2004 B ETON. V HYBRIDNÍCH A N ETRADIâNÍCH K ONSTRUKCÍCH

5/2004

BETON V HYBRIDNÍCH A NETRADIâNÍCH KONSTRUKCÍCH

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] www.svcement.cz

PODPORUJÍCÍ

âASOPIS

NAJDETE V TOMTO âÍSLE

HOCHTIEF VSB,

56/

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

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

36/

APLIKACE

20/ B

ETONOV¯ TUNEL JAKO

RODINN¯ DÒM?

/10

SYDNEY

/60

ODBORNÁ EXKURZE DÁNSKO 2004

OPERNÍ

VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU

V MOSTNÍ KONSTRUKCI

A. S.

DÒM V

D211

24/ A

RCHITEKTONICKO-KONSTRUKâNÍ

SOUTùÎ

TRVANLIVOST

BETONOV¯

DÒM

A PROVOZNÍ ÎIVOTNOST

BETONOV¯CH MOSTÒ

–

INTELIGENTNÍ

NÁVRH, REÁLNÁ V¯STAVBA A P¤EDPOKLÁDANÁ ÚDRÎBA

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

/28

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

Roãník: ãtvrt˘ âíslo: 5/2004 (vy‰lo dne 18. 10. 2004) 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 Vydavatelství fiídí: Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc. ·éfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorka: Petra Johová

OBSAH ÚVODNÍK (N E ) T R A D I â N Í Petr Hájek

B E TO N OV É KO N ST R U KC E

/2

PREFABRIKACE A P L I K AC E

TÉMA

V Y S O KO P E V N O ST N Í H O B E TO N U

D211 Ivailo Terzijski, Petr âeli‰, Lubomír Koneãn˘ V M O ST N Í KO N ST R U KC I

K O M P OZ I T N Í

KO N ST R U KC E

P OZ E M N Í C H STAV E B

MATERIÁLY PROFILY

B E R A D U R T1 –

HOCHTIEF VSB, A . S .

/8

/12

D O B E TO N U

/10

VùDA

BEZ DEBNENIA

–

N OV ¯

Tisk: Libertas, a. s., Drtinova 10, 150 00 Praha 5

Johann Kollegger, Clemens Preisinger, Vladimír Benko

/45

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE /14

B E TO N OVÁ KO N ST R U KC E R O K U 2003: K N I H OV N A A K U LT U R N Í C E N T R U M U N I V E R S I T Y V L L E I DA V E · PA N ù LS K U

/19

IÁL Z AVÁ D ù N Í EN 19 92-1-1: SER1992 EN „N AV R H OVÁ N Í B E TO N OV ¯C H KO N ST R U KC Í “ D O P R A X E – Z Á K L A DY Jaroslav Procházka, Alena Kohoutková /50

SPEKTRUM

B E TO N OV ¯ T U N E L J A KO R O D I N N ¯ Arno‰t Navrátil, Petr Páv, Vladimír PetrÏílka

DÒM?

A R C H I T E KTO N I C KO - KO N ST R U Kâ N Í B E TO N OV ¯ D Ò M

SOUTùÎ

Ilustrace na této stranû a na zadní stranû obálky: Mgr. A. Marcel Turic Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, 150 00 Praha 5

A V¯ZKUM

KONSTRUKCE

K O N C E P C E M O ST Ò STAV BY DÁ L N I C E D470 8 Jifií Strásk˘, Petr âihák, Vilém Jüttner

/20

O D B O R N Á E X K U R Z E DÁNSKO 2004 Vlastimil ·rÛma

/56

/24

O P E R N Í D Ò M V S Y D N EY Natascha Kames

/60

Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 www.betontks.cz Vedení vydavatelství: tel.: 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] Redakce, objednávky pfiedplatného a inzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected] Roãní pfiedplatné: 540 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 Za pÛvodnost pfiíspûvkÛ odpovídají autofii.

SANACE

DOTAZY,

T RVA N L I V O ST

REAKCE A P¤IPOMÍNKY âTENÁ¤Ò

A P R OV OZ N Í Î I V OT N O ST

B E TO N OV ¯C H M O ST Ò

–

AKTUALITY

A P ¤ E D P O K L Á DA N Á Ú D R Î B A

/28

Steen Rostam • TEC

/63

INTELIGENTNÍ

N ÁV R H , R E Á L N Á V ¯ STAV B A

ETON

/43

P O ST U P V B U D OVA N Í · K R U P Í N

P¤ÍLOHA

HOCHTIEF VSB, A . S .

B

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

P R Í S A DA U R¯C H ªU J Ú C A

T U H N U T I E B E TÓ N U

·KRUPINY

OBRAZOVÁ

A TECHNOLOGIE

Igor Hala‰a

SKLOCEMENT BENE·, S . R . O . – KO M P E T E N C E V E V L Á K N E C H

STAVEBNÍ

/36

/4

Petr ·tûpánek

Redakãní rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Ludûk Bogdan, 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. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeãek, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Martin Moravãík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Pafiíková, Petr ·koda, Ing. Ervin Severa, Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr ·tûpánek, CSc., Ing. Michal ·tevula, PhD, Ing. Vladimír Vesel˘, Prof. Ing. Jan L. Vítek

H NOLOG I E

SEMINÁ¤E,

• KONSTR

U KC E

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

• SANAC

E

/64

5/2004

Foto na titulní stranû: Stavba Terminálu Sever 2 na leti‰ti Praha-Ruzynû, foto M. Linhart Beton TKS je pfiím˘m nástupcem ãasopisÛ Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVOD EDITORIAL

(NE)TRADIâNÍ

BETONOVÉ KONSTRUKCE

VáÏené ãtenáfiky, váÏení ãtenáfii, tématem leto‰ního pátého ãísla je vyuÏití betonu v netradiãních a hybridních konstrukcích. Na první pohled by mohl vzniknout dojem, Ïe jde pfiedev‰ím o experimentální aÏ futuristická fie‰ení daleko za hranicí bûÏné reálné praxe. Ve skuteãnosti se v‰ak pouÏití betonu v netradiãních konstrukãních aplikacích a netradiãních kombinacích s jin˘mi materiály stává bûÏnou praxí, umoÏÀující dosaÏení kvalitních, efektivních i efektních konstrukãních fie‰ení. Pfiedev‰ím v posledních deseti letech do‰lo k v˘raznému kvalitativnímu posunu v pouÏívání betonu jako vysocehodnotného konstrukãního materiálu s v˘raznû zlep‰en˘mi technick˘mi parametry. Zásadním zpÛsobem k tomu pfiispûl v˘voj nov˘ch silikátov˘ch kompozitních materiálÛ s lep‰ími mechanick˘mi vlastnostmi umoÏÀujícími realizace subtilnûj‰ích a souãasnû únosnûj‰ích konstrukcí. ZároveÀ bylo umoÏnûno dosahování vysoké kvality povrchu betonov˘ch prvkÛ aÈ jiÏ prefabrikovan˘ch nebo realizovan˘ch pfiímo na stavbû v monolitické technologii. Rozvoj technologií kotvení umoÏnil staticky spolehlivé a architektonicky efektní spojování konstrukãních prvkÛ z rozdíln˘ch materiálÛ a vznikajících rÛzn˘mi v˘robními technologiemi. V poslední dobû uplatÀovan˘ a preferovan˘ integrovan˘ pfiístup v navrhování konstrukcí vede k vût‰ímu vyuÏívání rÛzn˘ch materiálÛ a jejich efektivních kombinací s cílem dosaÏení funkãnû, ekonomicky i environmentálnû kvalitnûj‰ích fie‰ení. Vedle bûÏnû pouÏívan˘ch materiálovû kombinovan˘ch konstrukcí jako jsou ocelobetonové spfiaÏené konstrukce je stále ãastûj‰í stykování nosn˘ch ocelov˘ch prvkÛ s Ïelezobetonov˘mi prefabrikáty proObr. 1 Oslo – administrativní budova, kombinace Ïelezobetonov˘ch prefabrikovan˘ch sloupÛ s ocelov˘m rámem, pfiedpjat˘mi dutinov˘mi panely a dfievûn˘m kostrov˘m obvodov˘m plá‰tûm

stfiednictvím ‰roubov˘ch nebo svafiovan˘ch spojÛ; prefabrikované Ïelezobetonové stropní panely jsou podepírány ocelov˘mi prÛvlaky skeletÛ aj. Realizují se subtilní mostní konstrukce z ocelové prostorové pfiíhradoviny spfiaÏené s tenkostûnnou mostovkou z vysokopevnostního betonu. UplatÀují se i v˘hodné kombinace jin˘ch materiálÛ s betonem, jako je dfievo, plasty nebo keramika. S netradiãním pouÏitím betonu v konstrukcích a s hybridními konstrukcemi se proto budeme setkávat ãím dál ãastûji v praxi i na stránkách tohoto ãasopisu. V roce 2002 byla publikována zpráva komise fib C6 Task Group 6.3 Precasted concrete in mixed construction – Prefabrikovan˘ beton ve smí‰en˘ch konstrukcích. Z názvu jasnû vypl˘vá zámûr ukázat moÏnosti a pfiíklady pouÏití betonu v kombinaci s jin˘mi konstrukãními materiály. V úvodu publikace je uvedeno: „Cílem je ukázat, jak prefabrikovan˘ beton mÛÏe b˘t kombinován s jin˘mi konstrukãními materiály za úãelem zv˘‰ení celkové funkãnosti budovy“. Jako úvodní ilustrativní pfiíklad je uvedena nosná konstrukce nové leti‰tní budovy u Osla v Norsku, kde jde o kombinaci prefabrikovan˘ch Ïelezobetonov˘ch sloupÛ, ocelové konstrukce, lepen˘ch lamelov˘ch dfievûn˘ch nosníkÛ zastfie‰ení a monolitického betonu. Jin˘m pfiíkladem je tfiináctipodlaÏní administrativní budova VNO/NCW „Malietoren“ v Haagu v Nizozemí, jejíÏ nosná konstrukce je tvofiena kombinací prefabrikovaného betonu, monolitického betonu a ocelov˘ch v˘ztuÏn˘ch prvkÛ (konstrukce byla podrobnû popsána v ãasopise Beton a zdivo 1998/2). V obou pfiípadech ‰lo o konstrukãní fie‰ení, která byla zvolena nejenom z architektonick˘ch dÛvodÛ, ale pfiedev‰ím pro svoji technologickou, ekonomickou i environmentální v˘hodnost. Ukazuje se, Ïe beton mÛÏe b˘t v˘hodnû vyuÏíván i v ménû tradiãních konstrukãních fie‰eních a ménû bûÏn˘ch materiálov˘ch kombinacích, napfi. s dfievûn˘mi nebo plastov˘mi prvky. Na první pohled pfiekvapivou kombinací mÛÏe b˘t konstrukce obchodního domu ve Skandinávii s nosn˘mi sloupy a podpÛrn˘mi prÛvlaky z lepeného lamelového dfieva a prefabrikovan˘mi Ïelezobetonov˘mi stropními deskami pÛdorysn˘ch rozmûrÛ 6 x 3 m. Obr. 2 Oslo International Airport, Ïelezobetonové prefabrikované sloupy s ocelov˘mi styãníky podepírajícími dfievûné lepené lamelové nosníky zastfie‰ení Obr. 3 Oslo International Airport. Návaznost prefabrikovan˘ch Ïelezobetonov˘ch sloupÛ, ocelové konstrukce a lepeného lamelového vazníku hlavní haly

2

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

ÚVOD EDITORIAL

Obr. 5 Dfievûn˘ skelet s Ïelezobetonov˘mi prefabrikovan˘mi stropními deskamí a ztuÏujícím jádrem z prefabrikovaného Ïelezobetonu

Obr. 4 Haag – administrativní budova VNO/NCW „Malietoren“. Ocelová pfiíhradová konstrukce ztuÏující Ïelezobetonovou prefa-monolitickou nosnou konstrukci objeku

Obr. 6 Ocelov˘ skelet s dutinov˘mi pfiedpjat˘mi stropními panely

Prostorová tuhost skeletu je zaji‰tûna nosn˘mi jádry z prefabrikovaného Ïelezobetonu. Logika fie‰ení je ve snaze splnûní statick˘ch, poÏárních a akustick˘ch poÏadavkÛ na jedné stranû a ekonomick˘ch a environmentálních poÏadavkÛ na stranû druhé. Podobn˘ch pfiíkladÛ hybridních konstrukcí lze nalézt ve zmínûné publikaci fib celou fiadu a s dal‰ími se mÛÏeme ãím dál ãastûji setkávat v kaÏdodenní stavební praxi. DÛvodem je snaha o hledání optimálního konstrukãního fie‰ení nejenom z hlediska konstrukãnû statického ale i ekonomického, environmentálního a v neposlední fiadû estetického. Souãasné kvalitní naplnûní v‰ech uveden˘ch a dal‰ích technick˘ch a funkãních kritérií tak ãasto vede k hledání netradiãních pfiístupÛ ve formû hybridních konstrukcí. Beton a Ïelezobeton jsou v tûchto konstrukcích vzhledem ke sv˘m vlastnostem zpravidla rozhodujícími konstrukãními materiály. A tak mi nenapadá nic lep‰ího, neÏ abych i tento úvodník ukonãil stejnou vûtou jako úvodník v prvním leto‰ním ãísle ãaso-

pisu Beton TKS: Beton – kompozitní materiál s moÏností „naprogramování“ sv˘ch technick˘ch parametrÛ má znaãn˘, je‰tû zdaleka nevyãerpan˘ potenciál. Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. pfiedseda redakãní rady ãasopisu

Obr. 8 Prefabrikované Ïelezobetonové fasádní prvky montované na ocelovou skeletovou konstrukci

Obr. 7 Styk ocelového kruhového sloupu a prefabrikovaného Ïelezobetonového prÛvlaku

Fotografie: 1, 3, 4, 6 – autor, 2, 5, 7, 8 pfievzaty z fib bulletinu 19

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

3

TÉMA TOPIC

KOMPOZITNÍ

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB COMPOSITE STRUCTURES OF BUILDING CONSTRUCTIONS PETR ·Tù PÁN E K âlánek popisuje zásady moderních metod pro navrhování konstrukcí – systém „performance based“ navrhování a metodu „integrovaného návrhu konstrukce a materiálu“. V˘sledkem moderního pfiístupu k návrhu je ekonomická a spolehlivá konstrukce – obvykle kompozitní. V oblasti pozemních staveb jsou v˘sledky návrhÛ efektivní, ekonomické a odolné spfiaÏené konstrukce vycházející ze skeletov˘ch systémÛ. Konstrukce jsou obvykle tvofieny sloupy z ocelov˘ch trub vyplnûn˘ch betonem a vodorovn˘mi spfiaÏen˘mi ocelobetonov˘mi konstrukcemi (ocelové prÛvlaky se spfiaÏen˘mi betonov˘mi deskami – Ïelezobetonov˘mi, nebo pfiedpjat˘mi). Jsou uvedeny pfiíklady styãníkÛ rÛzn˘ch typÛ konstrukcí. The paper describes principles of modern design methods for structures. A system “Performance based” design and a method of “Integrated structures and materials design” are introduced. Result of modern design of building is economic and reliable structure – mostly composite. In the area of building constructions the results of modern design methods are effective, economic and resistant framed composite steel concrete structures. Columns are designed from CFT (concrete filled steel tubes) and horizontal load bearing structures are formed by composite steel beams and concrete (reinforced or prestressed) slabs. Some examples of joints of various types of structures are presented. Tendence pfii navrhování konstrukcí se soustfiedí na racionalizaci (resp. v dal‰ím také na optimalizaci) návrhu konstrukce zejména s ohledem na sníÏení ceny pfii zachování uÏitn˘ch parametrÛ. InÏen˘rská ãinnost pfii navrhování stavebních konstrukcí je odedávna motivována tak, aby konstrukce byla navrÏena z materiálÛ, jejichÏ vlastnosti jsou v konstrukci plnû vyuÏity, (podmínky únosnosti) a samozfiejmû, aby konstrukce splÀovala podmínky pouÏitelnosti (zejména s ohledem na trhliny a pfietvofiení). Proto v poslední dobû vznikla celá fiada návrhÛ kompozitních konstrukcí (pro které je také uÏíváno oznaãení smí‰ené, nebo také hybridní). V kompozitních konstrukcích jsou kombinovány rÛzné materiály, obvykle jde o beton (vyuÏívan˘ v tlaãené oblasti) s materiály, které mají dobré vlastnosti v tahu (ocel, sklo, uhlík, aramid). Kompozitní konstrukce jsou pouÏívány pfii návrhu nov˘ch konstrukcí (napfi. zavû‰ené, obloukové, trámové hybridní mosty, komÛrkové mosty se stûnami z vlnit˘ch materiálÛ; v pozemním stavitelství jsou to rÛzné konstrukãní prvky skeletov˘ch soustav – sloupy, prÛvlaky); v pfiípadû zesilování stávajících betonov˘ch konstrukcí vznikají po zesílení, napfi. pomocí externí lepené v˘ztuÏe, také nové kompozitní konstrukce. Pfiitom za kompozitní konstrukci (resp. kompozitní materiál) lze povaÏovat jakoukoliv konstrukci (resp. materiál), která je sloÏena alespoÀ ze dvou materiálÛ; vÏdy v‰ak záleÏí na mûfiítku v˘sledného pohledu. Pokud uváÏíme mikromûfiítko, lze za kompozit povaÏovat napfi. i jak˘koliv cementov˘ kompozit vyztuÏen˘ vlákny. Pfii pohledu na tent˘Ï materiál z makrohlediska (mûfiítko konstrukce, resp. její ãásti – nosného prvku) se tento kompozit jeví jako homogenní. V dal‰ím textu se budeme zab˘vat kompozitními 4

B

ETON

• TEC

konstrukcemi, nikoliv kompozitními materiály – viz napfi. [8], [9]. Hlavní objem kompozitních stavebních konstrukcí je v souãasné dobû realizován jako spfiaÏené ocelobetonové konstrukce. Proto se v oblasti pozemních staveb ãlánku zamûfiíme na tuto oblast kompozitních konstrukcí. O B E C N É P O Z N Á M K Y K N AV R H O VÁ N Í K O N S T R U K C Í Návrh nosné konstrukce objektu je rozsáhl˘ soubor architektonicko inÏen˘rsk˘ch ãinností. V‰echny tyto ãinnosti spolu bezprostfiednû souvisí, ovlivÀují se navzájem a ve svém v˘sledku urãují kvalitu realizovaného objektu. Jde o komplikovanou ãinnost, pfii které je nutno skloubit hlediska konstrukãní, estetická, provozní, energetická, ekonomická a ekologická. Pfiitom poÏadavky konstrukãní (volba typu konstrukce, materiálÛ), estetické (vzhled objektu, zakomponování do okolí), provozní (funkãnost, spolehlivost a Ïivotnost konstrukce), ekonomické (pofiizovací náklady, náklady na provoz a údrÏbu, náklady na modernizaci a regeneraci) a ekologické (ekologická zátûÏ související s Ïivotním cyklem konstrukce) jsou z vût‰í ãásti protichÛdné. Je proto nutné, mají-li b˘t vynaloÏené prostfiedky efektivnû vyuÏity, pfiistoupit k multikriteriálnímu hodnocení a optimalizaci návrhu konstrukce [7]. Tendence pfii navrhování nosn˘ch konstrukcí se soustfiedí na racionalizaci a na optimalizaci návrhu konstrukce zejména s ohledem na sníÏení ceny pfii zachování uÏitn˘ch parametrÛ. V˘sledkem takového návrhu je obvykle – zejména v pfiípadû vysok˘ch, resp. extrémnû zatíÏen˘ch konstrukcí – konstrukce kompozitní. Filozofii nového pfiístupu k navrhování konstrukcí, tzv. integrovan˘ návrh konstrukce (ISMD, Integrated Structures and Materials Design) je zachycena na obr. 1. ISMD v sobû spojuje návrh konstrukce a návrh materiálÛ (z hlediska jejich fyzikálnû mechanick˘ch charakteristik), ze kter˘ch je konstrukce postavena. Návrh provedení konstrukce zahrnuje optimální volbu materiálÛ a tvaru konstrukce. ProtoÏe konstrukãní materiály, které mohou b˘t pro konstrukci pouÏity jsou omezené (ocel, beton, keramika, dfievo; pfiitom v poslední dobû hrají ocel a beton dominantní roli), byl dosud obvykle dÛraz kladen na hledání optimálního tvaru konstrukce. V˘poãet konstrukce dává do souvislosti relace mezi tvarem konstrukce, vlastnostmi materiálÛ a vlastnostmi konstrukce (horní trojúhelník na obr. 1). Podobné zásady návrhu – v ponûkud jiném mûfiítku – lze nalézt pfii návrhu materiálÛ v materiálovém inÏen˘rství (dolní trojúhelník na obr. 1). Návrh materiálu jist˘ch vlastností je v˘sledkem ãinnosti mikromechaniky, která v sobû zahrnuje modifikaci mikrostruktury a technologií zpracování (v˘roby). V poslední dobû dochází ke zmûnû pohledu na navrhování konstrukcí. První zmûna spoãívá v zavedení snahy po dodrÏování principÛ trvale udrÏitelného rozvoje i do oblasti navrhování (stavebních) konstrukcí. Vzniká filozofie PBDC (Performance Based Design Concepts), která spoãívá v pfiechodu od pfiedepsan˘ch poÏadavkÛ v návrhu konstrukce pro její materiály a tvar k specifikacím vlastností, resp. provedení (napfi. spolehlivost, opravitelnost, bezpeãnost po dobu Ïivotnosti atd.). PBDC v oblasti nosn˘ch konstrukcí zahrnuje zejména spolehlivost, Ïivotnost, trvanlivost, aspekty vlivÛ konstrukce na okolí (a naopak) a samozfiejmû ekonomické hodnocení konstrukce z hlediska jejího Ïivot-

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

TÉMA TOPIC

Obr. 1 Integrovan˘ konstrukãní a materiálov˘ návrh (ISMD), [3] Fig. 1 Integrated structures and material design, (ISMD) [3]

Obr. 2 Souvislost EN 1994 (EC4) s ostatními evropsk˘mi normami Fig. 2 Dependence of EN 1994 with other European Standards

ního cyklu [11]. Dal‰í zmûna v pfiístupu k navrhování konstrukãních materiálÛ je vznik filozofie PDDA (Performance Driven Design Approach), podle kterého jsou pro konkrétní aplikaci (navrÏeny) vytvofieny materiály s cílenû volen˘mi fyzikálnû-mechanick˘mi charakteristikami. Integrovan˘ návrh konstrukce zahrnuje obû ãásti, tj. PBDC i PDDA (obr. 1). P O D K L A DY

P R O N AV R H O VÁ N Í K O M P O Z I T N Í C H

E N 19 94 V˘voj evropsk˘ch norem fiady EC vychází ze základní my‰lenky dvoustupÀové harmonizace jejímÏ cílem je • harmonizovat pfiedpisy pro navrhování stavebních konstrukcí v Evropû pfii zachování specifik jednotliv˘ch ãlensk˘ch státÛ, • harmonizovat navrhování konstrukcí z rÛzn˘ch materiálÛ vytváfien˘ch rÛzn˘mi konstrukãními metodami. Dosáhnout konzistentnosti návrhu konstrukcí z rÛzn˘ch materiálÛ pfii dosaÏení srovnatelné spolehlivosti. Pfiitom zejména druh˘ cíl harmonizace má v˘znam zejména pro kompozitní konstrukce. Norma EC4 je vázána nejen na obecné pfiedpisy pro navrhování konstrukcí (EN 1990, EN 1992 a EN 1998), ale i na normy, které jsou materiálovû závislé. Podrobnosti jsou znázornûny na obr. 2. Vzájemné vazby a souvislosti mezi materiálov˘mi normami EC2, EC3 a EC4 jsou schematicky naznaãeny na obr 2; souvislosti a vazby návrhov˘ch pravidel a uÏívan˘ch modelÛ jsou zfiejmé z obr. 3. Mezní stavy únosnosti pfii namáhání normálovou silou a ohybov˘m momentem kompozitního ocelobetonového prÛfiezu lze urãit obdobn˘m zpÛsobem jako v pfiípadû betonov˘ch konstrukcí; v˘poãty jsou zaloÏeny na nelineárním modelu prÛfiezu sloÏeného z jednotliv˘ch materiálÛ, pfiedpokladu o lineárním prÛbûhu pomûrného pfietvofiení po v˘‰ce prÛfiezu a znám˘ch idealizovan˘ch pracovních diagramÛ materiálÛ (metoda mezních pfietvofiení) – obr. 5, [1]. Nejvût‰ím problémem návrhu oh˘ban˘ch spfiaÏen˘ch ocelobetonov˘ch konstrukcí je reálné vystiÏení funkce spfiahovacích prv-

O C E LO B E T O N O V ¯ C H K O N S T R U K C Í P O D L E

Obr. 3 Materiály a materiálové vlastnosti – souvislost norem Fig. 3 Materials and material characteristics – context of standards

Obr. 4 Návrhová pravidla a návrhové metody Fig. 4 Related design rules and design method

Obr. 5 Interakãní diagram kompozitního spfiaÏeného ocelobetonového prÛfieyu namáhaného tlakovou normálovou silou a ohybov˘m momentem, [1] Fig. 5 Interaction curve for combined compression and uniaxial bending, [1] B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

5

TÉMA TOPIC

Obr. 6 Oh˘bané prvky se spfiahovacími trny Fig. 6 Bended composite members with studs

kÛ (obr. 6). Na mnoha v˘zkumn˘ch pracovi‰tích na celém svûtû je v˘voji a ovûfiování vhodn˘ch a v˘stiÏn˘ch modelÛ vûnována znaãná pozornost. Obr. 7 Pfiipojení sloupu a prÛvlaku pomocí diafragmat a kruhového ztuÏení, [5] Fig. 7 Column and beam connection (outer, inner and through diaphragm; ring stiffener), [5]

Obr. 8 Pfiipojení sloupu a prÛvlaku bez diafragmat [6] Fig. 8 Column and beam connection without diaphragm [6]

Obr. 9 Zv˘‰ení tuhosti rámového styãníku, [3] Fig. 9 Enhancement of joint stiffness, [3]

6

SKE LETOVÉ SYSTÉ MY Skeletové spfiaÏené ocelobetonové kompozitní systémy jsou v˘hodnou konstrukcí pro objekty v˘‰kové, resp. pro objekty, které mají relativnû vysoké uÏitné zatíÏení (obvykle zatíÏení 5 kN/m2 a vy‰‰í). Pfiitom jsou pouÏívány jak kompozitní sloupy, tak i vodorovné (pfieváÏnû oh˘bané) konstrukce. V˘hody tûchto typÛ rámov˘ch konstrukcí tvofien˘ch sloupy z trub vyplnûn˘mi betonem (CFT, Concrete Filled Steel Tube) s ocelov˘mi prÛvlaky z válcovan˘ch profilÛ, resp. s kompozitními prÛvlaky (obr. 6, 7) jiÏ byly popsány v fiadû publikací: • spolupÛsobením ocelové trouby a betonu je zabránûno boulení oceli, dochází ke zv˘‰ení pevnosti betonu v tlaku (vliv ovinutí), smr‰Èování betonu a jeho dotvarování je men‰í neÏ u bûÏného vyztuÏeného betonu, • lep‰í vlastnosti prÛfiezu: vy‰‰í pomûr plochy oceli a betonu v prÛfiezu, pfii ohybu vykazuje v˘ztuÏ vût‰í pfietvofiení (vût‰í vzdálenost od tûÏi‰tû neÏ u betonového prÛfiezu stejn˘ch rozmûrÛ) a je tedy lépe vyuÏita, • v˘robní v˘hody: není nutné bednûní, je moÏné pouÏití betonÛ s men‰ím vodním souãinitelem, • vy‰‰í poÏární odolnost kompozitních sloupÛ ve srovnání se sloupy betonov˘mi. V˘hody tûchto skeletov˘ch konstrukcí se projevují zejména v oblastech se seizmick˘m zatíÏením. Zejména v Japonsku a v USA (a v poslední dobû v Nûmecku) se staví objekty s pomûrnû komplikovan˘mi styãníky s i bez diafragmat (obr. 7, 8). Pfiitom je snaha vylep‰ovat ohybové vlastnosti styãníkÛ (zvy‰ovat jejich tuhost v hlavním nosném smûru) také vkládáním dodateãn˘ch v˘ztuÏn˘ch prvkÛ do vlastního sloupu tak, aby bylo moÏno jej po svafiení dobfie zabetonovat (obr. 9) [3]. V Japonsku bylo touto technologií postaveno v posledních deseti letech více neÏ ãtyfiicet budov (pfieváÏnû se jednalo o objekty obchodní, kanceláfiské a hotely). V˘hodou je moÏnost pfieklenutí velk˘ch rozpûtí, ‰etfií se v porovnání s monolitick˘mi konstrukcemi ãas a náklady pfii v˘stavbû. Pfiitom v Japonsku i v USA se tento systém stává v˘hodnou alternativou k ocelov˘m skeletÛm, která je pracnûj‰í a draÏ‰í; hybridní konstrukce vykazuje vÛãi úãinkÛm zemûtfiesení a náhlému pfietíÏení vy‰‰í odolnost. Pfiíkladem evropské kompozitní ocelobetonové konstrukce mÛObr. 10 Po‰tovní vûÏ v Bonnu, CAD model, [11] Fig. 10 Post Tower in Bonn, CAD model, [11]

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

TÉMA TOPIC Literatura: [1] EN 1994. EC 4. Navrhování spfiaÏen˘ch ocelobetonov˘ch konstrukcí [2] Hájek P.: Sustainable Construction through Environmentally Based Optimisation, IABSE Symposium Towards a Better Built Environment, Melbourne, 2002 [3] Kann R., Shimizu N.: Strength of CFT connections stiffened with T shaped interior diaphragms, Proc. of the Conf. Composite Constructions V, July 2005, Kruger Park, South Africa, (to be published) [4] Li V. C., Fischer G.: Reinforced ECC – An evolution from materials to structures, Conf. Proc. of fib congress 2002, Osaka 2002, Japan, str. 105–122 [5] Morino S.: Concrete filled steel tube column system – recent research and construction in Japan, Conf. Proc. of fib congress 2002, Osaka 2002, Japan, str. 1–16 [6] Shioya T, Dewa K., Shiokawa H., Takagashi M.: Development of new type connections between CFT columns and RC

Ïe b˘t i 162,5 m vysoká po‰tovní vûÏ v Bonnu v Nûmecku, (obr. 10). Prostorová tuhost je zaji‰tûna ãtyfimi betonov˘mi jádry s maximální tlou‰Èkou stûn 800 mm; krychelná pevnost betonu je 75 MPa. Kromû betonov˘ch jader je svislá nosná konstrukce tvofiena tfiiceti osmi kompozitními kruhov˘mi sloupy s ocelov˘m oplá‰tûním o prÛmûru 760 mm vyplnûn˘mi betonem; nûkteré sloupy jsou je‰tû vyztuÏeny ocelov˘m jádrem. Vodorovné konstrukce tvofií spfiaÏené ocelobetonové desky podporované ocelov˘mi prÛvlaky.

[7]

[8] [9] [10]

[11]

beams, Conf. Proc. of fib congress 2002, Osaka 2002, Japan, str.17–23 ·tûpánek P.: Optimized reinforcement design in concrete structures, 11th IFIP WG 7.5, conf. Reliability a Optimization of Structural Systems, November 2003, Banff, Canada – proc. to be printed, 10 pp. ·tûpánek P.: Kompozitní konstrukce, âBS âSSI Praha, Kolokvium 2003 ·tûpánek P.: HPC a FC pfii navrhování nov˘ch a sanacích stávajících betonov˘ch konstrukcí, Malenovice, 2003 Tepl˘ B. a Mach V.: Nové trendy ve stavebnictví – nové otázky, nové problémy – nová v˘zva! Zprávy + Informace âKAIT, 2/2003, Praha, str. 13–15 Wolperding W.: Post Tower in Bonn. A technical Building with technical characteristics, Proc. of the Conf. Composite Constructions V, July 2005, Kruger Park, South Africa, (to be published)

kompozitních ocelobetonov˘ch konstrukcí nade v‰í pochybnost; dokumentují to stavby po celém svûtû. Pfiitom se jedná i o konstrukce ekonomické. Pfiíspûvek vznikl za podpory grantu GAâR 103/02/0749, CEZ J22/98-261100007. Prof. RNDr. Ing. Petr ·tûpánek, CSc. Ústav betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí FAST VUT v Brnû Vevefií 95, 602 00 Brno tel.: 541 147 848 e-mail: [email protected], www.fce.vutbr.cz BESTEX, spol. s r. o., inÏen˘r. a projekãní kanceláfi Bezruãova 17 a, 602 00 Brno tel.: 543 215 237 e-mail: [email protected], www.bestex.cz

Z ÁV ù R Perspektiva zlep‰ování uÏitn˘ch vlastností stavebních konstrukcí ve vztahu k cenû, resp. k cenû kalkulované za dobu jejich Ïivotního cyklu, povede k ãastûj‰ímu navrhování kompozitních konstrukcí. Pfiitom zejména pro velmi vysoké konstrukce, nebo pro konstrukce extrémnû zatíÏené (vãetnû zatíÏení seizmického) a v neposlední fiadû i u monumentálních konstrukcí je vhodnost

BETON

SE SKLEM

UÏití skla do betonu bylo jiÏ mnohokrát navrhováno v minulosti, ale tyto iniciativy nikdy nevedly k uspokojiv˘m v˘sledkÛm. Zdráhav˘ pfiístup k vyuÏití betonu se sklem byl dán obavou z alkalicko-kfiemiãité reakce. VzrÛstající mnoÏství odpadového skla, ub˘vající zdroje a poptávka po nov˘ch typech estetického betonu vyvolaly oÏivení zájmu o sklem modifikovan˘ beton. Spoleãn˘ projekt tfií fakult TU v nizozem-

ském Delftu je zamûfien na v˘zkum betonu k estetickému a dekorativnímu vyuÏití, v nûmÏ je kamenivo ãásteãnû nahrazeno recyklovan˘m sklem [1]. Nov˘ typ betonu je vyroben˘ z cementu, pfiírodního kameniva, barevn˘ch pigmentÛ, vody a kouskÛ skla, které dávají materiálu zvlá‰tní, pfiekvapivé efekty. Vnímáte „hloubku“ betonu, v tenk˘ch nenosn˘ch stûnách lze získat jemné odlesky a aÏ prÛsvitnost. RÛznû barevná skla (zelená, modrá, hnûdá a ãirá) rÛzn˘ch velikostí spolu s rÛznobarevn˘mi pigmenty

vyz˘vají k experimentování. Realizovan˘m pfiíkladem uÏití nového materiálu jsou samonosné fasádní prvky na budovû Stavební fakulty v nizozemském Arnhemu. Souãasné v˘sledky studie ukazují, Ïe ãásteãná náhrada kameniva v betonu sklem je reálnou alternativou. PouÏití prvkÛ v suchém, vnitfiním prostfiedí sniÏuje pravdûpodobnost vzniku alkalicko-kfiemiãité reakce. Pfies je‰tû nezodpovûzené otázky dlouhodobého chování materiálu se zdá, Ïe sklem modifikovan˘ beton je nadûjn˘m pfiíslibem pro architektonickou tvorbu. jm

[1] Van der Sluijs M. M. A., Hobbelman G. J., Van Breugel K.: Concrete with glass for aesthetic application, Proc. of fib symp. „Concrete Structures: The Challenge of Creativity“, 2004, Avignon, France

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

7

PROFILY PROFILES

A. S.

HOCHTIEF VSB,

Akciová spoleãnost HOCHTIEF VSB patfií mezi v˘znamné stavební firmy na ãeském trhu. Je aktivní ve v‰ech segmentech oboru a realizuje stavby bytové, obãanské a administrativní, prÛmyslové, ekologické, vodohospodáfiské, dopravní a liniové. V souãasné dobû firma zamûstnává zhruba 1750 pracovníkÛ. Sídlo centrály spoleãnosti je v Praze, její od‰tûpné závody sídlí rovnûÏ v Praze nebo v oblasti JiÏních âech. Z HISTORIE SPOLEâNOSTI Poãátek existence firmy je datován rokem 1951, kdy byl zaloÏen národní podnik Vodní stavby se sídlem v Tábofie. V roce 1967 se sídlo fieditelství národního podniku pfiestûhovalo do Prahy. Zásadním mezníkem byl rok 1985, kdy zahájil ãinnost sdruÏen˘ národní podnik V˘stavba jaderné elektrárny Temelín. K transformaci na akciovou spoleãnost Vodní stavby Temelín do‰lo v roce 1992. V roce 1999 se stal nûmeck˘ stavební koncern HOCHTIEF, ãíslo jedna na nûmeckém trhu a jedna z vedoucích firem v Evropû a na svûtû, majoritním akcionáfiem VSB, a. s. Následnû od roku 2000 do 2002 probíhala integrace VSB, a. s., do skupiny HOCHTIEF.

Ing. Václav Matyá‰ pfiedseda pfiedstavenstva a generální fieditel

AKCIONÁ¤SKÁ STRUKTURA Podíl majoritního akcionáfie, firmy HOCHTIEF AG, se sídlem v nûmeckém Essenu, ãiní 94,66 %. Základní kapitál spoleãnosti HT VSB ãiní 351 mil. Kã, vlastní kapitál pak 600 mil. Kã. HOCHTIEF VSB, a. s., má majoritní podíl ve v˘‰i 50,1 % ve spoleãnosti Interma, akciová spoleãnost, která sídlí v Liberci a zab˘vá se pfiedev‰ím bytovou v˘stavbou. HOCHTIEF VSB potvrzuje své postavení mezi nejlep‰ími ãesk˘mi stavebními firmami nejen sv˘mi ekonomick˘mi v˘sledky, ale pfiedev‰ím nepfietrÏit˘m v˘vojem a promûnou v moderní spoleãnost, která drÏí krok se v‰emi souãasn˘mi trendy. V˘sledkem je firma, která umí sv˘m klientÛm naslouchat a nabízet jim jen to nejlep‰í – pfiedev‰ím kvalitní práci, dÛvûryhodnost a spolehlivost, a v neposlední fiadû otevfien˘ a vstfiícn˘ pfiístup. C E R T I F I K ÁT Y A O C E N ù N Í Dokladem kvality je fiada získan˘ch certifikátÛ a ocenûní jak pro jednotlivé realizované projekty, tak i pro firmu samotnou. V roce 2003 získala firma certifikát QMS dle âSN EN ISO 9001:2001, spoleãnost CRA Rating Agency pfiiznala HOCHTIEF VSB, jako jedné z prvních stavebních firem v âeské republice, pro rok 2002 i 2003 CRA Rating Baa/czA- a czP-2. Toto hodnocení vypovídá o vysoké stabilitû spoleãnosti. HOCHTIEF VSB se úãastní fiady odborn˘ch soutûÏí. Od roku 1998 se spoleãnost pravidelnû umísÈuje mezi nejlep‰ími firmami v soutûÏích âESK¯CH 100 BEST a CZECH TOP 100. V roce 1999 získala cenu âeské republiky za jakost, v roce 2002 získala spoleãnost ocenûní Stavba roku za stavbu administrativní budovy âEZ a v roce 2003 ocenûní STAVBA DESETILETÍ za projekt jaderné elektrárny Temelín. V˘sledky kvalitní práce, postavené na desetilet˘ch zku‰enostech zamûstnancÛ spoleãnosti a obohacené zaãlenûním do nadnárodní skupiny HOCHTIEF o rozsáhlé zku‰enosti nûmeck˘ch odborníkÛ, jsou tím nejlep‰ím potvrzením schopnosti spoleãnosti HOCHTIEF VSB, a. s., úspû‰nû podnikat v dynamicky se rozvíjejících trÏních podmínkách. ZAMù¤ENÍ DIVIZÍ SPOLEâNOSTI HOCHTIEF VSB, a. s., divize 1, o. z., se sídlem v âesk˘ch Budûjovicích, poskytuje komplexní dodávky obãansk˘ch, prÛmyslov˘ch, energetick˘ch, vodohospodáfisk˘ch a inÏen˘rsk˘ch stavebních dûl. Disponuje vlastními kapacitami pro provádûní hlavní stavební v˘roby i ‰irokého spektra stavebních fiemesel. Dále zaji‰Èuje armovací a bednící práce, montáÏ Ïelezobetonov˘ch prefabrikovan˘ch a ocelov˘ch konstrukcí a sváfieãské práce. HOCHTIEF VSB, a. s., divize 4, se sídlem v Praze, se zab˘vá developersk˘mi projekty se zamûfiením na rezidenãní bytovou v˘stavbu pro stfiední a vy‰‰í tfiídu a Facility Management, tedy komplexní správou nemovitostí, a to nejen v rámci vlastních developersk˘ch aktivit, ale zejména pro externí subjekty. Spoleãnost HOCHTIEF VSB postavila za posledních deset let pfiibliÏnû 2200 nov˘ch bytÛ a rodinn˘ch domÛ v rÛzn˘ch mûstech âeské republiky. HOCHTIEF VSB, a. s., divize 6 – elektro, má dlouholetou tradici, jejíÏ poãátky se datují od roku 1985, tedy od zahájení v˘stavby JE Temelín. Sídlo divize je umístûno v administrativní budovû

8

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

PROFILY PROFILES spoleãnosti HOCHTIEF VSB, a. s., v Sezimovû Ústí II. Divize 6 realizuje kompletní elektromontáÏní práce tzv. „na klíã“. Nabízí zpracování projektÛ, technick˘ch konzultací a dozorÛ pfii návrhu i bûhem realizace. Kromû montáÏních prací zaji‰Èuje i provedení slaboproud˘ch rozvodÛ. HOCHTIEF VSB, a. s., divize 8, o. z., se sídlem v Praze, je druhou jednotkou, která zabezpeãuje komplexní dodávky obãansk˘ch, prÛmyslov˘ch a inÏen˘rsk˘ch stavebních dûl. Disponuje kapacitami na v˘robu betonu, prefabrikátÛ a souvisejících speciálních ãinností. Divize 8 je centrem pro pfiípravu a inÏen˘rskou ãinnost, pro komplexní stavební v˘robu dopravních, vodohospodáfisk˘ch, inÏen˘rsk˘ch, obãansk˘ch a bytov˘ch staveb. HOCHTIEF VSB, a. s., divize 9, o. z., je specializovan˘ od‰tûpn˘ závod, se zamûfiením na komplexní dodávky ekologick˘ch staveb, revitalizaci území a vodních tokÛ, v˘stavbu nov˘ch skládek a rekultivací, v˘stavbu inÏen˘rsk˘ch a silniãních objektÛ vãetnû mostÛ apod. Kromû tûchto ãinností zaji‰Èuje také kompletní dodávky a montáÏe le‰ení Layher, pronájmy kontejnerÛ, pronájmy a servis bednûní Peri, pronájmy drobné a stfiední mechanizace. V rámci silniãní nákladní dopravy disponuje velk˘m potenciálem pfiepravních prostfiedkÛ vãetnû ‰iroké ‰kály mobilních jefiábÛ. Divize 9, o. z., se samostatn˘mi provozy v âesk˘ch Budûjovicích a v Praze pÛsobí na stavebním trhu v celé âeské republice. Akciová spoleãnost INTERMA se sídlem v Liberci vznikla v roce 1995. V prÛbûhu roku 1996 kapitálovû vstoupila do INTERMY spoleãnost HOCHTIEF VSB, a. s., která se odkoupením akcií

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

stala majoritním akcionáfiem. Aktuální ãinností akciové spoleãnosti INTERMA je provádûní staveb, jejich zmûn a odstraÀování; realitní a poradenská ãinnost; koupû zboÏí za úãelem jeho dal‰ího prodeje a prodej; správa bytového a nebytového fondu; zprostfiedkovatelská ãinnost v oblasti zdravotní techniky; v˘roba cementového zboÏí a umûlého kamene; projektová ãinnost ve v˘stavbû a v˘roba stavebních konstrukcí z hutního materiálu. R E F E R E N â N Í S TAV BY Mezi nejv˘znamnûj‰í referenãní stavby z historického hlediska patfií bezesporu podíl na budování rozsáhlé Vltavské kaskády vãetnû vodních dûl Hnûvkovice, Kofiensko a v˘stavba Jaderné elektrárny Temelín. Pfiíkladem realizovan˘ch projektÛ v oblasti bytové v˘stavby jsou bytové domy a komplexy v Praze, âesk˘ch Budûjovicích, Tábofie a Plané nad LuÏnicí nebo developersk˘ projekt obytné zóny Sylván v Plzni. Segment obãansk˘ch a administrativních staveb reprezentuje projekt Hadovka v Praze 6, administrativní budova Hlavní správy spoleãnosti âEZ, a. s., nebo budova ALPHA rozsáhlého administrativního komplexu BB Centra v Praze 4-Michli. Samostatnou zmínku zasluhuje dlouhodobé pÛsobení firmy na praÏském RuzyÀském leti‰ti. Pod hlaviãkou HOCHTIEF VSB zde byl postaven Parking C a budova Cargo terminálu pro spoleãnost âSA. V souãasné dobû firma realizuje v˘stavbu prstu C na terminálu Sever II. a rozsáhl˘ projekt Národního integrovaného stfiediska fiízení letového provozu Jenãi u Prahy.

• SANAC

E

5/2004

9

HOCHTIEF VSB,

A. S.

fotografie: archiv spoleãnosti HOCHTIEF VSB, a. s. Praha, Rekonstrukce Hotelu President Prague, Reconstruction of President Hotel

Praha, Administrativní budova Hlavní správy âEZ, a. s. Prague, Office building âEZ

Praha, Cargoterminál âSA Prague, Cargoterminal âSA

Praha, Technopark Pekafiská Prague, Technopark Pekafiská

Praha, Tramvajová traÈ Hluboãepy-Barrandov, zastávka K Barrandovu / Prague, Tram line Hluboãepy-Barrandov

Praha, BB Centrum – budova Alpha Prague, BB Centrum – building Alpha

Rokycany, V˘robní závod BORGERS Rokycany, Production factory BORGERS

PlzeÀ, MontáÏní závod Siemens – I., II. a III. etapa PlzeÀ, Assembling plant Siemens – Ist, IInd a IIIrd stage

Praha, Administrativní budova Hadovka Prague, Office bulding Hadovka

Praha, Terminál Sever 2 – Prst „C“ Prague, Finger C Terminal 2 North

Praha, Národní integrované stfiedisko fiízení letového provozu Prague, National Integrated Air Traffic Control Centre

Praha, Obytn˘ soubor Na Hutích Prague, Residential complex Na Hutích

PROFILY PROFILES

SKLOCEMENT BENE·, S. R. O. – KOMPETENCE VE VLÁKNECH DO

Ing. Teodor Bene‰, CSc.

Spoleãnost je nejen sv˘m názvem spojena s aktivitami sahajícími do roku 1990, kdy vznikla expertní kanceláfi Sklocement. Na ni navázala v˘robnû orientovaná spoleãnost Sklocement, s. r. o., která jako první ve v˘chodní Evropû zahájila komerãní v˘robu tenkostûnn˘ch skofiepin ze sklocementového kompozitu a to hned exportem do Nûmecka. Cíl zavést v˘robu, vyvolat poptávku na trhu a iniciovat vznik dal‰ích nov˘ch v˘roben sklocementu jsme naplnili. Dnes je u nás ‰est v˘robcÛ sklocementu a sedm˘ se chystá.

MIKROV¯ZTUÎ DO BETONU Pro vlastní v˘robu jsme od poãátku pouÏívali alkalivzdorná sklenûná vlákna Cem-FIL, která jsou vyrábûna v robotizovaném závodû Saint Gobain Vetrotex EspaÀa u Madridu. Nyní vlákna CemFIL pro v˘robu sklovláknobetonu dodáváme jako oficiální distributor pro âeskou republiku a Slovensko. V polovinû devadesát˘ch let jsem mûl pfiíleÏitost pfiispût k v˘voji speciálních typÛ alkalivzdorn˘ch sklenûn˘ch vláken urãen˘ch do betonu a such˘ch smûsí. Jsou to dnes jiÏ bûÏná vlákna ANTICRAK HD proti smr‰Èovacím trhlinám a ANTI-CRAK HP vynikající vysokou odolností proti otûru, pfiípadnû rozbití sklenûného pramene v betonu a v such˘ch smûsích. U nás se pouÏívají pfiedev‰ím do tenkostûnn˘ch podlahov˘ch stûrek vãetnû tzv. pancéfiov˘ch, samonivelaãních potûrÛ, tenkostûnn˘ch betonov˘ch prefabrikátÛ, ale i do konstrukãních betonÛ. Letos napfi. do betonu skeletu a stropÛ pfiístavby tzv. BaÈova mrakodrapu ve Zlínû (realizace: Zlínstav, a. s., fa. Stejskal). V L Á K N A D O P R Ò MY S LOV ¯ C H P O D L A H – B E N E S T E E L Z anal˘zy potfieb na stavebním trhu nám vyplynulo, Ïe nejvût‰í uplatnûní rozpt˘lené vláknité v˘ztuÏe je v deskách na zemním

podloÏí – podlahách v˘robních, skladovacích a komerãních hal. I my jsme chtûli b˘t pfii tom. Ekonomick˘ návrh tûchto desek vyuÏívá tzv. reziduální pevnost vláknobetonu, schopnost pfiená‰et zatíÏení i po vzniku trhlin a tím umoÏnit redistribuci napûtí v desce na zemním podloÏí. Donedávna tuto vlastnost poskytovala pouze ocelová vlákna – drátky a to je‰tû pouze nûkteré typy. V roce 2002 spoleãnost Sklocement Bene‰, s. r. o., uvedla na trh vlákna BeneSteel – první evropská konstrukãní syntetická vlákna do betonu. S obdobn˘mi typy vláken jako jsou na‰e se dnes mÛÏete setkat pouze z v˘roben v Severní Americe a Japonsku. Vlákna BeneSteel jsou nová generace v˘ztuÏn˘ch vláken do betonu. Pfiiná‰ejí lep‰í vlastnosti vláknobetonu, snadnûj‰í práci a niÏ‰í cenu. Zkrátka je to ta správná inovace. K raketovému nástupu vláken BeneSteel 80/55 na na‰em trhu samozfiejmû kromû poctivû proveden˘ch zkou‰ek vlastností vláknobetonu ve spolupráci s laboratofií Betotech a FSv âVUT v Praze, prezentace na konferencích a aktivnímu marketingu, pfiispûl i celosvûtov˘ nedostatek oceli. Tak se stalo, Ïe i firmy, které se „bojí“ inovací, byly nuceny sáhnout po BeneSteelu a jiÏ u nûj zÛstaly. Pfies silné konkurenãní lobistické tlaky jen za první pololetí roku 2004 bylo v âeské republice zrealizováno témûfi 100 000 m2 vláknobetonov˘ch podlah na zemním podloÏí s vlákny BeneSteel. Jsou to pfiedev‰ím podlahy v˘robních hal (z vût‰ích napfi. Panasonic v Plzni) a obchodních center (Lidl, Tesco), ale i jin˘ch staveb, napfi. mycí linka vlakov˘ch souprav v Bohumínû. Dávkování vláken BeneSteel 80/55 stanovujeme v˘poãtem pomocí programu pro desky na zemním podloÏí ze systému NEXIS uÏívajícím metodou koneãn˘ch prvkÛ. Pfii návrhu je dÛleÏité, aby vláknobetonová konstrukce byla bezpeãná a byly pouÏity správné souãinitele spolehlivosti zatíÏení a materiálu podle doporuãení britské Concrete Society TR 34 a respektování platn˘ch norem. Není napfiíklad moÏné zavádût do v˘poãtu prÛmûrné hodnoty reziduálních pevností, jak se s tím mÛÏete setkat, ale musí to b˘t hodnoty charakteristické – statisticky garantované.

Obr. 1 âerpání vláknobetonu s BeneSteel do základové desky garáÏí Korunní DvÛr, foto Ilbau, s. r. o., závod Frischbeton Fig. 1 Pumping of fibre concrete with BeneSteel into the foundation slab below the garages of Korunní DvÛr, photo by Ilbau, Ltd., Frischbeton works

12

B

ETON

• TEC

BETONU

H NOLOG I E

Obr. 2 Detail trhliny v trámci s vlákny BeneSteel Fig. 2 Crack detail in a beam with BeneSteel fibres

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

PROFILY PROFILES

Obr. 3 Vibrování podlahy s BeneSteel, foto Techfloor, s. r. o. Fig. 3 Vibrations of the floor with BeneSteel, photo by Techfloor, JSC

Obr. 4 Vlákna BeneSteel Fig. 4 BeneSteel fibres

Porovnáme-li pracovní diagramy vláknobetonu s ocelov˘mi drátky a s vlákny BeneSteel, je zfiejmé, Ïe soubory s BeneSteel jsou mnohem rovnomûrnûj‰í s velmi malou smûrodatnou odchylkou. Vláknobetony s BeneSteel totiÏ narozdíl od vláknobetonÛ s ocelov˘mi drátky netrpí segregací kameniva a vláknité v˘ztuÏe.

zaparkované automobily, zvolil realizátor stavby STRABAG, a. s., Pozemní stavitelství Praha, vlákna BeneSteel 80/55 jako ochranu proti vzniku, pfiípadnû roz‰ífiení trhlin ve stropech souãasnû s pouÏitím krystalizaãní pfiísady. Vláknobeton o objemu 900 m3 dodal ILBAU, spol. s r. o., závod Frischbeton. Povrch byl strojnû zahlazen bez dal‰ích povrchov˘ch úprav.

J I N É APLI K AC E Vláknobetony s BeneSteel jsou stále ãastûji pouÏívány i mimo oblast podlah na zemním podloÏí. VyuÏívá se pfiedev‰ím schopnosti vláken zabraÀovat vzniku trhlin, pfiípadnû úãinnû bránit jejich rozvoji. V˘znamná je i schopnost vláknobetonu odolávat dynamickému namáhání. Vláknobeton s dávkou 0,3 % hm. BeneSteel 80/55 má podle v˘sledkÛ zkou‰ek odolnosti proti rázu (IZOD) proveden˘ch ve VUSTAH Brno 6,1 krát vy‰‰í pevnost neÏ nevyztuÏená matrice. I proto jsou vlákna BeneSteel úspû‰nû pouÏívána na mostních stavbách. Opravované mosty estakády v Michli a pfiemostûní nad VídeÀskou ulicí v Praze mají vyrovnávací vrstvu mostovky na nosnících v rozsahu 6 000 m2 provedenu z vláknobetonu s vlákny BeneSteel 80/55 v dávce 2,5 kg/m3 (realizace: PraÏské silniãní a vodohospodáfiské stavby, a. s.). Vlákna BeneSteel byla pouÏita také v základové desce a stropních konstrukcích vícepodlaÏních garáÏí Korunní DvÛr v Praze na Vinohradech. Po negativních zku‰enostech s vût‰inou garáÏí, kde docházelo ke vzniku trhlin a pronikání vody a rozmrazovacích látek do konstrukce k nosné v˘ztuÏi a dokonce k protékání na Obr. 5 Vláknobetonová podlaha s BeneSteel, foto Techfloor, s. r. o. Fig. 5 Fibre concrete floor with BeneSteel, photo by Techfloor, JSC

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

NOVÉ V¯ZVY Ve srovnání se zahraniãím jsme zatím nena‰li uplatnûní pro BeneSteel ve stfiíkan˘ch betonech, pfiedev‰ím v tunelovém stavitelství. Také v oblasti prefabrikace se, s v˘jimkou jednoho jiÏ zavedeného v˘robce-exportéra, toho mnoho neudálo. Vûfiím, Ïe dal‰í inovace s vláknobetony s BeneSteel na sebe nedají dlouho ãekat. Svûdãí o tom zájem, kter˘ vyvolala vlákna BeneSteel na na‰ich stavebních fakultách. Inspirativní pro praxi mohou b˘t diplomové práce zab˘vající se pouÏitím vláken BeneSteel do samozhutniteln˘ch betonÛ (Stavební fakulta VUT Brno) a ovûfiení odolnosti vláknobetonu s BeneSteel a hybridní v˘ztuÏí sloÏenou z BeneSteel a ANTI-CRAK pfii pÛsobení vysok˘ch teplot (Stavební fakulta V·B TU Ostrava). Ing. Teodor Bene‰, CSc. Sklocement Bene‰, s. r. o. Korunní 22, 709 00 Ostrava tel.: +420 596 620 750, fax: +420 596 620 757 e-mail: [email protected], www.sklocement.cz

Obr. 6 Ze zkou‰ek vláknobetonu s BeneSteel na FSv âVUT v Praze Fig. 6 Testing of fibre concrete with BeneSteel at the Fac. of CE, CTU in Prague

• SANAC

E

5/2004

13

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

MOSTÒ STAVBY DÁLNICE D4708 CONCEPTUAL DESIGN OF THE BRIDGES OF THE F R E E WAY S E C T I O N D 4708

KONCEPCE

J I ¤ Í S T R Á S K ¯, P E T R â I H Á K , VILÉM JÜTTNER Dokonãení ãlánku ze 4. ãísla ãasopisu S ohledem na tahová napûtí navrhují jiní projektanti ocelobetonové konstrukce jako fietûzec prost˘ch nosníkÛ spojen˘ch klouby vytvofien˘mi ve spfiaÏené desce nad podpûrou (obr. 18). Tímto fie‰ením opravdu podstatnû eliminují úãinky dotvarování a smr‰Èování betonu. V pfiípadû, Ïe konstrukci v dobû betonáÏe desky je‰tû podepfiou montáÏní podpûrou, lépe vyuÏijí tlakovou únosnost betonu a redukují namáhání ocelového nosníku. Okrádají se v‰ak o statickou neurãitost a zv˘‰enou bezpeãnost konstrukce (redundancy). ¤etûzec prost˘ch nosníkÛ tvofií konstrukãní systém, kter˘ vyÏaduje vodorovn˘ pohyb konstrukce od jakéhokoliv nahodilého zatíÏení. Vlivem tfiení v loÏiscích tak vzniká konstrukãní systém, kter˘ je namáhán velk˘mi lokálními silami (obr. 19). Vrubov˘ kloub musí pfienést tomu odpovídající tahová namáhání koncentrovaná nad pfiírubami nosníkÛ. Proto je lépe se snaÏit pochopit funkci spfiaÏené Ïelezobetonové desky. Vlivem smr‰Èování a dotvarování betonu opravdu mohou nad podpûrami vzniknout v ãase tahy velikosti aÏ 4 MPa. Pfii zatûÏovací

Obr. 18 Porovnání namáhání spfiaÏen˘ch konstrukcí v ãase t•: a) uspofiádání konstrukcí, b) uspofiádání konstrukce s montáÏní podpûrou a konstrukce s vylouãen˘m betonem nad vnitfiní podpûrou, c) normálová napûtí v horních vláknech betonové desky, d) normálová napûtí v dolních vláknech ocelového nosníku Fig. 18 Comparison of the stresses of the composite structures at time t•: a) arrangement of the structures, b) arrangement of the structure with a temporary support and a structure in which concrete was eliminated above the intermediate support, c) normal stresses at top fibers of the concrete slab, d) normal stresses at bottom fibers of the steel girder

zkou‰ce provedené po dokonãení mostu také vzniknou nad podpûrou tahy srovnatelné velikosti. Je samozfiejmé, Ïe beton tyto tahy nemÛÏe pfienést a poru‰í se trhlinami. Jakmile se poru‰í trhlinami, zmen‰í se tuhost konstrukce nad podpûrami a statické úãinky se pfienesou do pole. Beton poru‰en˘ trhlinami nedotvaruje. Následkem toho mají úãinky od smr‰Èování a dotvarování betonu v poli spojitého nosníku srovnatelnou velikost s úãinky, které vznikají u konstrukce tvofiené fietûzcem prost˘ch nosníkÛ. Navíc je jedna velká trhlina (vrubov˘ kloub) nahrazena mnoha mal˘mi trhlinami, u kter˘ch lze snadno kontrolovat jejich ‰ífiku (obr. 20) a souãasnû je zachována v˘hoda spojit˘ch konstrukcí. Pro ovûfiení Obr. 19 PÛsobení spojitého nosníku (a) a konstrukce tvofiené fietûzcem prost˘ch polí (b) Fig. 19 Function of a continuous beam (a) and a structure formed by a chain of simple beams (b)

14

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

chování podporové oblasti byly na Ústavu betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí VUTFAST Brno provedeny nejen rozsáhlé parametrické v˘poãty, ale také modelové zkou‰ky v˘seku konstrukce. Podporová oblast poru‰ená trhlinami byla následnû dlouhodobû zatíÏena a sledována. Na závûr byla urãena její mezní únosnost. V˘sledky zkou‰ky potvrdily teoretické pfiedpoklady – vlivem dlouhodob˘ch objemov˘ch zmûn nedo‰lo ke zmûnû napjatosti v desce poru‰ené trhlinami. Parametrické v˘poãty fiady konstrukcí prokázaly, Ïe s ohledem na ‰ífiku trhlin je vhodné betonovat podporovou oblast aÏ po vybetonování ãásti desky v poli. Pfii návrhu konstrukcí, zejména pro urãení velikosti nadv˘‰ení nosníkÛ, je provádûna podrobná ãasovû závislá anal˘za. Konstrukce je modelována podéln˘mi pruty modelujícími ocelové nosníky, betonáfiskou v˘ztuÏ a betonovou desku (obr. 17). Po zatûÏovací zkou‰ce je beton nad podpûrami vylouãen – je zru‰en prvek modelující desku. SpfiaÏená deska je navrhová-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

Obr. 20 Model v˘seku konstrukce – trhliny v podporové oblasti spfiaÏené desky Fig. 20 Model of the portion of the structure – cracks at the support area of the composite slab

na jako Ïelezobetonov˘ prvek, u kterého je kontrolována vzdálenost a ‰ífika trhlin. V betonáfiské v˘ztuÏi je posuzováno její únavové namáhání. Ocelové nosníky jsou u podpûr spojeny pfiíãníky, které zaji‰Èují, Ïe zkroucení nosníkÛ nad podpûrami odpovídá pfiíãnému pootoãení úloÏn˘ch prahÛ. Statické úãinky vyvolané pfiíãn˘m pootoãení základÛ jsou díky poddajnosti torznû mûkkého pfiíãného fiezu a poddajnosti ‰tíhl˘ch podpûr v pfiijateln˘ch mezích. Na stavbû 4708 jsou realizovány dva dále popsané trámové viadukty. Most Rudná (objekt 201) Osa dálnice je v místû pfiemostûní v pfiechodnici navazující na pÛdorysn˘ oblouk s polomûrem R = 1 200 m a v zakruÏovacím oblouku s polomûrem R = 12 000 m. Dálnice zde kfiíÏí ulici Polaneckou, rybník Rojek, tratû âD Pfierov–Dûtmarovice, Ostava-Svinov–odboãka Odra, v˘hledovou vysokorychlostní traÈ, v˘hledovou nákladovou kolej a obsluÏnou komunikaci âD (obr. 7). Most tvofií dva soubûÏné spojité nosníky (obr. 21). Lev˘ most celkové délky 581,547 m má ‰ífiku mezi zábradlími od 14,5 do 22,88 m, prav˘ most celkové délky 587,849 m má ‰ífiku mezi zábradlími od 15 do 24,782 m. Rozpûtí polí je od 28,45 do 70 m. Obr. 22 Most Rudná: a) pfiíãn˘ fiez v typick˘ch polích, b) pfiíãn˘ fiez u podpûry 10 Fig. 22 Bridge Rudna: a) cross section at typical spans, b) cross section at the pier 10

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Nosnou konstrukci obou mostÛ tvofií v typick˘ch polích dva ocelové I nosníky, které jsou spfiaÏeny s pfiíãnû pfiedepnutou mostovkovou deskou (obr. 22a). Nosníky jsou pomocí podporového pfiíãníku uloÏeny na dvou loÏiscích situovan˘ch na hlavici jednosloupového pilífie. V místû roz‰ífiení levého mostu jsou mezi krajní nosníky postupnû vloÏeny jeden a následnû dal‰í dva stfiední nosníky, v místû roz‰ífiení pravého mostu je mezi krajní nosníky vloÏen stfiední nosník (obr. 22b). Jednosloupová podpûra je navrÏena s roz‰ífienou hlavicí. Podpûra má konstantní tlou‰Èku, její ‰ífika se v závislosti na promûnné ‰ífice mostu plynule mûní od 3 do 4,4 m. Hlavice je navrÏena tak, aby nezasahovala do prÛjezdn˘ch profilÛ Ïeleznice. Ocelová konstrukce je montována postupnû – po polích s pfieãnívající konzolou. Ocelové nosníky s montáÏním ztuÏením jsou nejdfiíve smontovány na upraveném terénu pod mostem a následnû jsou vyzdviÏeny do projektované polohy. Zdvihací zafiízení, které je tvofieno pfiedpínacími pistolemi, je osazeno na konzole pfiedcházejícího pole a na ocelov˘ch pfiíã-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

Obr. 21 Most Rudná – konstrukãní fie‰ení typick˘ch polí (vizualizace) Fig. 21 Bridge Rudna – structural solution of the typical spans

nících osazen˘ch na podpûfie montovaného pole. Po vyzdviÏení je zadní ãást nosníkÛ pfiivafiena k pfieãnívající konzole dfiíve smontovaného pole; v pfiední ãásti jsou nosníky svafieny s ocelov˘mi pfiíãníky. Most Opava (objekt 216) Osa dálnice je v místû pfiemostûní v pfiechodnici navazující na pÛdorysn˘ oblouk s polomûrem R = 1 500 m a v zakruÏo-

5/2004

15


Obr. 24 Statická funkce komorové konstrukce Fig. 24 Static function of the box girder structure Obr. 23 Most Opava – pfiíãn˘ fiez v typick˘ch polích Fig. 23 Bridge Opava – cross section at typical spans

vána za opûrou a následnû vysouvána do projektované polohy.

vacím oblouku s polomûrem R = 17 758 m. Dálnice zde kfiíÏí traÈ âD Ostava-Svinov–Ostrava-hlavní nádraÏí, produktovody, fieku Opavu a v˘hledovou vysokorychlostní traÈ. Most tvofií dva soubûÏné spojité nosníky celkové délky 717 m s rozpûtími od 33,075 do 47,246 m (obr. 23). ·ífika mezi svodidly levého mostu 12,5 m je po celé délce konstantní, ‰ífika mezi svodidly pravého mostu 13,3 m se v posledních dvou polích plynule mûní na 19,675 m. Nosnou konstrukci obou mostÛ tvofií dva ocelové I nosníky, které jsou spfiaÏeny s pfiíãnû pfiedepnutou mostovkovou deskou. V místû roz‰ífiení pravého mostu je mezi krajní nosníky vloÏen stfiední nosník. Podélné nosníky jsou pfiímo uloÏeny na úloÏném prahu podepíraném ‰tíhlou stojkou. Ocelová konstrukce je postupnû montoObr. 25 Most pfies Odru – uspofiádání pfiepínacích kabelÛ (vizualizace) Fig. 25 Bridge across the River Odra – arrangement of prestressing tendons

16

B

KOMOROVÉ MOSTY Dálnice pod velmi ‰ikm˘mi úhly 57° a 33° kfiíÏí fieky Odru a Ostravici. ProtoÏe niveleta dálnice je vedena nízko nad terénem, bylo nutno navrhnout mostní konstrukce s co moÏná nejmen‰í stavební v˘‰kou. S ohledem na poÏadavek normy [1], aby kaÏd˘ smûr dálnice byl veden po samostatném mostû umoÏÀující postupnou rektifikaci jednotliv˘ch mostÛ, bylo zfiejmé, Ïe zavû‰ené nebo obloukové konstrukce nepfiedstavují po estetické stránce optimální fie‰ení. Pylony se závûsy nebo oblouky by bylo nutno situovat ve ãtyfiech vzájemnû posunut˘ch rovinách, a tak pfii ‰ikmém pohledu by konstrukce ztratily jednoduchou ãistou formu. Proto byly navrÏeny komorové konstrukce co moÏná nejmen‰í stavební v˘‰ky. Komorové nosníky jsou tvofieny ocelov˘m korytem spfiaÏen˘m s pfiíãnû pfiedepnutou betonovou deskou. S ohledem na ‰ikmé kfiíÏení jsou nosníky na vnitfiních podpûrách podepfieny bodovû na jediném loÏisku, v kroucení jsou vetknuty na krajních podpûrách. Konstrukce tak vytváfií torznû poddajn˘ systém, u kterého pfiíãné pootoãení vnitfiních podpûr nevyvolává v konstrukci pfiídavné namáhání. ProtoÏe krajní podpûry jsou od sebe vzdáleny od 291 do 402 m, jsou pfiídavná namáhání od jejich pootoãení v pfiijateln˘ch mezích. Na rozdíl od trámové konstrukce pfiená‰í spfiaÏená deska nejen podélné a pfiíãné ohybové namáhání, ale i znaãné smykové napûtí od kroucení vyvolané nahodil˘m zatíÏením situovan˘m jen na jedné polovinû mostu (obr. 24). Rozsáhl˘mi parametrick˘mi v˘poãty [4] jsme si ovûfiili, Ïe ETON

• TEC

H NOLOG I E

chování komorové konstrukce je v˘raznû ovlivnûno redukcí smykové tuhosti spfiaÏené desky. Také [8] a [9] uvádí, Ïe betonové konstrukce poru‰ené smykov˘mi trhlinami vyvolan˘mi kroucením redukují torzní tuhost konstrukce aÏ na jednu desetinu tuhosti konstrukce neporu‰ené trhlinami. Proto jsme se rozhodli omezit vznik moÏn˘ch trhlin na minimum a konstrukci jsme podélnû pfiedepnuli vnûj‰ími kabely situovan˘mi v dutinû konstrukce (obr. 25). Pfiedpûtí je navrÏeno tak, aby hlavní tahové napûtí v desce vyvolané maximálním ohybem nebo kombinací ohybu a smyku nepfiev˘‰ilo hodnoty dovolen˘ch namáhání betonu povolené pro omezené pfiedpûtí. Pfii urãení velikosti pfiedpûtí byly uváÏeny vlivy dotvarování a smr‰Èování betonu a postupu v˘stavby. Namáhání konstrukce bylo ovûfieno podrobnou ãasovû závislou anal˘zou. Most pfied Odru Osa dálnice je v místû pfiemostûní v pÛdorysném oblouku s polomûrem R = 1 250 m a ve vrcholovém zakruÏovacím oblouku s polomûrem R = 32 394 m. Dálnice zde pod ‰ikm˘m úhlem 57° kfiíÏí fieku Odru, slepé rameno Odry, odpadní kanál a místní komunikace. Most celkové délky 402 m tvofií dva soubûÏné spojité komorové nosníky o pûti polích s rozpûtími od 49 do 102 m. Komorov˘ nosník je na vnitfiních podpûrách podepfien jedin˘m loÏiskem, na krajních opûrách dvojicí loÏisek zachycujících kroucení (obr. 26). Pro úãinky kroucení je tedy rozpûtí obou mostÛ 402 m. KaÏd˘ most je tvofien ocelobetonov˘m jednokomorov˘m nosníkem ‰ífiek 14,75 popfiípadû 13,6 m, a v˘‰ky 4 m (obr. 27). Je tvofien ocelov˘m korytem a spfiaÏenou

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ

betonovou mostovkovou deskou. SpfiaÏen˘ beton je také navrÏen u spodní pásnice vnitfiních podpor. Deska mostovky je po 0,5 m pfiedepnuta pfiíãn˘mi kabely ze ãtyfi lan ∅Ls15,5, které jsou vedeny v ploch˘ch kanálcích. Most je podélnû pfiedepnut vnûj‰ími kabely tvofien˘mi dvaceti sedmi lany ∅Ls15,7 (obr. 28). Vnûj‰í prÛbûÏné kabely jsou vedeny pfies cel˘ most a jsou kotveny v koncov˘ch spfiaÏen˘ch pfiíãnících. Kabely, jejichÏ prÛbûh odpovídá prÛbûhu ohybov˘ch momentÛ od zatíÏení stálého, jsou oh˘bány v ocelov˘ch deviátorech. Pfiedpínací lana jsou v pfiím˘ch drahách vedena v polyethylenov˘ch trubkách, v deviátorech jsou situována v trubkách z nerezavûjící oceli. Ocelová konstrukce byla montována v postupné konzole smûfiující od jedné opûry k druhé. Statické úãinky v montované konzole byly redukovány montáÏními podpûrami. Segmenty ocelové konstrukce délky aÏ 24 m byly osazovány montáÏním jefiábem pojíÏdûjícím po montované konstrukci (obr. 29). S ohledem na namáhání kroucením vyvolané pÛdorysn˘m zakfiivením a zatíÏením vûtrem pÛsobícím na montáÏní jefiáb, byla konstrukce montáÏnû vyztuÏena vodorovnou pfiíhradovinou situovanou u horní pásnice. Po smontování ocelové konstrukce byla u vnitfiních podpûr vybetonována spodní deska komorového prÛfiezu a koncové spfiaÏené pfiíãníky. Potom byla postupnû, v úsecích délky 24 m, betonována a pfiíãnû pfiedpínána mostovková deska. Konstrukce mostu byla navrÏena na základû prutové anal˘zy. V podélném smûru byla konstrukce modelována dvûma prostorov˘mi pruty sledujícími tûÏi‰tní osy konstrukce a vnûj‰ích kabelÛ. Oba pruty byly spolu vzájemnû spojeny nekoneãnû tuh˘mi pruty situovan˘mi na koncích mostÛ a v místû deviátorÛ. Pfii pfiedpínání mûly kabely nulovou tuhost, za provozu mûly skuteãnou tuhost. Pfii anal˘ze konstrukce v pfiíãném smûru byla konstrukce fie‰ena jako rovinn˘ rám podepfien˘ ve spodních rozích komory. Pfii detailní anal˘ze mostovky byla mostovková deska modelována deskostûnou. Prostorové chování konstrukce bylo ovûfieno anal˘zou v˘seku konstrukce sestaveného z plo‰n˘ch a deskostûnov˘ch prvkÛ. Anal˘za byla provedena programov˘m systémem ANSYS. Velká pozornost byla vûnována ãasovû závislé anal˘ze konstrukce, která byla proB

ETON

• TEC

H NOLOG I E


Obr. 26 Most pfies Odru – konstrukãní fie‰ení mostu (vizualizace) Fig. 26 Bridge across the River Odra – structural solution of the bridge

vedena programem TDA [7]. Konstrukce byla modelována dvûma vzájemnû spojen˘mi paralelními pruty situovan˘mi v tûÏi‰ti ocelové a betonové ãásti prÛfiezu. Vnûj‰í kabely byly modelovány pfiím˘mi pruty sledujícími jejich dráhu. Pro vyhodnocení pÛsobení konstrukce bûhem montáÏe ocelové konstrukce, be-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

17


Obr. 27 Most pfies Odru – pfiíãn˘ fiez mostem Fig. 27 Bridge across the River Odra – cross section of the bridge

tonáÏe betonové mostovky a za provozu byly ve vybran˘ch fiezech osazeny odporové a strunové tenzometry. Konstrukce je nadále sledována. Konstrukce byla úspû‰nû dokonãena a pfiedána do staveni‰tního provozu. Most pfies Ostravici Most pfies Ostravici byl pÛvodnû souãástí stavby 4708, nyní bude realizován ve stavbû 47091/1. Osa dálnice je v místû pfiemostûní v pÛdorysném oblouku s polomûrem R = 4 000 m a ve vrcholovém zakruÏovacím oblouku s polomûrem R = 12 500 m. Dálnice zde pod ‰ikm˘m úhlem 33° kfiíÏí fieku Ostravici. Most tvofií dva soubûÏné spojité komorové nosníky o ãtyfiech polích celkov˘ch délek 306,4 a 294,9 m s rozpûtími od 54,035 do 100,285 m. Komorov˘ nosník je na vnitfiObr. 29 Most pfies Odru – postupná v˘stavba mostu (foto) Fig. 29 Bridge across the River Odra – progressive erection of the bridge

ních podpûrách podepfien jedin˘m loÏiskem, na krajních opûrách dvojicí loÏisek zachycujících kroucení. Pro úãinky kroucení je tedy rozpûtí 302,6 m, resp. 291 m. KaÏd˘ most je tvofien ocelobetonov˘m jednokomorov˘m nosníkem ‰ífiky 13,655 m a promûnné v˘‰ky od 2,7 do 5 m. Komorov˘ nosník je tvofien ocelov˘m korytem a spfiaÏenou betonovou mostovkovou deskou. SpfiaÏen˘ beton je také navrÏen u spodní pásnice vnitfiních podpor. Deska mostovky je po 0,5 m pfiedepnuta pfiíãn˘mi kabely ze ãtyfi lan ∅Ls15,5, které jsou vedeny v ploch˘ch kanálcích. Most je podélnû pfiedepnut vnûj‰ími kabely tvofien˘mi tfiiceti dvûma lany ∅Ls15,7. Uspofiádání konstrukce vychází z fie‰ení mostu pfies Odru. Z ÁV ù R Mimo most pfies Odru, kter˘ byl postaven v pfiedstihu, jsou v‰echny popsané konstrukce nyní ve stavbû. Koncepãní fie‰ení mostÛ bylo vypracováno firmou Strásk˘, Hust˘ a Partnefii, s. r. o., Brno, ve spoluprá-

Obr. 28 Most pfies Odru – pfiedpínací kabely (foto) Fig. 28 Bridge across the River Odra – prestressing tendons

ci s Ústavem betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí a mostÛ VUT-FAST Brno. Parametrické v˘poãty, ovûfiení konstrukãních detailÛ a modelové zkou‰ky byly provedeny v rámci fie‰ení grantového projektu ministerstva prÛmyslu FD-K/092 „Ekologické a estetické spfiaÏené mostní konstrukce“. Garantem projektového fie‰ení v‰ech mostních objektÛ je firma Strásk˘, Hust˘ a Partnefii, s. r. o., Brno. Projekty ocelobetonov˘ch konstrukcí byly vypracovány ve spolupráci s firmou OKF Design, s. r. o., Brno. Mosty realizuje SdruÏení MoravskoSlezská dálnice, vedoucí sdruÏení je ODS – Dopravní stavby Ostrava, a. s. Prof. Ing. Jifií Strásk˘, CSc., P. E. Stavební fakulta VUT v Brnû Vevefií 95, 662 37 Brno tel.: 541 147 845, fax: 549 250 218 e-mail: [email protected] Ing. Petr âihák e-mail: [email protected] Ing. Vilém Jüttner e-mail: [email protected] v‰ichni: STRÁSK¯, HUST¯ A PARTNE¤I, s. r. o. Bohunická 50, P.B. 641, 639 41 Brno tel.: 547 212 085, fax: 547 212 574

Literatura: [8] Collins M. P., Mitchell D.: Prestressed Concrete Basics, CPCI, Ottawa 1987 [9] Priestly J. N., Seible F., Calvi G. M.: Seismic Design and Retrofit of Bridges, John Wiley & Sons, New York 1996

18

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ


BETONOVÁ KONSTRUKCE ROKU 2003: KNIHOVNA A KU LTU R N Í C E NTR U M U N IVE RSIT Y V LLE I DA VE ·PANùLSKU Nová budova knihovny a kulturního centra University v Lleida ve ·panûlsku získala cenu Betonová konstrukce roku 2003. SoutûÏní komise ve svém zdÛvodnûní uvedla, Ïe se jedná o ukázku inovativního architektonického a konstrukãního pfiístupu k návrhu v kombinaci s preciznû zvládnutou fiemeslnou prací, kde monolitick˘ beton hraje stûÏejní roli [1].

Finská architektonická tvorba vysokého mezinárodního standardu spolu se ‰piãkov˘m technick˘m fie‰ením návrhu konstrukce ukázala, Ïe peãliv˘ návrh a provedení betonové konstrukce mÛÏe vyústit v trvanlivou a pohledovû atraktivní stavbu. Beton je zde uÏit jako konstrukãní materiál a jeho nezakryté povrchy mnohostrann˘m zpÛsobem modelují vnitfiní prostfiedí v‰ech ãástí objektu. Profesionální zvládnutí uÏití materiálu je zfiejmé z provedení betonové konstrukce. Vnitfiní prostor vymezen˘ a dûlen˘ betonov˘mi povrchy stûn a sloupÛ je charakteristick˘ svou strohostí. Hrubá ‰eì monolitic-

kého betonu v harmonickém kontrastu s ostatními materiály pouÏit˘mi v interiéru, napfi. dfievûn˘mi obklady, nab˘vá hrou svûtla a stínÛ aÏ sochafiského v˘razu. Universitní knihovna a Kulturní centrum jsou postaveny na bfiehu fieky Segre nedaleko centra mûsta Lleida. Komplex je bránou do novû budovaného univerzitního kampusu. Dvoukolová mezinárodní architektonická soutûÏ byla vyhlá‰ena v roce nov˘ch monolitick˘ch desek. Systém umoÏÀuje pouÏití velmi tenk˘ch stropních konstrukcí, cca 300 mm, i na velké rozpûtí. Jedná se o první uÏití hybridní konstrukce tohoto typu ve ·panûlsku. Redakãnû zkráceno

1997 k sedmistému v˘roãí zaloÏení university a vyhrál ji t˘m finského architekta Kristiana Gullichsena. Betonovou rámovou konstrukci pûtipodlaÏního objektu navrhnul Prof. Matti Ollila. Tzv. M-systém sestává z kruhov˘ch betonov˘ch sloupÛ v˘‰ky jednoho podlaÏí a ocelov˘ch sloupÛ procházejících pfies v‰echna podlaÏí, nízk˘ch pfiedpjat˘ch spojit˘ch kompozitních nosníkÛ a ÏelezobetoB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

Pozn.: Redakci se nepodafiilo z publikovaného textu urãit, zda se jedná o vítûze ‰panûlské nebo finské soutûÏe.

5/2004

Literatura: [1] Koivisto M.: Vuoden betonirakenne 2003: Lleidan yliopiston kirjasto ja kulttuurikeskus, Espanja, BETONI 1/2004, pp.10-17

19


TUNEL JAKO RODINN¯ DÒM? A CONCRETE TUNNEL AS A HOUSE?

BETONOV¯

A R N O · T N AV R ÁT I L , P E T R P ÁV, VLADIMÍR PETRÎÍLKA Neobvyklé umístûní rodinného domu do terénního protihlukového valu si vyÏádalo nestandardní fie‰ení architektonická i stavebnû technická a fiadu neobvykl˘ch postupÛ v oboru statiky, stavební fyziky a vûtrání. The unusual location of the house in a sound-protection earth embankment has required a non-standard design, both architectural and structural, and a number of uncommon procedures in the field of static, structural and building physics, and ventilation. Obytn˘ dÛm je z iniciativy stavebníka situován do terénního protihlukového valu,

kter˘ je souãástí terénních úprav zahrnut˘ch do v˘stavby fiadov˘ch rodinn˘ch domÛ v ulici Polívkova v Praze 5-Jinonicích. Zaãlenûní objektu do protihlukového valu tak, aby byly zohlednûny v‰echny poÏadavky vyvolalo nutnost nestandardních fie‰ení nejen z hledisek architektonick˘ch a stavebnû technick˘ch, ale také potfiebu nestandardních postupÛ v oboru statiky, stavební fyziky a vûtrání. PÛdorysn˘ a prostorov˘ tvar protihlukového valu (obr. 1) a jeho orientace ke svûtov˘m stranám a komunikacím, vãetnû tras inÏen˘rsk˘ch sítí, to v‰e byly faktory, které kromû zadání investora, postavily projektanty mimo rutinní postupy. Volba pfiíãného fiezu rodinného domku ve tvaru tunelového ostûní se svisl˘mi stûnami a klenbov˘m stropem umoÏnila ma-

Obr. 2 BetonáÏ základové desky Fig. 2 Concreting of the foundation slab

ximální vyuÏití objemu násypu a zjednodu‰ila jeho uvedení do pÛvodního tvaru. Pfiínosem takto koncipované stavby je pfiedev‰ím maximální eliminace pevn˘ch stavebních ploch a konstrukcí z betonu, Ïivice, dlaÏeb apod. a jejich nahrazení biologick˘m pokryvem, kter˘ pfiíznivû ovlivÀuje mikroklima okolního prostfiedí. NOSNÁ KONSTRUKCE Z geologického prÛzkumu vyplynulo, Ïe objekt bude zaloÏen na naváÏkách stáfií osm aÏ dvanáct let a tedy ve sloÏit˘ch geologick˘ch podmínkách. Navíc se pÛdorysnû v jednom místû pfiibliÏuje aÏ na 1,5 m k vnûj‰ímu líci vefiejného fiadu kanalizace, Obr. 1 PÛdorys Fig. 1 Floor plan

Obr. 3 a) ¤ez B-B, b) ¤ez F-F Fig. 3 a) Section B-B, b) Section F-F

a)

20

B

ETON

b)

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ

Obr. 4 Ramenáty a bednûní Fig. 4 Ribs and formwork

coÏ by mohlo ohrozit objekt v pfiípadû havárie. Proto bylo tfieba dosáhnout, pro pfiípad jakéhokoli poklesu podloÏí, maximální tuhosti objektu. Bylo tedy zvoleno zaloÏení na Ïelezobetonové desce (obr. 2). Základní tlou‰Èka základové desky je 300 mm. ZatíÏení z obvodov˘ch stûn na základovou desku je soustfiedûno pfiedev‰ím na její okraje a proto je deska po obvodû zesílená na 600 mm (obr. 3). ZtuÏující „základové pasy“ v‰ak nejsou umístûny pod deskou, jak b˘vá bûÏné, ale naopak nad deskou. Tím je umoÏnûno vyuÏití tohoto prostoru pro ve‰keré rozvody inÏen˘rsk˘ch sítí vãetnû rozvodÛ vûtracích kanálkÛ zaji‰Èujících samotíÏné vûtrání interiérÛ. Nosnou konstrukci tvofií Ïelezobetonová klenbová konstrukce tlou‰Èky 200 mm, vetknutá do základové desky. Pro betonáÏ klenby bylo nutné vyrobit bednûní podle navrÏeného polomûru klenby 5460 mm (obr. 4). Bednûní bylo tvofieno nosn˘mi dfievûn˘mi oblouky (ramenáty), na kteObr. 6 Pfiíprava betonáÏe garáÏe Fig. 6 Preparation of the concreting of the garage

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

r˘ch byla v podélném smûru uloÏena bednící prkna. JelikoÏ stavebník poÏadoval vytvofiení pohledového betonu se zachováním viditelnosti bednících prken, musela b˘t prkna vyrobena v jednotné ‰ífice a délce, s opracovanou plochou i hranami. Také betonáÏi a pfiedev‰ím zpracování betonové smûsi pfied i po uloÏení do bednûní musela b˘t vûnována náleÏitá pozornost (obr. 5). Klenba nemûla „horní“ bednûní. Proto byla betonována a vibrována postupnû po v˘‰kov˘ch úrovních. Pruh vy‰‰í úrovnû mohl b˘t pfiidán aÏ po zavadnutí betonu v pfiedchozím, niÏ‰ím pruhu, aby pfiitíÏením ãerstv˘m betonem nedo‰lo k jeho vytlaãení. Pro celou stavbu byl pouÏit beton tfiídy B 20 dle âSN 73 1201 a betonáfiská v˘ztuÏ z oceli 10425 – V. Netradiãní bylo také provádûní klenbového stropu nad garáÏí, která se pÛdorysnû zuÏuje smûrem ke vjezdu a zároveÀ se sniÏuje její svûtlá v˘‰ka (obr. 6 a 7). PoÏadavkem stavebníka bylo maximální vyuÏití nosné ãásti dosud pouÏitého bednûní klenby, bez nutnosti v˘roby nov˘ch ramenátÛ. PoÏadavek byl splnûn – pfii pouÏití na bednûní garáÏe byly stávající ramenáty postupnû posouvány po stejn˘ch vzdálenostech po stûnû u opûrné zdi smûrem k vjezdu do garáÏe a zároveÀ stále více naklápûny a ukládány ve stejné v˘‰ce na pro-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E


Obr. 5 BetonáÏ klenby budoucího ob˘vacího pokoje Fig. 5 Concreting of the vault of the future living room

tilehlou zeì. ProtoÏe se místnost zuÏuje, musely b˘t ramenáty po kaÏdém uloÏení zkráceny. Bylo v‰ak moÏné je opût vyuÏít v dal‰ím pracovním zábûru. Takto byly vyuÏity v‰echny nosné prvky bednûní aÏ do poslední betonáÏe úseku klenby u vjezdu do garáÏe (prkna bednûní i ramenáty byly na stavbû pfieloÏeny celkem ãtyfiikrát). Tímto postupem vznikl netradiãní tvar prostorové klenbové konstrukce stropu garáÏe navazující na vnûj‰í opûrné stûny u vjezdu do garáÏe, které jsou pojednány jako samostatn˘ architektonick˘ prvek. Tvary Ïelezobetonov˘ch konstrukcí u v‰ech otvorÛ do objektu bylo nutno fie‰it nároãn˘mi architektonick˘mi a konstrukãními detaily pro zachycení zásypu klenby. Byly navrÏeny a provedeny nosné atikové límce, staticky vetknuté do klenby stropÛ. Pro osazení oken, která dostala

5/2004

Obr. 7 Odbednûná Ïelezobetonová konstrukce RD Fig. 7 Removed formwork from the reinforced concrete structure of the house

21


Obr. 8 Zaizolovaná konstrukce je postupnû zasypávána Fig. 8 The insulated structure is gradually filled up

z uveden˘ch dÛvodÛ ováln˘ tvar, byly vyrobeny staveni‰tní prefabrikáty z pohledového betonu oválného tvaru, které byly k monolitick˘m stûnám pfiipevnûny ocelov˘mi kotvami (obr. 8). Kromû architektonick˘ch nárokÛ musela b˘t vûnována maximální pozornost v‰em detailÛm z hlediska správné funkce dilatací, zamezení zatékání, vzniku tepeln˘ch mostÛ, vzniku tepeln˘ch ztrát a Ïivotnosti detailu a celé stavby. IZOL AC E Jako tepelnou izolaci jsme na pfiání investora pouÏili bûÏn˘ EPS. Vodotûsná izolace je z mûkãeného PVC.

TEPELNÁ POHODA A VùTRÁNÍ Vytápûní zaji‰Èuje plynov˘ agregát. Ukazuje se, Ïe v domû je pfiíjemná tepelná pohoda pfii znaãné úspofie energií (odhadem aÏ jedna tfietina oproti bûÏnému domu). K pfiíjemné tepelné pohodû pfiispívá pfiedev‰ím sama nosná Ïelezobetonová konstrukce spolu se zásypem vlhkou zeminou (aÏ 1,5 m) s vegetací (obr. 9 a 10). Skladba „plá‰tû“ objektu pro svoji velkou tepelnou setrvaãnost napomáhá k eliminaci vlivu prudkého stfiídání teplot. U nadzemního objektu se konstrukce v létû prohfiejí a vnitfiní prostfiedí je pak pfiibliÏnû stejnû teplé jako venkovní vzduch ve stínu. U podzemního objektu je chladnûji i v hork˘ch letních mûsících, nemusí se tedy v létû chladit. Dochází zde k „jeskynnímu“ efektu s pomûrnû vyrovnan˘m teplotním reÏimem. Vlastnû se jedná

Obr. 9 Zasypaná konstrukce s osazenou zelení Fig. 9 The backfilled structure with the planted greenery

o pfiirozené tepelné ãerpadlo. Teplotu zde reguluje sráÏkov˘ reÏim, kter˘ se normálnû pfii jakémkoliv tvaru stfiechy neuplatní. Obvykle se voda odvádí mimo objekt. Zde je nucena rovnomûrnû vsakovat, coÏ vede k optimálnímu nasycení „stfiechy“ a následné odpafiování k pozvolnému ochlazování. U experimentálních nadzemních objektÛ jsou budovány tepelné akumulátory nebo akumulaãní stûny. V pfiípadû domÛ pod zemí funguje jako akumulátor tepla, pfiípadnû chladu, celá hmota – Ïelezobetonová konstrukce stûn a stfiechy, vãetnû zeminy, kterou je objekt

Obr. 10 Po pûti letech uÏívání je dÛm utopen v zeleni a), b) Fig. 10 After five years’ use, the house is all set in greenery

a)

22

b)

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ

zasypán. V létû se objekt nepfiehfiívá a v zimû nepromrzá na rozdíl od staveb klasick˘ch, nad terénem. Vûtrání objektu je fie‰eno pfiirozenou cirkulací vzduchu. Tvar Ïelezobetonové základové desky s okraji zesílen˘mi o 300 mm umoÏnil vytvofiení zdvojené podlahy s dutinou o znaãné svûtlosti, ve které jsou spolu s ostatními instalacemi dobfie pfiístupné vzduchotechnické kanály pro rozvod vzduchu. âerstv˘ vzduch je nasáván z trvale zastínûn˘ch severních prostorÛ a je rozvádûn pod podlahou do jednotliv˘ch obytn˘ch místností. Vyd˘chan˘ vzduch je odvádûn otvory nade dvefimi a odtud nad zelenou „stfiechu“ domu. Cel˘ systém je zaloÏen na pfiirozeném proudûní vzduchu vlivem teplotních rozdílÛ. Dojde-li k vyrovnání vnûj‰í a vnitfiní teploty, je zaji‰tûn obûh axiálním ventilátorem se zpûtnou klapkou. Pfiirozené vûtrání funguje po vût‰inu roku. Navíc prÛchodem pfiívodním labyrintem se je‰tû pfiíznivû upraví i jeho teplota.

a)


c)

b)

INTERIÉR OBJEKTU Netradiãní konstrukce a statické fie‰ení inspirovalo architekty k netradiãnímu pojetí interiéru. Dobfie provedené betonové konstrukce bylo moÏno po dílãích úpravách ponechat v nûkter˘ch ãástech interiéru odhalené (obr. 11). Nûkter˘m interiérov˘m funkcím a zafiízením byl vtûlen architektonick˘ v˘raz jiÏ v návrhu a v˘raznû se projevují v interiéru i vnûj‰í podobû. Technologie betonov˘ch konstrukcí vtiskla architektufie mûkké linie projevující se nejen v interiéru a obrysu stavby, ale také v pÛdorysném fie‰ení dlaÏby a jejího pfiechodu do zahradní zelenû. Z ÁV ù R S nápadem vyuÏít protihlukov˘ val pro stavbu rodinného domku pfii‰el sám investor. Bydlí v domku s v˘hledem na val a rozhodl se tedy vyuÏít vlastnû nezastavitelnou parcelu, a tím ji zhodnotit. Takov˘ch míst, které by se daly vyuÏít podobn˘m zpÛsobem je celá fiada, chce to jen nalézt „osvíceného“ investora a mÛÏe se zaãít. Mohlo by se zdát, Ïe v domû zasypaném hlínou bude mít ãlovûk stále nepfiíjemn˘ pocit. Tento objekt je místy zasypán více neÏ jedním metrem zeminy. V prostoru objektu se ale tento pocit ztrácí. KaÏd˘ náv‰tûvník je mile pfiekvapen, jak vzdu‰né a slunné prostory se uvnitfi nacházejí. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

Prof. Ing. arch. Arno‰t Navrátil, CSc. Ústav navrhování II, Fak. architektury âVUT Thákurova 7, 166 34 Praha 6 tel.: 224 354 856, fax: 224 354 911 e-mail: [email protected] Ing. arch. Petr Páv A32, spol. s r. o. Pernerova 11, 180 00 Praha 8 tel.: 222 322 422, fax: 222 322 432 e-mail: [email protected] Ing. Vladimír PetrÏílka SATRA, spol. s r. o. Sokolská 32, 120 00 Praha 2 tel.: 296 337 140, fax: 296 337 100 e-mail: [email protected]

U KC E

• SANAC

E

5/2004

Obr. 11 Interiér domu a) prÛhled chodbou do ob˘vacího pokoje, b) ob˘vací pokoj, c) loÏnice Fig. 11 The interior of the house a) a vista through the hall into the living room, b) the living room, c) the bedroom Stavebnû-architektonické fie‰ení a interiér Stavební a konstrukãní fie‰ení Investor Dodavatel Ïelezobetonové konstrukce Izolace Projekt a realizace Zastavûná plocha

Prof. Ing. arch. Arno‰t Navrátil, Ing. arch. Petr Páv SATRA, spol. s r. o., Ing. Vladimír PetrÏílka Ing. Milo‰ Veselsk˘ Pragis, a. s., Praha 9 Metrostav, a. s. 1997 aÏ 1998 208 m2

23


ARCHITEKTONICKO-KONSTRUKâNÍ BETONOV¯ DÒM

SOUTùÎ

ARCHITECTURAL AND STRUCTURAL COMPETITION CONCRETE HOUSE

âeská komora architektÛ spoleãnû s V˘zkumn˘m ústavem maltovin Praha a Svazem v˘robcÛ cementu âR vyhlásila vloni na podzim architektonickou soutûÏ Betonov˘ dÛm. SoutûÏící mûli za úkol navrhnout rodinn˘ dÛm urãen˘ pro ãtyfiãlennou rodinu s garáÏí ãi pfiístfie‰kem pro auto s podstatn˘m pouÏitím technologie monolitického betonu nebo stavebnicov˘ch systémÛ na bázi betonu. Stavba bude umístûna na rovinné parcele o rozmûru 20 x 45 m s pfiípadn˘m sklonem do 10 %. Zastavûná plocha nesmí pfiesáhnout 180 m2. Cílem soutûÏe bylo nabídnout vefiejnosti soubor fie‰ení architektonicky kvalitních rodinn˘ch domÛ pro rÛzné cílové skupiny 1

2

formou katalogu v˘sledkÛ soutûÏe. Souãástí informací uvefiejnûn˘ch v katalogu je proto i hodnocení poroty a znalecké posudky. SoutûÏ byla urãena nejen praktikujícím architektÛm a inÏen˘rÛm, ale i studentÛm architektury (ti v‰ak museli v souladu se soutûÏním fiádem pfiizvat ke spolupráci autorizovanou osobu, která pfievezme záruku nad jejich projektem) . V¯SLEDKY SOUTùÎE Do soutûÏe pfiihlásilo své návrhy celkem sedmdesát autorsk˘ch t˘mÛ. Od 9. do 30. záfií t. r. byly v‰echny soutûÏní návrhy vystaveny v prostorách Oettingenského paláce na Malé Stranû v Praze. V listopadu bude v˘stava pfiístupná vefiejnosti v prostorách Fakulty architektury VUT v Brnû. Porota v rámci prvního hodnocení vybrala dvacet dva návrhy, které jsou uvefiejnûny v katalogu Betonov˘ dÛm a v roz‰ífiené verzi v e-katalogu na www.cka.cc, z nich porota vybrala deset, které postoupily do druhého kola. V hodnocení soutûÏních návrhÛ, které nepostoupily do 2. kola, porota konstatovala, Ïe podstatou soutûÏe bylo najít stavbu, jejíÏ celková koncepce vychází z volby pouÏití monolitického betonu, montovaného betonového systému nebo stavebnicového systému na bázi betonov˘ch prefabrikátÛ. Vyfiazené návrhy sice splnily zadané soutûÏní podmínky, av‰ak beton v konstrukci objektu by byl snadno nahraditeln˘ jin˘m materiálem. V prÛbûhu jednání druhého soutûÏního

kola se porota seznámila s názory odborného experta pro energetickou nároãnost staveb Ing. Jifiího ·ály a s odborn˘mi posudky ekonomie navrhovan˘ch staveb od ekonomického experta Ing. Antonína Buchara. Odhad ceny vlastního objektu byl jen okrajov˘m tématem soutûÏe, potvrdil v‰ak vût‰í finanãní nároãnost betonov˘ch domÛ. Vy‰‰í realizaãní cena byla ãasto ovlivnûna zvolením netradiãního materiálového fie‰ení s netradiãním objemov˘m pojetím, které Ïelezobeton umoÏÀuje. Srovnání tradiãních zdûn˘ch objektÛ, u kter˘ch se náklady pohybují okolo 5 000 Kã/m3 obestavûného prostoru, s betonov˘mi rodinn˘mi domy, jejichÏ realizaãní náklady se pohybují od 4 000 do 15 000 Kã/m3, vychází v neprospûch betonu. Zdá se tedy, Ïe s betonov˘mi rodinn˘mi domy se budeme v na‰ich pomûrech setkávat v nejbliÏ‰ím období zfiejmû jen zfiídka. Cesta, zvlá‰tû pfies kombinaci s tradiãními technologiemi a zateplovacími systémy, tu urãitû je. Ukazují to úspû‰né zahraniãní realizace. V diskusi porota dospûla k závûru, Ïe dva projekty se takfika rovnocen˘m zpÛsobem vymykají, a to jak z pohledu v˘tvarného pojetí, tak i zpÛsobu práce s betonem a vyuÏívají jeho v˘luãn˘ch a specifick˘ch vlastností v˘razn˘m zpÛsobem. Porota se rozhodla udûlit dvû ceny soutûÏnímu návrhu Jifiího Îida a Ivo Pavlíka z Liberce a soutûÏnímu návrhu Ing. arch. Petra ·mídka z Brna ve v˘‰i 150 000 Kã bez urãení pofiadí a tfii odmûny ve v˘‰i 70 000 Kã bez urãení pofiadí návrhÛm Mgr. A. Lubo‰e Zemena z âesk˘ch Budû-

3

24

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ

4


5

6

jovic, Ing. arch. Marka ·tûpána z Brna a Ing. arch. Miroslava Holubce z Prahy. PrÛsvitná kostka Sto let stará historie betonu zafiadila tento materiál k pûti pÛvodním, které lidstvo vyuÏívalo po tisíciletí. MoÏnosti star‰ího kamene nebo cihel nebyly doposud vyãerpány, proto se i u podstatnû mlad‰ího betonu mÛÏeme tû‰it na období inovací a nov˘ch nápadÛ. V minulosti mûl urychlen˘ hlinitanov˘ beton za pfiíãiny pfiedãasné destrukce staveb, pfiesto nikdo na monolitické konstrukce nezanevfiel. Podobné mart˘rium prodûlaly i betonové prefabrikáty. Ve dvacát˘ch letech minulého století pfii‰el F. L. Wright s my‰lenkou rychlé, individuální a levné cesty stavûní rodinn˘ch domÛ z mal˘ch betonov˘ch tvárnic s dodateãnou v˘ztuÏí a zalívan˘ch betonem, levné to nebylo. V touze po zlevnûní nákladÛ se od padesát˘ch let prvky zvût‰ovaly, aÏ se do‰lo na samou mez a pfiestaly se hodit pro stavbu rodinn˘ch domÛ. Vznikala sídli‰tû, jejichÏ urbanismus urãovala kolejová dráha stavebního jefiábu. V poslední dobû se opût objevily malé betonové stavební prvky, jeÏ opra‰ují my‰lenku v˘stavby individuálních rodinn˘ch domÛ bez pouÏití velké mechanizace. Návrh neh˘fií rozvláãnou formou, aby upozornil na dvû základní my‰lenky domu. Modulová krychle (obr. 1), která má nejpfiíznivûj‰í tvar pro stránce konstrukce i stavební fyziky, byla rozdûlena dva stejné díly: klidová ãást s klasick˘m rozvrÏením B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

místností a stropÛ, a spoleãná ãást s rozdílnou v˘‰kou stopÛ a jejich rozmístûním, které se proplétá jako jeden kontinuální prostor na celou v˘‰ku domu (obr. 2). Koncept pohledÛ, prÛhledÛ a v˘hledÛ uvnitfi domu i navenek vytváfií pocit sounáleÏitosti rodiny. Obvodov˘ plá‰È tvofií prefabrikované sklobetonové tvárnice se ãtyfimi luxferov˘mi tvarovkami a tepelnou izolací. Mezi jednotlivé tvárnice bude na stavbû napnuta horizontální i vertikální ocelová v˘ztuÏ a zalita betonovou smûsí. Difúzní luxferové svûtlo umoÏÀuje intimitu pfii dostateãném vnitfiním osvûtlení, redukci klasick˘ch okenních otvorÛ a vym˘cení temn˘ch koutÛ (obr. 3). Rozmístûním nábytku popfi. závûsÛ si uÏivatel podle libosti, bez dal‰ích stavebních zásahÛ, sám urãí, odkud mu bude svûtlo do domu pfiicházet, napsal ve své zprávû Ing. arch. ·mídek. Porota zhodnotila betonovou kostku jako ãist˘, v detailu i celku v˘tvarnû originálnû pojat˘ návrh, vyuÏívající beze zbytku moÏnosti betonu jako moderního stavebního materiálu. Návrh byl vybrán na ocenûní vzhledem ke svému invenãnímu pfiístupu k zadanému úkolu. Stavba vyÏaduje technologick˘ v˘voj z hlediska tepelnûtechnického. Ekonomick˘ expert odhaduje celkové náklady na 4,8 mil. Kã (tj. 7 313 Kã/m3). Betonová stuha Ve zprávû k návrhu se autofii Jifií Îid a Ivo Pavlík zam˘‰lejí nad základními principy

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

v uvaÏování o zpÛsobu Ïití rodiny a Ïití a souÏití s betonov˘m pocitem. Rodina, coby neorganizovaná a neustále se promûÀující organická struktura, která se pfiirozenû vyvíjí, mûní a pfiitom si zachovává svoji osobní tváfi a vrozenou individualitu, musí dostat takov˘ návrh prostoru pro svÛj Ïivot, kter˘ ji nikterak v jejím pfiirozeném chodu ãi principu Ïití nebude omezovat, ba naopak mÛÏe udat podnût k dal‰ímu rozvoji a otevfienému souÏití tohoto dÛleÏitého a kfiehkého celku. Proto by i její obydlí mûlo tuto otevfienost, volnost a nespoutanost respektovat. Forma by mûla b˘t volná, utkaná na potfieby a chod konkrétní rodiny, jíÏ zachovává její individualitu. Má rafinovanû propojovat spoleãn˘ a soukrom˘ prostor rodiny a vytváfiet zázemí. Zde je beton, coby umûl˘ lidsk˘ kámen, úãeln˘ pro tvorbu zázemí a ochrany rodiny. Cílem návrhu bylo vytvofiit fie‰ení, jenÏ bude moÏné utkat na kteroukoli rodinu, na kterékoliv místo (obr. 4). Betonová „stuha“, jíÏ „ovíjíme“ potfieby rodiny, nalézá vlastní prostor v okolní krajinû, vytvofií podnût k vzniku nového nespoutaného Ïivoucího organismu, pulzujícího v jejích útrobách (obr. 5). Betonová forma tká odûv rodiny, z nûhoÏ vystupuje v˘ztuha utváfiející náznaky zázemí pro chod Ïijícího organismu v betonové pokoÏce…. Porota ocenila fie‰ení v podobû mnohonásobnû zalomené Ïelezobetonové desky (obr. 6) vytváfiející prostor pro bydlení a hledání nového pohledu na zadan˘ úkol, dÛslednost formy a dispozice v poje-

5/2004

25

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES 7

8

tí rodinného domu. Návrh mÛÏe dát impuls v pouÏití betonu pfii v˘stavbû rodinn˘ch domÛ. Energeticky a staticky se jedná o velmi nároãné fie‰ení. Expertní posudek pfiedpokládá celkové náklady ve v˘‰i 8,027 mil. Kã tj. 14 328 Kã/m3 respektive 60 174 Kã na m2. Rodinn˘ dÛm jako pfiedpjat˘ most Ing. arch. Holubec uvaÏuje návrh rodinného domu jako souãást ‰ir‰ího systému, kter˘ nabízí klientovi moÏnost samostatného v˘bûru jednotliv˘ch prvkÛ a definování obrazu domu k jeho vlastním pfiedstavám. Systém je zaloÏen na uÏití prefabrikovaného rámového modulu (obr. 7), jehoÏ fiazením je vytváfien základní vnûj‰í objem objektu. Prostfiednictvím sortimentu lehk˘ch prvkÛ je dÛm následnû kompletován a vzniká tím vlastní vnitfiní dispozice.

Vytvofiením samonosné vnûj‰í obvodové konstrukce se ãlenûní interiéru celého objektu vymaÀuje z konstrukãních závislostí a umoÏÀuje vytváfiení ‰iroké ‰kály dispoziãních typÛ, od velkoryse rozvolnûn˘ch aÏ po konformnû racionální. UÏití prefabrikovaného betonového dílce jako „základního stavebního kamene“ vychází z pfiedpokladu, Ïe díky zpracování ve v˘robnû bude moÏno dosáhnout za cenovû dostupn˘ch podmínek kvalitního Ïelezobetonu, kter˘ bude moÏno povaÏovat za pohledov˘ a uÏít jej v této podobû jak v exteriéru objektu, tak ve valné ãásti jeho interiérÛ – celek tak bude skuteãnû obrazem domu, kter˘ lze právem naz˘vat betonov˘m. „Rámov˘ modul“ je základním prvkem nosné konstrukce objektu a jeho délka rytmizuje hierarchicky podfiízené kon-

9

26

strukce. Z dÛvodu transportu a manipulace je základní obdéln˘ díl sloÏen ze dvou ãástí prÛfiezu „U“. Jednotlivé rámové díly jsou fiazeny za sebe a k jejich spojení v pevn˘ celek dojde vnesením pfiedpûtí do kompletní fiady, které ji promûní v prostorovû tuh˘ celek (obr. 8). Sofistikovanost primární nosné konstrukce umoÏÀuje aplikaci domu v rÛzn˘ch terénních situacích – na rovinû, svahu, v baÏinû ãi nad vodou, celoplo‰nû usazen˘, nebo ãásteãnû ãi více visut˘. V‰echny ostatní konstrukce doplÀované do základního objemu jsou navrÏeny jako lehké montované. Jejich vnitfiní dutiny jsou urãeny k provedení vût‰iny technick˘ch rozvodÛ bez nutnosti zasahovat do

10

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

STAVEBNÍ

obvodové Ïelezobetonové konstrukce. Vzhledem k pfiedpokladu, Ïe prefabrikace primární konstrukce by mûla zajistit rozmûry i kvalitou povrchu pomûrnû velmi pfiesn˘ vnitfiní rámec pro montáÏ vnitfiních dûlících konstrukcí, bude moÏné pfiipravit ‰irokou nabídku pfiedvyroben˘ch prvkÛ, umoÏÀujících pfii jejich kombinaci vyhovût individuálním potfiebám a pfiedstavám klienta. Systém by mûl nabízet celou ‰kálou materiálÛ, od konvenãních aÏ po ménû bûÏné. Dle posouzení porotou minimalistická vnûj‰í forma odpovídá standardní vnitfiní dispozici realizované Ïelezobetonovou prefabrikací. Pfiedpokládané technologie provádûní – pfiedepnutí konstrukãních táhel, typické pro mostní konstrukce, není pro stavbu jednoduchého rodinného domu zcela adekvátní. Náklady objektu pfiedpokládá ekonomick˘ znalec na 4,45 mil. Kã tj. 6 117 Kã/m3, resp. 30 013 Kã/m2. Pfii vysoké opakovatelnosti v‰ak lze toto nav˘‰ení podstatnû sníÏit. Venkovsk˘ dÛm DÛm Ing. arch. ·tûpána je urãen pro venkov. Tvarosloví je inspirováno tradiãním venkovsk˘m domem, jehoÏ nedílnou souãástí je ‰tít (obr. 9). DÛm je navrÏen a modelován dekorstruktivnû. Fasáda a modelace ãerpá ze samé bytnosti a vlastností jednotliv˘ch materiálÛ a technologické postupy domu vtiskují na povrchu „dekor“. Z hlavní lapidární hmoty jsou vybrány podobjemy lodgie, terasy a vstupu. Bydlení, navrÏené pro prÛmûrnû velkou rodinu, je rozdûleno na dvû ãásti podle pater – spoleãenská v pfiízemí a klidová v patfie, obû spojeny schodi‰tûm v jádru dispozice. Vedle domu je dfievûn˘ pfiístfie‰ek pro auta.

DÛm má dvû oddûlené konstrukãní ãásti (obr. 10) • vnûj‰í „tvrdou“ ochrannou betonovou slupku • vnitfiní „mûkkou“ dfievûnou vestavbu. Vnûj‰í samonosn˘ obal je z monolitického mrazuvzdorného Ïelezobetonu tlou‰Èky 250 mm bez dilatací, stfiecha je vyztuÏena pro max. velikost trhlin 0,2 mm a má pojistnou hydroizolaãní vrstvu z polyuretanové stûrky se vsypem. Beton je bednûn prkenn˘m bednûním s pravoúhlou stfiídající se skladbou prken do bednûní Doka Top 50. Schwub tyãe jsou rozmístûny v pravidelném rastru cca 1,1 m. Vnitfiní zateplená dfievûná vestavba je fo‰nové konstrukce v modulu 550 mm, v interieru velkoplo‰nû bednûna (biodeska v pokojích, laminát v koupelnách). Od betonové konstrukce je oddûlena 40mm vzduchovou vûtranou mezerou s nasávacími kruhov˘mi otvory v betonové konstrukci a kolem rámÛ oken. Nejprve bude provedena betonová ãást stavby, poté bude pomocí distancí vestavûna dfievûná nosná konstrukce. Práce se dfievem budou probíhat chránûny proti povûtrnostním vlivÛm vnûj‰í slupkou. Míru zateplení domu je moÏné zvolit. Uprostfied domu je betonov˘ akumulaãní blok s krbem a nerezov˘m komínem. DÛm nemá klempífiské konstrukce, voda je zachycována podzemním drénem. V˘plnû otvorÛ jsou v kombinaci pevného a otvíravého zasklení a pevn˘ch dfievûn˘ch ãástí s vûtráním. Nejsou pouÏita Ïádná stfie‰ní okna ani vik˘fie. Podle hodnocení komise návrh pfiedstavuje sympatickou variantu objektu se sedlovou stfiechou. Skladba desek bednûní vnûj‰ího betonového plá‰tû vytváfií spolu s viditeln˘mi dfievûn˘mi prvky, vystupujícími z betonové slupky, základní v˘tvarnou kompozici domu. UÏitné hodnoty jsou v‰ak


dosaÏeny relativnû sloÏit˘m zpÛsobem. Podle ekonomického experta lze pfiedpokládat náklady ve v˘‰i 3,6 mil. Kã tj. 4 797 Kã/m3 resp. 20 877 Kã/m2. DÛm pro moderní rodinu Ing. arch Zemen vychází pfii základním konceptu domu z pfiedpokladu, Ïe uÏivatelem je moderní rodina oceÀující netradiãní, av‰ak plnû funkãní fie‰ení domu. V pfiízemí vyuÏívá v maximální mífie kontakt se zahradou a to pro v‰echny spoleãné prostory domu (obr. 11). Volná dispozice umoÏÀuje variabilitu a v˘voj v ãase. Zahrada se stává souãástí interiéru obytného prostoru. Naopak v patfie, kde jsou umístûny soukromé prostory, je prioritou soukromí. Pro tento úãel bylo zvoleno i konstrukãní fie‰ení. Svislá nosná konstrukce domu je redukována na dvojici jader skr˘vajících servisní prostory (obr. 12). Ostatní prostor je otevfien˘. PÛdorysnû asymetrické umístûní jader spolu s umístûním schodi‰tû ãásteãnû pfiedurãuje dispozici domu. Ve v˘bûru povrchov˘ch materiálÛ dominuje beton doplnûn˘ sklem a v interiéru ocelov˘mi prvky. Kombinace materiálÛ spolu s rÛzn˘mi povrchov˘mi úpravami a barevn˘m fie‰ením podporuje základní kompoziãní princip vily. Beton je v návrhu uplatÀen jako hlavní konstrukãní materiál – základy, stûnová jádra, stropní a stfie‰ní deska a obvodové stûny patra. Dal‰í uplatnûní nalézá u podlah – lité, probarvované a brou‰ené betony. Vnûj‰í vzhled domu dotváfií zavû‰en˘ velkoformátov˘ probarvovan˘ sklocementov˘ obklad. Komise v tomto návrhu ocenila uÏití Ïelezobetonov˘ch konstrukcí, umoÏÀujících otevfiení dispozice pfiízemí do exteriéru bez nosn˘ch obvodov˘ch konstrukcí. Dle experta mohou pfiedpokládané celkové náklady ãinit aÏ 7,15 mil. Kã tj. 7 448 Kã/m3, 28 443 Kã/m2. Na podkladû TZ a katalogu pfiipravila redakce

12

11

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

27

SANACE REHABILITATION

TRVANLIVOST A PROVOZNÍ ÎIVOTNOST BETONOV¯CH MOSTÒ – INTELIGENTNÍ NÁVRH, REÁLNÁ V¯STAVBA

A P¤EDPOKLÁDANÁ ÚDRÎBA DURABILITY AND SERVICE LIFE OF CONCRETE BRIDGES – INTELLIGENT DESIGN, REALISTIC CONSTRUCTION AND FORESEEN MAINTENANCE S T E E N R O S TA M Pokraãování ãlánku ze 3. ãísla ãasopisu OCHRANA

P R OT I K O R O Z I J I N ¯ M I

PROST¤EDKY

Odborníci, ktefií se snaÏí zajistit dlouhou provozní Ïivotnost betonov˘ch konstrukcí, mají k dispozici celou fiadu preventivních opatfiení bránících vzniku a ‰ífiení koroze. Tato opatfiení se nemusí nutnû vztahovat k betonu ãi krycí vrstvû. NejbûÏnûji se pouÏívají tato opatfiení: • nátûry s aplikací na beton nebo na v˘ztuÏ • inhibitory koroze • katodová ochrana • nekovové v˘ztuÏe • v˘ztuÏe z nerez ocelí První ãtyfii v˘‰e navrÏené, trvanlivost podporující opatfiení zhodnotíme v následujících kapitolách jen souhrnnû. Aplikaci v˘ztuÏe z nerez oceli, rozvedeme podrobnûji vzhledem k tomu, Ïe tato, v jin˘ch souvislostech velice dobfie známá technologie, se do stavebnictví zavádí novû. Zabránûní koroze po celou pfiedpokládanou dobu provozní Ïivotnosti konstrukcí, vystaven˘ch agresívnímu prostfiedí, pfiinese podstatné v˘hody vlastníkÛm i celé spoleãnosti. Agresívním prostfiedím zde rozumíme horké a vlhké oblasti s pfiítomností chloridÛ i území, kde se ve velkém mûfiítku uÏívají posypové rozmrazující soli. K tomu, abychom vytvofiili spolehlivou zábranu proti pronikání chloridÛ, vody a kyslíku, není nutné pouÏít zvlá‰tû hutné a nepropustné betony a speciální smûsné cementy, ani vysokohodnotné betony nejsou podmínkou, je v‰ak nezbytné vyhovût poÏadavku na zaji‰tûní pevnosti a zabránûní degradace betonu samotného. V pÛdách obsahujících sírany, ale téÏ chloridy, musí b˘t pouÏíván cement odoln˘ proti síranÛm. Betonová smûs by mûla b˘t odolná vÛãi místním pfiísadám a zámûsové vodû, a to i obsahující malé mnoÏství chloridÛ. 28

B

Je moÏné vyrobit masívní beton, odoln˘ proti provádûcím podmínkám v místû stavby, a zv˘‰it tak celkovou kvalitu a spolehlivost provozní Ïivotnosti konstrukce. Jako obecnou poznámku uvádím pro zajímavost fakt vidûn˘ z pohledu konstrukãního stavebního inÏen˘ra. V˘robci ãasto prosazují organické hmoty, které mají zajistit dlouhou a spolehlivou provozní Ïivotnost na‰ich anorganick˘ch betonov˘ch konstrukcí. Organické hmoty nejsou vÏdy dlouhodobû stabilní v alkalickém prostfiedí – pH betonu je v rozmezí 12,5 aÏ 13,5. Organické hmoty jsou také náchylné k degradaci, pokud jsou vystavené UV záfiení. Proto pouÏijí-li se organické materiály prodluÏující trvanlivost, ve vût‰inû pfiípadÛ lze oãekávat údrÏbové práce nebo úpravu zpracování v dohledné budoucnosti, která bude krat‰í neÏ pfiedpokládaná provozní Ïivotnost. Zajímavou zku‰eností je, Ïe vÏdy, kdyÏ se stane nûjak˘ nov˘ odpadní materiál s deklarovan˘mi pucolánov˘mi vlastnostmi ekologickou zátûÏí, vyvolá to vefiejn˘ tlak, aby byl ukládán do na‰ich betonov˘ch konstrukcí. T˘ká se to kfiemiãitého úletu, popílku, strusky a síry. Dal‰í podobn˘ odpad má organick˘ pÛvod (mrtvá zvífiata apod.) a pfiidává se jako palivo do cementáfisk˘ch pecí. Skuteãnost, Ïe pfiidávání podobn˘ch materiálÛ do betonu vede ke zlep‰ení trvanlivosti a pravdûpodobnû i sníÏení ceny betonu, je dobfie známá. Nejsilnûj‰ím argumentem je ale ãasto ekologick˘ pfiínos plynoucí z faktu, Ïe se takové materiály neukládají v pfiírodû. OCHRANNÉ

P OV R C H O V É Ú P R AV Y

Nátûry betonu Existuje mnoho typÛ povrchov˘ch úprav a nátûrÛ betonu v odstupÀované kvalitû od neviditeln˘ch hydrofóbních silanov˘ch impregnací aÏ po silnû pigmentované polyuretanové nebo epoxidové nátûry. Zku‰enosti se silanov˘mi impregnacemi jsou v rÛzn˘ch zemích rÛzné. V nûkter˘ch je podobná úprava povinná u mostÛ vyETON

• TEC

H NOLOG I E

staven˘ch posypov˘m solím proti námraze, v jin˘ch zemích není moÏné ovûfiit hydrofóbní úãinek po nûkolika málo mûsících ãi letech a silany se obvykle neuÏívají. Nátûry mohou podporovat trvanlivost tím, Ïe zpomalují rychlost postupu karbonatizace nebo vnikání chloridÛ. Ale ovûfiení pozitivního dopadu je v praxi znaãnû obtíÏné. JiÏ byl demonstrován fakt, Ïe i malé dírky v silné vrstvû nátûru odolného proti karbonatizaci sniÏují jeho ochrannou schopnost na zlomek ochranné vlastnosti nátûru bez tûchto defektÛ. Zhotovení nátûrÛ betonu bez tûchto drobn˘ch dírek je v‰ak nerealistické, a to i v pfiípadû natfiení povrchu cementov˘m materiálem modifikovan˘m polymerem, kter˘ tvofií hladk˘ povrch. V˘robci slibovan˘ úãinek nátûrÛ odpovídající pfiídavku nûkolikametrové krycí vrstvy betonu na konstrukci, je zaloÏen na v˘sledcích získan˘ch v laboratofii, které nemají Ïádnou relevanci k reálné betonové konstrukci. Navíc povrchová úprava betonu je vystavena ‰kodliv˘m úãinkÛm Ïivotního prostfiedí a ultrafialového záfiení. Tyto nátûry vyÏadují údrÏbu nebo novou aplikaci po omezeném poãtu let v závislosti na typu materiálu a osvitu. Epoxidové nátûry v˘ztuÏe V polovinû sedmdesát˘ch let byl v Severní Americe zaveden epoxidov˘ nátûr v˘ztuÏe jako ochrana proti korozi zpÛsobené chloridy. Od té doby se v Severní Americe a pozdûji i v dal‰ích zemích hojnû pouÏívá epoxidov˘ nátûr pojen˘ natavením. Nicménû od zaãátku devadesát˘ch let se objevují zprávy o zji‰tûní, Ïe chloridy, které se dostanou do betonu, mohou rozvinout korozi pfies místní dírky a po‰kození nátûru, aniÏ by nutnû zpÛsobila vznik trhlin a odpr˘skávání krycí vrstvy betonu. Taková koroze pouze pomalu po‰kozuje a rozkládá v˘ztuÏ. První pfiípady byly objeveny na mostech na Floridsk˘ch útesech (obr. 14 a 15). VÛbec první zvefiejnûná zpráva pocházela z ledna 1992. Bylo v ní konstatováno, Ïe „technologie

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004


Obr. 14 Most na Floridsk˘ch útesech, kritická koroze epoxidem natfiené v˘ztuÏe Fig. 14 Bridge on the Florida Keys, critical corrosion of epoxy coated reinforcement

epoxidem natfien˘ch prutÛ je chybná”. Zpráva zpÛsobila, díky ãistû komerãním a zkreslen˘m reakcím v˘robcÛ epoxidem natfiené v˘ztuÏe a jejich organizacím, velké pozdviÏení na severoamerickém kontinentu. V té dobû se daná technologie pomalu ‰ífiila do Evropy, na Stfiední v˘chod a do nûkter˘ch ãástí Dálného v˘chodu. V Evropû byla tato technologie uÏita poprvé v prefabrikovan˘ch betonov˘ch segmentech dvojitého vrtaného v˘chodního tunelu Great Belt Link v Dánsku, navrÏeného v roce 1988. JiÏ tehdy v‰ak byla tradiãní technologie epoxidového nátûru zpochybÀována, zvlá‰tû s ohledem na vliv vzájemné elektrické izolace prutÛ, která vyluãovala pouÏití katodové ochrany v budoucnu. Obavy zpÛsobilo i vysoké mnoÏství drobn˘ch dírek v epoxidovém nátûru, které umoÏÀovala pÛvodní specifikace, podobnû jako nezbytnost záplatovacích správek ve‰ker˘ch odfiízl˘ch zakonObr. 16 Pfiístavní stûna zesílená epoxidovou v˘ztuÏí, silnû po‰kozená korozí v˘ztuÏe po pfiibliÏnû 12 letech Fig. 16 Seawall reiforced with epoxy coated reinforcement heavily damaged by reinforcement corrosion after about 12 years

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

ãení a prasklin na ostfie ohnut˘ch o‰etfien˘ch prutech. PouÏití epoxidem o‰etfien˘ch jednotliv˘ch prutÛ znamenalo spoléhat se na jediné fie‰ení. Proto bylo po nûkolika zkou‰kách ve skuteãném mûfiítku rozhodnuto pouÏít epoxidov˘ nátûr pojen˘ natavením za pomoci poprvé zaznamenané techniky smáãení 3D svafiovan˘ch v˘ztuÏn˘ch klecí ve skuteãné velikosti ve fluidním loÏi. Do v˘robny betonov˘ch dílcÛ bylo zabudováno speciální ãistící, nahfiívací, nátûrové a zku‰ební zafiízení. Z celkového poãtu 62 000 betonov˘ch segmentÛ jich 60 000 bylo vyrobeno bez drobn˘ch dírek, a zbytek mûl pouze nûkolik mal˘ch dírek detekovateln˘ch jen metodou mokré houby. Tak se stalo, Ïe dfiíve neÏ byly v Severní Americe zvefiejnûny obtíÏe s v˘ztuÏí natfienou epoxidem, vyvíjela se v Evropû Ïivotaschopná a spolehlivá technologie pro v˘robny prefabrikátÛ, která eliminovala fiezání, oh˘bání a záplatové správkování natfien˘ch prutÛ. Souãasnû umoÏÀovala provedení katodové ochrany, pokud by byly nastartovány korozní procesy. V souvislosti s v˘stavbou Great Belt Link byly také pouÏity senzory koroze, které mûly upozornit na nadcházející nebezpeãí koroze

Obr. 15 Most na Floridsk˘ch útesech, kritická koroze epoxidem natfiené v˘ztuÏe zpÛsobující praskání opûr ve tvaru V, nyní zpevnûn˘ch pfiedpjat˘mi svorníky Fig. 15 Bridge on the Florida Keys, critical corrosion of epoxy coated reinforcement leading to splitting of the V-formed supports now strenghtened by prestressed bolts

v˘ztuÏe sledováním prÛniku prahové koncentrace chloridÛ z obnaÏeného povrchu smûrem k úrovni v˘ztuÏe. Severoamerické zku‰enosti s tradiãní technologií epoxidového nátûru, dodateãné testování a stavební prÛzkumy, napfi. v Ontáriu v Kanadû, zabránily jejímu roz‰ífiení v Evropû. V souãasné dobû se tato technologie pomalu vytrácí i na Stfiedním v˘chodû a v Perském zálivu, a to ãásteãnû i díky zku‰enostem, které ilustrují obrázky 16 aÏ 18. Îárové pozinkování v˘ztuÏe S chováním Ïárovû pozinkované v˘ztuÏe ve vysoce agresivním prostfiedí není mnoho praktick˘ch zku‰eností. Nicménû zkou‰ky ukázaly, Ïe pozinkované oceli mohou mít vy‰‰í prahovou hodnotu pro chloridy inicující korozi ve srovnání s ãernou ocelí.

Obr. 17 Zábûr zblízka na zkorodovanou v˘ztuÏ natfienou epoxidem Fig. 17 Close-up of the corroded epoxy coated reinforcement

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

Obr. 18 Detail zkorodované v˘ztuÏe pokryté epoxidem Fig. 18 Details of the corroded epoxy coated reinforcement

29

SANACE REHABILITATION Ochranná schopnost závisí na reakcích probíhajících na styku Ïeleza se zinkem. Riziko dÛlkové koroze u takovéto pozinkované oceli roste, jestliÏe je vystavena vlivu chloridÛ. Zhodnocení dostupn˘ch dat a praktick˘ch zku‰eností ukazuje, Ïe zinkování v dobfie fiízené kvalitû a tlou‰Èce, aplikované na vhodnou vyztuÏnou ocelovou slitinu, poskytuje: • spolehlivou antikorozní ochranu vyztuÏné oceli v betonu vystaveném karbonataci bez pfiítomnosti chloridÛ a síranÛ; • zv˘‰enou prahovou úroveÀ pro chloridy zpÛsobující korozi ve srovnání s neo‰etfienou ocelí. Jakmile v‰ak koroze nastoupí, rychlost dÛlkové koroze mÛÏe b˘t vy‰‰í, a s ãasem mnohem vy‰‰í, neÏ u neo‰etfiené ãerné oceli. Pro konstrukce ponofiené v mofiské vodû mÛÏe b˘t ternto jev v˘raznûj‰í. Inhibitory koroze Nejnovûj‰í pfiísadou do betonové smûsi jsou inhibitory koroze. Mohou b˘t anodické, katodické nebo smí‰ené. Technologie inhibitorÛ koroze je dobfie známá v chemick˘ch prÛmyslov˘ch odvûtvích. Zprávy o pfiidávání inhibitorÛ do betonu se rozcházejí v názorech na jejich úãinnost. Zdá se také, Ïe pfiidávání inhibitoru v pfiíli‰ malém mnoÏství ve srovnání s budoucí koncentrací chloridÛ mÛÏe korozi urychlit. NejbûÏnûj‰í inhibitory pÛsobí také jako urychlovaãe, coÏ není vÏdy v˘hodou, a to pfiedev‰ím v horkém prostfiedí, kde vysoké teploty prostfiedí ãasto komplikují provádûní prací v dÛsledku rychlé ztráty zpracovatelnosti a pfiedãasného tvrdnutí betonu. Jinou diskutovanou otázkou je nebezpeãí vyplavení inhibitoru z betonu vystavenému rozstfiikující se vodû, protoÏe inhibitory jsou patrnû pohyblivûj‰í neÏ chloridy. Nûkteré laboratorní testy nepotvrdily vyplavování inhibitoru, ale ovûfiení in situ po dlouhodobém vystavení betonu v‰ak chybí. V této souvislosti je tfieba pfiipomenout, Ïe inhibitory v betonu zÛstávají neãinné, dokud nepÛsobí na povrchu ocelové v˘ztuÏe souãasnû s chloridy. Inhibitor se musí z nûkolika dÛvodÛ pfiidávat do ve‰kerého betonu nechránûn˘ch dílÛ, aãkoli je nezbytn˘ pouze v okolí v˘ztuÏe. To má v˘razn˘ dopad na náklady. Katodová ochrana Katodová ochrana se stala zajímavou moÏností ochrany ãástí konstrukcí, vystaven˘ch vysok˘m koncentracím chloridÛ. 30

B

Tento zpÛsob katodové preventivní ochrany je jiÏ instalován v nov˘ch konstrukcích a je pfiipraven slouÏit ochraÀovat v˘ztuÏ proti chloridové korozi. Tato moÏnost slibuje optimální v˘sledky pfiedev‰ím v pfiímofisk˘ch konstrukcích. Protikorozní systém obûtované anody se mÛÏe instalovat umístûním anod do vody v blízkosti konstrukce nebo pfiímo na ní a jejich pfiipojením k v˘ztuÏi. Preventivní katodová ochrana se uÏívá i ve zvlá‰tních pfiípadech, kdy se sítû nebo pásy inertních anod zalijí do betonu nov˘ch konstrukcí. K jejich aktivizaci potom dochází dfiíve ãi pozdûji podle potfieby, aby se zabránilo vzniku koroze. Nekovová v˘ztuÏ Byly vyvinuty pruty s vláknovou v˘ztuÏí a zjistilo se, Ïe korozi odolávají. V souãasné dobû se vyrábûjí nekovové pruty na bázi sklenûn˘ch, aramidov˘ch nebo uhlíkov˘ch vláken. Odli‰né mechanické charakteritiky vláknité a ocelové v˘ztuÏe, a téÏ rozdílné podmínky pro jejich praktické pouÏití v místû stavby naznaãují, Ïe jejich vyuÏití v betonov˘ch konstrukcích bude ponûkud omezené nebo speciální. Pruty vyztuÏené vlákny mají velice omezenou pevnost, pokud jsou zatûÏovány pfiíãnû ke smûru vláken. To se t˘ká pfiedev‰ím spojení mezi hlavními pruty a sponami. Kromû toho jsou nûkteré pruty velice citlivé na tvrdé nárazy. Uhlíkov˘mi vlákny vyztuÏené pruty mohou prasknout, jestliÏe je udefií padající kladivo nebo pomorn˘ vibrátor. Bûhem lití betonu nemohou dûlníci chodit po v˘ztuÏi, musí b˘t vybudovány provizorní pracovní lávky. V souãasnosti nabízí prefabrikaãní prÛmysl bohaté moÏnosti vyuÏití prutÛ s vláknovou v˘ztuÏí. V˘ztuÏ z nerez oceli Bûhem nûkolika posledních let zaãala b˘t komerãnû nabízena v˘ztuÏ vyrobená z nerez oceli o rozmûrech, pevnosti a v typech slitin, které plnû vyhovují bûÏn˘m konstrukãním poÏadavkÛm na Ïelezobetonové konstrukce, a to v podstatû za konkurenãní ceny. V˘ztuÏ z nerez oceli odolává korozi i v prostfiedí vysoce kontaminovaném chloridy. Pokud je aplikována v˘bûrovû v nejexponovanûj‰ích místech konstrukce, má ve srovnání s bûÏnou ocelí vy‰‰í cena za kilogram oceli okrajov˘ nebo zanedbateln˘ v˘znam pro celkové poãáteãní náklady stavby. Navíc budou sníÏeny ETON

• TEC

H NOLOG I E

provozní náklady v dÛsledku úspor za budoucí opravy a údrÏbu. Z praktického hlediska je tato technologie zvlá‰tû zajímavá, protoÏe fie‰í „pouze” problém koroze. V‰echny ostatní postupy a technologie v rámci navrhování, v˘roby a provádûní zÛstávají beze zmûny, coÏ je velice pfiitaÏlivá skuteãnost pro tradiãnû konzervativní stavební prÛmysl. V˘ztuÏ z nerez oceli mÛÏe b˘t kombinována s ãernou ocelí zalévanou do betonu bez nebezpeãí galvanické koroze následkem bimetalového nebo galvanického efektu, neboÈ tyto dva typy oceli, kdyÏ jsou zalité do betonu, dosahují témûfi stejného elektrochemického potenciálu. Toto pozorování má znaãn˘ v˘znam a je pfiedpokladem obecného ekonomického vyuÏití v˘ztuÏe z nerez oceli, aplikované v˘bûrovû v tûch ãástech konstrukce, kde je taková ochrana nezbytná. V˘ztuÏ vyrábûná z nerez oceli mÛÏe b˘t obzvlá‰tû v˘hodnû pouÏívána v konstrukcích umístûn˘ch v mimofiádnû agresivním prostfiedí. Jedná se napfi. o horké, suché a slané prostfiedí Stfiedního v˘chodu, zvlá‰tû v oblasti Perského zálivu a Rudého mofie, a o podobné podmínky na Dálném v˘chodû a ve Stfiední Americe. Pfiesvûdãivou dokumentaci o chování v˘ztuÏe z nerez oceli v betonu vysoce kontaminovaném chloridy nabízí ‰edesát let staré, 2,2 km dlouhé betonové molo vyztuÏené nerez ocelí, vybíhající do Mexického zálivu u Progreso v Mexiku (obr. 19). Na konstrukci se dosud neobjevila Ïádná koroze i pfies drsné podmínky a nevalnou kvalitu materiálÛ pouÏit˘ch v konstrukci. Hladina chloridÛ pfiekraãovala na povrchu v˘ztuÏe více neÏ dvacetkrát tradiãnû uvaÏovanou prahovou hladinu koroze. Novûj‰í, pouze tfiicet let staré, soubûÏné molo (obr. 19 v popfiedí) se jiÏ rozpadlo následkem koroze v˘ztuÏe z obyãejné uhlíkové oceli. Molo vydrÏelo od roku 1972 do 1983, poté muselo b˘t zlikvidováno kvÛli rozsáhlému po‰kození korozí (obr. 20). Dal‰í dokumentaci o pouÏití v˘ztuÏe z nerez oceli poskytuje rozestavûn˘ pohostinsk˘ palácov˘ komplex Qasr Al Alam v sultanátu Oman. Nerezová ocelová v˘ztuÏ se zde uplatnila od úrovní pod hladinou vody aÏ po v˘‰ku +5m nad vodou v tûch nejokrajovûj‰ích konstrukcích pfiímo vystaven˘ch slané podzemní vodû i rozstfiiku mofiské vody z Ománského zálivu. Ve‰keré zb˘vající ãásti jsou vyztuÏené

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004


Obr. 19 Mola u Progreso v Mexiku Fig. 19 Piers at Progreso in Mexico

bûÏnou uhlíkovou ocelí (obr. 21 a 22), návrhová provozní Ïivotnost bez po‰kození korozí je 50 let, ale dá se pfiedpokládat mnohem del‰í Ïivotnost. Souãasnû je rekonstruován Ïelezobetonov˘ vlnolam, kter˘ chrání SultánÛv palác a pfiilehl˘ pohostinsk˘ palácov˘ komplex, kde ve‰kerá v˘ztuÏ byla nahrazena nerez ocelí (obr. 23). Nakonec je tfieba poznamenat, Ïe nerezová ocelová v˘ztuÏ má je‰tû jednu v˘hodu. Je totiÏ hor‰í katodou neÏ uhlíková ocel. Proto mÛÏe b˘t zvlá‰tû uÏiteãná pfii opravách, kde bûÏná uhlíková ocel zkorodovala natolik, Ïe se musí místy provést její v˘mûna, nebo kde je nezbytné pfiidat dodateãnou v˘ztuÏ. Jako pfiíklad tohoto postupu uvádíme v˘mûnu korozí po‰koObr. 21 Pohled na staveni‰tû pfiímofiského paláce, vnûj‰í, obnaÏené konstrukce jsou vyztuÏeny nerez ocelí od úrovní pod hladinou vody aÏ po v˘‰ku +5m nad vodou Fig. 21 Overview of the construction site of a seaside Palace, stainless steel reinforcement is used in the outer exposed structures

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 20 Detailní zábûr „nového“ mola postaveného na sou‰i, vyztuÏeného obyãejnou ãernou ocelí Fig. 20 Close-up of the land based remains of the „new“ pier

zen˘ch krajních mostních nosníkÛ na dánsk˘ch dálnicích a silnicích pomocí nerezavûjící oceli vkládané do krajních nosníkÛ a zídek (obr. 24). Hybridní fie‰ení V nedávné dobû se na trhu objevila smí‰ená fie‰ení, jak˘m je napfi. nerez ocelí oplá‰Èovaná v˘ztuÏ z uhlíkové oceli. Díky úsporám na nerezové oceli, ze které se vyrábí jen velice tenká trubiãka obklopující obyãejnou uhlíkovou ocel, a Ïebrovému profilu je moÏné udrÏet náklady na o nûco niÏ‰í úrovni neÏ v pfiípadû masívního nasazení v˘ztuhy z nerez oceli. Av‰ak v této fázi se dají vyrábût jen pomûrnû krátké pruty, fieknûme o délce 6 m, coÏ vede k tvorbû odpadu v nemalém mnoÏství a dal‰ích nesnází následkem velkého mnoÏství pfiesahÛ. V pfiípadû rozsáhl˘ch staveni‰È se opodstatnûní a cenová efektivita v˘roby prutÛ, spojek a tfimínkÛ pfiímo z velk˘ch rolí ztrácí, vybíráme-li nerezovou ocelí oplá‰Èované pruty na základû souãasné technologie. I fiezání tûchto prutÛ mÛÏe pÛsobit komplikace. A doporuãení, abychom uÏívali speciální nerezov˘ ocelov˘ uzávûr na kaÏdém konci prutu, kter˘ se umísÈuje v chloridy kontaminované oblas-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

ti, není reálnû provediteln˘ u velk˘ch konstrukcí. A koneãnû tyto pruty v dané dobû neodpovídají Ïádn˘m národním ãi mezinárodním normám. Kromû toho byly na trh uvedeny i speciální legované oceli. NesplÀují kritéria pro nerez ocel, ale mají mít vy‰‰í odolnost proti chloridové korozi. Zamûfiení dal‰ího v˘voje na v˘ztuÏ a její vliv na antikorozní ochranu bude velmi bedlivû sledováno. StupeÀ spolehlivosti individuálnû vybran˘ch fie‰ení bude hrát klíãovou úlohu, protoÏe jediné velké selhání nové technologie dokáÏe zcela znemoÏnit její dal‰í uÏití, jako tomu bylo jiÏ v pfiípadû epoxidem chránûné v˘ztuÏe. To je také dÛvod, proã se nedoporuãuje hnát v˘voj násilím aÏ na hranici technic-

5/2004

Obr. 22 Detail obr. 21, zbylá v˘ztuÏ je z bûÏné uhlíkové ocele Fig. 22 Detail from fig. 21, the remaining reinforcement is ordinary carbon steel

31

SANACE REHABILITATION Obr. 23 Nerezová ocelová v˘ztuÏ v prefabrikovan˘ch konstrukãních prvcích nového vlnolamu Fig. 23 Stainless steel reinforcement used in the precast structural members of the new seawall

fázi v procesu zaji‰Èování návrhové provozní Ïivotnosti betonov˘ch konstrukcí. To bylo vysvûtleno jiÏ v první ãasti ãlánku oti‰tûné ve 3. ãísle ãasopisu t.r. Proto se inÏen˘fii bûhem návrhového období pot˘kají s jedním z nejdÛleÏitûj‰ích úkolÛ, a to zjistit úroveÀ kvalifikace a praktické zku‰enosti s provádûním vybraného typu konstrukce, kterou lze oãekávat od dostupné pracovní síly s pfiihlédnutím k pouÏit˘m materiálÛm a místnímu prostfiedí. Návrh a podrobná specifikace budou vytvofieny s ohledem na místní podmínky, pokud bude reálná nadûje, Ïe plánovaná nebo navrhovaná provozní Ïivotnost konstrukce bude splnûna. V tomto ohledu je pfiipravenost firem prostfiedkem zaji‰Èujícím tuto kvalifikaci a zku‰enosti. PovaÏovat firmu za pfiipravenou v‰ak na podkladû pouhé pfiedchozí dlouhodobé praktické zku‰enosti nestaãí. Pfiipraveny musí b˘t klíãové pracovní síly vyrábûjící beton, ten co bude v hotové konstrukci, tj. tzv. modré límeãky, neboli pracovníci u lopaty a mistr. Tato otázka je sice kontroverzní, nicménû velmi oprávnûná. Obr. 24 V˘mûna krajních nosníkÛ a zídek na dánsk˘ch mostech vystaven˘ch pÛsobení rozmrazujících solí, pouÏití nerez ocelové v˘ztuÏe má sníÏit poãet budoucích oprav, silnû naru‰ujících dopravu Fig. 24 Replacing edge beams and parapets on Danish bridges exposed to deicing salt. Stainless steel reinforcement is introduced to avoid future repairs causing major treffic disturbances

k˘ch moÏností a zvy‰ovat riziko, Ïe tato mez bude pfiekroãena a dojde k neplánované korozi jen kvÛli sníÏení poãáteãních stavebních nákladÛ. Peãlivé rozpoãtování s ohledem na celkovou Ïivotnost stavby, vãetnû zaji‰tûní spolehlivosti (dÛvûryhodnosti) vybran˘ch fie‰ení, si zaslouÏí mnohem vût‰í pozornost klienta, vlastníka i celé spoleãnosti neÏ souãasné trvání na „syndromu nízké nabídky“. S TAV ù N Í

P¤IZPÒSOBENÉ NOV¯M

P O Z N AT K Ò M

Období v˘stavby pfiedstavuje nejkritiãtûj‰í 32

B

VloÏka do bednûní s fiízenou propustností InÏen˘fii si uvûdomují dominantní vliv kvality vnûj‰í betonové vrstvy na ochranu betonu a v˘ztuÏe proti pronikání agresivních látek. Proto vyvinuli speciální propustnou vloÏku do bednûní, která mÛÏe b˘t buì pruÏná, podobná tkáni, nebo tuhá jako plastiková deska. Podobné vloÏky jsou schopné zlep‰it kvalitu nûkolika centimetrÛ nebo milimetrÛ vnûj‰í betonové vrstvy tak, Ïe fiídí obsah vody a cementu a podporují v této tenké vnûj‰í oblasti zrání. PouÏití vloÏky do bednûní s fiízenou propustností má za následek doãasnou absorbci pfiebyteãné vody v povrchové vrstvû vloÏkou, která tak sniÏuje pomûr vody a cementu. Po nastartování procesu tvrdnutí cement hydratující v této vrstvû potfiebuje dal‰í vodu, aby tvrdnutí bylo optimální. Potfiebná voda je pohotovû k dispozici právû ve vloÏce bednûní. Optimální vytvrzování betonu vlhkostí nebo vodou probíhající v této vnûj‰í vrstvû vede ke zv˘‰ení kvality krycí vrstvy. VloÏka zanechává na povrchu betonu ETON

• TEC

H NOLOG I E

charakteristick˘ vzorek podobn˘ pletivu, a proto kladení vloÏky do bednûní vyÏaduje opatrnou manipulaci. Obzvlá‰tní opatrnost je tfieba dodrÏovat u pruÏného typu vloÏky, protoÏe má tendenci se svinout bûhem lití a hutnûní, není-li fiádnû upevnûna. Vzniklé záhyby budou jiÏ stále znatelné na budoucím povrchu betonu. âetné zkou‰ky a praktické zku‰enosti prokázaly pozitivní úãinky této technologie. Z technického pohledu je moÏné uvedenou technologii povaÏovat za nejúãinnûj‰í vynález zvy‰ující trvanlivost, jakého bylo v posledních nûkolika desetiletích dosaÏeno. Hlavním nedostatkem jsou naopak obtíÏe vznikající pfii upevÀování vloÏky do bednûní tak, aby byl zaji‰tûn pûkn˘ vzhled povrchu betonu po odstranûní formy, a vysoká cena v˘robkÛ. VloÏka do bednûní s fiízenou propustností mÛÏe zlep‰it kvalitu vnûj‰í vrstvy betonové krycí vrstvy, ale nemÛÏe vykompenzovat místní ‰patné zhutÀování a vo‰tinovou strukturu. Reáln˘m fie‰ením problému mohou b˘t novinky v oblasti samozhutÀujícího betonu. Zdá se tak, Ïe kombinace vloÏky do bednûní s fiízenou propustností a samozhutÀujícího betonu by mohla generovat hodnotn˘ synergick˘ úãinek pfii zlep‰ování trvanlivosti betonov˘ch kontrukcí. SamozhutÀující beton (SSC) Nezbytnost pouÏívat trvanliv˘ beton v agresívním prostfiedí ve svém dÛsledku automaticky vedla k návrhu betonu s optimalizovan˘m sloÏením smûsi a nízk˘m pomûrem vody a cementu. Takov˘ beton se obtíÏnû zhutÀuje a nebezpeãí vzniku hnízd, pfiedev‰ím v betonové krycí vrstvû, je váÏnûj‰í. Kvalita a úãinnost zhutÀování silnû závisí na obsluze vibraãního stroje. Proto ãím lep‰í je z hlediska trvanlivosti betonová smûs, tím vût‰í je riziko ménû kvalitního nebo nekvalitního provedení, a v koneãném dÛsledku i hotové konstrukce. Tento rozpor je zpÛsoben dominantním vlivem procesu provádûní na kvalitu a funkãnost konstrukce bez ohledu na kvalitu poãáteãní betonové smûsi. Z toho vypl˘vá, Ïe v˘roba betonové smûsi, jejíÏ ukládání a zhutÀování by bylo minimálnû závislé na fiemeslné zruãnosti obsluhy na staveni‰ti, by zv˘‰ila skuteãnou kvalitu betonu v hotové konstrukci. Tato skuteãnost se stala hnací silou v˘voje samozhutÀujícího betonu v nedávné dobû. S pomocí fiady chemick˘ch pfiísad a optimálního roztfiídûní kameniva se dá

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

SANACE REHABILITATION vytvofiit beton s nízk˘m pomûrem vody a cementu, kter˘ proteãe sloÏitou geometrií bednûní a komplikovan˘m pÛdorysem v˘ztuÏe bez rozmísení. Bednûní se dá naplnit a lze dosáhnout rovnomûrného zhutnûní bez hnízd vãetnû krycí vrstvy v˘ztuÏe, aniÏ by pracovní síly na staveni‰ti musely do hutnûní a vyrovnávání dodateãnû zasahovat, eventuálnû do nich vstupují jen minimálnû. Tekoucí beton vyvíjí na bednûní tlak, kter˘ se musí v návrhu bednûní peãlivû zváÏit. PouÏívání samozhutÀujícího betonu je kromû jiného také ekologicky pfiijatelnou technologií, protoÏe hluk pÛsoben˘ vibraãními stroji je takfika eliminován. ProtoÏe betonáfii s nimi pracují jen velmi málo, je odstranûn neblah˘ vliv vibrací na celé tûlo. Nejv˘znamnûj‰ím nedostatkem této technologie je citlivost SSC betonu na pfiesné dávkování, mísení a dopravování, a navíc jeho závislost na poãasí pfii odlévání. Za nepfiízniv˘ch podmínek se schopnost betonu téci mÛÏe ztrácet. Navíc je tento beton v˘raznû draÏ‰í a ve‰keré nároky na zku‰enost a profesionalitu se témûfi úplnû pfiesunou do betonárny. Aktualizace spolehlivosti a „rodn˘ list” Cenn˘m dÛsledkem pfiijetí probabilistické návrhové metody na provozní Ïivotnost v praxi je fakt, Ïe nejistoty, se kter˘mi je nutno poãítat, jsou zvaÏovány v poãáteãní návrhové etapû, kdy ani beton, ani stavební podmínky a ani podmínky údrÏby nejsou je‰tû známy. Jakmile návrháfi tyto dÛleÏité a zpoãátku pouze uvaÏované hodnoty zná nebo je urãí zkou‰kami, jsou pfiipravené nástroje k aktualizaci pfiedpokládané provozní Ïivotnosti a k vãasn˘m opatfiením. Z toho dÛvodu lze po probûhnutí kontrol a zpfiístupnûní dodateãn˘ch informací snadno aktualizovat provozní Ïivotnost i ekonomické dopady ve‰ker˘ch pfiijat˘ch rozhodnutí (úspory nebo dodateãné náklady). KdyÏ se po provedení a zatvrdnutí dosáhne skuteãn˘ch vlastností betonu v konstrukcích, je moÏné pfiímo na staveni‰ti urãit parametry související s trvanlivostí. Pfii pfiedávání konstrukce zákazníkovi je moÏné urãit vstupní data a pfiepoãítat pfiedpokládanou provozní Ïivotnost. Tyto údaje by mûl obsahovat „rodn˘ list” konstrukce. Pozdûji, pfii pravideln˘ch kontrolách, kdy se získají dal‰í data, se dá provozní Ïivotnost znovu spoãítat. Tak se pravidelnû aktualizuje pfiedpovûì provozní B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Ïivotnosti a stále se zvy‰uje spolehlivost vypoãítané zb˘vající provozní Ïivotnosti. P¤EDPOKLÁDANÁ ÚDRÎBA Zhor‰ování kvality silnic a konstrukcí zpÛsobují pfiedev‰ím tfii faktory: provoz, ãas a podnebí. Aby vedoucí technik údrÏby mohl pfiedpovídat rychlost degradace, potfiebuje znát data související s tûmito ãiniteli. Potom je schopen najít optimální dobu a opatfiení k zásahu. Prohlídky Hlavním cílem kontrol je zajistit provozní bezpeãnost a pravidelnost. Dále mají prohlídky monitorovat zmûny stavu konstrukcí, zaznamenat poruchy a poskytovat technické a ekonomické informace pro plánování modernizace, ãi‰tûní a údrÏby tak, aby se tyto zásahy mohly provádût optimálním zpÛsobem bûhem celé Ïivotnosti konstrukce. Pravidelné prohlídky by mûly b˘t provádûny ãasto. Mají zajistit, aby konstrukce plnily svou funkci, tj. aby nedo‰lo k Ïádnému po‰kození nebo okolnostem, které zvy‰ují nebezpeãí a/nebo sníÏí pravidelnost. Hlavní prohlídky mají umoÏnit ãinnost, která pfiispívá k udrÏení dopravní bezpeãnosti. Hlavní prohlídka pfiedstavuje dÛkladnou a systematickou vizuální kontrolu v‰ech souãástí silnic a konstrukcí. Má b˘t provádûna v intervalu jednou za rok aÏ ‰est let, aby umoÏnila monitorování a nápravu ‰kod v optimálním ãase. Interval prohlídek je tfieba pfiizpÛsobit stavu a objemu provozu tak, aby byla zaji‰tûna bezpeãnost a minimalizován objem kontrolních prací. Speciální prohlídky mají poskytnout pfiesnûj‰í základ pro rozhodování ohlednû stanovení priorit hlavních modernizaãních zásahÛ, vãetnû náhrad a prací nezbytn˘ch pro udrÏení úrovnû bezpeãnosti. Tyto prohlídky jsou bûÏnû provádûny na doporuãení hlavní prohlídky a obãas po pravidelné prohlídce, pokud byly pozorovány neobvyklé jevy. V˘stupem ze speciální prohlídky je podrobnûj‰í technická a ekonomická informace. Ekonomická souãást speciální prohlídky obsahuje návrh ve‰ker˘ch závaÏn˘ch modernizaãních krokÛ t˘kajících se silnice, konstrukce ãi montáÏe. Pro kaÏd˘ krok je stanovena metoda, ãasov˘ harmonogram a cena. Pfied zahájením kaÏdé vût‰í modernizaãní úpravy je vhodné pfiedem získat ekonomické hodnocení. Technická pasáÏ speciální prohlíd-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

ky obvykle zahrnuje prÛzkum, kter˘ má urãit rozsah a pfiíãinu pozorovan˘ch ‰kod. Konstrukãní degradace a opotfiebení nemusí vÏdy probíhat rovnomûrnou rychlostí. Vãasné objevení degradaãních mechanismÛ a jejich rychlosti zásadnû ovlivÀuje úãinnost plánování provozu a údrÏby. Sledování zdravotních aspektÛ a hodnotící systém je souãástí manuálu údrÏby. ÚdrÏbové práce Práce na údrÏbû mají rÛznou podobu od ãi‰tûní aÏ po pfiestavbu. Zde se budeme krátce zab˘vat rÛzn˘mi druhy údrÏbov˘ch prací. Cílem prací je navrátit konstrukci nebo její ãást do pfiijatelného stavu, srovnatelného s pÛvodním. Dûlí se do dvou tfiíd, na preventivní údrÏby a opravné údrÏby. Preventivnû údrÏbové práce jsou obyãejnû men‰í zásahy provádûné za úãelem udrÏení úrovnû bezpeãnosti, odstranûní úlomkÛ a smûfiují proti opotfiebení. Jsou to ménû závaÏné ãinnosti pfiedpokládané jiÏ v návrhové fázi. Patfií k nim dva druhy zásahÛ, a to obãasná údrÏba a údrÏba stavu. Realizace Odborníci zab˘vající se údrÏbou se musejí zapojit do projektu od samého poãátku plánování návrhu a setrvat aÏ do konce v˘stavby mostu. Jedinû tak je zaji‰tûna správná budoucí údrÏba konstrukce. V následujících kapitolách navrhuji aktivity, které by mûly b˘t souãástí prÛbûhu projektu. Návrhová etapa: revize pfiístupnosti ProtoÏe prvky mostní konstrukce jsou umístûné v uzavfien˘ch místech a nad vodou, je k nim obtíÏn˘ pfiístup, jejich dosaÏitelnost je problematická a potfiebné zafiízení mÛÏe b˘t drahé a vzácné. Tyto skuteãnosti je tfieba uvaÏovat jiÏ pfii plánování návrhu. Mimoto budou na mostû místa s uzavfien˘mi prostorami, napfi. v oblasti opûr a styãníkÛ b˘vá málo místa. Je dÛleÏité najít opatfiení, která umoÏní údrÏbu a opravy prvkÛ v tûchto zónách. DÛleÏitou otázkou je i udrÏení objemu provozu na mostû bûhem oprav vozovky a závûrÛ. Revize návrhu a materiálÛ Je provádûna kontrola a pfiipomínkování návrhu a v˘bûru materiálÛ ve vztahu k budoucí údrÏbû a provozní Ïivotnosti urãeného prvku celé konstrukce.

5/2004

33

SANACE REHABILITATION Seznam navrÏen˘ch postupÛ Manuál údrÏby by mûl obsahovat celou fiadu postupÛ a pokynÛ. Následující text uvádí pfiíklady nejdÛleÏitûj‰ích postupÛ.

V˘bûr materiálÛ pro betonáÏe, ocelov˘ch dílÛ, vozovky, nátûrÛ apod., by mûli posoudit odborníci s praxí v oboru údrÏby a na základû toho by mûly b˘t vzneseny pfiipomínky k návrhu. Bûhem revize je tfieba zváÏit i pfiípadné náhrady. Zhor‰ování stavu obnaÏeného konstrukãního prvku mÛÏe probíhat rychleji, neÏ bylo oãekáváno, a proto mÛÏe nastat potfieba jeho v˘mûny. Je nezbytné shromáÏdit ve‰keré informace dÛleÏité pro provoz mostu, napfi. povolená napûtí, omezení ve zvlá‰tních situacích, jako jsou napfi. oblasti citlivé na únavu, apod.

Plánování a rozpoãtování Plán úkolÛ – rozpis úkolÛ – v˘roãní seznam priorit v rámci údrÏbov˘ch prací âasov˘ plán – ãasov˘ harmonogram úkolÛ – plánování ãinností Inventáfi Hierarchie prvkÛ – seznam konstrukcí – seznam montáÏí Dokumentace – základní údaje – hlavní konstrukce – základní údaje – hlavní montáÏní systémy – seznam konstrukcí – seznam montáÏí soubory v tabulkovém procesoru s fiídícími pokyny – archív dokumentÛ – obsah poloÏky konstrukce – archív dokumentÛ – obsah poloÏky montáÏe

Etapa v˘stavby Bûhem etapy v˘stavby by mûla b˘t provádûna inventarizace. Soupis inventáfie by mûl obsahovat dokumentaci a nákresy konstrukce, jak byla provádûna (stavební deník apod.). Jsou shromáÏdûny a kontrolovány údaje od dodavatele, napfi. specifikace materiálÛ a osvûdãení, zprávy o nesouladu, v˘sledky zkou‰ek, zvlá‰tní informace o údrÏbû a manuály, napfi. k dilataãním závûrÛm, opûrám a kabelÛm. Vybraná ãást z této dokumentace by se mûla stát základem budoucí správy a údrÏby. âím je inventáfi lep‰í, tím lépe bude moÏné v budoucnu provádût údrÏbu. Dobr˘ inventáfi je pfiedpokladem kvality manuálu údrÏby.

ÚdrÏba

Preventivní údrÏba

Periodická údrÏba

Podle kalendáfie

34

âasovû plánovaná

Opravná údrÏba

ÚdrÏba vzhledem ke konkrétnímu stavu

Prohlídka

Mûfiení

Hledání chyb na úrovni dílÛ

MoÏn˘ odklad

OkamÏitá oprava

Úprava kontrolních ãinností

Úprava plánu generální opravy

Generální oprava

Hodnocení stavu systému

Oprava / nahrazení

Hodnocení stavu celého systému

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Provoz bûhem provádûní údrÏby ¤ízení provozu – hospodafiení s dopravními omezeními – hospodafiení s lodním provozem bûhem provádûní údrÏby Prohlídky a údrÏba Kontrola instalovan˘ch zafiízení pro mûfiení – pravidelná prohlídka – zafiízení k prohlídce – popis ‰kod – Ïivotnost prvkÛ – pokyny k podávání zpráv – pokyny k prohlídce Technické provozní postupy a pokyny pro instalovaná zafiízení – provoz – údrÏba Kontroly konstrukãních prvkÛ – hlavní prohlídka – zafiízení k prohlídce – popis ‰kod – Ïivotnost prvkÛ – pokyny k podávání zpráv Pokyny k prohlídce – speciální prohlídka vãetnû podrobného prÛzkumu konstrukãních prvkÛ – strategie údrÏby a ekonomické hodnocení – omezení vypl˘vající pro uÏivatele – metody zkou‰ek – vybrané degradaãní mechanismy t˘kající se konstrukãních prvkÛ – praskliny v konstrukãních prvcích Preventivní údrÏba konstrukãních prvkÛ – oprava silniãního povrchu – povrchová ochrana oceli – povrchová ochrana betonu – oprava betonu – opûry – dilataãní zámky Opravná údrÏba – postupy oprav technick˘ch závad na instal. zafiízeních – postupy v rámci – opravy svodidel – opravy ochrany svahu SLE DOVÁN Í TRVAN LIVOSTI Skuteãnost, Ïe k minimalizaci nákladÛ na údrÏbu a opravy stávajících konstrukcí jsou nezbytné pravidelné a systematické prohlídky a záznamy chování konstrukcí, je bûÏnû uznávána. V budoucnosti mÛÏe b˘t toto sledování buì zcela nebo ãásteãnû zaloÏeno na snímání na dálku, které

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

SANACE REHABILITATION a)

b)

Obr. 25 a, b Upevnûní patentovan˘ch antikorozních ãidel do stávajících pfiístavních hrází b) upevnûn˘ senzor, provizorní mikroampérmetr a titanov˘ kolíãek jako katoda Fig. 25 a, b Mounting of proprietary corrosion sensors in existing quays, b) the mounted sensor, a temporary micro-amp meter and the small titanium pin as cathode placed just above the instrument

pfiinese znaãné hospodáfiské úspory. Je také uznáván fakt, Ïe rychlost pronikání chloridÛ (difúzní koeficient s faktorem stárnutí alfa) a místní prahová hodnota chloridové iniciace (Ccr) pfiedstavují dva nejv˘znamnûj‰í parametry pfiedpovídání doby zb˘vající do nástupu koroze. Takové informace získané pomocí senzorÛ umoÏní spolehlivostní pfiedpovûì zb˘vající provozní Ïivotnosti. Tato prognóza bude díky dodateãné aktualizaci stále spolehlivûj‰í. Tyto informace lze vyuÏít jako zpûtnovazební údaje pro zlep‰ení návrhu provozní Ïivotnosti nov˘ch konstrukcí a k optimalizaci nákladÛ na provoz, údrÏbu a opravy v prÛbûhu celé Ïivotnosti konstrukce pomocí racionální optimalizace nákladÛ na cel˘ Ïivotní cyklus konstrukce. Pfiíklad z praxe Jeden typ korozních ãidel, která mají b˘t instalována na stávající konstrukce, pfiedstavuje ‰est oddûlen˘ch tenk˘ch ocelov˘ch krouÏkÛ vzdálen˘ch 10 mm od sebe a nasazen˘ch na ocelovém válci tak, aby od sebe byly elektricky izolované, ale pfiipojené k elektrickému konektoru na povrchu (obr. 25). Systém je modernizací systému zalévaného do betonové krycí vrstvy nov˘ch konstrukcí (obr. 26). âidlo je uloÏeno do otvoru vyvrtaného v betonu na vybraném místû. Válec vodící ocelové krouÏky se mÛÏe podélnû stlaB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

ãit a pfiitisknout tak ocelové krouÏky tûsnû k povrchu betonu. Beton prost˘ karbonzatace i chloridÛ pasivuje ocelové krouÏky i ocelovou v˘ztuÏ zalitou do betonu. Nicménû pokud chloridy proniknou v dostateãném mnoÏství aÏ na úroveÀ jednoho z krouÏkÛ, dojde k aktivaci a na krouÏku mÛÏe zaãít proces koroze (anodová reakce). V blízkosti ãidla je do dírky vyvrtané do betonu vtisknut platinou pokryt˘ titanov˘ kolíãek (obr. 25), bezprostfiednû nad mûfiícím pfiístrojem. Po elektrickém propojení ocelov˘ch krouÏkÛ a u‰lechtilého kovu vznikne siln˘ korozní proud a dojde k depasivaci (katodová reakce). KdyÏ beton pasivuje ocel, Ïádn˘ proud neprochází. Pfiipojení rÛzn˘ch krouÏkÛ ãidla k povlakovanému titanovému kolíãku pfies mikroampérmetr umoÏní mûfiení korozního proudu. Kromû toho je moÏné urãit hloubku, v níÏ dochází k depasivaci následkem prÛniku chloridÛ v kritickém mnoÏství nebo karbonatace okruhu 10 mm kolem kolíãkÛ. Tyto senzory pfiedstavují modernizovaná ãidla, podobná ãidlÛm vyvinut˘m pfied deseti lety, ve formû ‰estistupÀového Ïebfiíku anod ke sledování nov˘ch konstrukcí. Senzory budou umístûné v krycí vrstvû a zalité do konstrukce pfii ukládání betonu (obr. 26). Asi 480 podobn˘ch ãidel bylo instalováno do V˘chodního mostu, Západního mostu a V˘chodního tunelu Great Belt Link v Dánsku (obr. 7 a 8 v první ãásti ãlánku).

• návrh provozní Ïivotnosti se dot˘ká v‰ech zúãastnûn˘ch stran • je nezbytné revidovat zpÛsoby spolupráce a uzavírání smlouvy • vlastník má klíãovou zodpovûdnost. âesk˘ pfieklad textu byl lektorován. Steen Rostam, MSc PhD hlavní inÏen˘r COWI A/S Parallelvej 2, DK – 2800 Kgs. Lyngby, Denmark e-mail: [email protected]

Obr. 26 Antikorozní ãidla zalitá do nové konstrukce ve formû Ïebfiíku o ‰esti izolovan˘ch ocelov˘ch stupních (anodách) upevnûného nerezov˘mi ocelov˘mi postranicemi, ãidla jsou umístûna v krycí vrstvû v rÛzn˘ch vzdálenostech od povrchu Fig. 26 Corrosion sensors cast into new structures in the form of a ladder with six isolated steel „steps“ (anodes) fixed by stainless steel sides, the sensor is palced in the concrete cover with different distance from the surface to each anode

Z ÁV ù R Závûrem si pfiipomeÀme v bodech to nejdÛleÏitûj‰í (podrobnûj‰í vyjádfiení jednotliv˘ch bodÛ bylo oti‰tûno v závûru první ãásti ãlánku v ãervnovém ãísle ãasopisu): • modelování mechanizmÛ naru‰ování je klíãovou otázkou • pravdûpodobnostní zpracování nejistot je nezbytné

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

35

PREFABRIKACE PREFABRICATION

APLIKACE

VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU V MOSTNÍ KONSTRUKCI D211 APPLICATION OF HIGH STRENGTH CONCRETE IN THE B R I D G E ST R U C T U R E D 211 I VA I LO T E R Z I J S K I , P E T R â E L I · , LUBOMÍR KONEâN¯ V mostní konstrukci D211 byl uplatnûn vysokopevnostní beton. Optimální tfiída betonu pro dan˘ typ konstrukce byla nalezena pomocí technicko-ekonomické anal˘zy. Zkou‰ky prokázaly lep‰í neÏ poÏadované pevnostní a pfietvárné parametry betonu. Zku‰enosti z v˘roby prefabrikovan˘ch vazníkÛ i z betonáÏe desky podporují ‰ir‰í uplatnûní betonu vy‰‰ích tfiíd v âeské republice. High-strength concrete has been used for the bridge structure D211. Optimal class of concrete was determined with help of technical and economical analysis. Better than desired strength and deformation parameters of concretes were reached. Experience from production of prestressed girders and

from concreting of connected slab encourage more extensive application of high strength concrete in the Czech Republic. CHARAKTERISTIKA MOSTNÍ D211 Most se stavebním oznaãením D211 byl realizován v rámci v˘stavby dálnice D1, stavba 0133 Vy‰kov–Mofiice. Trasa dálnice D1 v pracovním staniãení km 40,763 zde prochází pfies údolí potoka Runzy v násypu v˘‰ky 14 m. InÏen˘rsko-geologické pomûry v místû objektu lze oznaãit jako sloÏité – vrchní vrstva podloÏí je tvofiena málo únosn˘mi sedimenty pfieváÏnû mûkké konzistence. T˘m projektantÛ stál pfied úkolem navrhnout tvar a zaloÏení vysokého násypu v kombinaci s mostním objektem. I pfii uvaÏování sanaãních opatfiení pod klasic-

KONSTRUKCE

k˘m násypem vykazovaly v˘poãty hodnoty sedání nûkolik desítek centimetrÛ. Jako elegantní fie‰ení se ukázalo sníÏit sedání vylehãením násypu pomocí blokÛ z expandovaného polystyrenu. Vylehãená ãást násypu byla navrÏena v jeho vrchních partiích tak, aby plynule navazovala na konstrukci mostu, kde vrstva polystyrenu dosahuje tlou‰Èky 3,5 m (obr. 1 a 2). Tímto netradiãním opatfiením do‰lo k úsporám na sanacích podloÏí a souãasnû se zmen‰ila ‰ífika paty násypu navazujícího na mostní konstrukci. Na základû poÏadavkÛ na maximální prosvûtlení prostoru pod mostem o jednom poli bylo navrÏeno rozpûtí mostu 35 m se svûtlou v˘‰kou pod mostem cca 8 m. Jako nejvhodnûj‰í prvek pro nosnou konstrukci se ukázaly nosníky z vysokopevnostního betonu. Návrh konstrukce mostu zohledÀuje nûkolik aspektÛ: • PouÏití vysokopevnostního betonu umoÏÀuje rozpûtí 35 m pfii sníÏené v˘‰ce nosníkÛ. Tím dochází ke zvût‰ení prostoru pod mostem, coÏ pfiíznivû ovlivÀuje pfievedení lokálního biokoridoru v tomto prostoru. • Prefabrikovaná nosná konstrukce z pfiedpjat˘ch nosníkÛ nevyÏaduje v˘stavbu skruÏe jako v pfiípadû celomonolitické konstrukce, jejíÏ zaloÏení by bylo v prostoru neúnosného podloÏí komplikované. • Díky znaãnému pfiesypání nosné konstrukce, které umoÏÀuje lehãen˘ násyp na mostû, dojde k optimálnímu zaãlenûní do okolní krajiny. NOSNÁ KONSTRUKCE MOSTU D211 Nosnou konstrukci o jednom poli tvofií dodateãnû pfiedpínané prefabrikované nosníky z vysokopevnostního betonu, spfiaÏené s monolitickou betonovou deskou. Nosníky, uloÏené na elastomerová loÏiska, jsou v pfiíãném smûru rozmístûny osovû po 1,8 m. Nosná konstrukce je na Obr. 1 Fig. 1 Obr. 2 Fig. 2

36

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

Pfiíãn˘ fiez mostem Cross-section of the bridge Podéln˘ fiez mostem Longitudinal section of the bridge • SANAC

E

5/2004

PREFABRIKACE PREFABRICATION obou koncích mostu ztuÏena monolitick˘mi pfiíãníky. Prefabrikované nosníky sestávají s ohledem na celkovou délku ze tfií dílÛ – prostfiedního o délce 16 m a dvou krajních délky 9,95 m. PrÛfiez nosníkÛ je navrÏen s ohledem na efektivní vyuÏití parametrÛ betonu (viz dále), pfii respektování polohy umístûní podélné pfiedpínací v˘ztuÏe. Podélné pfiedpûtí je tvofieno ãtyfimi kabely s tfiinácti lanov˘mi jednotkami ∅ Ls 15,7 – 1800 MPa. Z dÛvodu umístûní kabelov˘ch kanálkÛ je spodní pfiíruba nosníku roz‰ífiena. Na obou koncích krajních dílÛ je prÛfiez roz‰ífien po celé v˘‰ce pro umístûní kotev pfiedpûtí a podkotevní v˘ztuÏe. Îelezobetonová spfiaÏená deska konstantní v˘‰ky 220 mm pfiechází na vnûj‰ích okrajích pod fiímsami do vyv˘‰en˘ch parapetÛ. Vysokopevnostní beton se uplatnil i v této desce. V O L B A T ¤ Í DY B E T O N U Obecnou v˘hodou betonov˘ch konstrukcí je, Ïe se zvy‰ující se tfiídou betonu klesá absolutní spotfieba materiálÛ a zmen‰ují se prÛfiezy nosn˘ch prvkÛ. V na‰em pfiípadû k tomu pfiistupují je‰tû dal‰í pozitivní faktory, k nimÏ patfií zejména vy‰‰í modul pruÏnosti a niÏ‰í dotvarování betonu vy‰‰ích tfiíd, a z toho plynoucí niÏ‰í krátkodobé i dlouhodobé ztráty pfiedpûtí. V˘bûr optimální tfiídy betonu byl tak zaloÏen na uplatnûní fiady hledisek konstrukãních, technologicko-provozních a ekonomick˘ch. Na procesu volby se proto podíleli projektant, technolog i zástupce v˘robce. Z hlediska konstrukce byly pro volbu tfiídy betonu urãující prefabrikované pfiedpjaté nosníky. Z technologického pohledu lze v zásadû navrhnout jakoukoli tfiídu betonu z rozpûtí definovaného v platné âSN EN 206-1, tj. od C 8/10 aÏ po C 100/115. (Poznámka: je zajímavou skuteãností, Ïe v pfiipravované normû pro navrhování betonov˘ch konstrukcí prEN 1992-1-1 je zatím uvaÏována nejvy‰‰í tfiída jen C 90/105.) Pokud vedle ãistû technologického hlediska uplatníme i hledisko materiálovû-ekonomické, mÛÏeme konstrukãní betony rozdûlit v podstatû do dvou kategorií: • betony „klasického“ sloÏení, které lze

pfiipravit z obvykl˘ch, místnû bûÏnû dostupn˘ch komponent, • betony, jejichÏ parametry jiÏ vyÏadují pouÏití lokálnû ne vÏdy dobfie dostupného vysokopevnostního kameniva a souãasnû i dal‰ích nestandardních komponent (typicky napfiíklad mikroplniva). Po zhodnocení v˘‰e uveden˘ch skuteãností bylo rozhodnuto provést parametrickou studii návrhu prÛfiezu nosníku mostu, uvaÏující vyuÏití betonu: • tfiídy C 30/37 jakoÏto zástupce bûÏn˘ch konstrukãních betonÛ, • tfiídy C 60/75 jakoÏto zástupce vysokopevnostních betonÛ, které lze je‰tû navrhnout tak, Ïe odpovídají v˘‰e uvedenému zafiazení do 1. kategorie, • tfiídy C 90/105 jakoÏto zástupce vysokopevnostních betonÛ 2. kategorie, souãasnû jde o nejvy‰‰í tfiídu uvaÏovanou v prEN 1992-1-1. Na základû zmínûné parametrické studie byly navrÏeny odpovídající prÛfiezy nosníku, z nichÏ základní varianty jsou pro názornost vãetnû rozmûrÛ uvedeny na obr. 4. Z obrázku je patrn˘ znaãn˘ rozdíl v mohutnosti prÛfiezu mezi variantou z betonu C 30/37 a C 60/75. ZváÏení ekonomick˘ch a konstrukãních hledisek vedlo k rozhodnutí pouÏít pro v˘robu nosníkÛ vysokopevnostní beton tfiídy C 60/75. V pfiípadû betonu tfiídy C 90/105 se totiÏ ukázalo, Ïe teoretické zmen‰ení prÛfiezu, navrÏené pouze podle statick˘ch podmínek, nelze v praxi plnû vyuÏít. Je to pfiedev‰ím v dÛsledku potfieby urãit˘ch minimálních rozmûrÛ prÛfiezu, nutn˘ch pro rozmístûní pfiedpínacích kabelÛ a jejich zakotvení. Pfii pouÏití betonu C 90/105 za podmínky dosaÏení stejné hladiny pfiedpûtí lze prakticky uÏ jen

Obr. 3 Podéln˘ fiez nosníkem Fig. 3 Longitudinal section of the girder

sníÏit v˘‰ku nosníku na 1,4 m, coÏ jiÏ nepfiiná‰í adekvátní v˘hody z dÛvodu vysoké ceny betonu C 90/105 obsahujícího mikrosiliku. Beton tfiídy C 90/105 byl v konstrukci nakonec pfiesto pouÏit – a sice experimentálnû, v jednom nosníku standardního prÛfiezu navrÏeného pro beton C 60/75 (obr. 4 a 5). V návaznosti na tfiídu betonu urãenou pro nosníky bylo rozhodnuto pouÏít pro spraÏenou desku mostovky beton o tfiídu niÏ‰í – C 55/67. UÏití vy‰‰í tfiídy betonu zde nebylo staticky opodstatnûné. V¯VOJ

J E D N OT L I V ¯ C H T ¤ Í D

BETONU

Základní v˘voj byl smûfiován na beton nosníkÛ tfiídy C 60/75 a beton C 55/67 z nûj byl odvozen. Hlavní vymezující parametry, kter˘ch bylo tfieba pfii v˘voji betonu dosáhnout, pfiedstavovaly pevnost v tlaku, Obr. 5 Detailní fie‰ení navrÏeného prÛfiezu nosníku Fig. 5 Detailing of the final girder’s crosssection

Obr. 4 Návrhy prÛfiezÛ nosníku z rÛzn˘ch tfiíd betonu Fig. 4 Cross-sections from different concrete strength classes B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

37


poÏadovaná konzistence a doba zpracovatelnosti ãerstvého betonu. Co se t˘ãe pevnosti, pak podle âSN EN 206-1 má b˘t pfii prÛkazních zkou‰kách dosaÏeno prÛmûrné pevnosti vy‰‰í, neÏ je odpovídající charakteristická pevnost s rezervou o velikosti asi dvojnásobku oãekávané smûrodatné odchylky. Norma pro tuto rezervu souãasnû uvádí ãíselné rozpûtí 6 aÏ 12 N/mm2. JelikoÏ citovaná norma primárnû operuje s válcov˘mi pevnostmi, po pfiepoãtu na u nás bûÏnû pouÏívané krychelné pevnosti platí: • pro beton C 60/75 fc,m,cube = fck,cube + 7,5 aÏ 15 N/mm2, tj. 82,5 aÏ 90 N/mm2, • pro beton C 55/67 fc,m,cube = fck,cube + 7,5 aÏ 15 N/mm2, tj. 74,5 aÏ 82 N/mm2. Pro nosníky byl poÏadován stupeÀ konzistence ãerstvého betonu F3 aÏ F4 a pro spfiaÏenou desku stupeÀ konzistence S4. Del‰í doba zpracovatelnosti – cca 60 min., byla z dÛvodu dlouhé pfiepravní vzdálenosti poÏadována pro beton spfiaÏené desky. Nosníky byly vyrábûny v provozovnû Tovaãov firmy SKANSKA Prefa, a. s. Pro slo-

Ïení obou betonÛ byly vyuÏity materiály od standardních dodavatelÛ tohoto v˘robce. Jednalo se o cement CEM I 52,5R Hranice, DTK 0/4 mm a 4/8 mm Tovaãov a HDK 8/16 mm HrabÛvka. Byly pouÏity plastifikaãní pfiísady Woerman (nyní Degussa) poslední generace na bázi polykarboxylátÛ. Na základû v˘‰e uvedené materiálové báze se v pomûrnû krátké dobû podafiilo navrhnout beton poÏadované konzistence a prÛmûrné pevnosti 85,1 N/mm2 (tab. 1). Základní poÏadavek normy na rezervu vÛãi charakteristické pevnosti tedy byl v postatû splnûn. Urãité obavy ov‰em vyvolávala nezku‰enost s provozní v˘robou betonu tohoto typu a tfiídy, a tedy i neznalost odpovídajícího rozptylu kvality. Tyto okolnosti nakonec vedly k rozhodnutí namísto HDK HrabÛvka pouÏít hrubé ãediãové kamenivo z lokality Bílãice. Jak je zfiejmé z tabulek 1 a 2, pfiineslo pouÏití tohoto kameniva v˘razné zv˘‰ení prÛmûrné pevnosti a rovnûÏ dosaÏení dal‰ích mimofiádn˘ch parametrÛ navrÏen˘ch betonÛ. SloÏení betonu C 55/67 bylo následnû

Tab. 1 Beton C 60/75 – vliv druhu kameniva na dosaÏené pevnosti v tlaku Tab. 1 Concrete C 60/75 – influence of aggregate’s brand on compression strength SloÏka CEM I 52,5 R Hranice Voda FM 794 VZ 33 DTK 0/4 mm Tovaãov HTK 4/8 mm Tovaãov HDK 8/16 mm HrabÛvka HDK 8/16 mm Bílãice Parametr Pevnost v tlaku po 28 dnech StupeÀ konzistence Parametr Konzistence Pevnost v tlaku po 24 hod Pevnost v tlaku po 7 dnech Pevnost v tlaku po 28 dnech Pevnost v tahu ohybem po 24 hod Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech Hloubka prÛsaku Odolnost proti pÛsobení ChRL – 150 c. Statick˘ modul pruÏnosti po 28 dnech

Jednotka [kg] [kg] [%] [%] [kg] [kg] [kg] [kg]

Varianta H Varianta B 450 aÏ 470 450 aÏ 470 150 aÏ 165 150 aÏ 165 1,2 aÏ 1,5 1,2 aÏ 1,5 0,2 aÏ 0,5 0,2 aÏ 0,5 670 aÏ 750 670 aÏ 750 200 aÏ 260 200 aÏ 260 850 aÏ 920 – – 900 aÏ 1000 DosaÏené hodnoty 82,4 aÏ 85,1 94,7 aÏ 99,6 F4 F4

[Nmm–2] [–]

Jednotka C55/67 Limit C60/75 Limit C90/105 [mm] 190 – sednutí 650 – rozlití 570 – rozlití [Nmm–2] 44,9 35 55,8 [Nmm–2] 84,3 79,6 101,3 [Nmm–2] 93 82 1) 101 90 1) 120,7 [Nmm–2] 5,8 – [Nmm–2] 10,1 8,7 [mm] 12 50 3) 8,3 50 3) 6,5 [gm–2] 224,5 1000 5) 245 1000 5) – 4) 4) [GPa] 43,3 38 46,9 39 45,5 4)

1)

Horní mez doporuãeného rozmezí dle âSN EN 206-1 Hodnota manipulaãní pevnosti 3) Limitní hodnota dle TKP kap. 18 pro odpovídající stupeÀ vlivu prostfiedí 4) PrÛmûrná hodnota uvaÏovaná v prEN 1992-1-1 5) Limitní hodnota pfii niÏ‰ím neÏ aplikovaném poãtu cyklÛ (dle âSN 73 1326 a TKP kap. 18) 2)

38

B

ETON

• TEC

Limit 35 – 120 1) – – 50 3) – 44

odvozeno od betonu C 60/75, s pouÏitím stejného cementu i stejn˘ch frakcí kameniva se stejnou v˘slednou kfiivkou zrnitosti. Rozdíly spoãívaly pfiedev‰ím ve sníÏení dávky cementu a v pfiídavku vláken AntiCrak HD. RovnûÏ typ pouÏitého superplastifikátoru Woermann/Degussa byl modifikován tak, aby byla zaji‰tûna del‰í doba zpracovatelnosti ãerstvého betonu, nutná pfii prÛmûrném ãase pfiepravy betonu 60 minut. Vysokopevnostní beton tfiídy C 90/105 byl z iniciativy firmy Skanska samostatnû vyvinut ve spolupráci s firmou Woermann/Degussa a VUT Brno jiÏ v roce 2002, s pfiedpokladem jeho vyuÏití v nároãn˘ch betonov˘ch konstrukcích. V konstrukci mostu D211 byl pouÏit pouze experimentálnû, zejména s cílem ovûfiit jeho provozní pfiipravitelnost a dlouhodobé chování v konstrukci. PRÒKAZNÍ ZKOU·KY BETONU Znaãnû rozsáhlé prÛkazní zkou‰ky betonu se v podstatû skládaly ze základního souboru „povinn˘ch“ zkou‰ek, provádûn˘ch v souladu s poÏadavky TKP kapitola 18, a zkou‰ek „nadstandardních“, majících pfiinést poznatky o dal‰ích dÛleÏit˘ch vlastnostech navrÏen˘ch betonÛ (tab. 2). Z v˘sledkÛ povinn˘ch i nadstandardních zkou‰ek vypl˘vá velká rezerva dosaÏená u v‰ech povinnû sledovan˘ch parametrÛ, umoÏÀující pouÏité betony oznaãit nejen jako „vysokopevnostní“, ale s pln˘m oprávnûním i jako „vysokohodnotné“. V tomto ãlánku se ov‰em zamûfiíme spí‰e na prezentaci a diskusi v˘sledkÛ „nadstandardních“ zkou‰ek, neboÈ právû ty mohou pfiinést nové pohledy na aspekty aplikace vysokopevnostních betonÛ v konstrukcích. V na‰em pfiípadû se jedná o stanovení statického modulu pruÏnosti, sledování smr‰Èování a dotvarování, jakoÏ i zji‰tûní skuteãného pracovního diagramu pouÏit˘ch betonÛ. Rozpracováno je rovnûÏ sledování lomov˘ch charakteristik aplikovan˘ch betonÛ. Statické moduly pruÏnosti byly stanovovány na hranolech 100 x 100 x 400 mm postupem podle âSN ISO 6784. Z v˘sledkÛ uveden˘ch v tab. 2 je zfiejmé, Ïe zji‰tûné moduly jsou v˘raznû vy‰‰í neÏ prÛmûrné hodnoty uvaÏované pro odpoTab. 2 Parametry v‰ech pouÏit˘ch betonÛ dosaÏené pfii prÛkazních zkou‰kách Tab. 2 Parameters of all used concrete grades reached by initial tests

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

PREFABRIKACE PREFABRICATION Obr. 6 Porovnání pracovních diagramÛ pouÏit˘ch betonÛ Fig. 6 Comparison of stress-strain curves of used concretes

ETON

• TEC

H NOLOG I E

pomocná teãna z poãátku soufiadnic

osové napûtí σx v tlaku [N/mm2]

to úãelu byly pouÏity strunové tenzometry, do kter˘ch byla zmûna deformace zku‰ebních vzorkÛ pfiená‰ena pfies kotevní kovové destiãky, zalité do zku‰ebních tûles jiÏ pfii v˘robû vzorkÛ. Pfii sledování smr‰Èování je dÛleÏité mu zamezit (pokud moÏno) do okamÏiku zahájení mûfiení. Proto byly ihned po v˘robû formy s betonem umístûny do prostfiedí se 100% relativní vlhkostí vzduchu. JiÏ po 2 hodinách od v˘roby byla zku‰ební tûlesa vãetnû formy obalena PE folií a umístûna do vodního uloÏení. Po 5 dnech vodního uloÏení byla zku‰ební tûlesa odformována, osazena strunov˘mi tenzometry a bylo zahájeno vlastní mûfiení. Pfii nûm mûfiicí ústfiedna zaznamenávala ve‰keré údaje (pomûrné deformace, hmotnostní úbytky, teplotu a vlhkost vzduchu). PrÛmûrná relativní vlhkost vzduchu uloÏení pfii sledování smr‰Èování (i dotvarování) dosahovala pfiibliÏnû 60 %. PrÛmûrné hodnoty (vÏdy ze tfií tûles) smr‰Èování betonu C 60/75 a C 55/67 jsou uvedeny na obr. 7, souãasnû s porovnáním rozmezí smr‰Èování konstrukãních betonÛ uvedeném v lit. [3] pro pfiibliÏnû stejné podmínky uloÏení. Z obrázku vypl˘vá, Ïe smr‰Èování (jde o pfievládající smr‰Èování od vysychání) obou testovan˘ch betonÛ je pomûrnû malé, coÏ dobfie koresponduje s obecn˘mi pfiedpoklady t˘kajícími se vysokopevnostních betonÛ. Dotvarování betonu (vãetnû smr‰Èování) bylo sledováno na tûlesech o‰etfiovan˘ch do 28 dnÛ shodnû s tûlesy pro smr‰Èování. Pak byla urãená zku‰ební tûlesa

80

60 C 90/105 C 60/75 C 55/67

40

20

0 0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

realtivní pfietvofiení εb v tlaku [%]

umístûna do dotvarovacích lisÛ pro dlouhodobé zatûÏování vzorkÛ, pfiiãemÏ do nich byla vnesena síla 160 kN/vzorek. PrÛbûh dotvarování (a souãasnû i smr‰Èování) vzorkÛ zkou‰en˘ch betonÛ je na obr. 8. Namûfiené hodnoty jsou zde porovnány s teoretick˘m prÛbûhem pro beton C 55/67 dle modelu B3. Vlastní modelov˘ v˘poãet byl proveden s pomocí interaktivní webové stránky http://creep.fsv.cvut.cz/test/ provozované âVUT. Beton C 60/75 není uveden, neboÈ v dÛsledku nízkého vodního souãinitele je jiÏ mimo rozsah platnosti modelu B3. Z porovnání skuteãn˘ch a teoretick˘ch hodnot dotvarování vãetnû smr‰Èování vypl˘vá, Ïe shoda je velmi dobrá. Skuteãná krátkodobá deformace je o nûco

0 rozmezí smr‰Èování podle lit. [3]

–100

Obr. 7 PrÛbûh smr‰Èování betonÛ C 55/67 a C 60/75 Fig. 7 Shrinkage development by concretes C 55/67 and C 60/75 B

120

100

pomûrné pfietvofiení [µm/m]

vídající tfiídy betonu v návrhu EN 1992-1-1. To zjevnû zpÛsobuje znaãn˘ obsah ãediãového kameniva s vysok˘m vlastním modulem pruÏnosti. Pfiitom vy‰‰í obsah cementového tmele s kfiemiãit˘m úletem u betonu C 90/105 mûl zfiejmû za následek niÏ‰í modul v porovnání s reálnû pevnostnû blízk˘m betonem jmenovité tfiídy C 60/75. Pracovní diagram je charakteristikou betonu v˘znamnou pro navrhování konstrukcí. V tûchto pfiípadech obvykle pracujeme se zjednodu‰en˘mi variantami uveden˘mi v pfiíslu‰né návrhové normû. V na‰em pfiípadû jsme v‰ak stanovili skuteãné pracovní diagramy v‰ech pouÏit˘ch tfiíd betonu. Pro vlastní stanovení byla pouÏita metodika vyvinutá na VUT Brno [5], zaloÏená na kontinuálním sledování napjatosti a deformace hranolÛ 100 x 100 x 400 mm pfii zatûÏování s konstantním posuvem tlaãné plochy rychlostí 0,1 mm min-1. Zji‰tûné prÛmûrné pracovní diagramy jsou uvedeny na obr. 6, ze kterého dobfie vypl˘vají i ostatní charakteristiky jednotliv˘ch betonÛ. Je zfiejmé, Ïe beton deklarovan˘ jako C 60/75 (ve skuteãnosti jej ov‰em lze zatfiídit jako C 70/85) má skuteãnû o nûco vy‰‰í modul pruÏnosti neÏ beton C 90/105, i pfiesto, Ïe mezní napûtí je zfietelnû niÏ‰í. Obrázek 6 nám dále dává dobrou pfiedstavu o deformaãních vlastnostech vysokopevnostních betonÛ, u nichÏ je napûtí pfiímo úmûrné pfietvofiení pfiibliÏnû do 40 aÏ 45 % mezní hodnoty napûtí. Teprve potom nastává odklon od pomyslné pfiímky (viz pomocná teãna na obrázku). Ani tehdy v‰ak nedochází k v˘raznûj‰í plastizaci betonu a k poru‰ení dochází pomûrnû náhle. To je urãitou obecnou nev˘hodou vysokopevnostních betonÛ, kterou je tfieba respektovat. Náchylnost betonu ke kfiehkému poru‰ení lze vyjádfiit a sledovat pomocí lomov˘ch charakteristik betonu. Odpovídající mûfiení v‰ak je‰tû nejsou ukonãena, proto se touto problematikou budeme blíÏe zab˘vat v nûkterém z dal‰ích odborn˘ch pfiíspûvkÛ. Smr‰Èování a dotvarování betonu bylo sledováno pomocí pomûrn˘ch délkov˘ch deformací speciálnû upraven˘ch vzorkÛ o rozmûrech 400 x 80 x 80 mm. K tomu-

• KONSTR

–200 –300 –400 –500 –600 prÛmûr C 60/75

–700

prÛmûr C 55/67

–800 –900 0

20

40

60

80

100

120

stáfií betonu [dny]

U KC E

• SANAC

E

5/2004

39


Obr. 8 PrÛbûh dotvarování a smr‰Èování betonÛ C 55/67 a C 60/75 Fig. 8 Creep and shrinkage development by concretes C 55/67 and C 60/75

0

pomûrné pfietvofiení [µm/m]

–200

prÛmûr C 60/75 prÛmûr C 55/67

–400

mod B3 pro C 55/67

krátkodobé deformace po zatíÏení

–600 –800

–1000 –1200 –1400

okamÏik zatíÏení vzorkÛ 0

20

40

60 80 stáfií betonu [dny]

vût‰í, naopak dlouhodob˘ trend obou namûfien˘ch kfiivek ukazuje na zfietelnû niÏ‰í mûrn˘ pfiírÛstek deformace. JiÏ po cca 100 dnech je celková namûfiená deformace men‰í neÏ teoretická a tento pfiízniv˘ rozdíl se dále zvût‰uje. Zde se zfiejmû pozitivnû projevuje vliv vysokopevnostního ãediãového kameniva, kter˘ v modelu není zohlednûn. PrÛkazní zkou‰ky ukázaly, Ïe navrÏené betony C 60/75 a C 55/67 s velkou rezervou splÀují poÏadavky âSN EN 206-1, pfiípadnû pfiíslu‰ného TKP pro beton dané tfiídy. To by ov‰em samo o sobû nemuselo staãit pro bezproblémovou a kvalitní v˘robu nosníkÛ ãi betonáÏ spfiaÏené desky. Proto byly v návaznosti na prÛkazní zkou‰ky provedeny poloprovozní zkou‰ky v˘roby, transportu a ukládání v‰ech pouÏit˘ch betonÛ. P O LO P R O V O Z N Í Z K O U · K Y Nosníky – poloprovozní zkou‰ky byly zamûfieny zejména na ovûfiení ztráty zpraObr. 9 První, nedokonale probetonovan˘ pokusn˘ v˘sek nosníku Fig. 9 First – not perfectly concreted experimental section

100

120

140

covatelnosti ãerstvého betonu pfii jeho dopravû pásov˘m dopravníkem. Bylo rovnûÏ nutno stanovit pfiípustné rozmezí zpracovatelnosti ãerstvého betonu s ohledem na malé vzdálenosti mezi kabelov˘mi kanálky, znaãnou v˘‰ku nosníku a na stabilitu betonu. SoubûÏnû s tím bylo nutno nalézt a ovûfiit optimální postup ukládání a vibrace ãerstvého betonu. Za tímto úãelem byly postupnû vyrobeny 3 zku‰ební dílce – v˘seky nosníku plného prÛfiezu a délky jen 1 m. Pfii jejich betonáÏi byly ovûfieny receptury pro beton C 60/75 i C 90/105. Bûhem betonáÏe zku‰ebních v˘sekÛ se ukázalo, Ïe je tfieba bezpodmíneãnû dodrÏet pfiedepsan˘ stupeÀ konzistence betonu a souãasnû i aplikovat úãinnou vibraci. V opaãném pfiípadû hrozí nedokonalé probetonování nosníku, zejména v oblasti pfiedpínacích kabelÛ. To je zfiejmé z obr. 9, na kterém je zachycen první, nikoli bezvadn˘ zku‰ební v˘sek. Dal‰ími zkou‰kami se nám v‰ak podafiilo prokázat, Ïe pfii dodrÏení v˘‰e uveden˘ch podmínek je pouÏití ponorn˘ch vibrátorÛ dostaãující a prvek bude kvalitnû probetonován i bez aplikace pfiíloÏné vibrace. To potvrdila i sériová v˘roba nosníkÛ, kde jiÏ k po-

dobn˘m problémÛm nedocházelo (obr. 10). Beton C 55/67 spfiaÏené desky (transportbeton) – po dlouhé fiadû pokusÛ jsme dospûli k závûru, Ïe s ohledem na dlouhou dobu pfiepravy (pfiedpoklad 60 min.), pouÏit˘ druh a mnoÏství cementu bude zfiejmû nutné beton takzvanû „oÏivovat“ dodateãn˘m pfiidáním plastifikaãní pfiísady na stavbû. Opakovan˘mi zkou‰kami bylo prokázáno, Ïe „oÏivení“ je u navrÏené receptury moÏné i po 3 hodinách od zamíchání bez zhor‰ení v˘sledn˘ch parametrÛ. Dal‰ím krokem bylo ovûfiení reologick˘ch parametrÛ transportbetonu. Pfiísady na bázi polykarboxylátÛ totiÏ ovlivÀují chování ãerstvého betonu ponûkud odli‰nû neÏ bûÏnû pouÏívané plastifikátory a superplastifikátory. Betony s polykarboxyláty typicky vykazují pfii stejném stupni konzistence (stanoveném dle pfiíslu‰ného normového postupu) hor‰í reálnou zpracovatelnost, resp. ãerpatelnost neÏ tradiãní betony. To nás vedlo k provedení zkou‰ky ãerpatelnosti, kterou jsme prokázali, Ïe beton lze zvolen˘m druhem ãerpadla bez problémÛ ãerpat. SÉ R IOVÁ V ¯ROBA NOSN ÍKÒ V˘robní forma byla navrÏena tak, aby umoÏnila betonáÏ v‰ech tfií ãástí nosníku najednou. Mezi krajní a stfiedov˘ dílec byla vkládána meziãela z plechu tlou‰Èky 20 mm s navádûcími terãi na zpÛsob „pozitiv x negativ“. Meziãela byla osazena nátrubky, které vytvofiily dráÏky pro osazení trubky a utûsnûní tak, aby spoje kanálkÛ v kontaktních spárách byly vodotûsné. Podlaha formy krajních nosníkÛ, v podélném smûru pohyblivá, umoÏnila pomocí hydrauliky potáhnout nosníky a uvolnit tak meziãela. Boãnice, provedené jako v˘suvné pomocí hydrauliky, byly z ekonomick˘ch dÛvodÛ vyrobeny z vodovzdorné pfiekliÏky PENOX, pfiipevnûné na kovovou ztuÏující konstrukci. Úzk˘ profil nosníku, vysok˘ stupeÀ vyztuÏení a umístûní kabelov˘ch kanálkÛ Obr. 10 âela pfiedpjat˘ch nosníkÛ po osazení do konstrukce mostu Fig. 10 Front side of prestressed girders after mounting into the bridge

40

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

PREFABRIKACE PREFABRICATION Obr. 11 Rozpt˘lení hodnot pevnosti v tlaku pfii kontrolních zkou‰kách Fig. 11 Distribution of compression strength by conformity tests

18

2

textilií a polévány vodou. MÛÏeme konstatovat, Ïe o‰etfiování bylo dostateãné, neboÈ se podafiilo zamezit vzniku smr‰Èovacích trhlin. BETONÁÎ SP¤AÎENÉ DESKY Jak jiÏ bylo zmínûno, byl beton spfiaÏené desky zafiazen do tfiídy C 55/67 a oproti betonu nosníkÛ modifikován s ohledem na dlouhou dobu zpracovatelnosti (60 min.) a omezení smr‰Èování. V oãekávání vysok˘ch denních teplot jsme se rozhodli pro noãní betonáÏ. Pro pfiípadné „oÏivování“ betonu a zaji‰tûní následného dobrého promíchání slouÏily k pfiepravû pouze autodomíchávaãe s hydraulickou nástavbou. Pfiekvapivû, na rozdíl od pfiedchozích zkou‰ek, nedocházelo v první ãásti betonáÏe k poklesu konzistence a beton nebylo nutné „oÏivovat“. Situace se zmûnila v okamÏiku, kdy se zaãalo vyrábût z jiné ‰arÏe pozdûji dovezeného cementu (samozfiejmû stejné tfiídy a od stejného v˘robce). Ztráta konzistence byla najednou taková, Ïe beton se stal po dodání na stavbu neãerpateln˘. Díky oãekávání to-

16

16

ãetnost v˘skytu hodnoty [–]

vedly (zejména v krajních nosnících) k nutnosti zavádût ponorné vibrátory pouze podél boãnic, vnû armoko‰e. To mûlo ov‰em za následek vysoké opotfiebení na boãnice pouÏité pfiekliÏky. Forma byla plnûna ve dvou vrstvách (první vrstva cca do 1/3 v˘‰ky dílce), za souãasné vibrace ponorn˘mi vibrátory. Nosníky byly vyrábûny v jednodenním pracovním cyklu, pfiiãemÏ odformování a vyvezení dílcÛ probíhalo po 18 hodinách, kdy jiÏ bylo dosaÏeno pevnosti pfiibliÏnû 40 MPa. V prÛbûhu sériové v˘roby nosníkÛ se ukázalo, Ïe pouÏití navrÏeného betonu vyÏaduje zv˘‰enou technologickou kázeÀ. Pfii vy‰‰ím neÏ optimálním stupni konzistence se zaãínal ãerstv˘ beton odmû‰ovat a naopak, pfii niÏ‰í konzistenci hrozilo nedokonalé probetonování prvku. Takové „mantinely“ lze pochopitelnû nalézt u kaÏdého betonu, v na‰em pfiípadû v‰ak bylo vyuÏitelné rozmezí konzistence uÏ‰í neÏ u bûÏn˘ch betonÛ, na které jsme byli v prefû zvyklí. Ukázalo se rovnûÏ, Ïe k zaji‰tûní prÛchodnosti kabelov˘ch kanálkÛ je nanejv˘‰ vhodné pfied betonáÏí do kanálkÛ vloÏit polyetylénové hadice, které jsou po odformování opût vytaÏeny. Nebezpeãí zateãení cementového mléka do kabelov˘ch kanálkÛ je totiÏ u pouÏitého betonu kvÛli nízké viskozitû samotného cementového tmele vy‰‰í neÏ u betonÛ bûÏn˘ch. Kontrolní zkou‰ky pevnosti v tlaku byly provádûny v dobû vyváÏení dílcÛ, po 7 dnech (resp. v dobû pfiedpínání nosníkÛ) a po 28 dnech. Tento pomûrnû „hust˘“ systém kontrolních zkou‰ek nám umoÏnil dobfie posoudit dfiíve jen odhadovanou variabilitu kvality pouÏitého betonu tfiídy C 60/75. Ilustrativní je v tomto smyslu obr. 11, znázorÀující histogram rozdûlení hodnot pevností v tlaku po 28 dnech zrání. Je zfiejmé, Ïe smûrodatná odchylka 7,7 N/mm2 se blíÏí horní hranici uvaÏované v âSN EN 206-1. Opatrnost pfii volbû cílové prÛmûrné pevnosti dosaÏené pfii prÛkazních zkou‰kách tedy byla na místû. Pfii o‰etfiování vyroben˘ch dílcÛ jsme kladli dÛraz zejména na poãáteãní fázi tvrdnutí betonu, kdy byl horní povrch dílce po zavadnutí betonu kropen vodou v pravideln˘ch intervalech. Po odformování byly nosníky po dobu 2 dnÛ pfiekryty geo-

prÛmûrná pevnost 94,7 N/mm 14 minimální pevnost 78,0 N/mm2 2 12 smûrodatná odchylka 7,7 N/mm 10 8

8

7

6 4

5 4 2

2 0

4

77,5

8,25

87,5 92,5 97,5 102,5 pevnost v tlaku [N/mm2]

107,5

hoto jevu se situaci podafiilo pohotovû vyfie‰it „oÏivováním“ ãerstvého betonu dodateãn˘m pfiídavkem plastifikátoru. Zde se znovu potvrdila skuteãnost, Ïe moderní pfiísady (zejména na bázi polykarboxylátÛ) a souãasnû produkované cementy nespolupÛsobí vÏdy se stejn˘m úãinkem, tj. mûní se míra jejich kompatibility, viz [6]. V daném pfiípadû se evidentnû zmûnily Obr. 12 BetonáÏ v celé ‰ífii desky vyÏaduje více personálu Fig. 12 Concreting in the whole breath of the slab needs larger crew

Obr. 13 Konstrukce mostu D211 – osazené pfiedpjaté nosníky Fig. 13 Bridge D211 structure – attached prestressed girders B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

41


Obr. 14 Kladení polystyrenového násypu v ose mostu Fig. 14 Laying of polystyrene embankment in the bridge centre line

parametry cementu, kdyÏ pfiísady zÛstaly naprosto stejné. Na rozdíl od prÛkazních zkou‰ek, pfii kter˘ch byla navrÏená vlákna (AntiCrak HD) pfiidávána do autodomíchávaãe, byla pfii vlastní betonáÏi zpoãátku pfiidávána pfiímo do míchaãky. Po pfiíjezdu na stavbu ov‰em nebyla vlákna v ãerstvém betonu vÛbec patrná, proto do‰lo ke zmûnû postupu a vlákna byla pfiidávána do autodomíchávaãÛ na betonárnû postupnû, po namíchání jednotliv˘ch zámûsí. I toto fie‰ení v‰ak nebylo zcela optimální, neboÈ se vlákna v mixech obãas zcela nerozpt˘lila ani po hodinû míchání a v betonu byly patrné jejich shluky. Jednu z nejdÛleÏitûj‰ích fází betonáÏe mostovky pfiedstavovalo vzhledem k rozsahu vybetonovan˘ch dilataãních celkÛ (cca 2 x 1000 m2) následné o‰etfiení betonu. Díky vlastnostem pouÏit˘ch plastifikátorÛ a jejich vysoké dávce bylo moÏno povrch betonu spfiaÏené desky po zavibrování prakticky okamÏité zkrápût vodou, aniÏ by docházelo k vym˘vání cementu. JelikoÏ na povrchu desky po betonáÏi nebyly nalezeny témûfi Ïádné trhliny, je zfiejmé, Ïe se tímto postupem podafiilo podstatnû eliminovat úãinky zejména autogenního smr‰Èování, ale i smr‰Èování od vysychání. BETONÁÎ P¤ÍâNÍKÒ ZtuÏující monolitické pfiíãníky byly navrÏeny ze stejné tfiídy betonu jako spfiaÏená deska, tj. C 55/67. Pfied vlastní betonáÏí jiÏ byly známy krátkodobé pevnosti uvedeného betonu, které dosahovaly 80 N/mm2 uÏ po 40 hodinách. Z tohoto dÛ42

B

vodu a vhledem k tomu, Ïe se jednalo o masivní prvky, byla operativnû provedena (po projednání se zástupcem investora) úprava receptury, spoãívající ve sníÏení dávky cementu a zv˘‰ení dávky zpomalující pfiísady. I v tomto pfiípadû probûhla betonáÏ bez problémÛ. Pfiesto se pfies ve‰kerá opatfiení nepovedlo zcela zabránit vzniku smr‰Èovacích trhlin. Jejich ‰ífika, nízká ãetnost a následné zakrytí izolací ov‰em nevyÏadovaly Ïádnou sanaci. Z ÁV ù R Díky tûsné spolupráci v‰ech zainteresovaLiteratura: [1] âSN EN 206-1 Beton – ãást 1: Specifikace, vlastnosti, v˘roba a shoda. âSNI, Praha 2001 [2] prEN 1992-1-1 Eurocode 2 – Design of concrete structures – Part 1: General rules and rules for buildings. Brussels, 2002 (Revised final draft.) [3] Newille A. M.: Properties of Concrete, 4th edition, Longman House, Harlow, Essex, 1995, England [4] Morin R., Haddad G., and Aïtcin P.-C.: Crack-free, High- Performance Concrete Structures In Montreal, Concrete International, September 2002, Vol. 24 N° 9 [5] Danûk P.: VyuÏití tenzometrie pro mûfiení fyzikálnû-mechanick˘ch vlastností vysokopevnostních betonÛ, Juniorstav 2004 – 6, odb. konfer. doktor. studia [6] Terzijski I., Kováfi K.: Sledování kompatibility komponent pojivového tmele vysokohodnotného betonu, Sb. pfiíspûvkÛ konf. „10. Betonáfiské dny 2003“, Pardubice: âBS âSSI, 2003, s. 63–71

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr.15 Vizualizace pfiíãného fiezu mostem Fig. 15 Visual representation of bridge’s cross-section

n˘ch stran se v nosné konstrukci mostu D211 podafiilo úspû‰nû aplikovat vysokopevnostní betony tfiídy C 55/67, C 60/75 a C 90/105. DosaÏené parametry uveden˘ch betonÛ byly prakticky ve v‰ech pfiípadech lep‰í neÏ odpovídající poÏadavky norem nebo TKP. Díky kvalitní pfiípravû nevznikly v prÛbûhu v˘roby prefabrikovan˘ch nosníkÛ a v˘stavby mostu Ïádné problémy primárnû vypl˘vající z pouÏití vysokopevnostního betonu. (NepovaÏujeme-li za problém vy‰‰í nároky na technologickou kázeÀ.) V souãasnosti stále sledujeme pfietvárné a lomové charakteristiky aplikovan˘ch betonÛ jak v laboratorních podmínkách, tak i ve vlastní konstrukci mostu. Se zji‰tûn˘mi skuteãnostmi seznámíme odbornou vefiejnost v nûkterém z na‰ich dal‰ích pfiíspûvkÛ. Teoretická ãást prací byla provedena s finanãní podporou projektu MPO FI-IM/185 „Nové úsporné konstrukce z vysokopevnostního betonu“.

• KONSTR

Doc. Ing. Ivailo Terzijski, CSc. Ústav betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí FAST VUT v Brnû e—mail: [email protected] tel.: 541 147 850 Ing. Petr âeli‰ Skanska Prefa, a. s. e-mail: [email protected] tel.: 737 256 828 Ing. Libor Koneãn˘ Strásk˘ Hust˘ a partnefii, s. r. o. e-mail: [email protected] tel.: 547 212 085

U KC E

• SANAC

E

5/2004

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

BERADUR T1 – BETÓNU BERADUR T1 –

PRÍSADA UR¯CHªUJÚCA TUHNUTIE

AN ADMIXTURE SPEEDING UP THE HARDENING OF CONCRETE IGOR HALA·A âlánok popisuje vlastnosti bezalkalického ur˘chºovaãa tuhnutia pre striekané betóny a v˘sledky dosiahnuté pri jeho overovaní v rámci Technického osvedãovania na TSÚS Bratislava a tieÏ na stavbe úseku diaºnice D1 Vi‰Àové–Dubná Skala. This paper describes properties of a non-alkaline accelerating agent of hardening of sprayed concrete. Further, it outlines the outcomes achieved in its testing as part of the Technical Certification at the TTIB Bratislava and in the construction of the D1 motorway section from Vi‰Àová to Dubná Skala. VlastnosÈ Hustota [g cm–3] Obsah su‰iny [% hmotnosti] Hodnota pH Obsah chloridov rozpustn˘ch vo vode (Cl-) [% hmotnosti] Obsah alkálií (Na2O ekvivalent) [% hmotnosti] Tuhnutie porovnávacej malty pri max. odporúãanom dávkovaní [min.] PevnosÈ v tlaku po 28 dÀoch [MPa] PevnosÈ v tlaku po 90 dÀoch [MPa]

Kritérium na urãenie zhody 1,40 ± 0,03 50,0 ± 2,5 3,0 ± 0,3

Zistená hodnota 1,42 51,46 3,0

max. 0,06

menej ako 0,005

max. 0,50 zaãiatok: < 10 koniec: < 30 Rb28 skú‰. zmes > 90 % Rb28 kontrol. zmes Rb90 skú‰. zmes > Rb28 skú‰. zmes

0,22 zaãiatok: 3 koniec: 6 51,12 > 46,17 x 0,90 = 41,55

Tab. 1 Niektoré základné vlastnosti v˘robku Tab. 1 Some basic properties of product

Pri v˘robe striekan˘ch betónov mokrou technológiou sú uprednostÀované bezalkalické ur˘chºovaãe tuhnutia. Ich hlavn˘m prínosom oproti alkalick˘m je ‰etrnosÈ voãi Ïivotnému prostrediu, v˘razne lep‰ie pracovné podmienky pri v˘robe a tieÏ pri ukladaní betónu. Nev˘hodou sa môÏe javiÈ pomal‰ia reakcia, neskor‰í zaãiatok tuhnutia betónu, v porovnaní s alkalick˘mi ur˘chºovaãmi. V zloÏit˘ch hydrogeologick˘ch pomeroch na stavbe alebo pri suchej technológií striekaného betónu sa preto alkalické ur˘chºovaãe tuhnutia pouÏívajú aj v súãasnosti. Na trhu sú v‰ak uÏ k dispozícií ekologicky a tieÏ ekonomicky prijateºnej‰ie rie‰eB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

nia ako alkalické ur˘chºovaãe. Sú to stredne alkalické alebo najnov‰ie bezalkalické ur˘chºovaãe, ktoré sa svojim vplyvom na tuhnutie betónu pribliÏujú vlastnostiam alkalick˘ch ur˘chºovaãov. Bezalkalick˘ ur˘chºovaã tuhnutia betónu Betadur T1 je urãen˘ najmä pre striekan˘ betón a pre prípady, keì je potrebné dosiahnuÈ r˘chly nárast pevnosti betónu bez nepriaznivého vplyvu na jej neskor‰í v˘voj. Dávkovanie sa pohybuje od 4 do 8 % roztoku prísady z hmotnosti spojiva v závislosti od jeho dávky a druhu, teploty prostredia a zloÏiek betónu, vodného súãiniteºa a spôsobu aplikácie (obr. 1). Uvedeniu na trh predchádzalo overova-

PevnosÈ v tlaku po 2 dÀoch [MPa] PevnosÈ v tlaku po 28 dÀoch [MPa] PevnosÈ v Èahu pri ohybe po 2 dÀoch [MPa] PevnosÈ v Èahu pri ohybe po 28 dÀoch [MPa] Normálna hustota [%] Zaãiatok tuhnutia cementu [min.] Koniec tuhnutia cementu [min.] Tab. 2 Vlastnosti cementu CEM I 42,5 R Tab. 2 Properties of cement CEM I 42.5 R

934-5:2003 „Prísady pre striekan˘ betón“. Skú‰ka prebehla v laboratórnych podmienkach pri najniÏ‰om a najvy‰‰om udávanom dávkovaní prísady a pri vodnom súãiniteli w = 0,45. Pre skú‰ku bol pouÏit˘ cement CEM I 42,5 R z v˘robne Holcim (Slovensko), a. s., RohoÏník. V tabuºke 2 sú uvedené niektoré jeho vlastnosti. Tab. 3 uvádza vplyv prísady na zaãiatok a koniec tuhnutia cementovej malty pri dávke 4 a 8 % roztoku prísady z hmotnosti cementu.

56,00 > 51,12

nie vlastností a úãinnosti v rámci technického osvedãovania na Technickom a skú‰obnom ústave stavebnom v Bratislave a tieÏ v podmienkach stavby D1 Vi‰ÀovéDubná Skala na objekte únikovej ‰tôlne, portál Dubná Skala. ZÁKLADNÉ VLASTNOSTI V˘robok získal od Technického a skú‰obného ústavu stavebného v Bratislave technické osvedãenie ã. TO – 04/0063. V rámci osvedãovania boli preukázané vlastnosti poÏadované v prEN 934-5:2003 „Prísady pre striekan˘ beton“ (tab. 1). V P LY V

P R Í S A DY N A T U H N U T I E

C E M E N T O V E J M A LT Y

Vplyv prísady na zaãiatok a koniec tuhnutia cementovej malty bol overen˘ na základe usmernenia uvedeného v prEN

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

CEM I 42,5 R (2003/2058) 26,8 49,2 3,8 6,7 29,0 190 240

VlastnosÈ

5/2004

Tab. 3 Zaãiatok a koniec tuhnutia cementovej malty pri min. a max. odporuãenej dávke prísady Tab. 3 The beginning and end of hardening of cement mortar with a minimum and then maximum recommended content of admixture Cementová malta dávka prísady 4 %, w = 0,45 [min:sec] dávka prísady 8 %, w = 0,45 [min:sec]

Zaãiatok tuhnutia 3:11 2:29

Koniec tuhnutia 6:06 5:03

Tab. 4 ZloÏenie striekaného betónu C 20/25 na vlhké kamenivo Tab. 4 Composition of sprayed concrete C 20/25 for moist aggregate Kamenivo, prírodné hutné, Dmax 8 mm [% hmotnosti zloÏky z hmotnosti betónu] 19,0 5,0 0,098 1,16 74,742 1) Uvedená je priemerná dávka. Dávka prísady sa menila v závislosti od polohy miesta ukladania betónu. CEM I Superplastifikátor Voda Beradur T1 1) 42,5 R Berament HT1

43

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES OVERENIE

V P ODM I E N K AC H

S TAV BY

ÚãinnosÈ v˘robku bola overená v reálnych podmienkach stavby pri betónovaní sekundárneho ostenia únikovej ‰tôlne mokrou technológiou striekaného betónu (obr. 2). Pre v˘robu betónu bol pouÏit˘ Superplastifikátor vyroben˘ na báze polykarboxylátov. Vyroben˘ch a uloÏen˘ch bolo spolu 6 m3 striekaného betónu pevnostnej triedy C 20/25. Okrem nástreku betónu na zvislé steny a klenbu ostenia boli vyrobené betónové telesá pre získanie (odv⁄tanie) skú‰obn˘ch telies. Meraná bola pevTab. 5 V˘sledky dosiahnuté pri overovaní na stavbe Tab. 5 Results from building tests

VlastnosÈ PevnosÈ v tlaku po 24 hodinách [MPa] PevnosÈ v tlaku po 7 dÀoch [MPa] PevnosÈ v tlaku po 28 dÀoch [MPa]

Zistená priemerná hodnota 12,1 40,0 43,0

nosÈ v tlaku po 24 hodinách na zabudovanom betóne pomocou metódy Hilty. Dosiahnuté v˘sledky pevností betónu sú uvedené v tab. 5. Nárast pevností striekaného betónu po 24 hodinách vyhovel oblasti hodnôt J2 podºa ÖNORM B 3304, ão bolo poÏiadavkou stavby. Z ÁV E R ÚãinnosÈ ur˘chºovaãa tuhnutia závisí od mnoÏstva zámesovej vody pouÏitej pre v˘robu striekaného betónu. So zvy‰ujúcou sa dávkou zámesovej vody, teda so zvy‰ujúcim sa vodn˘m súãiniteºom sa zvy‰uje aj spotreba ur˘chºovaãa. Pri v˘robe striekan˘ch betónov mokrou technológiou pôsobí optimálne kombinácia so superplastifikátorom na báze polykarboxylátov, ão umoÏÀuje dosiahnuÈ vhodnú konzistenciu betónu pri relatívne malom mnoÏstve zámesovej vody. DôleÏitú úlohu pri voºbe dávky ur˘chºovaãa zohráva druh a mnoÏstvo spojiva. Je vhodné voliÈ cementy s r˘chlym nárastom pevností vzhºadom na fakt, Ïe samotn˘ cement svojimi vlastnos-

Èami v˘razne prispieva k dosiahnutému zaãiatku a koncu tuhnutia. Napríklad cement CEM I 42,5 N by pri rovnak˘ch podmienkach ako v ãlánkom popisovanom prípade dosiahol neskor‰í zaãiatok a tieÏ koniec tuhnutia ão môÏe byÈ pre zhotoviteºa stavby z pohºadu tuhnutia betónu neprijateºné. Pri aplikácií striekaného betónu na zvislé kon‰trukcie spravidla postaãuje niÏ‰ia dávka ur˘chºovaãa (4 aÏ 5 %) v porovnaní s ukladaním „nad hlavou“, teda v oblasti hornej klenby prierezu, kedy je potrebné ur˘chliÈ zaãiatok a koniec tuhnutia betónu vy‰‰ími dávkami ur˘chºovaãa. Ing. Igor Hala‰a BetónRacio, s. r. o. Skladová 2, 917 00 Trnava Slovensko tel.: +421 335 531 531 e-mail: [email protected]

Obr. 1 Úniková ‰tôlÀa s aplikovan˘m primárnym ostením Fig. 1 Escape gallery with an applied primary jamb

Obr. 2 Súprava na dopravu ãerstvého betónu pri aplikácií sekundárneho ostenia Fig. 2 The conveying system for fresh concrete transport with the application of a secondary jamb

44

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

VùDA SCIENCE

·KRUPINY

BEZ DEBNENIA

–

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

NOV¯ POSTUP V BUDOVANÍ

·KRUPÍN SHELLS WITHOUT FORMWORK – A NEW APPROACH TO THE CONSTRUCTION OF SHELLS

JOHANN KOLLEGGER, CLEMENS PREISINGER, VLADIMÍR BENKO Tenké Ïelezobetónové ‰krupiny, od objavenia Ïelezobetónu ako stavebného materiálu ca. pred sto rokmi, sú pre architektov a stavebn˘ch inÏinierov vÏdy veºkou v˘zvou. Ich plánovanie a v˘stavba vyÏaduje nové technické a vedecké rie‰enia a je spojená so znaãn˘mi finanãn˘mi nákladmi pre zhotovenie doãasn˘ch podporujúcich kon‰trukcií (le‰enie, debnenie). V tomto ãlánku je popísan˘ nov˘ postup [5] pri zhotovovaní ‰krupinov˘ch kon‰trukcií zakriven˘ch v dvoch rovinách bez potreby podporn˘ch kon‰trukcií. Thin reinforced concrete shells have been a challenge for architects and engineers since reinforced concrete was developed as a construction material about hundred years ago. The building of reinforced concrete shell structures did require novel technical solutions and always was associated with a very high effort for the spatially curved scaffolding and the formwork. In this paper a new construction procedure [5] for shells with double curvature is presented, which does require neither scaffolding nor formwork. V prírode sa ãasto stretávame s tenkostenn˘mi zakriven˘mi ‰krupinami, ktoré tvoria ochrann˘ obal pre Ïivoãíchy. Príkladom toho sú napr. schránky mu‰iel, slimákov, korytnaãiek ãi ‰krupiny vajec. Efektivita prenosu zaÈaÏení pri ‰krupinách zakriven˘ch v dvoch rovinách vypl˘va z toho, Ïe namáhania v ‰krupine vyvolané rôznymi zaÈaÏeniami sa prená‰ajú spravidla bez ohybov˘ch úãinkov. Priestorové plo‰né kon‰trukcie (napr. kupoly, hyperboloidy alebo iné formy ‰krupín) pripadajú, Ïe z hºadiska prenosu namáhania fungujú ako tlakové ãiary. Tento dojem ale nie je celkom správny. Ak sa forma ‰krupiny odchyºuje od tlakovej ãiary, ktorá sa dá urãiÈ na základe príslu‰ného zaÈaÏenia, je ‰krupina namáhaná aj ohybov˘mi momentami. Forma ‰krupiny, ktorá by B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

nebola namáhaná Ïiadnymi ohybov˘mi momentami sa dá preto urãiÈ len pre jednu kombináciu namáhania. Pri tenkostenn˘ch ‰krupinách zakriven˘ch v dvoch rovinách, ktoré sú namáhané prevaÏne rovnomern˘m zaÈaÏením, bez lokálnych v˘kyvov, sa teda dá urãiÈ vhodná forma ‰krupiny, ktorá nie je namáhaná ohybov˘mi momentami. Pri líniov˘ch alebo bodov˘ch zaÈaÏeniach dochádza pri pozitívne zakriven˘ch ‰krupinách k lokálnemu namáhaniu ohybov˘m momentom, av‰ak veºkosÈ ohybového momentu sa od daného miesta r˘chlo zniÏuje. HospodárnosÈ ‰krupín pri prenose zaÈaÏenia, ako aj moÏnosti pri tvorbe a veºkosti tvarov ‰krupinov˘ch kon‰trukcií, zaraìuje ‰krupiny medzi kon‰trukcie, ktoré upútavaju nielen odborníkov ale aj ‰irokú verejnosÈ. Îelezobetón, vzhºadom na svoju tvárnosÈ, je vhodn˘m stavebn˘m materiálom pri zhotovovaní ‰krupín. Jeden z dôvodov preão sa takéto kon‰trukcie len zriedka objavujú v stavebnej praxi, je ich vysoká cena pri v˘stavbe. Pri zhotovovaní zakriven˘ch ‰krupín sa kladú vysoké nároky na odborné znalosti tesárov. KaÏdá ãasÈ debnenia je prakticky zhotovovaná ako prototyp. Le‰enie svojimi podporn˘mi stæpmi pripomína les a pri zakriveniach ‰krupín s veºk˘m sklonom ca. od 45 ° je potrebné robiÈ aj debnenie horného povrchu betónovej ‰krupiny (tzv. kontradebnenie). Takisto vystuÏenie betonárskou v˘stuÏou je pri priestorovo zakriven˘ch ‰krupinách znaãne komplikované. Prianím architektov, stavebn˘ch inÏinierov ako aj investorov je samozrejme zhotovenie ‰krupinov˘ch kon‰trukcií, pri ktor˘ch by náklady potrebné na zhotovenie debnenia a le‰enia neboli také vysoké. Práve tak˘to nov˘ postup patentovan˘ v Rakúsku [5] je náplÀou tohto príspevku.

merné stlaãenia materiálu (dá sa to ºahko overiÈ napr. na hárku papiera). Jednou z moÏností ako sa to dá vyrie‰iÈ, je nahradenie nerozvinuteºnej plochy zakrivenej v dvoch rovinách sústavou oblúkov, ktoré sú zakrivené v jednej rovine, a teda sú rozvinuteºné. Nájdenie vhodn˘ch ãastí zakriven˘ch v jednej rovine pre ºubovolnú formu ‰krupiny nie je jednoduché, av‰ak pomocou grafick˘ch programov je to úloha, ktorá je v dne‰nej dobe rie‰iteºná. Príkladom takéhoto spôsobu je napr. sústava oblúkov rozvinut˘ch do roviny pôdorysu znázornenej na obr. 1. Ak spojíme biele prúÏky dohromady, dostávame formu poÏadovanej ‰krupiny. âierne plô‰ky, znázornené v pôdoryse, reprezentujú materiál, ktor˘ pre koneãn˘ tvar ‰krupiny nie je potrebn˘, a teda od zaãiatku by bolo moÏné ho vynechaÈ. Tak˘mto postupom môÏeme vytvoriÈ poÏadovanú formu ‰krupiny, ktorá pred dosiahnutím koneãného tvaru pozostáva zo sústavy oblúkov. Samotné membránové pôsobenie kon‰trukcie prichádza do úvahy aÏ v ‰tádiu, kedy sú oblúky vzájomne spojené a sú schopné prenosu ‰mykov˘ch a Èahov˘ch síl. Je zrejmé, Ïe nosné pôsobenie samostatn˘ch oblúkov je ìaleko nepriaznivej‰ie ako nosné pôsobenie kompaktnej ‰krupiny. Aby sa v ãase dvíhania ‰krupina zosilnila, hºadal sa vhodn˘ materiál na vyplnenie t˘ch ãastí ‰krupiny, ktoré sú v koneãnom ‰tádiu prebytoãné (ãierne plochy z obr. 1), s nasledovn˘mi vlastnosÈami: • Malá tuhosÈ v porovnaní so základn˘m materiálom. Materiál by sa nemal zo ‰pár uvolniÈ kolmo na rovinu ‰krupiny Obr. 1 ·krupina zakrivená v dvoch rovinách a jej rozvinut˘ základn˘ rovinn˘ tvar Fig. 1 Shell with double curvature and its flattened out initial layout

Z ÁKL ADNÁ MY·LI E N K A Cieºom nového spôsobu [5] budovania ‰krupinov˘ch kon‰trukcií je z jednej rovinnej plochy vytvoriÈ nerozvinuteºnú priestorovú kon‰trukciu. Z izotropného materiálu je to prakticky nemoÏné, nakoºko sú v strednicovej rovine potrebné nerovno-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

45

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Pôdorys

UloÏenie betonárskej v˘stuÏe

0,055 m

1,60 m Betónov˘ segment

9,43°

5,20 m Polystyrolov˘ pruh

a poãas vytvárania správneho tvaru ‰krupiny by nemal klásÈ veºk˘ odpor. • Dostatoãná plastická pretvárnosÈ. Materiál by mal byÈ ºahko stlaãiteºn˘ bez toho, aby sa zo ‰pár uvoºÀoval alebo drvil. V závereãnej forme by sa mali dosiahnuÈ tenké ‰káry tesne uzavreté. Pri hºadaní materiálu s vhodn˘mi vlastnosÈami padla voºba na materiál polystyrol (extruded polystyrol foam). Takouto voºbou materiálu – základn˘ materiál a materiál na vyplnenie ‰kár – dostávame materiál, ktor˘ pri sledovaní dostatoãne veºkej oblasti môÏeme povaÏovaÈ za ortotropn˘. Tak˘to ortotropn˘ materiál má v urãitom smere vysokú tuhosÈ, priãom kolmo na tento smer sa dá ºahko tvarovaÈ. Podºa spôsobu voºby tuhostn˘ch pomerov medzi obidvomi hlavn˘mi smermi materiálov dostávame nosné správanie sa kon‰trukcie, ktoré sa nachádza medzi voºn˘mi oblúkmi a izotropnou ‰krupinou. Na to, aby sa vytvarovala priestorová ‰krupina z rovinnej plochy, sa pouÏili

0,45 m

1,80 m

predpínacie káble bez adhézie, ktoré sú umiestnené po obvode a Èahovo pôsobia kolmo na ‰káry. Z H OT O V E N I E

MODELU ·KRUPINY

Odvodenie základného tvaru Z dôvodu overenia fungovania a moÏnosti praktického pouÏitia popísaného postupu zhotovovania ‰krupinov˘ch kon‰trukcií bol v rámci diplomovej práce [6] v laboratóriách TU ViedeÀ uveden˘m postupom experimentálne vyroben˘ model Ïelezobetónovej ‰krupiny. Najjednoduch‰iu v dvoch rovinách zakrivenú ‰krupinu predstavuje v˘sek guºovej plochy. Znázornenie takejto plochy v jej poãiatoãnom (v˘robnom) ‰tádiu, vyrobenej v laboratóriu, je na obr. 2. Poãiatoãn˘ priemer v rozbalenej rovinnej forme je 5,2 m. Po predpätí a dosiahnutí koneãného tvaru bol plánovan˘ priemer na spodu ‰krupiny 4,8 m s prev˘‰ením v najvy‰‰om bode ‰krupiny 0,88 m. Z jednoduch˘ch geometrick˘ch vzÈahov sa dajú urãiÈ potrebné tangenciálne pretvorenia. Vonkaj‰í obvod za t˘chto podmienok predstavuje 7,7 % stlaãenia, ão predstavuje zmen‰enie obvodu o 1,25 m. Tieto stlaãenia sú rozdelené na plánovan˘ch 32 radiálne orientovan˘ch ‰kár, ktoré sú vyplnené polystyrolom (na obr. 2 sú oznaãené ako polystyrolové pruhy). V závislosti od spôsobu v˘roby dosahuje Obr. 3 Charakteristick˘ pracovn˘ diagram polystyrolu Fig. 3 Characteristic stress-strain-curve of extruded polystyrol foam

46

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 2 Poãiatoãná rovinná forma guºového v˘seku s 32 segmentmi, usporiadanie betonárskej v˘stuÏe a detail jedného segmentu Fig. 2 Layout plan of the flattened out spherical dome with 32 segments, arrangement of reinforcement bars and layout of a reinforced concrete segment

polystyrol napätia od 1 do 5 N/mm2 pri module pruÏnosti okolo 100 N/mm2 a pomernom stlaãení okolo 3,5 %. Po dosiahnutí uveden˘ch hodnôt dochádza k plastizácii a teãeniu materiálu pri kon‰tantnom napätí aÏ do stlaãenia na pribliÏne 60 %. Pri ìaº‰om stlaãení dochádza k r˘chlemu nárastu napätia v materiáli (obr. 3) aÏ na hodnoty ca. 30 N/mm2 pri 90 % stlaãení materiálu. Navrhnut˘ch 32 ‰kár vyplnen˘ch polystyrolom bolo navrhnut˘ch so ‰írkou 5,9 cm pri obvode, ão pri plánovanom stlaãení o 3,9 cm predstavuje okolo 70 %. Uvedené stlaãenie s dostatoãnou rezervou bolo zvolené úmyselne, aby sa z dôvodov nepresnosti vo v˘robe zabránilo prudkej koncentrácii napätí v ‰kárach. Po obvode ‰krupiny bolo zabetónované predpínacie lano uloÏené v mazive a v PE obale (VSL Monolitze ST 1570/1770). V˘roba Ïelezobetónovej ‰krupiny Ako stavenisko poslúÏila klimatizovaná komora laboratória katedier „Institut für Stahlbau“ a „Institut für Stahlbeton- und Massivbau“ Technickej univerzity ViedeÀ. Na dosiahnutie rovného povrchu pri betonáÏi ‰krupiny (s plánovanou hrúbkou 20 mm) sa pouÏili tabule debnenia Doka. V praxi pri budovaní ‰krupín väã‰ieho rozpätia je potrebná len úprava spevnenej plochy, na ktorej by sa v rovine betónovala ‰krupina zvolenej hrúbky. Na v˘robu ‰krupiny sa pouÏil betón triedy B 30 (C25/30) s maximálnym kamenivom hrúbky 8 mm. Radiálne usporiadané pruhy z polystyrolu boli navrhnuté dæÏky 1,8 m od obvodu, nakoºko pri ich hrúbke pod 1 mm nastávali problémy s ich v˘robou ako aj upevÀovaním ich správnej polohy, v ktorej mali byÈ zabetónované. Navy‰e v strednej ãasti, ktorej priemer bol navrhnut˘ 1,6 m, boli Ïelezobetónové oblúky spojené. Ako dôsledok takejto voºby sa po dosiahnutí predpokladaného tvaru v strednej ãasti ‰krupiny vytvorila menej zaoblená plocha.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

VùDA SCIENCE

Na obr. 4 je zobrazená Ïelezobetónová platÀa po ukonãení betonáÏe. Skutoãnosti, Ïe predpínací kábel s PE obalom bol hrúbky 20 mm a taktieÏ potreba jeho excentrického pôsobenia hlavne v poãiatoãnej fáze zdvíhania ‰krupiny, nás viedli k tomu, Ïe po obvode bolo navrhnuté zosilnenie ‰krupiny na 40 mm. ËaÏisko predpínacieho kábla takto bolo moÏné uloÏiÈ s 12 mm excentricitou oproti strednici Ïelezobetónovej ‰krupiny. Excentrické uloÏenie kábla slúÏilo v poãiatoãn˘ch fázach na vytváranie ohybového momentu po obvode ‰krupiny, a taktieÏ t˘m bol urãen˘ smer, ktor˘m sa má pretvorenie budúcej ‰krupiny uberaÈ. Priemer ‰krupiny po ukonãení zdvíhania sa mal skrátiÈ o 400 mm. Aby sa predi‰lo nekontrolovateºn˘m pretvoreniam, zvolil sa jeden pevn˘ bod, ku ktorému sa mala ‰krupina posúvaÈ. Ako vhodné miesto pevného bodu sa ponúkalo miesto kotvenia a predpínania. Poãas predpínania a zdvíhania bolo potrebné o.i. zabrániÈ, aby sa jednotlivé segmenty v mieste ich najslab‰ieho miesta, t.j. v mieste prechodu na stredn˘ nerozdelen˘ kruh, nepotrhali a nepo‰kodili. V kaÏdom segmente boli v radiálnom smere navrhnuté tri prúty betonárskej v˘stuÏe hrúbky 5 mm. V tangenciálnom smere bola navrhnutá rozdeºovacia v˘stuÏ vo vzdialenostiach 100 mm. Usporiadanie v˘stuÏe je znázornené na obr. 2. VzdialenosÈ ÈaÏiska radiálnej v˘stuÏe od spodného okraja bola 15 mm. Aj keì navrhnut˘ predpínací kábel uloÏen˘ v mazive má veºmi mal˘ súãiniteº trenia (µ = 0,06), s ohºadom na celkové zakrivenie kábla, ktoré je 360°, vznikajú v kábli znaãné straty predpínacej sily, a teObr. 5 ·krupina vo vypuklom ‰tádiu Fig. 5 Shell in its buckled final state

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

da jej nerovnomerné rozdelenie po obvode. Vplyvom trenia predpínacieho kábla teda vznikajú po obvode betónov˘ch segmentov tangenciálne sily, ktoré spôsobujú namáhanie ‰krupiny ohybov˘mi momentami v mieste pripojenia betónov˘ch segmentov na strednú ãasÈ ‰krupiny. ëaº‰ou v˘hodou pouÏitia polystyrolov˘ch ãastí je, Ïe tieto sú schopné ãasÈ t˘chto tangenciálnych síl zachytiÈ, ãím redukujú ohybové momenty v rovine ‰krupiny, a t˘m odºahãujú namáhanie betónov˘ch segmentov na ohyb. Proces formovania ‰krupiny Priebeh zdvíhania ‰krupiny bol v ôsmich etapách zaznamenan˘ fotogrametricky a laserov˘m zameriavaním, a za pomoci pracovníkov katedry „Photogrametrie und Fernerkundung“ Technickej Univerzity ViedeÀ vyhodnoten˘. Obidve metódy sú pre takéto experimenty veºmi vhodné [9], nakoºko umoÏÀujú r˘chle merania bez toho, aby sa dot˘kali meraného objektu. Kritick˘ stav pri formovaní priestorového

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

Obr. 4 Rovinná Ïelezobetónová platÀa po ukonãení betonáÏe Fig. 4 Reinforced concrete membrane after completion of concreting

tvaru ‰krupiny nastáva v poãiatoãnom ‰tádiu. Prev˘‰enie ‰krupiny v strede je veºmi malé (resp. nulové) a teda aj rameno síl pôsobiacich po obvode (od úãinkov predpínacieho lana) pôsobí ohºadom na strednicovú rovinu membrány s mal˘mi excentricitami. Sprevádzajúce nelineárne v˘poãty ukazovali, Ïe v prípade, ak by bola membrána ãiastoãne prilepená na podklad (ão mohlo byÈ spôsobené aj podtlakom), by vná‰ané ohybové momenty po obvode neboli postaãujúce, aby zdvihli strednú ãasÈ Ïelezobetónovej membrány.

5/2004

Obr. 6 ZaÈaÏenia na vrchole ‰krupiny, v popredí induktívne deformmetre k meraniu deformácií Fig. 6 Loads in the center-area of the shell, in the foreground: inductive deformation measurement devices

47

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

Obr. 7 V˘sledky merania induktívnymi deformmetrami Fig. 7 Data from the inductive deformation measurement devices

Aby sa zabránilo prípadnému poru‰eniu ‰krupiny skôr ako sa dosiahne v˘sledn˘ tvar, navrhlo sa v strednej ãasti odºahãiÈ ‰krupinu pomocou Èahovej sily 3,8 kN, a t˘m podporiÈ zdvíhací úãinok okrajov˘ch momentov od predpínacej sily. Odºahãenie v strednej ãasti ‰krupiny bolo prevedené pomocou závesného zariadenia cez 12 záchytn˘ch bodov rovnomerne rozmiestnen˘ch v strednej ãasti ‰krupiny, ktoré boli zavesené na zdvíhacie zariadenie tak, aby vo v‰etk˘ch zvolen˘ch bodoch pôsobila rovnaká Èahová sila. Pred samotn˘m predpínaním predpínacieho kábla po obvode zavedením závesnej sily v strede do‰lo ku zdvihnutiu strednej ãasti kon‰trukcie o hodnotu 3,8 mm. Predpínanie predpínacieho kábla po obvode bolo volené krokmi 10 kN striedavo z obidvoch strán, aby sa obmedzilo namáhanie segmentov na ohybové úãinky v rovine membrány. Pretvorenie

v strednej ãasti ‰krupiny narastalo pomaly aÏ do hodnoty predpínacej sily 65 kN, kedy narástlo v strednej ãasti z 3,8 mm na hodnotu 10,3 mm. V tomto ‰tádiu do‰lo k náhlej zmene tvaru membrány za sprevádzajúceho hluãného efektu, kedy membrána poskoãila a v strednej ãasti dosiahla pretvorenie 149 mm. Krátko pred popísanou zmenou tvaru pri predpínacej sile 65 kN za predpokladu plánovanej hrúbky ‰krupiny 20 mm dosahovalo napätie v betóne hodnotu –4,1 N/mm2, ão je znaãne ìaleko od v˘poãtov˘ch pevností betónu v tlaku. Následne po náhlej zmene tvaru ‰krupiny sa zmen‰ila sila v predpínacom kábli na hodnotu 30 kN a sila v závesnom zariadení v strednej ãasti ‰krupiny klesla na hodnotu 0,45 kN. Predpínacia sila sa pri ìaº‰om priebehu pokusu pohybovala medzi hodnotami od 25 do 30 kN a po dosiahnutí vrchola s prev˘‰ením 895 mm a celkovom pre-

dæÏení predpínacieho kábla o 1324 mm sa ‰krupina zakotvila a experiment sa ukonãil. Na obr. 5 je znázorn˘ koneãn˘ stav ‰krupiny po ukonãení experimentu. Po ukonãení predpínania sa premerali stlaãenia polystyrolov˘ch ãastí ‰krupiny. Tieto neboli celkom zhodné s predpokladanou teoretickou hodnotou urãenou pred prevedením samotného pokusu, ão predstavovalo po obvode zostatkovú hodnotu 17 mm. Vºavo a vpravo od miesta kotvenia boli polystyrolové prúÏky hrúbky 11 a 14 mm. Na náprotivnej strane od kotvenia dosahovali polystyrolové ‰káry v ‰krupine hodnoty 20 aÏ 24 mm. Z AËA Î O V A N I E

·KRUPINY AÎ DO

PORU·ENIA

S cieºom dospieÈ k poru‰eniu ‰krupiny bol preveden˘ experiment zaÈaÏovania ‰krupiny aÏ do ‰tádia poru‰enia. V strednej ãasti ‰krupiny v oblasti pribliÏne 2 m2 bola ‰krupina postupne ruãne zaÈaÏovaná vreckami vyplnen˘mi cementom a oceºov˘m ‰rotom. Na obr. 6 sú znazornené ochranné vrecia, ktoré slúÏili na udrÏanie zaÈaÏenia v strednej ãasti ‰krupiny, ako aj podporné le‰enie, z ktorého bola ‰krupina ruãne zaÈaÏovaná. V popredí obrázka je vidieÈ umiestnenie induktívnych deformmetrov na zaznamenávanie pretvorenia ‰krupiny v dôsledku priÈaÏenia. Merania induktívnych deformmetrov dokazujú, Ïe deformácia ‰krupiny v ‰tádiu zaÈaÏovania sa v spodnej ãasi pretvára von (Wegaufnehmer 1 aÏ 3) a v strednej ãasti ‰krupiny dovnútra (Wegaufnehmer 4) ‰krupiny (obr. 7). Do úrovne zaÈaÏenia 1500 kg boli deformácie ‰krupiny veºmi malé. Stred ‰krupiny sa deformoval do vnútra ‰krupiny a vonkaj‰ia tretina membrány sa deformovala smerom von tak, Ïe v t˘chto miestach dochádzalo k otváraniu ‰kár vyplnen˘ch polystyrolom. Obvodové ãasti ‰kruObr. 8 Kráterovité poru‰enie ‰krupiny, predpínací kábel po obvode ostal neporu‰en˘ Fig. 8 Crater-like shape of the broken down shell, the tendon remains undamaged throughout the ultimate-limit-load test

48

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

VùDA SCIENCE

Obr. 9 ·krupina z ºadu v jej poãiatoãnej (Foto: Pez Hejduk) a koneãnej fáze Fig. 9 Shell from eis in its initial and final state

piny sa v tomto ‰tádiu zaÈaÏenia nedeformovali. Ako rástlo zaÈaÏenie od 1500 kg dochádzalo k nerovnomernému nárastu deformácií ‰krupiny. Pri zaÈaÏení 2480 kg sa poru‰ili na ohyb betónové segmenty pribliÏne v jednej tretine od vonkaj‰ieho obvodu a za sprevádzania zvukov˘ch efektov v trvaní pribliÏne 30 sekúnd do‰lo k poru‰eniu ‰krupiny tak, ako je to znázornené na obr. 8, priãom k poru‰eniu predpínacieho kábla nedo‰lo. V¯ROBA ·KRUPINY Z ªADU Po úspe‰nom experimente, na ktorom bol overen˘ nov˘ postup pri zhotovovaní Ïelezobetónov˘ch ‰krupinov˘ch kon‰trukcií zakriven˘ch v dvoch rovinách, bol v rámci diplomovej práce Kaulfus [7] odskú‰an˘ postup pri obdobnom zhotovení ‰krupinovej kon‰trukcie z ºadu, vystuÏenej sklenn˘mi vláknami.

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

Obr. 10 Pohºad dovnútra ‰krupiny (Foto: Pez Hejduk) Fig. 10 Inside views of the shell

Betón, podobne ako ºad, sú materiály, ktoré sa zhotovujú v tekutom stave a po zatvrdnutí dosahujú tlakové pevnosti, ktoré niekoºkonásobne prevy‰ujú Èahové. Z tohto dôvodu je pri pouÏití obidvoch materiálov dôleÏité pri vytváraní príslu‰ného tvaru potrebné v miestach kde vznikajú Èahové napätia navrhnúÈ vystuÏenie. Pri formovaní ‰krupiny z ºadu bolo vystuÏenie navrhnuté sieÈovinou zo sklenn˘ch vlákien s veºkosÈou oka 5 mm. Jednoosá tlaková pevnosÈ ºadu sa pohybuje v rozmedzí od 1 do 2 N/mm2 ão je podstatne menej ako tlaková pevnosÈ betónu. Z tohto dôvodu sa na vyplnenie ‰kár v základ-

nom materiáli zvolil podstane mäk‰í polystyrol. VystuÏená ºadová ‰krupina takto svojimi vlastnosÈami aj vystuÏením zodpovedala Ïelezobetónovej ‰krupine popísanej vy‰‰ie. Aj v˘roba ºadovej ‰krupiny (obr. 9 a 10) fungovala prakticky rovnako ako Ïelezobetónová ‰krupina. Na niektor˘ch kritick˘ch miestach (kotviaci blok predpätia, miesto styku predpätia s ºadom) museli byÈ zohºadnené kon‰trukãné zmeny, aby nedo‰lo k po‰kodeniu ºadovej ‰krupiny skôr ako sa dosiahne poÏadovan˘ tvar.

Pokraãování ãlánku na stranû 55

Obr. 11 ·krupiny vytvorené vyrezaním ãastí zo základného tvaru guºového v˘seku Fig. 11 Shapes that are based on a spherical segment, obtained by cutting holes into it B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

49

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

L Z AVÁDù N Í E N 19 92-1-1: ERI9Á92 S „NAVRHOVÁNÍ BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ“ EN 1 DO PRAXE – ZÁKLADY I NTRODUCTION OF E N 19 92-1-1 „DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES“ TO PRACTICE – FOUNDATIONS J A R O S L AV P R O C H Á Z K A , ALE NA KOHOUTKOVÁ Tento pfiíspûvek, kter˘ je pokraãováním ãástí uvefiejnûn˘ch v pfiedchozích ãíslech ãasopisu, je vûnován problematice navrhování základÛ. This paper, following the introductory parts published in the previous numbers of this journal, is devoted to design of foundations.

ze kterého budou základové konstrukce vyrobeny. Norma EN 1992-1-1 [1] uvádí základní informace t˘kající se doporuãen˘ch postupÛ pro návrh nûkter˘ch typÛ betonov˘ch základÛ a interakce nadzákladové konstrukce, základu a podloÏí (zeminy), kterou musíme respektovat pfii návrhu nûkter˘ch základÛ. V˘poãetní modely zemin pouÏívan˘ch v souãasném software jsou uvedeny v [3]. INTERAKCE

âlánek pojednává o betonov˘ch základov˘ch konstrukcích z hlediska doporuãení uvádûn˘ch v EN 1992 –1-1 [1]. Uspofiádání a rozmûry základov˘ch konstrukcí musí b˘t v prvé fiadû navrÏeny z hlediska geotechnického s pfiihlédnutím k EN 1997-1, jak je uvedeno v [2]. Dále je tfieba ovûfiit základové konstrukce z hlediska únosnosti a pouÏitelnosti materiálu,

KONSTRUKCE

S P O D LO Î Í M

Plo‰né základové konstrukce Interakce základové pÛdy, základu a nadzákladové konstrukce Pfii návrhu by mûla b˘t uvaÏována interakce základové pÛdy, základu a nadzákladové konstrukce vzhledem k tomu, Ïe

prÛbûh kontaktních napûtí pod základy a síly pÛsobící v nadzákladové konstrukci závisí na pomûrn˘ch sednutích. Pfii fie‰ení tohoto problému lze vycházet z podmínky, aby posunutí a odpovídající reakce podloÏí a konstrukce byly kompatibilní. Pfii fie‰ení vycházejícím z této podmínky se v‰ak vyskytuje mnoho nejistot dan˘ch historií zatíÏení, úãinky dotvarování apod. Z tohoto dÛvodu se v praxi pouÏívají rÛzné úrovnû v˘poãtÛ v závislosti na stupni idealizace mechanick˘ch modelÛ. Pokud lze nadzákladovou konstrukci povaÏovat za poddajnou, pak pfiená‰ené zatíÏení nezávisí na pomûrn˘ch sednutích, protoÏe konstrukce nemá Ïádnou tuhost. V tomto pfiípadû zatíÏení od nadzákladové konstrukce je známé a problém se redukuje pouze na v˘poãet základu na deformovaném podloÏí (obr. 1a, b). Pokud lze nadzákladovou konstrukci povaÏovat za tuhou, lze neznámé zatíÏení základu stanovit z podmínky, Ïe v˘sledné sednutí základÛ leÏí v rovinû (obr. 1c). V tomto pfiípadû se v‰ak musí posoudit, zda tuhost nadzákladové konstrukce zÛstane zachována aÏ do dosaÏení mezního stavu únosnosti. Dal‰í zjednodu‰ení lze uvaÏovat, pokud základov˘ systém je moÏno povaÏovat za tuh˘ nebo podloÏí za velmi tuhé. V obou uveden˘ch pfiípadech lze zanedbat pomûrná sednutí a uvaÏovat zatíÏení základu vypl˘vající z nadzákladové konstrukce. Pro stanovení pfiibliÏné tuhosti konstrukãního systému lze porovnat sdruÏenou tuhost základu, nadzákladov˘ch rámov˘ch prvkÛ a ztuÏujících stûn s tuhostí podloÏí. Na základû pomûrné tuhosti lze stanovit, zda základ nebo konstrukãní systém lze povaÏovat za tuh˘ nebo poddajn˘. U pozemních staveb lze pomûrnou tuhost KR stanovit ze vztahu

Obr. 1 V˘poãet základÛ u poddajné a tuhé nadzákladové konstrukce Fig. 1 Analysis of a foundation in case of flexible and rigid superstructure

50

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

KR =

(EJ )s ,

(1)

El 3

kde (EJ)S je pfiibliÏná hodnota ohybové tuhosti vztaÏené na jednotku ‰ífiky uvaÏované budovy stanovená sumací ohybové tuhosti základu, rámov˘ch prvkÛ a ztuÏujících stûn, E modul deformace podloÏí a l délka základu. Pokud je pomûrná tuhost KR vût‰í neÏ 0,5, lze konstrukãní systém povaÏovat za tuh˘. Úrovnû v˘poãtu Pro úãely návrhu lze uvaÏovat ãtyfii úrovnû v˘poãtu: ÚroveÀ 0 – na této úrovni lze pfiedpokládat lineární rozdûlení kontaktního napûtí v základové spáfie. Pfii pouÏití úrovnû 0 musí b˘t splnûny následující podmínky: –kontaktní napûtí nesmí pfiesáhnout návrhové hodnoty v mezních stavech únosnosti i pouÏitelnosti; –v mezním stavu pouÏitelnosti nesmí b˘t konstrukãní systém ovlivnûn sedáním, nebo rozdíly hodnot sedání nejsou v˘znamné; –v mezním stavu únosnosti musí b˘t konstrukãní systém schopen plasticky se deformovat tak, aby rozdíly v sednutích neovlivnily návrh. ÚroveÀ 1 – kontaktní napûtí v základové spáfie lze stanovit s pfiihlédnutím k pomûrné tuhosti základu a zeminy a zkontrolovat, zda v˘sledné deformace jsou v pfiijateln˘ch mezích. Pfii pouÏití této úrovnû musí b˘t splnûny následující podmínky: –na základû zku‰eností prokázat, Ïe pouÏitelnost konstrukce není ovlivnûna deformací zeminy; –v mezním stavu únosnosti musí b˘t konstrukãní systém dostateãnû duktilní. ÚroveÀ 2 – na této úrovni je tfieba uvaÏovat vliv deformace základu na nadzákladovou konstrukci. Nadzákladovou konstrukci je tfieba vy‰etfiit pfii uvaÏování vynucen˘ch deformací vypl˘vajících z pfietvofiení základu, aby se stanovila úprava sil pÛsobících na základy. Pokud v˘sledné úpravy jsou v˘znamné (tj. >| 10 | %), pak by mûla b˘t pouÏita úroveÀ 3. ÚroveÀ 3 – na této úrovni je tfieba uvaÏovat kompletní interakãní postup pfii uvaÏování nadzákladové konstrukce, základÛ a podloÏí.

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 2 Model pÛsobení základu z prostého betonu Fig. 2 Model of behaviour of unreinforced footing

Nerovnomûrné sedání Nerovnomûrné sedání konstrukce, zpÛsobené sednutím základové zeminy, lze povaÏovat za stálé zatíÏení Gset. Obecnû Gset se uvaÏuje jako vynucené pfietvofiení konstrukce, které je vyjádfieno rozdíly (vztaÏen˘mi k referenãní úrovni) v sedání mezi jednotliv˘mi základy, nebo ãástmi základÛ dset,i (i oznaãuje jednotliv˘ základ nebo ãást základu). Úãinky nerovnomûrného sedání by se mûly uvaÏovat pfii ovûfiování mezních stavÛ pouÏitelnosti. V mezních stavech únosnosti by se tyto úãinky mûly uvaÏovat pouze v pfiípadû, kde jsou v˘znamné, nemusí se uvaÏovat, pokud konstrukãní prvky jsou duktilní s dostateãnou rotaãní kapacitou. Pokud se nerovnomûrné sedání zavádí do v˘poãtu, je tfieba pouÏít dílãí souãinitel spolehlivosti zatíÏení uveden˘ v EN 1990. Pilotové základy Pokud je základová patka podepfiená pilotami tuhá, lze pfiedpokládat lineární prÛbûh sedání jednotliv˘ch pilot, kter˘ je závisl˘ na pootoãení základové patky. Pokud je pootoãení rovno nule, mÛÏe b˘t zanedbáno a lze pfiedpokládat stejné hodnoty sednutí pilot. Neznámé síly v pilotách a sednutí skupiny, lze stanovit z podmínek rovnováhy. Pokud je základová deska podporována pilotami, pak vzniká interakce nejen mezi základov˘mi deskami, ale téÏ mezi deskou a pilotami; v tomto pfiípadû neexistuje jednoduch˘ zpÛsob v˘poãtu. U skupiny pilot zatíÏen˘ch vodorovn˘m zatíÏením, je tfieba uvaÏovat nejen vodorovnou tuhost obklopující zeminy a pilot, ale téÏ jejich osovou tuhost (tj. vodorovné

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

Obr. 3 NevyztuÏené patkové základy Fig. 3 Unreinforced pad footings

zatíÏení skupiny pilot vyvolá tah a tlak v krajních pilotách). ZÁKLADOVÉ

P AT K Y A P Á S Y P O D

STùNAMI

Patky a pásy pod stûnami z prostého betonu Patkov˘ základ z prostého betonu se chová jako tlustá deska, u které pfievládá stûnové, popfi. prostorové namáhání a pro pfiípadn˘ vznik trhlin a tudíÏ i dosaÏení meze únosnosti, jsou rozhodující hlavní napûtí v betonu v tahu. V mezním stavu únosnosti se pfiená‰í tlaková síla NSd (pÛsobící v dosedací plo‰e sloupu) tlaãen˘mi pruty do spodní ãásti základu. Únosnost tûchto tlaãen˘ch prutÛ závisí podstatnû na tahovém napûtí pÛsobícím kolmo k tûmto prutÛm. Tahové napûtí vzrÛstá se zmen‰ujícím se úhlem sklonu α (obr. 2 – viz [4]). Toto napûtí je ãásteãnû zmen‰ováno aktivací tfiecí síly pÛsobící v úrovni základové spáry. Pro patkové základy z prostého betonu (obr. 3) je moÏno na základû zkou‰ek vyjádfiit podmínku pro v˘‰ku základu hf = 1176 , a

3σ gd fctd

,

(2)

V normû je uveden vztah 0,85 hf / a = √(3 σgd / fctd),

(3)

kter˘ lze odvodit ze vztahu (2). Norma dovoluje jako zjednodu‰ení pouÏít vztah hf = 2 a ,

(4)

coÏ odpovídá úhlu rozná‰ení zatíÏení γ ≅ 63°.

5/2004

51

NORMY •


Obr. 4 Model pÛsobení patkového základu ze Ïelezobetonu Fig. 4 Model of behaviour of reinforced pad footing

vení v˘ztuÏe lze urãit z podmínek rovnováhy pfii souãasném uváÏení úãinkÛ ‰ikm˘ch trhlin podle obr. 4a. Tahová síla pro návrh v˘ztuÏe tedy bude zl (obr. 4b), popfi. zi z = Rr ⋅ r (obr. 4c), (5a, b) zi

Fs ,max = Rl ⋅ Fs ,max

Zjednodu‰enû si lze pfiedstavit, Ïe odstupek základové patky pÛsobí jako konzola vetknutá v teoretickém fiezu 1 – 1 (obr. 3), zatíÏená zespodu návrhovou hodnotou normálového napûtí v základové spáfie σgd = NEd /(bf lf). Ve vetknutí konzoly vzniká ohybov˘ moment MEd = 0,5 σgd lf (α a)2; moment únosnosti v teoretickém fiezu je MRd = fctd lf bf hf2 /6. Z porovnání obou hodnot mÛÏeme stanovit hf = α a √(3 σgd / fctd);

(2a)

pfii porovnání ze vztahem (2) obdrÏíme α = 1,176. My‰len˘ teoretick˘ fiez by leÏel za lícem sloupu ve vzdálenosti 0,176 a. Dal‰í podrobnosti jsou uvedeny v [5].

Patky a pásy pod stûnami ze Ïelezobetonu U Ïelezobetonového patkového základu tahovou sílu pfiená‰í v˘ztuÏ. Zjednodu‰enû si mÛÏeme pfiedstavit, obdobnû jako u patkov˘ch základÛ z prostého betonu, Ïe odstupek základové patky pÛsobí jako konzola vetknutá v teoretickém fiezu B – B (obr. 4a), zatíÏená ze spodu návrhovou hodnotou normálového napûtí v základové spáfie. Pfii namáhání základové patky normálovou silou NEd a ohybov˘m momentem MEd mÛÏeme uvaÏovat rozdûlení napûtí v základové spáfie buì lichobûÏníkové (obr. 4b), nebo zjednodu‰enû rovnomûrné na ãásti základové plochy (tûÏi‰tû plochy je shodné s pÛsobi‰tûm síly NEd; obr. 4c). Tahovou sílu ve v˘ztuÏi pro návrh a kot-

kde Rl (Rr) je v˘slednice kontaktních tlakov˘ch napûtí v základové pÛdû na délce (a + e), zl (zr) je rameno vnûj‰ích sil, zi rameno vnitfiních sil, tj. vzdálenost mezi silou ve v˘ztuÏi a vodorovnou silou Fc, a Fc tlaková síla odpovídající maximální tahové síle Fs,max. Ramena ze a zi lze urãit s ohledem na nutné tlakové oblasti pro síly Rl (Rr) a Fs,max. Zjednodu‰enû mohou b˘t zl (zr) a zi urãeny za pfiedpokladu, Ïe e = 0,15 b a zi = 0,9 d. NavrÏená v˘ztuÏ musí splÀovat podmínku minimálního vyztuÏení. Tahovou sílu Fs pÛsobící na délce x od okraje základu (obr. 4a, d), která musí b˘t zakotvena v betonu u okraje patky, stanovíme obdobnû jako v pfiedchozím Fs = R ⋅

ze , zi

(5c)

kde R je v˘slednice kontaktních tlakov˘ch napûtí v základové pÛdû na délce x a ze rameno vnûj‰ích sil. Pro ukotvení síly Fs rovn˘mi v˘ztuÏn˘mi pruty je potfiebná kotevní délka lb. Pokud od konce prutu aÏ do vzdálenosti x od okraje základu je vzdálenost vût‰í nebo rovna lb, síla Fs je ukotvena (obr. 4a); doporuãuje se v‰ak je‰tû odehnutí prutu smûrem vzhÛru na délku lb,min (stanovení lb,min viz [6]). Pokud uvedená délka je men‰í neÏ lb, musí b˘t pruty buì ohnuty vzhÛru, nebo opatfieny koncov˘m kotevním zafiízením. Pro pfiímé pruty bez koncového kotvení je minimální hodnota x nejkritiãtûj‰í, zjednodu‰enû lze pfiedpokládat, Ïe xmin = h/2. Pro jiné typy kotvení mohou b˘t kritiãtûj‰í vy‰‰í hodnoty x. Obr. 5 Kontrolovan˘ prÛfiez u patkov˘ch základÛ Fig. 5 Control section in a pad footings

52

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION Obr.6 Fig. 6

Ortogonální v˘ztuÏ v plo‰ném kruhovém základu Orthogonal reinforcement in circular spread footing

VEd,red = VEd – ∆VEd .

(6)

Pfii stanovení hodnoty ∆VEd je tfieba od reakce pÛdy odeãíst vlastní tíhu deskové patky uvnitfi kontrolovaného obvodu ui kritického prÛfiezu, kter˘ je zpravidla ve vzdálenosti ai men‰í neÏ 2d od líce sloupu. Dále je nutné hledat kritick˘ prÛfiez pro obvod ui (obr. 2), ve kterém je rozdíl (νRdi – νEdi) minimální, tj. (νRdi – νEdi)min, Deskové patkové základy musí b˘t ovûfieny i z hlediska protlaãení. DÛleÏit˘m rozdílem mezi protlaãením desek kolem sloupÛ a protlaãením základov˘ch konstrukcí zatíÏen˘ch sloupy, je v˘znamná opaãnû pÛsobící reakce zeminy. Dal‰ím rozdílem je vzdálenost okrajÛ smykové plochy od obvodu sloupu, která je obecnû znaãnû men‰í neÏ je vzdálenost inflexních bodÛ od obvodu sloupu u desek podporovan˘ch sloupy. V dÛsledku svislé reakce zeminy, sklon plochy protlaãení u základov˘ch konstrukcí b˘vá strmûj‰í neÏ u desek podporovan˘ch sloupy. Z tohoto dÛvodu je nutno u základov˘ch konstrukcí zatíÏen˘ch sloupy hledat kontrolovan˘ prÛfiez na protlaãení (obr. 5). Únosnost v protlaãení se tedy mûní v závislosti na vzdálenosti kontrolovaného obvodu od obvodu sloupu, tj. v závislosti na sklonu plochy protlaãení. Smyková plocha protlaãení není dána normou pevnû stanoven˘m kontrolovan˘m obvodem prÛfiezu na protlaãení, jak je tomu u bûÏn˘ch desek zatíÏen˘ch osamûl˘mi bfiemeny, ale tento obvod se musí stanovit z podmínky minimálního rozdílu smykového napûtí od návrhového zatíÏení a ekvivalentní smykové pevnosti prÛfiezu na protlaãení. U deskov˘ch patek je tedy posouvající síla v protlaãení rovna normálové síle v sloupu VEd, redukované reakcí zeminy pod smykov˘m kuÏelem ∆VEd , tj.

(7)

kde νEdi je smykové napûtí na zvoleném kontrolovaném obvodu ui, dané vztahem

νEd = β VEd,red / (ui d),

vyztuÏené ãásti základu pro úãely návrhu povaÏovány za prost˘ beton. Pokud úãinek zatíÏení vyvolá tah pfii horním povrchu základu, mûlo by b˘t v˘sledné napûtí posouzeno a podle potfieby zachyceno v˘ztuÏí. Patky na skalním podloÏí Pokud kontaktní napûtí q v základové spáfie v mezním stavu únosnosti pfiekroãí hodnotu q2, má se v patce navrhnout odpovídající pfiíãná v˘ztuÏ pro zachycení pfiíãn˘ch tahov˘ch napûtí. Tato v˘ztuÏ má b˘t rozmístûna pravidelnû na v˘‰ce h (obr. 7). PouÏitá v˘ztuÏ má mít prÛmûr nejménû dmin. Hodnoty q2 a dmin budou urãeny v NP, doporuãené hodnoty jsou 5 kN/m2 a 8 mm. Tahová síla mÛÏe b˘t urãena ze vztahu

(8)

 Fs = 0 , 251 1 − 

a νRdi je ekvivalentní smyková pevnost ve zvoleném kontrolovaném obvodu daná vztahem

νRdi = CRd,c k (100 ρl fck)1/3 (2 d/ ai) ≥ ≥ νmin (2 d/ ai). (9) Dal‰í znaãky jsou vysvûtleny v [7]. Pfiíklad posouzení základové patky na protlaãení lze nalézt v [8]. Hlavní v˘ztuÏ by mûla b˘t zakotvena v souladu se základními zásadami pro kotvení podélné a pfiíãné v˘ztuÏe [6]. Norma pfiedepisuje minimální prÛmûr v˘ztuÏe – mûla by b˘t pouÏita v˘ztuÏ o prÛmûru vût‰ím neÏ dmin, jehoÏ hodnota bude urãena v Národní pfiíloze (NP); doporuãená hodnota je 8 mm. Hlavní v˘ztuÏ kruhového základu mÛÏe b˘t ortogonální a soustfiedûna do stfiedu patky na ‰ífiku 50 % ± 10 % prÛmûru patky (obr. 6). V tomto pfiípadû jsou ne-

c  NEd , h

kde h je men‰í z hodnot b a H.

(10)

Patky s prohlubnûmi Zvlá‰tní doporuãení pro patky s prohlubnûmi (kalichové patky) jsou uvedeny v pokynech pro prefabrikáty. Betonové prohlubnû (kalichy) musí pfienést svislé síly, ohybové momenty a vodorovné posouvající síly ze sloupÛ do základové pÛdy. Musí b˘t dostateãnû velké, aby bylo moÏno dobfie vyplnit spáru kolem sloupu a pod ním. Jsou rozli‰ovány prohlubnû s hladk˘mi a profilovan˘mi povrchy. Profilované povrchy Pokud jsou povrchy zámûrnû zazubené nebo jinak profilované, základ lze povaÏovat za monoliticky spojen˘ se sloupem. V místech, kde vznikají svislé tahové síly vli-

Obr. 7 V˘ztuÏ zachycující pfiíãné síly v patkách na skalním podloÏí; a) patka s h ≥ H, b) vodorovn˘ fiez, c) patka s h < H Fig. 7 Splitting reinforcement in footings on rock; a) footing with h ≥ H, b) horizontal section, c) footing with h
ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

53

NORMY •


a)

Nosníky mají b˘t navrÏeny na ohybové momenty a posouvající síly. Minimální prÛmûr pouÏité v˘ztuÏe je dmin, jehoÏ hodnota bude urãena v NP; doporuãená hodnota je 8 mm. Nosníky mají b˘t navrÏeny na svislé zatíÏení q1 v pfiípadû, Ïe na nû mohou pÛsobit úãinky hutnícího zafiízení. Hodnota q1 je urãena v NP, doporuãená hodnota je 10 kN/m2.

b)

P I LOT O V É Obr. 8 Základy s prohlubnûmi; a) se zazuben˘m povrchem, b) s hladk˘m povrchem Fig. 8 Pocket foundations; a) with keyed joint surface, b) with smooth joint surface

vem ohybového momentu, je nutno peãlivû navrhnout uspofiádání pfiesahÛ v˘ztuÏe s ohledem na to, Ïe pfiesahující pruty jsou od sebe vzdáleny. Délka pfiesahu má b˘t zvût‰ena alespoÀ o vodorovnou vzdálenost mezi prutem ve sloupu a prutem v základu (obr. 8a). V místû pfiesahu má b˘t pfiimûfiená vodorovná v˘ztuÏ. Pokud je ovûfieno pfiená‰ení smyku mezi sloupem a základem, mÛÏe se posoudit protlaãení stejn˘m zpÛsobem jako v pfiípadû monolitického spojení mezi sloupem Obr. 9 Základová ztuÏidla Fig. 9 Tying systems

a základem naznaãen˘m v obr. 8a. Jinak je základ navrhován na protlaãení, jako u prohlubní s hladk˘m povrchem (obr. 8b).

Piloty betonované na místû Pro piloty betonované na místû, norma uvádí doplÀující poÏadavky, které by mûly

Hladké povrchy Síly a ohybov˘ moment jsou pfiená‰eny ze sloupu do základu tlakov˘mi silami F1, F2 a F3 prostfiednictvím v˘plÀového betonu a odpovídajících tfiecích sil (obr. 8b). Pro pouÏití tohoto modelu musí platit l ≥ 1,2 h. Souãinitel tfiení nemá b˘t vût‰í neÏ µ = 0,3. Zvlá‰tní pozornost má b˘t vûnována tûmto otázkám: • konstrukãnímu uspofiádání v˘ztuÏe pro pfienesení F1 v horní ãásti stûn prohlubnû, • pfienesení síly F1 podél boãních stûn do základu, • kotvení hlavní v˘ztuÏe ve sloupu a ve stûnách prohlubnû, • únosnosti ve smyku ãásti sloupu uvnitfi prohlubnû, • únosnosti v protlaãení desky pod sloupem, kde mÛÏe b˘t vzato v úvahu spolupÛsobení dobetonávky pod prefabrikovan˘m sloupem.

Literatura: [1] p rEN 1992-1-1: 2001 Navrhování betonov˘ch konstrukcí. âást 1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby (Final Draft – December 2003) [2] Lamboj, L.: Eurocode 1997-1, in: Beton TKS roã. 4, 2004, ã. 4, s. 50–52, ISSN 1213-3116 [3] Salák, J.: Materiálové modely zemin pouÏívané v souãasném software, in: Beton TKS roã. 4, 2004, ã. 4, s. 54–56, ISSN 1213-3116 [4] Litzner H. U.: Grundlagen der Bemessung nach Eurocode 2 – Vergleich mit DIN 1045 a DIN 4227. In : Betonkalender 1994, Ernst u. Sohn, str. 790–791 [5] Procházka J: Zavádûní EN 1992-1-1 „Navrhování betonov˘ch konstrukcí“ do praxe – Navrhování konstrukcí z prostého a slabû vyztuÏeného betonu, in: Beton TKS roã. 4, 2004, ã. 3, s. 56–60, ISSN 1213-3116 [6] Procházka J., Filipová J., Kohoutková A.: Zavádûní EN 1992-11 „Navrhování betonov˘ch konstrukcí“ do praxe – Konstrukãní úpravy v˘ztuÏe, zásady vyztuÏování prvkÛ, in: Beton TKS roã. 3, 2003, ã. 6, s. 42–47, ISSN 1213-3116 [7] Procházka J., Krátk˘ J.: Zavádûní EN 1992-1-1 „Navrhování betonov˘ch konstrukcí“ do praxe – Mezní stavy poru‰ení smykem, kroucením, protlaãením, in: Beton TKS roã. 3, 2003, ã. 4, s. 46–51, ISSN 1213-3116 [8] Procházka J., Krátk˘ J.: „Protlaãení základov˘ch patek“; in: Sborník konference Betonáfiské dny 2003, prosinec 2003, Pardubice, str. 162–202, âBS âSSI, ISBN 80-239-1840-0

Základová ztuÏidla Pokud je tfieba u okraje budovy navrhnout základy, které nesmí pfiesahovat obvod budovy, pak lze navrhnout spojení tûchto základÛ s vnitfiními základy pomocí nosníkÛ – základov˘ch ztuÏidel. Úãelem tûchto nosníkÛ je vylouãení v˘stfiednosti zatíÏení pÛsobícího na vnûj‰í základy (obr 9).

Obr. 10 A – tlaãená oblast zvy‰ující kotevní únosnost Fig. 10 A – compressed area increasing the anchorage capacity

Tab. 1 Doporuãená minimální prÛfiezová plocha podélné v˘ztuÏe pilot betonovan˘ch na místû Tab. 1 The recommended minimal section area of the longitudinal reinforcement of piles concreted in situ Plocha pfiíãného fiezu piloty Ac Ac ≤ 0,5 m2 0,5 m2 < Ac ≤ 1,0 m2 Ac > 1,0 m2

54

B

Z Á K L A DY

ETON

• TEC

Minimální plocha podélné v˘ztuÏe As,bpmin As ≥ 0,005 Ac As ≥ 2500 mm2 As ≥ 0,0025 Ac

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION b˘t respektovány pfii jejich návrhu. PoÏadavky se t˘kají rozmûrÛ prÛfiezu a procesu betonování piloty. Hodnota prÛmûru pouÏívaná ve v˘poãtech u pilot betonovan˘ch na místû bez trvalého paÏení, by mûla b˘t: • pokud je dnom < 400 mm, d = dnom – 20 mm, • pokud je 400 mm ≤ dnom ≤ 1000 mm, d = 0,95 dnom , • pokud je dnom > 1000 mm, d = dnom – 50 mm, kde dnom je jmenovit˘ prÛmûr piloty. Vrtané piloty Ustanovení platí pro vyztuÏené piloty. Pro piloty bez v˘ztuÏe platí ustanovení pro prost˘ beton. DÛleÏit˘ je voln˘ pohyb betonu kolem v˘ztuÏe; proto uspofiádání v˘ztuÏe, v˘ztuÏn˘ch ko‰Û a v‰ech pfiipojen˘ch vloÏek musí b˘t takové, aby tento voln˘ pohyb betonu vloÏená v˘ztuÏ neomezila. Vrtané piloty s prÛmûrem nepfiesahujícím h1, mají b˘t opatfieny minimální podélnou v˘ztuÏí As,bpmin uspofiádanou po obvodû prÛfiezu. Hodnoty h1 a As,bpmin budou urãeny v NP, doporuãené hodnoty jsou 600 mm a As,bpmin je uvedena v tab.1. Minimální prÛmûr podéln˘ch prutÛ je d2, jejich poãet n1 a svûtlá vzdálenost sou-

sedních prutÛ mûfiená po obvodû je s1. Hodnoty d2, n1 a s1 budou urãeny v NP, doporuãené hodnoty jsou 16 mm, 6 mm a 200 mm. Konstrukãní uspofiádání podélné a pfiíãné v˘ztuÏe vrtan˘ch pilot uvádí EN 1536. Základy podepfiené pilotami Patka podepfiená pilotami musí b˘t dostateãnû tuhá a musí pfiená‰et zatíÏení ze sloupu do pilot a má mít dostateãnou v˘‰ku pro zakotvení v˘ztuÏe sloupu a pilot. Vzdálenost vnûj‰ího okraje piloty od okraje základu by mûla b˘t taková, aby síly v taÏen˘ch ãástech základu mohly b˘t dostateãnû zakotveny. Je tfieba uvaÏovat i oãekávanou odchylku polohy piloty na staveni‰ti. VyztuÏení patky podepfiené pilotami by mûlo b˘t stanoveno pomocí analogického prutového modelu (strut-and-tie model) nebo pruÏn˘mi metodami, pokud je to vhodné. Hlavní tahová v˘ztuÏ pfiená‰ející úãinky zatíÏení by mûla b˘t soustfiedûna v oblastech napûtí mezi hlavami pilot. Mûla by b˘t pouÏita v˘ztuÏ o prÛmûru vût‰ím neÏ dmin, jehoÏ hodnota bude urãena v NP; doporuãená hodnota je 8 mm. JestliÏe plocha této v˘ztuÏe je rovna aspoÀ mini-

Z ÁV E R Veºká únosnosÈ, malá spotreba materiálu a prakticky moÏnosÈ voºby ºubovolného

tvaru ‰krupiny, umoÏÀuje návrh a realizáciu nároãn˘ch a estetick˘ch stavieb. V tomto príspevku je popísan˘ nov˘ postup pri v˘robe ‰krupinov˘ch kon‰trukcií zakriven˘ch v dvoch rovinách. VyÏaduje sa pri tom materiál, ktor˘ je v ‰tádiu prí-

Literatura: [1] Dischinger F.: Fortschritte im Bau von Massivkuppeln; Bauingenieur Heft 10; 362–366; 1925 [2] Dischinger F.; Finsterwalder U.: Die weitere Entwicklung der Schalenbauweise „Zeiss-Dywidag“; Beton und Eisen 16, Heft 7/8, 10–12, 14–16; 1932 [3] Isler H.: New shapes for shells. International Colloquium an Construction Processes of Shell Structures; Madrid; 1959 [4] Ramm E.; Schunck E.: Heinz IslerSchalen, Katalog zur Ausstellung; Karl Krämer; Stuttgart; 1986 [5] Kollegger J.; Preisinger C.: Verfahren zur Herstellung von zweifach gekrümmten Schalen; Patentanmeldung;

Österreichisches Patentamt; 2004 [6] Harrer J.: Herstellung einer zweifach räumlich gekrümmten Stahlbetonschale ohne Verwendung von Lehrgerüst und Schalung; Diplomarbeit; TU-Wien; 2004 [7] Kaulfus M.: Verfahren zur Herstellung von zweifach räumlich gekrümmten Schalen aus Eis; Diplomarbeit; TUWien; 2004 [8] Drexler T, Schwarz C.: Temporäre Eventarchitektur mit Flächentragwerken aus Eis-Glasfaser-Verbundwerkstoff. Diplomarbeit TU-Wien 2004 [9] Kraus K: PHOTOGRAMMETRIE – Band 1, Geometrische Informationen aus Photographien und Laserscanneraufnahmen, 7. Auflage, Berlin: Walter de Gruyter Verlag

Dokonãení ãlánku ze strany 49

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

mální v˘ztuÏi, mohou b˘t vynechány rovnomûrnû rozmístûné pruty podél spodního povrchu prvku. RovnûÏ není tfieba v˘ztuÏ po stranách a u horního povrchu, pokud nemohou v tûchto ãástech prvku vzniknout tahy. K ukotvení tahové v˘ztuÏe mohou b˘t pouÏity pfiíãné pfiivafiené pruty. V takovém pfiípadû lze pfiivafien˘ prut povaÏovat za souãást pfiíãného vyztuÏení v kotevní oblasti uvaÏovaného v˘ztuÏného prutu. Lze pfiedpokládat, Ïe tlak vyvozen˘ podporovou reakcí piloty se rozná‰í pod úhlem 45° od okraje piloty (obr. 10). Tento tlak je moÏno uvaÏovat pfii v˘poãtu kotevní délky. Tento pfiíspûvek byl vypracován za podpory VZ MSM 210000001. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. tel.: 224 354 633 e-mail: [email protected] Doc. Ing. Alena Kohoutková, CSc. tel.: 224 353 740 e-mail: [email protected] oba: Katedra betonov˘ch konstrukcí a mostÛ FSv âVUT Thákurova 7, 166 29 Praha 6 fax: 233 335 797

pravy v tekutej forme a po zatvrdnutí dosahuje potrebné pevnosti v tlaku. Pri praktickom pouÏití je moÏné uveden˘m spôsobom navrhnúÈ a vyrobiÈ Ïelezobetónové ‰krupiny s rozponom aÏ do 80 m a z ºadu aÏ do rozponu 30 m. V zimnom období sa plánuje zhotovenie ºadovej ‰krupiny s rozponom ca. 20 m. Do budúcnosti sa plánuje uveden˘m postupom vyrobiÈ ‰krupiny, ktoré majú iné formy kruhového v˘seku (obr. 11) ako aj vyskú‰anie in˘ch tvarov ‰krupín (napr. ‰krupiny s negatívnou Gausovou krivosÈou). Architekti Drexler a Schwarz vo svojej diplomovej práci [8] navrhujú rôzne estetické formy ‰krupín, ktoré je moÏné vyrobiÈ uveden˘m postupom ako ºadové ‰krupiny vystuÏené sklenn˘mi vláknami. O. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Johann Kollegger [email protected] Dipl.-Ing. Clemens Preisinger [email protected] Dipl.-Ing. Dr. techn. Vladimír Benko [email protected] v‰ichni: Institut für Stahlbeton- und Massivbau Karlsplatz 13, A-1040 Wien

5/2004

55

SPEKTRUM SPECTRUM

ODBORNÁ

EXKURZE

DÁNSKO 2004 Obr. 1 Pohled na visut˘ most Storebælt z v˘chodu

a tradiãních Vikingsk˘ch slavností ve Frederikssundu (www.vikingespil.dk). I v dal‰ích dnech se dafiilo zpestfiit nároãnou technickou náplÀ exkurze krátk˘mi, ale pÛsobiv˘mi zastávkami u skvûle udrÏovan˘ch stavebních památek, ãas zbyl i na zevrubnûj‰í prohlídku Kodanû (www.aok.dk). Podûkování za pomoc pfii sestavování a naplnûní hodnotného programu patfií tentokrát pfiedev‰ím Dr. M. W. Braestrupovi z firmy RAMBØLL, a dále ·védské betonáfiské spoleãnosti (Ing. P. Hultovi, www.betong.se, a Ing. Ch. Lassenovi, www.byggteknik.net) a pfiednímu svûtovému v˘robci pfiedpínacích systémÛ, firmû DSI (Ing. U. de Neergaardovi, www.aagechristensen.dk, a Ing. M. Chvalovi, www.sm7-dsi.cz). VLASTIMIL ·RÒMA PROGRAM EXKURZE UÏ dvakrát, v letech 2002 a 2003, hostila âeská betonáfiská spoleãnost âSSI (âBS) v˘pravu stavebních inÏen˘rÛ z kodaÀské spoleãnosti RAMBØLL (www.ramboll.dk). V leto‰ním roce to byli právû pfiátelé z této nejvût‰í projekãní a konzultaãní firmy Dánska (4000 zamûstnancÛ, 70 kanceláfií v celé Skandinávii a Finsku), ktefií pfiispûli „na oplátku“ k atraktivnosti odborné exkurze âBS „V˘znamné stavby v Dánsku + The Turning Torso v Malmö“. Odborná exkurze do Dánska a ·védska probûhla 19. aÏ 23. ãervna 2004 za zájmu technické vefiejnosti, kter˘ opût v˘raz-

nû pfiekroãil limit 48 moÏn˘ch úãastníkÛ. Technickou ãást tvofiily prohlídky pfiemostûní prÛlivÛ Velk˘ Belt (www.sundogbaelt.dk) a Øresund (www.oeresundsbron.com) s v˘jimeãn˘mi mosty a tunely, v˘stavba nového dopravního spojení Øresund Link (www.m.dk) a moderní mûstské ãtvrti Ørestad (www.orestad.dk) v Kodani. ·védskou ãást exkurze tvofiila náv‰tûva staveni‰tû mrakodrapu The Turning Torso (www.turningtorso.com) v Malmö. Odbornému programu pfiedcházela sobotní náv‰tûva zámku Frederiksborg Slot

P ¤ E M O S T ù N Í V E L K É H O B E LT U Extrémní teritoriální roztfií‰tûnost Dánského království, které je spolu s Jutsk˘m poloostrovem tvofieno více neÏ 400 ostrovy s cca 7 300 km pobfieÏí (1 km na kaÏd˘ch 6 km2 plochy) vedla odnepamûti k samozfiejmosti husté lodní dopravy a nezbytnosti kapacitních trajektÛ na hlavních dopravních tepnách. Po vybudování pevného spojení Jutska s ostrovem Funen pfiemostûním Malého Beltu v roce Obr. 3 Nová stanice Kastrup Airport na Ïelezniãní trati Øresund Link

Obr. 2 Nov˘ Terminál 3 Leti‰tû Kastrup v Kodani

56

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

SPEKTRUM SPECTRUM

1935 uplynulo pfies 60 let, neÏ byl v roce 1998 zprovoznûn Storebælt Link, pevné spojení Funenu s nejvût‰ím dánsk˘m ostrovem Zélandem, na kterém leÏí KodaÀ. Je ale stále zjevnûj‰í, Ïe právû toto pfiemostûní zmûnilo charakter Dánska: hlavní mûsto je souvislou dálnicí napojeno na evropsk˘ kontinent a z nûkdej‰í ostrovní fií‰e s fiadou izolovan˘ch oblastí se stala územnû sjednocená zemû. Provoz pfies Velk˘ Belt pfiekonává v‰echna oãekávání a doba návratnosti investovan˘ch 21,4 miliardy DKK se zkrátí podle nov˘ch propoãtÛ pfii dne‰ní úrovni m˘ta (kaÏd˘ pfiejezd autobusu napfi. 995 DDK) z pfiedpokládan˘ch 30 na 18 let. U v˘chodního pfiedpolí tzv. v˘chodního mostu, kter˘ je se sv˘mi 1624 m stále je‰tû druh˘m nejdel‰ím mostním polem svûta, je v provozu v˘bornû vybavené náv‰tûvnické centrum s fiadou modelÛ, podrobn˘m popisem konstrukcí mostÛ a tunelu, projekcí filmÛ a také s vyhlídkovou plo‰inou, odkud je pÛsobiv˘ pohled na pylony mostu, které svojí v˘‰kou 254 m nad úrovní mofie tvofií zároveÀ nejvy‰‰í body celého Dánska. Parametry a v˘stavba 18 km dlouhého Storebælt Link byla popsána v fiadû ãlánkÛ a publikací. Velmi pfiehledné jsou informace na jiÏ zmínûném www.sundogbaelt.dk. N O V É D O P R AV N Í S P O J E N Í ØRESUND LINK V KODANI Podobnû jako na praÏském leti‰ti, rychle vzrÛstá poãet cestujících i v pfiípadû kodaÀského Kastrup Airport. Na rozdíl od Prahy, která efektivní napojení Ruzynû na systém mûstské vefiejné dopravy teprve hledá, v‰ak obdobnou potfiebu KodaÀ jiÏ intenzivnû fie‰í. V bezprostfiedním napojení na nov˘ odletov˘ Terminal 3 (Obr. 2) jsou proto novû situovány dvû stanice – Obr. 5 Interiér stanice metra Islands Brygge

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Ïelezniãní uÏ je v provozu (Obr. 3), stanice metra ve v˘stavbû. Obû umoÏní spojení leti‰tû s centrem hlavního mûsta, protoÏe Ïelezniãní traÈ Øresund Link je v oblasti Kodanû integrována do systému mûstské hromadné dopravy. Stanice metra Kastrup Airport se stane v roce 2007 koneãnou stanicí prodlouÏení Ïluté linky M2, která vede z centra v˘chodnû a konãí dnes stanicí Lergravsparken. Vybudování tohoto úseku dlouhého 4,5 km (z toho plné 4 km vedené povrchovû) je 3. etapou v˘stavby kodaÀského metra, jehoÏ první linka byla zprovoznûna aÏ v fiíjnu 2002 (Obr. 4). KodaÀské metro se ov‰em díky pozdnímu startu pouãilo od jin˘ch mûst a integrovalo v sobû jednotlivé pfiednosti jejich systémÛ získané ãasto dlouh˘m v˘vojem. To, co upoutá cestujícího jako první, je plnû automatizovan˘ provoz metra. Dlouhé soupravy o 5, 6 vozech fiízené lidskou posádkou a pfiijíÏdûjící ve ‰piãce v intervalech min. 3 minuty, jak je známe napfi. z Prahy, jsou v Kodani nahrazeny krátk˘mi bezpilotními soupravami s intervaly automaticky udrÏovan˘mi na 120 vtefiinách. Vozy najíÏdûjí zpÛsobem znám˘m z terminálÛ velk˘ch leti‰È: vÛz zastaví dvefimi tûsnû proti dvefiím chránûného nástupi‰tû, aby se oboje souãasnû otevfiely a zavfiely, aniÏ mÛÏe dojít ke zranûní cestujících nebo snad k pádu do koleji‰tû. Propracovan˘ systém automatického fiízení provozu (ATC) je postaven na souhfie tfiech subsystémÛ: bezpeãnosti provozu a cestujících (ATP), bezpilotního pohybu souprav (ATO) a celkového fiízení provozu vãetnû nezbytného monitoringu (ATS).

Systém se zatím velmi osvûdãuje: ‰etfií personál provozu a umoÏÀuje vûnovat se více pohodlí a bezpeãnosti cestujících, automatick˘ provoz je zároveÀ i pohodlnûj‰í, spolehlivûj‰í a rychlej‰í. N O VÁ â T V R Ë ø R E S TA D V K O D A N I V roce 1995 vyhráli fin‰tí architekti soutûÏ na urbanistické fie‰ení nové kodaÀské ãtvrti Ørestad, kterou se mûsto a stát rozhodly vybudovat na zelené louce pfii v˘chodním okraji zalesnûné ãásti ostrova Amager, pfiesnû na jih od centra Kodanû. Se stavebními pracemi se zaãalo v roce 1997, souãasnû se stavbou zelené linka metra M1, která byla otevfiena v roce 2002 a která tvofií jakousi pátefi budoucího „mûsta budoucnosti“ (Obr. 6). Zajímav˘ je model financování tohoto velkorysého projektu, do nûhoÏ mûsto a stát nevloÏily s v˘jimkou demolice star˘ch pfiístavních objektÛ a v˘kupu nûkolika pozemkÛ Ïádné investiãní prostfiedky. Speciální „vefiejná“ developerská organizace Ørestad Development Corporation si pÛjãila od komerãních bankovních domÛ s garancí mûsta a státu prostfiedky, za které za 112 milionÛ DKK nakoupila potfiebné pozemky, ty upravila a vybavila infrastrukturou, vybudovala zmínûnou linku metra a zahájila stavbu prvních ãástí nového mûsta. PÛjãky zaãala zároveÀ ihned splácet prodejem (pfiím˘m i opcemi) pozemkÛ komerãním developerÛm i koneãn˘m zájemcÛm za ceny v˘raznû zhodnocené

Obr. 4 Schéma budoucí podoby kodaÀského metra Obr. 6 Linka metra M2 procházející ãtvrtí Ørestad

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

57

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 7 Úãastníci exkurze pfii 3D prezentaci budoucího Ørestad City Obr. 8 Model nové koncertní sínû, Ørestad University District, KodaÀ

Obr. 9 Poãítaãová vizualizace pfienosu obrazu na stûny plá‰tû koncertní haly

jiÏ vybudovanou infrastrukturou a reáln˘m i oãekávan˘m rozvojem území. Ørestad bude mít podobu jak˘chsi ãtyfi korálkÛ navû‰en˘ch na severojiÏnû orientované niti komunikací – mají ho ve finále tvofiit vlastnû ãtyfii mûstské obvody

Obr. 10 Pohled na zavû‰en˘ most Øresund ze ‰védské strany

(University District, Amager Common District, Ørestad City a West Amager District) budované v relativní nezávislosti na sobû, a pfiedev‰ím postupnû tak, aby byly síly dokonãit uÏ zahájen˘ obvod co nejdfiíve a nedopustit plo‰nou rozestavûnost celého území. V˘stavba je naplánována na cca 30 let a ve v˘sledné podobû má poskytnout 3,1 mil. m2 uÏitné podlahové plochy. V souãasnosti je v plné v˘stavbû první, univerzitní obvod. Ten byl také jedním z cílÛ exkurze âBS. Jednou z dominant University District bude nov˘ koncertní sál, ultramoderní víceúãelová budova s variabilním jevi‰tûm a zavû‰en˘mi pohybliv˘mi balkóny hledi‰tû antropomorfních tvarÛ. Cel˘ interiér sálu vãetnû stropu bude moÏné tvarovû optimalizovat podle charakteru hudební produkce tak, aby byl v˘sledn˘ akustick˘ (ale i vizuální) dojem co nejúãinnûj‰í. Úãastníci exkurze mûli moÏnost shlédnout skuteãnû pÛsobivou 3D prezentaci budoucí podoby Ørestad City i samotné koncertní sínû. Ta bude v koneãné úpravû ukryta v prÛsvitném, 45 m vysokém kvádru z modrého skla a plastÛ, na které bude moÏné napfi. promítat jako na obfií obrazovku dûní uvnitfi sálu nebo audiovizuální programy podle potfieby (Obr. 9). P¤EMOSTùNÍ PRÒLIVU ØRESUND Na rozdíl od triumfu Storebælt Link, kter˘ doslova sjednotil Dánsko, provoz pfies Øresund Link otevfien˘ v roce 2000 svornû královsk˘mi páry obou, v minulosti tolik soupefiících, zemí zatím vzrostl jen na úroveÀ 3 miliony vozidel roãnû, tj. asi 35 % provozu pfies Velk˘ Belt. Zatím se nezdá, Ïe by se investiãní náklady (16 mi-

58

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

SPEKTRUM SPECTRUM

liard DKK) vrátily m˘tn˘m dfiíve neÏ za plánovan˘ch 30 let. V˘voj ale mÛÏe pfiinést pfiekvapení. Propojením aglomerace Kodanû (1 200 000 obyvatel) s aglomerací Malmö (250 000 obyvatel) nevznikl jen nejvût‰í lokální pracovní trh Skandinávie, v nûmÏ napfi. sídlí 15 univerzit se 130 000 studentÛ. Stále zfietelnûji se totiÏ projevuje tendence mlad‰ích DánÛ utíkat z pfielidnûné a drahé Kodanû na druhou stranu mostu a usídlovat se na pfiedmûstí Malmö, kde je podstatnû levnûji, klidnûji, a je tam víc prostoru. A pfiejet autem prÛliv zpátky „domÛ“ na Zéland nezabere víc neÏ zhruba pÛlhodinu. ·védové tento aspekt nenesou s nad‰ením, protoÏe se necítí dobfie v roli pfiedmûstí Kodanû, ale pfiemostûní _resundu pfiineslo strategick˘ efekt pfiedev‰ím jim: i oni jsou nyní rychlou a kapacitní tepnou napojeni na evropsk˘ kontinent. Dánové uÏ byli. Podobnû jako v pfiípadû Storebælt Link byly i parametry a v˘stavba 16 km dlouhého Øresund Link s dnes nejdel‰ím kombinovan˘m evropsk˘m mostem Øresund Bridge (7,8 km, obr. 10) popsány v fiadû ãlánkÛ a publikací. Jak bylo uvedeno, pfiehledné vstupní informace jsou na www.oeresundsbron.com. V ¯·KOVÁ B U DOVA TH E TU R N I NG TORSO V MALMÖ Pfies ve‰ker˘ pÛvab a kvalitu infrastruktury i prostfiedí je v propojeném Øresund regionu ‰védské Malmö proti Kodani zatím tím „slab‰ím“, ménû v˘razn˘m a ménû pfiitaÏliv˘m partnerem, a to jak pro investiãní kapitál, tak pro turistick˘ ruch. Radnice v Malmö proto ani pfiíli‰ neskr˘vá, Ïe za projektem extravagantního mrakodrapu The Turning Torso stojí pfiedev‰ím potfieba vystavût – mj. i neotfiele drav˘m marketingem – vizuální symbol, jakousi svébytnou ikonu ‰védské ãásti regionu, protoÏe stojící velkolep˘ most patfií jaksi obûma bfiehÛm a je „jen“ Cestou, nikoliv Cílem. Cel˘ svût mÛÏe proto na webové stránce www.turningtorso.com sledovat v on-line pfienosu postup promûny nûkdej‰í cviãné skulptury Santiaga Calatravy (www.calatrava.com) v ambiciózní, v idylické rovinû jiÏního cípu ·védska myslím ov‰em lehce monstrózní, 190 m vysokou „high-rise“, od níÏ si mûsto slibuje pozornost svûtové vefiejnosti, injekce dal‰ích investic do okolí a tím urychlení rozvoje celé oblasti. V˘stavba budovy, která je po stavební stránce samozfiejmû nesmírnû zajímavá, B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 11 V˘stavba The Turning Torso v Malmö

zaãala v ãervnu 2001 a má b˘t dokonãena v létû 2005. KaÏdá z jejích 9 pûtipodlaÏních krychlí si „odkroutí“ sv˘ch 10 z 90° v˘sledného natoãení posledního, 54. podlaÏí, pfiiãemÏ kaÏdé z pater poskytne 400 m2 uÏitné plochy. Nosn˘m systémem je Ïelezobetonov˘ skelet vyztuÏen˘ robustním tuh˘m jádrem a radiálními stûnami. Stropy jsou monolitické, pfiedpínané. AÏ dodateãnû se k jiÏ stojící budovû montuje robustní „stvol“ z bíle natfien˘ch ocelov˘ch trub, kter˘ má spí‰ neÏ co statického za úkol dotvofiit tvÛrcovu architektonickou vizi lidského trupu v dynamickém, rotujícím pohybu. Spodní dvû krychle jsou urãeny pro kanceláfiské vyuÏití, v horních sedmi budou víceménû luxusní byty, rovnûÏ navrÏené – vãetnû v˘bûru materiálÛ, fie‰ení pfiíãek a stavebních doplÀkÛ – prestiÏní Samark Architecture & Design AB ve spolupráci s architektem Calatravou. Kromû fiady jin˘ch vymoÏeností budou mít nájemníci The Turning Torso moÏnost vyuÏívat i vlastní prostorn˘ box ve spoleãném, optimálnû temperovaném vinném sklípku. SOUHRNNÉ

P O Z N AT K Y A D A L · Í

PLÁNY

Odborná exkurze âBS na velké stavební projekty Dánska a jihu ·védska se opût setkala s velká ochotou a pfiipraveností hostitelÛ a mûla opût ‰tûstí na pfiízeÀ poãasí, které je v této ãásti Evropy i v létû vûtrné a s ãast˘mi pfieháÀkami. Program odborn˘ i ten doplÀkov˘ kulturnû-poznávací byly nabité, v‰e ale probûhlo bez jediného zaváhání. Vzhledem k velké vzdálenosti Dánska byla poprvé realizována doprava letecky s tím, Ïe soubûÏnû jel z âR autobus, kter˘ pak po cel˘ch 5 dní zaji‰Èoval dopravu úãastníkÛ na místû. Tento model dopravy u‰etfiil dva cestovní dny a ve v˘sledku se plnû osvûdãil. Úãastníci, z nichÏ mnozí byly na v‰ech tfiech dosavadních exkurzích âBS, opût projevovali svoji plnou spokojenost, coÏ je pro sekretariát âBS dal‰ím závazkem pro letní odbornou exkurzi v roce 2005. Na fiadu pfiijde s vysokou pravdûpodobností Skotsko. Z materiálÛ odborné exkurze bylo pro její úãastníky a pro potfieby âBS vytvofieno dokumentaãní CD, které obsahuje mj. osmnáctiminutov˘ film. Obr. 12 Typické podlaÏí s vyhlídkovou galerií

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

59

SPEKTRUM SPECTRUM

OPERNÍ

DÒM V

SYDNEY

N AT A S C H A K A M E S První velká renovace opery v Sydney se blíÏí, oznámil v únoru premiér Bob Carr. Budou to první velké konstrukãní zmûny na budovû svûtoznámého operního domu od jeho otevfiení v roce 1973. Nová skleJørn Utzon: Je tfieba se nûná fasáda a lodÏie pohybovat na hranici otevfiou západní foyer moÏného smûrem k pfiístavu. Autorem zmûny je opût architekt Jørn Utzon, kter˘ se tímto mistrovsk˘m dílem zapsal do historie svûtové moderní architektury.

60

„Jak plyne ãas a vyÏaduje zmûny, musí b˘t i budovy revitalizovány, aby vyhovovaly nov˘m potfiebám. Zmûny by v‰ak mûly b˘t provádûny citlivû, aby byl pÛvodní charakter budov zachovaly.“ Jørn Utzon

roty, znám˘ americk˘ architekt Saarinen, kter˘ se opozdil, si nechal pfiedloÏit vylouãené projekty a okamÏitû UtzonÛv návrh do soutûÏe vrátil se slovy „to je obrovská architektura.“ Návrh byl jiÏ bûhem dal‰ího prÛbûhu soutûÏe oznaãován za geniální a vyhrál na celé ãáfie. Porota ocenila pfiedev‰ím citlivé zasazení operního domu do atmosféry pfiístavu a celého prostfiedí. Nejvût‰í umûní v‰ak bylo tento kouzeln˘ design pfiemûnit na funkãní konstrukci.

K údivu celého svûta zvítûzil v roce 1957 dánsk˘ archiktekt Jørn Utzon v mezinárodní architektonické soutûÏi, která byla vypsána v roce 1955 na budovu národní opery situovanou na krásném v˘bûÏku u pfiístavu v Sydney. Do soutûÏe bylo pfiihlá‰eno 234 návrhÛ. UtzonÛv návrh byl v‰ak tak originální a odváÏn˘, Ïe prostû ostatní zanechal daleko vzadu. Pfiitom do‰lo v soutûÏi málem ke kardinálnímu omylu. Projekt pomûrnû neznámého 38letého dánského architekta byl totiÏ vylouãen jiÏ v prvním kolem, protoÏe nesplÀoval vstupní technická kritéria. âlen po-

HISTORIE PROJEKTU Historie celého projektu je velmi pestrá, jak tomu zpravidla u tvarovû netradiãních staveb b˘vá. Práce byly zahájeny v roce 1959. V roce 1965 nastaly první problémy. Volby vyhráli konzervativci a okamÏitû zaãaly stavbu bojkotovat. Stavební náklady totiÏ mnohokrát pfiekroãily pÛvodní odhady. Nepfiístupn˘ jak˘mkoli kompromisÛm, Utzon v únoru 1966 práci na opefie vzdal. Ve své rezignaci uvedl památnou vûtu: „V‰echny ty velké problémy jsem nezpÛsobil já, ale budova opery“. Krátce poté z Austrálie odjel a uÏ se sem

Obr. 2 Opera

Obr. 3 Stavba z ptaãí perspektivy

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Obr. 1 Opera a Harbour Bridge

nikdy nevrátil. Na‰tûstí v‰ak hlavní stavba, zahrnující velkolepé lastury, byla dokonãena podle jeho projektu. Interiér budovy ov‰em mûl b˘t dokonãen rychle a levnû – tak znûlo rozhodnutí ‰etrn˘ch politikÛ. V díle Utzona pokraãoval t˘m australsk˘ch architektÛ, jejichÏ práce byla pfiísnû sledována. V˘sledkem dokonãovacích prací bylo, Ïe se jednotlivé prostory – operní dÛm se stal víceúãelovou halou – nikdy nedaly vyuÏít optimálnû. Operní dÛm se stal koncertním sálem, scénicky nároãné opery zde nemohly b˘t inscenovány, kino slouÏilo jako divadlo a naopak. Bylo to sice levnûj‰í, ale ne ve smyslu umûní. Exteriér tedy zÛstal vûrn˘ Utzonovu návrhu, interiér je odli‰n˘ a rozpor mezi nádhern˘m exteriérem a v‰edním interiérem je nepfiehlédnuteln˘. Vrcholem ironie byla skuteãnost, Ïe odchodem Utzona se situace naopak zhor‰ila. V dobû, kdy opustil Austrálii, se náklady po devítileté práci pohybovaly kolem 22 mil. dolarÛ. Novému t˘mu architektÛ to trvalo dal‰ích sedm let, Obr. 4 Koncertní sál

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 5 Pohled na Operu z centra Sydney

neÏ byla opera v roce 1973 dokonãena. Koneãné náklady ãinily 102 mil. dolarÛ. Kdyby dokonãil operu Utzon, byla by hotova jiÏ v roce 1968. Utzon se dokonce ani neúãastnil slavnostního otevfiení Opery královnou AlÏbûtou v fiíjnu 1973 a do Austrálie se nikdy nevrátil, aby se na své dílo podíval. KONSTR U KC E OPE RY Operní dÛm zdobí v˘bûÏek, kter˘ se naz˘vá Bennelong Point. Obklopen ze tfií stran mofiem, ze ãtvrté nádhernou botanickou zahradou a sousedící s majestátním mostem Sydney Harbour Bridge, kontrastuje jeho krása s v‰edními kanceláfisk˘mi mrakodrapy a hotely centra mûsta. V˘raznû skulpturálnû tvarovaná trojtraktová stavba opery je vidût ze v‰ech stran. Její bílé stfiechy se pfiekr˘vají jako lastury, ukr˘vající pût samostatn˘ch hal, urãen˘ch ke koncertÛm, operním pfiedstavením a ãinohfie. Dále jsou tu umístûny v˘stavní prostory a restaurace. Konstrukci tvofií masívní betonov˘ piedestal, kter˘ je rozloÏen na velké platformû v˘bûÏku, takÏe budova dûlá dojem, jako by se vzná‰ela nad vodou. Nad piedestalem jsou tfii shluky betonov˘ch lastur, pod kter˘mi jsou umístûny sály a divadla. Sály jsou uzavfieny v dfievûn˘ch konstrukcích z eukalyptového dfieva, které zaruãují dobrou akustiku. Lastury pokr˘vá více neÏ milion glazovan˘ch i matn˘ch keramick˘ch dlaÏdic nejrÛznûj‰ích velikostí. ZdÛrazÀují radiální vzor budovy a ve svûtle se lesknou jako rybí ‰upiny. Kachlíky nechal Utzon vyrobit v jiÏním ·védsku, sklenûná okna ve Francii. V˘sledkem promy‰lené fasády je dynamick˘

objekt pfiispívající k vûãnû se mûnící hfie svûtla, vody, jachet a ostatní pfiístavní dopravy. Neexistuje rozdíl mezi stropy a stûnami, protoÏe v sebe navzájem pfiecházejí. Hra svûtel na lasturách vytváfií dojem, Ïe budova Ïije, a Ïe se pohybuje. Bûlost lastur zjednodu‰uje formu a dramaticky zvy‰uje jejich profil. Ve‰kerá technologie a provozní zázemí opery byly umístûny do podzemí. Jen tak mohl vzniknout ãist˘ vjem architektury. P R Ò B ù H S TAV BY V první fázi bylo nutné upravit staveni‰tû a vybudovat hlubokou plochou základnu, na níÏ budova stojí. Práce byly zahájeny v roce 1959. Tehdy je‰tû nebylo jasné, zda budou moci b˘t Utzonovy lastury vÛbec postaveny. V této fázi se pfiedpokládalo, Ïe bude stfiecha postavena na klenbû z betonu litého do dfievûn˘ch a ocelov˘ch fo-

Obr. 6 Nedûlní odpoledne

rem. To by v‰ak bylo neúnosnû nákladné, a tak pfii‰el Utzon s nov˘m nápadem. Navrhl, aby byly lastury vyrobeny z prefabrikovan˘ch betonov˘ch Ïeber, která budou stát vedle sebe a budou mít stejné zakfiivení. Dokázal, Ïe by dílce mohly b˘t v˘seãí koule o polomûru 75 m, jako by byly vykrojené ze slupky pomeranãe. Místo toho, Ïe by v‰ak byly z jednoho kusu, mûly b˘t sestavené z Ïeber odlit˘ch jednotlivû na místû v pomûrnû malém mnoÏství forem a potom spojené lepením a ocelov˘mi v˘ztuÏemi. Îebra tvaru Y jsou umístûna tak blízko sebe, Ïe se témûfi dot˘kají. Vzájemnû je drÏí betonové spoje a na vnûj‰í stranû jsou pokryty vrstvou keramick˘ch dlaÏdic. Velk˘m problémem bylo jejich umístûní. Utzon totiÏ povaÏoval pokrytí stfiechy za klíãovou záleÏitost. „Nev˘hodn˘

Obr. 7 Pohled z interiéru – ãelní strana

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

61

SPEKTRUM SPECTRUM a)

b)

Obr. 8 PrÛbûh stavby a), b)

Obr. 9 V˘bûÏek Bennelong Point

materiál zkazí celou stavbu,“ tvrdil. Stfiecha se musí na slunci lesknout, musí vydrÏet velké teplotní v˘kyvy, musí se sama ãistit a mnoho let zÛstat beze zmûn. Utzon zkusil takov˘ materiál hledat jiÏ v minulosti a nalezl jedinû dlaÏdice. Jedním z tajemství konstrukce je, jak jsou podepfieny jednotlivé lastury. Na první pohled je to jen na dvou místech, bez pomocí sloupÛ. Toho je dosaÏeno spojením velk˘ch lastur s men‰ími obrácen˘mi na druhou stranu a vytvofiením samostatn˘ch jednotek. ProtoÏe kaÏdá lastura spoãívá na zemi na dvou místech, stojí jednotka pevnû na ãtyfiech bodech. Dal‰ím nelehk˘m úkolem bylo zasklení otevfien˘ch koncÛ lastur. Utzon od zaãátku propagoval sklo do vût‰iny lastur, nebylo v‰ak snadné najít zpÛsob, jak sklo udrÏet na místû. Sklo bylo nakonec podepfieno vertikálními pfiíãlemi, které sahají aÏ do ústí lastur. Problémem bylo rovnûÏ odhluãnûní proti sirénám lodí. A v této fázi stavby Utzon z Austrálie ode‰el. PROJEKT REKONSTRUKCE Australská vláda si pomalu ale jistû zaãala uvûdomovat velk˘ v˘znam celého objektu opery, její nedostatky a souãasnû rostoucí Obr. 10 Západní pfiístavba s tapisérií dle návrhu Utzona

62

B

nároky náv‰tûvníkÛ. Po 36 letech proto koneãnû navrhla cestu k smífiení a pfied dvûma lety se obrátila na Jorna Utzona. Tehdy osmdesátitfiílet˘ architekt byl pfiíleÏitostí své velkolepé dílo pfiece jen dokonãit nad‰en a velkoryse projevil ochotu ke spolupráci na pfiipravované rekonstrukci. V loÀském roce se Utzon u pfiíleÏitosti prezentace plánÛ rekonstrukce objevil v Austrálii na televizní obrazovce a prohlásil: „Jsem zpátky.“ Dnes fiídí pûtaosmdesátilet˘ Utzon cel˘ projekt rekonstrukce a modernizace budovy z Kodanû a jeho syn architekt Jan Utzon spolupracuje s australsk˘m architektem Richardem Johnsonem pfiímo v Sydney. Aktuální projekt rekonstrukce spoãívá v otevfiení západního foyeru smûrem k pfiístavu. Tuto stranu objektu podél promenády oznaãil fieditel operního domu Norman Gillespie jako „mrtv˘ prostor“. Novou fasádou budou moci náv‰tûvníci vstoupit z lodÏie pfiímo do budovy. Troje nové dvefie a ‰est obrovsk˘ch oken poskytnou objektu touhu kaÏdého majitele domu v Sydney – velkolep˘ v˘hled na pfiístav. V‰ichni úãastníci rekonstrukce mají jeden cíl: operní dÛm má koneãnû odpovídat pfiáním a zámûrÛm svého architekta. Pfiitom Utzon na sv˘ch star˘ch plánech nelpí, ale je naopak ochoten je pfiizpÛsobit dne‰ním moderním technick˘m poÏa-

ETON

• TEC

H NOLOG I E

davkÛm. Koncertní sál a operní divadlo budou kompletnû modernizovány a vybaveny takovou akustikou, kterou plánoval Utzon jiÏ pfied ãtyfiiceti lety. Kromû toho budou vytvofieny nové prostory, foyer a vstupní haly budou novû ztvárnûny. Rekonstrukãní práce na západní fasádû byly zahájeny koncem leto‰ního ãervence a potrvají cel˘ rok. Náklady na stavbu lodÏie, renovaci západního foyeru a modernizaci vstupní haly a recepce na v˘chodní stranû budovy se oãekávají kolem 69,3 mil. dolarÛ. Celá akce bude financována australskou vládou. Ambiciózní plány ke zlep‰ení akustiky prostfiednictvím sníÏení podlah v sále divadla grant vlády ov‰em nepokryje. Za tímto úãelem budou zfiejmû emitovány obligace, jejichÏ prostfiednictvím bude sníÏení podlah financováno. V loÀském roce byla Utzonovi za toto veledílo udûlena Pritzkerova cena. Na adresu tvorby dánského architekta fiekl pfiedseda odborné poroty Lord Jacob Rothshild: „Jørn Utzon vytvofiil jednu z nejvût‰ích ikon moderní architektury dvacatého století, ztûlesnûní krásy. âtyfiicet let intenzívní práce, hledaní nov˘ch materiálov˘ch i tvarov˘ch postupÛ a pfiekonávání stávajících architektonick˘ch hranic – to byla slova, kter˘mi porota charakterizovala a zdÛvodnila svÛj v˘bûr. Frank Gehry, kter˘ byl rovnûÏ v porotû, prohlásil: „Utzon vytvofiil stavbu pfiekraãující ná‰ horizont, sv˘m zpÛsobem technologick˘ zázrak. I pfies negativní reakce a ‰patné pfiijetí, kterého se mu zpoãátku dostalo, dokázal vytvofiit v˘jimeãnou stavbu, která zmûnila image celé zemû.“

• KONSTR

Dipl.-Ing. Natascha Kames Wenhartgasse 15/21 A-1212 Wien tel.: +391 270 2588, +39 699 121 93 783 e-mail: [email protected]

Obr. 11 Otevfiení západního foyeru

U KC E

• SANAC

E

5/2004

DOTAZY,

REAKCE

Dovoluji si zaslat následující diskusní pfiíspûvek. VáÏen˘ a mil˘ pfiítel, Doc. V. Hrdou‰ek se v úvodníku ã. 4/2004 va‰eho ãasopisu rozepsal o vysok˘ch a stále se zvy‰ujících nárocích kladen˘ch na konstrukce dopravních staveb a nesen vlnou budovatelského optimismu dospûl k názoru, Ïe v minulosti se sice jako nedílná souãást kaÏdého rozvoje objevily i nedostatky, ale nyní se zmûnila kvalita materiálÛ a tudíÏ i kvalita celého stavebního díla, za které, jak z kontextu vypl˘vá, se povaÏují pouze betonové mosty. Ostatnû proã ne, kdyÏ jde o úvodník v betonáfiském ãasopisu. Ov‰em z ãeho plyne autorÛv optimismus jsem uÏ z textu nevyãetl, spí‰ se mi zdálo, Ïe vychází pouze a jenom z betonáfiské víry. Ale poté, co jsme byli svûdky totálních

A

P¤IPOMÍNKY âTENÁ¤Ò DISCUSION BOARD

rekonstrukcí betonov˘ch mostÛ na mladoboleslavské ãi celé slavné estakády v Praze – Vysoãanech, kteréÏto stavby se nedoÏily snad ani 30 let, bychom moÏná mohli Ïádat více neÏ jen víru a pfiesvûdãení. VÏdyÈ ani tehdej‰í stavebníci by jistû nepfiipustili, Ïe stavûjí jen na tak krátkou dobu. A co se od té doby tak dramaticky zlep‰ilo? Nûjaké chemikálie do betonu Ïe by ztrojnásobily Ïivotnost? Nebo Ïe by pomohlo navrhování podle metody mezních stavÛ, ãi dokonce vstup do EU? Vím, Ïe budu utluãen argumenty, co v‰echno je dnes lep‰í (alespoÀ se to dozvím), ale pfiesto bych radil ubrat plyn a sníÏit oãekávání na rozumnûj‰í míru. Jisté je pouze to, Ïe aÏ soudce ãas vynese svÛj v˘rok, ani Vladislav ani já uÏ nebudeme ãtenáfii tohoto ãasopisu. Prof. J. Studniãka, âVUT Praha

VáÏení ãtenáfii, dûkujeme za v‰echny Va‰e názory i pfiipomínky k na‰í práci a diskuzní pfiíspûvky k publikovan˘m ãlánkÛm, které nám pfiicházejí do redakce. Tû‰í nás, Ïe ãasopis se BETON TKS stal Ïivou platformou pro v˘mûnu názorÛ a informací v‰ech, ktefií se zajímají o beton a betonové konstrukce. âasopis proniká i za hranice „betonáfiÛ“. Vefiejnost se na redakci obrací vedle Ïádostí o doporuãení kde koupit malé mnoÏství kvalitního betonu, jak fie‰it tu ãi onu poruchu betonové konstrukce, obãas i s velmi pfiekvapiv˘mi dotazy. Pfietiskujeme jeden, jehoÏ autor nám poslal i zajímavé obrázky (jméno tazatele jsme zmûnili). Pokud víte, jak situaci fie‰it, napi‰te nám. Va‰e rady pfiedáme tazateli. Z e-mailu: ... prosim o pomoc a radu v prekerni situaci ve ktere jsem se nezavinûnû ocitl. Pfii vytahování 12ti metrové betonové jachty ve Francii (port Leucate) do‰lo k povolení kovov˘ch vzpûr a k následnému sesutí lodi a jejímu po‰kození (díra cca 50cm zpÛsobená proraÏením vzpûry do boku lodi..) Moje otázka zní zda seÏenu firmu (experta) pro posouzení poru‰ení statiky lodi (destrukce skofiepiny) pomocí ? rentgenu (laseru...? ) a laboratofi pro vydání certifikátu kvality betonu z odebran˘ch vzorkÛ pro pfiíp. fie‰ení pojistné události... Podot˘kám, Ïe vina je jednoznaãnû na stranû provozovatele pfiístavu (úloÏi‰tû lodí..) Dûkuji za jakoukoli dobrou radu Josef Pavel

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

63

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

SEMINÁ¤E, SEMINÁ¤E,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

K E E P CO N C R ET E AT T R AC T I V E fib symposium Termín a místo konání: 22. aÏ 25. kvûtna 2005, Budape‰È, Maìarsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.eat.bme.hu/fibsymp2005 dále viz BETON TKS 6/2003

âR

Z D ù N É A S M Í · E N É KO N ST R U KC E 3. konference Termín a místo konání: 20. fiíjna 2004, Brno Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz, více viz. BETON TKS 4/2004 B ETO N OV É KO N ST R U KC E A U D R Î I T E L N ¯ R OZ VO J semináfi Termín a místo konání: 2. listopadu 2004, Masarykova kolej, Praha Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz, více viz. BETON TKS 4/2004

A N A LY T I C A L M O D E L S A N D N E W CO N C E P T S I N CO N C R ET E A N D M A SO N R Y ST R U C T U R E S 5. mezinárodní konference Termín a místo konání: 12. aÏ 14. ãervna, Gliwice-Ustron, Polsko Kontakt: AMCM 2005, Dept. of SE, Silesian UT, Akademicka 5, PL-44-100 Gliwice, Poland, tel.: +4832 237 2592 fax: +4832 237 2288, e-mail: [email protected]

L I F E C YC L E A S S E S S M E N T, B E H AV I O U R A N D P R O P E RT I E S O F CO N C R ET E A N D CO N C R ET E ST R U C T U R E S mezinárodní konference Termín a místo konání: 9. aÏ 11. listopadu 2004, Stavební fakulta VUT v Brnû Kontakt: e-mail: [email protected], [email protected], www.fce.vutbr.cz/stm/lc2004 dále viz. BETON TKS 1/2004

A E S E 20 0 5 – A DVA N C E S I N E X P E R I M E N TA L ST R U C T U R A L E N G I N E E R I N G 1. mezinárodní konference Termín a místo konání: 19. aÏ 21. ãervence 2005, Nagoya, Japonsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.ncvb.or.jp/ncc_e dále viz BETON TKS 1/2004

11 . B ETO N Á ¤ S K É D N Y 20 0 4 mezinárodní konference • architektura a design betonov˘ch konstrukcí • v˘znamné realizace • automatizace navrhování betonov˘ch konstrukcí • v˘zkum a navrhování • nové materiály a technologie betonov˘ch konstrukcí Termín a místo konání: 1. a 2. prosince, Kongresové centrum ALDIS, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát âBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz

CO N ST R U C T I O N M AT E R I A L S , CO N M AT ` 0 5 3. mezinárodní konference Termín a místo konání: 22. aÏ 24. srpna 2005, Vancouver, Kanada Kontakt: e-mail: [email protected], [email protected], www.civil.ubc/conmat05 dále viz BETON TKS 4/2004

· KO L E N Í T K P STAV E B P OZ E M N Í C H KO M U N I K AC Í Termín a místo konání: 23. února 2005, Masarykova kolej, Praha Kontakt: Sekretariát âBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz

ST R U C T U R E S A N D E X T R E M E E V E N T S IABSE symposium Termín a místo konání: 14. aÏ 16. záfií 2005, Lisabon, Portugalsko

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 4. konference Termín a místo konání: 6. a 7. dubna 2005, Masarykova kolej, Praha Kontakt: Sekretariát âBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz

ST R U C T U R A L CO N C R ET E A N D T I M E fib symposium Termín a místo konání: 21. aÏ 23. záfií 2005, Buenos Aires, Argentina Kontakt: e-mail: [email protected] dále viz BETON TKS 4/2004

ZAHRANIâNÍ

CO N C R ET E R E PA I R , R E H A B I L I TAT I O N A N D R ET R O F I T T I N G Mezinárodní konference Termín a místo konání: 21. aÏ 23. listopadu 2005 Kapské mûsto, Jihoafrická republika Kontakt: e-mail: [email protected], www.civil.uct.ac.za/iccrrr/ dále viz BETON TKS 3/2004

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

S EG M E N TA L CO N ST R U C T I O N I N CO N C R ET E fib Symposium Termín a místo konání: 26. aÏ 29. listopadu 2004, New Delhi, Indie Kontakt: e-mail: [email protected], www.fib2004.com dále viz BETON TKS 3/2003 R O L E O F ST R U C T U R A L E N G I N E E R S TOWA R D S R E D U C T I O N O F P OV E RT Y IABSE konference Termín a místo konání: 19. aÏ 22. února 2005, New Delhi, Indie e-mail: [email protected], www.iabse.org dále viz BETON TKS 5/2003

64

G LO B A L CO N ST R U C T I O N : U LT I M AT E CO N C R ET E O P P O RT U N I T I E S 6. mezinárodní kongres Termín a místo konání: 5. aÏ 7. ãervence 2005, Dundee, Skotsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.ctucongress.co.uk dále viz BETON TKS 3/2004

B

ETON

• TEC

S ECO N D F I B CO N G R E S S Termín a místo konaní: 5. aÏ 8. ãervna 2006, Neapol, Itálie Kontakt: The Secretariat, 2006 fib Naples Congress, fib ITALIA, Dept. of Structural Analysis and Design, University of Naples Federico II, via Claudio, 21 – 80125 Naples, Italy, fax: +39 081 768 3491, e-mail: [email protected], www.naples2006.com H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

5/2004

Výzkumný ústav maltovin Praha, s. r. o., vydává aktualizovanou verzi katalogu stavební chemie pro betony, malty a omítky pod názvem

KATALOG PŘÍSAD DO BETONŮ, MALT A OMÍTEK PRO OBDOBÍ LET 2004 – 2006 Katalog obsahuje kompletní přehled nabízených výrobků zmíněné kategorie od jednotlivých výrobců působících v České republice a je rozšířen o významné výrobce na Slovensku. Každý uvedený výrobek je kategorizován a doplněn popisem deklarovaných vlastností, včetně informace o certifikaci. Katalog je k dispozici v tištěné verzi a je doplněn barevnou inzercí, nezasahující do textové části. Rozsah prezentovaných výrobků a jejich popis je uveřejněn na základě materiálů vydaných výrobcem. Z katalogu

jsou na doporučení výrobce vypuštěny položky, u kterých je v roce 2005 plánováno ukončení výroby. Uvedení výrobků v katalogu je pro výrobce nebo jejich pověřené obchodní zástupce bezplatné. Cena publikace zůstává v původní výši minulého vydání a činí 960,- Kč + 5 % DPH + poštovné. Při odběru nad tři kusy poskytujeme slevu 10 %. Katalog bude distribuován během měsíce října. V případě zájmu je možno katalog objednat poštou, faxem nebo e-mailem:

Výzkumný ústav maltovin Praha, s. r. o., informačně-marketingová sekce, Ing. Milena Paříková, Petr Schlattauer, Na Cikánce 2, 153 00 Praha 5 – Radotín e-mail: [email protected], [email protected] tel.: 257 911 775, 257 911 829, tel/fax.: 257 911 800

CÍL A NÁPLŇ 11. BETONÁŘSKÝCH DNŮ 2004 Konference 11. Betonářské dny je i v roce 2004 hlavní konferenční akcí v oboru betonu a betonových konstrukcí konanou v České republice. Jejím cílem bude seznámit účastníky s nejvýznačnějšími betonovými konstrukcemi uplynulého roku a s nejdůležitějšími novinkami v oblasti navrhování i provádění betonových konstrukcí. V programu bude několik přednášek význačných zahraničních odborníků, které budou věnovány velkým zahraničním stavbám z betonu a některým aktuálním trendům současného betonového stavebnictví. Velký prostor bude dán odborným diskuzím a neformálním setkáním. Program přednášek bude probíhat paralelně ve dvou sálech, ve třetím sále budou premiérově promítány odborné filmy a počítačové prezentace. Součástí odborného programu Betonářských dnů bude sekce posterů a dvoudenní výstava BETON 2004. Betonářské dny zahajují druhé desetiletí svojí tradice přesunem do nového místa konání – prostorného kongresového centra ALDIS v Hradci Králové, které poskytuje dostatek prostoru a všestranně kvalitní konferenční zázemí. ČBS pevně věří, že si trvale rostoucí počet účastníků Betonářských dnů v Pardubicích snadno najde cestu i do nedalekého Hradce Králové. Jednání konference bude doplněno zahajovací recepcí v Muzeu Hradce Králové a tradičním společenským večerem pořádaným tentokrát v přízemí centra ALDIS.

TEMATICKÉ OKRUHY • Blok vyzvaných přednášek • Beton v architektuře a design betonu • Významné realizace • Výzkum a navrhování • Nové materiály, technologie betonových konstrukcí • Audiovizuální prezentace technologie betonu a výstavby betonových konstrukcí

POZVÁNKA

Česká betonářská společnost ČSSI a ČBS Servis, s. r. o. www.cbz.cz

Konference s mezinárodní účastí

11. BETONÁŘSKÉ DNY 2004 spojené

s výstavou

BETON 2004

PŘÍPRAVNÝ VÝBOR Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc. Ing. Milan Kalný Ing. Michal Mikšovský Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Ing. Vlastimil Šrůma, CSc. – místopředseda přípravného výboru Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. – předseda přípravného výboru

KONTAKTNÍ SPOJENÍ A DALŠÍ INFORMACE Pro podrobné informace o konání konference, její odborné náplni a možnostech firemní prezentace se obracejte na: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 Tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 E-mail: [email protected], www.cbz.cz

1. a 2. prosince 2004 Hradec Králové, Kongresové centrum ALDIS

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

2004 B ETON. V HYBRIDNÍCH A N ETRADIâNÍCH K ONSTRUKCÍCH

Recommend Documents