pfiízniv˘ vliv na hospodárnost i estetické kvality vzhledu pfiiznané betonové konstrukce v interiéru i exteriéru. The assembled reinforced concrete skeleton frame structure with the column grid 7.2 x 15.6 m is presented. The structure belongs to a multi-storey parking with a large plan of 109.2 x 136.8 m. The original design of the structure had

to be altered at the time of the construction commencement. The changes were brought about, among other things, by the winter season. The rational design of the structure, viewing production of the load bearing units and fast assembly process in cramped area conditions, had a favourable impact on the economy and aesthetic qualities of the articulated concrete structure in both the interior and exterior.

Obr. 1 Pohled na budovu s nároÏní v˘jezdovou rampou Fig. 1 View of the building with the outside corner exit ramp

Pfiíspûvek navazuje na ãlánek Pavla Lebra a ZdeÀka Volmana Parking na Leti‰ti v Praze–Ruzyni [1] a doplÀuje jej ‰ífieji pojatou problematikou o pouÏitém montovaném Ïelezobetonovém skeletu. VícepodlaÏní Parking C v areálu ruzyÀského leti‰tû patfií svou velikostí a kapacitou pfievy‰ující 3000 stání pro osobní automobily k nejvût‰ím stavbám svého druhu v âeské republice (obr. 1). Architektonick˘ návrh a projekt vy‰ly z dílny projekãní kanceláfie firmy Nikodem & Partner, s. r. o. Vy‰‰ím dodavatelem se stal Hochtief VSB, a. s., divize 8, o. z. PoÏadované krátké termíny v˘stavby spolu s vysok˘mi nároky na kvalitní provedení díla, odpovídající spoleãenskému v˘znamu a architektonické úrovni ruzyÀského leti‰tního areálu, zahájení stavebních prací, zejména zakládání a provádûní betonov˘ch konstrukcí v zimním období vyÏadovaly úzkou spolupráci specializovan˘ch projekãních a dodavatelsk˘ch firem na zaji‰tûní subdodávek. Návrh skeletu pro pûtipatrovou budovu parkingu vyplynul z architektonicko-dispoziãních poÏadavkÛ maximálního uvolnûní vnitfiní dispozice parkovacích podlaÏí a souãasnû minimalizace tlou‰Èky stropÛ. Pfiiznání nosné konstrukce v architektufie interiéru a exteriéru pfiedpokládalo kvalitní design prvkÛ i detailÛ. Budova je vepsána do obdélníkového pÛdorysu se stranami 136,8 x 109,2 m s vybráními v protilehl˘ch nároÏích, kde jsou umístûny nájezdní a v˘jezdní spirálové rampy kruhového pÛdorysu v monolitickém provedení (obr. 2). Modulová osnova Obr. 2 PÛdorys skladby typického podlaÏí s vyznaãením dilatací Fig. 2 Layout of a typical storey with marked dilatations

18

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

sloupÛ 19 x 7,2 m podélnû odpovídá násobkÛm ‰ífiky stání 2,4 m a v pfiíãném smûru 7 x 15,6 m byl modul 15,6 m stanoven z poÏadovan˘ch ‰ífiek oboustranného stání a vnitfiního jednosmûrného jízdního pruhu. Konstrukãní v˘‰ky podlaÏí jsou 3,3 m a tlou‰Èka stropÛ 0,7 m (obr. 3). Základní nosn˘ systém tvofií montovan˘ Ïelezobetonov˘ skelet s podéln˘mi rámy v rozteãi 15,6 m s kruhov˘mi sloupy situovan˘mi ve vzdálenosti po 7,2 m. V pÛvodním návrhu konstrukce byly v osách 3, 7 a 11 namísto rámÛ uvaÏovány stûnové útvary, krabicová monolitická jádra pro vzduchotechniku mezi osami I – J a schodi‰tû umístûna pfii obvodu. PÛdorysnû byla konstrukce rozãlenûna na devût dilataãních ãástí s dilatacemi umístûn˘mi v osách 5, 9 a pfii osách G a N. Na základû podrobné anal˘zy navrÏené konstrukce v Prezipp, s. r. o., do‰lo k následujícím zmûnám: • Stûny v osách 3, 7 a 11 a vnitfiních vzduchotechnick˘ch jádrech byly zru‰eny a byl zvolen rámov˘ konstrukãní systém s kruhov˘mi sloupy. • Obvodová komunikaãní stûnová jádra se schodi‰ti a v˘tahov˘mi ‰achtami v monolitickém provedení byla nahraÏena prefabrikovan˘mi stûnami, podestami a schodi‰Èov˘mi rameny, od pfiilehlé skeletové konstrukce oddilatovan˘mi. • Monolitické ‰achty pro vzduchotechniku byly zru‰eny a nahrazeny otvory mezi Ïebry panelÛ TT a vymezeny zdûn˘mi pfiíãkami. • PÛdorys byl rozãlenûn na ãtyfii dilataãní celky. Pfiíãná dilatace byla umístûna 2,4 m od osy J smûrem k ose K. Podélná dilatace byla umístûna v poli 7 aÏ 9 pfii ose 7. Vzniklé dilataãní celky mají rozmûry: 67,2 + 62,4 + 69,6 + 46,8 m. Uvedené zmûny byly provedeny ve smyslu poÏadavkÛ na racionalizaci v˘roby nosn˘ch dílcÛ a montáÏe, na zv˘‰ení flexibility konstrukce vystavené klimatick˘m vlivÛm s dÛsledkem sníÏení poãtu dilataãních celkÛ z devíti na ãtyfii a na zlep‰ení estetick˘ch kvalit konstrukce. NavrÏená konstrukce je v souladu s doporuãeními pro návrh a v˘stavbu vícepodlaÏních parkingÛ [2].

fiadách mají loÏiska kruhové otvory urãené na provleãení trnÛ zabudovan˘ch v úloÏné plo‰e sníÏen˘ch Ïeber panelÛ. Po uloÏení panelÛ byly spáry v horní ãásti Ïebra mezi ãelem panelu a boãní stûnou nosníku vyklínovány. U panelÛ v sloupov˘ch pruzích fiad B aÏ T jsou v místû uloÏení spáry mezi ãely Ïeber a stûn nosníkÛ ve

ETON

• TEC

H NOLOG I E

spodní ãásti vyklínovány ocelov˘mi podloÏkami (obr. 5). Tím jsou splnûny pfiedpoklady pro rámové pÛsobení konstrukce v pfiíãném smûru a bezpeãnou montáÏ. Panely jsou spfiaÏeny s membránou tlou‰Èky 90 mm z betonu B30 s vloÏen˘mi sítûmi a v˘ztuÏí, zaji‰Èující spojitost konstrukce nad podporami. Zakrytí dila-

Obr. 3 Podéln˘ a pfiíãn˘ fiez s moduly 7,2 m a 15,6 m Fig. 3 Length-wise and cross-sections with modules of 7.2 and 15.6 m Obr. 4 Stropní konstrukce s Ïebrov˘mi panely na rozpon 15,6 m Fig. 4 Floor structure with ribbed panels for a span of 15.6 m

Obr. 5 Detail stropní konstrukce Fig. 5 Detail of the floor structure

P R V K Y K O N S T R U K C E A D E T A I LY Stropní Ïebrové panely pro pfieklenutí modulu 15,6 m v˘‰ky 0,61 m a skladebné ‰ífiky pfieváÏnû 2,4 m jsou pfiedem pfiedpjaté panely (obr. 4). Mají polozapu‰tûné uloÏení 0,22 x 0,31 m s gumov˘mi nevyztuÏen˘mi loÏisky. V krajních B

KONSTRUKCE STRUCTURES

• KONSTR

1 - sloup 2 - nosník 3 - TT panel 4 - membrána 5 - loÏisko 6 - ocelová podloÏka 1 - column 2 - beam 3 - TT panel 4 - membrane 5 - bearing 6 - steel plate

U KC E

• SANAC

E

5/2002

19

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

1 – v˘ztuÏ sloupu 2 – svafiovaná podélná v˘ztuÏ nosníku 3 – prÛbûÏná podélná v˘ztuÏ nosníku 4 – GROUTEX 603 5 – beton B 30 1 – reinforcement of the column 2 – welded longitudinal reinforcement of the beam 3 – continuous longitudinal reinforcement of the beam 4 – GROUTEX 603 5 – concrete B30

Obr. 6 Rámov˘ styãník: A – pÛdorys, B – podéln˘ fiez Fig. 6 Frame joint: A – layout, B – length-wise section

taãních spár bylo provedeno osazením dilataãního profilu MIGUA FPL 85/75 BNi pfied betonáÏí membrány dle návrhu INTER CERAMICA, s. r. o., Rokycany. Po obvodu komunikaãních jader jsou membrány oddûleny od stûn polystyrénem tlou‰Èky 15 mm se zakrytím pruÏnoplastick˘m tmelem pfii horním povrhu. Povrch membrány coby podlahy byl strojnû hlazen˘ a opatfien˘ epoxidovou 2 mm tlustou stûrkou. Povrchy podlah jsou v jednotliv˘ch podlaÏích i ve funkãních oblastech pro stání ãi pojezd pro snaz‰í orientaci barevnû odli‰eny. Pfiíãle vnitfiních rámÛ mají prÛfiez tvaru obráceného T vysok˘ 0,6 m se spodními

Obr. 7 MontáÏ prvé 15,6 m ‰iroké sekce na celou v˘‰ku budovy Fig. 7 Assembly of the initial section of 15.6 m along the whole height of the building

pfiírubami urãen˘mi na polozapu‰tûné uloÏení Ïebrov˘ch panelÛ TT. Pfii sloupech jsou pfiíruby ukonãeny pod úhlem 45° na vedení svisl˘ch rozvodÛ. Vyãnívající tfimínková a podélná v˘ztuÏ nad vrchní plochou je urãena k spfiaÏení s nadbetonovanou membránou. Rámové pfiíãle byly navlékány na trny vyãnívající ze sloupÛ a ukládány do 10 mm loÏe. V horní ãásti ãel vyãnívala podélná v˘ztuÏ, která byla nad podporami stykována svafiením na tupo do vaniãky a v pfiípadû nedodrÏení tolerancí pomocí dvou pfiíloÏek s jednostrann˘mi koutov˘mi svary. Dal‰í nadpodporová v˘ztuÏ byla volnû pfiivázaná k dodávan˘m dílcÛm. Po jejich osazení byla zasunuta do pfiedepsané polohy nad podporou a zabetonována souãasnû s provádûním membrány TT panelÛ. Tím byla zabezpeãena spojitost konstrukce v obou smûrech (obr. 6). Styãná spára mezi ãely byla minimálnû ve spodní tfietinû vyplnûna zálivkovou smûsí Groutex 603 a horní ãást betonem B30. Pfied zaléváním byla styãná spára po obvodû utûsnûna pruÏnoplastick˘m provazcem. Dilataãní spára tlou‰Èky 20 mm je v pfiíãlích realizována polozapu‰tûn˘m uloÏením s gumov˘mi loÏisky. Obvodové pfiíãle mají prÛfiez tvaru Z. Sloupy mají jednotn˘ kruhov˘ prÛfiez prÛmûru 0,6 m. Jsou vyrobeny z betonu B40 aÏ B55 s pfiedurãenou polohou osmi podéln˘ch prutÛ s profily odpovídajícími namáhání. Zejména obvodové sloupy dilataãních celkÛ jsou v pfiízemí znaãnû namáhané ohybov˘mi momenty od úãinku teploty. Sloupy byly ukládány do maltového loÏe a provleãená podélná v˘ztuÏ

Obr. 8 Postupná montáÏ po sekcích Fig. 8 Step-by-step assembly performed by sections

20

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

otvory v pfiíãlích byla stykována pfiivafiením k ocelové kruhové botce umístûné ve spodní ãásti vrchního sloupu. Styk je zakryt˘ membránou stropní konstrukce. POZNÁMKY

K N ÁV R H U

KONSTRUKCE

V pfiede‰lém bylo pojednáno o skeletu v jeho krystalické podobû bez anomálií, které se témûfi vÏdy vyskytují. Na pfiíklad v men‰í oblasti nad pfiízemím administrativnû sociálního zázemí je pouÏita bezprÛvlaková monolitická stropní konstrukce s pouÏitím jednak skryt˘ch prefabrikovan˘ch hlavic, jednak s ocelov˘mi kruhov˘mi sloupy na v˘‰ku dvou spodních podlaÏí. Také ‰ikmo orientovan˘ stávající kolektor si v nûkolika pfiípadech vynutil pfienos zatíÏení z vrchních sloupÛ prostfiednictvím monolitick˘ch stûn, navrÏen˘ch na v˘‰ku podlaÏí, do sloupÛ sousedních. U mírnû ze‰ikmeného prÛãelí byly Ïebrové panely doplnûny filigránov˘mi deskami a obvodové sloupy byly montovány vcelku pfies dvû podlaÏí (obr. 11). Pro návrh realizované konstrukce byly rozhodující podnûty získané z Doporuãení pro návrh a v˘stavbu prefabrikovan˘ch pfiedpínan˘ch betonov˘ch konstrukcí vícepodlaÏních parkingÛ v USA [2]: • Maximální doporuãená délka dilataãního celku dle [2] je 91,5 m a není v na‰em pfiípadû pfiekroãena. Poãet dilataãních celkÛ byl zredukován z pÛvodních devíti na ãtyfii, s v˘raznou úsporou délek drah˘ch dilataãních zafiízení. Pfii otevfiené expozici s uvaÏovan˘mi teplotními rozdíly ± 20 °C dosahují maximální posuvy v dilataãních spárách hodnot ± 7,8 mm. Pfii v˘poãtu dotvarování a smr‰Èování se dovoluje za urãit˘ch pfiedpokladÛ u pfiedmûtného typu konstrukce pouÏít redukãní faktor K1 = 4. Pfii v˘poãtu teplotních úãinkÛ dovoluje se pouÏít redukãní faktor Kt = 1,5. • Doporuãuje se dÛsledné oddûlení tuh˘ch stûnov˘ch prvkÛ nebo krabicov˘ch útvarÛ od pruÏné skeletové prefabrikované konstrukce, coÏ bylo v na‰em pfiípadû splnûno. • Dovoluje se poãítat s rámov˘m pÛsobením ve smûru Ïebrov˘ch panelÛ pro niωí hodnoty vodorovn˘ch zatíÏení. Jako pfiíãle se uvazuje Ïebrov˘ panel ve sloupovém pruhu a poÏaduje se zaji‰tûní pfienosu tahov˘ch sil pouze v horní oblasti prvku. Ve spodní ãásti je nutno zajistit pfienos tlaku napfiíklad vklínûním ocelov˘ch podloÏek. Obû podmínky byly B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 9 Struktura konstrukce se ze‰ikmen˘m obvodem Fig. 9 Structure of the construction with a chamfered perimeter

Obr. 10 Detail koutu Fig. 10 Detail of the corner

v na‰em pfiípadû splnûny. Byla prokázána moÏnost montáÏe po jednotliv˘ch sekcích na celou v˘‰ku budovy (obr. 7, 8). Z ÁV ù R Skelet sestává z 3880 dílcÛ s objemem 12681 m3 kvalitního betonu. Dílce dodávaly: ZIPP Bratislava, ZIPP D˘‰ina, Prefa Praha, a. s., VSB stfiedisko PREFA Planá nad LuÏnicí a Pfií‰ovice. Dodavatel konstrukce ZIPP Praha, montáÏ ZIPP Brno a PREZIPP, s. r. o., Chrudim, dodavatelská a v˘robní dokumentace PREZIPP, s. r. o., Chrudim a ZIPP Bratislava, spol. s r. o. MontáÏ probûhla od poloviny prosince 2000 do konce bfiezna 2001. Objekt a jeho betonové konstrukce byly realizovány na vysoké technické a architektonické úrovni.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

Literatura: [1] Lebr P., Volman Z.: Parking na Leti‰ti v Praze Ruzyni, BETON 4/2001, str. 11–13 [2] Precast Prestressed Concrete Parking Structures: Recommended Practice for Design and Construction PC1 1988 Ing. Pavel âíÏek PREZIPP, s. r. o. Tovární 209, 537 01 Chrudim tel.: 602 186 245 e-mail: [email protected]

Obr. 11 Tektonika konstrukce se ze‰ikmen˘m obvodem Fig 11 Tectonics of the structure with a chamfered perimeter

21

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

HISTORIE

KOMBINOVANÉ KONSTRUKâNÍ SOUSTAVY VKS PRO VÍCEPODLAÎNÍ A HALOVÉ PRÒMYSLOVÉ STAVBY HISTORY OF THE COMBINED CONSTRUCTION SET VKS F OR M U LTI FLOOR AN D HALL I N DUSTR IAL B U I LDI NGS KAREL ÎOFKA VKS – soustava Ïelezobetonov˘ch a ocelov˘ch svafiovan˘ch dílcÛ voliteln˘ch rozmûrÛ vytváfií plo‰né nebo prostorovû nosné struktury obãansk˘ch a prÛmyslov˘ch budov vy‰‰ích rozmûrov˘ch a zatûÏovacích parametrÛ. VKS – The system of reinforced-concrete and steel welded elements of optional dimensions creates planar or spatial supporting structures of public and industrial buildings with hingher dimensional and loading parameters.

Obr. 1 Schéma styãníku Fig. 1 Scheme of joint Obr. 2 MontáÏ skeletu, Lomnice nad Popelkou Fig. 2 Frame assembling, Lomnice nad Popelkou

Problematika obãansk˘ch a prÛmyslov˘ch budov se charakterem poÏadavkÛ a podmínek, jeÏ musí tyto budovy splÀovat, podstatnû li‰í. Je-li u obãansk˘ch staveb tûÏi‰tû problémÛ v rukách architekta, je u prÛmyslov˘ch staveb v rukách technologÛ rÛzn˘ch profesí, ãasto obtíÏnû zvládnuteln˘ch. PfieváÏná vût‰ina prefabrikovan˘ch montovan˘ch soustav vyvinut˘ch v druhé polovinû minulého století na území státÛ b˘valé RVHP byla produktem „trhu dodavatelÛ“. V souãasn˘ch podmínkách pfievládajícího „trhu odbûratelÛ“ jsou tyto soustavy ãasto nahrazovány – hlavnû z ekonomick˘ch dÛvodÛ – monolitick˘m a pfiedpjat˘m betonem nebo ocelí. Tyto konstrukãní materiály mohou lépe vyhovovat architektonick˘m i technologick˘m poÏadavkÛm. Jsou v‰ak pfiípady, napfi. vysok˘ch stûn, které je vhodnûj‰í smontovat neÏ bednit pro monolit. Drahé bednicí soustavy také upfiednostÀují velké firmy pfied firmami men‰ími, jimÏ pûtitunová montáÏ neãiní potíÏe, av‰ak nemají drahé soubory bednicích souprav. U celoocelov˘ch konstrukcí je tfieba brát v úvahu nákladnou protipoÏární ochranu. Ve V˘zkumném ústavu pozemních staveb (VÚPS) v Praze byla v období 1976 aÏ 1985 vyvinuta montovaná vícepodlaÏní soustava, která odporovala tehdej‰ím podmínkám objemové typizace a zásadám dodavatelského trhu. Hlavní my‰lenkou bylo, Ïe nosná konstrukce se sv˘mi konstrukãními parametry musí pfiizpÛsobit technologick˘m, provozním nebo archi-

tektonick˘m poÏadavkÛm, to znamená „‰ít“ nosnou konstrukci „na míru“, a souãasnû pfii tom vhodnû vyuÏívat vlastností pouÏit˘ch materiálÛ – pfiedpjat˘ beton na stropní plo‰né dílce, ocelové prÛvlaky na ohyb a Ïelezobeton na tlak. V‰echny dílce by mûly mít volitelné rozmûry, pouze u stropních pfiedpjat˘ch desek a Ïebrov˘ch panelÛ bylo nutné respektovat jejich prÛfiezové rozmûry. Kombinovaná konstrukãní soustava VKS byla navrÏena pro prostorovû sloÏité prÛmyslové vícepodlaÏní v˘robní budovy vût‰ích rozmûrov˘ch a zatûÏovacích parametrÛ. Pfiedpjaté dutinové nebo Ïebrové stropní panely byly ukládány na dolní pás ocelového spojitého prÛvlaku skfiíÀového prÛfiezu. Styky prÛvlakÛ s Ïelezobetonov˘mi montovan˘mi sloupy (obr. 1) byly ‰roubové, pfiedepínané ruãním momentov˘m klíãem pfii montáÏi konstrukce. Stabilitu budovy v pfiíãném smûru zaji‰Èuje rámové spolupÛsobení prÛvlakÛ a sloupÛ, v podélném smûru betonová ztuÏidla, diagonální zavûtrování nebo stûny. První varianta skeletu pod názvem Smí‰en˘ rámov˘ skelet (SRS) byla navrÏena uÏ v roce 1966 pro dvû pûtipodlaÏní v˘robní budovy Technolenu, n. p., v Lomnici nad Popelkou. Obû trojlodní budovy s rozpûtím 7,85 + 5,45 + 7,85 m a rozteãí 6 m s nahodil˘m zatíÏením stropÛ 8 kN/m2 mûly spotfiebu 5,5 kg ocele prÛvlakÛ na 1m3 obestavûného prostoru. Realizátorem byl v roce 1968 PrÛmstav Pardubice, n. p. (obr. 2 a 3). Obr. 3 Hotová budova Technolenu, n. p., Lomnice nad Popelkou Fig. 3 Finished building Technolen, n. p., Lomnice nad Popelkou

22

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

STAVEBNÍ

·roubov˘ styk Ïelezobetonov˘ch sloupÛ a ocelov˘ch prÛvlakÛ byl úspû‰nû experimentálnû odzkou‰en ve dvou variantách v osmisettunovém lise s tenzometrick˘m mûfiením deformací (obr. 4). V roce 1970 byl na tento styk udûlen âS patent ã. 136146 s názvem „Styãník kombinovaného montovaného skeletu“. Druhou variantu tohoto skeletu navrhl a v letech 1971 aÏ 72 realizoval PrÛmstav pro v˘robní budovu Botany ve Skutãi. Budova je ãtyfipodlaÏní s rozpûtím polí 12 m. Podle projektu a s technickou pomocí PrÛmstavu postavil Váhostav, n. p., podobn˘ ‰estipodlaÏní objekt o dvou polích, téÏ s rozpûtím 12 m, v Îilinû. Oba objekty mají ocelové prÛvlaky prÛfiezu U dodateãnû vybetonované a stropní desky sestavené z Ïebrov˘ch panelÛ pro nahodilé zatíÏení 8 kN/m2. Rozvody vzduchotechniky a instalací jsou vedeny mezi Ïebry panelÛ. Zku‰enosti z dosavadních realizací a statické zkou‰ky styãníku s prÛvlakem prÛfiezu U ovlivnily dal‰í v˘voj soustavy v roce 1977. Do‰lo k odklonu od pÛvodního dodavatele vzhledem k jeho direktivnímu chování a k navázání spolupráce se Severoãeskou Konstruktivou v Ústí nad Labem. Za definitivní tvar prÛvlaku byl zvolen skfiíÀov˘ uzavfien˘ prÛfiez s roz‰ífien˘m dolním pásem pro oboustranné uloÏení stropních pfiedpjat˘ch panelÛ Spiroll, tlou‰Èky 250 a 300 mm, nebo Ïebrov˘ch panelÛ TT, v˘‰ky 450 a 600 mm. K tûmto stropním prvkÛm byly stanoveny vazby na rozmûry prÛvlakÛ a sloupÛ, a to pro rozpûtí a rozteãe 6 aÏ 12 m a nahodilé zatíÏení do 20 kN/m2 s volitelnou konstrukãní v˘‰kou pater. V˘sledkem spolupráce bylo vydání informativních podkladÛ pro tzv. „Nov˘ kombinovan˘ konstrukãní systém NKKS“ koncem roku 1977. V roce 1978 byly ve spolupráci s âVUT v Praze zpracovány nûkteré teoretické otázky této soustavy. V˘voj soustavy pokraãoval v roce 1979 roz‰ífiením na stavby obãanské v extrémních rozmûrov˘ch parametrech (Kulturní dÛm v Teplicích). V˘zkum byl ukonãen v roce 1985 vydáním konstrukãního katalogu soustavy VKS [1]. Byly v nûm zpracovány podrobnosti styku v˘ztuÏe sloupÛ s prÛvlaky, statické hodnoty typové fiady prÛvlakÛ, interakãní diagramy sloupÛ, postup montáÏe a pfiedepínání stykÛ ruãním momentov˘m klíãem s pfievodovkou. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

V oblasti prÛmyslov˘ch staveb spolupracoval VÚPS v roce 1982 s pardubick˘m PrÛmstavem na zkou‰kách styãníku pro v˘robní budovu Dinasky ve Svitavách, jednu z nejmohutnûj‰ích konstrukcí, budovanou u nás metodou tûÏké montáÏe. Mohutné styãníky byly zkou‰eny v tisícitunovém lise ve V˘zkumném ústavû inÏen˘rsk˘ch staveb v Bratislavû. V roce 1984 byla, po neúspû‰n˘ch pokusech pouÏít rÛzné jiné montované soustavy, navrÏena konstrukce VKS pro drtírnu kfiemencÛ v Laho‰ti. Budova ‰ífiky 3 x 9 m a hloubky 2 x 12 m má nûkolik technologick˘ch ocelov˘ch plo‰in s drtiãi, síty a zásobníky, podepfien˘ch betonov˘mi sloupy se zvlá‰È upraven˘mi ‰roubov˘mi styky pro znaãné dynamické zatíÏení (obr. 5). Stfie‰ní roviny jsou ve tfiech úrovních. Vlastnosti VKS umoÏnily podstatnû zmen‰it obestavûn˘ prostor. Pomocí jednoho jefiábu MB 88, kter˘ pojíÏdûl stfiedním polem budovy, byla smontována nosná konstrukce, hlavní technologické zafiízení i obvodov˘ plá‰È. Po roce 1989, tj. v období jiÏ pfievládajícího „trhu objednatele“, byla soustavou VKS realizována Tfiídírna listov˘ch zásilek v Praze-Male‰icích. Ocelové ãásti konstrukce vyrobily Hutní montáÏe Ostrava, betonové dílce Prefa Pfie‰tice a montáÏ provedla stavební firma HANS (obr. 6). Vhodnost uÏití soustavy VKS pro technologické provozy se specifick˘mi nároky na konstrukci spolu s úãelností a ekonomií navrÏen˘ch skfiíÀov˘ch ocelov˘ch prÛvlakÛ byla pfii realizacích prokázána [2 aÏ 4].

KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 4 Zkou‰ka styãníku v 800 t zatûÏovacím lisu Fig. 4 Testing of joint in 800 t loading jack Obr. 5 Axonometrie technického podlaÏí pro rozvody, Drtírna kfiemencÛ, Laho‰È Fig. 5 Axonometry of mechanical floor for piping, Grinding mill, Laho‰È

Obr. 6 MontáÏ konstrukce Tfiídírny listov˘ch zásilek, Praha-Male‰ice Fig. 6 Assembling of building of Screen house, Praha-Male‰ice

Literatura: [1] Îofka K. a kol.: Kombinovaná ocelobetonová konstrukãní soustava VKS, katalog, VÚPS Praha, 1985 [2] Studniãka J.: „SLIM FLOORS“ (·tíhlé stropní konstrukce), vypracováno dle publikace ECCS: Design Guide for Slim Floors with Built-in Beams, 1996 [3] Skalick˘ J.: Chemické provozy – vliv technologického zafiízení na nosnou konstrukci, typizaãní studie, Chemoprojekt, pro MP âSR, 1984 [4] Toby‰ková I.: Ekonomické vyhodnocení patrov˘ch skeletÛ pro prÛmyslové stavby, diplomová práce, 1987

• KONSTR

Ing. Karel Îofka Námûstí Sv. âecha 14 101 00 Praha 10

U KC E

• SANAC

E

5/2002

23

SANACE REHABILITATION

VLIVY

LIMITUJÍ ÎIVOTNOST CHLADÍCÍCH VùÎÍ EFFECTS LIMITING THE LIFE CYCLE OF COOLING TOWERS

A M O S D U F K A , J I ¤ Í · ËA S T N ¯ Chladící vûÏe jsou pfii provozu vystaveny pÛsobení fiady specifick˘ch vlivÛ. âlánek se zab˘vá dominantními faktory, které limitují Ïivotnost vûÏí a analyzuje moÏnost zv˘‰ení jejich Ïivotnosti. Cooling towers are exposed to many specific effects. The article focus on factors the most important for durability of towers and analyses possibilities of increasing their durability. Autofii ãlánku se fiadu let vûnují kontrole kvality, resp. správû a údrÏbû chladících vûÏí v Jaderné elektrárnû Dukovany, âEZ, a. s. Na Ïelezobetonové konstrukce chladících vûÏí pfii provozu pÛsobí celá fiada specifick˘ch vlivÛ. Tyto vlivy, mezi nûÏ patfií pÛsobení vodní páry, klimatické vlivy apod., zásadním zpÛsobem ovlivÀují jejich Ïivotnost. Chladící vûÏe lze dle uspofiádání rozdûlit na tahové a ventilátorové. Nûkteré poznatky uvedené v textu jsou obecnû platné pro oba typy vûÏí, v ãlánku je v‰ak hlavní pozornost vûnována vûÏím tahov˘m, typu ITTERSON (CHV1 – CHV8), s nimiÏ mají autofii praktické zku‰enosti. Chladící vûÏe s pfiirozen˘m tahem jsou v naprosté vût‰inû pfiípadÛ navrhovány jako Ïelezobetonové konstrukce pÛsobící v pruÏném stavu. Tato koncepce konstrukãního fie‰ení umoÏÀuje pfii v˘poãtu zatûÏovacího stavu vûÏe superpozici jednotliv˘ch zatíÏení (tzn. umoÏÀuje sãítat úãinek zatíÏení vlastní hmotností, vûtrem atd.). Je ov‰em nutno zdÛraznit, Ïe tento postup v˘poãtu nezahrnuje opakované zmûny vnûj‰ích podmínek a to pfiedev‰ím cyklické zmûny teploty apod. Skuteãné statické a dynamické namáhání chladících vûÏí neodpovídá zcela pfiedpokladÛm lineárního chování konstrukce. V dÛsledku pÛsobení vûtru a pfiedev‰ím opakovan˘ch zmûn teploty dochází ke vzniku mikrotrhlin v plá‰ti vûÏe. Rozvoj mikrotrhlin následnû vede ke zmûnám vlastností plá‰tû vûÏe. Dochází k poklesu tuhosti plá‰tû a tím se rezonanãní frekvence tûlesa chladící vûÏe blíÏí frekvenãnímu spektru vûtru, coÏ má za následek dal‰í negativní eskalaci úãinku vûtru. 24

B

Dal‰ím faktorem, kter˘ se velmi podstatn˘m zpÛsobem podílí na vzniku trhlinek v plá‰ti vûÏe, je nerovnomûrné pÛsobení teploty. V dÛsledku nerovnomûrnosti teplotního pole je v plá‰ti vûÏe generováno tahové napûtí, které je pfiíãinou rozvoje mikrotrhlin. Proces tvorby trhlinek v plá‰ti vûÏe tak, jak byl formulován, je zcela obecn˘ a je aplikovateln˘ pro v‰echny typy chladících vûÏí. Rozsah trhlinek, rychlost jejich ‰ífiení a poãet je pochopitelnû u rÛzn˘ch vûÏí rozdíln˘ a závisí zejména na zpÛsobu vyztuÏení plá‰tû vûÏe, kvalitû jejího provedení a podmínkách, ve kter˘ch je vûÏ provozována. FAKTORY

OVLIV≈UJÍCÍ

Î I V OT N O S T C H L A D Í C Í C H V ù Î Í

Obecnû lze tyto vlivy rozdûlit do dvou skupin. Do první náleÏí vlivy determinované jiÏ pfii vlastní v˘stavbû konstrukce (tzn. zpÛsob vyztuÏení vûÏe, kvalita betonu, geometrické imperfekce atd.). Tyto vlivy lze oznaãit jako tzv. vlastní vlivy konstrukce. Provozovatel je schopen omezit negativní dopad vlivÛ náleÏejících do této skupiny na Ïivotnost vûÏe jen v omezené mífie. Do druhé skupiny vlivÛ limitujících Ïivotnost vûÏe náleÏí vlivy, které na vûÏ pÛsobí pfii její exploataci. Mezi tyto vlivy náleÏí pÛsobení teploty, vlhkosti, mrazu apod. Provozovatel vûÏe je schopen neÏádoucí úãinky tûchto vlivÛ ãásteãnû eliminovat optimalizací pracovního reÏimu vûÏe pfiedev‰ím minimalizací odstávek v zimním období, pravideln˘mi kontrolami technického stavu a kvalitnû provádûnou údrÏbou. Reálnû je Ïivotnost vûÏe samozfiejmû limitována synergick˘m pÛsobením uveden˘ch vlivÛ. V˘‰e uvedené rozãlenûní v‰ak umoÏÀuje lépe popsat procesy probíhající pfii degradaci chladících vûÏí a získat poznatky, které lze efektivnû pouÏít v praxi pro maximalizaci Ïivotnosti vûÏí. V následujícím textu je uveden v˘ãet vlivÛ, které dominantním zpÛsobem ovlivÀují Ïivotnost vûÏe. Jaderná elektrárna Dukovany má pro provoz a údrÏbu chladících vûÏí vypracovanou interní dokumentaci, jejíÏ dodrÏování napomáhá minimalizovat negativní vlivy. ETON

• TEC

H NOLOG I E

VLASTNÍ VLIVY KONSTRUKCE Pfii v˘stavbû chladících vûÏí dochází pfiedev‰ím v dÛsledku technologické nekáznû, ke vzniku rÛzn˘ch v˘robních vad. ZávaÏné jsou zejména závady, které pfiímo nebo ve sv˘ch dÛsledcích vedou k pronikání vody do plá‰tû chladící vûÏe. Mezi tyto závady patfií zejména nedostateãná krycí vrstva betonu, chybnû provedené nebo nedostateãnû o‰etfiené pracovní spáry a nedostateãná kvalita betonu. V‰echny uvedené závady vedou dfiíve ãi pozdûji k pronikání vody do konstrukce v daleko vût‰í mífie, neÏ jak k tomu dochází u normálních chladících vûÏí. NejzávaÏnûj‰í poruchy, které se na plá‰tích vûÏí vyskytují a které byly zpÛsobeny pfii jejich v˘stavbû jsou podrobnûji uvedeny v následujícím textu. Geometrické resp. tvarové imperfekce plá‰tû chladící vûÏe mají zpravidla charakter lokálního vyboulení nejãastûji ve tvaru prstence. V˘razné geometrické imperfekce tvaru plá‰tû chladící vûÏe jsou typické zejména pro star‰í vûÏe, jejichÏ v˘stavba byla realizována pfied dvaceti a více lety. Odchylky od správného polomûru mohou ãinit v místních vybouleních aÏ 50 cm. PfiestoÏe tyto odchylky nemají podstatn˘ vliv na globální únosnost a dynamické chování chladící vûÏe, jejich nebezpeãí spoãívá v tom, Ïe v místû imperfekcí vznikají ‰piãkové lokální ohybové momenty, na které plá‰È není dimenzován. V tûchto místech dochází ke generaci mikrotrhlin v betonu je‰tû pfied uvedením vûÏe do provozu. Pfiíli‰ úsporná v˘ztuÏ plá‰tû chladící vûÏe. Velká vût‰ina v tuzemsku provozovan˘ch chladících vûÏí je vyztuÏena nedostateãnou ãi pfiíli‰ úspornou v˘ztuÏí. Vzhledem k tomu, Ïe se jedná o skofiepinovou konstrukci, která je vpodstatû namáhána membránov˘m stavem napjatosti, v jednoduchém v˘poãtu nevychází nutnost silnûj‰í v˘ztuÏe. Ve v˘poãtech se v‰ak zanedbávají právû vlivy geometrick˘ch imperfekcí, vlivy lokálních zatíÏení vûtrem nebo teplotou atd. V tûchto místech, pak vznikají lokální ‰piãkové momenty. Kvalita betonu je jedním z faktorÛ, kter˘ z hlediska Ïivotnosti chladící vûÏe sehrává prioritní roli. Rozhoduje o rozsahu budou-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

SANACE REHABILITATION cích oprav a o dal‰ích aspektech, které v˘raznû ovlivÀují provoz chladící vûÏe. U star‰ích vûÏí, jejichÏ v˘stavba byla provádûna v ‰edesát˘ch a sedmdesát˘ch letech dvacátého století, byl zpravidla pouÏíván beton tfiídy B20 bez dal‰ích speciálních poÏadavkÛ pfiedev‰ím na vodotûsnost a trvanlivost betonu, tzn. nebyl poÏadován Ïádn˘ stupeÀ vodotûsnosti, poãet zmrazovacích cyklÛ ãi odolnost povrchÛ vÛãi pÛsobení vody a mrazu. Z pohledu souãasn˘ch technologií lze postupÛm betonáÏí provádûn˘ch v minulosti vytknout nûkteré nedostatky a to zejména: velmi omezené pouÏívání plastifikaãních pfiísad, pfiebytek zámûsové vody v receptufie, nesprávnou kfiivku zrnitosti hrub˘ch frakcí kameniva, nedostateãné hutnûní pfii ukládání betonové smûsi, lokální segregaci hrub˘ch zrn kameniva od cementové matrice zpÛsobené chybn˘m ukládáním betonové smûsi apod. Tyto vlivy pak mohou b˘t pfiíãinou sniÏování Ïivotnosti vûÏe v dÛsledku rapidní degradace betonu.

Poznatky získané na star‰ích vûÏích zcela jednoznaãnû svûdãí o skuteãnosti, Ïe degradaci betonu pÛsobením CO2 (karbonataci) nelze podceÀovat. Pokud není plá‰È vûÏe chránûn vhodn˘m typem sekundární ochrany tj. kompletním nátûrov˘m systémem, jsou vytvofieny, zejména vzhledem k nízké hutnosti betonu a cyklickému pÛsobení vlhkosti, takfika ideální podmínky pro masivní rozvoj karbonatace betonu. Velmi neÏádoucím faktorem, kter˘ s karbonatací úzce souvisí, je pokles hodnoty pH betonu, ãímÏ beton ztrácí schopnost pasivovat v˘ztuÏ vÛãi korozi. NejdÛleÏitûj‰í faktory, kter˘mi prostfiedí pÛsobí na chladící vûÏe a ovlivÀuje tak jejich Ïivotnost, lze shrnout do tûchto bodÛ: • prÛbûh mrazového naru‰ení chladící vûÏe ve vazbû na kvalitu betonu, • vliv atmosféry na míru naru‰ení chladící vûÏe, • orientace chladící vûÏe vzhledem ke svûtov˘m stranám, • vliv pfievládajícího smûru vûtrÛ, • vliv oslunûní.

VLIVY PÒSOBÍCÍ NA KONSTRUKCI Tyto vlivy jsou závislé na charakteru prostfiedí, ve kterém je vûÏ provozována. Z hlediska posuzování dÛleÏitosti jednotliv˘ch vlivÛ na Ïivotnost vûÏe je nutno akcentovat nûkterá specifika, která jsou charakteristická právû pro chladící vûÏe. Pfiedev‰ím je nutno zmínit skuteãnost, Ïe chladící vûÏe jsou skofiepinové konstrukce, tzn. tlou‰Èka stûny je relativnû nízká a v nejslab‰ích místech b˘vá men‰í neÏ 200 mm! V tomto kontextu je zcela evidentní negativní v˘znam naru‰ení plá‰tû trhlinami. Pfii takto nízké tlou‰Èce stûny mohou i málo rozevfiené trhliny zasahovat aÏ k první ãi dokonce ke druhé osnovû v˘ztuÏe a mohou b˘t tedy místem, kudy jsou k v˘ztuÏi transportovány agresivní látky. Dal‰ím aspektem dÛleÏit˘m z hlediska Ïivotnosti CHV je vysoká vlhkost, která pÛsobí na povrch vnitfiního plá‰tû vûÏe. Vlhkost pronikající do plá‰tû vûÏe je pfii souãasném pÛsobení mrazu pfiíãinou destrukce betonu. Nebezpeãí mrazového naru‰ení se neúmûrnû zvy‰uje zejména pfii zimních odstávkách. Zv˘‰ená vlhkost betonu plá‰tû je nebezpeãná nejen pfii záporn˘ch teplotách, ale je nutno si uvûdomit, Ïe vlhkost silnû urychluje degradaci betonu zpÛsobenou plynn˘m oxidem uhliãit˘m a je rovnûÏ katalyzátorem koroze v˘ztuÏe.

Obr. 1 Pohled na silnû degradovan˘ povrch plá‰tû CHV Fig. 1 View of the heavy pitted surface of the cooling tower cladding

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

PORUCHY CHLADÍCÍCH VùÎÍ V naprosté vût‰inû pfiípadÛ je primární pfiíãinou vzniku poruch plá‰tû vnikání vody do masy plá‰tû. Rozsah a rychlost rozvoje poruch je pfiímo úmûrná mnoÏství vody, které do plá‰tû vniká. V dÛsledku pÛsobení záporn˘ch teplot dochází ke vzniku krystalkÛ ledu v kapilárnû pórovité struktufie betonu, coÏ má za následek generaci expanzních tlakÛ, které jsou pfiíãinou destrukce betonu. Specifikem mrazového naru‰ení chladících vûÏí je, Ïe pfii provozu v zimním období se v dÛsledku zmûn vnûj‰ích podmínek (kolísání teploty, zmûna intenzity oslunûní, vítr apod.) posouvá prÛfiezem stûny zóna, ve které je teplota pod bodem mrazu. DÛsledkem tohoto jevu je naru‰ení plá‰tû vûÏe systémem vertikálních trhlin, které je u chladících vûÏí velmi ãasté. Nelze opomíjet ani dal‰í ‰kodlivé faktory, které se podílejí na degradaci vûÏí. Mezi tyto vlivy patfií pÛsobení agresivních plynÛ obsaÏen˘ch v atmosféfie. Koroze Ïelezobetonov˘ch plá‰ÈÛ vyvolaná agresivními plyny (pfiedev‰ím SO2 a CO2) je zfiejmá zejména

5/2002

25

SANACE REHABILITATION u vûÏí situovan˘ch v silnû industrializovan˘ch regionech. Z hlediska Ïivotnosti vûÏe má pak zcela fatální v˘znam skuteãnost, Ïe pfii karbonataci resp. sulfataci postupnû klesá hodnota pH betonu a jsou tedy vytváfieny podmínky pro masivní korozi v˘ztuÏe. V reáln˘ch podmínkách je koroze plá‰tû zpÛsobována synergick˘m pÛsobením jednotliv˘ch vlivÛ. Pfiíklad silné degradace plá‰tû chladící vûÏe zpÛsoben˘ zejména mrazov˘m naru‰ením, karbonatací a masivní korozí v˘ztuÏe je dokumentován na obrázku 1. MOÎNOSTI

ZV Y·OVÁN Í

Î I V OT N O S T I C H L A D Í C Í C H V ù Î Í

Chladící vûÏe jsou pfii své exploataci vystaveny pÛsobení fiady vlivÛ, které sniÏují jejich Ïivotnost. Primární a zcela pochopitelnou snahou provozovatelÛ vûÏí je v maximální moÏné mífie eliminovat ‰kodlivé úãinky prostfiedí. Na Jaderné elektrárnû Dukovany se osvûdãil komplexní systém opatfiení, jeho cílem je stabilizovat stav vûÏí a zv˘‰it jejich Ïivotnost. Citlivû Obr. 2 Pohled na CHV 5 v JE Dukovany, patrn˘ je dobr˘ technick˘ stav vûÏe více neÏ pût let po generální opravû Fig. 2 View of cooling tower 5 of the nuclear power plant in Dukovany, good technical contition of the tower five years after the complete overhaul

26

B

navrhnutá opatfiení, zaji‰Èující „‰etrn˘“ provoz, pravidelné kontroly a údrÏba, to lze doporuãit kaÏdému provozovateli. Pokud jsou pfii stavebnû technickém prÛzkumu betonov˘ch konstrukcí zji‰tûny poruchy, mûla by v co nejkrat‰í dobû následovat sanace. Nezbytn˘m podkladem pro vypracování fundovaného návrhu technologie sanace vûÏe jsou v˘sledky zji‰tûné stavebnû technick˘m prÛzkumem. V rámci stavebnû technického prÛzkumu je popsán reáln˘ stav konstrukce a na základû zji‰tûn˘ch skuteãností je moÏno pfiizpÛsobit postup sanace konkrétním podmínkám, ve kter˘ch má b˘t sanace provádûna. Pracovní postupy pro sanace chladících vûÏí jsou v souãasnosti jiÏ ve vût‰inû pfiípadÛ standardizovány. V Dukovanech jsou tyto pracovní postupy souãástí komplexního systému údrÏby. Principem sanace je odstranûní zdegradovan˘ch, málo soudrÏn˘ch vrstev betonu, reprofilace povrchu plá‰tû vûÏe správkov˘mi maltami a opatfiení povrchu vûÏe bariérov˘m nátûrem, kter˘ eliminuje pronikání vlhkosti a agresivních látek do plá‰tû vûÏe. Je tfieba upozornit na specifické podmínky, ve kter˘ch jsou chladící vûÏe provozovány, tzn. vnitfiní povrch plá‰tû vûÏe je exploatován v prostfiedí takfika nasycené vodní páry, zatímco vnûj‰í povrch plá‰tû je vystaven pÛsobení bûÏn˘ch klimatick˘ch vlivÛ. Vlastnosti nátûrov˘ch systémÛ, které mají b˘t pouÏity na ochranu plá‰tû vûÏe, tedy musí sv˘mi difúzními charakteristikami vyhovovat podmínkám, ve kter˘ch mají b˘t aplikovány. V souãasné dobû jsou jiÏ tato specifika mezi specializovan˘mi odborníky, ale i provozovateli, ktefií se problematikou sanací chladících vûÏí zab˘vají, známa. Nejen v Dukovanech v posledních letech b˘vají sanace provádûny dle standardizovan˘ch pracovních postupÛ renomovan˘mi firmami, které jsou dozorovány kompetentními pracovníky investora za úãasti nezávislé kontroly kvality. Dodavatelské firmy mají dostatek zku‰eností a jsou schopny úspû‰nû zajistit tuto problematiku jak po technické, tak po personální stránce. PfiestoÏe úroveÀ sanací velké vût‰iny chladících vûÏí se dnes blíÏí evropsk˘m standardÛm, nelze tuto oblast povaÏovat za vyfie‰en˘ problém, se kter˘m jiÏ není tfieba se dále zab˘vat. Naopak, i v této oblasti stavebnictví jsou presentovány stále nové a nové materiály a trendy, jejichÏ cílem je zefektivnit provádûnou sanaci a zv˘‰it její Ïivotnost. Mezi tyto progresivní my‰lenky lze zafiadit napfiíETON

• TEC

H NOLOG I E

klad snahu o zvy‰ování primární odolnosti správkov˘ch malt tak, aby nátûrov˘ systém nebyl jedin˘m prostfiedkem zaji‰Èujícím odolnost vûÏe vÛãi vnûj‰ím vlivÛm. Dal‰í oblastí, na kterou je v souãasnosti zamûfiena pozornost v˘zkumn˘ch pracovi‰È je studium moÏnosti modifikace správkov˘ch hmot tak, aby se jejich modul pruÏnosti co nejvíce blíÏil modulu podkladního betonu. Závûrem lze uvést, Ïe zku‰enostmi získan˘mi pfii provozování chladících vûÏí bylo jednoznaãnû potvrzeno, Ïe optimalizací provozního reÏimu vûÏí, periodick˘m monitorováním jejich stavu a vãasn˘mi opravami vznikajících poruch lze v˘razn˘m zpÛsobem prodlouÏit jejich Ïivotnost a eliminovat nezbytnost rozsáhl˘ch a ekonomicky velmi nároãn˘ch oprav. V Jaderné elektrárnû Dukovany je systém periodického monitoringu stavu chladících vûÏí vedle ‰etrného provozování a kvalitní údrÏby aplikován jiÏ více neÏ sedm let. DÛkazem efektivity tohoto opatfiení je vysoká úroveÀ technického stavu vûÏí (obr. 2). âlánek byl vypracován za podpory grantového projektu „Anal˘za a diagnostika koroze v˘ztuÏné oceli v korodovan˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcích“ GAâR 103/01/0314. Literatura: [1] Drochytka R., Hela R.: Defects of coolling towers in the Czech Republic, Natural Draught Cooling Towers, Kaiserslautern, Germany, 1996 [2] Drochytka R., Hela R, Henkl B., Holík M.: Problems of execution on cooling towers in Czech Republic, Natural Draught Cooling Towers, Kaiserslautern, Germany, 1996 [3] Drochytka R., Dufka A.: Possibility analysis of repair mortars against the influence of agrresive factors, Sb. II. mezinár. konf. Kvalita a spoæahlivosÈ ve stavebníctve, 1st ed. TU v Ko‰icích, 2001, p. 120-217 Ing. Amos Dufka Fakulta stavební VUT v Brnû Ústav technologie stavebních hmot a dílcÛ Vevefií 95, 662 37 Brno tel.: 541 147 514 e-mail: [email protected] Ing. Jifií ·Èastn˘ Jaderná elektrárna Dukovany, SDHM – stavební 675 50 Dukovany tel.: 568 813 440, fax: 568 814 96 e-mail: [email protected]

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

TùSNùNÍ

SPÁR PRÒMYSLOV¯CH BETONOV¯CH PODLAH JOINT SEALING OF INDUSTRIAL CONCRETE FLOORS PETR Î ALSK¯ U prÛmyslov˘ch betonov˘ch podlah je z hlediska správné funkce a z hlediska dosaÏení dostateãné trvanlivosti velmi dÛleÏit˘ návrh a provedení spár. Ve vût‰inû pfiípadÛ je potom nutné tyto spáry utûsnit, nebo alespoÀ vyplnit. âlánek se zab˘vá materiály pro tento úãel vhodn˘mi a poukazuje na nûkteré konstrukãní zásady, které by se pfii aplikaci tûsnícího ãi v˘plÀového materiálu mûly dodrÏet. The design and the performance of joints is very important for the proper function and the satisfactory durability of concrete industrial floors. In most cases it is necessary to seal or to fill these joints. The article deals with sufficient materials and refers to some structural principles, which should be kept during application of sealing or filling materials. Spáry jsou utûsÀovány proto, aby nedocházelo k jejich zaplnûní prachem, ‰pínou a betonovou drtí z hran spáry, aby bylo zabránûno pronikání vody a chemikálií a v neposlední fiadû také proto, aby bylo moÏno podlahy snadnûji ãistit a udrÏovat jejich vzhled. Dále musí tûsnûní tvofiit v˘ztuhu pro hranu spáry tam, kde hrozí poru‰ení od pfiejíÏdûjících vozidel a hrany nejsou chránûny ocelov˘mi v˘ztuhami. V nûkter˘ch málo nároãn˘ch provozech nebo mimo oblasti dopravního zatíÏení nûkdy ani není tûsnûní spár nutné [2]. Mezi základní poÏadavky kladené na tûsnící materiály patfií trvanlivost, odolnost proti abrazi a dostateãná tvárnost, u spár pfiejíÏdûn˘ch vozidly také vysoká pevnost. Spáry musí b˘t schopné se pfiizpÛsobit dodateãnému rozevfiení po jejich utûsnûní. Z tohoto dÛvodu je nutné znát, jak

velké rozevfiení spáry lze po jejím utûsnûní je‰tû oãekávat. U bûÏn˘ch betonov˘ch a drátkobetonov˘ch podlah, které mají smr‰Èovací spáry rozmístûny zhruba po 5 aÏ 10 m, lze pfii smr‰tûní 0,3 aÏ 0,4 ‰ oãekávat celkové rozevfiení spár od 1,5 do 4 mm. Tûsnící materiály se vût‰inou aplikují minimálnû mûsíc po vybetonování, do té doby probûhne zhruba 30 aÏ 50 % z celkového smr‰tûní podlahy. Dodateãné rozevfiení spáry po aplikaci tûsnícího materiálu tedy bude 1 aÏ 3 mm a pokud je spára propojena v˘ztuÏí, bude dodateãné rozevfiení je‰tû men‰í. V závislosti na zpÛsobu vytvrzování lze tûsnící tmely rozdûlit na jednosloÏkové a dvousloÏkové (vícesloÏkové). Tmely jednosloÏkové dosahují sv˘ch koneãn˘ch vlastností díky pfiítomnosti vzduchu nebo vlhkosti vzduchu, zatímco dvousloÏkové tmely nabudou koneãn˘ch vlastností smísením jednotliv˘ch sloÏek. V podlaháfiství se tmely ãasto dûlí na pruÏné, polotuhé a tuhé. V zásadû pak platí, Ïe pruÏné tmely pfiipou‰tûjí velké deformace (i 100 aÏ 200 %), mají niωí pevnost i soudrÏnost s podkladem a obtíÏnû se povrchovû upravují (natírají). Tuhé tmely mají víceménû opaãné vlastnosti, neboÈ pfiipou‰tûjí malé deformace (2 aÏ 5 %), mají vysokou pevnost i soudrÏnost s podkladem a vût‰inou se i snadno natírají. Tmely polotuhé jsou potom jak˘msi kompromisem mezi pfiedchozími skupinami. Poznamenejme, Ïe ideální tûsnící materiál urãen˘ pro prÛmyslové podlahy pojíÏdûné vozidly by mûl b˘t pruÏn˘, pevn˘, soudrÏn˘ s podkladem, snadno natírateln˘, chemicky a poÏárnû odoln˘ a dlouhodobû trvanliv˘. BohuÏel takov˘ materiál dosud neexistuje.

Kromû jiÏ zmínûn˘ch tmelÛ se pro tûsnûní spár pouÏívají i za tepla zpracovávané materiály, napfi. asfalt a dehet. Tyto materiály ov‰em mají pfiíli‰ negativních vlastností (pfiipou‰tûjí pouze malé deformace, mají nízkou pevnost, soudrÏnost s podkladem, chemickou i poÏární odolnost i trvanlivost, nelze je natírat a obtíÏnû se aplikují do uωích spár), díky nimÏ je nelze i pfies jejich nízkou cenu doporuãit. Poslední, nepfiíli‰ ãasto pouÏívanou variantou tûsnûní jsou pryÏové popfi. neoprénové pfiedem lisované profily, které se do spár zatlaãují. Tyto profily nejsou pfiíli‰ tuhé, nedají se natírat a pfiipou‰tûjí stfiednû velké deformace, jejich jedinou v˘hodou je, Ïe mohou b˘t zatûÏovány okamÏitû po aplikaci. Proto se tyto profily nûkdy pouÏívají jako doãasné tûsnûní, které je v budoucnu nahrazeno nûkter˘m z kvalitnûj‰ích typÛ. Tabulka 1 orientaãnû shrnuje základní vlastnosti bûÏn˘ch tûsnících a v˘plÀov˘ch materiálÛ urãen˘ch pro prÛmyslové betonové podlahy. Tûsnící materiály musí b˘t aplikovány do dokonale ãist˘ch spár zbaven˘ch jak˘chkoliv neãistot, prachu, betonové drtû atd. Pro zaji‰tûní dostateãného pfiilnutí tûsnícího materiálu ke stûnám spáry je nutné pfied aplikací nûkter˘ch materiálÛ penetrovat podklad. Aby pfii provádûní tûsnûní nedocházelo k vylití tûsnícího materiálu na povrch podlahy v okolí spáry, kde pfii pfiejezdu vozidel vzniká potenciální místo poruch, je vhodné na povrch v okolí spáry nalepit ochranné pásky, které se po aplikaci a zarovnání tûsnícího materiálu sejmou (i s pfiípadn˘m vyhfiezl˘m tmelem). Pokud se trval˘ tûsnící materiál do spáry neaplikuje ihned po jejím vytvofiení (profiíznutí), musí se i vnitfiní strany spáry o‰et-

Tab. 1 Orientaãní vlastnosti tûsnících materiálÛ Tab. 1 Basic properties of sealing materials Tûsnící materiály polysulfidy polyuretany silikony pryskyfiice, epoxidy akrylátové tmely asfalt, dehet pryÏové profily B

ETON

• TEC

Pfiípustné pfietvofiení ± 50 % ±5 aÏ 25 % ±50 % ±5 aÏ 20 % ±5 aÏ 25 % ±12 % ±50 %

H NOLOG I E

Îivotnost

Natíratelnost

5 aÏ 20 let 5 aÏ 20 let 20 let i více

moÏná dobrá ‰patná moÏná moÏná ‰patná moÏná

5 aÏ 20 let 3 aÏ 10 let do 20 let • KONSTR

U KC E

Odolnost proti dopravû nízká vysoká nízká stfiední vysoká nízká stfiední

• SANAC

E

Chemická odolnost stfiední stfiední stfiední

niωí stfiední 5/2002

Provozní teplota [°C] –30 aÏ +65 –40 aÏ +80 –50 aÏ +160

po aplikaci se smr‰tí odolné proti abrazi pro podlahy nevhodné

–40 aÏ +80

niωí abrazívní odolnost ne pro úzké spáry ãasto jako doãasné

Poznámka

27

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

Obr. 1 a) správné, b) a c) nesprávné provedení tuhého tûsnûní spáry Fig. 1 a) proper, b) a c) improper performance of the rigid joint sealing Obr. 2 a) správné b) nesprávné provedení pruÏného tûsnûní spáry Fig. 2 a) proper b) improper performance of the elastic joint sealing

povrchové pfietvofiení tmelu [%]

Obr. 3 Závislost pfietvofiení povrchové vrstvy pruÏného tmelu na pfietvofiení spáry Fig. 3 The deformation of surface layer of elastic sealant in relation to the deformation of joint

lineární pfietvofiení spáry [%]

28

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

fiovat proti nadmûrnému vys˘chání vtlaãením vlhkého provazce nebo vsypáním vlhkého písku, pfiípadnû vyplnûním spáry doãasn˘m tûsnûním. V nûkter˘ch pfiípadech mÛÏe mít tmel vy‰‰í pevnost i soudrÏnost s podkladem nûÏ okolní beton. Toho je tfieba se vyvarovat, neboÈ potom i pfii mal˘ch vodorovn˘ch deformacích dochází v betonu ke vzniku trhlin umístûn˘ch paralelnû se spárami. Pro spáry zatûÏované tvrd˘mi koly se jako tûsnící materiál pouÏívají tuhé a polotuhé tmely, coÏ mohou b˘t polyuretany, akryláty, lité epoxidy, pryskyfiice nebo i polysulfidy. Tyto materiály sice pfiipou‰tûjí pouze malé deformace, jejich maximální protaÏení se pohybuje kolem 2 aÏ 25 % (bûÏné provozní hodnoty 1 aÏ 10 %), díky své tuhosti v‰ak tvofií v˘ztuhu hran spáry. V˘plnû se musí aplikovat co nejpozdûji (min. 90 dnÛ po betonáÏi), aby vût‰í ãást smr‰tûní desek jiÏ probûhla. Pokud se tak neuãiní, je velmi pravdûpodobné, Ïe do jednoho roku dojde k poru‰e v tûsnûní spáry. Z tohoto dÛvodu se spáry ãasto nejprve doãasnû vyplní nûkter˘m z pruÏnûj‰ích tûsnících materiálÛ a teprve po jednom aÏ dvou letech se doãasné tûsnûní odstraní, spára se zaãistí a aplikuje se tuh˘ tmel. ¤ezané spáry je tfieba tuh˘mi a polotuh˘mi tmely vyplÀovat celé (obr. 1a), aby se zatíÏení od pfiejíÏdûjících vozidel pfieneslo tmelem aÏ do paty spáry a nedocházelo k postupnému zatlaãování tûsnûní do spáry (obr. 1b). Zkosení hran spáry se nedoporuãuje, neboÈ vozidla potom snadnûji vytlaãují tmel ze spáry na povrch a dochází tak k naru‰ení spojitosti povrchu podlahy (obr. 1c). Je-li tûsnûní provádûno do spáry probíhající celou v˘‰kou podlahy, musí se podepfiení tmelu patou spáry nahradit jin˘m zpÛsobem, nejlépe zvût‰ením hloubky, do které se tûsnící materiál aplikuje. Díky vût‰í postranní kontaktní plo‰e tmelu s betonem dojde ke zv˘‰ení odolnosti tmelu proti zatlaãení. V‰eobecnû se za postaãující povaÏuje hloubka rovná dvoj aÏ trojnásobku ‰ífiky spáry, ne v‰ak ménû neÏ 50 mm. Tam, kde je tûsnûní poÏadováno pouze jako ochrana proti pronikání vody nebo z dÛvodu ochrany pfied prachem, lze pouÏít mûkké pruÏné tmely nebo pryÏe. Trvanlivûj‰í jsou polysulfidy a tvarované neoprénové pásky. Pro úzké spáry, které mají b˘t úhledné, jsou moÏné i silikonové tmely. Pfii pouÏití tûchto tmelÛ je tfieba spodní ãást tûsnûné spáry (zvlá‰tû jedná-li se

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES o fiezanou spáru indukující trhlinu) nejprve vyplnit polyetylénov˘m pramencem nebo páskem, kter˘ zabrání pfiilnutí tûsnícího materiálu ke spodní stranû dráÏky (obr. 2a). Toto opatfiení zabrání poru‰ení tûsnûní na spodní stranû pfii opakovan˘ch deformacích spáry (obr. 2b). PrÛmûr polyetylénového pramence by mûl b˘t pfiibliÏnû o 25 aÏ 33 % vût‰í, neÏ je ‰ífika spáry. Pouze tak bude pramenec dostateãnû tûsnit. Pfii v˘bûru tûsnícího materiálu je tfieba si uvûdomit, Ïe pfietvofiení povrchové vrstvy tohoto tûsnûní není stejné jako pfietvofiení (rozevfiení) spáry. Na základû rozsáhl˘ch laboratorních testÛ rozpracoval podrobnû E. Tons zásady pouÏití elastoplastick˘ch tmelÛ [1]. Vychází z pfiedpokladu potvrzeného zkou‰kami, Ïe deformace povrchové vrstvy tmelu je vût‰í neÏ deformace samotné spáry, neboÈ deformace povrchové vrstvy tmelu má parabolick˘ charakter. Vzájemn˘ vztah mezi pomûrn˘m pfietvofiením spáry 100 (W-WMIN)/WMIN a pomûrn˘m pfietvofiením povrchové vrstvy tmelu 100 (L-WMIN)/WMIN pfii rÛzn˘ch pomûrech K (pomûr hloubky vyplnûní spáry D k po-

ãáteãní ‰ífice spáry WMIN – oznaãení veliãin viz obr. 2) je znázornûn v grafu na obr. 3. Je zfiejmé, Ïe pfii mal˘ch hloubkách vyplnûní není nárÛst pfietvofiení tmelu vÛãi pfietvofiení spáry v˘razn˘. Hloubka vyplnûní spáry pruÏn˘mi tmely nemá pfiekroãit dvojnásobek ‰ífiky spáry a doporuãuje se, aby nebyla vût‰í neÏ ‰ífika spáry. Tûsnící materiál tak bude úãinnûj‰í a navíc se i u‰etfií. Ve v‰ech pfiípadech by se mûl v˘robce podlahy pfiedem informovat o sortimentu a vlastnostech nabízen˘ch tûsnûní a tomu pfiizpÛsobit tvar a hlavnû ‰ífiku spáry. A opaãnû, tvaru spáry je tfieba pfiizpÛsobit tûsnící materiál. Tûsnûní spár není vûãné, a proto je tfieba provádût pravidelné prohlídky a údrÏbu spár. Trvanlivost tûsnûní nezávisí pouze na kvalitû pouÏitého materiálu, ale téÏ na zpÛsobu a preciznosti provedení. Pfii provádûní je tfieba dodrÏovat obecné konstrukãní a technologické zásady a doporuãení v˘robce. Jedinû pfii splnûní v‰ech tûchto zásad lze dosáhnout kvalitního utûsnûní spár s maximální trvanlivostí a bez zbyteãn˘ch nárokÛ na dodateãné opravy.

FRANTI·EK âÍÎEK Studoval jsem inÏen˘rské stavitelství v letech 1948 aÏ 1953, kdy jsme mûli po ruce jen málo studijních podkladÛ. Existovalo sice nûkolik skript, ale chtûl-li si tehdej‰í "posluchaã inÏen˘rského stavitelství" roz‰ífiit svoje znalosti nad obsah bûÏn˘ch, i kdyÏ vesmûs vynikajících pfiedná‰ek, nebylo to jednoduché. Proto jsme hledali, kde co bylo u nás vydáno v minulosti. Pamatuji se dobfie, Ïe zdrojem pouãení byly dvû kníÏky pana Ing. Franti‰ka âíÏka ¤e‰ení patrov˘ch rámÛ metodou deformaãní a Kroucení rámov˘ch prÛvlakÛ. Byly srozumitelné a byly vynikajícím doplÀkem pfiedná‰ek profesorÛ Václava Da‰ka a ZdeÀka BaÏanta. Ne kaÏd˘ ty publikace vlastnil, shánûli jsme je po antikvariátech a navzájem si je pÛjãovali. Dnes bychom je jednodu‰e naskenovali nebo oxeroxovali… Mnoho fie‰ení uveden˘ch v tûch dvou kníÏkách zvládne dnes ov‰em hravû kdekter˘ software. Jak se doba zmûnila! Postavení statiky v na‰em oboru se ale nemûní – je stále nutn˘m nástrojem projektování stavebních dûl, inÏen˘r a stavitel nesmí opomenout hru sil v konstrukci a nesmí podcenit její pfietváfiení. BohuÏel se ale pfii tom ãasto zapomíná na v˘znam bezpodmíneãného zapojení statiky do inÏen˘rského my‰lení. Setkáváme se bûÏnû se statiky, ktefií si hledí jen svého v˘poãtu, nestarají se o konstrukãní materiál, drÏí se jen norem a tabulek a sypou data do v˘poãtu, aniÏ by se podívali na v˘sledek kritick˘m okem. âasto ãiní závûry, které nerespektují nejen skuteãnou povahu stavební konstrukce B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

Literatura: [1] Ho‰ek J.: Nauka o materiálech 27: Materiály a technologie pro rekonstrukce staveb, 2. vydání, Vydavatelství âVUT Praha, 2001, s. 84–88, ISBN 80-01-02291-9 [2] Technical Report No 34: Concrete Industrial Ground Floors, 2. ed., The Concrete Society, 1994, ISBN 0-946691-49-5 [3] Department of the army: Technical Manual 5-805-6: Joint Sealing for Buildings, Washington DC, 1994 [4] Metzger S.: A closer look at industrial floor joints, The Aberdeen Group, 1996 (pfiístupné na www.worldofconctere.com)

Ing. Petr Îalsk˘ Fakulta stavební âVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6 e-mail: [email protected]

a povahu zatíÏení, jeÏ na ni pÛsobí, ale také nerespektují architektonické ztvárnûní díla a postupy jeho zhotovení. A co navíc – nerespektují dopady, které má uspofiádání nosného systému na ekonomii stavby. V˘znam inÏen˘rského my‰lení je z mnoha hledisek zdÛraznûn v pamûtním spise vydaném ke 100. v˘roãí narození Ing. Franti‰ka âíÏka, a to v jeho vzpomínkách a také ve tfiech autorsk˘ch pfiedmluvách k jeho dílÛm. Mimofiádnû pozoruhodná je zejména pfiedmluva ke knize o deformaãní metodû, kterou Franti‰ek âíÏek napsal ve sv˘ch tfiiceti letech. Tato pfiedmluva ukazuje nejen vyspûlost my‰lení velice mladého muÏe, ale dokumentuje také úroveÀ ãeského inÏen˘rského vzdûlání v tûch dobách. Pozoruhodné jsou i ostatní stati, v nichÏ je mnoho úvah vûnováno koncepãnímu pfiístupu inÏen˘ra-statika k návrhu konstrukce a také jeho spolupráci s architektem. Autorovy názory na prefabrikaci, v˘‰kové budovy, rÛzné konstrukãní systémy, pouÏití stavebních materiálÛ jsou tak zajímavé a pfiitom poutavû napsané, Ïe mohou b˘t zdrojem podnûtÛ i dne‰ním inÏen˘rÛm v jejich práci. Vydání pamûtního spisu je zásluÏn˘ ãin. Pfiipomnûlo jednak vynikajícího, byÈ skromného ãeského inÏen˘ra, jednak svízelnou dobu, kterou pro‰lo na‰e stavební inÏen˘rství v minulém století. Na‰im ãtenáfiÛm doporuãujeme vûnovat ãas jeho pfieãtení nebo spí‰e prostudování. Nebude to ãas ztracen˘.

• SANAC

Prof. Ing. Milík Tich˘, DrSc.

E

5/2002

29

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

V¯STAVBA

NAPÍNACÍ DRÁHY CONSTRUCTION OF THE TENSIONING TRACK

· T ù PÁ N L I H TA R , EDUARD VODRÁÎKA Stavba dvou napínacích drah pro v˘robu pfiedem pfiedpjat˘ch Ïelezobetonov˘ch prvkÛ urãen˘ch pro mostní konstrukce typu MK-T a MK-T-âD a skeletov˘ch objektÛ. Construction of two tensioning tracks for the production of pre-tensioned reinforced concrete elements to be used in bridge structures of type MK-T and MK-T-âD and skeletal structures

Vedení akciové spoleãnosti ÎPSV Uhersk˘ Ostroh, spolu s vedením závodu Litice nad Orlicí pfiijalo rozhodnutí, vybudovat napínací dráhy pro v˘robu pfiedem napínan˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcí, pouÏívan˘ch pfiedev‰ím pro stavby silniãní a Ïelezniãní, tj. mostní konstrukce typu MK-T a MK-T-âD, a prvky konstrukcí stfiech halov˘ch a skeletov˘ch objektÛ pro prÛmyslovou v˘robu, obchod, sklady a sport. TECHNICKÉ ¤E·ENÍ Pfiedmûtem stavby jsou dvû napínací dráhy. Dráha L1, ‰ífiky 2000 mm, je urãe-

1, 2, 3a 4, 5a, 5b 6, 7, 8, 9 10 11 12 13 14 15 16

– – – – – – – – – –

napínací zafiízení – typ HAMA hydraulick˘ lis + ãerpadlo – vná‰ení pfiedpûtí do betonu zafiízení na navádûní lan mûfiení vná‰ené síly pfiedpûtí pfiíãníky – pfiená‰ejí napínací sílu do nosiãÛ nosiãe – zápory – pfiená‰ejí pfiedpínací sílu do základÛ napínací dráhy kulisa konstrukce k vymezení v˘‰ky polohy pfiíãníkÛ spojka ke spojování lan kolejnice JORDAHL umoÏÀující lomen˘ prÛbûh pfiedpínací v˘ztuÏe

1, 2, 3a 4, 5a, 5b 6, 7, 8, 9 10 11 12

– – – – – –

13 14 15 16

– – – –

tensioning equipment– type HAMA hydraulic press + pump – introducing prestress in concrete ropes drawing equipment measurement of the introduced prestressing force cross beams transfer the tensioning force to carriers carriers – braces – transfer the prestressing force to foundations of the tensioning track frame structure for determination of the height of cross beams position joint for coupling ropes rail JORDAHL enabling a broken course of tensioning reinforcement

na pro pfiedpínací sílu 8000 kN a dráha L2, ‰ífiky 1200 mm, pro pfiedpínací sílu 6000 kN. UÏitná délka drah je 42 m. Obû dráhy (obr. 1) sestávají z rozpûrné desky a dvou kotevních blokÛ na obou koncích. Tyto ãásti jsou provedeny ze Ïelezobetonu. Tfiída betonu je B35 a ocel jakosti BST. K hutnûní byly pouÏity ponorné vibrátory. Spotfiebovan˘ objem betonové smûsi cca 242 m3. Rozpûrná deska je vybavena ocelov˘mi profily tvaru I 160, které jsou v niveletû pro snaz‰í montáÏ formovacího zafiízení. Dále jsou souãástí desky kolejnice JTA 74/48 dodané firmou JORDAHL & PFEIFER Stavební technika. Tyto kotevní kolejnice vedené vÏdy po délce obou stran napínacích drah umoÏÀují zmûnu prÛbûhu jednotliv˘ch pramenÛ pfiedpínací v˘ztuÏe a tím zv˘‰ení univerzálnosti formy. Vysoká únosnost kolejnic souãasnû umoÏnila sníÏit náklady na v˘stavbu a vyuÏívání dráhy. Pfii v˘kopov˘ch pracech pro základy kotevních blokÛ se zjistilo, Ïe kvalita podloÏí neodpovídá jeho pÛvodnímu geologickému prÛzkumu. Místo pfiedpokládané mírnû zvûtralé, pfiípadnû zdravé Ïuly byla objevena Ïula silnû zvûtralá, která neodpovídala pevností uvaÏovan˘m napínacím silám. Vzhledem k zji‰tûn˘m skuteãnostem v základové spáfie muselo b˘t zaloÏení kotevních blokÛ upraveno. V˘sledkem bylo pouÏití vrtan˘ch kotev o prÛmûru 96 mm a zv˘‰ení hloubky zaloÏení na úroveÀ – 3,6 m. Do vrtan˘ch kotev byla vsunuta v˘ztuÏ profilu 28 mm jakosti BST 500. Délka kotev je 3,5 m, z toho 2,5 m je kotveno do skály. Základová deska je pro zachování stability tvaru kotvena ve ãtyfiech prÛfiezech odpovídajících pûtinû délky vÏdy dvûma kotvami do skalního podloÏí. Na dráze L1 s napínací silou 8000 kN je osazena nová ocelová univerzální forma délky 36 m umoÏÀující v˘robu mostních nosníkÛ MK-T, MK-T-âD. V˘roba uveden˘ch nosníkÛ z pfiedem pfiedpjatého betonu se pfiedpokládá do délky 26 m. U del‰ích prvkÛ se pfiedpokládá v˘roba dûlená, dodateãnû spínaná pfii montáÏi na stavbû. Dal‰í moÏnost vyuÏití této formy je pfii v˘robû pfiedpjat˘ch nosní-

Obr. 1 Schéma napínacích drah Fig. 1 Scheme of tensioning tracks

30

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES kÛ obdélníkového prÛfiezu do rozmûru 1000 x 520 mm v délkách do 35 m. Na dráze L2 s napínací silou 6000 kN se pfiedpokládá v˘roba pfiedem pfiedpjat˘ch stfie‰ních prvkÛ (vazník, vaznice, prÛvlak atd.) halov˘ch, pfiípadnû skeletov˘ch prÛmyslov˘ch konstrukcí. Dráhy jsou doplnûny ocelov˘mi pfiíãníky (obr. 2) pfievádûjícími pfiedpínací sílu do desek. Pfiedpínací síla je vyvolávána pfii napínání pfiedpínací v˘ztuÏe z lan o prÛmûru 15,5 mm – 1800 MPa. Lana jsou napínána na konci desky vhodn˘m napínacím zafiízením. Po obou koncích dráhy jsou lana kotvena jednotlivû v samosvorn˘ch kotviãkách, které se opírají o pfiíãník zaji‰Èující pfienesení pfiedpínací síly do dvou svisl˘ch nosiãÛ. Na zavádûcím konci desky jsou vloÏeny mezi pfiíãník a nosiã dva hydraulické válce (potfieba v˘konu 4000 kN), které umoÏÀují pozvolné a plynulé vná‰ení pfiedpûtí do betonu. Nosiãe jsou zapu‰tûny do kotevních blokÛ. Ve stranách tûchto blokÛ jsou zabudovány ocelové opûrné desky, kter˘mi se do blokÛ pfiená‰í síly plynoucí ze síly normované a ohybov˘ch momentÛ vyvozen˘ch pfiedpínací silou (obr. 3 a 4). O C E LO V É D O P L ≈ K Y SlouÏí k pfievedení pfiedpínací síly do napínacích drah. Pfiíãníky jsou navrÏeny z oceli, jako svafiované prÛfiezy z pásnic tlou‰Èky 40 mm. Pfii návrhu se vycházelo z moÏností v˘robce, Stfiediska strojních dílen ÎPSV Uh. Ostroh, a. s. Souãástí prÛfiezu pfiíãníkÛ jsou ocelové trubky prÛmûru 30/6 mm, které vytváfiejí v konstrukci pfiíãníkÛ prÛchody pfiedpjaté v˘ztuÏe – jednotliv˘ch lan o prÛmûru 15,5 mm. Vnitfiní prÛmûr ocelov˘ch trubek 18 mm je na kotevní stranû pfiíãníkÛ v místû prÛchodu trubky pfiírubou pfiíãníkÛ, tlou‰Èky 40 mm, roz‰ífien na profil 26 mm. DÛvodem je vytvofiení prostoru pro pfiípadné zajetí ãelisti kotvy hloubûji do kotviãky. Osová vzdálenost trubek je 50 mm. Voln˘ prostor mezi trubkami, pfiírubami a stojinami pfiíãníkÛ je vyplnûn betonem C45/55 (B600). Funkce nosiãe v konstrukci byla jiÏ popsána. Pfii návrhu prÛfiezu nosiãe byla volena ocel fiady 37. Nosiã je truhlíkového prÛfiezu, kter˘ sestává ze dvou pásnic – pfiíruby tlou‰Èky 40 mm a dvou stojin ‰ífiky 40 mm. PrÛfiez nosiãÛ byl dimenzován na napínací sílu 8000 kN a je jednotn˘ pro obû napínací dráhy. Celkem je pro obû dráhy pouÏito osm kusÛ nosiãÛ. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

TECHNICKÉ

ZA¤ÍZENÍ PRO

NAPÍNÁNÍ A JEHO BEZPEâNOST

Napínací zafiízení – „pistole“ s v˘konov˘m ãerpadlem. Byla pouÏita pistole tuzemské v˘roby typ „HAMA“ – zdvih 60 mm, max. síla 260 kN, v˘robce JH Hájek – V˘roba, opravy a montáÏ mûfiidel napínacích souprav. V˘hodou pistole je vy‰‰í zdvih a hlavnû moÏnost pouÏití stávajících ãerpadel, uÏívan˘ch pro pÛvodní pistole typu „HOREL“. Kotviãky – lana se kotví ve vhodn˘ch samosvorn˘ch kotviãkách. PouÏívají se kotviãky systému Paul, sestávající z otevfiené objímky A45 – 34 nebo z uzavfiené objímky F45 – 34 a kotevních ãelistí typu 34. Pfii pouÏití otevfien˘ch objímek se pro zakotvení lana musí ãelisti soubûÏnû zatloukat kladivem pfies trubku. Pfii pouÏití uzavfiené objímky se tlakem pruÏiny ãelist

sama zakousne do napínacího lana. Vnûj‰í prÛmûr objímky je 45 mm. Velk˘ prÛmûr kuÏelové díry je u volné objímky 21 mm, u uzavfiené 22,5 mm. Kulisa na zavádûjícím konci dráhy má zabránit ztrátû stability pfii vyboãení hydraulického válce. Pokud válec vyboãí, zachytí se napnutá lana o kulisu a tím se zabrání jejich vymr‰tûní. Kulisu tvofií plech opatfien˘ prÛchodem pro lana. Jeho rozmûry závisí na rozmístûní lan a vzájemné vzdálenosti nosiãÛ. Hydraulick˘ válec. Pro zavádûní pfiedpûtí z lan kotven˘ch v jednom pfiíãníku slouÏí dva totoÏné hydraulické válce obsluhované t˘mÏ ãerpadlem. Dále je moÏné pouÏít válcÛ systému PAUL pro sílu 3000 kN pro pfietlak 41,6 MPa s vnûj‰ím prÛmûrem 400 mm, délkou 435 mm a zdvihem 225 mm. Válce jsou

Obr. 2 Pfiíãník Fig. 2 Cross beam Obr. 3 Detail kotvení kfiídla Fig. 3 Detail of wing anchoring

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

31

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES opatfieny úchyty a jsou doplnûny rozevírateln˘mi límci vysok˘mi 120 nebo 40 mm. Pfii napínání pfiedpínací v˘ztuÏe jsou límce na válce osazeny. Pfii zavádûní pfiedpûtí se síla ve v˘ztuÏi nepatrnû zvût‰í, aby se límce mohly rozevfiít a vyjmout. Poté se ve válcích sniÏuje pfietlak. Hmotnost válce je 441 kg a límcÛ 29,5 nebo 10 kg. Spojování lan. Pro zmen‰ení prostfiihu je vhodné lana spojovat. K tomu slouÏí spojky systému PAUL K45 – 34 sestávající ze dvou uzavfien˘ch kotviãek spojen˘ch na ‰roub objímkou. Délka spojky je 190 mm a ‰ífika 45 mm. Spojování se uÏije je-li napfi. vyrábûn˘ dílec podstatnû

krat‰í neÏ uÏitná délka dráhy. V úseku, kde se nebetonuje je spojka napojena na stálé (invertární) lano, které se pouÏívá opakovanû. Na druhé stranû je napojena na lano urãené k zabetonování. Dílec se betonuje na stranû, ze které se dílec napíná. V úseku, kde není zabetonována, se v˘ztuÏ pfii zavádûní pfiedpûtí zkracuje. To by zpÛsobilo neÏádoucí posunutí dílce, pokud by nebyl betonován pfii napínacím konci. Lana se odebírají zevnitfi svitkÛ osazen˘ch na stojato v kleci vytvofiené z ocelov˘ch tyãí. Bûhem odbûru se lana otáãejí kolem své osy, provlékají se otvory v pfiíãnících, odfiezávají na poÏa-

dované délky a opatfiují se kotviãkami. Na napínací stranû se ponechává délka lana na uchopení napínacím jefiábem. Prostor pro manipulaci. Pro manipulaci spojenou s odbûrem lan, s napínáním a zavedením pfiedpûtí se na stranû napínací i zavádûcí ponechává prostor délky 4 aÏ 5 m od ãela nosiãe (obr. 5). Pfiíãníky se v poÏadované poloze ukládají na objímky pfiipevnûné na nosiãe. Je-li pfiedpínací v˘ztuÏ uloÏena pfii spodním i horním okraji dílcÛ nebo je-li uÏit lomen˘ prÛbûh pfiedpínací v˘ztuÏe (umoÏÀují zabudované kolejnice JTA – JORDAHL&PFEIFER), je nutné, kromû spodního pfiíãníku na úrovni spodní v˘ztuÏe, vyuÏít i horní pfiíãník na úrovni horní v˘ztuÏe. Horní pfiíãníky b˘vají zatíÏeny podstatnû ménû neÏ spodní. Pro zaji‰tûní bezpeãnosti se kotviãky napnut˘ch lan na napínací i zavádûcí stranû dráhy zakr˘vají dfievûnou fo‰nou na vnûj‰í stranû oplechovanou, která je pfiipevnûna ocelov˘mi táhly k pfiíãníkÛm. Z ÁV ù R Do plného provozu byly napínací dráhy uvedeny 1. srpna t.r. Popsaná napínací dráha je sv˘mi parametry schopna vyplnit stávající mezeru v oblasti pfiedpjat˘ch mostních, prÛmyslov˘ch a obãansk˘ch konstrukcí. V˘roba dílcÛ v délkách aÏ do 32 m s hmotností aÏ do 40 t umoÏÀuje vyuÏití pfiedev‰ím v mostních dílcích tvaru MK-T silniãního a Ïelezniãního stavitelství. Technologie pfiedpjatého betonu zkracuje montáÏ, umoÏÀuje vût‰í variabilitu dispozice a ‰etfií finanãní prostfiedky. Pfiedpokládáme, Ïe konstrukce z pfiedpjatého betonu najdou v budoucnosti své uplatnûní ve v‰ech oborech stavitelství.

Obr. 4 Zápora Fig. 4 Brace Obr. 5 Podklad do formy Fig. 5 Base into a formwork

Investor: Mistr stavby:

ÎPSV Uh. Ostroh, a. s. Ing. VodráÏka Ing. Lihtar Projektant: Ing. Voves, CSc. Katastrální území: Záchlumí III, Litice nad Orlicí Ing. ·tûpán Lihtar odborn˘ poradce firmy Jordahl a Pfeifer stavební technika, s. r. o. PrÛmyslová 5, 108 21 Praha 10 tel.: 272 701 026 Ing. Eduard VodráÏka Stavokonsult Îamberk Záchlumí 3, Îamberk tel.: 465 614 040

32

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

PEVNOSTNÍ

PARAMETRY BETONU S RÒZN¯M DRUHEM A TYPEM VLÁKNITÉ V¯ZTUÎE STRENGTH PARAMETERS OF CONCRETE WITH DIFFERENT KINDS AND TYPES OF FIBRE REINFORCEMENT B ¤ E T I S L AV VA ¤ E K A , MARTIN KUSKO V˘sledky porovnání pevnostních parametrÛ prostého betonu vyrábûného z bûÏnû pouÏívan˘ch vstupních sloÏek a téhoÏ betonu s vláknitou v˘ztuÏí. Zkou‰ky byly provedeny s vlákny ocelov˘mi, sklenûn˘mi a polypropylenov˘mi rÛzn˘ch tvarÛ. V˘sledky zkou‰ek pfiispívají k roz‰ífiení poznatkÛ a zku‰eností o navrhování sloÏení a v˘robû betonÛ s vláknitou v˘ztuÏí. Results of comparison of strength parameters of plain concrete produced from commonly used input components and concrete with fibre reinforcement. The tests were performed with steel, glass and polypropylene fibres of various shapes. The test results contribute to improvement of knowledge and experience in the field of design of composition and production of concretes with fibre reinforcement. V¯BùR

V S T U P N Í C H S LO Î E K

A S LO Î E N Í P O U Î I T É H O B E T O N U

Autofii zkou‰ek se snaÏili pfii v˘bûru vstupních materiálÛ zohlednit ãásteãnû tendence v˘robcÛ betonu, ktefií vût‰inou preferují ekonomické aspekty pfied poÏadavky technick˘mi a technologick˘mi. Z tûchto dÛvodÛ byla na pfiíklad kamenná smûs sloÏena pouze z jedné frakce drobného kameniva a z jedné frakce kameniva hrubého. RovnûÏ volba maximálního zrna kameniva a tfiídy pouÏitého cementu pro úãely v˘roby vláknobetonÛ není zcela obvyklá, ale byla zde snaha vyzkou‰et aplikaci této v˘ztuÏe ve skladbû v˘robkÛ s v˘znamn˘m objemem. PouÏité vstupní sloÏky jsou uvedeny v tabulce 1. Vstupní sloÏky byly míchány v laboratorní míchaãce s nucen˘m mícháním o uÏitném objemu 0,075 m3. SloÏení betonu je uvedeno v tabulce 2. P ¤ Í P R AVA

ZKU·EBNÍCH TùLES

U zkou‰en˘ch betonÛ byla sledována konzistence, objemová hmotnost ãerstvého a ztvrdlého betonu, pevnost v tahu za ohybu a pevnost v tlaku. Pevnostní parametry byly zkou‰eny na trámcích o rozmûrech 100 x 100 x 400 mm a na krychlích o hranû 150 mm. Vlastní pfiíprava betonu probíhala tak, Ïe byly zamíchány nejdfiíve v‰echny vstupní sloÏky bez vláken a vlákna byla do smûsi pfiimíchána následnû, ve dvou dávkách rozprostfien˘ch po celé plo‰e míchacího bubnu. Takto pfiipraven˘ beton byl homogenizován mícháním po dobu deseti minut. V‰echna zku‰ební tûlesa byla zhotovována stejn˘m zpÛsobem. Formy byly plnûny ve dvou vrstvách, z nichÏ kaÏdá byla zhutÀována vibrací po dobu deseti sekund. Zhotovená tûlesa byla uloÏena na 24 hodin do vlhkého prostfiedí, poté vyjmuta z forem a uloÏena do doby zkou‰ky do prostfiedí vodního. Zkou‰ky pevnosti v tahu za ohybu a tlaku po 28 dnech byly provedeny v intencích norem âSN EN 12390-5 a âSN ISO 4012. Zlomky hranolÛ po provedené zkou‰ce v tahu za ohybu byly rovnûÏ vyuÏity pro zkou‰ku v tlaku. V˘sledky proveden˘ch zkou‰ek jsou uvedeny v grafech na obrázcích 1 aÏ 4.

V¯SLEDKY ZKOU·EK Standardní beton byl navrhován na pevnost 35 MPa, ve stupni zpracovatelnosti S 3. Proveden˘mi zkou‰kami se potvrdila správnost návrhu. Beton dosáhl poÏadované pevnosti v tlaku, byl dobfie zpracovateln˘ a vhodn˘ i pro ãerpání. Pfiídavek zkou‰en˘ch vláken v‰ak koneãné vlastnosti ãerstvého i ztvrdlého betonu ovlivnil v˘znamn˘m zpÛsobem. Zde je nutno poznamenat, Ïe bûÏná laboratorní míchaãka, byÈ s nucen˘m mícháním, nemusí splÀovat v‰echna oãekávání z hlediska dobré homogenizace celého objemu. Technické nedostatky pouÏitého zafiízení je pak nutno suplovat na pfiíklad dobou míchání a zv˘‰enou peãlivostí vizuálního sledování, eventuálnû provádûním kontrolních zkou‰ek homogenity ãerstvého betonu z hlediska rozpt˘lení vláknité v˘ztuÏe. Z v˘sledkÛ namûfien˘ch objemov˘ch hmotností (obr. 1) je patrné, Ïe pfiídavek kovov˘ch vláken nemûl zásadní vliv na jejich zmûnu, ve srovnání se standardním betonem. Názory rÛzn˘ch autorÛ zkou‰ek se vût‰inou shodují v tom, Ïe vláknitá v˘ztuÏ zpÛsobuje nakypfiení ãerstvého betonu a tento jev je nutno eliminovat dobr˘m zhutnûním. U zkou‰ek s polypropylenov˘mi vlákny, se zfiejmû projevil vliv

Materiál kamenivo

drobné tûÏené hrubé drcené cement CEM II/B–S 32,5 R, pevnosti [MPa] v tahu za ohybu v tlaku voda pitná z vodovodního fiádu pfiísada plastifikátor BV 1 Addiment pouÏitá vlákna – Fibrex – ANTI–CRAK HP – ÎDB 0,4 – Dramix 30/0,5 – Dramix 45/30 – Dramix 45/50 Tab. 1 Vstupní sloÏky Tab. 1 Input components

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Tab. 2 SloÏení betonu Tab. 2 Composition of concrete

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

Mûrná hmotnost [kgm–3] 2630 2610 po 28 dnech 7,2 36,7

Materiál drobné tûÏené kamenivo frakce 0–4 hrubé drcené kamenivo frakce 8–16 cement CEM II/B–S 32,5 R voda pfiísada plastifikátor BV 1 ( 0,5% z C) vlákna

A POSTUP ZKOU·ENÍ

Aby bylo moÏno posoudit úãinek a vliv pouÏit˘ch vláken na sledované parametry, byl jako standard pouÏit beton stejného sloÏení bez pfiímûsí vláken.

Frakce [mm] 0–4 8 – 16 po 2 dnech 3,9 16,0

5/2002

MnoÏství [kgm–3] 877 obj. 914 obj. 380 obj. 150 obj. 1,9 obj. 2 % obj.

33

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

2375 2350

2356 2332

[kg.m–3]

2325

2331

2331

2327

2318

2300 2275

2265

2250 2225

Obr. 1 Graf závislosti objemové hmotnosti ztvrdlého betonu na druhu pouÏit˘ch vláken Fig. 1 Graph of the relationship of bulk density of hardened concrete and the type of the used fibres

2200 AC-HP

Dramix 30/0,5 Dramix 45/50

Dramix 45/30

Standard

ÎDB 0,4

Fibrex

druh vlákna

8 6

6,84

[MPa]

5,82

5,76

5,43

5,36

4,84

4

4,16

2 0 AC-HP

Standard

ÎDB 0,4

Dramix 30/0,5 Dramix 45/50

Dramix 45/30

Fibrex

Obr. 2 Graf závislosti pevnosti betonu v tahu za ohybu na druhu pouÏit˘ch vláken Fig. 2 Graph of the relationship of concrete strength in bending under tension and the type of the used fibres

druh vlákna

50

48,8

40

48,1

44,1

39,7

39,6

38,2

[MPa]

30

24,6

20 10 0 AC-HP

Dramix 45/30

ÎDB 0,4

Dramix 30/0,5 Dramix 45/50 Standard

Fibrex

Obr. 3 Graf závislosti krychelné pevnosti betonu v tlaku na druhu pouÏit˘ch vláken Fig. 3 Graph of the relationship of cube strength of concrete in compression and the type of the used fibres

druh vlákna

60 50

51,3 44,7

[MPa]

40

43,2

42,3

42,2

41,4

30

32,1

20 10 0 AC-HP

Standard

Dramix 30/0,5 Dramix 45/30

ÎDB 0,4

Dramix 45/50

Fibrex

druh vlákna

34

B

ETON

• TEC

Obr. 4 Graf závislosti pevnosti betonu v tlaku (zkou‰ena na zlomcích hranolÛ) na druhu pouÏit˘ch vláken Fig. 4 Graph of the relationship of strength of concrete in compression (tested in fragments of cuboids) and the type of the used fibres

H NOLOG I E

pouÏitého míchacího zafiízení, a proto byla objemová hmotnost v˘raznû niωí. Nejvy‰‰í objemové hmotnosti bylo dosaÏeno se sklenûn˘mi vlákny, kde se pravdûpodobnû projevil jejich dobr˘ kontakt s cementov˘m tmelem. Dobrá soudrÏnost cementové malty se sklenûn˘mi vlákny mûla zfiejmû vliv i na dosaÏené pevnostní parametry. Pevnost v tahu za ohybu (obr. 2) sice není pfiíli‰ v˘raznû vy‰‰í neÏ u standardního betonu, ale pfiesahuje v‰echny ostatní dosaÏené v˘sledky. Pfii této zkou‰ce se také projevil rozdíl v úãinku pouÏitého druhu vláknité v˘ztuÏe. Vedle srovnávacího betonu, kde do‰lo ke kfiehkému lomu, ‰ly nejlépe oddûlit zlomky zku‰ebních hranolÛ u vzorkÛ se sklenûn˘mi a polypropylenov˘mi vlákny. Vzorky obsahující ocelové drátky nebylo moÏno bûÏn˘m zpÛsobem oddûlit, pfiestoÏe zmûfiená pevnost v tahu za ohybu byla vesmûs niωí a v˘ztuÏ musela b˘t rozfiezána. ObtíÏnost oddûlování zlomkÛ hranolÛ vzrÛstala s rostoucí délkou a prÛmûrem pouÏité rozpt˘lené v˘ztuÏe. Velmi zajímavé jsou i v˘sledky zkou‰ek pevnosti v tlaku (obr. 3 a 4). Je moÏno se oprávnûnû domnívat, Ïe se zde uplatnil vliv tvaru zku‰ebního tûlesa v souvislostí s jeho hutnûním a moÏná i materiál pouÏit˘ch forem. Ke zhotovení krychlí byly pouÏity plastové formy, kdeÏto pro zhotovení hranolÛ bylo pouÏito forem ocelov˘ch. Domnûnku podporuje i znaãn˘ rozdíl v dosaÏen˘ch pevnostech vzorkÛ s polypropylénov˘mi vlákny a standardního betonu (7,5 a 6,5 MPa) a také jakési srovnání pevností vzorkÛ s vlákny kovov˘mi do jedné hladiny s rozdílem pouze 1,8 MPa. Uplatnûní tûchto úvah bude tfieba ovûfiit dal‰ími zkou‰kami, pro jejich moÏn˘ v˘znam ve v˘robû. NárÛst krycheln˘ch pevností u vzorkÛ obsahujících Dramix 45/30, resp. ÎDB 0,4, zfiejmû souvisí s jiÏ zmínûn˘m tvarem a délkou v˘ztuÏe. Z ÁV ù R V˘sledky proveden˘ch zkou‰ek ukázaly, Ïe i pfii pouÏití tradiãních vstupních materiálÛ je moÏno, nepfiíli‰ nároãnou úpravou technologie, dosáhnout kvalitnûj‰ího v˘robku.

• KONSTR

Ing. Bfietislav Vafieka, CSc. Betotech, s. r. o., zku‰ební laboratofi Ostrava Místecká 1121, 703 83 Ostrava tel./fax: 596 781 800 e-mail: [email protected] Ing. Martin Kusko

U KC E

• SANAC

E

5/2002

VùDA SCIENCE

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

K

BEZPEâNÉMU NÁVRHU ZÁKLADOV¯CH PÁSÒ SAVE DESIGN OF CONTINUOUS FOOTINGS L A D I S L AV â Í R T E K Pfii navrhování základov˘ch pásÛ pod fiadami sloupÛ se v projekãní praxi pro v˘poãet silov˘ch úãinkÛ zatíÏení mnohdy uvaÏují znaãnû zjednodu‰ené pfiedpoklady v˘poãtu, napfi. podle prof. Konráda Hrubana [1], a je otázkou, zda-li i v souãasné dobû lze povaÏovat jejich návrh za bezpeãn˘. V pfiíspûvku je uvedeno vyjádfiení k bezpeãnému navrhování pásÛ podle zjednodu‰en˘ch v˘poãetních modelÛ. Simplistic conditions – e.g. according to prof. Kondrád Hruban [1] – for calculation of the force load effects are frequently applied in practice at design of continuous footings under the columns but it is not apparent whether the design can be currently considered to be safe. This contribution presents some opinions to the safe design of continuous footings by simplistic calculating models. Jednou z moÏn˘ch pfiíãin vzniku poruch základov˘ch konstrukcí mÛÏe b˘t i nevhodnû zvolen˘ v˘poãetní model. Projektant, kter˘ navrhuje základové konstrukce spí‰e vyjímeãnû, volí jejich v˘poãetní modely obvykle co nejjednodu‰‰í. Pfii v˘poãtu základov˘ch pásÛ pod fiadou sloupÛ jsou to modely pfiedpokládající po celé jejich délce nebo po ãástech rovnomûrnû rozdûlené napûtí v základové spáfie. Ovûfiení spolehlivosti tûchto modelÛ je v pfiíspûvku provedeno porovnáním silov˘ch úãinkÛ zatíÏení na pásu vypoãítan˘ch uÏitím jak reálného modelu podloÏí, tak modelÛ zjednodu‰en˘ch. V projekãní praxi se v pfiípadû v˘poãtÛ podle jednoduch˘ch modelÛ ãasto redukuje v˘ãet vy‰etfiovan˘ch kombinací zatíÏení pouze na kombinaci zatíÏení stálého a plného nahodilého (uÏitného) zatíÏení. Pozornost je tedy také vûnována otázce, zda-li pfii v˘poãtech podle jednoduch˘ch modelÛ lze omezit v˘ãet uvaÏovan˘ch kombinací zatíÏení. Z v˘stiÏnûj‰ích modelÛ lze povaÏovat za reáln˘ efektivní model podloÏí [2], kter˘ je implementován v programu NEXIS [3]. Chování základu podstatnou mûrou závisí na parametrech C1 a C2. Modul stlaãitelnosti C1 = σop/so , pfiiãemÏ σop je prÛmûrné kontaktní napûtí v základové spáfie a so je prÛmûrná velikost sedání podle B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

âSN 73 1001 – sednutí pod charakteristick˘m bodem. C2 je konstanta vyjadfiující smykové pfietvofiení. Ze zjednodu‰en˘ch modelÛ pro stanovení silov˘ch úãinkÛ zatíÏení na základov˘ch pásech se nejãastûji pouÏívají následující modely. MODEL (I)

TECHNICKÉHO 4 [1]

PODLE

PRÒVODCE â.

– ZÁKLADNÍ V¯POâET V˘sledkem v˘poãtu je obalová kfiivka ohybov˘ch momentÛ a posouvajících sil vypoãítaná podle dvou následujících pfiedpokladÛ: a – pás extrémnû tuh˘, podloÏí poddajné Pfiedpokládá se rovnomûrnû rozdûlené napûtí v základové spáfie po celé délce pásu pro centrické zatíÏení, pro excentrické zatíÏení pouze po délce L-2e (obr. 1a). Jeho velikost se vypoãítá podle vztahu q = ΣN + gz L , L-2e kde ΣN je souãet svisl˘ch reakcí sloupÛ, gz vlastní tíha pásu a jeho zatíÏení mezi sloupy, L délka pásu, e v˘stfiednost v˘slednice zatíÏení ΣN + gz L. b – pás extrémnû poddajn˘, podloÏí tuhé V tomto pfiípadû je napûtí v základové spáfie rozdûleno rovnomûrnû v úsecích pod jednotliv˘mi sloupy. Pás (obr. 1b) se nahradí my‰lenou soustavou základov˘ch patek o délkách L1 aÏ L4. Velikost napûtí se vypoãítá podle vztahu

a jsou-li pfiípustné trhliny v taÏen˘ch ãástech prÛfiezÛ. Pás se poãítá za pfiedpokladu, Ïe se polovina zatíÏení rozná‰í podle bodu a) a druhá polovina podle bodu b) modelu I. MODEL (III) Model uvádûn˘ v nûkter˘ch uãebních textech se li‰í od modelu II délkou Li rozná‰ecí oblasti pod sloupy. Li = 2h + bc , kde h je v˘‰ka pásu a bc ‰ífika sloupu (obr. 2). POROVNÁNÍ OHYBOV¯CH MOMENTÒ

Za úãelem porovnání ohybov˘ch momentÛ pásÛ, vypoãítan˘ch pouÏitím v‰ech uveden˘ch modelÛ, byl zvolen pás prÛfiezu obráceného T, z betonu B25 vyztuÏeného v˘ztuÏí 10 425. Základová spára byla pfiedpokládána v hloubce 1,5 m pod úrovní upraveného terénu. Tvar pásu je uveden na obr. 3. Nadzákladová konstrukce je tvofiena Ïelezobetonov˘m skeletem administrativní budovy o pûti podlaÏích s konstrukãní v˘‰kou 3,6 m a s pÛdorysnou rozteãí sloupÛ v obou smûrech 6 m. Pfiíãnû orientované rámy podporují Ïelezobetonové Ïebírkové desky. Krajní rámy byly opatfieny ztuÏujícími stûnami vzdorujícími úãinkÛm vûtru. Nadzákladová konstrukce byla navrÏena v souladu s âSN 73 1201.

q = Ni , Li

Obr. 1 K návrhu pásÛ podle modelu I: a – pás tuh˘, podloÏí poddajné, b – pás poddajn˘, podloÏí tuhé Fig. 1 Design of continuous footings according to model I: a – rigid continuous footing, nonrigid subsoil, b – nonrigid continuous footing, rigid subsoil

kde Ni Li

je reakce i-tého sloupu, délka úseku pod i-t˘m sloupem stanovená pro krajní sloupy jako dvojnásobek vyloÏení konzoly L1 = 2Lk , pro vnitfiní sloupy je to délka krat‰ího z pfiilehl˘ch rozpûtí polí. Souãasnû se pfiedpokládá, Ïe v úsecích pásu kde qi = 0, platí Q = M = 0.

MODEL (II) PODLE TECHNICKÉHO PRÒVODCE â. 4 [1] – âÁSTEâ N ù TU H¯ PÁS Autor doporuãuje uÏít tento model pro ménû závaÏné pfiípady návrhu pásÛ

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

35

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Obr. 2 K návrhu pásÛ podle modelu III Fig. 2 Design of continuous footing according to model III

Obr. 3 Tvar základového pásu uvaÏovan˘ v základním v˘poãtu Fig. 3 Shape of continuous footing considered at general calculation

Obr. 4 ZatûÏovací stavy rámu nahodil˘m zatíÏením Fig. 4 Loading states of a frame by the live load

Základové pásy byly orientovány pfiíãnû, vy‰etfiován byl vnitfiní pás. PodloÏí bylo zvoleno stejnorodé tfiídy F5, tj. hlína s plasticitou nízkou/stfiední, konzistence pevné (âSN 73 1001). PodloÏí bylo posouzeno podle 2. geotechnické kategorie jak na mezní stav únosnosti, tak na mezní stav pfietvofiení. ZatíÏení bylo uvaÏováno v souladu s âSN 73 0035. Základové i nadzákladové konstrukce byly posuzovány z hlediska mezních stavÛ poru‰ení a vzniku trhlin na základní kombinace zatíÏení. Zobrazení 36

B

zatûÏovacích stavÛ je kromû ZS1 uvedeno na obr. 4.: ZS1: stálé zatíÏení, ZS2: nahodilé zatíÏení – ‰ach 1, ZS3: nahodilé zatíÏení – ‰ach 2, ZS4: nahodilé zatíÏení – pole 1, ZS5: nahodilé zatíÏení – pole 2, ZS6: nahodilé zatíÏení – pole 3. V˘poãty pásÛ byly provedeny pro kombinace zatíÏení K1: ZS1 + ZS2, K2: ZS1 + ZS3, K3: ZS1 + ZS4, K4: ZS1 + ZS5, K5: ZS1 + ZS6, K6: ZS1 + ZS2+ ZS3, K7: ZS1 + ZS4+ ZS5, K8: ZS1 + ZS4+ ZS6, K9: ZS1 + ZS5 + ZS6. Prezentace silov˘ch úãinkÛ zatíÏení na pásech je omezena pouze na ohybové momenty, protoÏe obálky posouvajících sil, stanovené vyuÏitím rÛzn˘ch v˘poãetních modelÛ, jsou témûfi shodné. S ohledem na malé hodnoty reakcí momentÛ a vodorovn˘ch sil v patách sloupÛ byly pásy od úãinkÛ rámÛ zatûÏovány pouze svisl˘mi silami. • PrÛbûh momentÛ M (pfiípadnû obálka ohybov˘ch momentÛ) je pfii pouÏití: • – modelu efektivního podloÏí pro interakãní soustavy podloÏí – pás a podloÏí – pás – rám zobrazen na obr. 5, • – metody I zobrazen na obr. 6, 7, • – metody II zobrazen na obr. 8, • – metody III zobrazen na obr. 9. • Extrémy momentÛ vypoãítané s vyuÏiETON

• TEC

H NOLOG I E

tím modelu Ia (obr. 6) nejsou reálné, pfii porovnání s reálnou obálkou M na obr. 5, pro kombinace zatíÏení s v˘raznû excentrick˘m zatíÏením, tj. pro kombinace K3, K5 a K7 aÏ K9. Obálka M stanovená s vyuÏitím modelu I se pro kombinace zatíÏení K1, K2 a K6 (obr. 10) pfiibliÏnû shoduje s obálkou stanovenou s vyuÏitím efektivního modelu podloÏí pro interakãní soustavu pás – podloÏí – rám (obr. 5). Extrémy momentÛ v polích, vypoãtené podle modelu Ia pro kombinace zatíÏení K1, K2, K6 (obr. 10), jsou ve srovnání s momenty na obr. 5 mírnû podhodnocené, av‰ak pfii uváÏení redistribuce momentÛ lze rozdíly momentÛ tolerovat. Obálky M pro kombinace zatíÏení K1 aÏ K9, stanovené s vyuÏitím modelu II (obr. 8) a modelu efektivního podloÏí (obr. 5), se pfiibliÏnû shodují. Obálky M pro kombinace zatíÏení K1 aÏ K9, stanovené s vyuÏitím modelu III (obr. 9) a modelu efektivního podloÏí (obr. 5), se li‰í v˘razn˘m podhodnocením momentu v prÛfiezu pásu pod vnitfiním sloupem pfii v˘poãtu podle modelu III. Je-li uveden˘ prÛfiez na podhodnocenou hodnotu momentu dimenzován, redistribuce momentÛ není moÏná, neboÈ vypoãítané extrémy momentÛ v ostatních kritick˘ch prÛfiezech se u obou metod pfiibliÏnû shodují. UÏitím modelu III tedy mÛÏe dojít k návrhu základového pásu, kter˘ není z hlediska mezního stavu poru‰ení ohybov˘m momentem bezpeãnû navrÏen. FAKTORY

S P O D S TAT N ¯ M

VLIVEM NA VELIKOST OHYBOV¯CH MOMENTÒ

Zjednodu‰ené v˘poãetní modely základov˘ch pásÛ nerespektují pfietvárné vlastnosti základové pÛdy, tuhost pásÛ a nadzákladov˘ch konstrukcí. Proto je pomocí efektivního modelu podloÏí vy‰etfien vliv tûchto faktorÛ na velikost ohybov˘ch momentÛ v kritick˘ch prÛfiezech pásÛ. Z grafického znázornûní v˘sledkÛ na obr. 11 aÏ 16 lze definovat nûkteré podmínky omezující pouÏití zjednodu‰en˘ch v˘poãetních modelÛ. TUHOST

SYSTÉ M U

– ZÁKLAD V˘poãty byly provádûny pro interakãní soustavu podloÏí – pás a s uvaÏováním kombinací zatíÏení K1 aÏ K9. Postupnou volbou podloÏí (F5 – hlína mûkká, F5 – hlíZ ÁKL ADOVÁ PÒ DA

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

VùDA SCIENCE

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

A V¯ZKUM RESEARCH

M [kNm]

Obr. 5 Efektivní model podloÏí; obalová kfiivka ohybov˘ch momentÛ M pro kombinace zatíÏení K1 aÏ K9 s vyuÏitím interakãního modelu pás – podloÏí (pás – podloÏí – rám) Fig. 5 Effective model of subsoil: envelope of the bending moments M for the load combination K1–K9 with application of the interactive model continuous footing-subsoil (continuous footing-subsoil-frame)

3

()

k= E t Edef l

pfievzat˘m z âSN 73 1001(obr. 13). Zde E je modul pruÏnosti základové konstrukce, Edef váÏen˘ prÛmûrn˘ modul pfietvárnosti základové pÛdy do hloubky deformaãní zóny, t v˘‰ka základové konstrukce (t = h), l délka pásu. Obr. 8 Model II, M pro kombinace zatíÏeni K1 aÏ K9 Fig. 8 Model II, M for the load combination K1–K9

Obr. 6 Model Ia, M pro kombinace zatíÏení K1 aÏ K9 Fig. 6 Model Ia, M for the load combination K1–K9 Obr. 7 Model Ib, obalovou kfiivku tvofií M pro kombinaci zatíÏení K6 Fig. 7 Model Ib, envelope is constructed by M for the load combination K6

M [kNm]

C1 i J) na velikost extrémÛ ohybov˘ch momentÛ vztahem

M [kNm]

na pevná, F2 – jíl ‰tûrkovit˘ konzistence pevné, S2 – písek ‰patnû zrnûn˘ s Id = 0,67) byly pro základní tvar základového pásu (obr. 3) vypoãítány extrémy obálky ohybov˘ch momentÛ odpovídající konstantám C1 = 2,2 aÏ 38,8 MN/m2 a konstantám C2 = 0,4 C1 zvoleného modelu podloÏí. Z obr. 11 je zfiejmé, Ïe pfii zvût‰ení tuhosti podloÏí (tj. pfii zvût‰ujících se hodnotách C1) se zmen‰ují v‰echny extrémy obálky ohybov˘ch momentÛ s v˘jimkou momentÛ v prÛfiezech pásu pod krajními sloupy, které zÛstávají pfiibliÏnû stejné. V˘poãet extrémÛ M podle modelu I pro kombinace K1, K2 a K6 je tedy spolehliv˘ kromû pfiípadÛ pásÛ zaloÏen˘ch na velmi stlaãitelném podloÏí, tj. na jemnozrnn˘ch zeminách tfiíd F5 aÏ F8 s mûkkou konzistencí, C1 < 8,7 MN/m2. Tent˘Ï závûr platí pro v˘poãty podle modelu II, ale s podmínkou, Ïe je nutno vy‰etfiovat v‰echny kombinace zatíÏení K1 aÏ K9. Zmûnou v˘‰ky h = 0,4 aÏ 1,2 m pásu zaloÏeného na podloÏí tfiídy F5, tj. hlína pevná, byl stanoven graf závislosti hodnot extrémních momentÛ podél pásu na mometu setrvaãnosti J prÛfiezu pásu, obr. 12. Mezi tyto v˘sledky jsou zafiazeny také hodnoty J a M stanovené s uváÏením sníÏené ohybové tuhosti prÛfiezu pásu trhlinami. Hodnoty M pfii v˘poãtu pásu v˘‰ky 1,2 m s trhlinami odpovídají hodnotám M pfii v˘poãtu pásu v˘‰ky 0,85 m bez trhlin. Na obr. 12 jsou tyto hodnoty oznaãeny ‰ipkou. Z grafu je zfiejmé, Ïe pfii zvût‰ení tuhosti pásu se zvût‰ují extrémy obálky ohybov˘ch momentÛ v prÛfiezech pásu pod vnitfiními sloupy a v mezipodporov˘ch prÛfiezech. Pro v˘poãty pásu se základním tvarem prÛfiezu (obr. 3) v‰ak zvût‰ení momentÛ jiÏ není tak progresivní. Obdobn˘ prÛbûh M jako na obr. 12 byl vypoãítán pro objektivnû vyjádfienou poddajnost pásu pomûrem J/l, kde J je moment setrvaãnosti prÛfiezu pásu a l je vzdálenost pfiilehlého pole. ProtoÏe J podstatnû závisí na návrhu ‰ífiky pásu podle mezního stavu únosnosti zeminy (âSN 73 1001), a ménû na stupni vyztuÏení prÛfiezÛ, dochází k podstatnûj‰ímu zvût‰ení extrémÛ M u pásÛ zaloÏen˘ch na ménû únosn˘ch zeminách a u pásÛ silnû zatíÏen˘ch nadzákladovou konstrukcí. PfiibliÏnû lze vyjádfiit vliv zmûny tuhosti systému základová pÛda – základ (vliv

AND

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

37

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

M [kNm]

Obdobn˘ dÛsledek má i zmûna ohybové tuhosti B nadzákladové konstrukce. Pfii v˘poãtech interakãní soustavy podloÏí – pás – nadzákladová konstrukce byl zohlednûn vliv tuhosti rámu jak oslabením prÛfiezÛ rámu trhlinami (B = 0,28 GPam4), tak jeho zesílením simulovan˘m zvût‰ením v˘‰ky pfiíãle nad prvním podlaÏím na celou v˘‰ku podlaÏí (B = 28,5 GPam4). Z obr. 15 je zfiejmé, Ïe zvût‰ením tuhosti nadzákladové konstrukce se ve v‰ech kritick˘ch prÛfiezech zmen‰ují extrémy obálky ohybov˘ch momentÛ. Obr. 9 Model III, M pro kombinace zatíÏení K1 aÏ K9 Fig. 9 Model III, M for the load combination K1–K9

POMùR

VYJÁD¤ENÍ

M [kNm]

Uveden˘ vztah je podle âSN 73 1001 orientaãním vztahem pro stanovení napûtí v podloÏí pro v˘poãty podle II. skupiny mezních stavÛ základové pÛdy. Je-li souãinitel tuhosti systému základová pÛda – základ k < 1, povaÏuje se základ poddajn˘, v opaãném pfiípadû za tuh˘.

DÉ LK A KONZOL PÁSU Délka konzolového vyloÏení pásu, která mûla pfii pfiedchozích v˘poãtech vÏdy hodnotu Lk = 1,2 m, byla uvaÏována Lk = 0,6 aÏ 2,4 m. V˘poãet byl proveden s uváÏením efektivního modelu podloÏí pro interakãní soustavu podloÏí – pás a to pfii základních parametrech v˘poãtu: podloÏí tfiídy F5 – hlína s plasticitou nízkou/stfiední, konzistence pevné, kombinace zatíÏení K1 aÏ K9. Z obr. 16 je zfiejmé, Ïe pfii délce konzoly asi 1 m jsou podporové i mezipodporové prÛfiezy pásu namáhány pfiibliÏnû stejnou hodnotou ohybového momentu, ale opaãného znaménka. Také lze potvrdit vhodnost doporuãení uvedeného v [1] pro volbu délky vyloÏení Lk v rozmezí 0,1 aÏ 0,25 násobku rozpûtí pole.

Obr. 10 Model I, M pro kombinace zatíÏení K1, K2, K6 Fig. 10 Model l, M for the load combination K1, K2, K6 Obr. 11 Zmûna tuhosti podloÏí implementovaná modulem stlaãitelnosti C1; M1 (M2) je moment v prÛfiezu pásu pod krajním (vnitfiním) sloupem, |Ma|, (|Mb|) absolutní hodnota extrému momentu v mezipodporov˘ch prÛfiezech krajního (vnitfiního) pole

M [kNm]

Fig. 11 Change of subsoil rigidity implemented by the bulk modulus C1; M1 (M2) is the moment in the continuous footing section under the shore (internal) column, |Ma|, (|Mb|) is the absolute magnitude of the moment extreme in the sections among supports of the shore (internal) bay

C1 [MN/m2]

38

B

N A H O D I L É H O Z AT Í Î E N Í

K BEZPEâNÉMU

K C E L K O V É M U Z AT Í Î E N Í , T U H O S T

N AV R H O VÁ N Í PÁ S Ò

NADZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE

PODLE ZJEDNODU·EN¯CH

Pfii zmûnách pomûru nahodilého zatíÏení k celkovému svisle pÛsobícímu zatíÏení bylo chování pásu (tvaru podle obr. 3, zaloÏeného na stejnorodém podloÏí tfiídy F5 – hlína s plasticitou nízkou/stfiední, konzistence pevné) pro kombinace K1 aÏ K9 vy‰etfieno s vyuÏitím modelu efektivního podloÏí pro interakãní soustavy podloÏí – pás. Na obr. 14 je ∑Nv/∑N, pomûr souãtu normálov˘ch sil v patách sloupÛ od v˘poãtového provozního krátkodobého zatíÏení k souãtu normálov˘ch sil tamtéÏ, ale od v˘poãtového provozního celkového zatíÏení. Uveden˘ pomûr je zpravidla dán zpÛsobem vyuÏití stavebního objektu. Vliv zmûny pomûru ∑Nv/∑N se projevuje zejména zmûnou ohybov˘ch momentÛ ve stfiední oblasti pásu u zatûÏovacích stavÛ s v˘razn˘m excentrick˘m zatíÏením.

V¯POâETNÍCH MODELÒ

ETON

• TEC

H NOLOG I E

V˘poãetní model III není vhodné vyuÏívat, protoÏe vypoãítané extrémy ohybov˘ch momentÛ mohou b˘t podhodnocené. V˘poãetní modely I a II lze doporuãit jsou-li souãasnû splnûny následující podmínky: • základová pÛda: • – zemní prostfiedí není ve smyslu âSN 73 1215 agresivní, • – mocnost vrstev základov˘ch pÛd podloÏí je pfiibliÏnû stejná, • – modul pfietvárnosti Edef zemin je podle âSN 73 1001 nejménû 5 MPa, • – základov˘ pás není zaloÏen na velmi stlaãitelném podloÏí, tj. podle âSN 73 1001 na jemnozrnn˘ch zeminách tfiíd F5 aÏ F8 s mûkkou konzistencí,

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

VùDA

• – tabulková v˘poãtová únosnost Rdt zemin je podle âSN 73 1001 nejménû 0,15 MPa, • základov˘ pás: • – délka pásu je nejv˘‰e 30 m, • – osová vzdálenost sloupÛ se neli‰í více jak o 0,2 násobek nejvût‰í vzdálenosti sloupÛ, • – pomûr ‰ífiky b pásu k osové vzdálenosti l sloupÛ

Obr. 12 Zmûna tuhosti pásu momentem setrvaãnosti J Fig. 12 Change of continuous footing rigidity by the moment of inertia J

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

M [kNm]

SCIENCE

J [m4]

b/l ≤ 0,30,

• – kde ∑Nv (∑ N) je souãet normálov˘ch sil v patách sloupu od provozního nahodilého krátkobého (od provozního celkového) zatíÏení, • – hodnoty normálov˘ch sil v patách vnitfiních sloupÛ vypoãten˘ch od provozního dlouhodobého zatíÏení se li‰í nejvíce o 0,25 násobek nejvy‰‰í hodnoty. Pfii splnûní uveden˘ch podmínek lze v pfiípadû pouÏití modelu I, podle [1] – základní v˘poãet, v˘ãet moÏn˘ch kombinací zatíÏení redukovat na kombinace K1 = ZS1 + ZS2, K2 = ZS1 + ZS3 a K6 = ZS1 + ZS2 + ZS3, tj. ve smyslu obr. 4. Pfii pouÏití modelu II, podle [1] – ãásteãnû tuh˘ pás, redukce kombinací zatíÏení není pfiípustná.

M [kNm]

∑Nv/∑ N ≤ 0,45,

Obr. 13 Zmûna souãinitele k tuhosti systému základová pÛda – základ Fig. 13 Change of coefficient k of rigidity of the system subsoilfoundation

k

Obr. 14 Zmûna pomûru ∑Nv / ∑N Fig. 14 Change of the relation ∑Nv / ∑N

M [kNm]

• zatíÏení nadzákladové konstrukce: • – v patách v‰ech sloupÛ je splnûna podmínka

∑Nv/∑N

Literatura: [1] Novák O., Hofiej‰í J. a kol.:Technick˘ prÛvodce ã. 4, SNTL, Praha 1973 [2] Koláfi V., Nûmec I.: Modelling of SoilStructure Interaction, Academia, Praha 1989 [3] Koláfi V., Nûmec I.: Programov˘ soubor NEXIS, FEM consulting, Brno

M [kNm]

Obr. 15 Zmûna tuhosti B nadzákladové konstrukce Fig. 15 Change of the rigidity B of a superstructure

B [GPam4] Obr. 16 Zmûna délky konzol pásu Fig. 16 Change of cantilevers lengths of continuous footing

Ing. Ladislav âírtek, CSc. Ústav betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí Fakulta stavební VUT v Brnû Údolní 53, 662 42 Brno tel./fax: 543 212 106 e-mail: [email protected]

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

M [kNm]

Pfiíspûvek vznikl za podpory grantu GAâR 103/02/0749 „Moderní metody zesilování zdûn˘ch a betonov˘ch konstrukcí“, vûdeckov˘zkumného zámûru CEZ J22/98-261100007 „Teorie, spolehlivost a mechanické poru‰ování staticky a dynamicky namáhan˘ch konstrukcí“ a pfii testování britského v˘ztuÏného systému HELIFIX.

Lk [m]

U KC E

• SANAC

E

5/2002

39

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

ANAL¯Z A

INTERAKCE KAMENIVO-TRHLINA Z HLEDISKA LOMOV¯CH CHARAKTERISTIK BETONU FR ACTU R E C HAR ACTE R ISTICS OF CONC R ETE: ANALYSIS OF AGGREGATE-CRACK INTERACTION Z BY N ù K K E R · N E R , LUBO· NÁHLÍK, ZDENùK KNÉSL Lomová houÏevnatost betonu, vlastnosti zatvrdlé cementové pasty a kameniva. Interakce mezi trhlinou a zrnem kameniva, lineární elastická lomová mechanika. Kritická napûtí pro zastavení trhliny na povrchu zrna kameniva. Fracture toughness of concrete, properties of hardened cement paste and aggregates. Interaction between crack and particle of aggregate, linear elastic fracture mechanics. The critical stress for stop of crack propagation on aggregate surface.

zatíÏení [kN]

·ífiení trhlin s pouÏitím metod lomové mechaniky je v oblasti stavebních materiálÛ a konstrukcí vy‰etfiováno také na silikátov˘ch kompozitech – betonu, maltû, zatvrdlé cementové pastû [1]. Lomová mechanika pfiedstavuje znaãn˘ pfiínos pro v˘voj tûchto kompozitÛ, zlep‰ení urãit˘ch vlastností, sledování vztahÛ mezi lomov˘mi a mikrostrukturními parametry, vysvûtlení ãi potlaãení anomálií v chování zku‰ebních vzorkÛ nebo konstrukcí bûhem jejich zrání a stárnutí i s ohledem na jejich trvanlivost apod. [2 aÏ 5]. Ke stanovení lomov˘ch charakteristik zmínûn˘ch cementov˘ch kompozitÛ slouÏí zkou‰ka trámcÛ s centrálním záfiezem v taÏen˘ch vláknech tfiíbodov˘m ohybem

(3BO). Zaznamenává se závislost zatíÏení a prÛhybu uprostfied rozpûtí, pfiiãemÏ zatûÏování se provádí pfiírÛstkem deformace. Typick˘mi v˘stupy jsou efektivní délka trhliny (resp. její pfiírÛstek), efektivní lomová houÏevnatost, efektivní hnací síla trhliny, specifická lomová energie a charakteristická délka kompozitu. Lomová houÏevnatost kompozitu závisí na vlastnostech jeho sloÏek, tj. zatvrdlé cementové pasty a kameniva, uspofiádání zrn kameniva, jejich velikosti, kfiivce zrnitosti apod. Na základû modelÛ [6, 7] lze usuzovat na mechanizmy, které pfiispívají ke zv˘‰ení houÏevnatosti kompozitu, napfi. proces mikropraskání, vychylování trhliny z jejího pÛvodního smûru vlivem zrna kameniva, pfiemosÈování a zachycení trhliny [8]. Identifikace se provádí na základû pomûrÛ lomové houÏevnatosti betonu a zatvrdlé cementové pasty s odpovídajícím vodním souãinitelem. Pfiíklad experimentálnû získané závislosti zatíÏení-prÛhyb (pfiíp. napûtí-pomûrné pfietvofiení) uvádí obr. 1. Diagram lze rozdûlit na ãtyfii oblasti [9]. První aÏ po bod A je prakticky lineární a v tomto pfiípadû je rÛst pórÛ/defektÛ s rÛstem zatíÏení zanedbateln˘. Druhá od bodu A po bod B je charakterizována vznikem mikrotrhlin z existujících pórÛ, které se s rÛstem namáhání zvût‰ují. Tyto mikrotrhliny jsou vzájemnû izolované a v objemu vzorku jsou rozloÏeny náhodnû. Rozdûlení napû-

prÛhyb [mm]

40

B

ETON

• TEC

Obr. 1 Diagram zatíÏení-prÛhyb pfii 3BO betonového trámce se záfiezem a studované situace Fig. 1 Load-deflection diagram by three-point bending of notched concrete specimen / Studied interactions

H NOLOG I E

tí uvnitfi vzorku je v‰ak stále je‰tû homogenní. Tfietí stadium mezi body B a C je charakterizováno spojováním mikrotrhlin a vznikem makrotrhliny, která se s rostoucím napûtím zaãne ‰ífiit. Toto stadium b˘vá oznaãováno jako lokalizace po‰kození nebo lokalizace deformace. V okolí vrcholu makrotrhliny se vytváfií tzv. lomová procesní zóna, která rozhoduje o jejím dal‰ím chování. Bûhem tohoto procesu jiÏ rozloÏení napûtí ve vzorku není homogenní. Délka trhliny odpovídající maximálnímu zatíÏení/namáhání (bod C na obr. 1) se naz˘vá téÏ kritická délka trhliny. V posledním stadiu makrotrhlina roste aÏ k bodu koneãného rozlomení vzorku, i kdyÏ celkové namáhání klesá. Rozdûlení deformace a po‰kození ve vzorku je nehomogenní. Na základû tûchto úvah lze konstatovat, Ïe lom betonu je charakterizován lokalizací deformace, kterou lze modelovat makrotrhlinou a popsat prostfiedky lomové mechaniky. V pfiíspûvku je beton modelován jako dvoufázové kontinuum (obdobnû jako v [10]) a pozornost je zamûfiena na interakci mezi trhlinou a zrnem kameniva – viz obr. 1. Konfigurace, kdy se vrchol makrotrhliny nachází v tûsné blízkosti zrna kameniva, pfiípadnû kdy její vrchol leÏí na rozhraní kamenivo/zatvrdlá cementová pasta, mÛÏe v˘raznû ovlivnit chování makrotrhliny zejména v oblasti zkou‰ky odpovídající tfietímu stadiu závislosti zatíÏení-prÛhyb (tj. oblast mezi body B a C na obr. 1). Cílem pfiíspûvku je popsat vliv interakce trhliny s kamenivem na v˘sledné hodnoty efektivní lomové houÏevnatosti betonu a to v závislosti pfiedev‰ím na materiálov˘ch charakteristikách zatvrdlé cementové pasty a kameniva. Vzhledem k velkému rozptylu odpovídajících materiálov˘ch dat jsou v˘poãty provedeny pro ‰iroké spektrum moÏn˘ch hodnot jak zatvrdlé cementové pasty, tak i kameniva. Speciální pozornost je vûnována pfiípadu, kdy makrotrhlina prochází kamenivem. Aktuálnost zkoumané problematiky ukazuje napfi. [11], kde je experimentálnû studováno zvy‰ování houÏevnatosti cementov˘ch

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

VùDA SCIENCE

AND

A ZV Á¯ H ZL K AU VMÍ RESEARCH

kompozitÛ s ohledem na ne/pravideln˘ tvar zrna kameniva a jeho soudrÏnost s matricí, pfiiãemÏ jsou jako srovnávací pouÏity kompozity, cementová pasta s ãásticemi – ocelov˘mi/sklenûn˘mi kuliãkami. Obr. 2. ilustruje reálnou situaci v lomov˘ch plochách betonu (bez drobné frakce kameniva) trámce se záfiezem po zkou‰ce 3BO. Na obrázku jsou dobfie patrné pfietrÏené ãástice, i zrna z matrice vytaÏená. ·Í¤ENÍ TRHLINY V BETONU – MODE L DVOU FÁZOVÉ HO KONTINUA

Beton je modelován jako dvoufázové kontinuum. První fáze (matrice) je tvofiena zatvrdlou cementovou pastou, druhá fáze (ãástice) je tvofiena kamenivem. Pfiedpokládáme, Ïe obû fáze jsou homogenní a izotropní a lze je charakterizovat elastick˘mi konstantami (YoungÛv modul a Poissonovo ãíslo) a odpovídající hodnotou lomové houÏevnatosti. Rozhraní mezi matricí a ãásticemi je modelováno jako hranice, kde se mûní elastické konstanty a hodnota lomové houÏevnatosti skokem, pfiiãemÏ sloÏky posunutí pfiecházejí z jednoho prostfiedí do druhého spojitû (hranice s ideální adhezí). Pro v˘poãet MKP je pouÏit model rovinné deformace a ãástice jsou modelovány jako kruhové oblasti. V pfiípadû trhliny ‰ífiící se dvoufázov˘m prostfiedím mohou nastat dva základní pfiípady. První odpovídá trhlinû, jejíÏ vrchol se nachází v matrici v urãité vzdálenosti od ãástice. Chování trhliny mÛÏe b˘t ovlivnûno lokální koncentrací napûtí existující v matrici, která je vyvolaná existencí ãástice. Pro popis chování trhliny lze pouÏít klasick˘ pfiístup lomové mechaniky. Podstatnû komplikovanûj‰í je pfiípad trhliny s vrcholem na rozhraní matrice/ãástice (obr. 1). KRITERIUM

S TA B I L I T Y

PRO TRHLINU S VRCHOLEM N A R O Z H R A N Í D V O U M AT E R I Á L Ò

V pfiípadû trhliny v homogenním prostfiedí má rozloÏení napûtí vzhledem ke vzdálenosti od vrcholu trhliny r singulární charakter typu r–1/2. Exponent singularity napûtí je roven 1/2, rozmûr faktoru intenzity napûtí KI je MPa m1/2. Kritická veliãina faktoru intenzity napûtí je lomová houÏevnatost, KIC, a kriterium stability má tvar (1). KI (délka trhliny, zatíÏení) < KIC

(1)

V pfiípadû trhliny s vrcholem na rozhraní jiÏ pro rozdûlení napûtí takové vztahy neplatí a dochází ke zmûnû charakteru B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 2 Zlomky trámce se záfiezem po zkou‰ce tfiíbodov˘m ohybem (detail dole) – zrna kameniva pfielomená i vytaÏená ze zatvrdlé cementové pasty Fig. 2 Parts of specimen after three-point bending test (below in detail) – fracture/pull out of aggregates

singularity. Rozdûlení napûtí je typu r–λ, kde 0 < λ < 1 je exponent singularity, jehoÏ hodnota závisí na materiálov˘ch konstantách obou materiálÛ [10]. Podobnû jako faktor intenzity napûtí KI je zde definován zobecnûn˘ faktor intenzity napûtí HI, kter˘ je funkcí materiálov˘ch parametrÛ, aplikovaného napûtí, geometrie tûlesa a okrajov˘ch podmínek a jeho hodnota musí b˘t urãena numericky. Skuteãnost, Ïe hodnota exponentu singularity λ ≠ 1/2 znamená, Ïe pro studium takov˘ch trhlin nelze pouÏít pfiístupy klasické lomové mechaniky [12] a zejména kriterium stability (1) musí b˘t modifikováno. Podmínka stability trhliny je pro tyto pfiípady formulována pomocí stfiední hodnoty normálového napûtí vypoãteného v oblasti pfied jejím vrcholem [13]. Tato hodnota je porovnána s kritick˘m lomov˘m napûtím, které je materiálovou konstantou a mÛÏe b˘t vyjádfieno pomocí odpovídající hodnoty lomové houÏevnatosti KIC. Je tedy moÏno vypoãítat kritické aplikované napûtí σa,crit nutné k tomu, aby se trhlina ‰ífiila pfies rozhraní – viz [10]. σa, crit =

2Dλ–1/2 KIC HI(1MPa) (2 – λ + gr)

(2)

Ve vztahu (2) je D velikost ãástice, HI (1 MPa) numericky (MKP) urãená hod-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

nota zobecnûného faktoru intenzity napûtí pro vnûj‰í zatíÏení 1 MPa, gr oznaãuje známou funkci materiálov˘ch parametrÛ. V¯POâTOV¯ MODEL V rámci lineární elastické lomové mechaniky je tedy na‰ím cílem vyjádfiení aplikovaného napûtí (2), které je dostaãující pro prÛchod trhliny rozhraním mezi matricí a ãásticí. Fyzikální v˘znam mají dvû konfigurace (obr. 1). V prvním pfiípadû se jedná o trhlinu, která se ‰ífií v matrici a nachází se na jejím rozhraní s ãásticí, druh˘ pfiípad odpovídá situaci, kdy trhlina pro‰la ãásticí, do‰lo k rozlomení ãástice a trhlina se nachází na rozhraní ãástice/matrice. âástice je modelována jako kruhová inkluze o prÛmûru D (obr. 3), je uvaÏována rovnost Poissonov˘ch ãísel obou fází kompozitu. Nestuduje se ‰ífiení trhliny podél rozhraní. Pro zjednodu‰ení dále pfiedpokládáme, Ïe mÛÏeme zanedbat interakci vrcholu trhliny s ostatními ãásticemi. Tento pfiedpoklad je oprávnûn˘, uváÏíme-li singulární prÛbûh napûtí v okolí vrcholu trhliny a skuteãnost, Ïe hustota ãástic je dostateãnû malá. Dle uveden˘ch pfiedpokladÛ a zjednodu‰ení lze pro v˘poãet kritického napûtí v obou uveden˘ch pfiípadech zvolit model trhliny s vrcholem na rozhraní matrice/ãástice, resp. ãástice/matrice,

5/2002

41

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

která je namáhána normálov˘m napûtím σappl (obr. 1, 3). V pfiípadû zkou‰ky trámcÛ tfiíbodov˘m ohybem pfiedpokládáme, Ïe trhlina se ‰ífií z centrálního záfiezu.

noty lomové houÏevnatosti betonu, a to v závislosti pfiedev‰ím na materiálov˘ch charakteristikách zatvrdlé cementové pasty a kameniva – viz. tab. 1. Z tohoto hlediska je rozhodující konfigurace, pfii níÏ se makrotrhlina zastaví pfii svém ‰ífiení na rozhraní zatvrdlá cementová pasta – kamenivo a následn˘ prÛchod kameni-

V¯SLEDKY A DISKUZE Cílem pfiíspûvku bylo popsat vliv interakce trhliny s kamenivem na v˘sledné hod-

Obr. 3 Model ãástice kameniva Fig. 3 Particle/ aggregate model

σappl D

Tab. 1 Modul pruÏnosti a lomová houÏevnatost uvaÏovan˘ch ãástic a matrice Tab. 1 Modulus of elasticity and fracture toughness for material of aggregate/matrix Materiál âástice

Matrice a)

Ematrice / Eãástice

Ïula

ãediã

pískovec Ïula ãediã zatvrdlá cementová pasta

Hodnoty E pro matrici jsou uvaÏovány pro v˘poãet parametricky 20, 30 a 40 GPa.

âástice pískovec

KIC [MPa.m1/2] 0,28 – 0,52 1,8 – 6,3 1,8 – 6,35 0,1 – 0,8

E [GPa] 20 50 60 25 – 45a)

2/2 3/2 4/2 2/5 3/5 4/5 2/6 3/6 4/6

HI [MPa.mP] 1,289 1,187 1,105 1,457 1,393 1,338 1,480 1,424 1,374

D = 8 mm σcrit,min [MPa] 0,65 0,57 0,52 5,48 4,90 4,49 5,75 5,16 4,75

σcrit,max [MPa] 1,21 1,06 0,97 19,09 17,13 15,72 20,28 18,20 16,74

HI [MPa.mP] 1,082 1,033 0,988 1,144 1,124 1,103 1,150 1,134 1,117

D = 16 mm σcrit,min [MPa] 0,78 0,68 0,62 6,58 5,86 5,36 6,90 6,19 5,68

σrit,max [MPa] 1,44 1,26 1,14 23,04 20,52 18,77 24,36 21,82 20,03

D = 16 mm σcrit,min [MPa] 0,15 0,19 0,22 0,09 0,11 0,13 0,08 0,10 0,12

σrit,max [MPa] 1,20 1,52 1,76 0,71 0,89 1,05 0,65 0,80 0,95

Tab. 2 Kritické napûtí – rozhraní matrice/ãástice kameniva Tab. 2 Critical stress – matrix/particle interface Tab. 3 Kritické napûtí – rozhraní ãástice kameniva/matrice Tab. 3 Critical stress – particle/matrix interface ãástice Ematrice /Eãástice pískovec

Ïula

ãediã

42

2/2 3/2 4/2 2/5 3/5 4/5 2/6 3/6 4/6

HI [MPamP] 1,725 1,666 1,615 1,746 1,761 1,748 1,726 1,759 1,758

D = 8 mm σcrit,min [MPa] 0,17 0,22 0,25 0,10 0,13 0,15 0,09 0,12 0,14

σcrit,max [MPa] 1,36 1,76 2,00 0,80 1,04 1,20 0,72 0,96 1,12

B

ETON

HI [MPamP] 2,020 1,887 1,784 2,164 2,135 2,079 2,157 2,156 2,118

• TEC

H NOLOG I E

vem vãetnû situace, kdy se vrchol trhliny nachází na rozhraní kamenivo – zatvrdlá cementová pasta (obr. 1). V obou pfiípadech dochází v dÛsledku skokové zmûny materiálov˘ch parametrÛ (vãetnû hodnot lomové houÏevnatosti) i ke zmûnû v chování trhliny. V závislosti na relaci mezi tûmito parametry v obou prostfiedích (pasta, kamenivo), mÛÏe dojít k zastavení ‰ífiení trhliny na rozhraní pasta – kamenivo (pfiípadnû kamenivo – pasta) a tedy ke skokovému nárÛstu vnûj‰ího zatíÏení v diagramu zatíÏení prÛhyb, pfiípadnû (v opaãném pfiípadû pomûrÛ materiálov˘ch parametrÛ) k náhlému poklesu vnûj‰ího zatíÏení vyvolaného skokov˘m prÛchodem makrotrhliny ãásticí. V pfiípadû chybné interpretace tohoto jevu mohou oba tyto pfiípady ovlivnit v˘slednou hodnotu mûfiené lomové houÏevnatosti. S cílem pfiispût k objasnûní jevu, jsou v pfiíspûvku obû konfigurace analyzovány pomocí obecného lomovû-mechanického modelu popisujícího chování trhliny s vrcholem na rozhraní dvou rÛzn˘ch elastick˘ch materiálÛ a jsou vypoãteny hodnoty kritického vnûj‰ího aplikovaného napûtí, které je zapotfiebí k prÛchodu makrotrhliny rozhraním ãástice. V˘sledkem aplikace tohoto postupu jsou kritické hodnoty vnûj‰ího aplikovaného napûtí σcrit , které závisejí na materiálov˘ch parametrech obou sloÏek betonu, na velikosti ãástic kameniva a na lomové houÏevnatosti materiálu, do kterého se bude trhlina dále ‰ífiit. V˘sledky jsou uvedeny v tabulkách 2 a 3 a na obr. 4 a 5, kde lze nalézt rovnûÏ hodnotu zobecnûného faktoru intenzity napûtí HI. Vzhledem k rozptylu materiálov˘ch parametrÛ obou prostfiedí, a v dÛsledku toho i moÏného rozptylu hodnot kritického napûtí, jsou v tabulkách vÏdy uvedeny moÏné minimální a maximální hodnoty. V‰echny údaje uvedené v tab. 2 aÏ 4 a na obr. 4 a 5 jsou vypoãteny pro vnûj‰í aplikované napûtí σappl = 3 MPa. Poznamenejme v‰ak, Ïe v dÛsledku linearity problému lze tyto v˘sledky snadno pfiepoãítat a pouÏít i pro jinou úroveÀ zatûÏování. Je patrn˘ znaãn˘ rozdíl v hodnotách kritického napûtí pro rÛzné materiály zrna kameniva. Pro srovnání uveìme také minimální (maximální) kritické napûtí pro pfiípady, kdy je matrice i ãástice tvofiena zatvrdlou cementovou pastou: pro rozhraní matrice/ãástice je to 0,23 (1,86) MPa pro ãástici s D = 8 mm (trhlina délky 25 mm)

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

VùDA SCIENCE

a 0,28 (2,22) MPa pro ãástici s D = 16 mm (trhlina délky 21 mm); pro rozhraní ãástice/matrice pak 0,17 (1,39) MPa pro D = 8 mm (trhlina 33 mm) a 0,15 (1,19) MPa pro D = 16 mm (trhlina 37 mm). Z ÁV ù R Jsou uvedeny v˘sledky anal˘zy lomového chování betonu, modelovaného jako dvoufázové prostfiedí sestávající ze zatvrdlé cementové pasty (matrice) a kameniva (ãástice). NavrÏen˘ model umoÏÀuje popsat lomové chování makrotrhliny ‰ífiící se v tomto prostfiedí a pro reálná materiálová data jsou presentovány pfiíslu‰né v˘poãty. Z v˘sledkÛ lze usoudit, Ïe v pfiípadû, kdy se trhlina blíÏí kamenivu, anebo se zastaví na rozhraní zatvrdlá cementová pasta/kamenivo (pfiípadnû po prÛchodu kamenivem na rozhraní kamenivo/zatvrdlá cementová pasta), mÛÏe dojít ke zdánlivému zv˘‰ení (pfiípadnû sníÏení) mûfiené hodnoty lomové houÏevnatosti. Tento jev mÛÏe pfiispût k objasnûní rozptylu v publikovan˘ch hodnotách lomové houÏevnatosti betonu. Vzhledem k tomu, Ïe namûfiená hodnota efektivní lomové houÏevnatosti betonu je úmûrná vypoãtenému kritickému napûtí σcrit , lze tento jev i kvantifikovat. NavrÏen˘ model se uplatní zejména v pfiípadû pevné vazby mezi povrchem zrna kameniva a zatvrdlou cementovou pastou, napfi. u drceného kameniva. Presentované v˘sledky lze dále vyuÏít pfii návrhu typu a velikosti kameniva do betonu s poÏadovan˘mi vlastnostmi.

Ing. Zbynûk Ker‰ner, CSc. ÚSM FAST VUT v Brnû Vevefií 95, 662 37 Brno e-mail: [email protected]

[8] Ker‰ner Z., Bílek V.: Infuence of microstructure on toughening mechanisms of concretes. Eng. Mech., Vol. 5, 1998, No. 3, 199–201 [9] Shah S. P., Ouyang C.: Fracture mechanics for failure of concrete, Annu. Rev. Mat. Sci. 24, 1994, 293–320 [10] Knésl Z., Náhlík L., Ker‰ner Z.: Calculation of the critical stress in twophase materials, Proc. Structural Engineering, Mechanics and Computation SEMC 2001, Cape Town, 2001, 737–744, ISBN 0-08043948-9 [11] Merchant I. J., and others: Toughening cement-based materials through the control of interfacial bonding, Cement and Concrete Research 31, 2001, 1873–1880 [12] Lipetzky P., Knésl Z.: Crack-particle interaction in a two-phase composite. Part II: crack deflection Inter. Journal of Fracture 73:1, 1995, 81–92 [13] Knésl Z., Knápek A., Bednáfi K.: Evaluation of the critical stress in bonded materials with a crack perpendicular to the interface in: Surface Modification Technologies XI. Eds/: T.S. Sudarshan, M. Jeandin and K.A. Khor, The Institute of Metals, London, 1998, 153–159

Ing. Lubo‰ Náhlík, Ph.D. e-mail: [email protected] Prof. RNDr. Zdenûk Knésl, CSc. e-mail: [email protected] oba: ÚFM AV âR ÎiÏkova 22, 616 62 Brno

Obr. 5 Kritické napûtí – rozhraní ãástice kameniva (8 mm)/matrice Fig. 5 Critical stress – particle (8 mm size)/matrix interface

σcrit [MPa]

σcrit [MPa]

Obr. 4 Kritické napûtí – rozhraní matrice/ãástice kameniva (8 mm) Fig. 4 Critical stress – matrix/particle (8 mm size) interface

Ematrice/Eãástice [–]

Ematrice/Eãástice [–]

ETON

A V¯ZKUM RESEARCH

Literatura: [1] Karihaloo B. L.: Fracture mechanics of concrete. Longman Scientific & Technical, New York, 1995 [2] Ker‰ner Z., Bílek V., Schmid P.: Fracture mechanics study of two aspects reducing mechanical characteristics of concrete Acta Polytechnica, Praha, Vol. 39, 2/1999, 25–38. [3] Bílek V.: Role of admixtures in degradation of fracture properties of concrete Proc. CANMET/ACI konference Superplasticizers and other chemical admixtures in concrete, Nice, 2000, 153–167 [4] Bílek V. and others: Development of fracture characteristics of hardened cement pastes and causes of microcracking. FRAMCOS-4, Cachan, 2001, 177–181, ISBN 90-2651-825-0 [5] Bílek V. a kol.: …a nejlep‰í je beton, kter˘ zmrzne. Sb. konf. Betonáfiské dny 2001, Pardubice, 2001, 228–233, ISBN 80-238-7595-7 [6] Lange-Kornbak D., Karihaloo B. L.: Design of concrete mixes for minimum brittleness, Adv. Cement Based Materials, No. 3, 1996, 124–132 [7] Li V. C., Huang J.: Relation of concrete fracture toughness to its internal structure, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 35, No. 1/2/3, 1990, 39–46

Pfiíspûvek vznikl s podporou projektu GA âR 106/01/0381 a v˘zkumného zámûru CEZ: J22/98: 261100009.

B

AND

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

43

SOFTWARE SOFTWARE

VIRTUÁLNÍ

ZKU·EBNA ÎELEZOBETONOV¯CH KONSTRUKCÍ NA INTERNETU VIRTUAL TESTING LABORATORY FOR REINFORCED CONCRETE STRUCTURES ON THE INTERNET

PETR BRANI·, JAN âERVENKA Virtuální testovací laboratofi je internetová aplikace provozovaná na internetovém serveru. UmoÏÀuje stavebním inÏen˘rÛm provádût analytické v˘poãty pevnosti betonov˘ch konstrukcí bez nutnosti vlastnit specializovan˘ program a vysok˘ v˘poãetní v˘kon. The Virtual Testing Laboratory is an Internet application run on the internet server. It allows civil engineers to perform analytical computations of strength of concrete structures without owning a specialized program and high computational output. Virtuální testovací laboratofi (VTLS), internetová aplikace provozovaná na serveru, umoÏÀuje stavebním inÏen˘rÛm provádût analytické v˘poãty pevnosti betonov˘ch konstrukcí bez nutnosti vlastnit specializovan˘ program a vysok˘ v˘poãetní v˘kon, zaji‰Èuje ve‰kerou správu dat v projektech, komunikaci s terminálov˘m serverem i následné on-line vyúãtování pronajatého ãasu na v˘poãetním serveru. Nabízí téÏ moÏnosti konzultace v˘poãtu s odborníky prostfiednictvím nûkolika komunikaãních kanálÛ (email, videokonference, „instant messaging“). VTLS komunikuje s uÏivatelem v˘hradnû prostfiednictvím technologií sítû internet. V˘hodou tohoto pojetí je relativnû nízká hardwarová i softwarová nároãnost aplikace na stranû klienta (uÏivatele). V‰echny v˘poãty i dal‰í manipulace s daty se provádûjí na serveru, v˘stupy získává uÏivatel ze standardního internetového prohlíÏeãe. VTLS je souãástí projektu ISTforCE (Intelligent Services and Tools for Concurrent Engineering, www.ISTforCE.com) [3], [4].

Cílem tohoto rozsáhlého mezinárodního projektu bylo vytvofiení internetové platformy pro stavebního inÏen˘ra – tj. tvorba specializovaného portálu na bázi WWW, pfies kter˘ je pfiístupná fiada on-line sluÏeb, které zjednodu‰í a zefektivní práci pfii navrhování stavby. Jedná se zejména o rÛzné specializované v˘poãty, poradenské sluÏby, on-line databáze stavebních dílÛ a e-commerce sluÏby. Hlavním cílem VTLS bylo zpfiístupnit existující softwarov˘ produkt pro nelineární anal˘zu (program Atena [1], [2]) jako online internetovou sluÏbu. Základním poÏadavkem je moÏnost spou‰tûní z libovolného poãítaãe pfiipojeného k internetu. K tomu bylo zapotfiebí vybudovat v˘konn˘ server s moÏností vzdáleného pfiipojení pro provádûní v˘poãtÛ a internetovou aplikaci, která bude pfies internetov˘ prohlíÏeã zaji‰Èovat ve‰kerou komunikaci s uÏivatelem – zejména pfiihlá‰ení, nahrání dat na server, realizace terminálového pfiipojení a staÏení v˘sledkÛ. Program ATENA [1],[2], kter˘ je hlavním v˘poãtov˘m nástrojem virtuální laboratofie umoÏÀuje provádût simulace chování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí v provozních nebo mezních stavech. Program modeluje vznik trhlin, drcení betonu nebo teãení v˘ztuÏe. Moderní numerické modely programu umoÏÀují pfiesnûj‰í v˘poãty rozmístûní a ‰ífiky trhlin, prÛhybÛ nebo ovûfiení maximální únosnosti konstrukce. R EALIZ AC E Server je umístûn na komunikaãní vûÏi v Praze 7-Hole‰ovicích a pfiipojen na pátefiní síÈ internetu rychlostí 100 Mbit/s. Jeho vzdálená správa je zaji‰tûna pomocí Terminal Services a pomocí systému vzdálené kontroly VNC. Server je pfiístupn˘ na internetové adrese

Tab. 1 Schéma uÏivatelského prostfiedí virtuální zku‰ebny Tab. 1 Scheme of the users’ interface of the virtual testing room Záhlaví – zÛstává stále stejné Menu – dynamicky se mûní Pracovní plocha – zde probíhá správa Nápovûda – dynamicky se mûní podle toho, jakou akci projektÛ a úloh, posílání zpráv, konzultace podle toho, v jaké ãásti systému se uÏivatel právû vykonává i administrace systému uÏivatel právû nachází

44

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

www.cervenka.cz/vtls. V souãasné dobû probíhá zku‰ební provoz v anglické verzi. V tomto období je moÏné získat pfiístupová práva do virtuální laboratofie zdarma. Systémové poÏadavky – VTLS funguje na libovolném poãítaãi pfiipojeném do sítû internet s nainstalovan˘m webov˘m prohlíÏeãem. Z dÛvodÛ pouÏití ActiveX komponenty pro realizaci pfiístupu na terminálov˘ server je doporuãen Internet Explorer verze 4 a vy‰‰í. Pro pohodlnou práci je doporuãeno rozli‰ení 1024 x 768 pixelÛ a minimálnû 256 barev. Pro optimální chod aplikace je doporuãeno rychlé internetové pfiipojení (minimálnû 56 kbit/s). Vzhled a ovládání – Cel˘ systém komunikuje s uÏivatelem v˘hradnû prostfiednictvím internetového prohlíÏeãe. S aplikací se zachází naprosto stejnû, jako s ostatními internetov˘mi stránkami. UÏivatel pfiedává serveru instrukce pomocí odkazÛ a vyplÀováním formuláfiÛ a odpovûdi dostává ve formátu HTML. RozloÏení uÏivatelského prostfiedí (obr. 1) je schematicky znázornûno v tabulce 1. Ve stfiedu se nalézá pracovní plocha se správou projektÛ a úkolÛ. Po levé stranû je dynamicky se mûnící menu a po pravé stranû se objevuje nápovûda pro aktuální ãinnost uÏivatele. Po pfiipojení na terminálov˘ server se uÏivateli otevfie nové okno prohlíÏeãe s ActiveX komponentou terminálu. V oknû se provádí pfiíprava dat a jejich anal˘za. Se softwarem Atena2D se pracuje naprosto stejnû, jako by byl nainstalován pfiímo na uÏivatelovû poãítaãi. P OPIS SYSTÉ M U Základní ãásti VTLS (obr. 2): • registrace a pfiihla‰ování • správa projektÛ a úloh • konzultace • systém pro posílaní zpráv • úãtování • administrace systému • nápovûda VTLS je koncipována jako nevefiejná aplikace, k jejímu uÏívání je tudíÏ tfieba získat uÏivatelsk˘ úãet zabezpeãen˘ heslem. Tûchto úãtÛ je v systému nûkolik

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

SOFTWARE SOFTWARE

typÛ a li‰í se od sebe úrovní oprávnûní. Pfiihla‰ování probíhá z hlavní stránky VTLS. Pro nové uÏivatele VTLS je pfiipraven registraãní formuláfi, ve kterém je nutno vyplnit jméno a kontaktní údaje, pfiípadnû název a adresu firmy. Formuláfi je rovnou odeslán správci systému. Ten po ovûfiení poskytnut˘ch údajÛ vytvofií nového uÏivatele (vût‰inou typu power-user). V pfiípadû zapomenutého hesla, nabízí VTLS moÏnost zaslat heslo na emailovou adresu uÏivatele. Procedura probíhá tak, Ïe uÏivatel napí‰e do formuláfie svojí emailovou adresu, VTLS provûfií zda v databázi taková adresa existuje a pokud ano, ode‰le uÏivateli heslo. Základním úkolem VTLS je obhospodafiovat soubory urãené k anal˘ze na terminálovém serveru a soubory v˘sledkÛ tûchto anal˘z. Skupina souborÛ náleÏících k jednomu analytickému v˘poãtu se naz˘vá úloha (task). Skupina souvisejících úloh se naz˘vá projekt (project). Nové projekty mohou vytváfiet uÏivatelé úrovnû admin nebo poweruser. Ke kaÏdému projektu se definují pfiístupová práva ostatním uÏivatelÛm. Implicitnû mÛÏe s projektem pracovat jen jeho autor a administrátor. Zakladatel projektu urãí konzultanty. Nové úlohy mohou tvofiit v‰ichni uÏivatelé s právem pfiístupu k projektu. Data úlohy jsou uloÏena na serveru ve speciální adresáfiové struktufie a nelze pfiistupovat pfiímo. Pokud chce nûkter˘ uÏivatel s úlohou pracovat, musí si soubory „vytáhnout“ do svého pracovního adresáfie na serveru. Soubory úlohy je moÏno aktualizovat soubory z pracovního adresáfie. Aby se zamezilo vzájemnému pfiepisování dat, má uÏivatel moÏnost si úlohu „zamknout“. V takovém pfiípadû mají ostatní uÏivatelé k úloze sice pfiístup, ale nemohou data pfiepisovat. Mohou v‰ak vytvofiit novou úlohu zkopírováním pÛvodní a s tou pracovat standardním zpÛsobem. Nahrání dat na server se provádí pomocí http pfienosu. Data se naãtou do HTML formuláfie a ode‰lou na server. Data se vÏdy nahrávají do pracovního adresáfie uÏivatele. Odtud je lze pfienést do adresáfie úlohy a zpfiístupnit tak ostatním uÏivatelÛm. Systém podporuje i moderní zpÛsoby v˘mûny dat s produktovû orientovan˘mi databázemi a CAD systémy ve formátu IFC2x a DXF. Více informací o nastupujícím objektovû orientovaném standartu IFC pro v˘mûnu dat mezi inÏen˘rsk˘mi aplikacemi lze získat na internetové adreB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

se www.iai-international.org nebo www.proDAEC.org. Pokud si uÏivatel chce stáhnout data úlohy (typicky v˘sledky anal˘zy) má dvû moÏnosti: • klasick˘ „download“ – data se pomocí COM komponenty na stranû serveru

zkomprimují do jednoho souboru a ten je uÏivateli nabídnut ke staÏení. • „download“ a spu‰tûní – tato volba je urãena pro uÏivatele, ktefií vlastní produkt Atena2D a mají jej nainstalován na svém poãítaãi. Pfii tomto zpÛsobu staÏení pracuje uÏivatel s komponentou Acti-

Obr. 1 Pfiíklad vzhledu pracovní plochy virtuální laboratofie Fig. 1 Typical view of the virtual laboratory user interface

poweruser

user consultant accountant

Touto úrovní zabezpeãení je vybavena vût‰ina uÏivatelÛ VTLS. Poweruser mÛÏe vytváfiet a upravovat projekty a úlohy, pfiidûlovat k nim oprávnûní, urãovat k projektÛm konzultanty a podílet se na projektech a úlohách jin˘ch uÏivatelÛ, pokud mu na to byla pfiidûlena oprávnûní Tento uÏivatel mÛÏe pracovat na existujících projektech na které mu byla pfiidûlena oprávnûní, mÛÏe vytváfiet nové úlohy, nemá v‰ak moÏnost vytváfiet vlastní projekty MÛÏe pracovat s projekty, ke kter˘m byl pfiidûlen, mÛÏe k projektÛm pfiidávat úãetní poloÏky za poskytnuté konzultace Spravuje úãetní poloÏky u v‰ech projektÛ, vytváfií XML faktury pro e-commerce server

Klient /zákazník

Elektronická faktura

Obr. 2 Schéma souãástí virtuální laboratofie Fig. 2 Components of virtual testing laboratory

• KONSTR

U KC E

Stav úãtu

• SANAC

Databáze dokumentÛ

Ovûfiení uÏivatele Login Heslo Jméno projektu

Databáze uÏivatelÛ

Hlavní stránka Virtuální zku‰ebny

Databáze znalostí

Terminálové sluÏby

Databáze projektÛ

On-line komunikace – text – grafika – video – hlas

Plnûní projektu – úkoly – ãasov˘ plán

Konzultant

E

5/2002

45

SOFTWARE SOFTWARE veX – zvolí adresáfi, kam se mají data stáhnout, komponenta nahraje a dekomprimuje ZIP soubor a otevfie v‰echny soubory Atena2D (*.CC2) Soubory které mají definovány asociace lze pfiímo otevfiít v oknû terminálu a pracovat s nimi. Standardnû se jedná o soubory programu Atena2D (*.CC2). Cel˘ proces probíhá tak, Ïe uÏivatel otevfie soubor pfiíslu‰n˘m tlaãítkem, následnû se otevfie okno terminálu s v˘zvou k pfiihlá‰ení a poté se uÏivateli otevfie asociovan˘ program se zvolen˘m souborem (*.CC2 – Atena2D). Ke kaÏdému projektu mÛÏe b˘t pfiifiazen jeden nebo více konzultantÛ, ktefií jsou uvedeni v seznamu u projektu. Pokud potfiebuje uÏivatel VTLS pomoc pfii fie‰ení úlohy (pfiíprava dat, v˘poãet), zvolí ze seznamu konzultanta a naváÏe s ním spojení. K dispozici je celá ‰kála komunikaãních kanálÛ. V systému, kde na jednom projektu pracuje více uÏivatelÛ, je velice dÛleÏité zajistit jejich snadnou komunikaci, coÏ vede ke znaãnému zefektivnûní v˘voje. VTLS nabízí mimo klasick˘ch forem komunikace (email, telefon) téÏ vlastní integrovan˘ systém zasílání zpráv (obr. 3). KaÏd˘ nov˘ uÏivatel systému, získává virtuální po‰tovní schránku (VTLS mailbox). MÛÏe pfiijímat od ostatních uÏivatelÛ zprávy a sám zprávy posílat. UÏivatelé se tak

mohou mezi sebou podûlit o zku‰enosti, pomáhat si pfii anal˘zách a podobnû. VTLS je komerãní aplikací. Nedílnou souãástí systému je proto i úãtovací modul. Ten obhospodafiuje ve‰keré platby za uÏívání systému – tj zejména: • pouÏívání systému (tj. získání pfiístupového oprávnûní) • uÏívání v˘poãetního serveru • konzultace KaÏd˘ uÏivatel a kaÏd˘ projekt patfií vÏdy pod nûkterého ze zákazníkÛ registrovan˘ch v systému. U v‰ech projektÛ jsou shromaÏìovány úãetní poloÏky. Ty mÛÏe vytváfiet administrátor, úãetní (accountant) nebo konzultant. Z tûchto poloÏek vytváfií úãetní faktury, které jsou následnû odesílány zákazníkovi. Vytvofiené faktury lze buì tisknout a dále s nimi zácházet klasick˘m zpÛsobem, nebo je moÏné vyuÏít sluÏeb ISTforCE e-commerce serveru. VTLS umoÏnuje pfievedení existující faktury na dokument XML. Ten je následnû pomocí protokolu HTTP automaticky odeslán na adresu e-commerce serveru. Ve‰keré dal‰í zacházení s XML fakturou (napfi. online platba) je jiÏ plnû v kompetenci e-commerce serveru. P ¤ Í K L A D P O U Î I T Í V T LS Simulaci skuteãného chování stavebních konstrukcí pomocí virtuální laboratofie lze

s v˘hodou pouÏít pfií rÛzn˘ch fázích návrhu konstrukce, napfi. posouzení ‰ífiky trhlin v provozním stavu nebo pfiesnûj‰í urãení mezních hodnot zatíÏení. Neménû dÛleÏitou aplikaãní oblastí je údrÏba a opravy stavebních konstrukcí. V pfiíkladû nûkolikapatrové rámové konstrukce (obr. 4) z pfiedpjatého a nepfiedpjatého betonu bylo cílem ovûfiit ‰ífiku trhlin a redistribuci vnitfiních sil pfii provozním a stálém zatíÏení. Dodavatel odmítl pfievzít záruky za dÛkladné probetonování silnû vyztuÏeného rámového rohu. Situaci komplikovala skuteãnost, Ïe se jedná o pohledové ãásti konstrukce, které nebudou po realizaci zakryty a kontrola ‰ífiky trhlin byla tudíÏ dÛleÏit˘m faktorem návrhu. Obr. 1 zobrazuje pracovní plochu uÏivatele po pfiihlá‰ení do virtuální zku‰ebny. Na této plo‰e si inÏen˘r organizuje práci do rÛzn˘ch projektÛ, dílãích úkolÛ a variant v˘poãtu. Poklepáním na nápis „REMOTE ATENA EXECUTION“ dojde ke spu‰tûní programu na vzdáleném serveru virtuální zku‰ebny a na vlastní poãítaã uÏivatele se pfiená‰í pouze grafické okno aplikace (obr. 5). V tomto oknû probûhne zadání geometrie, vyztuÏení a materiálov˘ch vlastností. Vlastní anal˘za pomocí virtuální zku‰ebny probíhá podobnû jako zatûÏovací zkou‰ka ve skuteãné laboratofii, s tím rozdílem, Ïe zde lze testovat konstrukce libo-

Obr. 3 Schéma v˘mûny dat mezi inÏen˘rem a VTLS Fig. 3 Schematic description of data exchange between an engineer and VTL Obr. 4 ¤e‰en˘ patrov˘ rám Fig. 4 The analyzed frame structure

VTLS message system Systém zpráv integrovan˘ pfiímo ve VTLS. ISTforCE videokonference systém Komfortní videokonferencing, vyuÏívá dal‰í sluÏby ISTforCE z produkce ‰panûlského partnera projektu firmy APIF. ICQ – „instant messaging“ V poslední dobû velice oblíbená forma komunikace – spoãívá pfiedev‰ím v pfiímém posílání zpráv (tzv. smart messaging) – umoÏÀuje také hlasovou komunikaci a pfienos souborÛ. Email Klasická forma elektronické komunikace. NetMeeting VyuÏívá sluÏeb programu Microsoft Netmeeting – umoÏÀuje pfienos zpráv, hlasu, videokonferencing, sdílení aplikace Telefon Pokud v‰e zklame, lze konzultovat i telefonicky.

46

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

SOFTWARE SOFTWARE

voln˘ch rozmûrÛ a tvarÛ. Nejprve se urãí zpÛsob podepfiení a historie zatûÏování. Poté je moÏno spustit vlastní v˘poãet, kter˘ opût probíhá na vzdáleném serveru virtuální zku‰ebny a inÏen˘r prÛbûÏnû sleduje graficky znázornûné v˘sledky na obrazovce jiÏ bûhem vlastní anal˘zy (obr. 6), napfi. diagram odezvy konstrukce, rozdûlení pomûrn˘ch deformací a v˘voj trhlin. V této fázi je moÏné se pfii déle trvajících v˘poãtech kdykoliv odpojit od v˘poãtového serveru. Bûhem odpojení v˘poãet na serveru virtuální zku‰ebny dále pokraãuje a pfii pozdûj‰ím pfiipojení lze dále pokraãovat v práci na úloze, napfi. zpracovávat a zkoumat získané v˘sledky. Hlavním kriteriem v tomto ukázkovém projektu bylo nalézt zpÛsob vyztuÏení konstrukce tak, aby ‰ífiky trhlin v provozním stavu nepfiekroãily hodnotu 0,3 mm. Pfii podobn˘ch situacích je nelineární anal˘za neoceniteln˘m nástrojem, kter˘ umoÏÀuje inÏen˘rÛm simulovat chování konstrukce v provozním stavu a experimentovat s rÛzn˘mi zpÛsoby vyztuÏení pro docílení Ïádaného efektu. Numerická simulace potvrdila, Ïe je moÏné sníÏit poãet pfiedpínacích kabelÛ ze dvou na tfii pfii zachování základních konstrukãních poÏadavkÛ, tj. zejména velikosti prÛhybu a ‰ífiky trhlin od provozního zatíÏen. Virtuální zku‰ebna umoÏnila ovûfiit navrÏené zpÛsoby vyztuÏení pomocí internetu bez nutnosti nákupu specializovaného softwaru. Z ÁV ù R Simulace chování a virtuální testování se dostávají do popfiedí zájmu ve v‰ech prÛmyslov˘ch odvûtvích od v˘roby polovodiãÛ po automobilov˘ prÛmysl. V souãasné dobû se tento nov˘ zpÛsob práce prosazuje i v oblasti stavebnictví. Autofii ãlánku jiÏ nûkolik let spolupracují na v˘robû programu ATENA, kter˘ umoÏÀuje provádût realistické simulace Ïelezobetonov˘ch stavebních konstrukcí. Virtuální testovací laboratofi umoÏÀuje pfiístup k moderním analytick˘m nástrojÛ pomocí internetu a tím by mohla pfiispût k ‰ir‰ímu vyuÏívání moderních informaãních technologii ve stavební praxi.

Literatura: [1 âervenka V., Pukl R.: Computer Models of Concrete Structures, Structural Engineering International, Vol. 2, No. 2, IABSE Zurich, ISSN 10168664, 1992, 103-107 [2] Dokumentace programu ATENA, âervenka Consutling, www.cervenka.cz, 2002 [3] âervenka J., âervenka V., Scherer R.: Virtuální zku‰ebna betonov˘ch konstrukcí, Sborník âeské betonáfiské dny 2001, âBS, Praha Obr. 5 Vzdálen˘ bûh aplikace v oknû internetového prohlíÏeãe pfii anal˘ze rámové konstrukce Fig. 5 User interface of the virtual laboratory and remote ATENA execution

Obr. 6 Deformovan˘ tvar a rozdûlení trhlin od stálého a provozního zatíÏení, rámov˘ v˘sek Fig. 6 Deformed shape and crack distribution in the frame connection due to permanent and service loading.

Autofii dûkují Evropské unii za finanãní podporu pfii v˘voji VTLS v rámci projektu ISTforCE IST-1999-11508 a âeské grantové agentufie za podporu pfii v˘voji prostorov˘ch materiálov˘ch modelÛ v grantu ã. 103/99/0755. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

[4] âervenka J., Pukl R.,: Testing of Building Structures in the Web: Towards Virtual Labs, Goncalves R., SteigerGarcao A. & Scherer R. J. (eds.) “Product and Process Modelling in Building and Construction”, Proc. 3rd ECPPM 2000, 25-27 Sept. 2000, Lisbon, Portugal, publ. Balkema, Rotterdam, The Netherlands

• KONSTR

Petr Brani‰ e-mail: [email protected] Ing. Jan âervenka, PhD. e-mail: [email protected]

U KC E

• SANAC

E

5/2002

oba: âervenka Consulting Pfiedvoje 22, 162 00 Praha 6 tel.: 220 610 018, fax: 222 612 227 www.cervenka.cz

47

EKOLOGIE ECOLOGY

ODPADOVÉ

HOSPODÁ¤STVÍ P¤I PROVOZU BETONÁREN WASTE MANAGEMENT IN CONCRETE MIXING PLANTS ACTIVITY

P ¤ I BY S L AVA T I C H OT O VÁ âlánek se zab˘vá poÏadavky na plnûní nejdÛleÏitûj‰ích povinností zahrnut˘ch v legislativû odpadového hospodáfiství pfii ãinnosti betonáren. Jedná se o povinnosti zahrnuté v zákonû ã. 185/2001 Sb., o odpadech, kter˘ nahradil pÛvodní zákon ã. 125/1997 Sb., o odpadech, a to od 1. ledna 2002. The article engages with a compliance of the most important obligation included in waste management legislation by concrete mixing plants acitivity. It deals with the duties included in the waste act Nr 185/2001 Sb. which replaced former waste act Nr. 125/1997 Sb. from the January 1st, 2002. Odpadové hospodáfiství (OH) zaujímá jednu z nejsledovanûj‰ích oblastí v ochranû Ïivotního prostfiedí. Základním právním pfiedpisem v OH je zákon ã. 185/2001 Sb., o odpadech, kter˘ nabyl úãinnosti dnem 1. ledna 2002 a nahradil do té doby platn˘ zákon ã. 125/1997 Sb., ve znûní pozdûj‰ích pfiedpisÛ. Zákon stanoví pravidla pro

pfiedcházení vzniku odpadÛ, práva a povinnosti osob v OH a pÛsobnost orgánÛ vefiejné správy. P¤EHLED

P R ÁV N Í C H P ¤ E D P I S Ò ,

Z ÁKON A V YDAN É PROVÁDùC Í P¤ E DPISY V OH • Zákon ã. 185/2001 Sb., o odpadech a o zmûnû nûkter˘ch dal‰ích zákonÛ, ve znûní zákona ã. 477/2001 Sb., zákona ã. 76/2002 Sb. a zákona ã. 275/2002 Sb., • Vyhlá‰ka âeského báÀského úfiadu ã. 99/1992 Sb., o zfiizování, provozu, zaji‰tûní a likvidaci zafiízení pro ukládání odpadÛ v podzemních prostorech, • Vyhlá‰ka Ministerstva Ïivotního prostfiedí (MÎP) a Ministerstva zdravotnictví ã. 376/2001 Sb., o hodnocení nebezpeãn˘ch vlastností odpadÛ, • Vyhlá‰ka (MÎP) ã. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadÛ, Seznam nebezpeãn˘ch odpadÛ a seznamy odpadÛ a státÛ pro úãely v˘vozu, dovozu a tranzitu odpadÛ a postup pfii udûlování souhlasu k v˘vozu, dovozu a tranzitu odpadÛ (Katalog odpadÛ),

Tab. 1 Pfiehled nejbûÏnûj‰ích odpadÛ produkovan˘ch v betonárnách Tab. 1 Summary of usual waste produced in the conrete mixing plants Kód druhu odpadu 10 13 14 13 02 05 13 05 02 15 01 10 15 02 02 16 01 03 16 06 01 17 04 05 19 08 02 20 01 01 20 01 21 20 01 33

20 03 01 20 03 04 20 03 07

48

Název druhu odpadu Odpadní beton a betonov˘ kal Nechlorované minerální motorové, pfievodové a mazací oleje Kal z odluãovaãÛ oleje Obaly obsahující zbytky nebezpeãn˘ch látek nebo obaly tûmito látkami zneãi‰tûné Absorpãní ãinidla, ãistící tkaniny zneãi‰tûné nebezpeãn˘mi látkami Pneumatiky Olovûné akumulátory Îelezo a ocel Odpady z lapákÛ písku Papír a lepenka Záfiivky a jin˘ odpad obsahující rtuÈ Baterie a akumulátory, zafiazené pod ã. 16 06 01, 16 06 02 nebo pod ãíslem 16 06 03 a netfiídûné baterie a akumulátory obsahující tyto baterie Smûsn˘ komunální odpad Kal ze septikÛ nebo Ïump Objemn˘ odpad B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Kategorie odpadu O N N N N O N O O O N

N O O O

• Vyhlá‰ka (MÎP) ã. 382/2001 Sb., podmínkách pouÏití upraven˘ch kalÛ na zemûdûlské pÛdû, • Vyhlá‰ka (MÎP) ã. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady, • Vyhlá‰ka (MÎP) ã. 384/2001 Sb., o nakládání s polychlorovan˘mi bifenyly, polychlorovan˘mi terfenyly, monometyltetrachlordifenylmetanem, monometyldichlordifenylmetanem, monometyldibromdifenylmetanem a ve‰ker˘mi smûsmi obsahujícími kteroukoliv z tûchto látek v koncentraci vût‰í neÏ 50 mg/kg (o nakládání s PCB), • Vyhlá‰ka (MÎP) ã. 237/2002 Sb., o podrobnostech zpÛsobu provedení zpûtného odbûru nûkter˘ch v˘robkÛ. Pfiehled nejdÛleÏitûj‰ích povinností vypl˘vajících z v˘‰e uveden˘ch platn˘ch právních pfiedpisÛ vydan˘ch na úseku odpadového hospodáfiství V YB R AN É Z ÁKL ADN Í P OJ MY: • Odpad je kaÏdá movitá vûc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo, povinnost se jí zbavit a pfiíslu‰í do nûkteré skupiny odpadÛ uveden˘ch v pfiíloze ã. 1 zákona, napfi. v˘robky s pro‰lou lhÛtou spotfieby, zneãi‰tûné materiály (napfi. oleje zneãi‰tûné PCB), nepouÏitelné souãásti (napfi. pouÏité baterie). • Nebezpeãn˘ odpad je odpad uveden˘ v Seznamu nebezpeãn˘ch odpadÛ uveden˘ ve vyhlá‰ce MÎP ã. 381/2001 Sb., a jak˘koliv jin˘ odpad vykazující jednu nebo více nebezpeãn˘ch vlastností uveden˘ch v pfiíloze ã. 2 zákona. • Komunální odpad je ve‰ker˘ odpad vznikající na území obce pfii ãinnosti fyzick˘ch osob, s v˘jimkou odpadÛ vznikajících u právnick˘ch osob nebo fyzick˘ch osob oprávnûn˘ch k podnikání. • Nakládání s odpady je jejich shromaÏìování, soustfieìování, sbûr, v˘kup, tfiídûní, pfieprava a doprava, skladování, úprava, vyuÏívání a odstraÀování. • Odpadové hospodáfiství je ãinnost zamûfiená na pfiedcházení vzniku odpadÛ, na nakládání s odpady a na následnou péãi o místo, kde jsou odpady trvale uloÏeny, a kontrola tûchto ãinností. • ShromaÏìování odpadÛ je krátkodobé

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

EKOLOGIE ECOLOGY

soustfieìování odpadÛ do shromaÏìovacích prostfiedkÛ v místû jejich vzniku pfied dal‰ím nakládáním s odpady. • Skladování odpadÛ je pfiechodné umístûní odpadÛ, které byly soustfiedûny (shromáÏdûny, sesbírány, vykoupeny) do zafiízení k tomu urãenému a jejich ponechání v nûm. • OdstraÀování odpadÛ jsou ãinnosti uvedené v pfiíloze ã. 4 zákona (skládkování, spalování apod.). • PÛvodce odpadÛ je právnická osoba, pfii jejíÏ ãinnosti vznikají odpady, nebo fyzická osoba oprávnûná k podnikání, pfii jejíÏ ãinnosti vznikají odpady. • Oprávnûná osoba je kaÏdá osoba, která je oprávnûna k nakládání s odpady podle tohoto zákona nebo podle zvlá‰tních pfiedpisÛ (Ïivnostensk˘ zákon). Povinnosti pÛvodcÛ odpadu (právnick˘ch osob, pfii jejichÏ ãinnosti vzniká odpad atd.) – pro provozovatele betonáren – vypl˘vají ze zákona ã. 185/2001 Sb., o odpadech a jeho provádûcích pfiedpisÛ. Povinnosti pÛvodcÛ odpadÛ se li‰í v závislosti na druhu odpadÛ. Dle zákona o odpadech se jedná o: • odpady (evidenãní znaãení O) (jedná se napfi. o odpady z jin˘ch smûsn˘ch materiálÛ na bázi cementu, kód: 10 13 11 kód - kaly z v˘roby betonu)

• nebezpeãné odpady (evidenãní znaãení N) (jedná se napfi. o odpady s obsahem ropn˘ch látek – absorpãní ãinidla, ãistící tkaniny zneãi‰tûné nebezpeãn˘mi látkami, kód: 15 02 02, dále o záfiivky, kód: 20 01 21 apod.). PÛvodce odpadu je povinen zafiadit odpad podle Katalogu odpadÛ, vydaného vyhlá‰kou MÎP ã. 381/2001 Sb. Seznam odpadÛ je uveden v pfiíloze ã. 1, seznam nebezpeãn˘ch odpadÛ je uveden v pfiíloze ã. 2 (nebezpeãn˘ odpad je v seznamech oznaãen *). Dále jsou uvedeny konkrétní povinnosti vypl˘vající z nového zákona o odpadech. POVINNOSTI

SMùREM

K O R G Á N Ò M V E ¤ E J N É S P R ÁV Y V OBLASTI OH • poÏádat pfiíslu‰n˘ okresní úfiad o souhlas k nakládání s nebezpeãn˘m odpadem, pfiíp. o nov˘ souhlas, pokud byl jiÏ vydán, a to nejpozdûji do konce roku 2003, • poÏádat pfiíslu‰n˘ okresní úfiad o souhlas k upu‰tûní od tfiídûní nebo oddûleného shromaÏìování odpadÛ vzhledem k následnému zpÛsobu vyuÏití, • pfiedávat pfiíslu‰n˘m okresním úfiadÛm hlá‰ení o druzích, mnoÏství odpadu a zpÛsobu nakládání s nimi v souladu se zákonem o odpadech (pfii produkci více

neÏ 50 kg nebezpeãn˘ch odpadÛ a 50 tun ostatních odpadÛ za kalendáfiní rok) kaÏdoroãnû do 15. února následujícího roku, vzor hlá‰ení dle vyhlá‰ky MÎP ã. 383/2001 Sb. je uveden v tab. 2, • zpracovat návrh plánu odpadového hospodáfiství v pfiípadû produkce více neÏ 10 t nebezpeãného odpadu roãnû a více neÏ 1 000 t ostatního odpadu roãnû, do jednoho roku od vyhlá‰ení závazné ãásti fie‰ení plánu OH kraje a pfiedat jej do 3 mûsícÛ ke zpracování kraji pfiíslu‰nému podle sídla pÛvodce odpadÛ; obsah tohoto plánu je uveden v ust. § 28 vyhlá‰ky MÎP ã. 383/2001 Sb., • uchovávat a evidovat ve‰keré doklady t˘kající se odpadového hospodáfiství pro potfieby kontrolních orgánÛ a vlastní (provozní a projektová dokumentace, vydané souhlasy, hlá‰ení o odpadech, vedení evidence odpadÛ, identifikaãní listy nebezpeãn˘ch odpadÛ apod.). PROVOZNÍ POVINNOSTI • odpady zafiazovat podle druhu a kategorií, • zajistit pfiednostní vyuÏití odpadÛ, • pfiedávat odpady k vyuÏití nebo odstranûní oprávnûné osobû (musí pfiedloÏit pfiíslu‰né oprávnûní – Ïivnostensk˘ list, koncesní listinu, souhlas Krajského Evid. ãíslo (Vyplní Okresní úfiad): List ã.: Poãet listÛ:

Tab. 2 Hlá‰ení o produkci a nakládání s odpady za rok Tab. 2 Report of production and waste management for year PÛvodce nebo oprávnûná osoba Iâ: PÛvodce nebo oprávnûná osoba (název): Ulice: Místo: Praha PSâ: Kód okresu (CZ-NUTS 4): CZ 011 OKEâ: 65.12 Celkov˘ poãet provozoven pÛvodce nebo oprávnûné osoby: Datum vyhotovení dokladu Razítko a podpis: Pofi. Dle Katalogu odpadÛ ãíslo Kód druhu Název druhu odpadu odpadu

1 1 2

B

2 20 01 21 20 03 01

ETON

• TEC

3 Záfiivky Smûs. komunální odpad

H NOLOG I E

Body Kategorie

4 N O

• KONSTR

5 Y

U KC E

Samostatná provozovna âíslo provozovny Název provozovny: Ulice: Místo: PSâ: Kód okresu (CZ-NUTS 4): OKEâ: Hlá‰ení vyplnil: Telefon/Fax: Provozovna je zapojena do systému sbûru komunálního odpadu obce: MnoÏství odpadu (tuny) Kód zpÛsobu Celkem (+) z tohodle ukládání sl. 8 (–)

6

• SANAC

E

7

5/2002

8 AN3 AN3

ano

ne Partner Iâ, název provozovny, sídlo provozovny kód okresu (CZ- NUTS 4) Provozovny 9

Pozn.

10

60194120, PraÏské sluÏby, Pod ·ancemi 444/1, 180 77 Praha 9, CZ 011

49

EKOLOGIE ECOLOGY Firma (název): Ulice: Místo: PSâ: Iâ: Jméno a pfiíjmení osoby odpovûdné za vedení evidence: Kód druhu Název druhu odpadu odpadu dle dle Katalogu odpadÛ Katalogu odpadÛ 10 13 11 Odpady z jin˘ch smûsn˘ch materiálÛ na bázi cementu Datum a ãíslo zápisu 28. 2. 2002 5. 4. 2002

Název provozovny: Ulice: Místo: PSâ: âíslo provozovny: Kategorie odpadu

MnoÏství odpadu (tuny) vzniklého pfiedaného celkem celkem

O

5 10

ZpÛsob nakládání s odpadem Kód zpÛsobu Iâ, název. sídlo a adresa firmy nakládání s odpadem které byl pfiedán odpad AN3

5 10

Tab. 3 Vzor vedení prÛbûÏné evidence odpadÛ Tab. 3 Example of runnig waste record

úfiadu k provozování zafiízení k vyuÏívání nebo odstraÀování odpadÛ apod.), • shromaÏìovat odpady utfiídûné podle jednotliv˘ch druhÛ a kategorií, • zabezpeãit odpady pfied neÏádoucím znehodnocením, odcizením nebo únikem, • vést prÛbûÏnou evidenci odpadÛ v rozsahu a s náleÏitostmi dle vyhlá‰ky MÎP ã. 383/2001 za kaÏdou samostatnou provozovnu a za kaÏd˘ druh odpadu zvlá‰È, evidence se vede pfii kaÏdé jednotlivé produkci odpadÛ – naplnûní sbûrné nádoby, pfiedání odpadÛ jiné oprávnûné osobû apod., v pfiípadû nepfietrÏitého vzniku odpadÛ se vede evidence v t˘denních intervalech, pfii periodickém svozu komunálního odpadu se vede evidence v mûsíãních intervalech, vzor vedení prÛbûÏné evidence je uveden v tab. 3, • vypracovat pro místa nakládání s nebezpeãn˘m odpadem identifikaãní listy (IL) nebezpeãn˘ch odpadÛ dle pfiílohy ã. 3 MÎP ã. 383/2001 Sb., • zajistit balení a znaãení vybran˘ch druhÛ nebezpeãn˘ch odpadÛ grafick˘m symbolem dle zákona o chemick˘ch látkách a chemick˘ch pfiípravcích (odpady s nebezpeãnou vlastností: hofilavost, toxicita, Ïíravost, infekãnost apod.), ostatní odpady oznaãit nápisem nebezpeãn˘ odpad,

• vyuÏít systému sbûru, tfiídûní, vyuÏívání a odstraÀování komunálních odpadÛ stanoveného obcí na základû písemné dohody s touto obcí (pokud není komunální odpad zne‰kodÀován pronajímatelem objektu na základû uzavfiené smlouvy), • udrÏovat pofiádek a ãistotu v prostorech, kde jsou skladovány, resp. shromaÏìovány produkované odpady, • urãit kvalifikovaného pracovníka odpovûdného za OH, pfii nakládání s nebezpeãn˘mi odpady v mnoÏství více neÏ 100 t za rok v posledních dvou letech urãit odpadového hospodáfie (kvalifikace: V· – 3 roky praxe, S· – 5 let praxe v odpadovém hospodáfiství v posledních 10 letech), • provádût pravidelnou kontrolu OH v jednotliv˘ch betonárnách. POVINNOSTI

P¤I NAKLÁDÁNÍ

S ODPADN ÍM I OLE J I A S B AT E R I E M I

PÛvodce odpadÛ je povinen pfii nakládání s odpadními oleji, bateriemi a akumulátory zajistit jejich oddûlené shromaÏdování, vyuÏití a odstranûní. Druhy odpadÛ, které se povaÏují za odpadní oleje, jsou uvedeny v pfiíloze ã. 13 vyhlá‰ky MÎP ã. 383/2001 Sb. – napfi. nechlorované minerální motorové, mazací a pfievodové oleje, synte-

O P R AV Y V minulém ãísle ãasopisu jsme za ãlánkem „Zkou‰ky se samozhutniteln˘m betonem“ uvedli chybnû jméno spoluautora Ing. Petra Holu‰i. 50

B

ETON

• TEC

tické motorové, pfievodové a mazací oleje. Seznam odpadních olejÛ podléhajících zpûtnému odbûru je uveden v pfiíloze ã. 14 uvedené vyhlá‰ky – napfi. motorové oleje, mazací oleje pro kompresory, mazací oleje pro turbiny, kapaliny pro hydraulické úãely, mazací oleje k obrábûní kovÛ a ostatní mazací oleje. Seznam látek, se kter˘mi nesmí b˘t odpadní oleje smíchány, je uveden v pfiíloze ã. 15 vyhlá‰ky – napfi. emulze ropn˘ch látek s obsahem vody, pohonné hmoty (benzin, nafta), alkoholy a nitrofiedidlo. Zpûtn˘ odbûr je povinen zajistit v˘robce a dovozce stanoven˘ch v˘robkÛ, a to od 23. února 2002. SANKCE

DLE ZÁKONA

O ODPADEC H

• nezpracování identifikaãního listu nebezpeãného odpadu: do v˘‰e 300 000 Kã, • nezafiazení odpadu podle Katalogu odpadÛ: do v˘‰e 1 000 000 Kã, • nakládání s nebezpeãn˘mi odpady bez potfiebného souhlasu pfiíslu‰ného správního úfiadu nebo v rozporu s ním: do v˘‰e 10 000 000 Kã apod. Ing. Pfiibyslava Tichotová EKOTIP® Pavlíkova 601, 142 00 Praha 4 tel.: 603 517 601

V ãlánku „Cementové suspenzie zv˘‰enej chemickej odolnosti“ autorÛ Janotky a ·paãka jsme v obr. 3 chybnû uvedli rozsah stupnice osy y „Pevnosti v tlaku v % pevnosti vzoriek uloÏen˘ch vo vodû“. Správn˘ rozsah stupnice je od 0 do 125 %. AutorÛm se za chyby vnesené do jejich textÛ omlouváme.

H NOLOG I E

redakce • KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

N O R M Y • J A K O S T • C E R TZI ÁF IHKLAACV EÍ STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

EUROKÓD EN 1990 ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ EUROCODE EN 1990 BASIS OF STRUCTURAL DESIGN M I L A N H O L I C K ¯, JANA MAR KOVÁ Základní norma EN 1990 je jiÏ dokonãena a transformace EurokódÛ se blíÏí do závûreãné etapy. Ukazuje se, Ïe ãlensk˘m státÛm CEN pfiipadne pfii jejich zavádûní nelehk˘ úkol – rozhodnout o národních parametrech ovlivÀujících spolehlivost staveb i ekonomické aspekty. The basic Eurocode EN 1990 is finished and the transformation of Eurocodes is coming to an end. The Member States of CEN should decide about National determined parameters influencing both the national safety level of construction works and economic aspects. V souãasné dobû dochází k transformaci pfiedbûÏn˘ch EurokódÛ ENV, které byly zavedeny do soustavy na‰ich norem jako âSN P ENV, na plnû operativní normy EN. Zodpovûdnou organizací za jejich tvorbu a vydávání je Evropská komise pro normalizaci CEN. V souãasnosti CEN sdruÏuje 19 plnoprávn˘ch ãlensk˘ch zemí, mezi nûÏ patfií od roku 1997 jako první v˘chodoevropsk˘ stát také âR. Z ãlenství v této organizaci pro nás plynou rÛzná práva a povinnosti, mezi jin˘mi povinnost zavést transformované Eurokódy EN do soustavy ãesk˘ch norem a právo úãastnit se tvorby EurokódÛ i jejich schvalování. Transformované Eurokódy EN tvofií deset souborÛ pokr˘vajících zásady navrhování, zatíÏení konstrukcí, navrhování konstrukcí s ohledem na stavební materiály, navrhování geotechnick˘ch konstrukcí a navrhování na úãinky seismicity. Úplná soustava operativních norem EN pro navrhování pozemních staveb má b˘t k dispozici v roce 2003, pro navrhování mostÛ v roce 2004. Pfiehled EurokódÛ EN 1990 aÏ EN 1999 a jejich vzájemná souvztaÏnost je patrná z obrázku 1. Kompletní soubor EurokódÛ bude tvofien více neÏ 50 dokumenty. Nové evropské normy EN jiÏ neuvádûjí rámeãkové hodnoty známé ze systému pfiednorem ENV, které bylo moÏno B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

mûnit v národních aplikaãních dokumentech (NAD). Normy EN doporuãují rÛzné prvky spolehlivosti, hodnoty nûkter˘ch základních veliãin, poskytují alternativní návrhové postupy a pravidla pro kombinace zatíÏení, která bude moÏné volit v národních pfiílohách (NP) prostfiednictvím tzv. národnû stanoven˘ch parametrÛ. Oãekává se, Ïe si kaÏd˘ ãlensk˘ stát CEN zpracuje své NP, které usnadní národní zavedení norem a ve kter˘ch budou doporuãení o národnû stanoven˘ch parametrech, a tedy také zvolena národní úroveÀ spolehlivosti konstrukcí. Podle pravidel CEN mají b˘t NP na rozdíl od NAD omezené a mají uvádût zejména • národnû stanovené parametry vãetnû v˘bûru tfiíd spolehlivosti, jejichÏ v˘bûr budou Eurokódy EN umoÏÀovat, • geografické a klimatické údaje specifické pro ãlensk˘ stát, napfi. snûhovou mapu, • doporuãení o aplikaci alternativních postupÛ a pouÏívání informativních pfiíloh. E N 19 9 0 Z Á S A DY N AV R H O VÁ N Í K O N S T R U K C Í

Norma EN 1990 Zásady navrhování konstrukcí [1] je základním dokumentem pro celou soustavu EurokódÛ, je národnû dostupná od dubna 2002 a její ãeské vydání se oãekává na podzim roku 2003. Vznikla transformací pfiednormy ENV 1991-1 Zásady navrhování a zatíÏení konstrukcí [2] na základû roz-

hodnutí z roku 1997 o rozdûlení ENV Eurokódu 1 na dva samostatné dokumenty – Eurokód EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí a Eurokód 1 EN 1991: ZatíÏení konstrukcí. EN 1990 [1] poskytuje zásady navrhování a ovûfiování konstrukcí s ohledem na jejich bezpeãnost, pouÏitelnost a trvanlivost. PouÏívá se spoleãnû s Eurokódy EN 1991 aÏ 1999 pro navrhování pozemních a inÏen˘rsk˘ch staveb vãetnû geotechnick˘ch konstrukcí, zab˘vá se zásadami navrhování na úãinky poÏáru a seismick˘mi vlivy. I kdyÏ je EN 1990 [1] urãená pro navrhování nov˘ch konstrukcí, lze obecná pravidla pouÏít pro hodnocení stávajících konstrukcí, pro jejich opravy a pfiestavby. EN 1990 [1] je normou materiálovû nezávislou, její zásady a aplikaãní pravidla se uplatÀují pfii navrhování konstrukcí z rÛzn˘ch materiálÛ. Norma EN 1990 [1] poskytuje základní termíny a definice, jeÏ se pouÏívají v dal‰ích Eurokódech. Podkladem jsou mezinárodní normy, zejména ISO 2394 [3] a ISO 3898 [4]. V souãasné dobû se norma pfiekládá do ãeského jazyka a pfiipravuje se NP, která umoÏní její zavedení v âR. EN 1990 [1] obsahuje kromû úvodu 6 oddílÛ a 4 pfiílohy. Základní oddíly poskytují zásady a aplikaãní pravidla obecnû platná pro obvyklé druhy konstrukcí. K normativní pfiíloze A.1 obsahující zejména pokyny pro stanovení návrhov˘ch hodnot zatíÏení a doplÀujících pra-

Obr. 1 Uspofiádání EurokódÛ EN Fig. 1 System of Eurocodes EN

• KONSTR

EN 1992

EN 1990

obecné zásady a pravidla

EN 1991

zatíÏení

EN 1993

EN 1994 navrhování a konstrukãní opatfiení

EN 1995

EN 1996

EN 1997

U KC E

• SANAC

EN 1999 EN 1998

E

5/2002

geotechnické a seismické navrhování

51

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

Oddíl 1

Obecnû

Oddíl 2

PoÏadavky

Oddíl 3

Zásady navrhování podle mezních stavÛ

Oddíl 4

Základní veliãiny

Oddíl 5

Rozbor konstrukce a navrhování na základû zkou‰ek

Oddíl 6

Ovûfiování pomocí metody dílãích souãinitelÛ

Pfiíloha B (informativní) ¤ízení spolehlivosti konstrukcí Pfiíloha C (informativní) Zásady metody dílãích souãinitelÛ a rozborÛ spolehlivosti Pfiíloha D (informativní) Navrhování na základû zkou‰ek videl jejich kombinací pro budovy se má do dvou let pfiiãlenit pfiíloha A.2 pro mosty. Plánují se dal‰í pfiílohy pro nûkteré typy konstrukcí (napfi. stoÏáry). Informativní pfiíloha B obsahuje zcela nová doporuãení pro fiízení spolehlivosti konstrukcí, pfiíloha C vysvûtluje principy metody dílãích souãinitelÛ a pravdûpodobnostních postupÛ navrhování konstrukcí. Pfiíloha D k EN 1990 [1] zab˘vající se navrhováním na základû zkou‰ek je na rozdíl od pfiílohy D k ENV 1991-1 [2] rozsáhlej‰í.

CC2 CC1

(6.10)

B. Ed = γ G Gk “+“ γ Q ψ0,1 Qk,1 “+“ γ Q ψ0,2 Qk,2

(6.10 a)

Ed = ξ γ G Gk “+“ γ Q,1 Qk,1 “+“γ Q ψ0,2 Qk,2

(6.10 b)

C. Ed = γ G Gk

Pfiíloha A1 (normativní) Aplikace pro pozemní stavby

CC3

A. Ed = γ G Gk “+“ γ Q Qk,1 “+“ γ Q ψ0,2 Qk,2

(6.10 a, mod)

Obecné zásady a pravidla navrhování uvedená v EN 1990 [1] vycházejí z pfiednormy [2], v mnoha pfiípadech jsou v‰ak doplnûny a podrobnûji vysvûtleny. Napfiíklad oddíl 2 se hloubûji vûnuje otázkám trvanlivosti a fiízení spolehlivosti navrÏené, provádûné a uÏívané konstrukce. Dal‰í pokyny t˘kající se spolehlivosti konstrukcí, jejich kategorizace podle moÏn˘ch následkÛ (ztrát lidsk˘ch ÏivotÛ nebo ekonomick˘ch ‰kod) a související doporuãení hodnot rÛzn˘ch prvkÛ spolehlivosti (indexÛ spolehlivosti β, souãinitelÛ v˘znamu KFI) uvádí pfiíloha B. V základních kombinacích zatíÏení pro mezní stav únosnosti a trvalou návrhovou situaci lze v závislosti na stupni kontroly projektové dokumentace a na úrovni kontroly jakosti provádûní diferencovat spolehlivost konstrukce, a to úpravou dílãích souãinitelÛ γF pro nepfiíznivá zatíÏení. Pfiíslu‰ná konstrukce se zafiadí do jedné ze tfií tfiíd spolehlivosti RC1 aÏ RC3, které souvisí s tfiídami následkÛ CC3 aÏ CC1, a pfii návrhu konstrukce se aplikují dílãí souãinitele zatíÏení γF znásobené souãiniteli v˘znamu KFI: Základní metodou pro ovûfiení mezních stavÛ je metoda dílãích souãinitelÛ, alternativnû lze pfii navrhování uplatnit také pravdûpodobnostní pfiístup. Norma EN 1990 [1] uvádí alternativní postupy pro stanovení úãinkÛ zatíÏení pfii ovûfiování mezního stavu rovnováhy EQU (2 alternativní postupy) a pro

Vysoké následky s ohledem na ztrátu lidského Ïivota, ztráty ekonomické nebo na prostfiedí Stfiední následky Nízké následky

mezní stav typu STR (3 alternativní postupy). Norma EN 1990 [1] nedává pfiednost Ïádné z alternativ, v˘bûr má b˘t proveden v NP. Pro pfiípravu této pfiílohy je zapotfiebí provést porovnávací v˘poãty a rozbory spolehlivosti, tak aby bylo moÏné vybrat z alternativních postupÛ a zvolit národní parametry. EN 1990 [1] doporuãuje, Ïe v obvykl˘ch pfiípadech konstrukcí pozemních staveb staãí uváÏit kombinaci nanejv˘‰ dvou promûnn˘ch zatíÏení. Pokud se pfiedpokládá pÛsobení jednoho zatíÏení stálého G a dvou zatíÏení promûnn˘ch Q (zatíÏení hlavní Q1 a zatíÏení vedlej‰í Q2) a mezní stav únosnosti typu STR, lze návrhové úãinky zatíÏení Ed stanovit pomocí základní kombinaãní rovnice (6.10), popfi. dvojice rovnic (6.10 a) a (6.10 b), popfi. dvojice (6.10 a, mod) a (6.10 b) na základû alternativních vztahÛ oznaãen˘ch zde A aÏ C, kde ξ je redukãní souãinitel pro nepfiíznivá stálá zatíÏení a ψ0,i jsou souãinitele pro kombinaãní hodnoty promûnn˘ch zatíÏení. Pfii pouÏití alternativního postupu B se pfii návrhu nosného prvku uváÏí ménû pfiízniv˘ úãinek zatíÏení z dvojice rovnic (6.10 a) a (6.10 b), pfii postupu C z dvojice rovnic (6.10 a,mod) a (6.10 b). Obrázek 2 ukazuje v˘sledek rozboru spolehlivosti Ïelezobetonové desky navrÏené podle tfií alternativních postupÛ uveden˘ch v EN 1990 [1] (alternativy A aÏ C) a pro postup doporuãen˘ v pfiedbûÏné normû âSN P ENV 1991-1

Stadióny, vefiejné budovy (napfi. koncertní sály), kde následky zfiícení jsou velké atd. Obytné budovy, kanceláfiské prostory, vefiejné budovy Zemûdûlské budovy s obãasnou pfiítomností osob, skleníky

RC1

KFI = 0,9

RC2 RC3

KFI = 1,0 KFI = 1,1

Tab. 1 Pfiíklady návrhu geotechnick˘ch konstrukcí podle 3 alternativních postupÛ Tab. 1 Examples of geotechnical design according to 3 alternative approaches

B [m] B [m] z [m]

52

Postup 1(1.1) Postup 1(1.2)/(1.3)1 Postup 2 Pfiíklad 1: Návrh patky ‰ífiky B v nesoudrÏné ‰tûrkovité zeminû. 1,11 1,44 1,31 Pfiíklad 2: Návrh patky ‰ífiky B v soudrÏné jílovité zeminû. 3,78 4,05 4,13 Pfiíklad 3: Návrh hloubky zaloÏení z piloty v jílové vrstvû. 17,32 17,44 18,21

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

Postup 3 1,61 4,26 16,18

• SANAC

E

5/2002

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION [2] (alternativa D, ekvivalentní s postupem A, s uváÏením niωích dílãích souãinitelÛ zatíÏení podle [2]). Pro stanovení vlivu promûnn˘ch zatíÏení na spolehlivost nosného prvku jsou charakteristické hodnoty uvaÏovan˘ch zatíÏení Gk, Qk,1 a Qk,2 vyjádfieny prostfiednictvím pomûru χ obou promûnn˘ch zatíÏení Qk,1+ Qk,2 k celkovému zatíÏení Gk+ Qk,1+ Qk,2 a dále pomûrem k = Qk,1/Qk,2. Z obrázku 2 je patrné, Ïe úroveÀ spolehlivosti nosného prvku závisí na v˘bûru jedné z alternativních kombinací zatíÏení A aÏ D. Alternativa A dává vy‰‰í úroveÀ spolehlivosti, alternativa B je pro obvyklé pomûry zatíÏení χ (od 0,1 do 0,6) vyrovnanûj‰í, návrh podle alternativy C je v nûkter˘ch pfiípadech nevhodn˘. Poznamenáme, Ïe doporuãená hodnota indexu spolehlivosti βt pro mezní stav únosnosti podle pfiílohy C k EN 1990 [1] je βt = 3,8. Norma EN 1990 [1] uvádí také tfii alternativní postupy pfii geotechnickém navrhování, které se li‰í podle zpÛsobu stanovení návrhov˘ch hodnot úãinkÛ zatíÏení, geotechnick˘ch parametrÛ a odolnosti základové pÛdy. Porovnávací v˘poãty ukazují, Ïe se v˘sledné rozmûry geotechnick˘ch konstrukcí navrÏen˘ch alternativními postupy 1 aÏ 3 mohou od sebe v˘znamnû li‰it, jak ukazuje tabulka 1. Z ÁV ù R Základní norma EN 1990, která poskytuje obecné zásady a pravidla navrhování, je jiÏ národnû dostupná, transformace EurokódÛ se blíÏí do své závûreãné etapy. Cel˘ proces je velmi sloÏit˘, neboÈ se pfii transformaci norem uplatÀují národní tradice, nové poznatky a také zájmy ãlensk˘ch státÛ CEN, mezi nûÏ také âR jiÏ pût let patfií. Ukazuje se, Ïe jednotliv˘m státÛm pfiipadne pfii zavádûní EurokódÛ EN nelehk˘ úkol – rozhodnout o alternativních postupech navrhování a o národních parametrech, ovlivÀujících spolehlivost konstrukcí i ekonomické aspekty. Oãekává se, Ïe po spoleãném období soubûÏné platnosti âSN a EurokódÛ se pfiestanou národní normy dále udrÏovat a konstrukce se zaãnou v celé Evropû navrhovat podle jednotného systému EurokódÛ. Nyní se jiÏ pfiipravuje program umoÏÀující jejich dal‰í rozvoj a doplÀování o nové vûdeckov˘zkumné B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

β

5,0 A

4,5 B

4,0 D

3,5 βt = 3,8

C

χ

3,0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Obr. 2. Index spolehlivosti β desky vzhledem k pomûru zatíÏení χ a pro k = 0; A, B, C – kombinace zatíÏení podle EN 1990 [1] (γG = 1,35, gQ = 1,5), D podle [2] (γG = 1,2, γQ = 1,4) Fig. 2. Reliability index β of the slab for load ratio χ and k = 0; A, B, C – load combinations according to EN 1990 [1] (γG = 1,35, gQ = 1,5) and D – according to [2] (γG = 1,2, γQ = 1,4)

poznatky. PfiestoÏe nûkteré odborné otázky zÛstávají dosud otevfieny a zcela urãitû se stanou pfiedmûtem dal‰ích jednání, je tfieba zdÛraznit, Ïe se jiÏ dosáhlo v˘znamn˘ch úspûchÛ pfii zpracování EurokódÛ. Lze tedy oãekávat, Ïe bûhem pfií‰tích tfií let bude k dispozici ucelen˘ systém evropsk˘ch norem pro navrhování konstrukcí, kter˘ mÛÏe pfiispût k na‰í celoevropské konkurenceschopnosti. V prÛbûhu záfií uspofiádala âeská betonáfiská spoleãnost ve spolupráci s âVUT v Praze, Kloknerov˘m ústavem a Fakultou stavební, první dvû ‰kolení o zásadách navrhování, zatíÏení konstrukcí a navrhování betonov˘ch konstrukcí podle transformovan˘ch EurokódÛ EN. Obû ‰kolení se setkala s Ïiv˘m zájmem odborné stavební vefiejnosti. Pfiítomní úãastníci se seznámili s oãekávan˘mi zmûnami v navrhování stavebních konstrukcí, se souãasn˘m stavem transformace evropsk˘ch norem a se zpÛsobem jejich zavádûní v âR. Oãekává se, Ïe na tato ‰kolení naváÏou v pfií‰tím roce nové kurzy, o kter˘ch bude odborná stavební vefiejnost vãas informována.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

Literatura [1] EN 1990 Basis of structural design European Comittee for Standardisation, 04/2002 [2] ENV 1991-1 Basis of design and actions on structures Part 1: Basis of design. European Comittee for Standardisation, 1996 [3] ISO 2394 General principles on reliability for structures, 1997 [4] ISO 3898 Basis for design of structures – Notations – General symbols Doc. Ing. Milan Holick˘, DrSc. Ing. Jana Marková, Ph.D. KloknerÛv ústav âVUT v Praze ·olínova 7, 166 08 Praha 6 tel.: 224 343 842, fax: 224 355 232 e-mail: [email protected]

53

SPEKTRUM SPECTRUM

PROFESOR ZDENùK P. BAÎANT âLENEM AMERICKÉ NÁRODNÍ AKADEMIE VùD

V kvûtnu probûhla internetem zpráva o zvolení ZdeÀka P. BaÏanta ãlenem americké Národní akademie vûd. PrestiÏní ãlenství americké Národní akademie vûd bylo profesoru BaÏantovi udûleno 30. dubna t. r. za jeho práce v oboru mechaniky materiálÛ, v nichÏ „...objevil zákon pro energetick˘ vliv velikosti pfii poru‰ení kvazi-kfiehk˘ch materiálÛ na pfiechodu mezi tvárn˘m a kfiehk˘ch chováním, ovûfiil jej experimentálnû pro mnoho dÛleÏit˘ch materiálÛ, ukázal jeho vliv pro mûfiení lomov˘ch charakteristik a koncipoval nelokální modely a modely pásu trhlin, které se nyní v ‰irokém mûfiítku pouÏívají pro numerickou simulaci poru‰ení konstrukcí“. Tolik oficiální citát, k nûmuÏ si dovolím pfiipojit pár osobních poznámek. Vzhledem k tomu, Ïe se jedná o zcela mimofiádné ocenûní, je jistû na místû seznámit s podrobnostmi ãeskou odbornou vefiejnost, kde je Zdenûk BaÏant znám jako pfiední svûtov˘ odborník v mechanice konstrukcí, pfiedev‰ím betonov˘ch a kde má fiadu pfiátel i rodinné zázemí. Od sedmdesát˘ch let Ïije v USA, kde pÛsobí jako profesor mechaniky materiálÛ na Northwestern University v Evanstonu, ve státû Illinois. Z. P. BaÏant pochází z rodiny znám˘ch ãesk˘ch inÏen˘rÛ. Jeho otec byl profesorem zakládání staveb a dûdeãek profesorem stavební mechaniky na âVUT v Praze. Vystudoval fakultu inÏen˘rského stavitelství âVUT v Praze, pracoval v Kloknerovû ústavu, byl úsekov˘m stavbyvedoucím na stavbû obloukového mostu pfies Vltavu na Zbraslavi (projektant ing. Tvrzník), kter˘ dobfie obstál v leto‰ní srpnové povodni, a pfied odchodem do USA, na konci sedmdesát˘ch let, staãil vyprojektovat unikátní zakfiiven˘ pfiedpjat˘ Ïelezobetonov˘ most pfies Jizeru u Kofienova a získat vûdeckou hodnost kandidáta vûd (CSc.). Ve vûdeck˘ch kruzích jsou dobfie známy BaÏantovy práce napfiíklad z ãinnosti FRAMCOS (Spoleãnost pro lomovou mechaniku betonov˘ch konstrukcí), jejímÏ byl iniciátorem a spoluzakladatelem, ale pfiedev‰ím z fiady ãlánkÛ v renomovan˘ch odborn˘ch ãasopisech a z ‰esti knih (o dotvarovaní betonu, stabilitû konstrukcí, chování betonu pfii vysok˘ch teplotách, kvazikfiehké mechanice lomu, nepruÏn˘ch konstrukcích a vlivu velikosti na pevnost konstrukcí). Jeho pfiíspûvek k základnímu poznání o chování inÏen˘rsk˘ch materiálÛ byl ocenûn i fiadou prestiÏních cen, udûlením ãestn˘ch doktorátÛ na ãtyfiech univerzitách vãetnû âVUT v Praze a ãlenstvím v inÏen˘rsk˘ch akademiích USA (ãlenem od roku 1996), Rakouska a âeské republiky. Jak je tomu s praktick˘mi dopady tûchto prací? Podobnû jako vût‰ina základních poznatkÛ, tak i „size effect“, neboli vliv velikosti, si hledá cestu do praxe velmi pomalu. Z experimentÛ je jiÏ dávno známo, Ïe velké konstrukce mají relativnû men‰í pevnost neÏ konstrukce malé a o kolik men‰í velmi závisí na typu kon54

B

ETON

• TEC

strukce. Pfiesto se tento jev dosud nepodafiilo dostateãnû zobecnit tak, aby se dal pouÏít v praxi. Vût‰ina norem pro navrhování zatím s vlivem velikosti nepoãítá, nebo jen ve formû empirick˘ch pravidel pro jednotlivé pfiípady. BaÏant jako první pfiedloÏil ucelenou teorii pro vliv velikosti, nabídnul v˘poãetní metody pro její praktické pouÏití a tím pfiiblíÏil tuto teorii k praxi. Kromû zmínûného vlivu velikosti v‰ak pfii‰el i s fiadou dal‰ích originálních my‰lenek. Na‰im mostafiÛm je pravdûpodobnû nejvíce znám BaÏantÛv model pro v˘poãet dotvarování betonu, kter˘ se v praxi velmi roz‰ífiil. Materiálov˘ model „microplane“ je univerzálním nástrojem pro popis chování heterogenních materiálÛ. Známá je BaÏantova metoda pásu trhlin, která je základem vût‰iny programÛ pro v˘poãet trhlin v betonov˘ch konstrukcích. Vût‰ina tûchto my‰lenek je dovedena do praktické formy a je ‰iroce vyuÏívána ve Spojen˘ch státech i v mezinárodním mûfiítku. Autor a jeho t˘m spolupracuje se ZdeÀkem BaÏantem pfii fie‰ení fiady v˘zkumn˘ch projektÛ i pfii zavádûní nov˘ch vûdeck˘ch poznatkÛ do praxe. Tato spolupráce je pro nás velmi inspirativní, pfiínosná a velmi si jí váÏíme. Autor jménem sv˘m a sv˘ch spolupracovníkÛ i jménem fiady pfiátel ZdeÀkovi BaÏantovi k vrcholnému ocenûní jeho vûdecké práce srdeãnû blahopfieje. Nakonec nûkolik zajímavostí o americké Národní akademii vûd (National Academy of Sciences). Akademie byla zaloÏena prezidentem Abrahamem Lincolnem v roce 1863, v dobû obãanské války, a ãlenství v ní je povaÏováno za nejvy‰‰í ocenûní, jakého je moÏno v americké vûdû dosáhnout. Akademie má asi 1900 aktivních a 300 zahraniãních ãlenÛ, z toho 86 je z technick˘ch oborÛ a 181 ãlenÛ je nositelem Nobelovy ceny. Zdenûk BaÏant je jedin˘m zástupcem stavebního oboru. Dal‰ím nám znám˘m ãlenem je Ray Clough, jeden z autorÛ metody koneãn˘ch prvkÛ. Pfii ãervencové náv‰tûvû ZdeÀka BaÏanta v Praze pfii pfiíleÏitosti mezinárodního, jím organizovaného, semináfie „NSF Workshop on Model-Based Simulation of Durability of Materials and Structures“, jsme se spolu s ‰éfredaktorkou ãasopisu Beton TKS, Janou Margoldovou, s ním setkali a hovofiili o moÏnostech publikace jeho práce v ãasopise. V˘sledkem je ãlánek uvefiejnûn˘ na dal‰ích stránkách.

H NOLOG I E

Dr. Vladimír âervenka âervenka Consulting Pfiedvoje 22, 162 00 Praha 6 tel.: 220 610 018

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

SPEKTRUM SPECTRUM

VZPOMÍNKY

NA âTY¤I DESETILETÍ ÚSILÍ O POKROK V MODELOVÁNÍ PO·KOZENÍ A VLIVU VELIKOSTI

ZDENùK P. BAÎANT Pfied ãtyfimi desetiletími, kdyÏ jsem zaãínal jako mostní inÏen˘r v Praze, modely materiálÛ a v˘poãetní metody konstrukcí z betonu, stejnû jako hornin, ledu, vláknov˘ch kompozitÛ a dal‰ích materiálÛ, které nyní naz˘váme kvazi-kfiehké, byly z dne‰ního pohledu velmi jednoduché. Vyvíjející se po‰kození zpÛsobené rozvojem trhlin bylo buì pfiehlíÏeno, nebo chybnû povaÏováno za plasticitu. Vliv velikosti na pevnost a pfietvárnost konstrukcí zhotoven˘ch z tûchto materiálÛ buìto nebyl znám, nebo nebyl brán v úvahu. KdyÏ uÏ byla jeho existence pfiipu‰tûna, byl chápán v˘hradnû statisticky a b˘val tudíÏ zahrnut˘ mezi souãinitele bezpeãnosti. S nástupem poãítaãÛ a metody koneãn˘ch prvkÛ se v‰ak v‰e zmûnilo, celá oblast materiálového modelování se mûnila. V lednu 1969 jsem pfiijel na pozvání Borise Breslera na kalifornskou universitu do Berkley, kde se v té dobû rozvíjelo centrum konstrukãního inÏen˘rství. Jak jsem brzy poznal, v‰ichni zde byli v zajetí metody koneãn˘ch prvkÛ. ProtoÏe jsem byl velmi zaujat poru‰ováním betonu a laminátÛ díky mému pfiedchozímu studijnímu pobytu u L’Hermite, mého mentora v PafiíÏi, byl jsem pfiímo fascinován Rashidovou my‰lenkou simulace rozvoje trhlin v konteimentu jaderného reaktoru prostfiednictvím metody koneãn˘ch prvkÛ ze vztahu napûtí-pfietvofiení. Ukázalo se v‰ak, Ïe nad‰ení vládnoucí v Davis Hall (stavební fakulta) není sdíleno pfies ulici v Etcheverry Hall (strojní fakulta). Myslím, Ïe jsem byl jedin˘ z Davis Hall, kdo se zúãastÀoval semináfiÛ v osobitém svûtû ústavu mechaniky. Profesor Nahdi, vedoucí ústavu a v tom ãase guru mechaniky kontinua, se mû jednou otázal: „Mimochodem, co vás zajímá?“ „Zmûkãení materiálu (v dal‰ím textu pouÏito pro „strain-softening“) pro modelování trhlin v betonu a horninách“ odvûtil jsem. V lehce sarkastickém tónu pravil: „Mlad˘ muÏi, pokud se budete zab˘vat takovou kontroverzní otázkou, nikam to nedotáhnete. Tenzor tangenciálních modulÛ, jejichÏ matice není pozitivnû definitní, to nikdo nesly‰el. Materiály s takov˘mi vlastnostmi neexistují; byly by nestabilní a nemohlo by se v nich ‰ífiit vlnûní.“ Brzy jsem si uvûdomil, Ïe Prager a dal‰í giganti mechaniky kontinua sm˘‰lejí podobnû a Ïe jsou zde klasické práce poãínaje Hadamardem podporující tento názor. Tak jsem se rozhodl hrát to opatrnû a zamûfiil jsem své úsilí v Berkley na termodynamiku dotvarování a vodu v nanoporech v betonu, dal‰í velk˘ problém betonov˘ch obálek jadern˘ch reaktorÛ. Na fakultû v Northwestern University, kam jsem se dostal po odchodu z Berkley, nebyly hlavním tématem v˘zkumu koneãné prvky, ale lomová mechanika. Zaãall jsem se tedy v tomto oboru B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

vzdûlávat. V roce 1972, kdyÏ jsem listoval v na‰í knihovnû, mû zaujal ãlánek v Indian Concrete Journal od P. F. Walshe, pro mne neznámého mladého Australana, kter˘ popisoval zajímavé experimenty lámání betonov˘ch nosníkÛ se záfiezem. Velice jasnû se na nich projevoval vliv velikosti. Nevycházel v‰ak z mocninového zákona, a tím se dostával do konfliktu s neotfiesitelnou Weibullovou statistickou teorií. Pozorovan˘ vliv velikosti byl pfiíli‰ siln˘, aby se vysvûtloval pouze touto theorií. Bylo jasné, Ïe kfiehké heterogenní materiály volají po jiné teorii objasÀující vliv velikosti. Pobyt na Northwestern ve vynikající skupinû mechaniky, mladé, soutûÏivé av‰ak kooperativní, mûl pro mne velk˘ pfiínos. Skupina zahrnovala nûkolik ústavÛ a scházeli jsme se v pátek na semináfiích mechaniky, na které navazovaly veãírky konãící pozdû v noci. Na jednom památném semináfii s provokativním názvem „Rud˘ herinek a Ryba obecná v mechanice kontinua“, kter˘ skuteãnû zaujal nûjaké biology, Ronald Rivlin zesmû‰nil nûkteré neotfiesitelné principy mechaniky kontinua, napfiíklad princip „v‰udypfiítomnosti“. Tehdy jsem si dodal odvahu k prolomení tabu a ponofiil se do nebezpeãné oblasti zmûkãení materiálu (b˘t v té dobû je‰tû za Ïeleznou oponou, bylo by v‰echno jinak, protoÏe v‰emocná komise Akademie by zakázala pl˘tvat zdroji socializmu na takov˘ v˘zkum). Kromû toho jsem si uvûdomil, Ïe fyzikové se nebáli podobn˘ch modelÛ (napfi. klasická van der Waalsova zmûna fáze v diagramu závislosti tlaku a objemu páry). Na Northwestern pfii‰el Jim Rice a jeho nad‰ené semináfie otevíraly oãi. Upoutala mne jeho my‰lenka (rozvinul ji jeho student John Rudnicki, kter˘ se stal pozdûji m˘m kolegou), Ïe pfiíãinou lokalizace plastick˘ch pomûrn˘ch pfietvofiení ve smykov˘ch pásech je geometricky nelineární úãinek koneãn˘ch deformací, a jeho práce s Andrew Palmerem o vlivu velikosti ve smykov˘ch trhlinách konzolidovan˘ch jílÛ. Uvûdomil jsem si, Ïe nepruÏné pfietvofiení má tendenci se lokalizovat a Ïe by to mûlo b˘t urãováno jakousi charakteristickou délkou.

• SANAC

E

5/2002

55

SPEKTRUM SPECTRUM Kolem roku 1975, ve snaze fie‰it nestabilitu materiálu pomocí pfiístupu zaloÏeného na pfietvárné práci druhého fiádu a ãásteãnû inspirován prací Guilio Maiera z Milána, jsem si uvûdomil, Ïe model rozetfien˘ch trhlin má smysl pouze tehdy, kdyÏ je jeho oblast omezena na pomûrnû mal˘ pás a Ïe je materiálovou vlastností, naz˘vanou chrakteristická délka. Shodou okolností mû v roce 1974 Stan Fistedis vyzval k pfiedloÏení v˘zkumného zámûru na problém poru‰ení betonov˘ch obálek jadern˘ch reaktorÛ zpÛsobené rÛzn˘mi hypotetick˘mi scénáfii nukleární nehody. Pfiijetím návrhu zaãala moje dlouhodobá spolupráce s Argone National Laboratory. „Jak mÛÏeme moÏné extrapolovat z normálního bûÏného rozmûru prvku zkou‰eného v laboratofii na tyto velmi veliké a politicky velmi citlivé konstrukce?“ ptal se mû Stan. Bylo tfieba vzít nûjak realisticky v úvahu oblasti trhlin. Proto bylo nevyhnutelné uváÏit vliv tahového zmûkãení, coÏ dalo vzniknout deterministicky formulovanému vlivu velikosti. V roce 1976 Arne Hillerborg, sv˘m neokázal˘m zpÛsobem, vedl památn˘ semináfi na Northwestern, ve kterém presentoval svÛj model fiktivní trhliny pro beton. Arne ukázal, Ïe pro kfiehké materiály jako beton lze uÏít model kohezivní trhliny nejen pro ‰ífiení existující trhliny, ale také vznik trhliny kdekoliv v materiálu. Pomocí koneãn˘ch prvkÛ ukázal, Ïe i bez náhodné pevnosti, mÛÏe popsat vliv velikosti na ohybovou pevnost v souladu s experimenty. Po té, bûhem veãefie ve známé Café Provencal, jsme se zájmem polemizovali o vzájemn˘ch aspektech jeho modelu a modelu pásu trhlin. Zpûtnû se tyto argumenty jeví jako zbyteãné, protoÏe se oba modely ukázaly jako rovnocenné, dávající stejné v˘sledky a volba mezi nimi je vûcí vhodnosti. Model kohesivní trhliny je vhodn˘ pro pruÏné fie‰ení ve spojení s konceptem lineárnû pruÏné lomové mechaniky, zatímco model pásu trhlin je vhodnûj‰í pro implementaci do existujících programÛ uÏívajících koneãné prvky a umoÏÀuje simulovat velké nelokalizované oblasti vzniku a rozvoje trhlin. Nevyhnuteln˘m závûrem stabilitních a bifurkaãních studií materiálov˘ch modelÛ se zmûkãením ve spojení s koneãn˘mi prvky, které se velmi roz‰ífiily bûhem sedmdesát˘ch let, bylo, Ïe jsou neobjektivní vzhledem k citlivosti na hustotu sítû prvkÛ. Pfii zjemÀování sítû k nulové velikosti by anal˘za vedla ke vzniku po‰kození za nulové spotfieby energie. To se ukázalo b˘t citlivou záleÏitostí, vedoucí k opozici v fiadách konstrukãních inÏen˘rÛ praktikÛ. Taková byla situace napfi. na konferencích SMiRT v Lond˘nû, San Francisku, Berlínû a PafiíÏi a na fiadû mítinkÛ ASCE. Na jednom z nich, ve Waterloo, jsem potkal Luigi Cedolina, kter˘ se mnou souhlasil. V roce 1977 pfiijel na sabatical do Evanstonu, aby mi pomohl formulovat a ovûfiovat první model pásu trhlin zaloÏen˘ na energii. Následnû byl tento model s hodnotnou pomocí Byunga Oha roz‰ífien na materiálov˘ model po‰kození s progresivním zmûkãením. S pomocí fiady dal‰ích spolupracovníkÛ byl model dále roz‰ifiován a podrobnû propracováván aÏ k jeho souãasné formû. Model pásu trhlin v‰ak nebyl odborníky na mechaniku kontinua povaÏován za univerzální lék. Na konferencích se objevovala fiada námitek jako napfi. Ivana Sandlera v roce 1982: „JestliÏe vበmodel pásu trhlin nedovoluje zjemÀovat velikost prvku k nule, jak definujete konvergenci? Jaká je souvislost s problémem okrajov˘ch podmínek, kter˘ bude tak jako tak ‰patnû podmínûn?“ Bylo zfiejmé, Ïe okrajová úloha musí b˘t nûjak regulari56

B

ETON

• TEC

zována. MoÏnou nápravu jsem probíral se sv˘m pfiítelem, ale také rivalem, Tedem Belytschko. Na‰e spolupráce vedla k vytvofiení nelokálního modelu zmûkãení, av‰ak byla doprovázena fiadou numerick˘ch problémÛ. Náprava v‰ak pfii‰la brzy, a to z Francie – Gilles Pijaudier-Cabot si plnil vojenskou sluÏbu formou doktorského studia u mû. O jeho v˘sledcích jsem musel informovat francouzského plukovníka a v˘sledky byly v˘borné. V roce 1986 Gilles navrhl uvaÏovat nelokálnû pouze nepruÏná pfietvofiení. Zákon vlivu velikosti pro konstrukce, v nichÏ vznikají trhliny pfied dosaÏením maximálního zatíÏení formulovan˘ v roce 1983, se z poãátku velmi obtíÏnû obhajoval, dokonce i doma. Napfiíklad jednou, po mém semináfii, mÛj kolega a pfiítel Tosio Mura umírnûnû namítal: „ZdeÀku, tvÛj zákon vlivu velikosti je pfiíli‰ jednoduch˘. A tvoje odvození není dÛsledné!“ To se tûÏko vyvracelo. Proto se mÛj t˘m schopn˘ch spolupracovníkÛ vûnoval peãlivému provûfiení tohoto zákona pomocí numerick˘ch simulací s pouÏitím metody pásu trhlin, nelokálních koneãn˘ch prvkÛ, mikromechanick˘ch modelÛ a téÏ jejich experimentálnímu ovûfiení. Zákon vlivu velikosti umoÏnil urãit lomovou energii pouze mûfiením pevnosti vzorkÛ (maximální síly), coÏ je mnohem jednodu‰‰í neÏ mûfiení za vrcholem, dosud nutné pro experimentální stanovení lomové energie. Tato my‰lenka byla dále rozvíjena ve spolupráci se ‰panûlsk˘mi v˘zkumníky Jaime Planasem a Manuelem Elicesem (s vyuÏitím fondÛ z pronájmu americk˘ch leteck˘ch základen, které bylo nutno utratit ve ·panûlsku) pfii ovûfiení vlivu velikosti u zkou‰ek lomov˘ch vlastností a dal‰ích vlivÛ, teploty, vlhkosti, rychlosti zatûÏování apod. Na teoretickém poli jsme se pokou‰eli odvodit zákon velikosti s pomocí asymptoty kohezivní trhliny a asymptotického spojení mezi ekvivalentní lineární lomovou mechanikou a plasticitou. To pfiineslo v˘sledky. Byly vyjasnûny meze pouÏitelnosti zákona pfii velmi rozmanit˘ch zpÛsobech poru‰ení od smyku a tlaku v betonu, u podzemních vrtÛ v horninách ãi pfii vzniku snûhov˘ch lavin. „Vliv velikosti nemÛÏe b˘t ãistû deterministick˘. ProtoÏe materiál je uspofiádán náhodnû musí obsahovat i komponent, kter˘ je statistick˘, a tento komponent je Weibulova typu.“ To byl dal‰í druh kritiky, se kter˘m jsem se setkal na statistick˘ch konferencích ASCE a ICOSSAR. Tuto otázku mi bûhen devadesát˘ch let pomohli vyjasnit Yunping Xi a Draho‰ Novák pro oba typy poru‰ení, jak pro rÛst velk˘ch trhlin, typick˘ch pro Ïelezobeton, tak pfii vzniku trhlin u lomov˘ch zkou‰ek. Druh˘ pfiípad vedl k energeticko-statistické formulaci vlivu velikosti, která byla potvrzena jiÏ pfii pfiedchozích zkou‰kách Rokuga v Gifu, Koide v Sendai, Rocco v Madridu a dal‰ích. Prvotní v˘poãtové modely rozetfien˘ch trhlin, kvazi-kfiehkého poru‰ení a vlivu velikosti, byly znaãnû vylep‰eny v devadesát˘ch letech, napfiíklad práce Jiráska v Lausanne a Manga ve Vídni. Rots v Delftu a âervenkové v Praze vyvinuli úspû‰né komerãní programy zaloÏené na modelu pásu trhlin (DIANA, SBETA, ATENA). Jiné praktické fie‰ení, navrÏené Leroyem a Ortizem a rozpracované Belytschkem a dal‰ími, bylo zavedení diskontinuit do koneãn˘ch prvkÛ. V rámci úsilí o co nejvût‰í koncepãní jednoduchost a vystiÏení fyzikálních jevÛ jako je rozevfiení trhlin a smykov˘ pokluz v mikrostruktufie byl postupnû formulován mikro-plo‰kov˘ konstitutivní zákon neboli „microplane“ (inspirovan˘ velk˘m G. I. Taylorem

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

SPEKTRUM SPECTRUM

v roce 1938). Jeho v˘voj probíhal na Northwestern ve spolupráci s Ohem, Pratem, Hasegawou, Crolem, Jiráskem, Canerem a dal‰ími. âím to, Ïe „microplane“ vystihuje fyzikální jevy poru‰ování? Je to ve formulaci, která není zaloÏena na tenzorech napûtí a pomûrn˘ch pfietvofiení, ale na vektorech pÛsobících na kinematicky podmínûn˘ch rovinách v‰ech moÏn˘ch orientací. Pro tyto roviny byl vytvofien název „microplanes“. âastou námitkou byla otázka: „Nejsou na pfiekáÏku nadmûrné v˘poãetní nároky? Nikoliv, díky neuvûfiitelnému rÛstu v˘konnosti poãítaãÛ. Ve WES, Vicksburg (US armádní laboratofie) provádûjí simulace pomocí explicitního programu koneãn˘ch prvkÛ s konstitutivním modelem „microplane“ s úlohami o nûkolika milionech koneãn˘ch prvkÛ. Problematické zÛstává, a zatím vzbudilo mal˘ zájem inÏen˘rské praxe a normotvorn˘ch orgánÛ, vzít v úvahu deterministick˘ vliv velikosti, coÏ je zásadní dÛsledek modelu pásu trhlin a nelokálního modelu kontinua. Pfiitom v‰echny tyto teorie byly dÛkladnû experimentálnû provûfieny na Northwesten. Ov‰em nejpfiesvûdãivûj‰í zkou‰ky byly provedeny v Japonsku. Na americko-japonsk˘ch workshopech Ameriãany pfiekvapila osvícenost velk˘ch japonsk˘ch firem, Shimizu a Kajima, které neváhají vynaloÏit velké prostfiedky na zkou‰ky vlivu velikosti smykového poru‰ení betonov˘ch nosníkÛ a desek enormních rozmûrÛ (36 a 20 m). V dÛsledku tûchto zkou‰ek se Japonsko stalo první zemí, která zahrnula, díky úsilí Okamury, vliv velikosti do norem pro navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí. Bylo to také Japonsko, kde byla první konference vûnovaná v˘luãnû vlivu velikosti – organizovaná Mihashim v Sendai v roce 1993. Velké pfiehrady na vodních tocích pfiedstavují téÏ závaÏn˘ bezpeãnostní problém. V letech 1990 aÏ 94 pofiádali Wittman, Saouma a Mazars serii workshopÛ na toto téma v Luganu, Boulderu a Chambéry. Nûktefií projektanti pfiehrad namítali: „Proã se máme zab˘vat lomovou mechanikou? Dûláme to bezpeãnû, uvaÏujeme beton bez tahov˘ch napûtí, takÏe si vystaãíme s plasticitou bez lomové mechaniky.“ Potfieba lomové anal˘zy u pfiehrad v‰ak nakonec pfievládla. Podle mého názoru na tom mají zásluhu práce o nelokálních a kohezivních koneãn˘ch prvcích Milana Jiráska v Lausanne, Wittmana, Brüwillera a Saoumy v Lausanne a Boulderu a skupiny Elicese v Madridu. Díky Saoumovi se USA staly téÏ jednou z prvních zemí, kde tento typ poÏadavkÛ byl zaveden do normov˘ch dokumentÛ pro pfiehrady. Z probabilistického pohledu se pfied námi jeví nov˘ problém. Na základû statistick˘ch dat, souãasn˘ stupeÀ bezpeãnosti pro vlastní váhu velké konstrukce, rozdíln˘ od souãinitelÛ zatíÏení, je hodnû pfiehnan˘. ProtoÏe vlastní váha velk˘ch konstrukcí tvofií mnohem vût‰í ãást vnitfiních sil neÏ je tomu u mal˘ch konstrukcí, nadhodnocen˘ stupeÀ bezpeãnosti (bûÏnû 1,4) v sobû skr˘vá vliv velikosti, kter˘ mÛÏe b˘t aÏ 30 %. Tento skryt˘ vliv velikosti zfiejmû kompenzuje to, Ïe na druhé stranû chybí v pravidlech a vzorcích pro mezní stavy. Je tomu tak, ale dûje se to ponûkud iracionálním zpÛsobem. K zaji‰tûní prevence urãit˘ch typÛ poru‰ení (napfi. u ohybového poru‰ení zpÛsobeného teãením v˘ztuÏe) taková kompenzace není potfieba, zatímco pro jiné (napfi. diagonální smykové poru‰ení) by bylo potfieba mnohem vût‰í kompenzace. Pro konstrukce z vysokopevnostních betonÛ nebo pfiedpjaté, které jsou lehãí, je kompenzace vlivu velikosti skrytá v pfiehnaném souãiniteli vlastní váhy men‰í neÏ je tomu u konstrukcí z bûÏného betonu a nepfiedpjat˘ch, pfiestoÏe vliv B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

velikosti je u nich vzhledem k vy‰‰í kfiehkosti v˘raznûj‰í. Jednodu‰e, vyjádfiení vlivu velikosti souãinitelem vlastní váhy není dobr˘ zpÛsob. Na praÏském Sympoziu fib v roce 1999 se mû jeden inÏen˘r pochybovaãnû zeptal, zda vliv velikosti nûkdy zpÛsobil havárii konstrukce. Ano zpÛsobil, ale obvykle to nebyla jediná pfiíãina. Vliv velikosti (pohybující se od 25 do 55 %) pravdûpodobnû v˘znamnû pfiispûl k mnoha znám˘m katastrofám, napfi. poru‰ení pfiehrady Malpasset v Alpách (1959), pfiehrady St. Francis v Kalifornii (1928), mostu Schoharie Creek v New Yorku (1987), zfiícení norské tûÏní vûÏe Sleipner v Severním mofii (1991), viaduktu Han-Shin pfii zemûtfiesení v Kóbe (1995) a pilífie mostu v Los Angeles pfii zemûtfiesení (1984). Proã v‰ak vliv velikosti nebyl, s v˘jimkou mostu Schoharie Creek, rozpoznán vy‰etfiovacími komisemi expertÛ? DÛvod je v tom, Ïe na rozdíl od aeronautiky, ve stavebním inÏen˘rství jsou bezpeãnostní souãinitele velmi vysoké. Musí dojít k souhfie nûkolika chyb, aby do‰lo k zfiícení mostu nebo budovy, zatímco jedna chyba mÛÏe zpÛsobit pád letadla. Pfii haváriích se tedy vliv velikosti vût‰inou projeví v interakci s dal‰ími poruchami, coÏ ãiní jeho identifikaci sloÏitûj‰í. Nakonec se vrátím k statistikám chyb vlastní váhy. Mûli bychom pfiijmout návrhy na sníÏení souãinitele vlastní váhy? JistûÏe ne. Taková redukce by byla nebezpeãná, pokud by vliv velikosti nebyl zahrnut˘ do formulace návrhu. Obrácenû, je tfieba pfiipustit, Ïe zavedení vlivu velikosti do formulace návrhu konstrukce bez souãasného sníÏení souãinitele vlastní váhy na realistickou hodnotu nemá velk˘ v˘znam. Podobnû, smysl pfiesného v˘poãtu konstrukce metodou koneãn˘ch prvkÛ a vliv rozmûrÛ je zpochybnûn, je-li pouÏit nepfiimûfien˘ souãinitel vlastní váhy pfiedepsan˘ normou. S takov˘m iracionálním souãinitelem je jednoduch˘ v˘poãet ãasto dostaãující. Poãítaãov˘ nad‰enec mi navrhoval: „Proã neignorujete souãinitele bezpeãnosti v normách a nepouÏíváte stochastické koneãné prvky?“ To je lákavé doporuãení, ale v souãasnosti neuskuteãnitelné. Existující formulace stochastick˘ch koneãn˘ch prvkÛ, v jejich souãasném stavu, nedokáÏí pfiedpovûdût zatíÏení pro extrémnû malou pravdûpodobnost poruchy. Jsou schopné pfiedpovûdût zatíÏení s pravdûpodobností poruchy 1 aÏ 10 %, tûÏko ménû. Je zfiejmé, Ïe k vyfie‰ení tohoto pfiístupu bude je‰tû tfieba spojit úsilí mnoha odborníkÛ z oblasti mechaniky, spolehlivosti i poruch konstrukcí. Bitva je‰tû zdaleka není u konce, ale dosaÏen˘ pokrok jiÏ stojí za to. Zdenûk P. BaÏant Walter P. Murphy Professor of Civil Engineering and Material Science Northwestern University Evanston, Illinois, USA

Se souhlasem autora ve zkrácené verzi pfieloÏili Jana Margoldová a Vladimír âervenka z originálu uvefiejnûného v Japan Concrete Institute, Aniversary Issue of Concrete Journal 40 (2), 16-28, 2002 Ilustrativní obrázek pouÏit z knihy BaÏant Z. P., Planas J.: Fracture and Size Effect in Concrete and Other Quasibrittle Materials, vydalo CRC Press LLC, 1998, ISBN 0-8493-8284-X

• SANAC

E

5/2002

57

AKTUALITY TOPICAL SUBJECTS PrestiÏním titulem „Stavba roku 2002“ ocenila odborná porota Svazu podnikatelÛ ve stavebnictví – ABF na 13. mezinárodním veletrhu FOR ARCH 2002 realizaci projektu „Administrativní budova Hlavní správy âEZ, a. s.“ generálního dodavatele HOCHTIEF VSB, a. s.

Projekt budovy vznikl na základû soutûÏe vyhlá‰ené na zaãátku roku 1998. Základní zadání znûlo: flexibilní administrativní budova. Vodní stavby Bohemia (dnes Hochtief VSB) projekt realizovaly spolu se spoleãností AB Michle. O jeho uÏívání projevila v roce 2002 zájem âEZ, a. s., která budovu koupila. Osmipatrová budova se nachází na dobfie viditelném stanovi‰ti v Praze–Michli. Poskytuje celkem 6 500 m2 kanceláfiské plochy pro cca 450 zamûstnancÛ. Její vnûj‰ek charakterizují pouÏité materiály: bílé fasádní panely, hliníková okna a lamely, betonové panely a sklenûné v˘plÀové konstrukce. Budova se skládá ze dvou kfiídel: hlavního, vy‰‰ího traktu orientovaného na osu sousedního parku a na nûj kolmo navazujícího niωího kfiídla. Obû kfiídla jsou spojena ‰estipodlaÏním prosklen˘m vstupním atriem a dvûma komunikaãními vûÏemi. Spoleãn˘ vestibul tvofií souãást hlavní dominanty budovy – vstupního atria se strukturálním zasklením. Zde se realizuje hlavní vertikální pohyb v budovû, pomocí dvakrát dvou panoramatick˘ch v˘tahÛ a otevfieného schodi‰tû. Umístûní hlavních komunikací ve stfiedu objektu umoÏÀuje soustfiedit v˘znamné kanceláfie vedení spoleãnosti v jejich pfiímé blízkosti a usnadnit tak obousmûrnou komunikaci. Rozdûlení budovy na dvû kfiídla odpovídá osovû symetrické rozmístûní v˘tahÛ do dvou ‰achet napomáhajících snadnûj‰í orientaci v objektu. Tento zámûr podporuje zavedení pfiírodního svûtla do prostoru hlavního schodi‰tû, a to jak pfies ãásteãnû prosklené dvefie v˘tahÛ, tak pfies velké okno na vrcholu schodi‰tû a plnû prosklenou vstupní halu. Dispozice pater jsou koncepãnû fie‰eny jako flexibilní kombikanceláfie a realizovány v podobû velkoplo‰n˘ch kanceláfisk˘ch prostor s umístûním pracovi‰È u oken a s vyuÏitím stfiední zóny pro práce spoleãného charakteru (zasedací místnosti, pfiíruãní archívy nebo doãasná pracovi‰tû). Pevné zafiízení (technické pro58

B

ETON

• TEC

story a sociální zázemí) je osazeno na okraji kanceláfisk˘ch kfiídel. BûÏné kanceláfiské prostory se nacházejí ve v‰ech patrech obou kfiídel budovy kromû pfiízemí a ustupujících pater. StûÏejní kanceláfie pro vedení spoleãnosti a s nimi pracovnû spojené útvary jsou umístûny v „hlavû“ budovy a v obou ustupujících patrech del‰ího kfiídla. V pfiízemí je umístûna jídelna (v pfiímém spojení se zahradou) a dal‰í sluÏební vybavení (zasedací stfiedisko, copy centrum, manaÏersk˘ klub, správa archivu). V ustupujícím patfie krat‰ího kfiídla se nachází konferenãní stfiedisko. Návrh nosné konstrukce vychází z poÏadavku maximální flexibility pÛdorysu. Zvolen˘ Ïelezobetonov˘ skelet má proto pomûrnû velkou osovou vzdálenost sloupÛ. Nosné sloupy jsou provedeny z oceli a z poÏárních dÛvodÛ vyplnûny betonem. U stropních desek je vyuÏita jejich akumulaãní schopnost. V kanceláfisk˘ch kfiídlech jsou z akustick˘ch, fyzikálních a estetick˘ch dÛvodÛ provedeny ve tvaru kazet. Obvodov˘ plá‰È je buì zavû‰en na betonov˘ parapet, nebo velkoplo‰nû pfiedsazen nosné konstrukci. JiÏní fasáda je navíc opatfiena samonosn˘m pfiedsazen˘m systémem stinících lamel. Energetická koncepce vychází z rozdûlení budovy na dva odli‰né úseky. V prostorech slouÏících vrcholnému vedení spoleãnosti je pouÏita klasická klimatizace s lokální úpravou vzduchu. U ostatních kanceláfií je aplikován systém noãního chlazení, kdy je mimo pracovní dobu do prostoru nucenû pfiiveden vnûj‰í vzduch, kter˘ vychladí stropy. Ty potom v pracovní dobû takto akumulovan˘ chlad vydávají. Absence klimatizace nadto umoÏÀuje pfiirozené otevírání oken. Systém noãního chlazení v‰ak není uzavfien – kdykoliv je moÏno pfiivést chlazen˘ vzduch. Budova tûÏí ze synergie cílenû pfiizpÛsoben˘ch prvkÛ a dosahuje celkové optimalizace – ekonomické, technické a energetické. Tab. 1 Údaje o objektu a stavbû Investor

HOCHTIEF VSB, a. s. AB Michle, s. r. o. Hlavní dodavatel HOCHTIEF VSB, a. s., divize 3, o. z., Temelín Architekt a generální projektant di5 architekti inÏen˘fii, s. r. o., Praha UÏivatel âEZ, a. s. Umístûní U Pomníku, Praha 4–Michle Zaãátek stavebních prací listopad 2000 Dokonãení stavby únor 2002 Plocha stavebního pozemku 4 141 m2 Zastavûná plocha 1 258 m2 Zpevnûná plocha 1 984 m2 Hlavní uÏitná plocha 4 981 m2 Vedlej‰í uÏitná a provozní plocha 3 653 m2 Dopravní plocha 2 477m2 Celkovû obestavûn˘ prostor 44 152 m3 (z toho 29 739 m3 nadzemní)

H NOLOG I E

tisková zpráva, redakãnû zkráceno

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

AKTUALITY TOPICAL

KONSTRUKâNÍ

BETON V

NÁRODNÍ

âESKÉ

Z P R ÁVA

âESKÉ

REPUBLICE

RECENT APPLIC ATIONS OF STRE SS-RIBBO Jifií STRÁSK¯ N AND Faculty of Civil TU of Brno Engineering Strásk˘, Hust˘ a partnefii, s. r. o. Brno j.strasky@u sa.net

I. fib CONGRESS ÓSAKA, 2002 I. fib KONGRES ÓSAKA, 2002

Fig. 1 Horiz stress-ribbo on Club n erection of bridges – a (Photo: S. segment Drahota) Obr. 1 Most – montáÏ y Horizon club typického segmentu (foto: S. Drah ota)

Fig. 2 Bridg Rogue River e across the Obr. 2 Most pfies Rogu River e

Vilém JÜTT Strásk˘, Hust˘NER a partnefii, s. r. o. Brno v.juttner@ shpbrno.cz

SUSPEN SION BR IDGES

TomበKULH Strásk˘, Hust˘ AV¯ a partnefii, s. r. o. Brno

TomበROM Faculty of PORTL

Civil INTRODU t.kulhavy@ TU of Brno Engineering CTION shpbrno.cz Brno Recently we t.romportl have had @centrum an opportuni developm .cz ent ty them to their bridges built of several stress-rib to participate in the design and bon and in joints betw final position. Pres suspension slender deck the UK and USA. tress een the ing is appli Both type pedestrian segments structures assembled ed after casti s of to ensure . two edge from prec ng the sufficient ast concrete bridges have a very girders stiffe rigidity of The structural feature of members ned by trans the these struc formed by arran verse gem tures is that ribs. The their static ent of stres geometric characteristic funct their s ribbon bridg stiffness of their prestress stiffness is mainly the structure ion and their proc es is determin ess of cons given by the ed concrete ed by truct a stress ribbo acts as a perfectly deck. STRESS-RIBB flexible cable ion. During erection, n ON BRID bending mom that is stressed not ; during oper GES only ation, as ents. How ‘Stress-rib at the end ever, the shap by normal forces, bon bridg of the but es’ is the structures structure whe erection determin e and the stress of the also by term that formed by e structure n the has in use. stresses that been coine a very slend a catenary d to desc originate in er concrete [1]. Since the ribe the bending mom deck with characterized They can be designed the shape loading by ents due with one or of to the police or main (Fig. 2). The by successive and more span ribbon can complementa s and are tenance cars point load which curv be represent the most simp es blend into the ry smooth deck is dete formed from a very are low, the deck rural envir curves of the stres onment and rmined by slender secti flow of inter le and basic of struc s a compres be post-tens their form tural solut nal forces. s, ions, clear sion capacity on. The area of the ioned in such a human Their fine ly articulate there are of concrete scale. The a way, that dimension the no tension prec that must s also corre after the load segments stresses in segments that are susp ast structures are spon ing of the d the to were hung assem struc deck. In our ended on on situated in bearing cable bled from precast first structures ture the troughs bearing cables and s and shifte , the post-tensione (Fig. 1). The cast-in-situ d along d by conc bear between the rete that was cast ing cables were prot cables segments. ected by and precast The longitudin simultaneously with concrete, the joints al joint betw whe covered by een the castan overlay. re shrinkage cracks in-situ may have occurred, In our lates was t designs, precast segm form the deck. The ents with segments a serve as a are suspende composite slab (Fig. falsework 3) d on bear and formwork which is cast ing cables and Both the prec simultaneously with for casting the com posite slab, the joints ast segments between by prestress and the the com segments. ing cables cables with that are situa posite slab are post in the casttensioned ted together in-sit joints prov with the ides excellent u slab. A continuo bearing us deck slab minimum prot ectio maintenance. with n to prestress ing steel and out any A typical secti requires on of the stress ribbo n is not able to resist the bending

6

Pfii pfiíleÏitosti konání prvního kongresu fib v japonské Ósace vydala âeská betonáfiská spoleãnost v˘pravnou publikaci Konstrukãní beton v âeské republice 1998-2001, tradiãní tzv. Národní zprávu âeské republiky. Národní zpráva portrétuje vybrané v˘znaãné a zajímavé stavby postavené z betonu v období po posledním kongresu FIP, kter˘ se konal v roce 1998 v nizozemském Amsterodamu. Stavby jsou pfiedstaveny v 32 pfiíspûvcích, pfieváÏná vût‰ina ãlánkÛ je tradiãnû vûnována v˘stavbû nov˘ch mostÛ a budov, ãtyfii ãlánky se zab˘vají rekonstrukcemi mostÛ a náplní tfiech jsou tunely. Texty ãlánkÛ 64 autorÛ publikované paralelnû v anglickém a ãeském jazyce jsou doplnûny mnoÏstvím grafick˘ch informací (164 barevné fotografie, 12 poãítaãov˘ch animací, 82 obrázky z v˘kresové dokumentace, 13 schémat ze statick˘ch v˘poãtÛ,

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

NE DÁ VN É

ÚVO D Ned nûko ávno jsm ve lika pfied e se Sp m Am ojeném pjat˘ch ûli pfi erick íle Král pásov˘ Ïitost z pr ˘ch. ov ef ch a pfi abrikov Oba ty ství Ve a visu podílet py m íãn t˘ na lké vypl ˘mi Ïe an˘ch Britá ch láve proj be ostÛ ˘v mos á pfied bry. Jejic tonov˘ mají ve nie a k pro ektech pû tovk lm a ch ve ev‰ím h ch y. Spoj ‰í postav v˘voji arak prvkÛ i ‰tíhlo u z ge teris en tv en P¤ED omet ticko ofien˘c mostovk ˘ch St ˘ch átec u se PJA rické u vlas h ok TÉ PÁ Pfied tuho tností rajov˘m stavenou h SO pj je st i no i pfi , Ïe VÉ M tvofi até pá edpj jejich sníky en OST até Moh é velm sové m tuho Y os beto st hlad ou mít i ‰tíhlo ty je nové term jedn k˘m u o ne beto a je i kfi ín, kt ivk jic no ãistû h form ami (o bo více vou er˘ je m po lidsk vyjadfiu a, nejje br. 2). polí a jso ostovk uÏíván je dn ém ou pro briko u mûfi prÛbûh odu‰‰í Kfiivky u char ko ak tvaru za posu van˘ch ítku. Pr vnitfiní a souã padají terizov fietûzo nstrukce ch as se án tono nuty do gmen efabrikov sil. Jejic nû zá velmi do y prom vky [1 ]. tÛ, kt vání h jem kladn ané ûn bfi je jic er spár h kons né ro í kons e do n˘mi Kons mez koneãn é jsou zavû trukce zmûry trukãní krajiny i segm é statick trukãní enty polohy ‰eny na jsou se také od forma, doko ou funk uspofiá . Pfi zajis nosn staven povíd dá ed tí na cí dost é pû y ají norm le oh a po ní visu ateã tí prov kabely z pref st nou aa prov álov˘m ebné vl upem t˘ch pá ed po tuho ené je ák i ozu st ko po nich v‰ak silami a no, za jich stav sov˘ch vy Vzhl nstr by závi ukcí. beed sí na ohybov provoz . Bûhe mostÛ kter em k u ja ˘mi je dá tvar é ko m m kons m ua mÛÏ nahraz tomu, nam omen pfiedpj ontáÏe no je Ïe e ka trukcí jic pÛ áhán ty. N at tlako mít m uje zatíÏ ohyb í kons amáh ˘ pás sobí ja h m bely ve byly se ov ko den˘ on na gmen zatíÏ vou ún ostovk ení polic é mom án truk mi ce na í kons máhan osno a ve ení m olitick ty ej en ní neby stí be lmi ‰t mi au ty od konc trukcí ˘ be ezi segm ˘m be v r˘há zavû‰e tone ch la m íhl˘ ty ny i mon za to tone en os osto nu, kter prÛfiez a údrÏ amûléh táÏe byly m, ve ty. Podé m, kter (obr. 1) na nosn bo vka . . o ˘ chrá nam musí Plocha u, jsou bfiem nûny kter˘ch lné spár ˘ byl be . Nosné é kabe en V ly áhán b˘t ve y m to kryc m a ta pfied ostovk lmi mal e, se na‰ich í vrst ohou mezi pr nován kabely a pfied gmen y je hem epnu é, vz vo po nikn efabrik souãas byly ch epnuty u. sledn t ta . U dá ty jso out ov na‰ic k, aby na be u zavû spfiaÏe ích pr podé an˘m nû se ránûny né ‰eny sp h pr po a ojek to lné Fig smr‰ monoliti árami vních the . 3 Br i sp nované na no s betono tech Rogu idge Èova ck fia tv sn e Ri cí tr ˘m v m Ïená de souãasnû é kabe vou de ofií m acro hliny, on Rogu Obr. ver – de ss v˘te olitick ska jso se sp ly, tvofi skou (o ostovku e Ri 3 M ck í sk ãnou é ár u br ver os – m t pfies ochr desce. pfiedep ami. Jak ruÏ a be . 3). Se prefabrik Typi osto Sp anu nu vka ck pfied ojitá m ty pfi prefabrik dnûní sp gmenty ované mom ˘ prÛfi pína osto edpína ovan fiaÏe , kter ez en cí v˘ pfied é tÛ vk navr ztuÏ a bez cími ka é segm né desk pj ho m, ea y u po van˘ které atého be en ja k˘ ly ty vyÏa pfi duje chkoliv situova , tak hodn dpûr m edpjat vznikají pásu ne spár n˘m ní sc ˘ m ot al u pá in é. z pfi imál i podp hope Klad s je ní úd zaji‰Èuje ed a ro prob pjatéh zhodn˘ n˘ oh vÏdy pfi ûr (o n vzdo rÏbu edep br. ro . po pfi lém. Mos o pásu m zpÛs ybov˘ 5a). vat oh nut, m tvofi edepnu tovka u podp obem omen jsou zá ProtoÏ ybov˘m t m í ov segm mosto tí nebo ÛÏe b˘ ûr. Exist livÀuje v‰ak do porné m e nám t po i ují pfi enty vku om sa us pfied prefab i pokles dporov dva zp pofiádá huje ve enty epno rikov u te Ûs án ní lk ut kr ané ploty a sedly, oby ja konstr ˘ch od se átk˘ od kt k fie‰it ukcí mi ka gmenty podp tent ûr od er˘ch , je bely o (obr nezb vinout se mÛÏe yt . 8) . Kr né po . JestliÏe átké dp mon orové olitick é

Fig. 4 Obr Bending .4 Ohy momen bové ts mom at supp or enty u po ts dpûr

AP LIK AC E

P¤E DP JAT ¯C HP ÁSO V¯ CH A

VIS UT ¯C H

MO STÒ

Fig. 5 St a) D atic an an b) M d bend eform alysis: atio ing od Obr elling of momen ns .5 Stat the deckts ická an b) m a ohybova) defo al˘za odelo é m rmac vání omen e mos ty tovk y

7

59 tabulek a grafÛ). Publikace je skuteãnû reprezentativní a umoÏÀuje prezentovat souãasné ãeské betonové stavebnictví na vysoké úrovni. Redakãní rada vûfií, Ïe se publikace Konstrukãní beton v âeské republice 1998-2001 s ãlánky v ní shromáÏdûn˘mi stane vyhledávan˘m prezentaãním materiálem a zdrojem informací pro stavební spoleãnosti, statické a projekãní kanceláfie, odborné sloÏky státní zprávy a developery. jm

S TAV E B N Í H O Z K U · E B N I C T V Í N A F A K U LT ù S TAV E B N Í

Od akademického roku 2002/3 do‰lo na Fakultû stavební VUT v Brnû ke vzniku nového ústavu - Ústavu stavebního zku‰ebnictví (ÚSZ). Tento vznikl slouãením dvou ‰piãkov˘ch pracovi‰È v oboru diagnostiky materiálÛ a konstrukcí – Ústavu stavebnin a zku‰ebních metod a Ústavu radiaãní defektoskopie. Vedením ústavu byl povûfien v˘znamn˘ odborník v oboru zkou‰ení materiálu, Prof. Ing. Jifií Adámek, CSc. Nov˘ ústav je vzdûlávacím, vûdeckov˘zkumn˘m a konzultaãním pracovi‰tûm mezioborového charakteru, které je zamûfieno na zkou‰ení stavebních materiálÛ a stavebních konstrukcí za pouÏití destruktivních i nedestruktivních metod, zaloÏen˘ch na rÛzn˘ch fyzikálních princiETON

ÓSAC E

Národní zprávu je moÏno objednat v cenû 300 Kã (200 Kã pro ãleny âBS) na adrese sekretariátu âBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1, e-mail: [email protected].

STRUCTURAL CONCRETE IN THE CZECH REPUBLIC 1998–2001 KONSTRUKâNÍ BETON V âESKÉ REPUBLICE 1998–2001

B

1998–2001

REPUBLIKY PRO FIB KONGRES V

NATIONAL REPORT OF THE CZECH REPUBLIC NÁRODNÍ ZPRÁVA âESKÉ REPUBLIKY

V Z N I K Ú S TAV U

SUBJECTS

VUT V B R N ù

pech. Ve své ãinnosti bude ústav navazovat nejen na dlouholeté tradice obou pÛvodních ústavÛ, ale i na tradice zku‰ebních laboratofií, které vznikly na této ‰kole jiÏ v prvních desetiletích minulého století. Cel˘ ústav byl umístûn v novû rekonstruovan˘ch prostorách budovy E1 areálu fakulty. Moderní laboratofie, zku‰ené vedení a mlad˘ pracovní kolektiv jsou pfiedpokladem pro rychl˘ rozvoj tohoto oboru na Fakultû stavební VUT v Brnû. Kontakt: Ústav stavebního zku‰ebnictví na Fakultû stavební VUT v Brnû, Vevefií 95, 662 37 Brno, tel.: 541 147 801, e-mail: [email protected] Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc.

• SANAC

E

5/2002

59

AKTUALITY TOPICAL SUBJECTS

SEMINÁ¤E, SEMINÁ¤E,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

ST R U C T U R A L CO M P O S I T E S F O R I N F R A ST R U C T U R E A P P L I C AT I O N S 3. mezinárodní symposium

âR

B ETO N Á ¤ S K É D N Y Konference a v˘stava

• Construction, Performance and Benefits of Structures Utilising Advanced Composite Materials • Development of New Design Codes Using Fibre Reinforced Polymer • Durability, Rehabilitation Termín a místo konání: 17. aÏ 20. prosince 2002, Aswan, Egypt Kontakt: Dr. Abdel Wahab El-Ghandour, 16A Mamal Elsokar St., Garden City, Cairo, Egypt tel.: +202 795 7361, fax: +202 795 6614

Termín a místo konání: 27. a 28. listopadu, Pardubice, DÛm hudby Kontakt: âBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173, 222 316 195, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected]

1 . F I B KO N G R E S , Ó S A K A 20 0 2 Kolokvium

SO I L M EC H A N I C S A N D G EOT EC H N I C A L ENGINEERING (ISSMGE) 3. mezinárodní semináfi

Termín a místo konání: 11. února 2003, Praha, Masarykova kolej Kontakt: âBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173, 222 316 195, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected]

• Soil properties, laboratory and in-situ testing • Design and construction in geotechnical engineering • Seismic, marine and envireonmental geotechnique Termín a místo konání: podzim 2002, Teherán, Irán Kontakt: Technical AffairsStandards Bureau, Management and Planning Organization, No. 24, Ladan St., Sheykh Bahaiy Ave., Mollasadra Ave., Teheran, Iran tel: + 98 21 8041 787, fax: + 98 21 8041 581, e-mail: [email protected], www.omran.net/tsb.mpo

T EC H N O LO G I E , P R OVÁ D ù N Í A KO N T R O L A B ETO N OV ¯C H KO N ST R U KC Í 2. konference s mezinárodní úãastí Termín a místo konání: 1. a 2. dubna 2003, Praha Kontakt: âBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 Tel.: 222 316 173, 222 316 195, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] ZAHRANIâNÍ

47. U L M E R B ETO N - U N D F E RT I GT E I L-TAG E Termín a místo konání: 18. aÏ 20. února 2003 , Ulm, Nûmecko Kontakt: FBF Betondienst GmbH http://www.betonservice.de

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

B O N D I N CO N C R ET E – F R O M R E S E A R C H TO STA N DA R D S Mezinárodní sympozium

( R E ) C L A I M I N G T H E U N F E R G R O U N D S PAC E ITA World Tunnelling Congress 2003

• Bond within plain concrete used as a matrix, Degradation of bond • Bond between different types of concrete and reinforcements • Modelling of bond, Standards, Codes Termín a místo konání: 20. aÏ 22. listopadu 2002, Budape‰È, Maìarsko Kontakt: „Bond in Concrete“ Conference Secretariat, Budapest University of Technology and Economics, Müegyetem rkp. 3. H-1111 Budapest, Hungary tel.: +361 463 4068, fax: +361 4653 3450 e-mail: [email protected], www.eat.bme.hu/bond

D E S I G N A N D DY N A M I C B E H AV I O U R O F F O OT B R I D G E S Mezinárodní konference • Conceptual and Structural Design • Dynamics of Footbridges • Materials, Case Studies Termín a místo konání: 20. aÏ 22. listopadu 2002, PafiíÏ, Francie Kontakt: C. Mariuzzo le Vaillant, OTUA/Footbridge 2002, Immeuble Pacifik, 13 Cours Valmy, F-92070 Paris la Defense, France tel.: +331 4125 8036, fax: +331 4125 5675 e-mail: [email protected]

60

B

ETON

• TEC

• Underground Space Use, Underground Space Construction • Sustainability of Underground Space, Underground Logistic Systems • Rock Tunnelling, Softground Tunnelling, Research, Development, Design Termín a místo konání: 12. aÏ 17. dubna 2003, Amsterdam, Nizozemí Kontakt: WTC2003 c/o Congress Secretariat VOR, PO Box 411, 2800 AK Gouda, The Netherlands tel.: +31 182 539 233, fax:+31 182 537 510 e-mail: [email protected], www.wtc2003.nl

I N F O R M AT I O N T EC H N O LO GY F O R CO N ST R U C T I O N Mezinárodní konference CIB W078 • Communication and information environments • Collaborative engineering and design, distributed and integrated environments • Computer supported collaborative working, Collaborative processes and process support Termín a místo konání: 23. aÏ 25. dubna 2003 , Waiheke Island, Nov˘ Zéland Kontakt: Dr. R. Amor University of Auckland - Faculty of Architecture, Property Planning and Fine Arts - Building Industry Research Unit, Department of Computer Science, Private Bag 92019, Auckland, New Zealand tel.: +649 3737 599, fax: +649 3737 453

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

I N T E R N AT I O N A L SY M P O S I U M O N CO N C R ET E R OA D S 9. mezinárodní sympozium

ST R U C T U R E S F O R H I G H - S P E E D R A I LWAY T R A N S P O RTAT I O N Sympozium IABSE

• Design and Specifications, Life Cycle Analysis, Safety, Environment • Materials for Concrete Pavement • Construction, Maintenance, In situ Repair Techniques, Cement Stabilisation, Cracking Termín a místo konání: 27. aÏ 30. dubna 2003, Istanbul, Turecko Kontakt: CEMBUREAU, Rue d’Arlon, 55, B-1040 Brussels, Belgium tel.: +322 234 1011, fax: +322 230 4720 e-mail: [email protected]

• Bridges, Crossings and Tunnels for Rail Transport Systems • Buildings and Railway Stations • Structures for Railles Systems, Environmental Issues, Monitoring Termín a místo konání: 27. aÏ 29. srpna 2003, Antwerpy, Belgie Kontakt: Symposium Secretariat, IABSE 2003 Symposium, Antwerp, ETH Hönggerberg, CH-8093 Zürich, Switzerland fax: +41 1633 1241 e-mail: [email protected]

CO N C R ET E ST R U C T U R E S I N S E I S M I C R EG I O N S Sympozium fib

I N T EG R AT E D L I F ET I M E E N G I N E E R I N G O F B U I L D I N G S A N D C I V I L I N F R A ST R U C T U R E S ( I LC D E S 20 0 3 ) 2. mezinárodní symposium

• Advanced Seismic Design and Analysis • Testing, Research Termín a místo konání: 6. aÏ 8. kvûtna 2003, Athény, ¤ecko Kontakt: Office for International Relations, Technical Chamber of Greece, 4 Karagiorgi Servias Str., 105 62 Athenas, Greece tel.: +3010 3235 779, fax: +3010 3222 832 e-mail: [email protected], www.fib2003.gr

• Ownership, Planning and Management of Investments • Integrated Life-Cycle Design (ILCD) • Life Time Management Systems (LMS), Data, Best Practices Termín a místo konání: 1. aÏ 3. prosince 2003, Kuopio, Finsko Kontakt: Association of Finnish Civil Engineers RIL, Dagmarinkatu 14, FIN-00100 Helsinki, Finland tel.: +3589 6840 7818, fax: +3589 588 3192 e-mail: kaisa. [email protected]

9 . I N T E R N AT I O N A L CO N F E R E N C E O N A P P L I C AT I O N S O F STAT I ST I C S A N D PROBABILITY IN CIVIL ENGINEERING – ICASP9

C I B W O R L D B U I L D I N G CO N G R E S S

• fuzzy analysis • human and organizational error • lifeline risk assessment • quality control and assurance • reliability-based optimal design • risk analysis, simulation methods, stochastic FE and material models Termín a místo konání: 6. aÏ 9. ãervence 2003, San Francisco, California, USA Kontakt: [email protected], http://icasp9.berkeley.edu

Pracovníci redakce ãasopisu dûkují v‰em autorÛm, ktefií spolupracovali na tomto ãísle ãasopisu. Dûkujeme Vám za pochopení, trpûlivost a vynaloÏené úsilí, které pro mnohé z Vás pfiíprava a editace ãlánkÛ znamenala. Vûfiíme, Ïe Vy i ãtenáfii v ãasopise opût najdete zajímavé odborné informace i ãtení pro chvíle oddechu. „Beton v extrémních podmínkách“ to je podtitul 1. ãísla ãasopisu v roce 2003. Va‰e pfiíspûvky s poznatky, zku‰enostmi a informacemi o betonov˘ch konstrukcích pfii povodních ve letech 1997 a 2002 pomohou pfii nápravách ‰kod i pfii návrzích preventivních opatfiení pro budoucnost.

• building processes and techniques, buildings and their environments • performance-based building, tall buildings and highrise towers

• sustainable construction, indoor air quality and ventilation Termín a místo konání: 2. aÏ 7. kvûtna 2004, Toronto, Ontario, Kanada Kontakt: National Research Council Canada, Institute for Research in Construction, 1200 Montreal Road, M-20, Ottawa, ON Canada K1A 0R6 e-mail: [email protected], www.cib2004.ca

13. srpna 2002

Redakce ãasopisu BETON TKS

1. fiíjna 2002

redakce B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

61

AKTUALITY TOPICAL SUBJECTS

0.

KONFERENCE

BETONOVÉ

VOZOVKY

2002

GARANTI KONFERENCE: ING. JAROSLAV KARTER, DÁLNIâNÍ STAVBY PRAHA, A. S.; ING. MICHAL REITER, DS HOLDING, A. S.; ING. MIROSLAV WEBER, CSC., SVAZ V¯ROBCÒ DATUM A MÍSTO KONÁNÍ: 24. ¤ÍJNA 2002, HOTEL ZÁMEK, VELKÁ BYST¤ICE U OLOMOUCE Konference bude vûnována aktuálnímu tématu dne‰ní doby – stavu a perspektivû betonov˘ch vozovek v âR. Pfiipravovan˘ program je rozãlenûn do tématick˘ch okruhÛ: • evropské zku‰enosti s v˘stavbou betonov˘ch vozovek - na silnicích a dálnicích - na mostech - v tunelech - na leti‰tích • nové technologie, napfi. - vym˘van˘ beton - nové typy konstrukcí betonov˘ch vozovek • ostatní - pfiechod na evropské normy - alkalicko-kfiemiãitá reakce v betonu

62

B

ETON

• TEC

CEMENTU

âR

Hlavním cílem konference je seznámit ‰irokou odbornou vefiejnost s nov˘mi trendy a zku‰enostmi pfii v˘stavbû betonov˘ch vozovek. Za úãast na konferenci nebude vybírán poplatek. V rámci konference bude vydán sborník s pfiedná‰kami. Pfiíspûvky zahraniãních pfiedná‰ejících budou uvedeny jak v originále, tak v ãeském pfiekladu.

H NOLOG I E

Informace a pfiihlá‰ky: DS HOLDING, a. s. Floriána Nováka 3, 796 40 Prostûjov Andrea ·pringerová – [email protected] tel: 582 304 314, fax: 582 304 207 DÁLNIâNÍ STAVBY PRAHA, a. s. Tyr‰ova 3, 120 48 Praha 2 Elena Szabová – [email protected] tel.: 224 266 939, fax: 224 266 946

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

FIREMNÍ

PREZENTACE ADVERTISEMENTS

POVODNù 2002 NABÍDKA

SANACÍ BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ

VáÏení majitelé, provozovatelé a správci stavebních objektÛ, leto‰ní velká voda po‰kodila v nevídaném rozsahu nemovit˘ majetek. Po‰kození stavebních objektÛ nemusí v‰ak b˘t vÏdy takové, aby byla nutná demolice a realizace novostavby. Na na‰em trhu jsou specializované firmy disponující ‰piãkov˘mi technologiemi pro sanace betonov˘ch konstrukcí. Tyto specializované firmy spoleãnû s v˘zkumn˘mi pracovi‰ti vysok˘ch ‰kol a pfiedními odborníky tvofií SdruÏení pro sanace betonov˘ch konstrukcí (SSBK). SdruÏení Vám nabízí své sluÏby prostfiednictvím sv˘ch ãlenÛ. Na‰e nabídka je velmi ‰iroká a zahrnuje práce poãínající expertízami, posudky, projekty a samotnou realizaci prací v oblasti sanace betonov˘ch konstrukcí inÏen˘rsk˘ch, pozemních a bytov˘ch staveb. Jednotlivé nabízené práce ãlenÛ na‰eho sdruÏení: • diagnostika vad a poruch betonov˘ch konstrukcí, • expertní a statické posudky naru‰en˘ch betonov˘ch konstrukcí, • stavebnû technick˘ prÛzkum Ïelezobetonov˘ch konstrukcí, • kontrola statické bezpeãnosti panelov˘ch domÛ s naru‰enou nosnou konstrukcí nebo konstrukcí základÛ, • projekty sanace betonové konstrukce, • zesilování betonov˘ch konstrukcí za úãelem dosaÏení pÛvodních pevnostních charakteristik nebo jejich zv˘‰ení a to pomocí dodateãnû aplikovanou v˘ztuÏí nebo pomocí uhlíkov˘ch lamel a uhlíkov˘ch vláken, • technologie sanací nádrÏí, • koneãná úprava povrchu betonov˘ch konstrukcí pro dosaÏení jeho odolnosti vÛãi vlivu nejrÛznûj‰ích prostfiedí a respektování estetick˘ch hledisek, • posouzení míry degradace jednotliv˘ch stavebních materiálÛ a prognózování jejich dal‰í Ïivotnosti. Na‰e nabídka je urãena nejen pro investory, ale i pro jiÏ zvolené zhotovitele rekonstrukcí staveb, ktefií zvaÏují zpÛsob technologie a hledají optimální fie‰ení opravy betonov˘ch konstrukcí. V pfiípadû poÏadavku nebo dotazu nás, prosím, kontaktujte na centrum na‰eho sdruÏení. (kontaktní spojení – viz tiráÏ ãasopisu). Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc. President SSBK

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2002

63

BETONÁ¤SKÉ DNY 2002

KONEâNÁ POZVÁNKA

âeská betonáfiská spoleãnost âSSI www.cbz.cz

Konference s mezinárodní úãastí

BETONÁ¤SKÉ DNY 2002 V˘stava

BETON 2002

Upozornûní: Telefony a fax âBS mohou b˘t v dÛsledku povodní stále je‰tû mimo provoz, vyuÏívejte pfiednostnû e-mail a po‰tu!

27. a 28. listopadu 2002 Pardubice, DÛm hudby

CÍL A NÁPL≈ BETONÁ¤SK¯CH DNÒ 2002 Konference Betonáfiské dny je i v roce 2002 hlavní konferenãní akcí v oboru betonu a betonov˘ch konstrukcí konanou v âeské republice. Cílem bude seznámit její úãastníky s nejv˘znaãnûj‰ími betonov˘mi konstrukcemi uplynulého roku a s nejdÛleÏitûj‰ími novinkami v oblasti navrhování i provádûní betonov˘ch konstrukcí. V programu bude opût nûkolik pfiedná‰ek v˘znaãn˘ch zahraniãních odborníkÛ, které pfiiblíÏí trendy souãasného betonového stavebnictví. Je‰tû vût‰í prostor bude dán odborn˘m diskuzím a neformálním setkáním. Vlastní program bude stejnû jako v loÀském roce probíhat paralelnû ve dvou sálech. Jednání konference bude doplnûno dvûma spoleãensk˘mi veãery. Souãástí Betonáfisk˘ch dnÛ bude rovnûÏ dvoudenní v˘stava BETON 2002.

P¤ÍPRAVN¯ V¯BOR Ing. Pavel âíÏek • Doc. Ing. Karel Doãkal, CSc. • Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. • Ing. Rudolf Hela, CSc. • Ing. Milan Kaln˘ • Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. • Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc., místopfiedseda • Prof. RNDr. Ing. Petr ·tûpánek, CSc. • Doc. Ing. Jan L. Vítek, CSc., pfiedseda

KONTAKTNÍ SPOJENÍ PRO ZASLÁNÍ ANOTACÍ P¤EDNÁ·KY A DAL·Í INFORMACE âeská betonáfiská spoleãnost âSSI (âBS), Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173, 222 316 195, fax: 222 311 261, e-mail: [email protected], [email protected], www.cbz.cz

S VA Z

V¯ROBCÒ CEMENTU

S VA Z

V ¯ROBC Ò B ETON U

âESKÁ

âR

âR

B ETONÁ¤SK Á SP OLEâ NOST

SDRUÎENÍ

âSSI

P R O S A N AC E B E T O N O V ¯ C H K O N S T R U K C Í