2005 P OZEMNÍ STAVBY

5/2005

POZEMNÍ

STAV BY

SPOLEČNOSTI

SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

A

SVAZY

CO

PODPORUJÍCÍ

ČASOPIS

NAJDETE V TOMTO ČÍSLE

20/

INTEGROVANÁ

MACHINE HOUSE

STAVEBNÍ

A ENERGETICKÁ TECHNOLOGIE BUDOVY

SVOBODNÉ BRIXENU

/16

UNIVERZITY V

46/

NOVÉ

VISUTÉ

EXPERI-

PŘEDPJATÉ STŘECHY

MENTÁLNÍ METODY

/10

V MIKROMECHANICE CEMENTOVÝCH

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

SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH 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

KOMPOZITŮ

PŘEDPJATÉ BETONOVÉ DÍLCE ZE SAMOZHUTŇUJÍCÍHO BETONU

38/ N

OVÉ MOŽNOSTI POUŽITÍ

BETONU V ARCHITEKTUŘE

34/ L

EHKÉ VYSOKOHODNOTNÉ

BETONY

ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbz.cz

/22

SANTIAGO CALATRAVA

/60

Ročník: pátý Číslo: 5/2005 (vyšlo dne 14. 10. 2005) Vychází dvouměsíčně Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí

OBSAH

Vydavatelství řídí: Ing. Vlastimil Šrůma, CSc. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorky: Kateřina Jakobcová, Petra Johová

ÚVODNÍK /2

Jana Margoldová, Petr Hájek

P RO F I LY K OM PLEXN Í Ř EŠE N Í NEMETSCHEK S VAZ

S P O L E Č N O ST I

/4

V ÝR O B C Ů B ETON U

OBRAZOVÁ

/8

SOCHY

ST Ř EC H Y

/10 SVOBODNÉ

U N IVE RZIT Y

B R IX E N U Konrad Bergmeister, Vladimír Červenka / 1 6 V

M AC H I N E H OUSE Petr Holub

/20

PREFABRIKACE P Ř E D PJAT É

B ETONOVÉ DÍ LC E ZE SAMOZ H U TŇ U J ÍC Í H O

/38

Petr Dvořáček P R I EXTR É M NYC H Z I M N ÝC H

A LETNÝC H T E P LOTÁC H

/42

Stanislav Unčík, Igor Halaša S OC HAŘSKÉ DÍ LO Z B ETON U Milada Mazurová, Jaroslav Chramosta

VĚDA

STAVE B N Í A E N E RG ETIC K Á

TEC H NOLOG I E B U D OV Y

M OŽ N O ST I P O UŽI TÍ B ETON U

V ARC H ITE KTU Ř E

B ETÓN

KONSTRUKCE

V ISUTÉ PŘ E DPJAT É Jiří Stráský I N T E G R OVA N Á

/6

PŘÍLOHA

S YM P OZ I U M B ETONOVÉ

S TAV E B N Í

ČR

N OV É

N OV É

/45

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

EXPE R I M E NTÁLN Í M ETO DY

V M I K R O M E C H A N IC E C E M E NTOV ÝC H KOM P OZ I T Ů

/46

Jiří Němeček MATE R IÁLY

V I N T E G R OVA N É M N ÁV R H U KONSTR U KC Í

Jiří Šejnoha, Petr Hájek

/51

M E DA I LON E K I NG . J ANA V Í T K A , D R S C . Vladimír Křístek

/53

B ETON U B EZ B ĚŽ N É B ETON ÁŘ S KÉ V ÝZT UŽ E ZESÍ LE N É R OZ PT ÝL E N O U OC E LOVO U V Ý ZT UŽ Í

Claus-Peter Strobach, Vojtěch Petřík, Jens Peter Grunert, Helmut Kurth P Ř E D STAVE N É

NORMY • /22

LODŽI E U LOŽ E N É KR ÁT KÝM I

KO N ZO L A M I DO NOSN É KONSTR U KC E DOM Ů

/27

Jaromír Vrba

•

C E RT I F I K AC E

Z AVÁDĚ N Í EN 1992-1-2: „N AV R H OVÁN Í B ETONOV ÝC H KO N ST R U KC Í – ČÁST 1-2: N AV R H OVÁN Í NA Ú Č I N KY P OŽ ÁR U “ DO P R A X E – O VĚ Ř E N Í P OŽ ÁR N Í O D O L N O ST I /54

SPEKTRUM

BA R I É R OV ÝC H VL ASTNOSTÍ

PROST Ř E DKŮ SE KU N DÁR N Í OC H R ANY ŽE LEZOB ETON U VŮČ I

CO 2 – 2.

ČÁST :

KOE FIC I E NT O D P O R U P R OT I DI FÚZI

CO 2

Václav Pumpr, Jiří Dohnálek

M AT E R I Á L Y

/30

/60

R E Š E RŠ E

/62

S YM P OZ I U M B ETONOVÉ /34

S E M I NÁŘ E ,

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 předplatného a inzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected]

Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1 čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. Foto na titulní straně: Europa Gate, Komárom, Maďarsko, autor fotografie: Tamás Bujnovszky

AKTUALITY

A TECHNOLOGIE

L E H KÉ V YS O KO H O D N OTN É B ETONY Michala Hubertová, Rudolf Hela

S ANTIAGO C A L AT R AVA ZE Z A H R AN IČ N Í C H Č AS O P I S Ů

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

Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH

P OM O C Í TAB U LKOV ÝC H HODNOT

Jaroslav Procházka

SAN ACE S TAN OVE N Í

J AKOST

Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7 Ilustrace na této straně a na zadní straně obálky: Mgr. A. Marcel Turic

A VÝZKUM

CIDEAS – P R O G R ES I VN Í

Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Luděk Bogdan, Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopředseda), Ing. Jan Hutečka, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeček, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Michal Števula, PhD, Ing. Vladimír Veselý, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc.

SOCHY

KON FE R E N C E A SYM P OZ I A

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

/63

BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

/64 1

P RV OO FDI L Y Ú EDITORIAL

VÁŽENÉ

ČTENÁŘKY, VÁŽENÍ ČTENÁŘI,

páté číslo časopisu je zaměřeno na využití betonu v konstrukcích pozemních staveb, jejichž charakter vytváří prostor pro různorodé použití betonu zajišťujícího staticko-konstrukční až čistě estetickou funkci. Význam betonu z hlediska estetické funkce staveb byl jasně deklarován v nedávno publikované samostatné příloze 5. ročníku – Beton v architektuře. O statických vlastnostech betonu a téměř revolučním zkvalitňování mechanických vlastností v posledních deseti letech se zmiňujeme v každém čísle časopisu několikrát. Vraťme se však o téměř celé století zpět. Již v té době byl beton hojně využíván ve výstavbě nosných konstrukcích budov. V Technickém průvodci z roku 1917 vysvětluje Prof. Ing. František Klokner podstatu železového betonu velmi výstižně: „Železovým (vyztuženým nebo armovaným) betonem rozumíme stavivo složené z betonu a železa tak, že do betonu jest vložena a dokonale jím obalena železná kostra, t. ř. (tak řečená) výztuž (armatura) sestavená z jednotlivých prutů, t. ř. výztuh nebo vložek. Žádnému z obou těch prvků nepřísluší při tom důležitější statický úkol, nýbrž oba spojivše se v téměř nerozlučný celek působí staticky společně tak, že železo spolupůsobí hlavně velikou svou pevností v tahu, kdežto beton propůjčuje značnou svou pevnost v tlaku, chráně zároveň železo před zrezavěním a po případě před rozžhavením. Z toho, že beton odporuje dobře tlaku, však nedostatečně tahu, kdežto kujné železo snáší tah velmi dobře, plyne konstruktivní zásada: Beton budiž železem armován v těch místech, kde by mohl býti porušen tahem.“ Železobeton byl tehdy v pozemních stavbách využíván převážně pro stropní konstrukce, případně v kombinaci s železobetonovými sloupy ve formě skeletů. Vedle železobetonových desek se často používaly tradiční železobetonové trámové stropy typu Hennebique a jeho alternativy, strop Siegwartův, Klettův, Wrissenbergův, Herzánův, Skorkovského ad. Nosné trámové a žebrové konstrukce bývaly přiznány a dotvářely tak zajímavé konstruktivisticky čisté interiéry budov. Existuje množství staveb, kde přiznaný tvar železobetonové konstrukce udává estetický charakter jejich interiéru i exteriéru. Příklady mohou být ve své době největší funkcionalistická stavba tohoto druhu na světě – budova Veletržního paláce z let 1925 až 1928 od architektů Oldřicha Tyla a Josefa Fuchse, sedmipodlažní skelet garáží na Maninách z roku 1927 nebo monumentální oblouková žebrová konstrukce v interiéru Podolské vodárny od arch. Antonína Engla z let 1929 až 1931. Další industriální stavby i stavby obytné a občanské se staly kulturními a technickými památkami dokladující technickou vyspělost projektantů a stavitelů a vysokou estetickou kvalitu a kultivovanost architektonického návrhu, využívajícího v té době relativně nový stavební materiál – železobeton. Podzimní měsíce jsou obdobím kongresů, konferencí a výstav. Vedle těch mediálně široce prezentovaných, proběhly i akce oslovující pouze část odborné veřejnosti, které tak či onak souvisely s betonem. 2

Začátkem září se v rakouském Grazu konal 1. středoevropský kongres betonového stavebnictví. Na spolupořádání akce se domluvili betonáři z Česka, Chorvatska, Maďarska a Rakouska. Náplní kongresu byl vláknobeton ze všech stran. Přednášky byly seskupeny do sekcí dle vypsaných témat: vlastnosti vláken a vláknobetonů; beton se syntetickými vlákny jako ochrana proti poškození konstrukce požárem; vývoj konstrukcí vyztužených ocelovými vlákny a návrhy nových konstrukcí. Kongres ukázal další technologický pokrok a nové možnosti vláknobetonu a jeho využití Příští kongres připravuje ČBS na září roku 2006 do Hradce Králové (viz 3. strana obálky). Maďarští kolegové nás v roce 2007 pozvou pravděpodobně do Visegrádu a chorvatští zjišťují možnosti pořádat konferenci v některém z jejich „..gradů“. V polovině září uspořádaly FA a FSv ČVUT v Praze s podporou Pracovní komise pro sport a volný čas UIA konferenci „Smart games & the city“ (Hry a město). Hlavní téma konference – otázky týkající se pořádání Olympijských her ve velkém městě – souvisí s výstavbou množství sportovišť. Zahraniční vystupující se zkušenostmi z pořádání Olympiády zdůrazňovali, že sportoviště musí být dimenzována pro potřeby pořádajícího města a až v druhé řadě pro potřeby Olympiády. Je známé, že Praha a další česká města mají málo kvalitních sportovišť. Zda ta nová budou stavěna z betonu, či jiných materiálů, záleží na tom, co „betonáři“ nabídnou architektům, developerům a investorům, aby se tito cítili jistí a přesvědčení, že právě v betonu se jejich představy dají realizovat nejlépe. V druhé polovině měsíce se v pražské Bubenči sešli odborníci zaměření na „Industriální archeologii“, obor, který se v západní Evropě rozvíjí od sedmdesátých letech minulého století a je zaměřen na vyhledávání, pasportizaci a regeneraci starých průmyslových objektů k novému využití. (Významná část z nich byla postavena z betonu.) Při dostavbách, přestavbách, zpevňování či jen prosté rekonstrukci stávajících poškozených a často dosti zchátralých nosných konstrukcí je v široké míře používán monolitický beton pro jeho tvarovatelnost a dopravitelnost do stísněných a vzdálených prostor. Odborníci z Velké Británie, Francie a Německa na konferenci nazvané „Industriální stopy“, pořádané VCPD, ukázali tovární haly a jiné výrobní objekty při regeneraci úspěšně přebudované na moderní loftové byty, ateliéry architektů, restaurace, galerie, školy, hotely, penzióny, nemocnice a různá sportoviště. Rozsáhlé opuštěné průmyslové oblasti měst tak s přispěním moderních betonářských technologií opět žijí. Je otázkou osvěty od „betonářů“ směrem k architektům, zda budou tito ve správný čas vědět o nových možnostech a technologiích, např. o lehkých konstrukčních betonech, vysokopevnostních nebo vysokohodnotných betonech, vše případně v provedení samozhutnitelného betonu, aby je využili k přetvoření svých vizí a idejí v reálnou atraktivní stavbu. Příspěvky v čísle, které otevíráte, ukazují, že vývoj betonového stavebnictví zase pokročil a současně s tím se objevily další nové výzvy k řešení. Doufejme a věřme, že i za další století budou moci naši potomci obdivovat železobetonové konstrukce současnosti pro jejich technické kvality a především pro jejich vysokou estetickou i environmentální úroveň. Přejeme Vám krásný a tvůrčí „betonářský“ den Jana Margoldová a Petr Hájek


5/2005

zkušenost

kvalita Mott MacDonald Ltd. je jedna z nejvĚtších svĚtových multi-disciplinárních projektovĚ inženýrských konzultaþních spoleþností

Mott MacDonald Praha, s.r.o. je þeská poboþka mezinárodní spoleþnosti Mott MacDonald Ltd. Naše organizace poskytuje služby v mnoha oblastech inženýrského poradenství a projektového managementu. Jedná se o poradenské služby, zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování a posuzování všech stupŁŢ projektové dokumentace, Őízení a supervize projektŢ. Tyto þinnosti zajišŘujeme v tĚchto oblastech: Silnice a dálnice Železnice Mosty a inženýrské konstrukce Tunely a podzemní stavby Vodní hospodáŐství Životní prostŐedí Geodetické práce GraӾcké aplikace Inženýring a konzultaþní þinnost Firma Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. pracuje v systémech jakosti dle ýSN EN ISO 9001:2001 a životního prostŐedí dle ýSN EN ISO 14001:2005. Kontakt: Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. Ing. JiŐí Petrák Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 GSM: +420 724 022 870 www.mottmac.cz, e-mail: [email protected]


5/2005

3

PROFILY PROFILES

KOMPLEXNÍ

ŘEŠENÍ SPOLEČNOSTI

NEMETSCHEK

Společnost Nemetschek dodává softwarová řešení pokrývající všechny fáze životního cyklu stavby - od návrhu stavby, přes její realizaci až po etapu užívání. Při vytváření svých produktů vychází společnost Nemetschek z více než čtyřicetileté historie podložené bohatými praktickými zkušenostmi. Její řešení v současné době využívá přes 160 000 zákazníků ve 142 zemích celého světa. POHLED DO HISTORIE Profesor Georg Nemetschek, zakladatel společnosti Nemetschek AG, spojuje ve své osobě dvě důležité vlastnosti pro dosaProf. Georg Nemetschek, zakladatel žení úspěchu v oboru – hluboa hlavní akcionář společnosti Nemetschek ké odborné znalosti stavebnictví a nadšené zaujetí pro výpočetní techniku. Rodák z Moravy již v roce 1963 založil v Mnichově inženýrskou kancelář a v době, kdy ještě zdaleka neexistovaly dnešní PC, začal pro vlastní potřebu vyvíjet programy pro podporu navrhování. Jedním z prvních byl program pro výpočet vysoce zatížených nepravidelně podepřených desek metodou konečných prvků (MKP). Od roku 1971 přednášel Georg Nemetschek na Technické univerzitě v Mnichově a dlouhá léta zde působil jako děkan. Souběžně s tím stále pokračoval ve vývoji aplikací pro stavebnictví a v roce 1977 poprvé dodával své programy dalším inženýrským a projekčním kancelářím. Díky stále stoupajícímu zájmu založil Prof. Nemetschek v roce 1980 softwarovou společnost Nemetschek Programmsystem GmbH, jejíž hlavním cílem byl další vývoj a distribuce programů pro oblast stavebnictví. V roce 1984 spatřila světlo světa první verze dnes známého a úspěšného CAD systému Allplan. Deva-

Obr. 1 Prostorový návrh výztuže (Allplan), KUPROS, Ing. Lubomír Kubín Fig. 1 Spatial design of reinforcement (Allplan), KUPROS, Ing. Lubomír Kubín

desátá léta a nástup PC znamenají pro firmu Nemetschek další mohutný rozvoj. Jsou zakládány pobočky v Evropě a postupně i na dalších kontinentech, díky řadě akvizic se rozrůstá portfolio softwarových řešení. SOUČASNOST Dnes patří společnost Nemetschek k vedoucím poskytovatelům softwarových řešení v oblasti stavebnictví. Akcie společnosti jsou od roku 1999 obchodovány na německé burze. Z původní inženýrské kanceláře vybudoval Prof. Nemetschek koncern s více než sedmi sty zaměstnanci, který prodává své produkty prostřednictvím svých poboček a prodejní sítě 400 partnerů zastoupených ve více než 140 zemích celého světa. V České republice byla společnost Nemetschek zastoupena již od roku 1992 partnerskou firmou 5xP Praha, s. r. o. V roce 1996 byla v Praze založena vlastní pobočka Nemetschek, s. r. o., která zajišťuje veškeré prodejní i servisní činnosti. KOMPLEXNÍ ŘEŠENÍ Společnost Nemetschek poskytuje IT řešení pro nejrůznější oblasti stavebnictví. V oblasti projektování je „vlajkovou lodí“ společnosti Nemetschek CAD systém Allplan, který patří mezi nejužívanější stavařské CAD systémy pro podporu projektování. Kromě Allplanu nabízí společnost Nemetschek celou řadu dalších systémů, které vhodně doplňují Allplan a poskytují většinou úzce specializovaná řešení pro určitou oblast. Při rekonstrukcích se dobře uplatní Allplan Metric pro snadné zaměření stávajícího stavu nebo Allplan Photo, určený k zakreslení např. fasáObr. 2 Domov dětí a mládeže, Praha Modřany (fotografie realizace), Ing. arch. Vladimír Milunič Fig. 2 Children’s house for youth, Prague Modřany (photo of the building), Ing. arch. Vladimír Milunič

4


5/2005

PROFILY PROFILES dy domu z fotografie metodou fotogrametrie. K přípravě efektních vizualizací pro prezentaci návrhu investorovi slouží specializovaný program Cinema 4D. Přípravu výstupů pro tisk usnadní program PlanDesign. S P R ÁVA

DOKU M E NTŮ A PROJ E KTŮ, FAC I LIT Y

M A N AG E M E N T

Kromě systémů určených pro projektování dodává společnost Nemetschek také systémy pro elektronickou správu dokumentů a řízení projektů. Systém Rivera zajistí bezpečné ukládání a správu veškeré dokumentace vznikající během projektu nebo při výstavbě a umožní vzájemné sdílení informací v rámci celého pracovního týmu. Systém MyOffice umožňuje správu a řízení všech činností v průběhu projektu včetně sledování nákladů. Ve fázi užívání stavby je pro správu budov (facility management) určený systém Allfa. ALLPLAN AEC/CAD systém Allplan je stěžejní produkt společnosti Nemetschek. Allplan poskytuje komplexní řešení pro projektování v různých oblastech stavebnictví. Jedná se o modulární systém, který se dodává v předem sestavených oborových paketech. Nejužívanější v praxi jsou pakety Architektura pro pozemní stavitelství a paket Vyztužování pro návrh vyztužených prvků. Navrhování v Allplanu je založeno na vytváření prostorového virtuálního modelu, který je složen z inteligentních objektů. Ty kromě svých geometrických vlastností obsahují další popisné atributy, které umožní automaticky vygenerovat potřebné výkazy materiálu. ALLPL AN VYZTUŽOVÁN Í Paket Allplan Vyztužování přináší nové postupy a funkce pro vyztužování a projektování inženýrských konstrukcí. Jako integrovaný systém kombinuje Allplan silné softwarové nástroje pro všechny fáze projektování přes strukturální analýzu až po konečnou tvorbu a sestavení výkresové dokumentace. Nabízí automatický návrh nosníků, sloupů, základů a stropů a umožňuje propojení celého systému s výpočtem konstrukce pomocí metody konečných prvků. Při návrhu výztuže je možné vybírat z různých druhů výztuže – prutová výztuž, sítě nebo kobercové výztuže BAMTEC. Může být použito prostorové nebo rovinné ukládání výztuže. Při prostorovém zadávání jsou automaticky vytvářeny pohledy a řezy. K dispozici jsou kompletní předvyztužené parametrické prvky stačí vybrat typ, upravit rozměry a vznikne kompletně vyztužený a popsaný dílec. Velmi efektivním nástrojem pro návrh výztuže je tzv. Vyztužování FF. To je založeno na automatickém přizpůsobení vybraného ohybu prutu/sítě danému bednění, což výrazně urychlí a zjednoduší návrh. Výkazy výztuže a sítí se v Allplanu vytvářejí stisknutím jediného tlačítka. Uživatel má k dispozici několik řad ocelí a sítí, které může libovolně doplňovat. S předvyztuženými prvky lze plně automaticky vytvářet výkresy výztuže často se opakujících stavebních prvků. Další modul podporuje přípravu bednicích prací při projektování. K dispozici jsou bednící sys-

Obr. 3 Domov seniorů, Liberec Františkov (fotografie realizace), Ateliér ARK, s. r. o. Fig. 3 House for seniors, Liberec Františkov, (photo of the building), studio Ateliér ARK, plc

témy různých výrobců (např. Peri, Doka, Meva, NOE, Thyssen-Hünneeck a Wendler). S T AT I C K É V Ý P O Č T Y Díky propojení do MKP lze přenášet výsledky dimenzování do modulů vyztužování sítěmi a vyztužování prutovou výztuží a používat je ihned jako podklad pro vyztužování. Výsledky výpočtů MKP jsou zobrazovány v přehledné grafické formě.

Ing. Petr Míchal Nemetschek, s. r. o. Tovačovského 2, 130 00 Praha 3-Žižkov www.nemetschek.cz

Obr. 4 Soutěžní návrh do soutěže Senior Residence (vizualizace Cinema 4D), Studio ARCHA, České Budějovice Fig. 4 Competition design Senior Residence (visualization Cinema 4D), Studio ARCHA, České Budějovice BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

5

PROFILY PROFILES

SVAZ

VÝROBCŮ BETONU

ČR

Beton je jeden ze základních stavebních materiálů, který bychom jistě mohli označit za mladý, porovnáme-li ho například s historií užívání dřeva, kamene, kovů či pálené hlíny ve stavebnictví. Nicméně např. podle Plinia existovaly v Egyptě asi 3600 let př. n. l. sloupy z umělého kamene. Dnes je zcela běžné potkat na ulici autodomíchávač s rotujícím bubnem vezoucí beton na stavbu. Málokdo z odborníků a laiků si však dokáže představit a uvědomit obrovské změny, kterými beton a věci s ním související prošel za posledních deset roků. Jedním z nejviditelnějších zlepšení je vzhled výrobních a dopravních zařízení. To je ovšem ta méně důležitá vlastnost. Kvalita a vybavení výroben betonu a autodomíchávačů se významně zlepšila. Řada výrobců betonu na svých výrobnách udržuje certifikovaný environmentální systém ISO 14 001. Naprosto neopominutelnou součástí vybavení je recyklační zařízení pro zbytky čerstvého betonu. Ten se v zařízení rozmísí na kamenivo a kalovou vodu, které se použijí pro výrobu dalších betonů. Všechny tyto změny si vynutily požadavky na výrobu a dopravu kvalitnějších betonů. Počátkem devadesátých let byly v Japonsku realizovány první stavby ze samozhutnitelného betonu (SCC). Vývoj betonu, o kterém se říká, že teče jako med, byl zahájen proto, aby byly eliminovány nedostatky při provádění betonových konstrukcí a bylo dosahováno lepší výsledné kvality konstrukcí. Dnes je poměrně běžně používán i v ČR. Konstrukce z něj mají velmi pěkný a kvalitní povrch i při komplikovaných tvarech a jemných detailech a zároveň jeho zpracování na stavbě se zjednodušilo díky tomu, že není potřeba ho při ukládání vibrovat. Od zavedení SCC se pak rychle vyvíjely další druhy betonů: • Vysokohodnotný beton (HPC) je beton s vlastnostmi upravenými lepší skladbou základních složek doplněných příměsemi a přísadami vykazující delší životnost a lepší užitné vlastnosti. • Vysokopevnostní beton (HSC), jehož pevnosti začínají na hodnotách 55 MPa. V Japonsku byly realizovány spřažené konstrukce ocel – beton s pevností betonu 180 MPa. • Lehký beton (light-weight concrete – LWC) – beton s hmotností menší než 2000 kg/m3, přičemž lze dosáhnout hmotností až kolem 600 kg/m3 a běžný beton má asi 2300 kg/m3. V roce 2003 byla v Českých Budějovicích realizována lávka z lehkého předpjatého betonu, k jehož výrobě bylo použito umělého lehkého kameniva. Mohli bychom jmenovat další druhy betonů. Důležité je ale říci, že vývoj v technologii betonu za posledních deset roků posunul tento materiál do oblasti, kde se beton „šije na míru“ na konkrétní stavbu nebo její část. Nezastupitelnou roli zde mají přísady, které upravují vlastnosti čerstvého či ztvrdlého betonu. Beton se tak stává přesnou, až „lékárnicky“ vyváženou směsí s řízenými vlastnostmi. Jedním z ukazatelů pokroku technologie a projektů může být i třída pevnosti nejprodávanějšího betonu. Před třiceti lety to byly betony odpovídající pevnosti C12/15 a C15/20. Dnes je v Praze a velkých městech nejprodávanější pevnostní třídou C30/37. Požadavkem, který rovněž přichází od uživatelů betonu, je kvalitní a různorodý povrch bez nutnosti dalších úprav. Zejména v Německu a ve Skandinávii se této oblasti věnuje velká pozor6

nost. Výsledkem je široká nabídka povrchů, které mohou vypadat jako leštěný či neopracovaný kámen, reliéfy s různými motivy apod. Nejnovějším hitem je pak beton se skleněnými vlákny vedoucími světlo z jednoho povrchu k druhému. Těchto výsledků můžeme dosáhnout naprostou technologickou kázní od úvodního návrhu projektu přes výrobu betonu, jeho dopravy, uložení, zpracování a odbednění. Stačí, aby se okolo jdoucí dělník otřel rukávem o bednění připravené pro betonáž, setřel tak část odbedňovacího prostředku a výsledek práce mnoha lidí přijde vniveč. Tato zvýšená pozornost a pečlivost s sebou nese i vyšší pořizovací cenu. Mějme ale na paměti, že hovoříme o „pohledovém betonu“, a ne o sloupech či základech, které ve výsledku budou zakryty jinou konstrukcí. Velkou změnou, se kterou se výroba betonu musela vyrovnat, byl přechod na systém evropské legislativy a evropských technických norem. V závěru roku 2003 byly zrušeny původní české technické normy: • ČSN 73 2400 – Provádění a kontrola betonových konstrukcí, • ČSN 73 1209 – Vodostavebný beton, • ČSN 73 1214, ČSN 73 1215, ČSN 73 1216 – pro betony v agresivním prostředí a další. Zároveň byly a jsou přejímány nové evropské normy: • ČSN EN 206-1 – Beton – výroba, specifikace a shoda, • ČSN P ENV 13 670 – Provádění betonových konstrukcí, dále evropské normy pro složky betonu: • ČSN EN 197-1 – Cement, • ČSN EN 1008 – Záměsová voda do betonu, • ČSN EN 12620 – Kamenivo do betonu, • ČSN EN 934-2 – Přísady do betonu, • ČSN EN 450 – Popílek do betonu a další včetně souvisejících norem na zkoušení, výrobu a odběr vzorků. V současnosti se připravují evropské normy na křemičité úlety a strusku do betonu. Další část legislativy týkající se výroby betonu je systém certifikace. Vydáním zákona č. 22/1997 Sb. začala povinnost výrobce prokazovat bezpečnost výrobku, tzn. vydávat prohlášení o shodě a udržovat systém certifikátů pro beton. V průběhu posledních devíti let to vlivem kombinací různých technických norem a NV 163/2002 Sb. znamenalo pět vln certifikací pro každou betonárnu. Letos došlo k významnému posunu v této oblasti, neboť Nařízení vlády 312/2005 Sb. uvedlo v soulad požadavky evropské normy ČSN EN 206-1 na výrobu betonu a české legislativy, tzn., že oba dokumenty teď požadují zavedení systému řízení výroby, NV 312/2005 Sb. – certifikovaného. Jak je uvedeno výše, změn týkajících se betonu je veliké množství. To s sebou nese spoustu nových informací a potřebu je patřičně „vstřebat a zažít“. A právě to byl hlavní důvod k založení Svazu výrobců betonu ČR v roce 1996. Jak napovídá název sdružení, jedná se o svazek výrobců transportbetonu v České republice. V současnosti má devět členů, jimž poskytuje informační servis ze zmíněných oblastí. Zároveň je přirozeným partnerem pro jednání s úřady, například ČNI – Českým normalizačním institutem, ÚNMZ – Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví – apod. Svaz výrobců betonu ČR je členem ERMCO – Evropský svaz výrobců transportbetonu. To mu umožňuje užší spolupráci


5/2005

PROFILY PROFILES

Obr. 1 Počet provozoven SVB ČR na konci roku 2004 činil celkem 218 výrobních jednotek

v rámci Evropy a rychlou výměnu zkušeností na mezinárodním poli. Další funkcí, která nabývá na důležitosti, je komunikace a poskytování technických informací odborné veřejnosti, a to především vysokým školám, inženýrům v praxi a architektům. Z konkrétních věcí můžeme vyjmenovat: vydání tří knih „Za betonem do Evropy“ (o složkách, technologii a výrobě betonu), „Speciální betony“ a „Betonárny a životní prostředí“, podpora vydávání časopisu Beton TKS nebo vydání „Průvodce novou betonářskou normou ČSN EN 206-1“ (podrobnější informace viz www.svb.cz). Nejnovějším počinem je pak vydání speciální přílohy časopisu Beton TKS „Beton v architektuře“ a dohoda konkrétní spolupráce při výuce na Fakultě stavební ČVUT v Praze. V dalších projektech bychom rádi uvítali více podnětů od inženýrů, architektů i učitelů, aby pomoc s předáním nových informací byla co nejúčinnější. Zároveň si od toho slibujeme zvýšení odbornosti všech lidí podílejících se na výstavbě od úvodních studií až po realizaci, aby konečný uživatel obdržel stavební dílo s kvalitními uživatelskými vlastnostmi. Beton je materiál mnoha možností, který vyžaduje péči odbor-


níků od prvního návrhu přes výrobu, dopravu, uložení a ošetřování. Špičkovou výrobní technologii včetně vyškoleného personálu potvrzenou řadou certifikátů nabízí výrobny členů Svazu výrobců betonu ČR.

Ing. Michal Števula, Ph.D. tajemník Svazu výrobců betonu ČR www.svb.cz

5/2005

7

SYMPOZIUM BETONOVÉ

SOCHY

Nový Dvůr u České Lípy, červenec – srpen 2005

fotografie: Jana Margoldová, Vlastimil Šrůma, archív VUMO článek str. 63

Adéla Bébarová

Petr Valer

Miroslav Žáčok

Setkáváme se dnes a denně u stolu, hodiny a hodiny spolu promlouváme, víno popíjíme, rádi spolu obědváme, večeříme, u stolu s kávou přemýšlíme, na židličkách s knihou se těšíme, novinami listujeme, dopisy píšeme ... a někdy jen tak mlčky pozorujeme, v tichu posedáváme a těšíme se na krásná setkání u jednoho stolu. Ráda bych realizovala netradiční místo se stolem a dvěma židlemi v betonu a vytvořila tak prostor, poetické místo, do něhož je možné vstoupit. Sochu, jež v nás zanechá prožitek ve vzpomínce na toto místo, sochu, která ponese příběh, příběh člověka. Denisa Hřičiščová Monika Immrová Denisa Hřičiščová

Rustam Ismagilov

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

VISUTÉ

PŘEDPJATÉ STŘECHY SUSPENSION PRESTRESSED ROOFS JIŘÍ STRÁSKÝ Visuté předpjaté střechy jsou popsány z hlediska architektonického a konstrukčního řešení, statické analýzy o postupu výstavby. Konstrukce umožňují zastřešit velké prostory, vyznačují se minimální spotřebou materiálu a pro jejich výstavbu není nutná skruž. Suspension prestressed roofs are described in terms of their architectural and structural solution, static analysis and process of construction. The structures enable to cover large space, require minimum amount of material and a falsework is not needed for their erection. Visuté betonové střechy jsou ve světě navrhovány od počátku předpjatého betonu. Jejich řešení je popsáno v základních knihách publikovaných průkopníky předpjatého betonu [1], [2]. Nedáv-

Obr. 2 Most Hukusai, Japonsko Fig. 2 Hukusai Bridge, Japan

Obr. 1 Lanová a oblouková konstrukce: a) trajektorie hlavních napětí, b) samokotvené lano a oblouk, c) lano a oblouk Fig. 1 Cable and arch structure: a) trajectories of principal stresses, b) self anchored cable and arch, c) cable and arch.

né realizace v Portugalsku, které získaly řadu architektonických cen, potvrzují, že tyto konstrukce jsou stále moderní, ekonomické a mohou architektonicky obohatit naše prostředí. Konstrukční řešení střech je podobné řešení konstrukcí předpjatých visutých lávek pro pěší, které jsou v naší zemi úspěšně stavěny od roku 1989; bohužel, visuté střechy z předpjatého betonu nebyly u nás dosud realizovány. Proto autor příspěvku považuje za účelné na tyto konstrukce znovu upozornit, popsat zásady jejich návrhu a analýzy, poukázat na možné problémy a ukázat zdařilé realizace. Visuté konstrukce mají buď jednoduchou křivost, nebo tvoří rotačně symetrické plochy, popřípadě vytváří konstrukce dvojí křivosti. Je zřejmé, že visuté konstrukce mohou být navrženy nad jakýmkoliv půdorysem. Jejich tvar však v počátečním stavu musí být bezmomen-

tový – výslednicový (funicular) k danému zatížení. Působení konstrukcí je vysvětleno na konstrukci s jednoduchou křivostí tvořené visutým předpjatým pásem.

Obr. 4 Ztužení lana Fig. 4 Cable stiffening

Obr. 5 Ztužení lana nosníkem Fig. 5 Beam stiffening of the cable

V I S U T Ý P Ř E D P J AT Ý P Á S Krása obloukových a visutých konstrukcí vychází z jejich ekonomického tvaru. Ekonomie je zřejmá z obr. 1a, na kterém jsou vykresleny trajektorie hlavních napětí, které vznikají v prostém, rovnoměrně zatíženém nosníku. Je zřejmé, že maximální namáhání vznikají jen v krajních vláknech

Obr. 3 Landscape Arch, Utah, USA Fig. 3 Landscape Arch, Utah, USA

10


5/2005

STAVEBNÍ

a že nosník má mnoho zbytečné (mrtvé – dead) hmoty, která se nepodílí na přenosu zatížení. Z obrázku je zřejmé, že chceme-li redukovat tíhu nosníku, musíme eliminovat mrtvou hmotu a musíme využít tahovou a nebo tlakovou únosnost konstrukčních prvků. Z nosníku je tak odvozeno lano nebo oblouk, u kterých je vodorovná síla přenášena táhlem a nebo vzpěrou (obr. 1b); jestliže základová půda je schopná přenést vodorovné účinky, můžeme nahradit táhlo nebo vzpěru tuhými základy (obr. 1c, 2 a 3). Rovnoměrně zatížený betonový oblouk může překlenout několik kilometrů, visuté lano několik desítek kilometrů. Jejich tvar však vždy musí být výslednicový (funicular) k danému zatížení a kabel nebo oblouk musí mít dostatečný průvěs nebo vzepětí. Z obr. 2 je zřejmé, že tvar nosného lana se mění podle daného zatížení a že tato lanová konstrukce nemá dostatečnou tuhost zajišťující bezporuchový provoz. Je tedy zřejmé, že lano je nutno ztužit. Deformace visuté konstrukce (obr. 4a) může být redukována zvýšením zatížení stálého – přidáním mrtvé hmoty (obr. 4b), napnutím lana opačné křivosti (obr. 4c) a nebo vytvořením betonového pásu jisté ohybové tuhosti, který roznáší zatížení a garantuje stálost tvaru (obr. 4d). Je vhodné si uvědomit, že ztužení kabelu dalším zatížením nebo lanem opačné křivosti má podobné účin-

ky. V obou případech dochází ke zvýšení namáhání nosného lana i základů. Lano může být také ztuženo ohybově tuhým nosníkem, který roznáší zatížení a dává stabilitu systému. Vzniká tak hybridní systém tvořený buď samokotvenou visutou (obr. 5a) a zavěšenou (obr. 5b) konstrukcí a nebo klasickou visutou (obr. 5c) a zavěšenou (obr. 5d) konstrukcí. Tyto konstrukce však nejsou předmětem tohoto příspěvku. Vliv ztužení lan betonovým pásem je zřejmý z obr. 6, na kterém je porovnávána konstrukce ztužená mrtvou hmotou (a) a betonovým pásem (b). Konstrukce s rozpětím 99 m má průvěs 1,98 m. Konstrukci tvoří dva kabely celkové plochy 0,236 m2 a modulu pružnosti 200 GPa. Mrtvá hmota a betonový pás mají stejnou plochu 1 m2 a jsou z betonu modulu pružnosti Eb = 36 GPa. Počáteční namáhání obou konstrukcí je tedy totožné. Konstrukce je dále zatížena rovnoměrným zatížením p = 20 kN/m situovaným na polovině délky. Z obrázku je zřejmé, že maximální deformace konstrukce (b) je cca 48 % deformace konstrukce (a). Dále je zřejmé, že deformace konstrukcí se soudržnými a nebo nesoudržnými kabely je téměř totožná. Ztužení kabelu betonovým pásem představuje ekonomické řešení, které dává konstrukcím střech dostatečnou tuhost a stabilitu. Je samozřejmé, že betonový pás, který spolupůsobí s kabely, nemůže přenést tahová namáhání,

Obr. 6 Ztužení lana: a) mrtvou váhou, b) ohybovou tuhostí Fig. 6 Stiffening of the cable: a) dead load, b) bending stiffness



která v něm vznikají. Proto je vhodné betonový pás předepnout. Pás je možno vytvořit z monolitického a nebo prefabrikovaného betonu. V obou případech lze bednění nebo prefabrikované prvky zavěsit na nosné kabely. Statická analýza Visuté předpjaté konstrukce je nutno analyzovat jako geometricky a fyzikálně nelineární konstrukce, jejichž statické působení je ovlivněno postupem stavby. V průběhu montáže působí konstrukce jako dokonale ohebné vlákno – lano, během provozu jako předpjatý pás, který je namáhán nejen normálovou silou, ale i ohybovým momentem. Nutno si však uvědomit, že tvar i velikost namáhání na konci montáže ovlivňuje namáhání konstrukce za provozu. Současné programové systémy umožňují komplexní analýzu visutých předpjatých konstrukcí. Abychom však byli schopni správně připravit vstupní data a aplikovat výsledky, musíme především pochopit působení těchto konstrukcí. Na obr. 7 je znázorněna konstrukce tvořená předpjatým pásem sestaveným z prefabrikovaných prvků a spřažené desky; konstrukce je nesena nosnými kabely BT a po vybetonování spřažené desky a spar mezi prvky je předepnuta předpínacími kabely PT. V průběhu montáže je vlastní tíha kabelů, tíha prefabrikovaných prvků a tíha spřažené desky a spar přenášena nos-

Obr. 7 Statická funkce visutého předpjatého pásu Fig. 7 Static function of the stress ribbon

5/2005

11

STAVEBNÍ


nými kabely plochy ABT. Po vybetonování spar působí konstrukce pro účinky předpětí jako spřažená konstrukce ideálního průřezu PAe složeného z nosných kabelů, prefabrikovaných prvků a monolitického betonu. Po zainjektování kabelů působí konstrukce pro všechna provozní zatížení jako spřažená konstrukce ideálního průřezu Ae složeného z nosných a předpínacích kabelů, prefabrikovaných prvků a monolitického betonu. Protože předpjatý pás je silně vyztužen, dochází u něho k výraznému přerozdělení vnitřních sil vlivem dotvarování a smršťování betonu. Předpětí je navrženo tak, aby ve sparách mezi prvky nevznikl za provozu tah. Při působení mezního zatížení pu se spáry otevřou a konstrukce (při zanedbání tahového zpevnění betonu mezi trhlinami) pak znovu působí jako lano tvořené nosnými a předpínacími kabely plochy ABT + APT (obr. 7g). Analýza konstrukcí jak pro montážní, tak i provozní zatížení vychází z počátečního stavu, pro který volíme tvar i namáhání konstrukce. Obvykle volíme stav po vybetonování spar, kdy se konstrukce mění z lana na předpjatý pás (obr. 7c a 7d). Při analýze montážních stavů (obr. 7a a 7b) konstrukci odlehčujeme, při analýze provozních stavů konstrukci předepneme (obr. 7e) a následně zatížíme provozním zatížením (obr. 7f). Jestliže použijeme moderní nelineární programy – ANSYS, LARSA, RM, musíme určit počáteční stav, ve kterém definujeme tvar i namáhání konstrukce. Tentýž stav musíme určit i v případě, kdy konObr. 8 Analýza lana Fig. 8 Cable analysis

12

strukce řešíme zjednodušeně jako lano. Tuto analýzu je vždy vhodné provést pro kontrolu řešení. Protože pochopení konstrukcí vychází z analýzy lana, uvádíme zde základní informace. Více lze najít v [3]. Analýza lana plochy A a modulu pružnosti E vychází z řešení stavové rovnice (obr. 8). Lano, které pro zatížení q(x)0 je namáháno zvolenou silou H0, je při zatížení q(x)i namáháno vodorovnou silou Hi. Tuto sílu určíme řešením rovnice (1): 3 i

2 i

aH + bH + cHi + d = 0

(1)

kde a=

li EA cos2 β i

b = Lni − c= d=

li cos β i

Di EA cos β i 2

Di

Protože u pružně podepřeného lana členy a, b, c, d závisí na rozpětí li a svislé vzdálenosti hi, které dále závisí na neznámé vodorovné síle Hi, není možno určit vodorovnou sílu Hi přímo řešením rovnice (1). Obvykle je vodorovná síla Hi určována iteračně. Nejdříve se vodorovná síla Hi určí za předpokladu nulové deformace podpěr, následně se pro tuto sílu stanoví deformace podpěr a znovu se vypočítá vodorovná síla. Výpočet je opakován, dokud rozdíly mezi jednotlivými výpo-

čty nejsou menší, než je požadovaná přesnost. Ohybové namáhání lana modulu pružnosti E a momentu setrvačnosti I M ( x ) = − EI

d 2w( x ) , dx 2

(2)

u kterého od zatížení q(x) vzniká vodorovná síla H, určíme řešením rovnice ohybové čáry (obr. 9): d 4w( x ) d 2w( x ) − + kw ( x ) = H dx 4 dx 2 H = q( x ) − g, (3) Hg EI

kde g je zatížení, při kterém není lano namáháno ohybovým momentem a Hg je odpovídající vodorovná síla; součintel k vystihuje pružné Wincklerovo podloží. Přímé řešení diferenciální rovnice je možné jen ve speciálních případech. Proto autor vyvinul program, který řeší rovnici (3) diferenční metodou. Ohybové namáhání rovnoměrně zatíženého lana (obr. 10a) je dáno rovnicí: M ( x ) = ∆ϕ HEI .e − λ x + ∆qEI

(4)

Ohybové namáhání nekonečně dlouhého lana zatíženého osamělou silou F (obr. 10b) je dáno rovnicí: M( x ) =

F −λx e + EI ∆q , 2λ

(5)

kde Obr. 9 Analýza ohybu lana Fig. 9 Analysis of the cable bending


5/2005

STAVEBNÍ

Obr. 10 Ohyb lana: a) rovnoměrné zatížení, b) osamělé břemeno Fig. 10 Bending of the cable: a) uniform load, b) point load

Obr. 12 Ohyb nosníku a lana: a) rovnoměrné zatížení, b) pokles podpěry Fig. 12 Bending of the beam and cable: a) uniform load, b) deflection of support

H EI q g ∆q = − H Hg

λ=

Ohybové namáhání lana od osamělého břemene není velké a obvykle neovlivňuje návrh konstrukce (obr. 11). Naopak, ohybové namáhání u podpěr dosahuje značných hodnot a podstatně ovlivňuje návrh konstrukce. Předpjatý pás není schopen toto namáhání přenést. Proto se konstrukce u podpěr lokálně zesiluje a nebo se zde naopak vytváří kloub. Potom je však ohybovým momentem namáhán nosný kabel. Je nutné si uvědomit podstatný rozdíl mezi namáháním nosníku a lana. Na obr. 12 je porovnáno ohybové namáhání nosníku a lana s rozpětím 99 m. Na obr. 12a je uvedeno namáhání od rovnoměrného zatížení, na obr. 12b od pokle-

Obr. 11 Zatěžovací zkouška lávky v Praze-Troji Fig. 11 Loading test of the Prague-Troja pedestrian bridge

su podpěry. Zatímco od rovnoměrného zatížení je ohybové namáhání lana jen zlomkem namáhání nosníku, od poklesu podpěr naopak vzniká v laně více než dvojnásobné namáhání. Zanedbání této skutečnosti spolu s nesprávně navrženými detaily vedlo v roce 1980 ke zřícení vnějších oblouků Berlínské kongresové haly, která byla postavena v roce 1957 [4]. Konstrukci haly tvořila skořepina tvaru hyperbolického paraboloidu, která byla podepřena kruhovým prstencem (obr. 13). Vně střechy byly vytvořeny skloněné oblouky zavěšené na kruhovém prstenci. Zavěšení bylo tvořeno táhly z předpjatého pásu. Vlivem teplotních změn docházelo k svislému výkyvu skloněných oblouků. Předpjatý pás tak byl namáhán jako pás zatížený svislými poklesy podpěr. Poklesy vyvolaly ohybové namáhání podobné namáhání uvedenému na obr. 12b. Vzhledem ke skutečnosti, že vlivem technologie stavby nebyly spáry mezi obloukem a pásem předepnuty, vznikla ve spáře trhlina. Při nedostatečné izolaci došlo ke korozi výztuže a následně ke zřícení oblouků. Hala podobného tvaru, ale jiného statického působení, byla znovu postavena v roce 1987 – viz dále.



5/2005

Obr. 13 Původní kongresová hala v Berlíně: a) konstrukční uspořádání, b) příčný řez konstrukcí Fig. 13 Original congress hall in Berlin: a) structural arrangement, b) cross section of the structure

KONSTRUKCE JEDNODUCHÉ KŘIVOSTI Visuté konstrukce jednoduché křivosti jsou tvořeny jednoduchou válcovou plochou – vlastně širokým předpjatým pásem. Protože průvěs pásu je poměrně malý, jeho tvar se blíží parabole druhého stupně. Aby bylo usnadněno odvodnění, je válcová plocha podélně skloněna, nebo v podélném směru konstrukce sleduje konvexní křivku (obr. 19). Nosné kabely jsou obvykle kotveny v hlavicích sloupů. Vodorovná síla je z kotevních bloků přenášena do základů buď jako u visutých mostů vnějšími skloněnými kabely (obr. 14a), nebo ohybovou tuhostí sloupů (obr. 14b). Lze také navrhnout tzv. samokotvený systém. V tomto případě jsou hlavice sloupů vzájemně spojeny ohybově tuhým nosníkem, který přenáší vodorovnou sílu do tlačených prvků spojujících protilehlé strany. Tlačený prvek může být tvořen vzpěrou a nebo obloukem. Vzpě13

STAVEBNÍ


Obr. 14 Konstrukce jednoduché křivosti – konstrukční uspořádání Fig. 14 Structures of single curvature – structural solution

Obr. 15 Samokotvené konstrukce jednoduché křivosti – konstrukční uspořádání Fig. 15 Self anchored structures of single curvature – structural solution

Plavecký stadion ve Wuppertalu, Německo První moderní visutá konstrukce, která byla postavena v roce 1956, byla navržena kanceláří Prof. Leonhardta [1] (obr. 16). Konstrukci střechy s rozpětím

65 m tvoří skořepina tloušťky pouhých 57 mm (obr. 17). Skořepina je příčně a podélně předepnuta. Střecha je podepřena skloněnými příčnými rámy podporujícími hlediště. V místě vetknutí skořepiny do příčných rámů je skořepina zesílena a vytváří tak skloněný ztužující nosník. Protilehlé rámy jsou spolu vzájemně spojeny příčnými vzpěrami podporujícími dno bazénu. Tahová síla je z nosných kabelů a skořepiny přenášena do základů jednak ohybovou únosností příčných rámů, jednak skloněným nosníkem do koncových obloukových žeber podporovaných štíhlými betonovými sloupy.

1700 kg/m3. Střecha je nesena a předepnuta lany průměru 0,5“ po 300 mm rovnoměrně situovanými po šířce konstrukce. Konstrukce byla betonována v pruzích šířky 10 m na příčně přesuvné skruži. Po třech dnech byla předpínací lana napnuta tak, že nesla jenom vlastní tíhu skořepiny. Po vybetonování všech pruhů byla předpínací výztuž dopnuta na požadované napětí. Teprve tehdy byla střecha předepnuta.

Obr. 17 Plavecký stadion ve Wuppertalu: a) řez skořepinou, b) příčný řez konstrukcí, c) podélný řez konstrukcí Fig. 17 Wuppertal Swimming pool: a) section of the shell, b) cross section of the structure, c) longitudinal section of the structure

St. Jakob Sportovní hala v Baselu, Švýcarsko Podobná konstrukce s rozpětím 90 m byla postavena v roce 1977 v Baselu [5] (obr. 18). Střechu tvoří visutá skořepina tloušťky 75 mm. Je provedena z lehkého betonu objemové hmotnosti

ra je obvykle spojena s taženým předpjatým pásem, který zajišťuje její stabilitu (obr. 15a). Oblouk bývá situován na vnějších okrajích střechy a je spojen sloupy se základy (obr. 15b). Sloupy brání vybočení oblouků, proto může být oblouk velmi štíhlý. Je samozřejmé, že obvykle jsou v konstrukcích uvedené základní systémy vzájemně kombinovány. Následující příklady ukazují, že i velmi jednoduchá konstrukce může být architektonicky a konstrukčně rozmanitá a zajímavá.

Sportovní hala v Dortmundu, Německo Sportovní hala postavená v roce 1958 v Dortmundu [1] tvoří čistý konstrukční systém (obr. 19). Střecha s rozpětím 80 m je tvořena předepnutými visutými žebry, které podporují prefabrikované desky tloušťky 50 mm. Žebra tloušťky 120 mm byla sestavena z lehkých prefabrikovaných prvků sestavených na jednoduché skruži. Předpínací kabely jsou

Obr. 16 Plavecký stadion ve Wuppertalu Fig. 16 Wuppertal Swimming pool

14


5/2005

STAVEBNÍ


Obr. 18 St. Jakob Sportovní hala v Baslu – příčný řez konstrukcí Fig. 18 St. Jakob sport hall in Basel – cross section of the structure Obr. 19 Sportovní hala v Dortmundu: a) příčný řez konstrukcí, b) podélný řez konstrukcí, c) příčný řez střechou Fig. 19 Sport hall, Dortmund – a) cross section of the structure, b) longitudinal section of the structure, c) cross section of the roof

Obr. 20 Hangár na letišti ve Frankfurtu Fig. 20 Hangar at Frankfurt airport

kotveny v zesílených okrajových nosnících, které jsou podpírány dvojicemi skloněných sloupů. Žebra jsou kloubově připojena k okrajovým nosníkům. Tahová síla ze střechy je přenášena do základů skloněnými předpjatými táhly. Hangár na letišti ve Frankfurtu, Německo Střechu hangáru postaveného na frankfurtském letišti v roce 1970 tvoří deset visutých pásů o dvou polích s rozpětími 135 m [6] (obr. 20). Mezi visutými pásy jsou situovány světlíky osvětlující vnitřní prostory hangáru. Visuté pásy jsou podporované středním komorovým nosníkem s rozpětím 102 m a jsou vetknuty do krajních trojúhelníkových příčných rámů (obr. 21). Předpjaté pásy z lehkého konstrukčního betonu, které jsou 7,5 m široké, mají průřez tvaru písmene U. Jsou tvořeny okrajovými žebry a deskou tloušťky 86 mm. Předpjaté pásy jsou neseny a předepnuty předpínacími tyčemi Dywidag prů-

Obr. 21 Hangár na letišti ve Frankfurtu: a) podélný řez konstrukcí, b) konstrukční řešení střechy, c) příčný řez předpjatým pásem, d) příčný řez konstrukcí Fig. 21 Hangar at Frankfurt airport: a) longitudinal section of the structure, b) structural solution of the roof, c) cross section of the stress ribbon, d) cross section of the structure

měru 26 mm. Protože z provozních hledisek bylo nutno deformace předpjatého pásu omezit na max. 400 mm, byl každý předpjatý pás ve čtvrtinách rozpětí spojen s vodorovným ocelovým táhlem omezujícím svislé deformace. Střední komorový nosník byl betonován na terénu a následně byl vytažen do projektované polohy, předpjaté pásy byly postupně betonovány na lehké skruži.

Prof. Ing. Jiří Stráský, CSc., P.E. VUT Stavební fakulta Veveří 95, 662 37 Brno tel.: 541 147 845, fax: 549 250 218 STRÁSKÝ, HUSTÝ A PARTNEŘI, s. r. o. Bohunická 50, P. B. 641, 639 41 Brno tel.: 547 101 811, fax: 547 101 881 e-mail: [email protected]

Literatura: [1] Leonhardt F.: Prestressed Concrete. Design and Construction, Wilhelm Ernst & Sons, Berlin1964 [2] Schlaich J., Kordina K., Engell H.: Teileinsturz der Kongreßhalle Berlin – Schadensursachen Zusammenfassendes Gutachten, Beton-und Stahlbetonbau 12/1980 [3] Strasky J.: Stress Ribbon and Cable Supported Pedestrian Bridges, Thomas Telford Publishing, London 2005 [4] Lin T. Y., Burns N. H.: Design of Prestressed Concrete Structures. John Wiley & Sons, New York 1981 [5] Bachmann H.: Prestressed concrete in building construction. Prestressed concrete in Switzerland. Schweizerische Bauzeitung 14, 1978 [6] Festschrift – U. Finsterwalder, 50 Jahre für Dywidag,Verlag G. Braun, Karlsruhe 1973

Dokončení článku v 6. čísle časopisu


5/2005

15

STAVEBNÍ


INTEGROVANÁ STAVEBNÍ A ENERGETICKÁ TECHNOLOGIE BUDOVY SVOBODNÉ UNIVERZITY V BRIXENU

INTEGRATED ENERGY AND CONSTRUCTION TECHNOLOGY IN THE FREE UNIVERSITY OF BRIXEN BUILDING KONRAD BERGMEISTER, VLADIMÍR ČERVENKA Železobetonová konstrukce Svobodné university v Brixenu je postavena bez dilatačních spár a šetří energii s pomocí termoaktivních stropních desek. Pro posouzení vhodnosti použité technologie bylo využito počítačové simulace chování nosné konstrukce. A reinforced concrete structure of Free University of Brixen was built without expansion joints. Thermo-active floors are installed to save heating energy. Computer simulation was applied to check the feasibility of the structure. Elegantně a prostě vyhlíží nová budova Svobodné univerzity v Brixenu navržená architekty Reginou Kohlmayer a Jensem Oberstem ze Stuttgartu. Autorem energetické koncepce budovy je Ingenieurbüro Prof. Gerhard Hausladen, nosnou konstrukci navrhl Ingenieurteam Bergmeister a počítačová simulace nosné konstrukce byla provedena firmou Červenka Consulting z Prahy. Jednotlivé funkce budovy jsou v návrhu zřetelně rozlišeny, materiály a tvary vycházejí z jasně strukturované prostorové představy, prosvětlená atria, Obr. 2 Tuhá výztuž skryté hlavice sloupu z ocelových roštů s navařenými smykovými trny Fig. 2 A welded steel column head inside the plate

16

chodby a arkády sledují atmosféru Starého města v Brixenu, jeho úzkých uliček a podloubí. Ve čtvercovém dispozičním řešení budovy lze rozeznat podobnost s vídeňským Hofburgem (obr. 1). Čtvercový objekt sestává z vnějšího prstence s průhlednou fasádou a vnitřního jádra s dílčími budovami. V prstenci se nacházejí místnosti administrativy, učebny a pracovny, tedy prostory využívané k delšímu pobytu osob. V centrálním jádru jsou umístěny: velká posluchárna pro 500 osob, tělocvična, knihovna, menza a studovny. Dominantní schodišťové prostory jsou, po vzoru starých škol, místem k setkávání a komunikaci, jednak uprostřed budovy, a jednak v rozích vnějšího prstence. Významných prvkem návrhu bylo použití pohledového betonu. Recepturu složení betonové směsi a program kontroly jakosti navrhlo Ingenieurbüro Prof. Schiessel, Gehlen, Sodeikat. Energetická koncepce budovy počítá s využitím fasád

Obr. 1 Půdorysné schéma 1. NP Fig. 1 The plan of the 1st floor

a termoaktivních stropů k udržování optimální teploty ve vnitřních prostorách školy. Zvláštní pozornost je věnována vnějšímu plášti budovy ze skla s automatickým ovládáním zastínění. Povrch skla je speciálně strukturován, což vyniká esteticky a slouží i jako ochrana proti Tab. 1 Hodnoty zatížení Tab. 1 Design loads

Využití Garáže Obchod a knihovna Přednáškové sály a menza Technické prostory a knihovna

Nahodilé zatížení soustředěné plošné [kN] [kN/m2] 10 60 15

20

5

4

7,5

7


5/2005

STAVEBNÍ

slunečnímu záření. Celoskleněná fasáda z SSG (Structural Sealand Glazing) je uchycena na ocelovém roštu pomocí lepených i mechanických spojů, které slouží též k tlumení okolního hluku. Materiály jsou použity s ohledem na funkci příslušného stavebního prvku jednak, aby zdůraznily historický rámec okolního prostředí a jednak, aby se neztratil jejich přírodní původ. Tomu záměru odpovídá široké využití pohledového betonu na stěnách a stropech v chodbách, schodištích a posluchárnách. Při tom byl pečlivě uvážen způsob bednění a umístění kotev předpínacích kabelů. Některé povrchy stěn jsou opatřeny filcovým materiálem, což vytváří příjemnou atmosféru jak akustickým tlumením, tak nenásilně vzniklým prostorem pro nástěnné pracovní plochy a zprávy. Některé podlahy jsou z leštěného kamene, jiné z korku a klasického linolea. PROJEKT Vnější objekt ve tvaru čtvercového prstence o délce strany 74 m byl proveden jako monolitický celek bez dilatačních spár. Proto bylo třeba uvažovat jak účinky vnějšího zatížení, tak účinky vynucené dotvarováním, smršťováním a teplotou, a tomu odpovídající uspořádaní výztuže. V prostoru dvora jsou umístěny objekty rámových konstrukcí s rozpony 13,2 až 19 m. Návrhové hodnoty plošného a soustředěného nahodilého zatížení jsou uvedeny v Tab. 1. Pro základovou konstrukci budovy je použita souvislá deska se zesílením v místě sloupů. Celá konstrukce podzemních podlaží je uzavřená vodotěsná vana s žebrovými stěnami. V nadzemních podlažích jsou bodově podepřené deskové stropy vyztužené v rozích


Obr. 3 Svislý řez vnitřní budovou s rozměry a zatížením Fig. 3 A vertical section of frame with dimensions and loading

schodišťovými šachtami. Hlavice desek nad sloupy jsou proti propíchnutí zesíleny pomocí svařených ocelových roštů vložených do betonové desky (obr. 2). Čtyři vnitřní rámové objekty jsou provedeny z monolitického betonu se stropními deskovými nosníky. Vzdálenost rámů je 2,65 m. V případech větších rozpětí, 12 a 18 m, bylo pro rámové nosníky použito dodatečné předpětí (obr. 3 a 4). Pro výpočet a optimalizaci těchto velmi štíhlých rámových konstrukcí byla použita nelineární analýza pomocí programu ATENA, [1] a [2], jejímž cílem bylo optimální řešení předpínacích prvků. Pro účely výpočtu byl uvažován rámový výsek (obr. 4), jehož vhodnost byla ověřena předchozím výpočtem celého rámu. V numerickém modelu byla měkká výztuž modelována pomocí diskrétních prutů (hlavní vložky) i rozetřené výztuže (třmínky) a předpínací kabely diskrétními pruty. Výpočet byl proveden jak ve 2D, tak 3D prostředí. Ve 2D byla betonová konstrukce modelována ve stavu rovinného napětí, ve 3D ve stavu obecné prostorové napjatosti. Zajímavým zjištěním byla redukce šířky trhlin ve 3D výpočtu oproti 2D. Šířka trhlin při plném nahodilém zatížení ve 3D výpočtu vyšla 0,28 mm (obr. 5), zatímco ve 2D výpočtu tato byla 0,55 mm. Charakter nosného chování konstrukce je patrný z průběhu závislosti zatížení – průhyb uprostřed rozpětí na obr. 6. Až do dosažení užitného zatížení se konstrukce chová téměř lineárně. Při dvojnásobku užitného zatí-

0.0003476 0.0000167

Obr. 4 Výsek rámového rohu pro nelineární analýzu okolí kotevní oblasti s rozměry a zatížením Fig. 4 A frame corner including a pre-stress anchor used for non-linear analysis

žení dochází k lokálnímu porušení následovanému velkým nárůstem deformací a zpevněním. Konstrukce vykazuje značnou deformační schopnost a při konečném porušení dosahuje průhyb hodnoty 300 mm (1/60 rozpětí). Zvláštní pozornost byla věnována kotevní oblasti předpínacích kabelů. Její návrh byl početně posouzen pomocí dvou modelů, lineárně podle příhradové analogie a nelineárně programem ATENA. Kotevní oblast byla opatřena dvojitými

Obr. 5 Grafické výsledky nelineární analýzy výseku rámového rohu (deformace konstrukce) s barevným vyznačením šířky trhlin Fig. 5 Non-linear analysis results, deformations, crack width in colour BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

17

STAVEBNÍ


Obr. 6 Výsledky nelineární analýzy konstrukce na diagramu závislosti zatížení – průhyb uprostřed rámového nosníků Fig. 6 The loaddisplacement diagram resulting from non-linear analysis

třmeny se vzdáleností cca po 80 mm (obr. 7 a 8). Uložení výztuže i betonu a jeho následné ošetření byla věnována náležitá pozornost, neboť práce probíhaly v letních i zimních měsících. Doba odbednění byla stanovena na základě doprovodných zkoušek vzorků betonu. Pro zimní betonáž byly stanoveny tři teplotní režimy (do +5 °C, od +5 do –3 °C, od –3 do –10 °C). Při teplotách nižších než –10 °C nebyla betonáž povolena. Po odbednění byla prováděna měření geometrie konstrukcí a zjišťovány průhyby a tolerance vzhledem k projektu, přičemž tyto nepřesáhly nikde 20 mm. Největší průhyby se podle očekávání vyskytly na okraji konzolových desek. Na základě provedené analýzy měření byly stanoveny následující příčiny průhybů: • nepřesnosti výroby bednění • ukládání a tvrdnutí betonu • dotvarování a smršťování betonu • tahová odolnost, modul pružnosti betonu. Obr. 7 Vyztužení kotevní oblasti předpínací výztuže Fig. 7 Reinforcement of an anchor zone

18

Podle materiálových zkoušek provedených na TU v Mnichově byl modul pružnosti E = 24 GPa a 29 GPa, tedy nižší než by odpovídalo pevnostem v tlaku 42 MPa a 47 MPa, což bylo zřejmě způsobeno vysokým obsahem cementu. POHLEDOVÝ BETON Pro zajištění kvality pohledového betonu byla zvolena vhodná bednící technologie a projekt přesného uspořádání bednicích desek. Dobrá kvalita povrchu byla výsledkem vhodně zvoleného složení betonu a jeho ošetřování. Pro pohledový beton v současnosti v Německu nejsou závazné normy, kromě zpravodaje [4], který v roce 2004 přinesl informace pracovní skupiny „Pohledový beton“ [5], Německého betonářského spolku. V Rakousku vyšla norma ÖNORM B2211 v roce 2002 a současně Pravidla pro pohledový beton, které se podrobně zabývají výrobou pohledového betonu, vlivy na jeho kvalitu, strukturu, pórovitost, bednění, pracovní spáry apod. [6]. Pro vzhled pohledového betonu je určující vrchní vrstva o tloušťce asi 100 µm, a proto musí být náležitá pozornost věnována povr-

chu betonu, bednění a separační vrstvě. Přitom se mohou vyskytnout následující problémy: • rozdílná nasákavost přilehlých povrchů způsobuje cementové skvrny, • proměnlivý obsah vody způsobený nedostatečnou kontrolou, • prokreslení výztuže z důvodu nedostatečného zhutnění, • separace jemných a hrubých zrn kameniva, • barevné změny povrchu, mohou být způsobeny nevhodným separátorem bednění a jeho nerovnoměrným nanesením, nebo nečistotami od rzi, • kapsy na povrchu z důvodu nedostatečného zhutnění. TE R MOAKTIVN Í STROPY Úlohou termoaktivních stropů je regulace teploty jak pro vytápění, tak pro chlazení. Systém automaticky reaguje na venkovní teplotní poměry a reguluje teplotu jednotlivých prostor podle stanoveného programu. Termostaty ovládají ventily vytápění/chlazení i clony zastínění proti slunečnímu záření pomocí elektronického IEB-BUS. V termoaktivních stropech probíhají mezi spodní a horní výztuží trubky. Poloha trubek musí být pečlivě dodržena a při betonáži nesmí být tyto poškozeny (obr. 9). Betonové desky jsou vyhřívány a slouží jako zásobník tepla. Vzhledem k malým teplotním diferencím jsou pro termoaktivní stropy vhodné přírodní zdroje chlazení, jako studené prameObr. 8 Měkká a předpínací výztuž rámových nosníků Fig. 8 Normal and pre-stressed reinforcement of frame girders


5/2005

STAVEBNÍ

Obr. 9 Betonáž termoaktivních stropních desek mezi předpjatými nosníky Fig. 9 Casting of thermoactive plates

ny, spodní voda, zemní piloty a základové desky. Fázový posun zahřátí zásobníku umožňuje jeho noční zpětné ochlazení. V opačném případě, při vytápění, mohou být velmi efektivně nasazena tepelná čerpadla pracující s nízkou teplotou. Z těchto důvodů jsou i zde tepelná čerpadla použita. Nasátý vnější vzduch je veden stometrovým kanálem pod podlahou garáží, kde se v zimě ohřívá a létě chladí. Prakticky se zde potvrdilo, že užití termoaktivních desek je velmi účinné a hospodárné vzhledem k nízkým nákladům na provoz a údržbu. Z ÁV Ě RY Tato do posledního detailu pečlivě vyprojektovaná univerzitní budova z betonu a skla působí navenek přísně a střízlivě. Štíhlá konstrukce vnějšího čtverce o délce 4 x 74 m je provedena vcelku a bez dilatačních spár. Vnitřní síly vynucené objemovými změnami mohou být věrohodně určeny pouze na základě výpočtu s uvážením nelineárního chování materiálů, především trhlin v betonu. Proto byl přesný výpočet průhybů bodově podepřené deskové stropní konstrukce, na jejímž okraji spočívá skleněná fasáda, proveden pomocí simulace skutečného chování. V současné době probíhají na místě měření teploty a deformace stropů, jejichž vyhodnocení budou sloužit k posouzení napjatosti konstrukce ve skutečných teplotních poměrech. Vzhledem k poloze ztužujících schodišťových šachet v rozích prstence bez dilatačních spár musí být všechny síly vyvo-

lané objemovými změnami v důsledku změn teploty, smršťování, dotvarování a vnějších účinků větru, přeneseny vhodnou výztuží, přičemž musí být dodrženy požadavky na šířku trhlin. Svislé nosné prvky jsou přitom silně namáhány ohybem vyvolaným délkovými změnami Literatura: [1] Cervenka V.: Computer simulation of failure of concrete structures for practice, The 1st fib Congress 2002, Osaka, Japan [2] Cervenka V. und Bergmeister K.: Nichtlineare Berechnung von Stahbetonkonstruktionen. Beton- und Stahlbetonbau 94, Heft 10, S. 413419, (1999) [3] Deutsche Beton- und BautechnikVerein E.V.: Merkblatt “Betonieren im Winter”, Berlin 1999 [4] Deutsche Beton- und BautechnikVerein E.V.: Merkblatt “Sichtbeton”, Berlin 1997 [5] Deutsche Beton- und BautechnikVerein E.V.: Merkblatt “SichtbetonEntwurfsfassung”, Berlin 7/2004 [6] Östereichische Vereinigung für Beton und Bautechnik (ÖVBB): Geshalte Betonflächen (Sichtbeton). Wien 06/2002 [7] Noakowski P.: Verbindorientierte, kontinuierliche Theorie zur Ermittlung der Rissbreite. In.: Beton- und Stahlbetonbau 80, 1985, H. 7, S. 185-190; H. 8, S. 215-221 [8] Pfefferkorn W. und Steinhilber H.: Ausgedenhte fugenlose Stahlbetonbauten. Entwurf und Bemessung der Tragkonstruktion. Beton-Verlag, Düsseldorf, 1990


5/2005


Obr. 10 Pohled na železobetonoou konstrukci z vnitřního dvora Fig. 10 View of reinforced concrete structure from the courtyard

desek. Pro tyto prvky, sloupy a stěny, je vhodné, aby byly dostatečně svisle zatíženy, což snižuje šířky trhlin, ale vyžaduje větší ohybové vyztužení [7] až [8]. S využitím výše uvedených poznatků, tj. vysoko-pevnostního betonu, vhodného uspořádání výztuže, přesnějších výpočtů účinků objemových změn a s využitím numerické simulace skutečného chování, mohou být v budoucnosti úspěšně realizovány konstrukce o rozměrech několika set metrů. Volně zpracováno se souhlasem autora a redakce podle článku: Konrad Bergmeister, „Integrierte Bau- und Energietechnik beim Universitätsgebäude Brixen“, Betonund Stahbetonbau 100 (2005), Heft 2, s. 161. Pro výpočet byly použity výsledky výzkumného projektu 1ET409870411 z národního výzkumného programu „Informační společnost“.

Prof. Dipl.-Ing. DDr. Konrad Bergmeister BOKU Wien, IKI Peter-Jordan-Strasse 82, A-1190 Wien, Austria e-mail: [email protected] Ing. Vladimír Červenka, PhD. Červenka Consulting Předvoje 22, 162 00 Praha 6 tel.: 220 610 018 e-mail: [email protected] www.cervenka.cz

19

STAVEBNÍ


MACHINE HOUSE MACHINE HOUSE PETR HOLUB Budova bývalé energocentrály, nacházející se na rohu ulic Pernerova a Šaldova v části bývalého výrobního areálu ČKD, se koncem roku 2004 proměnila na budovu s kancelářemi a sídlem dvou architektonických ateliérů. Do stávajícího obvodového zdiva byla provedena pozoruhodná vestavba nových betonových a ocelo-betonových stropů a schodišť. The building of the former machine house located in a part of the once ČKD production complex on the corner of Pernerova and Šaldova Street turned into an office building hosting two architectural design studios at the end of 2004. A remarkable building-in of new concrete and steel concrete ceilings and staircases was made into the existing peripheral walls.. Nepodsklepená budova sestává ze tří nadzemních podlaží. Velká konstrukční výška 2. NP a podkroví je využita k vložení mezipatra. Rekonstrukce se snažila maximálně respektovat původní vzhled objektu a pouze ho přizpůsobit novému využití. Fasáda objektu byla uvedena do původního stavu obnovením zazděných okenních otvorů a odstraněním technologicObr. 2 Průběh stavby – skládání bednění stropu nad 1. NP Fig. 2 Construction progress – assembly of the formwork of the ceiling above the 1st above-ground storey

20

kých rozvodů vedených po fasádě. Okna a výplně otvorů na fasádě byly vytvořeny jako replika původních, jen jejich povrchová úprava byla z estetických důvodů změněna na pozinkovanou. Zateplení bylo provedeno z interiéru, protože zásah do fasády nebyl povolen. Nově byly vyřešeny dva vstupy do objektu, byl obnoven vstup z Šaldovy ulice a nově řešen vstup ze dvora. Na střeše byl vytvořen průběžný světlík k osvětlení kanceláří ve 3. NP. Ve dvoře objektu byly provedeny terénní a sadové úpravy. Obvodový plášť a nosnou konstrukci budovy tvoří původní cihelné, místy smíšené (opukové) zdivo. Nové zděné stěny a původní litinové sloupy byly při vestavbě založeny na betonových pasech a patkách z prostého betonu B15 nebo z vodostavebního betonu HV8-A2-B30. Vodostavebního betonu bylo použito pro betonáž vnitřní kanalizační šachty, výtahové šachty a horní partie základových patek. Na horní povrchy těchto konstrukcí

Obr. 1 Fasáda objektu Machine House – pohled z ulice Pernerova Fig. 1 Facade of Machine House – view from Pernerova Street

byla přes systémové pásy napojena hydroizolační (nopová) folie. Pod konstrukcí podlahy přízemí byl uložen podkladní beton (B15) tloušťky 100 mm vyztužený při obou površích KARI sítí 6/150 x 6/150 mm. Na podkladní beton byla položena vodorovná izolace podlahy z nopové folie (HDPE), která byla při obvodových stěnách zatažena do průběžné drážky ve zdivu. Prostor mezi podkladním betonem a fólií je odvětrán do exteriéru vložením PE trubek DN 50 mm po 1/2 modulu (cca 1930 mm). Hydroizolace byla v místě šachet (kanalizace, výtah) a patek sloupů z vodostavebního Obr. 3 Vyztužení stropu nad 1. NP, vlevo prostor určený pro schodiště Fig. 3 Reinforcement of the ceiling above the 1st above-ground storey; space for the staircase on the left


5/2005

STAVEBNÍ

Obr. 4 Stropy z pohledového betonu a litinové sloupy Fig. 4 Ceilings from surface concrete and cast iron columns

betonu napojena a utěsněna na površích těchto konstrukcí systémovými přechody. Stropy jsou tvořeny železobetonovými monolitickými deskami, které jsou podporované ocelovými nosníky a nosnými stěnami. Stropní konstrukce nad 1. NP je tvořena nosníky z ocelových profilů tvaru IPE 400, na nichž je položena železobetonová deska tloušťky 160 mm. Stropní konstrukce nad 2. NP je tvořena ocelovými nosníky HEA 700 a železobetonovou pohledovou deskou tloušťky 140 mm, která je betonována na plechy P10 přivařené ke stojinám vazníků tak, aby horní plocha železobetonové desky byla ve stejné úrovni s horní pásnicí. Železobetonové desky byly navrženy jako pohledové. Bylo požadováno, aby dodavatel použil nové bednicí dílce a před betonáží předložil kladecí plán bednění. Po odbednění stropů byly případné drobné dutiny nebo hnízda vyspraveny a odsekány nebo obroušeny nálitky betonu ve spárách bednění. Hladký povrch nesměl vykazovat nerovnosti větší než 3 mm ve spojích bednících dílců, dutiny větší než 5 mm a viditelné trhliny. K zamezení otěru a prašnosti byl pro-

veden uzavírací bezbarvý (matný) nátěr na beton. Nátěr byl vybrán podle vzorků provedených na stavbě. Beton výtahové šachty byl opatřen nátěrem odolávajícím působení olejů. Monolitické části stropů a schodišť jsou z betonu kvality B30. Betonová směs pro stropní konstrukce byla navržena s ohledem na minimalizaci nárůstu dlouhodobých průhybů dotvarováním betonu. V budově jsou navržena tři vnitřní schodiště. Hlavní schodiště, které zajišťuje společně s osobním výtahem vertikální komunikaci v celém objektu, je tvořeno železobetonovými rameny se současně betonovanými stupni. Schodiště je tříramenné a obtáčí se okolo výtahové šachty. Výšku druhého nadzemního podlaží překonává na dvakrát. V polovině výšky podlaží je vložena hlavní mezipodesta, jež je před oknem zkrácena a je tak vytvořen průhled podél okna do nižšího podlaží. Železobeton schodiště byl proveden rovněž jako pohledový a platily pro něj výše uvedené podmínky pro betonáž a tolerance konstrukcí. Výtahová šachta v centru prostoru je tvořena ocelovou konstrukcí krytou pískovaným sklem včele s dveřmi z nerezového plechu. Dvě vedlejší schodiště, s ocelovou nosnou konstrukcí, vedou ze 2. NP


5/2005


Obr. 5 Přízemí objektu Machine House, strop a schodiště z pohledového betonu Fig. 5 Ground floor of Machine House; ceiling and staircase from surface concrete

a 3. NP do mezipater těchto podlaží. Vzhledem k novému návrhu byla (po provedení stropu nad 1. NP k zajištění stability obvodových stěn) sejmuta stávající konstrukce krovu. Nová ocelovo-dřevěná střecha má ocelové nosné rámy, které jsou osazeny na ocelové sloupy přivařené na stropní nosníky stropu nad 2. NP. Investor Architekt Spolupráce Konstrukční řešení Hlavní dodavatel Kolaudace

M2 Real Estate, a. s. QARTA – J. Řezák, M. A. Tomáš Ing. Miroslav Pánek, Ing. Petr Holub HELIKA, a. s. Pragis, s. r. o. prosinec 2004 Ing. Petr Holub Qarta, s. r. o. Machine House, Pernerova 57/635, Praha 8 – Karlín tel.: 226 200 150 e-mail: [email protected] www.qarta.cz

21

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N

PŘEDPJATÉ

BETONOVÉ DÍLCE ZE SAMOZHUTŇUJÍCÍHO BETONU BEZ BĚŽNÉ BETONÁŘSKÉ VÝZTUŽE ZESÍLENÉ ROZPTÝLENOU OCELOVOU VÝZTUŽÍ PRESTRESSED CONCRETE UNITS FROM SELF-COMPACTING CONCRETE WITHOUT COMMON REINFORCEMENT STRENGTHENED BY STEEL FIBRE REINFORCEMENT C L AU S - P E T E R ST R O B AC H , VOJTĚCH PETŘÍK, JENS PETER GRUNERT, HELMUT KURTH Článek se nejprve zabývá technologickými aspekty a materiálovými parametry samozhutňujících betonů a vláknobetonů. Jsou uvedeny výsledky zkoušek různých druhů vláken a zkušebních těles a dále čtyř předpjatých vláknobetonových vazníků skutečných velikostí zatěžovaných na mez únosnosti. Současně jsou analyzovány vlivy vnějšího prostředí. Výsledky prokazují proveditelnost, hospodárnost a další výhody předpjatých vláknobetonových konstrukčních prvků. Technological aspects and material parameters of self-compacting and fibre reinforced concretes are discussed. Test results of various types of fibres and structural performance of experimental specimens are presented. Four prestressed fibre reinforced girders of real dimensions were tested up to ultimate load state. Influence of environmental conditions was analysed, too. Feasibility, economy and other advantages of prestressed fibre reinforced girders have been proved. Firma Max Bögl vyvinula společně s Technickou Universitou v Braunschweigu, Německo, předpjaté betonové dílce ze samozhutňujícího betonu (SCC – Selfcompacting Concrete) s příměsí ocelových drátků. Cílem projektu bylo vyloučit betonářskou výztuž, a tím zjednodušit technologii výroby. Vývoj probíhal ve spolupráci s Oddělením betonových a zděných konstrukcí Institutu pro stavební materiály, nosné konstrukce a požární ochranu (iBMB – Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz). Výpočty a zkouškami provedenými v iBMB byla potvrzena únosnost prvků vyrobených touto inovativní a úspornou metodou. V Německu byly prefabrikované dílce 22

z předpjatého samozhutňujícího drátkobetonu poprvé použity ve velkém stavebním projektu počátkem roku 2004, pro další rozsáhlý projekt je již uděleno potřebné povolení. SAMOZHUTŇUJÍCÍ BETON SCC se v čerstvém stavu vyznačuje speciálními vlastnostmi jako vynikající tekutostí a schopností samoodvzdušnění. Při jeho aplikaci není další zhutňování, např. ponornými vibrátory, zapotřebí. SCC dokonale vyplní prostor kolem výztuže a sám se vlivem vlastní tíhy zniveluje [9]. V Japonsku se ve stavební praxi používá od roku 1991 a v poslední době získává na významu také v Německu. Již překonaná norma DIN 1045/1988 [1] neumožňuje použití SCC, neboť jeho konzistence neodpovídá předepsaným třídám, množstvím jemných příměsí ve směsi překračuje dané hodnoty a doporučené hutnění odpadá. Nová DIN 1045/2001 [2] tato omezení částečně upravila ve prospěch SCC, konkrétní ustanovení nicméně neobsahuje. Z těchto důvodů byla již v červnu 2001 uveřejněna směrnice [3] DAfStb (Deutscher Ausschuß für Stahlbeton – Výbor pro železobeton Německého normalizačního institutu) jako příslušný doplněk k DIN 1045/1988. Předpokládá se, že tato směrnice bude v roce 2005 schválena jako závazná stavební norma. Do té doby podléhá použití SCC speciálnímu schvalovacímu procesu, který je nutný pro všechny normami neregulované materiály či technologie. Během procesu schvalování speciální normy pro SCC byly ověřeny jeho pevnostní a deformační charakteristiky, např. modul pružnosti, chování při dotvarování a smršťování a také soudržnost s předpínací a betonářskou ocelí. Při porovnání uvedených vlastností SCC s vlastnostmi betonu podle DIN [2] nebyly prokázány žádné rozdíly. SCC se skládá, kromě klasických složek cementu, kameniva a vody, z přísad vysoce účinných plastifikátorů a jemných

příměsí. Vysoký obsah velice jemně mletých příměsí způsobuje, že směs dobře drží vodu, neomezuje se její pohyblivost a nedochází k segregaci hrubého kameniva. SCC se hodí pro výrobu prefabrikátů [4] především z těchto důvodů: - dodatečné úpravy povrchu prefabrikátů po odformování nejsou zpravidla nutné, neboť počet neprobetonovaných hnízd, popř. vzduchových bublin je zanedbatelný, - probarvení betonu je zřetelně rovnoměrnější, SCC je možno doporučit v případech, kdy je požadována vysoká kvalita povrchů pohledových betonů, - snížení hladiny hluku a vibrací při betonáži, neboť mechanické hutnění není nutné. BETON S ROZPTÝLENOU VÝZTUŽÍ Vláknobeton je zastřešujícím názvem pro kompozitní materiály na bázi betonu s náhodně rozptýlenými vlákny v matrici. Nejčastěji používaným ocelovým vláknům se říká drátky a beton s rozptýlenými drátky se pak nazývá drátkobeton. Navrhování konstrukcí z drátkobetonu a technologie jeho výroby není v Německu dosud dána normou nebo směrnicí. DBV (Deutscher Betonverein – Německý betonářský spolek) sice zveřejnil řadu návodů (tzv. Merkblatt) k výpočtu drátkobetonových konstrukcí či jeho použití (např. [6]), tyto návody ale nemají charakter normy a jsou chápány pouze jako doporučení. Proto by měla každá konstrukce, ve které drátkobeton plní nosnou funkci (redukuje staticky nutnou výztuž), mít buď obecně platné typové povolení (Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung) či povolení udělené pro speciální případ (Zustimmung im Einzelfall). Tato povolení jsou udělována buď Zemským stavebním úřadem (Oberste Baubehörde) nebo Německým ústavem pro stavební techniku (Deutsches Institut für Bautechnik – DIBt). DAfStb v současné době připravuje


5/2005

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N směrnici (Richtlinie) [5], která bude po uvedení do stavební praxe sloužit uživatelům jako pomůcka pro navrhování libovolných konstrukcí z drátkobetonu. Tato směrnice bude mít charakter normy. Zkušenosti ukazují, že použitím drátkobetonu je možné do značné míry zlepšit užitné vlastnosti konstrukce či konstrukčního prvku. Míra zvýšení únosnosti je ovšem závislá na mnoha faktorech. Např. u poddajně uložených nosných deskových konstrukcí lze použitím drátkobetonu s objemových podílem drátků běžným v praxi zvýšit únosnost velmi efektivně [10], v případě prutových prvků je zvýšení únosnosti v ohybu obecně též možné, velmi pozoruhodné je však zvýšení smykové únosnosti. Protože běžné drátkobetony vykazují quasi-plastické chování, jinými slovy po dosažení pevnosti v tahu při vzniku trhliny je funkce σ(ε) pozvolna klesající (tension softening), je ve většině případů staticky určitých, převážně na ohyb namáhaných systémů, nutné část tahových namáhání převzít betonářskou výztuží nebo předpětím. I tak je však možné použitím drátkobetonu redukovat staticky nutnou výztuž v porovnání s čistě železobetonovou konstrukcí, přičemž intenzita této redukce je funkcí výšky tažené části průřezu, třídy drátkobetonu (schopnosti přenášet v trhlině tahová napětí) a staticky nutného stupně vyztužení původní železobetonové konstrukce. Při použití drátkobetonu ve staticky mnohonásobně neurčitých konstrukcích, jako např. v poddajně uložených deskách, kde lze uvážit přerozdělení napětí, je ovšem možné betonářskou výztuž zcela vyloučit, popřípadě ji použít pouze lokálně. Obr. 1 Závislost napětí – průhyb použitých drátkobetonů Fig. 1 Stress – deflection relation of used types of fibre reinforced concrete

Rosenbusch [7] také prokázal, že použitím drátkobetonu lze velmi efektivně docílit zvýšení smykové únosnosti natolik, že je v mnoha případech možné smykovou výztuž zcela vynechat. Tyto skutečnosti byly pro firmu Max Bögl podnětem, aby ve spolupráci s iBMB vyvinula předpjaté prefabrikované vazníky z SCC s příměsí ocelových vláken bez konvenční smykové výztuže. Zkoušky na TU Delft [8] ukázaly, že objemový podíl drátků v matrici může v případě samozhutňujících betonů dosahovat až 140 kg/ m3, aniž by SCC ztratil na zpracovatelnosti a schopnosti samozhutnění. Optimální množství přidávaných ocelových vláken je z hlediska praktických technologických možností kolem 40 kg/m3. M AT E R I Á L A P Ř E D B Ě Ž N É Z K O U Š K Y Firma Max Bögl získala v roce 2002 osvědčení DIBt (č. 73.51-1770) platné pro samozhutňující beton bez rozptýlené ocelové výztuže. Příměsí 40 kg/m3 ocelových drátků do tohoto SCC byl získán výchozí materiál pro výrobu prefabrikovaných vazníků. Aby bylo možno zjistit, jak nejúčinněji nahradit smykovou výztuž předpjatých prefabrikovaných vazníků ocelovými drátky, byly zkušební vazníky vyráběny s různými typy vláken, jejich přehled a příslušné pevnosti v tahu uvádí tab. 1. V případě vazníku č. 4 byla použita směs dvou typů ocelových drátků. Současně s betonáží předpjatých vazníků probíhala výroba zkušebních trámečků pro stanovení tahové pevnosti po dosažení meze vzniku trhlin. Zkoušky trámečků byly provedeny na základě návodu DBV „Drátkobeton“ [6]. Porovnání výsledků zkoušek čtyřbodovým ohybem je zobrazeno na obr. 1. ZKUŠEBNÍ TĚLESA Při volbě geometrie a předpětí zkušeb-

zkušební vazník 1 zkušební vazník 2 zkušební vazník 3 zkušební vazník 4

Štíhlost/délka [-]/[mm] 48/50 80/60 80/60 48/50 73/55

Pevnost [MPa] 1500 1200 2400 1500 2200

Tab. 1 Použité ocelové drátky s jejich rozměry a pevnostmi Tab. 1 Sizes and strengths of used fibres

ních těles se vycházelo z předpjatého vazníku průřezu tvaru I, osvědčeného v praxi, který v podporových oblastech přechází do tvaru T. Ve čtvrtinách rozpětí a u podpor je průřez oslaben kruhovými instalačními prostupy. Veškerá smyková výztuž (třmínky) a měkká výztuž v kotevní oblasti předpínacích prvků byla vynechána a byl použit popsaný SCC s rozptýlenými drátky. Tím byla značně zjednodušena technologie výroby čtyř zkušebních vazníků a podstatně sníženy výrobní náklady. Předpětí bylo vneseno na předpínací lince přímou předpínací výztuží v horním a spodním pásu vazníku. Umístění předpínacích prvků ve spodním pásu a jeho průřez byly optimalizovány tak, aby bylo dosaženo takové geometrie a vedení předpětí, při kterém nedochází k „prosívání“ či shlukování drátků a segregaci betonu. Obrázek 2 ukazuje zjednodušené schéma zkušebních vazníků. Současně bylo v iBMB provedeno posouzení tohoto konstrukčního prvku z předpjatého drátkobetonu z hlediska DBV – návodu „Drátkobeton“ [6]. Výpočetní analýzy potvrdily, že je možné veškerou smykovou výztuž vynechat. Nezanedbatelnou výhodou absence konvenční smykové výztuže je skutečnost, že otvory pro instalační rozvody lze do vazníků vrtat dodatečně, tzn. že do již osazených vazníků je možné provrtat

Obr. 2 Zkušební vazníky v pohledu a v řezu Fig. 2 Experimental girders - view and cross-section BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

23


otvory i v místech odlišných od původní dispozice umístění instalačních rozvodů, aniž by došlo k podstatnému snížení únosnosti. Stavební konstrukce z dílců provedených touto inovativní technologií lze tak i po jejich dokončení pružně přizpůsobit potřebám nových uživatelů. Významnou předností je i vynikající kvalita povrchu pohledového betonu (obr. 3).

Obr. 3 Vazník po odformování. Prostupy pro instalační rozvody mohou být vrtány dodatečně Fig. 3 Finished girder, holes in the web can be drilled later Obr. 4 Zkušební vazník zatížený pražci (dlouhodobé zatížení) Fig. 4 Long-time loading of the experimental girder by sleepers

ZKOUŠKY POUŽITELNOSTI Ke zjištění dlouhodobého chování vazníku při jeho použití v konstrukci byly dva ze čtyř zkušebních vazníků osazeny do zkušebního zařízení, ve kterém se již více než rok sleduje jejich chování. Dlouhodobé zatížení (obr. 4) realizované pražci odpovídá 1,4 násobku předpokládaného užitného zatížení. U žádného ze zkušebních vazníků nebyly zatím zjištěny ohybové ani smykové trhliny.

Obr. 6 Široké smykové trhliny v oblasti prostupů při dosažení meze porušení Fig. 6 Wide shear cracks in the web region weakened by holes at ultimate load state

24

Zkušební vazníky jsou uloženy tak, že vždy jedna polovina je vystavena povětrnostním vlivům a druhá je chráněna. Cílem je zjistit, do jaké míry se projeví koroze nepozinkovaných ocelových drátků. Zatím ani po roční expozici nebyly zjištěny jakékoliv projevy koroze ocelových vláken. ZKOUŠKY ÚNOSNOSTI Na základě zkoušek únosnosti dvou ze čtyř zkušebních vazníků mělo být prokázáno, že požadovaná únosnost ve smyku je zajištěna i bez přítomnosti konvenční smykové výztuže. Proto bylo zvoleno takové uspořádání zkoušky, při kterém dojde k selhání vlivem smyku. Uspořádání zkoušky je patrné z obrázku 5. První ohybové trhliny se objevily uproObr. 5 Uspořádání zkoušky únosnosti Fig. 5 Arrangement of loading test

Obr. 7 Lomová plocha zkušebního vazníku Fig. 7 Fracture surface of experimental girder


5/2005

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N Obr. 8 Diagram zatížení – deformace ve středu nosníku Fig. 8 Load – midspan deflection diagram

!!\ta]PSYcÐWb\{V]hObÐS\µ[Sh\]a\]abW $ # \ta]PSYcÐWb\{V]hObÐS\µhdÝÈS\Ý`]hd]Xb`VZW\ HObÐS\IY
střed rozpětí při dosažení 1,3 násobku užitného zatížení. Při 1,55 násobku došlo v oblasti prostupů na konci nosníku ke vzniku prvních smykových trhlin, které se za zvyšujícího se zatížení počaly silně rozevírat (obr. 6). Přítomnost drátků křižujících tyto trhliny zajistila pozvolné (duktilní) selhání dílce při dosažení meze únosnosti. Výsledky zkoušek obou vazníků jsou téměř identické. Pouze zatížení na mezi únosnosti se liší, což je způsobeno odlišnou pevností drátkobetonu v tahu po vzniku trhliny (obr. 1). Za povšimnutí stojí rovnoměrné rozdělení drátků v matrici, patrné z obr. 7. Obr. 8 uvádí závislost deformace zkušebního vazníku uprostřed rozpětí na působícím zatížení. Je zřejmé, že se vazníky v oblasti užitného zatížení chovají lineárně pružně. První ohybové trhliny se počaly objevovat až při značně vyšší intenzitě zatížení, smykové trhliny pak ještě později. Teprve při dosažení 2,2 násobku užitného zatížení (při pokračující tvorbě trhlin) lze zaznamenat značné snížení tuhosti vazníku. Při této hladině zatížení se trhliny ve stojině průřezu prodloužily až do tlačeného pásu. Další nárůst zatížení byl doprovázen rychlým nárůstem deformací, což svědčí o značné duktilitě systému při vysokých intenzitách zatížení. Meze únosnosti bylo dosaženo poté, co smyková trhlina protnula tlačenou oblast.

%

" ##\ta]PSYcÐWb\{V]hObÐS\µ^`d\a[gY]d{b`VZW\g !\ta]PSYcÐWb\{V]hObÐS\µ^`d\]VgP]d{b`VZW\g

!

=PZOabcÐWb\{V]hObÐS\

"

$

Literatura: [1] DIN 1045 Beton- und Stahlbeton, Bemessung und Ausführung. Juli 1988 [2] DIN 1045-1 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Juli 2001 [3] DAfStb- Richtlinie „Selbstverdichtender“ Beton. Schlussentwurf, September 2003 [4] Claußen T.: Selbstverdichtender Beton für die Fertigteilindustrie. Beton+Fertigteiltechnik, Heft 4, S. 32–35, 2003 [5] DAfStb- Richtlinie „Stahlfaserbeton“. Entwurf, September 2004 [6] Deutscher Beton- und BautechnikVerein (DBV): Merkblatt Stahlfaserbeton. Fassung Oktober 2001 [7] Rosenbusch J.: Zur Querkrafttragfähigkeit von Balken aus stahlfaser-

Obr. 9 Vaznice během zkoušky únosnosti v iBMB Fig. 9 Roof beams – load test in iBMB


& 2ST]`[OQSI[[K

"

$

&

verstärktem Stahlbeton, Dissertation an der TU Braunschweig, 2003 [8] Walraven J. C., Grünewald S.: Normung, Forschung und Anwendung des Stahlfaserbetons in den Niederlanden, Braunschweiger Bauseminar 2002, Schriftenreihe des iBMB der TU Braunschweig, Heft 164, S. 47–62, 2002 [9] Teutsch M.: Selbstverdichtender und Ultrahochfester Beton-Baustoffe und Konstruktion der Zukunft?, Braunschweiger Bauseminar 2003, Schriftenreihe des iBMB der TU Braunschweig, Heft 169, Seite 91–100, 2003 [10] Petřík V.: Materiálové modely a výpočtové analýzy vláknobetonových kostrukcí, Disertační práce, ČVUT Praha, 2004

Obr. 10 Papírna Leuna ve stádiu rozestavěnosti Fig. 10 Paper-mill Leuna under construction

5/2005

25

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N POUŽITÍ Zkouškami bylo prokázáno, že při namáhání vyvolaném vlastní tíhou a užitným zatížením v prvku žádné trhliny nevznikají. K selhání dochází teprve při dosažení jeho 3,3 násobku, čímž byly prokázány značné rezervy únosnosti konstrukčních prvků z předpjatého drátkobetonu. Velmi pozitivní výsledky zkoušek vedly k prvnímu použití vazníků a vaznic vyrobených touto technologií v Německu při stavbě papírny v Leuně. Únosnost vaznic byla ověřena ve spolupráci s iBMB TU Braunschweig. Uspořádání zkoušky je zřejmé z obr. 9. Maximální průhyb vaznice při dosažení meze únosnosti činil 1/30 rozpětí. Obr. 10 dokumentuje použití vaznic a vazníků v praxi. Vazníky mají rozpětí cca 25 m a vaznice rozpětí cca 10 m. Ve vaznících bylo provedeno několik prostupů pro instalační rozvody, přičemž některé z nich měly značné rozměry. Po úspěšné realizaci stavebního projektu v Leuně bude tento systém použit

RECENZE

při realizaci dalšího velkém projektu ve městě Salzgitter. Z ÁV Ě R Provedenými zkouškami a výpočty v iBMB bylo prokázáno, že je možné u popsaných předpjatých betonových dílců ze samozhutňujícího betonu (SCC) zesílených rozptýlenou ocelovou výztuží upustit od použití konvenční smykové výztuže a výztuže k zachycení příčných sil v kotevních oblastech. Byla rovněž prokázána značná duktilita systému při velmi vysokých intenzitách zatížení. Absence konvenční výztuže a její náhrada rozptýlenými drátky umožňuje vrtat prostupy pro rozvod instalací do vazníků dodatečně, aniž by byla podstatně snížena jejich únosnost. Tím je umožněno flexibilní využití stavební konstrukce i po jejím zhotovení. Ani po roční expozici částí dílců povětrnostním vlivům nebyly zjištěny stopy koroze ocelových drátků, která bývá v případě drátkobetonů velmi často diskutována.

Uvedené výsledky byly získány v rámci řešení grantového projektu č. 103/05/ 2226 GAČR. Ing. Claus-Peter Strobach Max Bögl Bauunternehmung GmbH Co KG Neumarkt, Německo Ing. Vojtěch Petřík, PhD CEMEX Deutschland AG (původně Readymix AG) Chr.-Ritter-von-Langheinrichstr. 7, 95448 Bayreuth, Německo e-mail: [email protected] Ing. Jens Peter Grunert iBMB TU-Branschweig Branschweig, Německo Prof. Dr-Ing. Helmut Kurth, MBA Ingenieurbüro Kurth Ködnitz-Fölschnitz, Německo e-mail: [email protected]

Článek byl lektorován

KNIHY KONŠTRUKCIE BUDOV Z MONOLITICKÉHO BETÓNU Slovenské Vydavateľstvo Eurostav, spol. s r. o., (Nová ul. 3, 831 03 Bratislava) uvedlo v březnu tohoto roku na trh zajímavou knihu Konštrukcie budov z monolitického betónu autorů Doc. Ing. Ivana Juríčka, PhD., Prof. Ing. Adolfa Bajzy, PhD. a Doc. Ing. Jána Cesnaka, PhD. ze Stavebné fakulty STU v Bratislavě. Publikace navazuje na výrazný posun ve zprůmyslnění výstavby těchto budov, ke kterému u nás došlo po roce 1990. Na rozdíl od většiny doposud vydaných prací je zaměřena na prezentaci poznatků nezbytných zejména pro úspěšnou realizaci budov z monolitického betonu. Je proto cenným přínosem pro odbornou veřejnost. Zabývá se složkami, výrobou a zpracováním čerstvého betonu, přípravou a ukládáním ocelové výztuže, moderními způsoby bednění a odbedňování konstrukcí, základními konstrukčními prvky budov ze železobetonu, pracovním lešením a stavebními stroji a mechanizmy užívanými při výstavbě takových budov. Uvádí dále i stanovy Slovenské asociace výrobců transportbetonu, prezentaci významných budov z monolitického betonu a registr vhodných realizačních firem a dodavatelů. Kniha, vyznačující se i bohatou fotodokumentací a kvalitou tisku, je užitečným pomocníkem zejména odborníkům zabývajícím se výstavbou objektů ze železobetonu, vhodným doplňkem znalostí projektantů a statiků a vítanou učebnicí pro studenty vysokých a odborných stavebních škol. Svým obsahem a skladbou informací dobře poslouží i investorům a marketingovým pracovníkům. Prof. Ing. František Musil, CSc.

26


5/2005


PŘEDSTAVENÉ

LODŽIE ULOŽENÉ KRÁTKÝMI KONZOLAMI DO NOSNÉ KONSTRUKCE DOMŮ ADVANCED LOGGIAS PLACED IN THE LOAD-BEARING STRUCTURE OF BUILDINGS BY MEANS OF SHORT CANTILEVERS JAROMÍR VRBA Příspěvek popisuje jednu z možností konstrukčního řešení lodžií, dodatečně představených před panelové nebo zděné domy. Hlavním přínosem již mnohokrát realizovaného řešení představených lodžií je myšlenka uložení konstrukce lodžií pomocí krátké konzoly v nejnižším podlaží do stěnového systému původního domu. Tím je eliminováno případné sedání nově přistavěných lodžií. Představené lodžie byly dosud v převážné míře zakládány na samostatné základy před panelové domy, které po mnoha letech své existence již měly podloží pod svým půdorysem ve vysoké míře konsolidované. This paper seeks to describe a possible structural design of loggias, additionally advanced forward prefabricated panel buildings or masonry houses. The main benefit of many times deployed design of advanced loggias lies in the idea to place the loggia structure in the wall system of the original building on its lowest storey by means of a short cantilever. This approach leads to elimination of potential settlement of newly added loggias. Advanced loggias have largely been established on the foundations proper outside prefabricated panel buildings the subsoil of which had been consolidated substantially below the ground plan. A R C H I T E K T O N I C K O - S TAV E B N Í

Hloubka stropních panelů lodžie je 1500 mm při tloušťce 120 mm, aby prostor mohl být využíván k pohodlnému sezení u stolečku, lodžiové stěny jsou šířky 975 mm při tloušťce 140 mm. Šířka stěn je menší zejména proto, aby parametry osvětlení a oslunění v obytných místnostech domů byly snižovány pouze minimálně. Tvary stropních panelů i stěn představených lodžií jsou odvozeny i z práce Stavoprojektu Olomouc „Předběžné směrnice pro využití systému OMS“, zpracované pro Ministerstvo stavebnictví ČR v roce 1988. Nejnižší stěnové panely s krátkou konzolou se užívají buď kónické, nebo stejného profilu po výšce (obr. 1 a 2). Tvary panelů a zvětšení plochy lodžií sledovaly vyšší architektonický účinek vnější tváře panelových domů a také vyšší kvalitu jejich využití, zejména k letnímu bydlení. Zavedení principu krátkých konzol, které jsou vkládány do vnitřní nosné konstrukce domu, bylo mimo konstrukčního principu významné i ze stavebního hlediska zjednodušením zakládání lodžií, neboť odpadly výkopové práce v sousedství panelových domů, kde dříve byly zásypy problematicky hutněny (nebo vůbec nebyly hutněny) a není třeba řešit přeložky sítí (potrubí, kabely) procházejících v bezprostřední blízkosti domů.

výšce zčásti hladkou spárou (430 mm na výšku jednoho podlaží), která neumožňuje přenos smykových napětí, zčásti polystyrénovou vrstvou, která eliminuje po výšce panelů možné tepelné mosty. V úrovni stropů jsou stěnové dílce připojeny k vnitřním stěnovým dílcům betonářskou výztuží profilu 16 mm (ochráněnou žárovým pozinkováním) do vrtů chemickými kotvami HILTI. Pruty prochází tloušťkou obvodového pláště (obvykle 290 až 340 mm), kde nejsou obetonovány a jsou tedy velmi poddajné v ohybu

KONSTR U KČ N Í PR I NC I PY Ř EŠE N Í Lodžie jsou představeny před obvodový plášť domů tak, že jsou připojeny po celé

KONCEPCE

Obr. 1 Lodžie osmipodlažního panelového domu Fig. 1 Loggia of an eight-storey prefabricated panel building Obr. 2 Ukázka umístění lodžiového stropního panelu v patě stěny Fig. 2 Sample placement of a loggia ceiling panel at the base of the wall

Architektonická koncepce řešení navazuje na úspěšné tvarové řešení Stavoprojekty Brno, které na přelomu tohoto století konstrukční verzí zakládaných lodžií začalo v masivní míře nahrazovat již dosloužilé ocelové balkony malorozponových soustav – zejména T-06B. Řešení ale navazuje i na více než třicetiletou zkušenost Stavoprojektu Olomouc, který ve variantě T-06B Ol užíval představené lodžie bez podstatných poruch již od roku 1972. V individuálních případech bylo užito i obdobných tvarů stropních dílců, které nyní uplatňuje Stavoprojekta Brno. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

27


Obr. 3 Kónický tvar panelu s krátkou konzolou Fig. 3 Conic shape of the panel with a short cantilever

při teplotních vertikálních posunech obvodového pláště během jednotlivých ročních období. Lze konstatovat, že smyková tuhost spojení hladké spáry a ohebných prutů ∅ 16 mm je téměř nulová, je tedy možné zjednodušeně uvažovat s volným posunem stěny, která je pevně uložena krátkou konzolou do stěny (obr. 3 až 6). Nejnižší stěnový panel má ve své

patě krátkou konzolu výšky 500 nebo 1000 mm. Menší výška konzoly je používána pro výstavbu do pěti podlaží, konzola výšky 1000 mm je používána do devíti podlaží, nyní je připravena i pro třináct podlaží. Je používán beton kvality C 25/ 30 (B30) do devíti podlaží a C30/37 (B40) do třinácti podlaží. Panel je ukládán do vyřezané drážky a v uložení je případně rozšířena roznášecí plocha pomocí roznášecí plotýnky, pokud je materiál nedostatečně únosný. Kvalita materiálu pod vyřezanou drážkou je kontrolována, a pokud je podklad

Obr. 4 Panel stejné šířky na celou výšku s krátkou konzolou Fig. 4 Panel of an identical width along the entire height with a short cantilever

nedostatečně únosný z hlediska soustředěného tlaku, je zesílen vyztužením chemickými kotvami tak, aby nedošlo např. k utržení roznášecí oblasti. Tato úprava je navrhována individuálně pro každý objekt. VÝPOČTY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ Stropní panely lodžií jsou pokládány za

Obr. 5 Charakteristický detail styku ve zhlaví stěnového lodžiového panelu Fig. 5 Characteristic detail of a joint at the end of a wall loggia panel Obr. 6 Charakteristický detail uložení krátké konzoly Fig. 6 Characteristic detail of placement of the short cantilever

28


5/2005


Obr. 7 Zděný dům – původní stav Fig. 7 Masonry house – original condition

rozšíření současných stropních tabulí, nahodilé zatížení na jejich povrchu je uvažováno v intenzitě 1,5 kNm–2, stejně jako v bytech. Jsou řešeny jako prosté nosníky uložené na stěnové dílce lodžií. Připojení lodžiových stěn k vnitřním ve zhlaví se považuje za součást zajištění tuhosti stropní tabule ve smyslu požadavků ČSN 73 1211 – Navrhování betonových konstrukcí panelových budov. Uvažuje se s extrémními výpočtovými silami v intenzitě 15 kNm–1 stropu. Nejnižší stěnové panely pak mají ve zhlaví zdvojené styky, přenášejí i tahovou sílu od „klopného“ momentu svislého zatížení lodžií. Od devátého nadzemního podlaží je ztužení stropní tabule posíleno ve smyslu požadavků ČSN 73 1211. Dodatkové sedání podloží pod původním nosným stěnovým systémem domu od nově přistavených lodžií je téměř eliminováno, neboť zatížení se přenáší do

příčného stěnového systému. Domy jsou postaveny více než dvacet let, proto je podloží natolik konsolidováno, že je lze přitížit. Míra přitížení podzákladí nepřekračuje 15 %, to při značné tuhosti stěn panelových domů nečiní významnější potíže jak ve změně jejich celkové napjatosti, tak v podloží. Teplotní zatížení je uvažováno tak, že vychází z referenční teploty, která byla naměřena při výstavbě. Ta je uvažována hodnotou 15 °C. Max. letní teplota je uvažována pro letní období hodnotou +53 °C pro bílou barvu, +63 °C pro světlou barvu. To jsou hodnoty pro západní světovou stranu ve smyslu tab. 31 ČSN 73 0035 – Zatížení stavebních konstrukcí. Tmavé barvy stěn lodžií, kde by mohly být teploty ještě vyšší, nejsou v projektových řešeních doporučovány. Pro zimní období jsou uvažovány min. teploty –15 nebo –18 °C, podle příslušného teplotního pásma. Např. „letní“ průměrný posun stěnových panelů osmipodlažních panelových domů při „nevázaných okrajových podmínkách“ (nulové smykové tuhosti připojovacích prutů) vychází 1 až 1,3 mm na jedno podlaží. Zimní zkrácení činí 0,8 až 0,95 mm na jedno podlaží. Těmto pohybům se čelí konstrukčními uspořádáními spár, které jsou přiznány. DRUHY

DOMŮ S UŽITÍM

P Ř E D S TAV E N Ý C H LO D Ž I Í

Tvary panelů byly vyvinuty pro konstrukční systém T-06B Ol a T–06B KDU. Objednateli projektových prací a současně zhotoviteli představených lodžií byli POZEMSTAV Obr. 9 Vyřezaná drážka v cihelném zdivu pro uložení krátké konzoly Fig. 9 Slot carved in brick masonry for the short cantilever placement BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

Obr. 8 Zděný dům, smontované lodžie Fig. 8 Masonry house, assembled loggias

Prostějov, a. s., a VHH THERMONT Troubelice, s. r. o. Tyto dvě firmy, za pomoci paneláren v Olomouci Chválkovicích, ŽPSV Uherský Ostroh, závod Doloplazy u Nezamyslic a občas ještě některých dalších realizují tento systém. Nejdříve byl systém s krátkými konzolami ověřen na čtyřpodlažních objektech, kde jsou nejnižší stěnové panely výšky buď půl podlaží (1,4 m) nebo celého podlaží (2,8 m). Po úspěšném ověření byl užit i u osmipodlažních domů, kde je užito spodních panelů pouze na celou výšku podlaží. V poslední době byl popsaný systém projektován i pro třináct nadzemních podlaží do Otrokovic, dům je před realizací. Kromě systému T-06B byly lodžie užity i u systému G-57 Ol, B60. Lze konstatovat, že od roku 2003 byly uvedeným způsobem postaveny lodžie na více než padesáti panelových domech, došlo tak k dostatečnému praktickému ověření této technologie. V posledním období se objevil požadavek na uplatnění tohoto konstrukčního řešení na domech cihelné technologie (obr. 7 až 9). Úspěšně to bylo i s realizací zvládnuto u dvou domů, na Vaitově ulici v Prostějově a jednom domu v Blansku. Oba objekty mají podélný nosný systém a čtyři nadzemní podlaží. Zde vznikl problém s přesností výšek lodžií, neboť v cihelné výstavbě nebylo dosahováno takové přesnosti výšky jednotlivých podlaží jako u panelových domů. Problém byl vyřešen rozdílnými výškami stupně z bytu na lodžii v jednotlivých podlažích.

Dokončení článku na str. 32

29

SANACE R E H A B I L I TAT I O N

STANOVENÍ

BARIÉROVÝCH VLASTNOSTÍ PROSTŘEDKŮ SEKUNDÁRNÍ OCHRANY ŽELEZOBETONU VŮČI CO2 – 2. ČÁST: KOEFICIENT ODPORU PROTI DIFÚZI CO2 SPECIFICATION OF BARRIER PROPERTIES OF SECONDARY PROTECTION MEANS OF REINFORCED CONCRETE FROM CO2 – PART 2: COE FFIC I E NT OF R ESISTANC E TO CO2 DI FFUSION V ÁC L AV P U M P R , J I Ř Í D O H N Á L E K V příspěvku jsou diskutovány základní vztahy pro popis transportu CO2 dodatečně aplikovanou bariérou (prostředkem sekundární ochrany) a praktické využití těchto vztahů z hlediska zpomalení procesu karbonatace. This article discusses basic relations for the description of CO2 transport through an additionally applied barrier (a secondary protection means), as well as practical deployment of these relations in view of slowing down the carbonation process. V prvé části série příspěvků [1] věnovaných problémům karbonatace betonu a způsobům, jak této nevítané chemické přeměně čelit, byly popsány jednak nežádoucí dopady neutralizace povrchových vrstev betonu na korozní stav uložené výztuže, jednak základní vztahy pro popis a kvantifikaci rychlosti této přeměny. V tomto druhém pokračování je ukázáno, jak lze charakterizovat a kvantifikovat u dodatečně apli-

kované povrchové bariéry schopnost bránit prostupu CO2 a zejména jakým způsobem lze těchto parametrů využít při praktické ochraně železobetonu. K O E F I C I E N T O D P O R U P R OT I D I F Ú Z I Pro popis a kvantifikaci chování betonu opatřeného dodatečnou krycí vrstvou (bariérou) se jeví jako užitečné zavést pojem tzv. koeficientu odporu proti difúzi µ. Tento pojem zavedl pro popis pohybu plynu porézním materiálem Krischer [2]. Krischer vyšel z následující představy. Mějme porézní materiál, přes který dochází k transportu (permeaci) plynu kolmo k průřezu o celkové ploše q, přičemž plocha otevřených pórů je qp. Poměr celkové plochy průřezu k ploše průřezu pórů qp pak činí (obr. 4): q µp = qp

lp l

(12)

(13)

Pro celkový odpor proti permeaci plynu porézním materiálem pak spojením rovnic (12) a (13) dostáváme:

µ = µ p ⋅ µl q = a⋅ b q p = ∑ qi i

1 n l p = ∑ li n i =1 30

.

J=

Uvážíme-li dále, že dráha, kterou musí plyn urazit proudí-li nerovnými (klikatými) póry je lp, pak můžeme definovat obdobně µl jako:

µl =

to l. Jinými slovy řečeno µ udává, oč méně propustná je permeovaná vrstva porézního materiálu oproti vrstvě vzduchu za stejných podmínek. I když byl tento koeficient Krischerem zaveden pro popis transportu (difúze) plynnou fází porézního prostředí, je nepochybně oprávněné obdobný koeficient, vyjadřující kolikrát méně propustí zkoumaná vrstva v porovnání se stejně tlustou vrstvou vzduchu, zavést i tam, kde k difúzi či lépe řečeno transportu nedochází jen v plynné fázi, ale i transportem polymerním filmem. S ohledem na definici koeficientu odporu proti difúzi je zřejmé, že hustota toku plynu přes polymerní membránu bude tím nižší, čím vyšší bude koeficient µ a je proto oprávněné psát:

(14)

Pro µ byl zaveden termín koeficient odporu proti difúzi a toto bezrozměrné číslo udává kolikrát menší je množství plynu proteklého porézním materiálem, jestliže namísto průřezu q je k dispozici pouze průřez qp a průměrná délka dráhy, kterou musí plyn urazit je rovna lp namísObr. 4 Permeace plynu porézním materiálem Fig. 4 Permeation of gas through porous material

1 µ

(15)

Zavedeme-li nyní tento koeficient do I. Fickova zákona (rovnice (3) [1]), dostáváme: . 1 dc J = −D ⋅ µ dx

(16)

a po dosazení příslušných proměnných pro vzduch, resp. polymerní membránu, dostáváme po úpravě: Dv . c µ= . , J.s

(17)

kde Dv je difúzní koeficient pro CO2 ve vzduchu [m2/s], c koncentrační spád. (koncentrace CO2 ve vzduchu) [kg/m3], J hustota toku CO2 polymerní vrstvou [kg/ m2s], s tloušťka permeované vrstvy [m]. Úpravou pravé strany rovnice (17) a s přihlédnutím k rovnici (3) [1], lze koeficient µp pro zvolený typ polymerního materiálu definovat vztahem:

µp =

Dv Dp


(18)

5/2005

SANACE R E H A B I L I TAT I O N Koeficient odporu proti difúzi CO2 vyjadřuje, kolikrát je difúzní koeficient ve vzduchu větší než difúzní koeficient CO2 v daném materiálu (polymerní membráně). Obdobně jako pro polymerní membrány lze koeficient difúzního odporu definovat i pro beton, případně další materiály [3]. Z praktického hlediska je užitečné pomocí bezrozměrného koeficientu odporu proti difúzi vyjádřit schopnost materiálu klást odpor proti transportu v závislosti na jeho tloušťce. Je zřejmé, že odpor libovolného materiálu poroste s jeho tloušťkou, a proto lze za využití koeficientu µ psát: Rd = µ ⋅ s ,

(19)

kde Rd je odpor proti permeaci tzv. ekvivalentní difúzní tloušťka [m], µ je koeficient odporu proti difúzi [-], s je tloušťka permeované vrstvy [m]. Odpor proti permeaci Rd udává s ohledem na (17), resp. (18), jak velká by musela být při daném koncentračním spádu vrstva vzduchu, která by kladla stejný (ekvivalentní) odpor vůči difúzi CO2 jako vrstva zkoumaného materiálu. Proto se tento odpor nazývá rovněž ekvivalentní difúzní vrstva. HODNOCENÍ

ÚČINNOSTI

SEKUNDÁRNÍ OCHRANY

Před tím, než se dotkneme problematiky stanovení koeficientu odporu proti difú-

Obr. 5 Schematické znázornění postupu karbonatace betonu opatřeného polymerním nátěrem Fig. 5 Schematic representation of the process of carbonation of concrete provided with polymer paint

zi, resp. ekvivalentní difúzní tloušťky, bylo by užitečné ukázat, jakým způsobem lze těchto parametrů využít při kvantitativním hodnocení účinnosti prostředků sekundární ochrany. Mějme polymerní nátěr tloušťky sA o známém µACO2, který naneseme na beton. Rovněž pro beton předpokládejme, že máme k dispozici experimentálně zjištěnou hodnotu koeficientu odporu proti difúzi µBCO2. Odpor, který permeaci klade vrstva polymeru, můžeme vyjádřit pomocí ekvivalentní tloušťky betonové vrstvy sAB, pro níž platí: sAB =

µA µB

⋅ sA ,

(20)

kde sAB značí odpor polymerní vrstvy vyjádřený jako ekvivalentní tloušťka betonu [m], sA je tloušťka polymerní vrstvy [m], µA koeficient odporu proti difúzi polymerní vrstvy [-] a µB koeficient odporu proti difúzi betonu [-]. Znázorníme-li si nyní povrch betonu opatřený vrstvou polymeru, pak si lze představit, že aplikací polymerního nátěru je zvětšena tloušťka betonu o teoretickou tloušťku sAB (obr. 5).


5/2005

Dosazením do rovnic (4) resp. (5) [1] dostáváme: dn = DB ⋅ A

c1 sAB + sB

⋅ dt ,

(21)

resp. dn = c1 ⋅ A ⋅ dsB .

(22)

Úpravou dostáváme:

(s

AB

)

+ sB ⋅ dsB = DB ⋅ dt

(22)

Integrací v mezích 0 ÷ s1 a 0 ÷ t dostáváme kvadratickou rovnici, jejíž řešení v kladné oblasti je: s1 = 2DB ⋅ t + sAB2 − sAB

(23)

Hloubku karbonatace bez aplikace polymerní vrstvy lze v čase t vyjádřit z rovnice (10) resp. (11) jako:

31

SANACE R E H A B I L I TAT I O N

sB2 = 2DB ⋅ t

(24)

Po dosazení do rovnice (23) pak pro hloubku karbonatace sl v čase t dostáváme: s1 = sB2 + sAB2 − sAB

(25)

Praktické využití vztahu (25) lze ilustrovat na následujícím konkrétním příkladu. Porovnejme hloubku karbonatace nechráněného betonu sB s hloubkou karbonatace betonu opatřeného libovolným prostředkem sekundární ochrany a poměr těchto hloubek označme ω. Na základě rovnice (25) můžeme psát:

ω=

sB

(26)

s B2 + sAB2 − sAB

Mějme dva typy nátěrových hmot, jednak nevhodně formulovanou vodnou disperzi akrylátu označenou dále A1 a podstatně lépe formulovanou rozpouštědlovou akrylátovou pryskyřici A2. V tabulce 1 jsou uvedeny hodnoty koeficientů odporu proti difúzi pro zkoumaný beton a oba Tab. 1 Hodnoty koeficientů µ [4] Tab.1 Values of coefficients µ [4] Materiál beton nechráněný nátěr A1 nátěr A2

Koeficient µCO2 [-]

Hloubka karbonatace po 5 letech [mm]

3,58.102

5,0

4,50.10 4,02.106

3,5 7.10-3

3

Dokončení článku ze str. 29

Statickým problémem u podélného nosného systému byla neexistence příčné nosné zdi proti patě lodžie, kde musí při hloubce vyřezané drážky zůstat dostatečná tloušťka zdiva, aby horizontální tlaková síla v patě panelu neporušila obvodové zdivo protlačením. D E T A I LY

KONSTR U KC Í A T VARY

PAN E LŮ

Charakteristické detaily jsou zřejmé z obrázků. Detaily jsou navrženy tak, aby osazení vyšších stěnových panelů překrylo realizovaná spojení stropu i stěn, která se krátkými trny v patách vkládají do čer32

prostředky sekundární ochrany vůči CO2. Naneseme-li oba typy nátěrů v obvyklé tloušťce 1,5 10–3 m, můžeme za pomoci rovnice (26), resp. (20), vyjádřit ekvivalentní difúzní tloušťku betonu, resp. koeficient ω, pro nátěr A1 takto: sAB = 1, 9.10−2 m 1

ω 1 = 1, 45 Pro nátěr A2 dostáváme obdobně

Literatura: [1] Beton TKS, 5. roč., 2005, č. 3, str. 24–26 [2] Krischer O., Kröll K.: Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik, Springer Verlag Berlin, 1963 [3] Materiály pro stavbu, 9. roč., 2003, č. 2, str. 24–27 [4] Farbe und Lack, 89, 1983, str. 513–518

sAB = 1, 68.101 m 2

ω 2 = 676 Hodnotu hloubky karbonatace po pěti letech uvádí poslední sloupec tabulky 1. Tento ilustrativní příklad ukazuje, že zatímco nechráněný beton by po pěti letech zkarbonatoval do hloubky 5 mm, beton opatřený sekundární ochranou na bázi nevhodně formulované vodné disperze by zkarbonatoval do hloubky 3,5 mm, což značí, že postup karbonatace by byl zpomalen nevýrazně. Naopak beton opatřený sekundární ochranou na bázi vhodně sestavené nátěrové hmoty na bázi rozpouštědlového akrylátu by po pěti letech zkarbonatoval pouze do hloubky cca 0,007 mm, tedy do hloubky prakticky neměřitelné. Z ÁV Ě RY Uvedený konkrétní příklad přesvědčivě ukázal, jak dalece může prostředek sekundární ochrany v závislosti na svém odporu proti difúzi oxidu uhličitého a pochopitelně i tloušťce vrstvy, ve které je

stvého betonu zálivky. Po osazení panelů již není třeba žádné dodatečné zapravení spojů nebo styků maltou nebo betonem. Panely jsou rovněž zřejmé z obrázků, jsou realizovány s vysokou kvalitou povrchu se zkosenými hranami. Z ÁV Ě R O uvedenou technologii lodžií zakládaných do původní konstrukce panelových nebo zděných domů byl projeven v minulém a letošním roce v Olomouckém i Jihomoravském kraji značný zájem. Stavební firmy i investoři přivítali zjednodušené zakládání popsaného systému a realizace zmíněných asi padesáti domů prokázala, že vertikální pohyby stěn, omezené zejména na teplotní účinky, bývají

nanesen, ovlivňovat postup karbonatace betonu. Příklad měl rovněž dokumentovat, že pro racionální volbu vhodného prostředku i technologické podmínky jeho aplikace je nutno mít hodnotu koeficientu odporu proti difúzi CO2 k dispozici, resp. mít možnost tento parametr stanovit. Praktické stanovení koeficientu odporu proti difúzi μ je možné realizovat několika postupy. A právě způsobům a možnostem i technickým úskalím jednotlivých laboratorních postupů bude věnována závěrečná 3. část této série příspěvků věnovaných karbonataci a dodatečné ochraně železobetonu.

Ing. Václav Pumpr, CSc. BETOSAN, s. r. o. Na Dolinách 28, 147 00 Praha 4 Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc. Kloknerův ústav ČVUT Šolínova 7, 166 08 Praha 6

menší než u lodžií zakládaných na nové základy. Kladně je hodnocen i estetický výraz založení. Je ovšem třeba mít na paměti, že vkládání krátkých konzol do stěn zhoršuje tepelně–technické vlastnosti obvodových konstrukcí – jsou vytvářeny dílčí tepelné mosty. Pokud se to děje v oblasti suterénů, nejsou větší potíže, ale pokud jsou i v nejnižším podlaží byty, je třeba tepelně-technický problém oblasti vkládaných krátkých konzol řešit. Ing. Jaromír Vrba, CSc. Kašparova 10, 779 00 Olomouc tel.: 585 427 346, mob.: 602 749 226 e–mail: [email protected]



5/2005

VYSOKOHODNOTNÝ BETON

PIERRE- CLAUDE AITCIN V červnu 2005 vyšla v edici Betonové stavitelství pro odbornou betonářskou veřejnost svým zaměřením ojedinělá publikace autora Prof. P. C. Aitcina – High-Performance Concrete (HPC). Díky iniciativě a pracovitosti Ing. V. Bílka s přispěním Ing. J. Krátkého a Ing. I. Smolíka byl zpracován český překlad, který poprvé v historii betonářských technologií umožňuje širší české betonářské veřejnosti nahlédnout do problematiky a dá se říci i kuchyně technologických fines nutných ke zvládnutí výroby vysokohodnotných betonů. Co to vlastně je vysokohodnotný beton? Na tuto otázku autor odpovídá již v 1. kapitole. Na rozdíl od terminologie zažité v ČR, kde je tento název užíván pro beton vysokých pevností, je v této knize současně s vysokou pevností kladen důraz na vysokou trvanlivost a velmi dobrou zpracovatelnost (kolem 200 mm sednutí kužele). Prof. Aitcin tak nabízí myšlenku, kdy vysoká pevnost betonu není jen mechanickou vlastností betonu, ale pozitivně ovlivňuje i jeho trvanlivost v různě extrémně namáhavých prostředích, vysoký stupeň vodonepropustnosti a při velmi dobré zhutnitelnosti je tak vytvořen nový typ betonu o vysokých užitných vlastnostech pro mimořádné konstrukce – vysokohodnotný beton. Kniha na celkem 320 stranách, rozdělených do 20 kapitol, ve kterých podává ucelený, přehledný a logický výklad problematiky vysokohodnotných betonů. V úvodních 4 kapitolách je definována terminologie (v některých výrazech se liší od českých zvyklostí), historie vývoje a opodstatněnost používání ve stavebních konstrukcích. Zvláště na kapitolu 4 bych rád nasměroval pozornost českých investorů a projektantů. Myslím, že zde lze najít mnoho inspirací pro budoucí vývoj betonových konstrukcí u nás. V následujících kapitolách 6 a 7 jsou velmi podrobně a fundovaně popsány požadavky na složky nutné pro výrobu HPC. I když některé poznatky jsou již v současné době díky bouřlivému rozvoji této disciplíny zejména v oblasti chemických přísad překonány, jako celek jsou podávané informace neocenitelné. V kapitolách 8 až 11 jsou uvedeny metody navrhování výroba, příprava na betonáž a ukládání HPC. Zde se opět můžou některé pasáže českému čtenáři jevit jako příliš složitě formulované, někdy až zbytečné, ale je nutné si uvědomit, že autor vychází z prostředí a zvyklostí stavebnictví Severní Ameriky. Obzvláště zajímavé a odborně přínosné jsou kapitoly 12 až 14, které se věnují ošetřování HPC s cílem eliminovat letitý problém smršťování betonů a související problematiku průběhu teploty v uloženém HPC. Ve zbývajících kapitolách je pozornost zaměřena na zkoušení zatvrdlých betonů, kde opět vzhledem k evropským standartům se vyskytují odlišnosti. Je nutné ovšem podotknout, že tato kniha není dogmatickým materiálem, ale obecně definovanými experimentálně ověřenými a praxí potvrzenými zkušenostmi. V závěru je pak komentována zásadní otázka pro užití betonů, a to jeho trvanlivost a speciální vysokohodnotné betony (lehké, těžké, provzdušněné, vláknobetony a betony ultravysokých pevností) včetně závěrečného směru dalšího vývoje. Je přímo darem z nebes, že po desítkách let od dob akademika Bechyněho a Prof. Storka vyšla konečně u nás komplexní publikace zabývající se špičkovou technologií betonu. Závěrem je nutno opět poděkovat Ing. Bílkovi, Ph.D. a jeho spolupracovníkům za to, že nám umožnili přístup k široké škále nových informací, bez nichž nelze progresivní moderní technologii betonu dělat. Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc.


5/2005

33

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

LEHKÉ VYSOKOHODNOTNÉ BETONY LIGHTWEIGHT HIGH-PERFORMANCE CONCRETE MIC HAL A H U B E RTOVÁ , RUDOLF HELA Příspěvek se zabývá poznatky z vývoje lehkých vysokohodnotných betonů, zejména lehkých samozhutnitelných betonů s možností čerpání s použitím výhradně lehkého kameniva Liapor vyráběného v České republice. Research work is aimed on development of Lightweight High-Performance Concrete (LWHPC), especially of Lightweight Self Compacting Concrete (LWSCC) with the use of lightweight aggregates „Liapor“ manufactured in the Czech Republic. V posledních letech směřuje vývoj betonu k tzv. vysokohodnotnému betonu. Zejména je možné zřetelně sledovat aplikace samozhutnitelných betonů a vysokopevnostních betonů a začínající aplikace lehkých betonů s využitím lehkého přírodního nebo umělého pórovitého kameniva. Je třeba podotknout, že vývoj nových betonů vždy stojí před problémem nedostatku adekvátních norem, návrhových směrnic a potřebných zkušeností. Z těchto důvodů je cílem této práce ověřit a aplikovat teorii pro vysokopevnostní a samozhutnitelné betony na lehké samozhutnitelné betony a dále ověřit možnost čerpatelnosti. Příspěvek popisuje zkušenosti ze sloučení těchto směrů, tedy zejména vývoje lehkých samozhutnitelných betonů při dosažení co nejvyšší pevnosti s možností čerpání. L E H K Ý V Y S O K O H O D N OT N Ý B E T O N Vysokohodnotné betony (High-Performance Concrete – HPC), jak už sám název napovídá, jsou betony vyšších užitných vlastností. Jsou to betony splňující speciální kombinaci vlastností a požadavků, které nemohou být vždy dosaženy běžně používanými složkami betonu, normálním procesem mísení, ukládání a ošetřování betonu. Tzn. že na vlastnosti těchto betonů v čerstvém i zatvrdlém stavu jsou kladeny speciální požadavky. Pro čerstvý beton je určující snadné ukládání a hutnění bez segregace, sedimentace a bleedingu a pro ztvrdlý beton je pak určující kromě vysokých pevností také trvanlivost a odolnost betonu vůči agresivnímu pro34

středí, lepší dlouhodobé mechanické vlastnosti, malé smrštění, stejnorodá struktura, kvalitní povrchy atd. Přednosti vysokohodnotného betonu lze tedy vidět v jednodušším betonování vlivem zmenšení stupně vyztužení, v obecném zeštíhlení konstrukcí, a tím i snížení zatížení navazujících konstrukcí, ve výrazně vyšší odolnosti díky lepší mikrostruktuře betonu (vyšší vodotěsnost, odolnost proti mrazu a abrazi, odolnost proti chloridům, omezená rychlost karbonatace a sulfatace apod.), a tím i ve vyšší životnosti. Co se týká lehkých betonů, jejich výhody i nevýhody jsou dobře známy. Aplikace na poli nekonstrukčního výplňového tepelně-izolačního betonu jsou běžné, ale aplikace na poli konstrukčních betonů stále čekají na širší využití. První pokusy v České republice se uskutečnily na lávkách pro pěší v Českých Budějovicích v roce 2003, které byly vyrobeny z předpjatého lehkého betonu třídy LC 30/37 o objemové hmotnosti 1800 kg/m3. Požadavky na lehké vysokohodnotné betony (Lightweight High-Performance Concrete – LWHPC) jsou shodné s požadavky na HPC, ale přibývá ještě požadavek na nízkou objemovou hmotnost nejlépe do 1800 kg/m3 při dosažení co nejvyšších pevností, minimálně na úrovni C25/30. Použití pórovitého kameniva v betonech, ve kterých je požadována vysoká pevnost, se může zdát překvapivé, uvědomíme-li si důležitost pevnosti kameniva pro pevnost vysokohodnotného betonu. Nicméně snížení objemové hmotnosti betonu o pevnostech 40 až 60 MPa pod hodnotu 2000 kg/m3, lépe pod hodnotu 1800 kg/m3 může znamenat značné finanční úspory vzhledem ke snížení celkové hmotnosti konstrukce. Autoři uvádějí, že lze vyrobit lehčený vysokohodnotný beton o pevnostech vyšších než 50 MPa, literatura uvádí dokonce pevnosti o 100 MPa. Avšak je důležité si uvědomit, že těchto výsledků lze dosáhnout pouze s vhodným typem kameniva. V tomto článku budou dále uvedeny fyzikálně-mechanické vlastnosti právě s kamenivem Liapor [1]. LEHKÝ SAMOZHUTNITELNÝ BETON Lehký samozhutnitelný beton (Lightweight Self Compacting Concrete – LWSCC) je

nový vysokohodnotný stavební materiál, který spojuje známé výhody lehkého betonu a samozhutnitelného betonu (Self Compacting Concrete – SCC). Kvůli jeho příznivým fyzikálním vlastnostem, jeho nízké objemové hmotnosti a relativně vysoké pevnosti v kombinaci se znamenitou zpracovatelností, nízkou emisí hluku a snížením pracnosti během betonování může LWSCC najít širokou škálu aplikací v praxi, zvláště v produkci prefabrikovaných dílců a v oblasti rekonstrukcí starých budov, které není vhodné dále přitěžovat. Hlavní požadavky vztahující se k reologickým vlastnostem SCC, jako vysoká míra zpracovatelnosti způsobená vysokou tekutostí a pohyblivostí při dostatečné kohezi a odolnosti proti segregaci při dopravě a ukládání a rovněž odolnost proti blokaci při betonáži hustě vyztužených prvků a prodloužená doba zpracovatelnosti se musí také aplikovat na LWSCC. Nicméně je při návrhu betonu z lehkého kameniva Liapor nutno zohlednit určité skutečnosti, které se u obyčejných betonů nevyskytují. Významná odlišnost lehkých betonů oproti obyčejným betonům je v nasákavosti lehkého kameniva, která významně ovlivňuje chování lehkého betonu při míchání, dopravě, čerpání a ukládání. Kromě nasákavosti lehkého kameniva za atmosférického tlaku má význam i nasákavost za vysokého tlaku, kterému může být LWSCC vystaven při případném čerpání. Přídavná voda vtlačená do zrn při čerpání betonu je ve fázi míchání a dopravy nadbytečná, proto se musí používat účinné stabilizátory, které zabrání rozměšování čerstvého betonu. Adsorbce části vody může také vést k předčasnému tuhnutí LWSCC až k úplné ztrátě samozhutnitelnosti. Dále má lehké kamenivo výraznou tendenci k segregaci způsobené jeho nízkou objemovou hmotností s tendencí vyplavání na povrch cementového tmele. K omezení adsorpce vody pórovitým lehkým kamenivem je velmi vhodné předvlhčit kamenivo definovaným množstvím vody. Dále se musí přihlédnout k horší pohyblivosti a samozhutnitelnosti čerstvého lehkého betonu, právě kvůli jeho nižší objemové hmotnosti, která vyvolává nižší pohybovou energii.


5/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S V L A S T N O S T I Č E R S T V É H O LW S C C V současné době ještě stále neexistuje žádná česká či evropská norma, která by přesně definovala vlastnosti a metody zkoušení samozhutnitelných betonů. V hlavních centrech vývoje těchto betonů vznikají různé směrnice, které nejsou zatím sjednoceny a zavedeny pro široké použití. Jedním z pokusů o sjednocení evropských postupů návrhu a zkoušení samozhutnitelných betonů je příručka vydaná organizací EFNARC působící na evropské úrovni při CEN, shrnující poznatky hlavně japonských a britských odborníků z oboru technologie betonu [2]. V praxi se v současné době k popsání vlastností čerstvých SCC nejčastěji používá několik dále uvedených zkušebních postupů (Tab. 1). Při experimentálních laboratorních pracích bylo postupováno tak, že byly porovnávány receptury s použitím vysušeného kameniva Liapor (z produkce Lias Vintířov, LSM, k. s.) v sušárně při 110 °C s dodáním přídavné vody v množství 25 % z hmotnosti kameniva a stejné receptury s použitím vodou nasyceného kameniva, které bylo necháno jeden den namočené ve vodě. Před namočením byla kameniva rovněž vysušena v sušárně při 110 °C, aby byla sjednocena následně zjištěná nasákavost jednotlivých frakcí. Z tabulky 2 je patrná závislost potřebného obsahu celkové vody na druhu použitého kameniva. Její množství závisí na nasákavosti jednotlivých frakcí kameniva, která v tomto případě nebyla ovlivněna počáteční vlhkostí kameniva. Všechny receptury LWSCC byly navrženy z lehkého kameniva s maximální frakcí 8 mm. Frakce Liaporu 8–16 mm nebyla v recepturách použita, protože v České republice není k dispozici v pevnosti dostatečné pro výrobu LWSCC. Při návrhu byla využita příměs na bázi druhotných surovin – elektrárenský popílek z elektráren Chvaletice a Dětmarovice. Bylo použito superplastifikačních přísad na bázi polykarboxylátů, kterými byla korigována zpracovatelnost LWSCC v delším časovém horizontu – cca 90 min a také byl použit stabilizátor určený pro stabilizaci lehkých čerpatelných betonů. Při návrhu složení experimentálně ověřovaných záměsí byly použity různé kombinace kameniva Liapor o různých frakcích a objemových hmotnostech s využitím různých křivek zrnitosti výsledné směsi kameniva. Celkem bylo navrženo a ex-

perimentálně ověřeno čtyřicet různých receptur, které se od sebe lišily nejen reologickými vlastnostmi čerstvého betonu, ale i vlastnostmi ztvrdlého betonu. Pro všechny ověřované záměsi byl použit portlandský cement CEM I 42,5 R z produkce ČMC závod Mokrá. Pro určení poměru mísení jednotlivých frakcí kameniva Liapor byly ověřovány křivky zrnitosti sestavené podle EMPA I a FULLER. Postup míchání složek byl následující. Při použití vysušeného kameniva a přídavné vody byla po nadávkování všech frakcí kameniva do míchačky napuštěna předem vypočtená dávka přídavné vody a byla míchána po dobu 20 s. Po ovlhčení kameniva byl přidán cement, práškové přísady a příměsi a za současného míchání bylo přidáno 70 % účinné vody. Po 30 s byl přidán superplastifikátor se zbytkem účinné vody. Směs byla dále míchána po dobu minimálně 60 s, aby došlo k požadované homogenizaci a k intenzivnímu působení superplastifikátoru. Při použití předvlhčeného kameniva se po nadávkování tohoto kameniva do míchačky rovnou přidal cement a všechny práškové příměsi a přísady a další postup byl shodný s výše uvedeným. Zajímavé jsou výsledky některých vlastností lehkého samozhutnitelného betonu po srovnání výsledků receptur s dodáním vysušeného kameniva a přídavné vody a receptur s předvlhčeným kamenivem, u kterých došlo ke zvýšení hodnot pevností i objemových hmotností až o 20 %. Při ověřování reologických vlastností na souboru čtyřiceti receptur LWSCC byly

Název zkoušky Rozlití kužele J – Ring

Popisovaná vlastnost Pohyblivost, tekutost Odolnost proti blokaci Pohyblivost, odolnost proti blokaci a segregaci L – Box hrubých zrn kameniva Orimet Rychlost tečení, pohyblivost Orimet + J – Ring Pohyblivost, odolnost proti blokaci V – Funnel Pohyblivost i malt U – Box Pohyblivost, segregace, bleeding Fill – Box Odolnost proti blokaci GTM – test Odolnost proti segregaci Tab. 1 Zkušební postupy pro ověřování vlastností čerstvých SCC Tab. 1 Testing procedures used to test fresh SCC properties Frakce kameniva 4-8/650 4-8/450 4-8/350 0-4/550 1-4/750

Mezní hodnoty nasáknutí [%] min max 31,8 40,5 23,3 34,1 15,3 23,6 50,8 59,1 43,8 50,4

Statistický průměr nasáknutí [%] 35,9 24,1 18,5 55,6 46,6

Tab. 2 Nasákavost kameniva Liapor různých frakcí po jednom dni namočení ve vodě Tab. 2 Saturation of lightweight aggregate Liapor (water absorbed after 24 hours under water)

testovány tyto zkušební postupy – rozlití kužele, Orimet + J-Ring, L-Box, U-Box a V-Funnel. Výsledky jsou zaznamenané v tabulce 3. Při ověřování vhodnosti využití v současné době používaných metod zkoušení konzistence čerstvých samozhutnitelných betonů jsme jako limitní použí-

Tab. 3 Statistické hodnoty reologických vlastností souboru čtyřiceti receptur lehkých samozhutnitelných betonů Tab. 3 Statistical measured values of LWSCC rheologic properties of 40 formulations set Metoda

Doporučené rozpětí

Konzistence

min

max

po namíchání

po 60 min.

po 90 min.

650

800

750

710

675

Rozlití (T50cm) [s]

2

5

4,7

6,4

7,6

J-Ring [mm]

0

10

0

6

11

Orimet [s]

1

5

7

9,2

10,5

L-Box (h2/h1)

0,8

1

1

0,95

0,93

blížící se 0

0

3,2

11

optimum 10s

8,9

12,5

15

10,6

13,6

16,3

Rozlití (Abrams) [mm]

U-Box [mm] V-Funnel (t) [s] V-Funnel (t5min) [s]


5/2005

35



Obr. 1 Konzistence po 60 min. (rozlití) Fig. 1 Consistency after 60 min. (Slump test)

vali hodnoty získané z literatury (Tab. 3 – doporučené rozpětí) [2]. Bylo snahou navrhnout receptury tak, aby čerstvý beton splňoval požadovaná kriteria. Z dosažených výsledků lze usoudit, že námi použité metody pro čerstvé betony jsou v principu vhodné pro stanovení konzistence LWSCC. Pouze je vhodné upravit kritéria u zkoušek (časové intervaly výtoků), kde se lehké samozhutnitelné betony jeví jako pomalejší než obyčejné samozhutnitelné betony, jak již bylo v úvodu popsáno. U testů J-Ring a L-Box se jedná o rozteč mezi jednotlivými pruty výztuže, jako optimální se osvědčila rozteč rovná trojnásobku velikosti maximálního zrna kameniva. Obě tyto úpravy jsou zapříčiněny objemovou hmotností, která je u betonů z lehkého kameniObr. 2 Řez zkušebním tělesem Fig. 2 Cross section of the test specimen

36

va menší a lehké betony nemají dostatečně velkou vnitřní pohybovou energii a ve srovnání s betony s přírodním kamenivem jsou mírně pomalejší a hůře protékají hustými osnovami výztuže. U zkoušek Orimet a rozlití v čase T 50 (obr. 1) by bylo vhodné zvýšit kritéria na 0 až 10 s a u zkoušky V-Funnel zvýšit optimum na 20 s. Z tabulky je patrné, že zpracovatelnost po 90 min u některých receptur mírně přesahuje výše navržená kriteria, jelikož jsou hodnoty zvýšeny jen nepatrně. I přes podstatně nižší objemovou hmotnost splňovaly namíchané betony základní požadavek na homogenitu a rovnoměrné zhutnění v celém průřezu (obr. 2 a 3). Při experimentálních pracích bylo zjištěno, že při hmotnostním dávkování leh-

kého kameniva Liapor nejsou jednotlivé receptury reprodukovatelné při požadavku, aby bylo dosaženo požadovaných již jednou ověřených vlastností včetně zpracovatelnosti konkrétní receptury. V případě použití lehkého kameniva je třeba věnovat vyšší pozornost stanovení skutečné objemové hmotnosti zrna, než je tomu v případě přírodního hutného kameniva, neboť odchylky od deklarovaných parametrů mohou být významnější a mohou mít vliv na skutečné složení lehkého betonu. Výrobce uvádí deklarovanou odchylku hodnot objemových hmotností lehkého kameniva až ±15 %. Např. je-li objemová hmotnost frakce kameniva 1 200 kg/m3 a dávka této frakce 100 kg/m3 betonu, může to prakticky znamenat, že při uváděné odchylce ±15 % bude rozpětí dávkování v intervalu od 85 do 115 kg/m3. Pokud nelze během výroby tohoto betonu průběžně stanovovat skutečnou objemovou hmotnost lehkého kameniva, je třeba místo hmotnostního dávkování uplatnit dávkování objemové. V L A S T N O S T I Z T V R D L É H O LW S C C U lehkého betonu platí, že čím vyšší pevnosti chceme dosáhnout, tím vyšší musí mít lehké kamenivo objemovou hmotnost. Zvýšení pevnosti můžeme dosáhnout přídavkem přírodního kameniva. Nahrazením drobného kameniva Liapor frakce 0-1D/650 za přírodní kamenivo frakce 0-1 mm se nedocílí výraznějšího zvýšení pevností ani zlepšení jiných fyzikálně mechanických vlastností. Výhod-

Obr. 3 Zkušební těleso po zkoušce pevnosti betonu v tlaku Fig. 3 Test specimen after compression strength test


5/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S Třída objemové hmotnosti Třída pevnosti v tlaku

D 1,2-1,4 LC 12/13

D 1,4-1,6 LC 16/18

D 1,6-1,8 LC 25/28

Tab. 4 Objemová hmotnost a pevnost v tlaku LWSCC s použitím výhradně lehkého kameniva Liapor Tab. 4 Dependence of resistance to pressure on volume weight of LWSCC (using entirely lightweight aggregate Liapor) Třída objemové hmotnosti Třída pevnosti v tlaku

D 1,2-1,4 LC 16/18 – LC 20/22

D 1,4-1,6 LC 20/22 – LC 30/33

D 1,6-2,0 LC 30/33 – LC 40/44

Tab. 5 Objemová hmotnost a pevnost v tlaku LWSCC s použitím kombinace lehkého kameniva Liapor a přírodního těženého kameniva s přídavkem ultrajemných příměsí Tab. 5 Dependence of resistance to pressure on volume weight of LWSCC (using lightweight aggregate Liapor, natural aggregate and ultra-fine admixtures)

nější je použít přírodní kamenivo frakce 0-4 mm, kdy docílíme zvýšení pevností, zlepšení odolnosti povrchu proti vodě a chemickým rozmrazovacím látkám i zlepšení mrazuvzdornosti. Použití přírodního kameniva frakce 4-8 mm se nejeví jako výhodné. Přidáním ultrajemných příměsí (mikrosilika, metakaolin) do lehkého betonu s maximálním zrnem 8 mm se zvýší pevnosti a zlepší se odolnost povrchu proti vodě a chemickým rozmrazovacím látkám. Z toho lze usoudit, že pevnost u tohoto drobnozrnného betonu vytváří hlavně cementová matrice s jemnými podíly. Lehký samozhutnitelný beton s kamenivem Liapor vykazuje dobrou mrazuvzdornost (po sto cyklech se koeficient mrazuvzdornosti pohybuje v rozmezí od 90 do 98 %), ale nevykazuje odolnost proti vodě a chemickým rozmrazovacím látkám. Při použití lehké-

ho kameniva Liapor se dosahuje dobrých tepelných vlastností (součinitel tepelné vodivosti λ = 0,29 W/mK). Tyto vlastnosti se ale zhoršují přidáním přírodního kameniva (λ = 0,33 až 0,69 W/mK). Na obr. 4 jsou uvedeny grafické výsledky pevností v tlaku některých vybraných receptur v porovnání s cenou surovin tohoto betonu. Stručně shrnuto, dle získaných zkušeností lze konstatovat, že je vhodnější míchat LWSCC s předvlhčeným kamenivem Liapor. Technicky lze kamenivo předvlhčit dvěmi způsoby. Buď ho nechat namočeno ve vodě minimálně po dobu jednoho dne, anebo kropením na skládce nejméně po dobu dvou dní, kdy se kamenivo nasákne na cca 20 % [3]. V praxi je ovšem tento postup velmi obtížně použitelný zejména u věžových betonáren. V tomto případě je pak nutné

Obr. 4 Pevnosti v tlaku (sedmi a dvacetiosmidenní) vybraných receptur v porovnání s cenou surovin za 1 m3 betonu v Kč Fig. 4 Compression strength (after 7 and 28 day) of some formulations in comparison with a price of raw materials [Kc/m3]

velmi citlivě odhadnout množství přídavné vody s ohledem na objemovou hmotnost Liaporu, teplotu prostředí, dobu od namíchání po uložení atd. Kamenivo je nutné dávkovat objemově dle skutečné objemové hmotnosti pro dosažení deklarovaných vlastností čerstvého i ztvrdlého betonu. Po ověření šesti nejpoužívanějších metod měření reologických vlastností se došlo k závěru, že tyto metody jsou vhodné pro zkoušení lehkých samozhutnitelných betonů, jen je nutné upravit u jednotlivých metod časová kriteria dob výtoků čerstvého betonu. Při použití lehkého kameniva do LWSCC bez přidání přírodního hutného kameniva dosáhneme pevností do třídy LC16/18 D1,3 až D1,4, při použití lehkého kameniva Liapor v kombinaci s přírodním kamenivem dosáhneme pevností do třídy LC 25/28 D1,6 až D1,8. Při použití kombinace lehkého a přírodního kameniva s dodáním kvalitních ultrajemných příměsí lze dosáhnout pevností až do třídy LC 40/44 D1,8 až D2,0. Příspěvek byl zpracován za přispění Výzkumného centra CIDEAS „Centrum integrovaného navrhování progresivních stavebních konstrukcí“ (1M684077001), financováno MŠMT ČR a v rámci projektu FRVŠ č.1991 „Vývoj lehkého samozhutnitelného betonu s kamenivem Liapor“. Literatura: [1] Aïtcin P. C.: Vysokohodnotný beton, Praha 2005, ISBN: 80-86769-39-9 [2] EFNARC: Self compacting concrete. Surrey United Kindom 2002, ISBN: 0-9539733-4-4 [3] Tomis V.: Transportbetony z Liaporu – příručka technologa. Lias Vintířov, Lehký stavební materiál, k. s., 1. vydání 7/2001

Ing. Michala Hubertová e-mail: [email protected] Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc. e-mail: [email protected] oba: Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav technologie stavebních hmot a dílců Veveří 95, 602 00 Brno fax: 541 147 502 www.fce.vutbr.cz

Článek byl lektorován. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

37



NOVÉ MOŽNOSTI POUŽITÍ BETONU V ARCHITEKTUŘE NEW POSSIBILITIES IN BUILDING INDUSTRY AND ARCHITECTURE PETR DVOŘ ÁČ E K

dosavadních pokusech vyrobit průsvitný nebo průhledný beton byly do vlastního betonu mechanicky vkládány průsvitné prvky ze skla, příp. z jiných materiálů. V případě materiálu LiTraCon jsou drobná skleněná vlákna dokonale smísena s betonovou kaší a stávají se tak její součástí podobně jako drobné kamenivo.

Nové možnosti využití betonu v architektonické tvorbě nabízí průsvitný beton. Článek přináší základní informace o vlastnostech materiálu a ukázky prvních realizovaných projektů. Light transmitting concrete opens new possibilities in building industry and architecture. The article provides basic information about the properties of the material and presents examples of the first projects.

a)

Maďarský architekt Áron Losonczi otevřel nové možnosti využití betonu v architektuře a ve stavebnictví ve 21. století. V roce 2001 vynalezl nový materiál LiTraCon (Light-Transmitting Concrete – průsvitný beton), kterým definitivně boří zažitý mýtus o betonu jako těžkém, tmavém a neprůhledném materiálu typicky používaném spíše pro robustní konstrukce a v našich zeměpisných šířkách pro stavbu tísnivě působících panelových sídlišť v dobách socializmu. Sám Áron Losonczi říká: „Beton je často chápán jako těžkopádný, nelidský materiál.“ Obr. 2 Náměstí ve Stockholmu, a) celkový pohled, b) část dlažby za denního světla a v noci, architekti: Giovannione, G. Hildén, Á. Losonczi, A. Lucca Fig. 2 Square in Stockholm, a) general overview, b) detail of the pavement in daylight and at night, architects: Giovannione, G. Hildén, Á. Losonczi, A. Lucca a)

38

b)

Obr. 1 Prototypy a), b), c), d) Fig. 1 Prototypes a), b), c), d)

d)

Výsledným produktem není pouze směs vzniklá smícháním dvou materiálů – betonu a skla – ale materiál nový s homogenní vnitřní strukturou i povrchem.

c)

N O V Ý S T A V E B N Í M AT E R I Á L LiTraCon je nový stavební materiál z betonu a skla, který propouští světlo. Základními složkami průsvitného betonu jsou skleněná vlákna a jemnozrnný beton. Při

PRŮSVITNOST Průsvitnost materiálu vytváří skleněná vlákna, která vedou světlo hmotou betonu mezi protilehlými povrchy prvků. Protože jsou vlákna uspořádána paralelně, je světelná informace na tmavší straně stejná jako na osvětlené straně, tzn. na odvrácené straně jsou zobrazeny ostré obrysy stínů dopadající na protileh-

b)


5/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S lou osvětlenou stranu. Zároveň zůstává zachována i barva světla. Podle vynálezce Árona Losoncziho je teoreticky možné vytvořit z průsvitného betonu i několik metrů silnou zeď – vlákna jsou schopna přenášet světlo bez výrazných ztrát až do tloušťky 20 m. H O M O G E N I T A M AT E R I Á L U Mezi dvěma hlavními povrchy každého bloku z průsvitného betonu vedou tisíce paralelně uspořádaných optických skleněných vláken a vytvářejí matrici. Nízký obsah vláken v materiálu – cca 4 % cel-

Obr. 3 Früangenský kostel, architekti: A. Wilhelmson, Á. Losonczi Fig. 3 Früangen church, architects: A Wilhelmson, Á. Losonczi

REALIZOVAN É PROJ E KT Y Poprvé byl průsvitný beton použit v roce 2002 pro pochozí povrch náměstí ve vnitřní části Stockholmu (obr. 2). Bloky o rozměrech 350 x 350 x 50 mm tvoří během dne zdánlivě jednoduchý typ betonové dlažby, ale po západu slunce se díky zdrojům světla, které jsou umístěny pod nimi, rozzáří. Když se zcela setmí, vytvoří se kolem centra náměstí zajímavý světelný obrazec. Další aplikací materiálu byla v roce 2003 stavba malého kostelíku na předměstí Stockholmu (obr. 3). Stěny budovy ve tvaru kostky tvoří bloky z průsvitObr. 4 Stockholmská zeď, a) celkový pohled, b) detail Fig. 4 Stockholm wall a) general overview, b) detail

a)

b)

ného betonu. Stavba, která se z vnějšku podobá spíše transformační stanici, je umístěna v centru předměstí chudého na architektonické podněty. Světlo vnikající do vnitřního prostoru skrze zdi silné 500 mm vytváří uvnitř klidnou, příjemnou atmosféru. Na vnitřním povrchu stěn se neustále odrážejí stíny stromů rostoucích v okolí stavby, které tak vzbuzují dojem, jako kdyby celá budova byla postavena z rýžového papíru. Na tomto díle se jeho autoři pokusili zdůraznit základní kontrast použitého materiálu – symbolickou přítomnost světla, které proniká těžkým materiálem a proměňuje obyčejnou betonovou kostku v kostel.

kového objemu materiálu – a jejich malý rozměr umožňují dokonalé smísení s betonem, a povrch bloků proto zůstává homogenní. Z nového typu betonu lze vyrábět především prefabrikované stavební dílce a panely o různých velikostech, případně je možné do nich zapustit i tepelnou izolaci. Skleněná vlákna nemají žádný negativní vliv na pevnost betonu v tlaku, a proto je možné beton se skleněnými vlákny použít i na nosné konstrukce. U prvních sériově vyráběných prefabrikovaných bloků a panelů je dosahována pevnost v tlaku 32 až 49 MPa. Obr. 5 Europe Gate 2004, design: Áron Losonczi, Orsolva Vadász Fig. 5 Europe Gate 2004, design: Áron Losonczi, Orsolva Vadász BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

39



Obr. 6 Dům v Budapešti, architekt: László Földes Fig. 6 Family home in Budapest, architect: László Földes

Po úspěchu prvních prototypů byly pro výstavu ve švédském Muzeu architektury ve Stockholmu vyrobeny dílce o větších rozměrech. Takzvaná „Stockholmská zeď“ (obr. 4) byla nejprve vystavena ve švédské metropoli a posléze byla předvedena i v Budapešti, Londýně, Glasgow a Washingtonu. Daší dílo – Europe Gate (Evropská brána) bylo vytvořeno během léta 2004 na oslavu vstupu Maďarska do EU Obr. 7 Lampa LiTraCube Fig. 7 LiTraCube lamp

(obr. 5). Jde o zatím nejvyšší objekt vyrobený z jednoho kusu nového průsvitného betonu (výška 4 metry). Plocha Europe Gate je 3,5 m2 a celý objekt je ráno a pozdě odpoledne prozářen sluncem. Noční pohled je díky zabudovaným zdrojům světla velmi působivý. Umělecké dílo je přístupné veřejnosti v maďarském městě Komárom na břehu řeky Dunaje nedaleko vchodu do pevnosti Monostor. V roce 2004 byl nový materiál použit i při výstavbě soukromého domu v Budapešti. Betonový blok o rozměrech 400 x 1200 x 60 mm byl zabudován do okna jídelny obrácené k jihu (obr. 6). Během dne blok prozařuje slunce a v noci jím naopak prochází světlo z vnitřních světelných zdrojů. Další aplikaci zajímavého materiálu v interiéru je možné zhlédnout v německé vesničce Sittelsen mezi Hamburgem a Brémami, kde byl na základě návrhů čtenářů německého časopisu Schöner Wohnen (Hezké bydlení) postaven experimentální betonový dům. Stěna z bílého průsvitného betonu je umístěna v jednom z nejfrekventovanějších míst domu. Dům byl oficiálně otevřen 30. září 2005. PRVNÍ SÉRIOVÉ VÝROBKY Od září 2005 je na trhu lampa LiTraCube z materiálu LiTraCon (obr. 7). Lampu tvoří čtyři stejně velké bloky betonu. Díky navrženému prostorovému uspořádání je lampa stabilní, aniž by bylo potřeba jednotlivé bloky vzájemně spojovat. Kromě schopnosti propouštět světlo jsou výrobky z průhledného betonu široce použitelné i díky mimořádně příznivým fyzikálně-technickým vlastnostem (tab. 1). Na vývoji nového stavebního materiálu se neustále pracuje, ale již nyní

40

je dostupný v různých barvách (obr. 9) a velikostech prefabrikovaných prvků. Tab. 1 Technické vlastnosti průsvitného betonu LiTraCon™ Forma Složky Podíl vláken Průsvitnost při 4 objemových % optického vlákna Objemová hmotnost Pevnost v tlaku Pevnost v ohybu Tloušťka Současná max. velikost bloků Povrch Tepelná izolace Barva a struktura

prefabrikované panely/ bloky beton, optická vlákna 3 až 5 objemových % 3% 2400 kg/m3 32 až 49 MPa (v závislosti na směru tlaku) 7,7 MPa (při použití např. jako pochozí dlažba) 20 až 3000 mm 300 x 600 mm leštěný možná obr. 9

Áron Losonczi, vynálezce a od roku 2002 držitel patentu materiálu LiTraCon, se narodil 1. ledna 1977 v maďarském Szolnoku. Vystudoval Fakultu architektury na Technické univerzitě v Budapešti a absolvoval postgraduální studium na KKH Arkitekturskolan ve Stockholmu. Na jaře 2004 založil společnost LiTraCon Bt. se sídlem a výrobními prostory v maďarském městě Csongrád, 160 km od Budapešti. Áron Losonczi se již se svým vynálezem zúčastnil mnoha výstav po celém světě (např. Lighting Fair – Tokyo 2005, Liquid Stone – Building Museum, Washington D.C. 2004, Hungarian Architecture Today – R.I.B.A. Gallery, London, Glasgow 2004, BAU2005 – Mnichov 2005, Glastec – Düsseldorf 2004). Od


5/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S německého Centra designu v Severním Porýní-Vestfálsku obdržel cenu mezinárodní poroty „red dot: best of the best“ v kategorii výrobkového designu a je rovněž navržen na cenu designu Spolkové republiky Německo pro rok 2006. Články o materiálu LiTraCon™ již byly publikovány v The New York Times, Wall Street Journal, Time (USA), Der Spiegel (SRN), The Architectural Review (VB), Domus (IT) a mnoha dalších. Na závěr článku přinášíme krátký rozhovor s architektem a vynálezcem průsvitného betonu Áronem Losonczim:

Jak jste přišel na myšlenku vyrobit průsvitný beton? „Myšlenka vyrobit průsvitný beton mě napadla v roce 2001. Inspirovalo mě tehdy umění. Umělci zapouštěli do masivního betonu kusy skel o různých tloušťkách; hrubý materiál se takto vylehčil a filtrované, přirozeně se měnící světlo procházející sklem, mu propůjčilo nové vlastnosti. Rozhodl jsem se, že překročím hranici jednotlivých předmětů a prosadím tuto zkušenost i v architektuře.“ Jak dlouho trvalo, než se vám podařilo vyrobit první úspěšný exemplář? „Od prvního nápadu k prvnímu prototypu to trvalo pouhé dva týdny.“ Je možné nebo bude možné LiTraCon vyrábět i jako transportní beton, tzn. namíchat jej na betonárně nebo nějakém zařízení a převážet v autodomíchávači? Nebo se bude vyrábět pouze jako dílce, prefabrikáty? „Na základě zkušeností se současným výrobním postupem lze soudit, že LiTraCon bude materiálem pro prefabrikáty. Pokoušíme se vyrábět co největší dílce různých tvarů a velikostí, abychom vyhověli požadavkům, které dostáváme.“ Jsou suroviny pro výrobu materiálu LiTraCon odlišné od surovin pro výrobu klasického betonu? Existují nějaké speciální požadavky na cement, kamenivo, přísady? „Vyvinuli jsme několik receptur, které vyhovují požadavkům na náš materiál.

Obr. 8 Vyráběné bloky průsvitného betonu Fig. 8 Blocks of light transmitting concrete

Obr. 9 Barevné vzorky průsvitného betonu Fig. 9 Specimens of coloured light transmitting concrete

Všechny složky jsou k dostání na maďarském trhu – jsou speciálně vybrané, ale v zásadě nejde o žádné speciální materiály.“ Jsou optická vlákna, která přidáváte do betonu, speciálně vyráběná pro tento beton nebo jsou „sériově“ používaná i pro jiné účely? „Doposud jsme používali stejný typ vláken, který se užívá v osvětlovacích systémech. Náš hlavní dodavatel je připravený vyvíjet pro nás v budoucnu speciální typ vláken, protože úspěch materiálu LiTraCon může značně zvýšit produkci těchto vláken. S ohledem na tuto skutečnost předpokládáme, že v budoucnu bude cena materiálu LiTraCon nižší než nyní. Lze pomocí obsahu skleněných vláken regulovat průhlednost materiálu LiTraCon? Je možné dosáhnout ještě větší průhlednosti nebo zřetelnosti objektů kromě jejich obrysů viditelných např. za zdí z tohoto materiálu? „V průměru používáme v materiálu LiTraCon 4 objemová % skleněného vlákna, a tak dosahujeme tříprocentní propustnosti světla. Množství vlákna je možné zvýšit, ale zároveň by narůstala i cena výrobku. 4 objemová % se nám jeví jako optimální řešení jak vzhledem k ceně, tak vzhledem k propustnosti světla.“ Lze z materiálu LiTraCon vyrábět i výrobky jiných tvarů než jsou současné panely a bloky (např. výrobky ve tvaru koule nebo jehlanu) – tzn. může být LiTraCon


5/2005

průhledný současně ve více směrech? „Je lépe, aby bloky z materiálu LiTraCon měly pravidelný tvar, ale dokážeme vyrobit i bloky, jejichž stěny nejsou rovnoběžné. Dovedli bychom vyrobit i LiTraCon propouštějící světlo ve dvou směrech, ale zatím pro takový prvek nemáme žádné rozumné využití.“ Připravujete do budoucna nějaké další projekty nebo výrobky kromě již zveřejněných? „Ano, rýsují se nějaké projekty pro Dálný východ. Během měsíce prodáme první LiTraCube a v dalších měsících očekáváme jejich značný prodej. Vyvíjíme také podlahové panely z materiálu LiTraCon s napojeným osvětlovacím systémem. Kromě toho uvažujeme o spolupráci s jedním dánským designérem při výrobě venkovního nábytku.“ Poskytnete licenci k výrobě materiálu LiTraCon některému konkrétnímu výrobci? „Doposud nebyla uzavřena žádná licenční smlouva. O materiál projevují velký zájem výrobci z nejrůznějších oborů a zemí, včetně dvou světových producentů cementu. Uzavřu smlouvu s tím, kdo zaručí materiálu LiTraCon bezpečnou a slibnou budoucnost. V článku byly použity informace z internetových stránek www.litracon. hu a rozhovor s Áronem Losonczim. Překlad z angličtiny: Ing. Blanka Petáková, Českomoravský beton, a. s. Ing. Petr Dvořáček Českomoravský beton, a. s. Beroun 660, 266 01 Beroun tel.: 311 644 042, fax: 311 644 010 mob.: 602 580 495 e-mail: [email protected] www.cmbeton.cz

41



BETÓN

PRI EXTRÉMNYCH ZIMNÝCH A LETNÝCH TEPLOTÁCH CONCRETE AT EXTREME WINTER AND SUMMER TEMPERATURES S TA N I S L AV U N Č Í K , I G O R H A L A Š A Výroba betónu a jeho spracovanie na stavbe v extrémnych letných alebo zimných podmienkach je pomerne náročný problém, ktorý si vyžaduje zvláštnu pozornosť. Podcenenie ktorejkoľvek etapy vo výrobe, doprave, spracovaní, či ošetrovaní betónu môže viesť k celkovému zlyhaniu konštrukcie. Dvojnásobne to platí pri betónovaní v extrémnych podmienkach. Production of concrete and its processing on the site in extreme summer or winter conditions is quite a demanding task which requires special attention. Underestimation of any stage of production, transport, processing or treatment of concrete may lead to a total collapse of the structure. This fact is twice as important when concreting takes place in extreme conditions. Z hľadiska výroby, dopravy, ukladania a ošetrovania betónu môžeme považovať za extrémne teploty vzduchu také, ktoré klesajú pod 0 °C, alebo prevyšujú cca 25 °C pri relatívnej vlhkosti vzduchu pod 40 %. Betónovanie v takýchto podmienkach si vyžaduje aplikáciu vhodných technologických opatrení, ktoré eliminujú nepriaznivý vplyv nízkych, alebo vysokých teplôt na kvalitu betónu a betónovej konštrukcie. Tieto opatrenia môžeme rozdeliť na opatrenia vykonané do času uloženia a spracovania čerstvého betónu, a opatrenia vykonávané po zhutnení čerstvého betónu v debnení. V prvom prípade ide hlavne o optimálne zloženie betónu, vhodné pre dané podmienky. Veľmi dôležitý je hlavne výber vhodného druhu cementu, vhodných prísad a prímesí, vodný súčiniteľ apod. Tieto opatrenia zahŕňajú aj úpravu teploty čerstvého betónu pri výrobe. Opatrenia vykonávané po zhutnení betónu v debnení môžeme súhrnne označiť ako ošetrovanie betónu a ide v zásade o zabezpečenie optimálnych teplotných a vlhkostných podmienok na hydratáciu cementu a teda na tuhnutie a tvrdnutie betónu. Spôsobom a dĺžkou ošetrovania betónu sa zaoberá STN P ENV 13670-1: Zhotovovanie betónových konštrukcií. 42

B E TÓ N OVA N I E V L E T N O M O B D O B Í Najväčším problémom pri betónovaní v letnom období je vysoká teplota vzduchu, ktorá nezriedka prekračuje 30 °C v tieni, na slnku môže povrch betónovej konštrukcie dosiahnuť 50 °C i viac. V takýchto podmienkach dochádza k rýchlemu odparovaniu vody z čerstvého betónu už počas jeho dopravy a samozrejme aj po jeho zabudovaní do konštrukcie. Zvýšenie teploty betónu vedie taktiež k urýchleniu chemických reakcií, ktoré spôsobujú tuhnutie a tvrdnutie betónu a ktoré sa súhrnne označujú ako hydratácia cementu. Odparovanie vody a urýchlenie hydratácie cementu vedie k rýchlejšej zmene konzistencie čerstvého betónu, čo sa prejaví zhoršením spracovateľnosti čerstvého betónu, teda zhoršením čerpateľnosti, zhutniteľnosti apod. V praxi sa často tento problém „rieši“ pridaním dodatočného množstva vody do betónu a jeho premiešaním. Takto síce možno obnoviť potrebnú spracovateľnosť čerstvého betónu, ale súčasne treba mať na pamäti, že takéto opatrenie môže znamenať zníženie pevnosti betónu aj o niekoľko tried a celkové zhoršenie jeho vlastností (zníženie modulu pružnosti, zväčšenie zmrašťovania, dotvarovania, zníženie vodotesnosti, mrazuvzdornosti a trvanlivosti atd.). Dodatočné pridávanie vody do betónu je jedným z najväčších „hriechov“, ktoré sa dajú na betóne spáchať. Vysoké teploty a odparovanie vody z betónu nie sú problémom len z hľadiska dopravy a spracovania čerstvého betónu. Veľmi dôležité je zabezpečiť optimálne podmienky na hydratáciu aj po uložení a zhutnení betónu, hlavne v prípade konštrukcií, kde je veľká volná povrchová plocha. Betón potrebuje na hydratáciu dostatočné množstvo vody. Ak dochádza k vysušeniu povrchových vrstiev, hydratácia v týchto vrstvách prebieha nie pri optimálnych podmienkach a mikroštruktúra vznikajúceho cementového kameňa nemá potrebnú kvalitu. Povrchová vrstva takéhoto betónu má podstatne horšie vlastnosti a nižšiu trvanlivosť ako jadrový betón a spravidla po prvej zime dochádza k jej deštrukcii. Pri intenzívnom odparovaní vody z povrchu betónu dochádza tiež k jeho zmrašťovaniu a k vzniku trhlín. Kľúčovým problémom pri betónova-

ní v lete je zabezpečenie potrebnej spracovateľnosti betónu dostatočne dlhý čas a zabránenie zhoršeniu vlastností betónu po jeho zabudovaní do konštrukcie. Pomalú zmenu konzistencie možno dosiahnuť vhodným zložením betónu. Veľký význam má výber vhodného cementu. Pre letné obdobie možno odporúčať cementy s nižším hydratačným teplom. Vhodné sú cementy CEM II až V s normálnym tuhnutím (N), alebo kombinácia portlandského cementu s aktívnymi minerálnymi prímesami (elektrárenský popolček, vysokopecná troska atd.). Overenou pomôckou pri reguláciích vývinu hydratačného tepla sú prísady spomaľujúce tuhnutie betónu. Vhodná je taktiež ich kombinácia so superplastifikátormi, alebo používanie kombinovaných prísad so spomaľovacím aj plastifikačným účinkom, napr. superplastifikátor spomaľujúci tuhnutie betónu. Použitie plastifikačných prísad umožňuje dosiahnuť potrebné pevnosti betónu pri nižších dávkach cementu, čo vedie k obmedzeniu vývinu hydratačného tepla. Aplikácia vhodných prísad umožňuje betónovať aj masívne konštrukcie vo väčších celkoch. Možnosťou ako spomaliť tuhnutie čerstvého betónu je zníženie jeho teploty. Takéto opatrenie je vhodné hlavne pri betónovaní veľmi masívnych konštrukcií. Zníženie teploty čerstvého betónu možno dosiahnuť použitím ľadovej drviny namiesto časti zámesovej vody. Pre dosiahnutie maximálneho efektu je vhodné kombinovať viacero uvedených opatrení naraz. Potenciálnym nebezpečenstvom v letnom období je cement s vysokou teplotou (nad 50 °C). Najmä pri výrobe veľkého množstva betónu je často potrebné priebežne dopĺňať zásoby cementu. Pokiaľ je dovezený cement horúci, nedokáže za niekoľko hodín dostatočne vychladnúť. Použitie horúceho cementu vnáša do betónu nežiadúce teplo. Doprava čerstvého betónu v letnom období by mala byť plynulá, bez zbytočných prestojov, aby sa betón dostal v čo najkratšom čase do debnenia. Veľmi dôležitá je komunikácia výrobcu betónu a realizátora stavby a manažovanie dodávok betónu. Ošetrovaniu čerstvého betónu treba


5/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S venovať v letnom období mimoriadnu pozornosť. Spôsoby ošetrovania možno rozdeliť v zásade do dvoch skupín. Prvú skupinu, tzv. mokré ošetrovanie, predstavujú metódy ošetrovania, pri ktorých sa dodáva čerstvému betónu voda. Možno sem zaradiť kropenie čerstvého betónu a zakrývanie povrchu betónu vlhkými materiálmi (piliny, piesok, zemina, rohože, geotextília apod.). Pri vysokej intenzite slnečného žiarenia je vhodné kropiť betón vlažnou, nie studenou vodou, aby nedochádzalo k poškodzovaniu povrchu betónu v dôsledku napätí od prudkých zmien teploty povrchu betónu. Na kvalitu ošetrovacej vody sú kladené rovnaké požiadavky, ako na vodu zámesovú. Druhú skupinu metód ošetrovania betónu možno nazvať membránové ošetrovanie, ktoré spočíva v prevencii straty vody z betónu. Pri tejto metóde sa vytvorí na povrchu betónu nepriepustná vrstva z vhodnej fólie, alebo vo forme nástreku roztokov hydrokarbónov, akrylátových, vinylových, styrén-butadienových živíc, voskových emulzií apod. Pri použití ochranných postrekov je veľmi dôležitý správny čas aplikácie. Ak sa postreky nanášajú príliš skoro, na ešte mokrý povrch betónu, môže dôjsť k ich znehodnoteniu, nevytvoria súvislý film na povrchu čerstvého betónu, ktorý by bránil odparovaniu vody. Pri neskorej aplikácii už môže dôjsť k čiastočnej strate vody z povrchových vrstiev betónu. Na ochranné postreky sú vhodné materiály, ktoré majú krátku životnosť, v priebehu niekoľkých dní dochádza k ich rozpadu a neznečisťujú povrch betónu. Potrebná dĺžka ošetrovania závisí na jednej strane od zloženia betónu a rýchlosti vývinu jeho pevnosti, na druhej strane od poveternostných podmienok, ktorým je čerstvý betón vystavený. Ošetrovanie musí byť tým dlhšie, čím je pomalší vývin pevnosti betónu a čím sú lepšie podmienky pre odparovanie vody z betónu, teda čím je vyššia teplota prostredia, nižšia relatívna vlhkosť vzduchu a vyššia rýchlosť jeho prúdenia (prievan, alebo vietor). B E TÓ N OVA N I E V Z I M E Výroba a spracovanie betónu pri nízkych a záporných teplotách prináša celý rad problémov. Ich úspešné zvládnutie si vyžaduje špecifické technologické opatrenia, ktoré umožňujú hydratáciu cementu aj pri nízkych teplotách a zabraňujú poškodeniu čerstvého betónu mrazom.

Samotná výroba čerstvého betónu je v zimnom období sprevádzaná značnými problémami. Pri poklese teploty pod 0 °C dochádza k zamŕzaniu kameniva na skládke, čo sťažuje jeho dopravu a dávkovanie. Pri výrobe treba dbať na to, aby sa do betónu nedostali hrudy zmrznutého štrku, ktoré by mohli rozmrznúť až po zabudovaní v konštrukcii a vytvárať nežiaduce štrkové hniezda. Zamrznuté kamenivo taktiež vnáša do betónu nekontrolovateľné množstvo vody vo forme ľadu, ktorý po rozmrznutí v čerstvom betóne zvyšuje dávku vody a mení zloženie a teda aj vlastnosti betónu. Problémy sú aj so zámesovou vodou a niektorými prísadami, ktoré môžu pri nízkych teplotách meniť viskozitu (tuhnúť), čo sťažuje manipuláciu s týmito materiálmi a ich dávkovanie. Betonárne, ktoré vyrábajú betón aj v zimnom období, by mali byť primerane vybavené. K základnej výbave patria zariadenia na rozmrazovanie kameniva, ohrev zložiek betónu, prípadne čerstvého betónu počas jeho výroby. Betonárne by mali mať zateplenú výrobu a temperované sklady kvapalných prísad. Podľa STN EN 206-1/Z1 čl. 5.2.8 Teplota betónu, musia byť splnené tieto požiadavky na teplotu čerstvého betónu. Pri teplote vzduchu medzi +5 a –3 °C nesmie poklesnúť teplota betónu pri dodaní pod +5 °C. Teplota betónu nesmie poklesnúť pod +10 °C ak je obsah cementu v betóne menší ako 240 kg/ m3 alebo ak bol použitý cement s nízkym hydratačným teplom. Pri teplote vzduchu pod –3 °C musí byť teplota betónu pri dodaní najmenej +10 °C. Týmto požiadavkám treba prispôsobiť aj spôsob dopravy a rýchlosť spracovania čerstvého betónu v debnení. Nízke teploty však výrazne ovplyvňujú nielen technológiu výroby a spracovania betónu, ale aj vlastnosti čerstvého a zatvrdnutého betónu. Je všeobecne známe, že so znižovaním teploty dochádza k spomaľovaniu procesov hydratácie cementu. K podstatnému spomaleniu hydratácie cementu dochádza už pri teplote +5 °C. V dôsledku toho sa spomaľuje aj vývin pevnosti betónu a predlžuje sa čas na dosiahnutie potrebných pevností. Pokles teploty pod 0 °C môže mať navyše veľmi nepriaznivý vplyv na štruktúru betónu a teda aj na jeho vlastnosti. Pri záporných teplotách dochádza postupne k zamŕzaniu pórovej kvapaliny čerstvého betónu. Premena vody na ľad je spre-


5/2005

vádzaná zväčšením jej objemu o približne 9 %. Takéto zväčšenie objemu môže spôsobovať vnútorné napätie v betóne. Z hľadiska poškodenia čerstvého betónu je veľmi dôležité, kedy dôjde k jeho zamrznutiu. V prípade, že sa tak stane bezprostredne po jeho uložení do debnenia, keď ešte nezačali prebiehať procesy hydratácie a betón je ešte v plastickom stave, zamrznutie čerstvého betónu sa nemusí prejaviť výraznejším poškodením štruktúry. Po zvýšení teploty môže hydratácia pokračovať a betón môže dosiahnuť predpokladané parametre. Iná situácia nastane, ak k zamrznutiu dôjde po určitom čase, keď už začala prebiehať hydratácia a začala sa tvoriť pevná štruktúra, ale betón nemá ešte dostatočnú pevnosť, aby bol schopný prenášať expanzné napätia. Často sa stáva, že počas ukladania betónu do debnenia sa teplota pohybuje nad nulou, ale v priebehu niekoľkých hodín klesne hlboko pod nulu. V takýchto prípadoch dochádza k nevratnému poškodeniu rodiacej sa štruktúry betónu, čo má za následok zníženie pevností betónu, zhoršenie jeho ďalších vlastností a v krajnom prípade úplný rozpad betónu. Veľmi nepriaznivé je hlavne opakované zamŕzanie čerstvého betónu. Betónovanie v zime teda prináša značné riziká. Pre zníženie, respektíve eliminovanie týchto rizík treba vykonať opatrenia, ktoré zabránia poškodeniu čerstvého betónu mrazom a umožnia hydratáciu cementu aj pri nízkych teplotách. V zimnom období je veľmi dôležitý výber cementov. Vhodné sú cementy, ktoré sa vyznačujú veľkým hydratačným teplom a rýchlym vývinom pevnosti. Takými sú predovšetkým portlandské cementy CEM I. Odporúča sa tiež používať cementy vyšších tried s vyššími začiatočnými pevnosťami (R). Naopak, používanie cementov s obsahom minerálnych prímesí a taktiež samostatné dávkovanie týchto prímesí (popolček, vysokopecná troska) nie je v zimnom období vhodné. K základným opatreniam pri betónovaní v zime možno zaradiť zníženie obsahu vody v čerstvom betóne. Čím menší je obsah vody, tým menšia je aj prípadná expanzia čerstvého betónu pri jej zamrznutí. Teplota, pri ktorej voda v pórovom systéme zamrzne, závisí od veľkosti pórov a od koncentrácie solí, prípadne protizmrazovacích látok v pórovej kvapaline. Čím sú rozmery pórov menšie a koncentrácia solí vyššia, tým pri nižšej tep43



lote voda zamŕza. Zníženie dávky zámesovej vody vedie k zníženiu pórovitosti a k vytvoreniu priaznivejšej pórovej štruktúry. Nižšia dávka vody taktiež znamená vyššiu koncentráciu solí a prípadne použitých protizmrazovacích látok. Redukcia dávky vody teda vedie k zníženiu teploty, pri ktorej môže voda v pórovom systéme zamrznúť, a pri zamrznutí k zmenšeniu celkovej expanzie. Výrazné zníženie dávky zámesovej vody (až o 30 %) možno dosiahnuť použitím superplastifikátorov. Takéto opatrenie vedie taktiež k zvýšeniu pevností betónu a k celkovému zlepšeniu jeho vlastností. Aj pri nízkych dávkach zámesovej vody by zamrznutie čerstvého betónu mohlo spôsobiť vážne problémy. Preto sa odporúča používať pri betónovaní v zime urýchľovacie prísady. Zmyslom ich aplikácie je dosiahnuť v čo možno najkratšom čase pevnosti, pri ktorých je betón schopný preniesť expanzné napätia spôsobené mrazom, a tiež pevnosti potrebné pre odformovanie konštrukcie. Betón by nemal byť vystavený účinkom mrazu kým nedosiahne pevnosť cca 8 MPa. Urýchľovacie prísady teda znižujú riziko poškodenia štruktúry čerstvého betónu mrazom a súčasne urýchľujú výstavbu. Vhodné je, ak majú tieto prísady aj protizmrazovací účinok, prípadne ak sa kombinujú s protizmrazovacími prísadami. Takéto prísady zabraňujú zamrznutiu čerstvého betónu aj pri veľmi nízkych teplotách (–10 °C i viac pod nulou) a súčasne umožňujú hydratáciu cementu pri týchto teplotách. Doprava čerstvého betónu pri nízkych teplotách musí byť taktiež plynulá, bez čakania na vyprázdňovanie domiešavačov. Aj v tomto prípade treba klásť zvýšený dôraz na manažovanie betonárskych prác a koordinovanie výroby, dopravy a ukladania betónu do debnenia. Pri ukladaní betónu je nutné zabezpečiť, aby debne-

nie bolo očistené od snehu, ľadu a okamžite po uložení bolo možné betón, resp. konštrukciu prikryť, prípadne zahrievať. Povrch, na ktorý bude betón ukladaný, by mal mať teplotu minimálne 5 °C. Aj keď primárne opatrenia pri betónovaní v zime, teda používanie vhodných cementov a prísad, či ohrievanie zložiek betónu a čerstvého betónu môžu byť veľmi účinné, treba ich kombinovať s vhodným ošetrovaním betónu. V tomto prípade ide hlavne o zabezpečenie potrebnej teploty na hydratáciu cementu. Po uložení betónu do debnenia je nutné zabrániť prístupu snehu alebo dažďa a hlavne zabrániť tepelným stratám betónu. Teplota povrchu betónu by nemala klesnúť pod 5 °C. Je vhodné tepelne izolovať debnenie a tiež voľný povrch betónovej konštrukcie. V extrémnych prípadoch sa doporučuje dodatočný ohrev betónu po jeho zabudovaní do konštrukcie. Z ÁV E R Výroba betónu a jeho spracovanie na stavbe v extrémnych letných alebo zimných podmienkach je pomerne náročný problém, ktorý si vyžaduje zvláštnu pozornosť. Ak má byť betónovanie v takýchto podmienkach úspešné, musia byť splnené tieto predpoklady: • presná špecifikácia betónu vrátane dopravných vzdialeností, resp. časov dopravy a predpokladaných poveternostných podmienok, pri ktorých bude betón na stavbe spracovávaný, • zloženie betónu musí byť navrhnuté a overené pre dané extrémne podmienky, • presné dodržiavanie technologického predpisu výroby a spracovania betónu, • primerané technické vybavenie výrobcu betónu a jeho spracovateľa, • dobrá komunikácia výrobcu a spracovateľa betónu už v prípravnej fáze, vzá-

Literatúra: [1] Ramachandran V. S.: Concrete Admixtures Handbook. Properties, Science and Technology. New Jersey, Noyes Publications 1984 [2] Neville A. M.: Properties of Concrete. Edinburg Gate, Addison Wesley Longman Limited, 1995 [3] Bajza A., Rouseková I.: Technológia betónu, Zložky betónu. Bratislava, ES SVŠT, 1986

jomná koordinácia opatrení potrebných pre betónovanie v extrémnych podmienkach a následné manažovanie výroby, dopravy a ukladania betónu tak, aby spracovanie betónu bolo plynulé s minimálnymi čakacími dobami dopravných prostriedkov s čerstvým betónom, • adekvátne ošetrovanie čerstvého betónu po jeho zhutnení. Na záver treba zdôrazniť, že každý účastník výroby stavebného diela je zodpovedný za svoju časť práce. Platí to aj o výstavbe betónových konštrukcií. Podcenenie ktorejkoľvek etapy vo výrobe, doprave, spracovaní, či ošetrovaní betónu môže viesť k celkovému zlyhaniu konštrukcie. Dvojnásobne to platí pri betónovaní v extrémnych podmienkach. Doc. Ing. Stanislav Unčík, PhD. Stavebná fakulta STU Radlinského 11, 813 68 Bratislava tel.: +421 259 274 686 e-mail: [email protected] Ing. Igor Halaša BetónRacio, s. r. o. Skladová 2, 917 00 Trnava tel.: +421 335 531 531 e–mail: [email protected]


OMLUVA Vážení čtenáři, ve 3. čísle časopisu nám šotek sebral lomítko v článku Prof. Břetislava Teplého. Zde uvádíme správný tvar vztahu (2) ze strany 4 N(t) = N / (1 + r)t. Za přehlédnutou chybu se Vám omlouváme. redakce

44


5/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S

SOCHAŘSKÉ

DÍLO Z BETONU CONCRETE SCULPTURE WORK MI L ADA MAZU ROVÁ, J A R O S L AV C H R A M O S TA Od června do poloviny září letošního roku mohli návštěvníci Národní knihovny ČR v Klementinu v Praze shlédnout pozoruhodnou výstavu Paměť místa, která představila klauzurní a diplomní práce studentů Vysoké školy uměleckoprůmyslové v Praze. Jedním z vystavených exponátů byl betonový objekt s názvem „Pod hladinu“. Autor výtvarného díla Jaroslav Chramosta, čerstvý absolvent atelieru Prof. J. Beránka Sochařství II, vtáhl diváka pod hladinu složenou z betonových ker, kterými pronikalo v bodové struktuře optických vláken světlo vytvářející obrazy. Konce zářících optických vláken působily dojmem hvězdné oblohy, která ožívala díky dopadajícímu světlu a pohybu diváka, který k nim vplouval na lůžku. S výtvarným návrhem se v dubnu 2005 Jaroslav Chramosta obrátil na společnost TBG Metrostav, s. r. o., s žádostí o pomoc při realizaci. Vzhledem k rozměrům jednotlivých částí byl pro betonáž navržen jemnozrnný samozhutnitelný beton, beton s vysokou tekutostí a zároveň dostatečnou vnitřní soudržností, která zajistila dokonalé obtečení optických vláken a zároveň i odolnost proti segregaci hrubších složek betonové směsi během ukládání. Ve směsi nesmělo dojít k odlučování vody a vhodnou skladbou přísad a příměsí bylo nutné omezit smrštění během zrání, aniž by došlo ke změně požadované barevnosti betonu.

Výroba díla proběhla ve třech fázích. První pokusná betonáž pro zkoušku vhodnosti použití betonu byla provedena na malém deskovém prvku 150 x 500 x 60 mm. Při této betonáži byla ověřena vhodná konzistence betonu a nárůst jeho pevnosti. Po úspěšném pokusu byly pro jednotlivé prvky autorem vytvořeny jednoduché formy, do kterých nainstaloval a upevnil podle uměleckého záměru optická vlákna, do ohýbaných prvků tahovou výztuž a kotevní prvky pro celkovou montáž díla. Potom byly betonovány prvky s optickými vlákny a nakonec i ostatní prvky. U masivnějších prvků se projevila větší náročnost na odolnost forem proti tlakům vyvozovaným při betonáži. Po dosažení manipulačních pevností byl celý objekt smontován. Podle dosaženého výsledku je možno konstatovat, že z daného materiálu lze vytvářet zajímavé výtvarné objekty od realistických figurálních až po abstrak-

tivně dekorativní. Tato technologie má možnost uplatnění jak v samostatných objektech architektury, tak i jako součást exteriéru a interiéru. Různým způsobem osvětlení je možné dosáhnout plastického dojmu, kde stín vyvolává iluzi prostoru. Divák zůstává ohromen nad světelnými obrazy prostupujícími skrz tak pevnou hmotu, jako je beton.

Ing. Milada Mazurová TBG Metrostav, s. r. o. Rohanské nábřeží 68, 186 00 Praha 8 tel.: 222 242 036, fax: 222 324 492 e-mail: [email protected] www.tbg-metrostav.cz Jaroslav Chramosta Atelier: Záhřebská 48/363, 120 00 Praha 2 e-mail: [email protected] tel.: 604 909 200 www.holy.cz/chramostaj

Obr. 1 Vnější pohled, na povrchu vystaveného objektu jsou patrné shluky optických vláken Fig. 1 External view, you can see clusters of optical fibres on the surface of the displayed object

Obr. 2 a), b) vnitřní pohledy na „hvězdnou oblohu“ v betonu Fig. 2 a) b) Internal views of the concrete‘s „constellations“


5/2005

45

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

NOVÉ

EXPERIMENTÁLNÍ METODY V MIKROMECHANICE CEMENTOVÝCH KOMPOZITŮ NEW EXPERIMENTAL METHODS IN MICROMECHANICS OF CEMENTITIOUS COMPOSITES JIŘÍ NĚMEČEK Příspěvek se zabývá principy a aplikací nejnovějších experimentálních metod používaných v mikromechanice cementových kompozitů. Největší pozornost je upřena na metody elektronové mikroskopie, nanoindentace a použití mikroskopu atomových sil. Článek stručně charakterizuje každou z metod, ukazuje rozsah jejich použití a uvádí příklady měření a následného vyhodnocení experimentálních dat aplikovaného na cementové pasty a další cementové kompozity. This contribution deals with principals and applications of the new experimental methods used in micromechanics of cementitious composites. The attention is focused on methods of electron microscopy, nanoindentation and atomic force microscopy. The paper briefly characterizes each of methods and shows the range of possible application. It also presents some examples of measurements and successive evaluation of experimental data in application to cement pastes and other cementitious composites. V poslední době jsme svědky velkého rozvoje experimentálních metod schopných operovat na úrovni mikrometrů až nanometrů. Tyto tzv. nanotechnologie pronikají napříč všemi obory. Svoje přední uplatnění nachází v medicínských oborech, elektrotechnice, strojírenství a v neposlední řadě pronikají i do dalších inženýrských oborů jako je materiálové inženýrství. Rozvoj těchto metod tak logicky dostihl i stavební materiály jako je cement a z něj odvozené kompozitní materiály. O jaké experimentální metody tedy jde? Jedná se v první řadě o metody zkoumající povrchovou mikrostrukturu materiálu, případně mikrostrukturu uvnitř objemu vzorku a související chemické složení. Tyto metody slouží k popisu rozličných mikrostruktur a artefaktů na povrchu vzorků, jejich molekulárního či prvkového složení apod. Výsledkem je morfologický popis a chemické složení materi46

álu. Mezi popisované metody patří např. infra-červená spektroskopie schopná určit molekulární složení některých materiálů. Nukleární magnetická rezonance je schopná rekonstruovat jedno, dvou i trojrozměrný obraz molekulární struktury pevných látek. Kvantitativní rentgenová difrakce poskytuje informace o struktuře multifázových krystalických látek. Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (ESEM) [1] umožňuje sestrojit virtuální plošný obraz povrchu materiálu s vysokým rozlišením na základě interakce s emitovanými elektrony. Při použití mikroskopu atomových sil (AFM) [2] obdržíme vysoce přesný trojrozměrný obraz povrchu zkoumaného materiálu. Existuje celá řada dalších metod a jejich variant. Uvedené příklady zde slouží k ilustraci rozvoje techniky a možností zkoumání v podmikronové oblasti. Mezi další skupinu experimentálních metod patří metody, které dokáží přímo mechanicky testovat povrch materiálu obdobně jako se tomu děje v současných běžných laboratořích, kde jsou testovány vzorky o rozměrech řádově srovnatelných s výslednou konstrukcí (tj. cm, m). Konkrétně se jedná o metodu tzv. nanoindentace [3], která mechanicky testuje povrch materiálu v řádu mikro až nanometrů! V dalším textu bude pojednáno o metodách, které jsou dostupné na pracovištích Fakulty stavební ČVUT v Praze a které nachází uplatnění právě při výzkumu stavebních materiálů, popisu jejich mikrostruktury, modelování a charakteristiky mikromechanické odezvy. M OT I VAC E Motivací pro využití shora popsaných experimentálních metod operujících na mikro, resp. nanoúrovni, existuje několik. Ačkoliv stav poznání materiálů je v současnosti vysoký, za dlouhá desetiletí rozvoje testovacích metod a materiálových modelů nebylo nikdy dříve možné odhalit skutečnou fyzikální, resp. chemickou podstatu popisovaných jevů. Vezmeme-li jako příklad obyčejnou pevnost betonu nebo modul pružnosti, musíme kon-

statovat, že ačkoliv je dokážeme jednoduše změřit, jedná se pouze o všeobecné (makroskopické) hodnoty, které nic nevypovídají o tom, jaké složky materiálu, jakým způsobem a jakou měrou přispívají do změřené veličiny. Odpověď však lze nalézt studiem mikrostruktury, jejího chemického složení a z inženýrského hlediska nejdůležitějšího mikromechanického působení. Jestliže se podaří podrobně zmapovat chování materiálu na mikroúrovni pro jednotlivé jeho komponenty, bude možné změnou poměrů jednotlivých složek nebo záměnou složek ovlivnit výsledné makroskopické vlastnosti kompozitu. Použitím uvedených experimentálních metod tak máme jedinečnou příležitost odhalit doposud skryté tajemství mikrosvěta, a to nejenom cementových kompozitů. E X P E R I M E N TÁ L N Í

M E T O DY

A ZAŘÍZENÍ

Jak bylo naznačeno, existuje celá řada experimentálních zařízení schopných přispět při výzkumu materiálů na mikroúrovni. Pro popis cementových kompozitů lze efektivně použít elektronový mikroskop, AFM a nanoindenter. Vyjmenované přístroje jsou používány na Fakultě stavební ČVUT v Praze, přičemž se jedná o unikátní koncentraci těchto zařízení u nás i v evropském měřítku. Naše pracoviště patří též mezi zakládající členy konsorcia Nanocem, což je sdružení předních evropských univerzitních pracovišť a firem cementářského průmyslu [4]. Environmentální elektronový rastrovací mikroskop Klasická optická mikroskopie hraje svou nezastupitelnou roli při studiu povrchu materiálu. Avšak z fyzikální podstaty této metody, která je založena na odrazu světla, naráží tato na své limity u zvětšení cca 1000krát. To pro zobrazení mikrostruktury nestačí. S úspěchem však lze použít elektronovou mikroskopii, která je založena na měření interakcí emitovaných elektronů s povrchem vzorku. Takto lze v režimu vysokého vakua dosáhnou rozlišení až na úroveň nanometrů. Environ-


5/2005

VĚDA SCIENCE

mentální verze mikroskopu nevyžaduje žádnou povrchovou úpravu vzorku a testovat je možné i nevodivé materiály jako je cement. Naše pracoviště je vybaveno přístrojem XL30 ESEM-TMP (výrobce FEI PHILIPS) s mikroanalyzátorem EDAX (obr. 1). Princip analýzy spočívá v dopadu primárního svazku elektronů na povrch vzorku. V místě dopadu vznikají odražené elektrony nebo sekundární záření (sekundární elektrony, Augerovy elektrony, RTG). Zpětně odražené elektrony poskytují informaci o přítomnosti a prostorové distribuci složek materiálu obsahujících především těžké prvky a dále složek s rozdílnými krystalickými fázemi chemicky totožné látky – např. přítomnost různých krystalografických modifikací aluminosilikátů. Mikroanalyzátor EDAX umožňuje pomocí detekce rentgenového záření určit prvkové složení zkoumaného místa vzorku. Nadstandardně je přístroj vybaven technologií OIM (Orientation Imaging Microscopy – strukturní krystalografie na mikroúrovni), která na principu difrakce zpětně odražených elektronů a rozsáhlé krystalografické databáze dokáže určit přesné krystalografické zařazení mikrostruktur a jejich prostorové uspořádání. Posoudit tak lze např. anizotropii krystalických struktur. Nanoindenter Nanoindenter je přístroj umožňující změřit mikromechanickou odezvu materiálu na úrovni nano až mikrometrů. Základ zařízení tvoří miniaturní diamantový hrot, který je zapichován do vzorku, přičemž velikost hrotu, a tudíž i odpovídající hloubka zaboření, se prakticky pohybuje již od několika desítek nanometrů výše. Pro velmi hrubou představu se jedná o analogii jiných tvrdoměrných metod, které na úrovni konstrukce testují odpor k zapichování hrotů do materiálu. Zatímco na makroúrovni hrot pokryje širokou oblast včetně všech pórů, prasklin, kameniva a jiných nehomogenit, u nanoindentace se provádí vpich do přesně definované materiálové fáze, např. zhydratované cementové pasty nebo do výztužného vlákna apod. Naše pracoviště je vybaveno přístrojem Nanotest od britské firmy MicroMaterials (obr. 2). Tento přístroj se skládá z antivibračního stolu a tuhého rámu vzhledem k tomu, že měření jsou velmi citlivá na otřesy. Vlastní měření se provádí pomocí zatlačování zmíněného velmi přesného

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Obr. 1 Elektronový mikroskop XL30 ESEMTMP, FEI Philips Fig. 1

Electron microscope XL30 ESEMTMP, FEI Philips

Obr. 2 Nanotest nanoindenter, Micro Materials, UK Fig. 2 Nanotest nanoindenter, Micro Materials, UK

Obr. 3 Mikroskop atomových sil (AFM), DME, Dánsko Fig. 3 Atomic force microscope (AFM), DME, Denmark

diamantového hrotu do materiálu. Hrot má tvar určený standardem, většinou jde o tzv. Berkowich – poměrně plochý třístranný pyramidální hrot se zakřivením ve špičce zhruba 40 nm. Hrot je umístěn na kyvadle, které je na jedné straně přitahováno pomocí cívky a magnetu, osa kyvadla je umístěna blíže hrotu a na druhém konci kyvadla je umístěn hrot (obr. 2). Vzorek materiálu je umístěn proti hrotu ve vertikální pozici. V úrovni hrotu je umístěn též kapacitní člen pro určování hloubky zatlačení. Celý přístroj je vložen do klimatizované komory s udržovanou konstantní teplotou a vlhkostí pro zajištění stability měření. Během zkoušky přístroj zaznamenává celý pracovní digram,

tj. hloubku zatlačení a sílu pro celou historii zatěžování (zatížení, držení zatížení, odtížení). Měřící rozsah je dán použitým hrotem a měřící hlavou, k dispozici jsou dvě pro rozsah 0,1 až 500 mN a 0,1 až 20 N. Nanotest je též vybaven teplotní pecí pro měření za vysokých teplot až do výše 500 oC.


5/2005

Mikroskop atomových sil AFM Mikroskop atomových sil poskytuje přesnou trojrozměrnou topologickou informaci o povrchu materiálu. Měření se uskutečňuje s pomocí hrotu, který je umístěn na konci kmitající konzolky. Vlastní hrot umožňuje skenovat objekty nanometrických rozměrů. Konzolka s hrotem je roz47

VĚDA


kmitávána pomocí piezoelektrického principu a přibližována k povrchu. Síly, které vznikají interakcí povrchu (nejčastěji meziatomární síly) a hrotu při přiblížení vyvozují výchylku konzolky, která je měřena. Tím, že se konzolka pohybuje též v rovině povrchu, lze rekonstruovat trojrozměrný obraz povrchu vzorku. Na našem pra-

covišti se nachází mikroskop dánské firmy DME (obr. 3). APLI K AC E M ETOD K dosažení maximálního množství informací o zkoumaném materiálu na mikroúrovni, je pro většinu měření zapotřebí kombinace shora uvedených zařízení. Např. měření mikromechanických vlastností tak zahrnuje následující fáze: • Nalezení či výběr místa pro budoucí indentaci, které probíhá nejčastěji v ESEM nebo optickém mikroskopu. • Provedení nanoindentace na vybraném povrchu. Většinou se provádí série vpichů, která se následně statisticky vyhodnocuje. • Opětovné prozkoumání vpichů v ESEM pro určení přesného místa vpichu, jeho morfologie a chemického složení. • Je-li zapotřebí zkoumat topologii vpichu

Modul prožnosti [GPa]

Obr. 6 a) ESEM obrázek mikrostruktury cementového kompozitu s vláknovou výztuží. (bílý obdélník vyznačuje místo indentace; A = popílek, F = vlákno, C = cementové zrno, H = hydratovaný popílek), b) vývoj elastických vlastností v okolí inkluze Fig. 6 a) ESEM image of cement composite with fibre reinforcement (white rectangle marks the place of indentation; A = fly ash, F = fibre, C = cement grain, H = hydrated fly ash); b) development of elastic properties in environment of inclusion

Obr. 5 Ukázka záznamu jednotlivého indentu (pracovní diagram síla-hloubka zatlačení) s vyhodnocením některých elastických charakteristik v systému Nanotest Fig. 5 Example of load vs. depth of penetration diagram of a single indent with evaluation of some elastic parameters in Nanotest system

(3D obraz) použije se AFM pro jeho stanovení. • Vyhodnocení mikromechanických vlastností pro vybrané skupiny indentů a podle vybrané teorie [5], [6]. Nedílnou součástí každého cementového kompozitu je cementová pasta. Proto je řada studií prováděna právě na tomto materiálu. Cementová pasta je i na mikroúrovni značně heterogenní a obsahuje řadu složek. Mezi nejvýznamější patří hydratovaná fáze složená z CSH gelů, portlanditu, ettringitu, příp. dalších složek. Dále je zde část nezhydratovaných slínkových minerálů, přechodové zóny mezi složkami, různé stupně porozity apod. Proto i nanoindetace musí být cílená a provádí se převážně v dobře hydratované fázi. Ukázka indetace při použití relativně velkých vpichů je na obrázku 4. Na obrázku 5 je vidět záznam pracovního

Vlákno

Obr. 4 ESEM obrázek cementové pasty po nanoindentaci, dobře rozpoznatelné jsou pyramidální otisky hrotu převážně v hydratované fázi (tmavá barva); světlé odstíny přísluší nezhydratovaným slínkům Fig. 4 ESEM image of cement paste after nanoindentation, pyramidal tip imprints can be well recognized in hydrated phase (dark color); light colors belong to unhydrated cement clinkers

ITZ

Zrno popílku

Vzdálenost od vlákna [μm]

48


5/2005

prˇísady

Nárocˇné pro nárocˇny´

transportní beton! diagramu síla-hloubka zatlačení, ze kterého lze vyhodnotit některé elastické vlastnosti, jako je tvrdost, modul pružnosti, poměrná část pružné deformace apod. [5], [6]. Výzkumem základních mikromechanických vlastností složek cementu a cementové pasty se již zabývá několik studií, např. [7] a [8]. V praxi se stále častěji setkáváme s cementovými kompozity, které jsou vyztuženy různými typy vláken (obr. 6a). Jednou z možností je použití jemných polypropylenových vláken o délce cca 10 mm a průměru několik desítek mikrometrů. Vlákna, jakožto i ostatní inkluze v kompozitu vytváří kolem sebe specifickou zónu, tzv. ITZ (interfacial tranzitional zone = přechodová zóna). Vlastnosti v ITZ jsou výrazně odlišné od většiny objemu. Rozměry oblasti dosahují několik desítek mikrometrů od inkluze. Pomocí malých vpichů nanoindenteru lze změřit, jak se mění mechanické vlastnosti cementové matrice směrem dále od vlákna (obr. 6b). Ačkoliv změřená data pomocí nanoindentace a ESEM jsou velmi cenná, neobsahují informaci o hloubce vpichu v okolí hrotu. Tato informace je základem pro popis viskoelastických vlastností složek materiálu. Vyhodnocovaná data se většinou omezují na pružné vlastnosti pasty,

příp. dalších složek. Pro výzkum na poli nepružných vlastností lze použít mikroskop atomových sil pro sestrojení 3D obrazu otisku hrotu a jeho okolí. Znalost této informace v kombinaci s vhodným materiálovým modelem umožní získání jeho parametrů na mikroúrovni.

Literatura: [1] Goldstein J., Newbury D. E., Joy D. C., Lyman C. E., Echlin P., Lifshin E., Sawyer L. C., Michael J. R.: Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis, (Plenum US; 3rd Ed., 2005) [2] Morita S., Wiesendanger R., Meyer E.: Noncontact Atomic Force Microscopy (Springer, 2002) [3] Fischer-Cripps, A. C.: Nanoindentation (Springer, 2002) [4] Nanocem konsorcium, http://www.nanocem.net [5] Oliver W. C, Pharr G. M.: ‘An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments’, Journal of Material Research 7 (1992) 1564–1583 [6] Doerner M. F., Nix W. D.: ‘A method for interpreting the data from depth-sensing indentation instruments’, Journal of Material Research 1 (4) (1986) 601–609

[7] Constantinides G., Ulm F. J.: ‘The effect of two types of C-S-H on the elasticity of cement-based materials: Results from nanoindentation and micromechanical modeling’, Cement and Concrete Research, 34 (1) (2004), 67–80 [8] Němeček J., Kopecký L., Bittnar Z.: Heat Influence on Micromechanical Properties of Cement Pastes, Fracture Mechanics of Concrete Structures, Vail: IA-FraMCoS (2004), 499–505 [9] Detwiler R. J. et al.: ‘Preparing Specimens for Microscopy’, Concrete International 23 (11) (2001) [10] Šmilauer V., Bittnar Z.: Hydratace cementové pasty a model CEMHYD3D, Beton TKS 3 (6), 2003, 32–35 [11] Bentz D. P.: Three-dimensional computer simulation of Portland cement paste hydration and microstructure development, Journal of American Ceramic Society 80(1) (1997) 3–21

VYHODNOCENÍ

EXPERIMENTŮ

A N ÁVA Z N O S T N A V Ý P O Č E T N Í M E T O DY


5/2005

Jako strˇedneˇ velky´ vy´robce betonárˇské chemie, barev a dávkovacích zarˇízení nabízíme jizˇ 35 let oprávneˇneˇ znalosti o betonu. Nasˇe sluzˇby zahrnují bezplatné návrhy optimalizace receptur, prˇísad a vy´robních procesu˚. Obracejte se na nás!

Barvy do betonu

Servisní sluzˇby

Betonárˇská chemie

Veškeré snažení a měření by jen těžko našlo uplatnění bez spojitosti s výpočetními metodami. Ty se uplatňují již při samotném provádění a vyhodnocování experimentů. Např. vyhodnocení pracovního diagramu změřeného pomocí nanoindentace je založeno na několika předpokladech. Patří sem např. dokonalá rovinnost vzorku, a to v řádu desítek nm, homogenní materiálové chování v rámci objemu, který je ovlivněn vpichem ad. Zde se projevuje velký vliv přípravy vzorků, které musejí být velmi rovinné a hladké, čehož lze dosáhnout poměrně zdlouhavou leštící procedurou [9]. Jsou-li předpoklady splněny, lze použít analytického vyhodnocení založeného na vtlačování elastických rotačních těles do homogenního izotropního poloprostoru [5], [6]. Mikromechanické hodnoty jsou samy o sobě cenné, avšak z inženýrského

Zkusˇebna betonu˚ (Laboratorˇ)

Cˇlen skupiny podniku˚ Ha-Be

K Panelárne˘ 172 CZ-Karlovy Vary-Otovice 362 32 tel./fax +420 35 3 56 10 83 mobil: +420 602 64 73 80 e-mail: [email protected] 49

www.ha-be.com

VĚDA


Obr. 7 AFM obraz indentu v cementové pastě, a) topologie okolí indentu, b) průřez otiskem indentu, c) trojrozměrný obraz otisku indentu Fig. 7 AFM image of an indent in cement paste, a) topology of an indent neighborhood, b) section of indentation imprint, c) threedimensional image of an indent

pohledu je potřeba znát konečné makroskopické vlastnosti celého kompozitu. K tomu, jak vypadá konkrétní mikrostruktura, lze odhalit pomocí ESEM nebo AFM nebo např. předpovědět pomocí sofistikovaných modelů pro hydrataci cementové pasty [10] a [11]. Mikromechanické vlastnosti jednotlivých složek kompozitu je potřeba dále promítnout až na makroúroveň. To lze numericky zabezpečit pomocí některých tzv. homogenizačních technik [7], jejichž výsledkem jsou průměrné vlastnosti daného elementárního objemu. S těmito průměrnými vlastnostmi pak již

lze operovat běžnými metodami, např. metodou konečných prvků (MKP). SHRNUTÍ Bylo poukázáno na nové metody, které stále více nachází uplatnění v klasických disciplínách materiálového inženýrství. Při současném rozvoji jak experimentálních, tak výpočetních metod na tomto poli je posun od tradičních makroskopických testů směrem k mikrostruktuře materiálu celkem logický. Obecně celý proces směřuje k ambicióznímu, avšak jasnému cíli. Vyhotovit materiálový model, který je založen na prostudovaných reálných fyzikálních a chemických mikromechanizmech a obsahuje změřená mikromechanická data pro jednotlivé složky materiálu. Pro jeho sestrojení lze použít řadu experimentálních zařízení (ESEM, nanoindenter, AFM) a též numerických simulačních metod (model CEMHYD3D, homogenizační techniky, MKP).

V Ž E N E V Ě BY LY U D Ě L E N Y CENY HOLCIM AWARDS Výsledky evropského kola 1. ročníku celosvětové soutěže Holcim Awards for Sustainable Construction (přihlášeno 11 projektů z České republiky) byly slavnostně vyhlášeny 15. září v Ženevě. Nezávislá odborná komise vybrala nejlepší evropské stavební projekty respektující myšlenku trvale udržitelného rozvoje. První cena byla udělena Prof. Luigimu Centrolovi z Říma za revitalizační projekt bočního údolí v blízkosti Amalfki v Itálii. Na projektu se podílel tým zástupců průmyslových odvětví, univerzit a veřejných institucí. Týmová spolupráce je typická pro projekty v oblasti trvale udržitelného stavebnictví, neboť jejich koncept vždy zahrnuje celou řadu aspektů. 50

Cílem je, aby výsledný model umožnil konstrukci nových virtuální směsí numericky, na rozdíl od klasického postupu založeného na dlouhotrvajících a finančně náročných testech. Tak bude možné virtuálně sestrojit kompozit s požadovanými vlastnostmi. Teprve výsledná směs bude ověřena experimentálně na makroúrovni. Článek vznikl za laskavé podpory Ministerstva školství ČR, výzkumného záměru MSM 6840770003. Článek byl lektorován.

Ing. Jiří Němeček, Ph.D. ČVUT Praha, Fakulta stavební Katedra stavební mechaniky Thákurova 7, 166 29 Praha 6 tel. 224 354 309, fax. 224 310 775 e-mail: [email protected] http://ksm.fsv.cvut.cz

Druhou cenu získal architekt Christoph Ingenhovenov z Düsseldorfu. Návrh nového ICE terminálu ve Stuttgartu přesvědčivým způsobem integruje aspekty architektury, územního plánování, pozemního inženýrství a jiných stavebních disciplín. Železniční terminál umístěný pod zemí uvolnil na povrchu prostor pro nové městské centrum. Třetí cena byla udělena berlínskému architektovi Jürgenu Mayerovi H. a madridskému stavebnímu inženýrovi Carlosu Merinovi za projekt Metropol Parasol – architektonicky přesvědčivou rekonstrukci téměř zpustlého centrálního tržiště v Seville. Všechny vítězné projekty jsou v plném rozsahu prezentovány na webové stránce: http://www. holcimfoundation.org/media/ journalists.htm podle TZ Holcim, a. s. , jm, kj


5/2005

HALFEN-DEHA S námi jste v bezpečí.

C I D E AS – P R O G R E S I V N Í M AT E R I Á LY V INTEGROVANÉM NÁVRHU KONSTRUKCÍ CIDEAS – ADVANCED MATERIALS IN

Burj Al Arab, Dubaj

INTEGRATED DESIGN OF STRUCTURES

se zabetonovanými profily HALFEN

JIŘÍ ŠEJNOHA, PETR HÁJEK CIDEAS – Centrum integrovaného navrhování progresivních stavebních konstrukcí je výzkumné centrum orientované na oblast nových materiálů, konstrukcí, spotřeby energie, životního prostředí, extrémních situací a hodnocení chování a rizik stavebních konstrukcí v rámci celého životního cyklu. CIDEAS – Centre for Integrated DEsign of Advanced Structures is a research centre focused on advanced materials, construction, energy, environment, extreme situations and life-cycle and risk assessment within the entire life of civil engineering structures. Společným rysem současných klíčových směrů výzkumu je orientace na oblast nových materiálů, konstrukcí a technologií s ohledem na jejich trvanlivost a spolehlivost v rámci životního cyklu. Tomu odpovídá také zaměření výzkumné činnosti centra CIDEAS, které bylo založeno v rámci programu výzkumu a vývoje „Výzkumná centra“ organizovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR a které oficiálně zahájilo činnost 1. dubna 2005. Podpora činnosti centra je plánována na pět let. Cílem založení výzkumného centra bylo vytvořit efektivní základnu pro aplikovaný výzkum nových progresivních konstrukcí z hlediska širokého spektra požadavků a kritérií udržitelného rozvoje. Základní informace o výzkumném centru jsou uvedeny v příspěvku současně publikovaném v časopisu České stavebnictví. Zde uvádíme rozšiřující informace související s uplatňováním progresivních materiálů ve stavebních konstrukcích se zaměřením na betonové konstrukce. ORGAN IZ AČ N Í STR U KTU R A C E NTR A Výchozí koncepční myšlenkou je umožnit spolupráci mladých výzkumných týmů vedených špičkovými výzkumnými pracovníky na třech největších stavebních fakultách v České republice (Fakulta stavební ČVUT v Praze, Fakulta stavební VUT v Brně a Fakulta stavební VŠB Ostrava) ve spojení s odborníky z podnikového

výzkumu ve velkých stavebních společnostech (SKANSKA CZ, a. s., Metrostav, a. s., SSŽ, a. s.). Šest uvedených subjektů se stalo zakladateli centra CIDEAS a podílejí se na jeho aktivitách buď přímým zapojením do řešení výzkumných úkolů nebo finanční podporou. Kromě toho je činnost centra podporována dalšími přidruženými firmami ze stavební praxe poskytujícími v současnosti finanční prostředky a odebírajícími výsledky výzkumné činnosti. Další firmy, které mají zájem odebírat výsledky výzkumu ve vymezených oblastech, se mohou připojit za obdobných podmínek. Zástupci zakládajících subjektů a dalších firem z praxe mají možnost usměrňovat zaměření konkrétní výzkumné činnosti centra v rámci definovaných výzkumných cílů prostřednictvím Rady centra a Koordinační rady centra. ZAMĚŘENÍ VÝZKUMNÉ ČINNOSTI Výzkumná činnost centra je vedena ve třech hlavních tématických celcích, které spolu úzce souvisejí metodologickými přístupy i konkrétními principy řešení integrovaných konstrukcí z vybraných prioritních oblastí stavebnictví. Základním koncepčním přístupem v oblasti navrhování progresivních konstrukcí je integrovaný návrh, reprezentující multiparametrický návrh konstrukce z pohledu různých rozlišovacích úrovní (materiál, komponenta, objekt) v průběhu všech fází životního cyklu. Podmínkou pro dosažení uvedených parametrů je integrace různých složek návrhu – technického (materiálového a konstrukčního) a environmentálního do jednoho návrhového procesu. Současně je třeba respektovat další kritéria trvale udržitelného rozvoje – kritéria ekonomická a sociálně kulturní. Hlavní tématické oblasti výzkumu centra: • Integrovaný návrh konstrukcí a systémů pro výstavbu • Uplatnění progresivních materiálů v integrovaném návrhu konstrukcí • Integrovaný návrh při mimořádných situacích. Dále je uveden přehled témat druhé oblasti s důrazem na problematiku betonových konstrukcí.


5/2005

Rozumná alternativa k vrtání čí svařování. Pro připevnění fasádních prvků, výtahů, technického zařízení, atd.

Je mnoho dobrých důvodů, proč si zvolit výrobky firmy HALFEN-DEHA. Jedním z nich je skutečnost, že jsme spolehlivý partner i v době rostoucích cen surovin. Vždy Vám zaručíme maximální kvalitu materiálu, vysokou úroveň zpracování v našich certifikovaných výrobnách, vynikající technickou podporu a záruku celosvětové značky. Výrobky HALFEN-DEHA – záruka bezpečnosti, kvality a ochrany jak pro Vás, tak i pro Vaši společnost.

www.halfen-deha.cz

HAL_Im_67x264_cz_bur.indd 1

51

27.09.2005 17:13:20 Uhr

VĚDA


NOVÁ

M AT E R I Á L O V Á Z Á K L A D N A P R O

P O K R O Č I L É S TAV BY

Vývoj nových materiálů na bázi klasických a druhotných surovin Hledají se korelační závislosti mezi vlastnostmi vstupních složek a dílčích vlastností čerstvých a zatvrdlých betonů a mikrostrukturou kompozitů k dosažení zvýšené stability v dlouhodobém časovém horizontu. Pozornost bude věnována především optimalizaci reologických vlastností čerstvého betonu. S ohledem na trvanlivost betonu a jeho konečné užitné vlastnosti bude výzkum směřovat k eliminaci objemových změn a snížení vývinu hydratačního tepla v počáteční fázi tvrdnutí a k dosažení dlouhodobé trvanlivosti. Kompozitní a silikátové materiály pro sanace konstrukcí vodních staveb Výzkum chování kompozitních a silikátových materiálů ve vlhkém a agresivním prostředí bude zaměřen na využití uhlíkových kompozitů v kombinaci se silikátovými materiály. Experimentální výzkum bude soustředěn zejména na vhodné způsoby aplikace uhlíkových kompozitů pro vlhké prostředí. Využití materiálů na bázi dřeva Budou mimo jiné zkoumány možnosti využití kompozitních konstrukcí na bázi dřevo-beton, dřevo-ocel a dřevo-plasty vyztužené nekovovými vlákny. V Y S O K O H O D N OT N Ý

BETON

V I N T E G R O VA N É M N ÁV R H U A R E A L I Z AC I S TAV E B

Vysokohodnotný beton pro tunelová ostění Vysokohodnotný beton v rámci aplikací na tunelové stavby bude zahrnovat samozhutnitelné betony v různých modifikacích (vodonepropustné, se zvýšenou protipožární odolností, pro využití v masivních konstrukcích). Další velkou skupinu tvoří betony stříkané, a to s běžnou betonářskou výztuží a s disperzní výztuží z ocelových nebo jiných vláken. Vysokohodnotný beton pro podzemní stěny a základové desky Základové desky se často vyznačují velkými objemy a problémy souvisejícími s vývojem hydratačního tepla. Řešení se proto zaměřuje na omezení těchto vlivů složením betonu, postupem výstavby 52

a dalšími zvláštními opatřeními. Cílem je dosáhnout duktility a objemové stálosti, což jsou vlastnosti, které mají pozitivní vliv na vodotěsnost. Vysokohodnotný beton pro aplikace v konstrukcích mostů Výzkum se zaměří na identifikaci a analýzu významných charakteristik vysokopevnostního betonu vyrobitelného převážně z tuzemských materiálů, modelování vybraných mostních konstrukcí a na měření na modelech in situ. U P L AT N Ě N Í

R E C Y K LO VA N Ý C H

A R E C Y K L O V AT E L N Ý C H M AT E R I Á L Ů

Analýza materiálů, vč. odpadů z hlediska jejich recyklovatelnosti a z hlediska potenciálu využití recyklátů v nových stavebních konstrukcích. U P L AT N Ě N Í

E K O LO G I C K Y

P Ř Í Z N I V Ý C H M AT E R I Á L Ů

Ekologická kompatibilita při návrhu skladby a realizaci konstrukcí vozovek Řešení se soustředí na identifikování, vymezení parametrů a optimalizaci ekologicky příznivé konstrukce vozovek. POKROČILÉ

M AT E R I Á LY N A B Á Z I

CEMENTOVÝCH KOMPOZITŮ, KOVŮ, DŘ EVA A KONSTR U KČ N Í HO SKL A

Metody spolehlivého návrhu konstrukcí ze základních a konstruovaných materiálů Předpokládá se souběžné řešení řady dílčích problémů: • Navrhování autoadaptivních kompozitních konstrukcí pro komplexní případy interakce teplotního, vlhkostního, mechanického, degradačního, resp. dalších namáhání se zohledněním vlivu časového faktoru. • Integrovaný návrh nosných konstrukcí zaměřený zejména na návrh hospodárné mostní konstrukce z vysokohodnotného betonu, hybridní nosné konstrukce objektu se zvýšenou rezistencí vůči dynamickým a rázovým zatížením, a na vývoj nových skladeb konstrukcí vozovek. • Optimalizovaný návrh kompozitních konstrukcí a inženýrských systémů, deterministické a statistické aspekty, vývoj a zhodnocení návrhových metod pro stavební konstrukce a inženýrské stavby z hlediska soudobého inženýrství (riziko, spolehlivost, trvanlivost,

životnost, životní cyklus konstrukce). • Zvyšování únosnosti a zvětšování reziduální statické spolehlivosti existujících nosných konstrukcí pozemního i dopravního stavitelství. Z hlediska použitých materiálů bude řešení orientováno nejen na konstrukce z klasických stavebních materiálů (zděné, betonové, ocelové a dřevěné), ale i na skleněné a kompozitní konstrukce. Výzkum pokročilých konstrukčních dílů a konstrukcí Koncepce a metodické přístupy vycházejí z novodobého trendu rozvoje vědeckého poznání v oboru teorie a technologie nosných konstrukcí, který je charakterizován postupným přechodem od studia působení ideálního prvku nebo dílce v ideálním konstrukčním systému ke studiu působení reálného prvku či dílce v reálné průmyslové konstrukční soustavě s počátečními imperfekcemi geometrického, strukturálního a konstrukčního charakteru. Z ÁV Ě R E Č N É P O Z N Á M K Y Informace o průběhu řešení a výsledcích výzkumu jsou poskytovány zájemcům prostřednictvím internetových stránek www.cideas.cz a formou publikací v odborných časopisech, na konferencích a seminářích. V rámci činnosti centra budou pořádány tématicky zaměřené semináře pro odborníky ze stavební praxe. Jedním ze základních výstupů jednotlivých dílčích úkolů budou Technické listy, postupně publikované na internetových stránkách. Stránky budou obsahovat i přehled všech připravovaných akcí a kopie publikací zpracovávaných v rámci činnosti centra CIDEAS. Na stránkách tohoto časopisu budou průběžně publikovány konkrétnější informace o výstupech řešení v jednotlivých tématických oblastech zaměřených na betonové konstrukce. Příspěvek vznikl v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS za finančního přispění MŠMT ČR, projekt 1M684077001. Prof. Ing. Jiří Šejnoha, DrSc. tel.: 224 354 492, e-mail: [email protected] Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. tel.: 224 354 459, e-mail: [email protected] oba: CIDEAS Fakulta stavební, ČVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6


5/2005

VĚDA SCIENCE

ING. JAN VÍTEK, DRSC.,

AND

A VÝZKUM RESEARCH

SE DOŽIL OSMDESÁTI LET

Jan Vítek se narodil v polovině září roku 1925 v Praze. Vystudoval reálné gymnázium v Praze na Vinohradech. Stavební fakultu ČVUT, směr konstruktivní a dopravní, dokončil v roce 1949 s vyznamenáním. Svou odbornou činnost zahájil Ing. Vítek v tehdy novém stavebním odvětví – předpjatém betonu. Po účasti na projektu mostu v Pardubicích a dalších mostů se věnoval progresivním konstrukcím; vyprojektoval první most spojité, letmo betonované konstrukce v Želnavě a nádrž na pohonné hmoty ve tvaru čočky o obsahu 1000 m3 realizovanou u Ostravy. V roce 1958 Ing. Vítek založil u podniku Stavby silnic a železnic výzkumné pracoviště pro předpjatý beton a mosty, kde se zaměřil na rozvoj prefabrikovaných i monolitických předpjatých konstrukcí a jejich výrobních technologií. Odtud vyšly např. typizované nosníky do délky 18 m, výstavba velkých mostů betonováním letmo, návrhy zařízení pro stavbu mostů po polích a pro první vysouvání nosné konstrukce mostu v Tomicích, na pracovišti bylo vyvíjeno i napínací a kotvicí zařízení pro předpjatou výztuž. Některé teoretické problémy byly řešeny ve spolupráci s ČVUT, další poznatky byly získávány vyhodnocováním zatěžovacích zkoušek. Výzkumná činnost jubilanta zahrnuje také oblast dlouhodobého sledování velkých mostů a vlivu dotvarování betonu pravidelným sezónním geodetickým měřením jejich průhybů. V roce 1960 se Ing. Vítek zúčastnil, za spoluúčasti Ing. Sůry, významné celostátní dvoukolové soutěže na návrh Nuselského mostu v Praze. Vedle celkové koncepce přímého komorového nosníku o pěti polích, přišel s novou myšlenkou postupu letmé betonáže pouze užšího monolitického tubusu s následně montovanými a předpětím připojenými bočními konzolami. Návrh oceněný porotou byl investorem vybrán jako nejvhodnější k realizaci a byl podkladem k vypracování podrobného projektu. Za vývoj technologie letmé betonáže s uplatněním na Zvíkovských mostech obdržel Ing. Vítek Státní cenu. V té době byl přizván na konzultace k přípravě první letmé betonáže v tehdejší NDR. Možnosti využití výhod předpětí u silničních a letištních staveb, které bylo zkoumáno i v zahraničí, sledoval na experimentálním úseku silnice. V šedesátých letech získal dlouhodobou stáž v Paříži, kde poznal řadu nových pohledů na projektování a výstavbu mostů a jiných konstrukcí. Po návratu vydal doporučení nového přístupu ke zpracování betonu zavedením plastické směsi šetřící bednění a dosahující zlepšení povrchu konstrukcí a návrh pro předpjatou výztuž z lan. To vedlo k úpravě používaných napínacích lisů. Pro stavbu velkého mostu přes Nil v Káhiře (realizovaly SSŽ) navrhl zjednodušený postup letmé betonáže ve dvou fázích včetně bednicího zařízení. Dále pracoval na projektech mostů pro Strojexport, který se účastnil tendrů v Egyptě, Libanonu a Kambodži. V letech 1966 a 1967 vyvinul stavební postup a připravil projekt ocelového montážního zařízení pro 1070 m dlouhý BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

most z prefabrikovaných nosníků v Bílině. Novým postupem se podařilo během jednoho roku postavit most o 54 polích (celkem 540 nosníků) včetně vývoje a výroby montážního zařízení. Obdobné zařízení vyvinul pro nosníky do 30 m délky. V roce 1974 vyprojektoval 30 m dlouhé mostní nosníky „Tauros“ s předem předpjatou výztuží z lan, z nichž byl sestaven 450 m dlouhý most přes Jizeru u Předměřic na trase R10. Spolupracoval i na vývoji výrobní linky na staveništi, na níž byla dosažena výrazně kvalitnější výroba a vyšší obratovost než u do té doby vyráběných nosníků. V počátcích své odborné činnosti obhájil kandidátskou disertační práci, zaměřenou na problematiku předpjatých letištních přistávacích drah. V pozdějších letech, po získání vysoké odbornosti, předložil a úspěšně obhájil doktorskou disertační práci na téma „Teorie a konstrukce předpjatých mostů“, v níž uvedl řadu původních poznatků, plynoucích z vlastní rozsáhlé výzkumné činnosti. Jeho snaha o rozvoj a pokrok je patrná i z dvaceti čtyř vynálezů nových konstrukcí a technologií. Spíše kuriózní povahy je jeho úprava starého ocelového mostu v Davli pro podmínky amerického filmu „Most u Remagenu“. V letech 1978 až 1983 působil jako technický poradce pro mosty a dopravní stavby na generálním ředitelství Výstavby hl. m. Prahy. Několik let se ve funkci hlavního technologa ve Výzkumném ústavu mechanizace věnoval vlivu plastifikátorů na pevnost a zpracování betonové směsi a vyvinul zde nový postup pro vysouvání mostů, poprvé aplikovaný v Davli. Byl členem komise pro státní závěrečné zkoušky na ČVUT a později sedmnáct let členem komise pro obhajoby doktorských disertačních prací (DrSc.). Dr. Vítek napsal značný počet odborných článků do časopisů a vypracoval řadu závěrečných zpráv výzkumných úkolů. Pro průmyslové školy připravil úspěšnou a vícekrát vydanou učebnici o mostech a další o sanaci mostů. Po listopadu 1989 začal spolupracovat se zahraničními firmami. Např. pro německý Schenck navrhl první betonovou konstrukci váhy pro kolejová vozidla. V současné době spolupracuje také jako technický poradce s rakouskou firmou Plan und Bau, působící u nás i v dalších zemích. Dr. Jan Vítek je jedním z nejpřednějších odborníků v oblasti betonových konstrukcí, jeho zásluhy o rozvoj mostního stavitelství a předpjatého betonu jsou mimořádné. Úspěchy, kterých dosáhl, jsou výsledkem jeho výjimečného talentu, rozhledu a technické intuice ve spojení se schopností exaktního myšlení. Může s velkým uspokojením bilancovat svou práci, vše co vykonal, i to, jaké postoje zastával. Radost mu jistě přinášejí i vynikající úspěchy jeho tří synů. Do dalších let přejeme Dr. Janu Vítkovi pevné zdraví, pohodu, zachování obdivuhodné duševní svěžesti a životní energie a přetrvávající pracovní elán. Vladimír Křístek

5/2005

53

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

Z AVÁ D Ě N Í E N 19 9 2 - 1- 2 : „ N AV R H OVÁ N Í B E TO N OV ÝC H KO N ST R U KC Í – Č ÁST 1- 2 : N AV R H OVÁ N Í N A Ú Č I N KY POŽÁRU“ DO PRAXE – OVĚŘENÍ POŽÁRNÍ ODOLNOSTI

POMOCÍ TABULKOVÝCH HODNOT I N T R O D U C T I O N O F E N 19 9 2 - 1- 2 “ D E S I G N O F C O N C R E T E S T R U C T U R E S – P A R T 1- 2 : F I R E D E S I G N “ T O P R A C T I C E – VERIFICATION OF FIRE RESISTANCE USING TABULATED DATA J A R O S L AV P R O C H Á Z K A Tento příspěvek je věnován problematice navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru podle zaváděných evropských norem. Článek pojednává o nejjednodušším způsobu ověřování požární odolnosti využitím tabelovaných údajů odvozených ze zkoušek a výpočtů požární odolnosti a navazuje na pojednání uveřejněné ve 3. čísle časopisu v t.r. This paper is devoted to fire design of concrete structures. The paper deals with the simplest method verification of fire resistance using tabulated data derived from the tests and calculations of fire design and follows the paper printed in the third issue of this journal. Nejjednodušší způsob ověření požární odolnosti betonových prvků je využitím tabulkových údajů, získaných ze zkoušek a výpočtů. Tabulkové hodnoty jsou však vázány na jisté konstrukční úpravy, které je nutno vždy splnit. Vzhledem k tomu, že tabulkové hodnoty musí pokrývat celou řadu dalších parametrů prvků, na které nejsou tabulkové hodnoty vázány (tím by značně narostl počet tabulek), jsou hodnoty uvedené v tabulkách na straně bezpečné. Pokud posuzovaný prvek nevyhovuje při posouzení pomocí tabulek, norma EN 1992-1-2 uvádí možnost upřesnění Obr. 11 Definice osové vzdálenosti a Fig. 11 Definition of axis distance a

54

tabulkových údajů pomocí jednoduchých výpočtů. Pokud ani takto prvek nevyhoví, je třeba ho posoudit pomocí zjednodušených metod návrhu. Číslování obrázků, tabulek, vztahů a literatury dále uvedené, navazuje na předchozí článek [7]. Tabulkové hodnoty požární odolnosti odpovídají ohřevu prvků podle normové teplotní křivky. Požární odolnost uvedená v tabulkách se označuje jako normová odolnost. Tabulky jsou zpracovány pro expozici do 240 min. Hodnoty uvedené v tabulkách platí pro normální beton (2000 až 2600 kg/m3) se silikátovým kamenivem. Pro beton s vápencovým kamenivem a pro lehký beton lze v trámech a deskách rozměry příčného průřezu redukovat o 10 %. Při použití tabulek není třeba ověřovat únosnost ve smyku, kroucení a kotvení výztuže. Při tloušťkách krycích vrstev 70 mm a větších, je třeba použít povrchovou výztuž. Pro kontrolu nosné funkce (kriterium R) jsou v tabulkách uvedeny minimální rozměry průřezu a nejmenší osové vzdálenosti a těžiště výztužných vložek od povrchu betonu (obr. 11) v závislosti na době vystavení normové požární expozici. Uvedené hodnoty splňují podmínku spolehlivosti danou vztahem (4) při uvažování ηfi = 0,7. Pokud je výztuž umístěna ve více vrstvách (obr. 12), stanoví se průměrná hodnota am jako vzdálenost těžiště výztužných vložek od povrchu betonu. Pokud je použita výztuž o různých pevnostech, pak místo těžiš-

tě se stanoví poloha výslednice sil při uvažování charakteristických pevností ve výztuži. Při současném použití betonářské a předpínací výztuže (částečně předpjaté prvky) se osové vzdálenosti stanoví odděleně. Při vícevrstvé výztuži nesmí být osová vzdálenost první vrstvy menší, než je požadováno pro požární odolnost R 30, ani menší, než je polovina nejmenší osové vzdálenosti stanovené pro vícevrstvou výztuž. Připouští se lineární interpolace mezi sousedními hodnotami uvedenými v tabulkách. Požadavky pro požárně dělící funkci (kritéria E a I) jsou splněny dodržením nejmenší tloušťky stěny nebo desky. Pro stanovení tabulkových hodnot osových vzdáleností v tažených oblastech prostě uložených trámů a desek byla u betonářské výztuže předpokládána kritická teplota oceli (θcr = 500 °C); tomuto odpovídá přibližně hodnota redukčního součinitele pro úroveň zatížení při požáru ηn=0,7 a γs=1,15 (σs,fi/fyk = 0,6). Pro předpínací výztuž při uvažování ηn=0,7 a γs=1,15 (σp0,1k/fp0,1k = 0,/55) je pak nutno tabulkové hodnoty osové vzdálenosti výztuže zvětšit o 10 mm u předpínacích tyčí (θcr = 400 °C) a o 15 mm u předpínacích drátů a lan (θcr = 350 °C). Snížení charakteristické pevnosti betonářské a předpínací výztuže v závislosti na teplotě θcr lze vyjádřit redukčním Obr. 12 Výpočet průměrné vzdálenosti am Fig. 12 Calculation average distance am


5/2005

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N součinitelem ks,θcrit a kp,θcrit, který lze stanovit s využitím referenčních křivek znázorněných na obr. 13, popř. s využitím dále uvedených vztahů: i) betonářská výztuž (EN 10080) pro 20 °C ≤ θcr ≤ 350 °C ks,θcr = 1,00, pro 350 °C < θcr ≤ 500 °C ks,θcr = 1,00 – 0,4 (θcr – 350)/150, pro 500 °C < θcr ≤ 700 °C ks,θcr = 0,61 – 0,5 (θcr – 500)/200, pro 700 °C < θcr ≤ 1200 °C ks,θcr = 0,10 – 0,1 (θcr – 700)/500, ii) předpínací výztuž (tyče: EN 10138-4) pro 20 °C ≤ θcr ≤ 200 °C kp,θcr = 1,00, pro 200 °C < θcr ≤ 400 °C kp,θcr = 1,00 – 0,45 (θcr – 200)/200, pro 400 °C < θcr ≤ 550 °C kp,θcr = 0,55 – 0,45 (θcr – 400)/150, pro 550 °C < θcr ≤ 1200 °C kp,θcr = 0,10 – 0,1 (θcr – 550 )/650, iii) předpínací výztuž (dráty a lana: EN 10138-2 a -3) pro 20 °C ≤ θcr ≤ 100 °C kp,θcr = 1,00, pro 100 °C < θcr ≤ 350 °C kp,θcr = 1,00 – 0,45 (θcr – 100 )/250, pro 350 °C < θcr ≤ 550 °C kp,θcr = 0,55 – 0,45 (θcr – 350)/200, pro 550 °C < θcr ≤ 1200 °C kp,θcr = 0,10 – 0,1 (θcr – 550)/650. U tažených a prostě podepřených prvků namáhaných ohybem (mimo prvků s nesoudržnou předpínací výztuží), u kterých kritická teplota je jiná než 500 °C, lze upravit osové vzdálenosti výztužných vložek od povrchu betonu následovně: • stanoví se návrhové napětí výztuže za požáru σs,fi ze vztahu (6)

S aTW

3RTW TgY o1 /a`S_ 3R

Ga

/a^`]d

(6)

kde Ed,fi/Ed je poměr návrhových hodnot účinků zatížení za požáru a zatížení za běžné teploty – viz vztah (4), fyk (20 °C) charakteristická pevnost výztuže při teplotě 20 °C, γs = 1,15 součinitel spolehlivosti výztuže, As, req /As, prov poměr staticky nutné a provedené plochy výztuže; • vypočte se redukční součinitel ks,θcr= σs,fi /fyk (20 °C) a k němu se stanoví z grafu uvedeného na obr. 13 nebo z uvedených vztahů odpovídající kritická teplota oceli θcr ,

• upraví se hodnota a stanovená z tabulky pro novou kritickou teplotu θcr o hodnotu ∆a, stanovenou ze vztahu (7), platného pro rozmezí teplot 350 °C < θcr < 700 °C,

∆a = 0,1 (500 – θcr)

(7)

U tažených prvků nebo nosníků, pokud je při návrhu vyžadováno, aby teplota θcr byla nižší než 400 °C, měly by příčné rozměry vzrůstat s rostoucí minimální šířkou taženého prvku nebo tažené oblasti nosníku podle vztahu (8) bmod ≥ bmin + 0,8(400–θcr)[mm] (8) S LO U PY U sloupů se požární odolnost stanoví použitím metody A nebo B, popř. podle metody C uvedené v Příloze C normy. Tabulkové hodnoty lze použít pouze pro sloupy konstrukcí zajištěných proti vodorovným posunům. Podle metody A se požární odolnosti sloupů namáhaných převážně tlakem považují za dostačující, pokud konstrukce je zajištěna proti vodorovným posunům, jsou splněny požadavky uvedené v Tab. 3 a následující požadavky: • účinná délka sloupu za požáru l0,fi ≤ 3 m; l0,fi lze předpokládat rovnou l0 za běžné teploty (20 °C); pro konstrukce zajištěné proti vodorovným posunům při požadované normové požární expozici větší než 30 min., lze uvažovat l0,fi = 0,5 l pro mezilehlé podlaží a 0,5 l ≤ l0,fi ≤ 0,7 l pro nejvyšší podlaží, kde l je délka střednice sloupu, • výstřednost prvního řádu za požáru e = M0Ed,fi/N0Ed,fi ≤ emax, doporučená hodnota pro emax je 0,15 h (nebo b) ≤ emax Normová požární odolnost 1 R 30 R 60 R 90 R 120 R 180 R 240

Obr. 13 Referenční křivka pro kritickou teplotu θcr betonářské a předpínací oceli, odpovídající redukčnímu součiniteli ks,θcr = σs,fi/fyk(20 °C) nebo kp,θcr =σp,fi/fpk (20 °C) Fig. 13 Reference curves for critical temperature θcr of reinforcing and prestressing steel corresponding to the reduction factor ks,θcr = σs,fi/fyk(20 °C) or kp,θcr = σp,fi/fpk (20 °C)

≤ 0,4 h (anebo b); výstřednost prvního řádu za požáru lze předpokládat rovnou výstřednosti prvního řádu za běžné teploty (20 °C), • plocha podélné výztuže As < 0,04 Ac. V tabulce je zaveden redukční součinitel μfi přihlížející k návrhovému zatížení při Tab. 3 Nejmenší rozměry bmin a osové vzdálenosti a pro sloupy s pravoúhlým nebo kruhovým průřezem Tab. 3 Minimum dimensions bmin and axis distance a for columns with rectangular or circular section

Nejmenší rozměry [mm] šířka sloupu bmin / osová vzdálenost hlavních výztužných prutů a sloup vystavený sloup vystavený požáru z více než jedné strany z jedné strany µfi = 0.2 µfi = 0.5 µfi = 0.7 µfi = 0.7 2 3 4 5 200/32 155/25 200/25 200/25 300/27 200/36 250/46 155/25 200/25 300/31 350/40 200/31 300/45 350/53 155/25 300/25 400/38 450/40** 250/40 350/45** 350/57** 175/35 350/35 450/40** 450/51** 350/45** 350/63** 450/70** 230/55 350/61** 450/75** 295/70 ** nejméně 8 prutů


5/2005

55

NORMY •


Normová požární odolnost 1 R 30

R 60

R 90

R 120

R 180

R 240

Mechanický stupeň vyztužení ω 2 0,100 0,500 1,000 0,100 0,500 1,000 0,100 0,500 1,000 0,100 0,500 1,000 0,100 0,500 1,000 0,100 0,500 1,000

Nejmenší rozměry [mm] šířka sloupu bmin / osová vzdálenost n = 0,3 n = 0,5 4 5 150/25* 200/30:250/25* 150/25* 150/25* 150/25* 150/25 200/40:300/25* 200/40:400/25* 150/35:200/25* 250/35:350/25* 150/30:200/25* 250/40:400/25 300/40:400/25* 500/50:550/25* 200/45:300/25* 300/45:550/25* 200/40:300/25* 250/40:550/25* 400/50:550/25* 550/25* 300/45:550/25* 450/50:600/25 250/50:400/25* 450/45:600/30 500/60:550/25* 550/60:600/30 450/50:600/25* 500/60:600/50 450/50:550/25* 500/60:600/45 550/40:600/25* 600/75 550/55:600/25* 600/70 500/40:600/30 600/60

n = 0,15 3 150/25* 150/25* 150/25* 150/30:200/25* 150/25* 150/25* 200/40:250/25* 150/35:200/25* 200/25* 250/50:350/25* 200/45:300/25* 200/40:250/25* 400/50:500/25* 300/45:450/25* 300/35:400/25* 500/60:550/25* 450/45:500/25* 400/45:500/25*

n = 0,7 6 300/30:350/25* 200/30:250/25* 200/30:300/25 500/25* 350/40:550/25* 300/50:600/30 550/40:600/25* 500/50:600/40 500/50:600/45 550/60:600/45 500/60:600/50 600/60 (1) 600/75 (1) (1) (1) (1)

* Obvykle rozhoduje krytí předepsané EN 1992-1-1. (1) Vyžaduje šířku větší než 600 mm. Zde je nutné podrobné posouzení vzpěru.

požární situaci, stanoví se ze vztahu (9)

μfi = NEd,fi / NRd,

(9)

kde NEd,fi je návrhová hodnota normálové síly při požární návrhové situaci, NRd návrhová únosnost sloupu za běžných teplotních podmínek, stanovená podle EN 1992-1-1 při uvažování štíhlosti prutu a počáteční výstřednosti. Dovoluje se uvažovat μfi = ηfi viz vztah (4) jako bezpečnou hodnotu, předpokládající plné využití sloupu za běžné teploty. Podle metody B se požární odolnost sloupů namáhaných převážně tlakem považuje za dostačující, pokud je konstrukce zajištěna proti vodorovným posuTab. 5 Nejmenší tloušťky nenosných stěn (příček) Tab. 5 Minimum wall thickness of non-loadbearing walls (partitions) Normová požární odolnost

1 EI 30 EI 60 EI 90 EI 120 EI 180 EI 240 56

Nejmenší tloušťka stěny [mm] 2 60 80 100 120 150 175

nům a jsou splněny požadavky uvedené v tabulce 4. Tabulka 4 platí pouze pro sloupy, u kterých: • úroveň zatížení n za normálních teplotních podmínek je dána vztahem n = N0Ed,fi /(0,7(Ac fcd + As fyd)) • výstřednost prvního řádu za požáru e = M0Ed,fi /N0Ed,fi , e/b bylo uvažováno ≤ 0,25 a emax = 100 mm, • štíhlost sloupu za požáru λfi = l0,fi/i byla uvažována hodnotou λfi ≤ 30, což vyhovuje pro většinu sloupů v běžných budovách, kde l0,fi je účinná délka sloupu při požární situaci, b minimální rozměr sloupu obdélníkového průřezu nebo průměr kruhového sloupu, i menší z poloměrů setrvačnosti průřezu, M0Ed,fi , N0Ed,fi ohybový moment a normálová síla prvního řádu za požární situace, ω mechanický stupeň vyztužení za běžných teplotních podmínek

W

/a TgR /Q TQR

(10)

Hodnotu N0Ed,fi lze uvažovat 0,7N0Ed (ηfi = 0,7). Štíhlostní poměr λfi za požárních podmínek lze ve všech případech uvažovat hodnotou λ za běžné teploty. Pro konstrukce zajištěné proti vodorovným posunům při požadované normové požární expozici větší než 30 min., lze

Tab. 4 Nejmenší rozměry bmin a osové vzdálenosti a železobetonových sloupů pravoúhlého nebo kruhového průřezu Tab. 4 Minimum dimensions bmin and axis distance a for reinforced concrete columns with rectangular or circular section

uvažovat l0,fi = 0,5 l pro mezilehlé podlaží a 0,5 l ≤ l0,fi ≤ 0,7 l pro nejvyšší podlaží, kde l je délka střednice sloupu. U sloupů kde As ≥ 0,02Ac je nutno při požadované požární odolnosti větší než 90 min rozmístit vložky rovnoměrně po obvodu průřezu. Podle metody C založené na odhadu křivosti (viz příloha B3 a C normy EN 1992-1-2) je možno pro stanovení požární odolnosti sloupů využít tabulek uvedených v EN 1992-1-2. Tabulky se používají v případech, kdy konstrukční uspořádání podstatně ovlivňuje účinky druhého řádu za normové požární situace. Tabulky lze použít u konstrukcí zajištěných proti vodorovným posunům, při šířce sloupu do 600 mm a štíhlosti λ ≤ 80 při normové požární expozici. Použitá označení jsou stejná jako u metody B. Zjednodušeně se dovoluje uvažovat účinnou délku prvku za požáru stejnou jako za běžné teploty. Lineární interpolace mezi různými sloupci tabulek je dovolena. STĚNY U nenosných betonových stěn je požární odolnost při kritériu E, I zajištěna požadavkem nejmenší požadované tloušťky uvedené v tabulce 5. Tabulková hodnota může být redukována o 10 % pro beton s vápencovým kamenivem. Pro omezení nadměrných teplotních deformací a následného porušení celistvosti mezi stěnou a stropem, nemá být světlá výška stěny větší než čtyřicetinásobek její tloušťky. U nosných betonových stěn neoslabeného průřezu se požární odolnost považuje za dostačující, pokud jsou splněny požadavky uvedené v tabulce 6. Ustanovení uvedená u nenosných stěn platí i pro nosné stěny. Požární stěna oddělující dva požární prostory musí být navržena s přihlédnutím k požární odolnosti a stabilitě konstrukce. Nejmenší tloušťka stěny je 200 mm (nenosná nevyztužená), 140 mm (nosná vyztužená), 120 mm (nenosná vyztužená).


5/2005

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N TR ÁMY U trámů je považována požární odolnost za vyhovující, pokud jsou splněny údaje uvedené v tabulkách 7 až 9 společně s dalšími podmínkami. Tabulky platí pro trámy vystavené požáru ze tří stran, horní povrch je chráněn (izolován) deskou nebo jinými prvky po celou dobu požární odolnosti. U trámů vystavených požáru ze čtyř stran nesmí být výška trámu menší než požadovaná nejmenší šířka bmin a plocha průřezu trámu menší než 2 bmin2. Hodnoty uvedené v tabulkách platí pro průřezy trámů uvedené na obr. 14, přičemž u I průřezu musí platit deff = d1 + 0,5 d2 ≥ bmin, kde bmin je hodnota uvedená v tab. 9. Pokud u I průřezu b > 1,4 bw a bdeff < 2 bmin2, pak je třeba zvětšit nejmenší osovou vzdálenost výztuže na OSTT

O &#

R STT Pe P[W\ P

Normová požární odolnost

1 REI 30 REI 60 REI 90 REI 120

Nejmenší rozměry [mm] tloušťka stěny / osová vzdálenost pro

µfi = 0,35 stěna ohřívaná z jedné strany 2 100/10*

REI 180

REI 240

µfi = 0,7 stěna ohřívaná ze dvou stran 3 120/10*

stěna ohřívaná z jedné strany 4 120/10*

stěna ohřívaná ze dvou stran 5 120/10*

110/10*

120/10*

130/10*

140/10*

120/20* 150/25 180/40 230/55

140/10* 160/25 200/45 250/55

140/25 160/35 210/50 270/60

170/25 220/35

270/55 350/60

* Obvykle rozhoduje krytí předepsané EN 1992-1-1 Poznámka: Definice µfi viz vztah (9). Tab. 6 Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti nosných železobetonových stěn Tab. 6 Minimum dimensions and axis distance for loadbearing reinforced concrete walls

O (11)

Otvory ve stojině neovlivňují požární odolnost pokud zbývající plocha tažené oblasti Ac ≥ 2 bmin2, kde bmin je hodnota uvedená v tab. 7. Tepelné koncentrace vznikají v dolních rozích trámů; proto osová vzdálenost krajních vložek výztuže ležících v dolní vrstvě od boků trámu by měla být zvětšena o 10 mm, a to u šířky trámu do čtvrtého sloupce tab. 7 u prostě uložených trámů a u šířky trámu do třetího sloupce tab. 8 u spojitých trámů. Ve spojitých trámech (staticky neurčitých) vznikají jejich oteplením významné vnitřní síly. Tabulkové hodnoty platí pro trámy navržené podle EN 1992-1-1 s mírou redistribuce nepřekračující 15 %. Při větší míře redistribuce a u konstrukcí, které nesplňují konstrukční zásady, je třeba posoudit všechna pole jako prostě uložené podle tabulky 7 pro prosté nosníky (pokud není k dispozici přesnější výpočet). Dále jsou stanovena konstrukční ustanovení, která je nutno splnit: • Plocha výztuže nad středními podporami při normové požární odolnosti R 90 a vyšší, která musí být zatažena do 0,3 leff od střednice podpory, nesmí být menší než As,req (x) = As,req (0) . (1 – 2,5 x / leff), (12) kde x je vzdálenost uvažovaného průřezu od střednice podpory, kde x ≤ 0,3 leff ; As,req (0) průřezová plocha nad podporou stanovená podle 1992-1-1; As,req (x) minimální průřezová plocha výztuže nad pod-

(a) konstantní

(b) proměnný

(c) I-průřez

Obr. 14 Definice rozměru b u trámů různých průřezů Fig. 14 Definition of dimensions b for different type of beam section Tab. 7 Nejmenší rozměry bmin a osové vzdálenosti a pro prostě podepřené trámy ze železového nebo předpjatého betonu Tab. 7 Minimum dimensions bmin and axis distance a for simply supported beams made with reinforced and prestressed concrete


1

Nejmenší rozměry [mm] Možné kombinace a a bmin, kde a je průměrná osová vzdálenost výztuže, bmin je šířka trámu Třída WA

Třída WB

Třída WC

6

7

8

80

80

80

100

80

100

110

100

100

500 50

130

120

120

400 65

600 60

150

150

140

500 75

700 70

170

170

160

2

3

4

5

R 90

bmin = 80 a = 25 bmin = 120 a = 40 bmin = 150 a = 55

120 20 160 35 200 45

160 15* 200 30 300 40

200 15* 300 25 400 35

R 120

bmin = 200 a = 65

240 60

300 55

R 180

bmin = 240 a = 80

300 70

R 240

bmin = 280 a = 90

350 80

R 30 R 60

Tloušťka stojiny bw1)

asd = a + 10 mm (viz. poznámka níže) asd je osová vzdálenost od bočního líce trámu pro rohové výztužné pruty (nebo předpínací výztuž nebo dráty) u trámů s jednou vrstvou výztuže. Pro hodnoty bmin větší než hodnoty uvedené ve sloupci 4, není zvětšení asd požadováno 1) třídy WA, WB, WC budou definovány v Národní příloze * obvykle rozhoduje krytí předepsané EN 1992-1-1


5/2005

57

NORMY •



1 R 30 R 60 R 90

Nejmenší rozměry [mm] možné kombinace a a bmin, kde a je průměrná osová vzdálenost výztuže, bmin je šířka trámu Třída WA 2 3 4 5 6 bmin = 80 160 80 a = 15* 12* bmin = 120 200 100 a = 25 12* bmin = 150 250 110 a = 35 25


šířka stěny bw Třída WB 7

Třída WC 8

80

80

80

100

100

100

R 120

bmin = 200 a = 45

300 35

450 35

500 30

130

120

120

R 180

bmin = 240 a = 60

400 50

550 50

600 40

150

150

140

bmin = 280 500 a = 75 60 asd = a + 10 mm (viz. Pozn. níže)

650 60

R 240

700 170 170 50 * Obvykle rozhoduje krytí předepsané EN 1992-1-1.

160

Pro předpjaté trámy musí být osová vzdálenost výztuže zvětšena o 10 mm u předpínacích tyčí a o 15 mm u předpínacích drátů a lan. asd je osová vzdálenost od bočního líce trámu pro rohové výztužné pruty (nebo předpínací výztuž nebo dráty) u trámů s pouze jednou vrstvou výztuže. Pro hodnoty bmin větší než hodnoty uvedené ve sloupci 3 není zvětšení asd požadováno Tab. 8 Nejmenší rozměry bmin a osové vzdálenosti a výztuže pro železobetonové a předpjaté betonové spojité trámy Tab. 8 Minimum dimensions bmin and axis distance a for reinforced and prestressed concrete continuous beams

porou stanovená podle vztahu (12), musí být větší než průřezová plocha As (x) stanovená podle 1992-1-1; leff účinné rozpětí; pokud účinná délka přilehlého pole je větší, pak musí být použita tato hodnota. • Tloušťka stojiny I průřezů spojitých nosníků bw (viz obr. 14c) nesmí být menší

než hodnota bmin uvedená v tabulce 8 ve druhém sloupci, a to až do vzdálenosti 2h od střední podpory, pokud se neprokáže, že nemůže vzniknout explozivní odštěpování. • Aby nevzniklo tlakové nebo smykové porušení spojitého nosníku nad první

Tab. 10 Nejmenší rozměry hs a osové vzdálenosti a pro prostě podepřené železobetonové nebo předpjaté plné desky působící v jednom nebo ve dvou směrech Tab. 10 Minimum dimensions hs and axis distance a for reinforced and prestressed concrete simply supported one-way and two-way supported slabs Nejmenší rozměry [mm] osová vzdálenost výztuže a tloušťka desky hs působící ve dvou směrech působící v jednom směru ly / lx ≤ 1,5 1,5 < ly / lx ≤ 2 2 3 4 5 1 60 10* 10* 10* REI 30 80 20 10* 15* REI 60 100 30 15* 20 REI 90 REI 120 120 40 20 25 150 55 30 40 REI 180 175 65 40 REI 240 50 lx a ly jsou rozpětí pravoúhlých desek působících ve dvou směrech, kde ly je větší rozpětí. U předpjatých desek je třeba pamatovat na zvýšení osové vzdálenosti o 10 mm u předpínacích tyčí a o 15 mm u předpínacích drátů a lan. Osová vzdálenost a ve sloupcích 4 a 5 pro desky působící ve dvou směrech se vztahuje na desky podepřené po celém obvodě. Jiné případy se řeší jako desky působící v jednom směru. * Obvykle rozhoduje krytí předepsané EN 1992-1-1 Normová požární odolnost

58

1 R 120 R 180 R 240

Nejmenší šířka trámu bmin [mm] a tloušťka stojiny bw [mm] 2 220 380 480

Tab. 9 Železobetonové a předpjaté spojité trámy průřezu I; zvětšená šířka trámu a tloušťka stojiny pro zamezení tlakového nebo smykového porušení Tab. 9 Reinforced and prestressed concrete continuous I-beams; increased beams width and web thickness to prevent a concrete compression or shear failure

vnitřní podporou, šířka nosníku a tloušťka stojiny musí být pro normovou požární odolnost R 120 – R 240 zvětšena podle tab. 9, pokud jsou současně splněny obě následující podmínky: - v krajní podpoře není zajištěna ohybová únosnost, nebo je tam kloub, - v první vnitřní podpoře je VEd > 2/3 VRd,max , kde VRd,max je únosnost tlačených prutů podle EN 1992-1-1. DESKY U desek jsou pro kontrolu požární odolnosti v normě uvedeny tabulky pro desky prosté a spojité, desky lokálně podepřené a desky žebrové (viz tabulky 10 až 13). Minimální tloušťka desky uvedená v tabulce 10 zajišťuje oddělovací funkci (krit. E a I). Podlaha přispívá k oddělující funkci úměrně k její tloušťce (viz obr. 15), lze uvažovat hs = h1+ h2. Tab. 11 Nejmenší rozměry hs a osové vzdálenosti a pro lokálně podepřené železobetonové a předpjaté plné desky Tab. 11 Minimum dimensions hs and axis distance for reinforced and prestressed concrete solid flat slabs Nejmenší rozměry [mm] osová vzdálenost tloušťka a desky hs 1 2 3 150 10* REI 30 180 15* REI 60 200 25 REI 90 200 35 REI 120 200 45 REI 180 REI 240 200 50 * Obvykle rozhoduje krytí předepsané EN 1992-1-1 Normová požární odolnost


5/2005

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

HdcY]dtWh]ZOQS ^ÂÔR\V]ÂZOdt

Tab. 12 Nejmenší rozměry bmin, hs a osové vzdálenosti a pro železobetonové a předpjaté žebrové desky působící ve dvou směrech, prostě podepřené Tab. 12 Minimum dimensions bmin, hs and axis distance a for reinforced and prestressed concrete ribbed slabs, simply supported Nejmenší rozměry [mm]


1

možné kombinace šířky žeber bmin a osové vzdálenosti výztuže a v žebrech

REI 60

2 bmin = 80 a = 15* bmin = 100 a = 35

REI 90

bmin = 120 a = 45

REI 120

bmin = 160 a = 60

REI 180

bmin = 220 a = 75

REI 30

3

4

120 25 160 40 190 55 260 70

≥ 200 15*

tloušťka desky hs a osová vzdálenost a v desce 5 hs = 80 a = 10* hs = 80 a = 10*

≥ 250

hs = 100 a = 15*

≥ 300

hs = 120 a = 20

≥ 410

hs = 150 a = 30

30

40

60

350 hs = 175 ≥ 500 75 a = 40 70 asd = a + 10 U předpjatých kazetových desek se zvýší osová vzdálenost a o 10 mm u předpímacích tyčí a o 15 mm u předpínacích drátů a lanpodle odstavce 2.3.1. asd značí vzdálenost měřenou mezi osou výztuže a bočním povrchem žebra vystaveným účinku požáru. * Obvykle rozhoduje krytí předepsané (EN 1992-1-1: 2004). REI 240

bmin = 280 a = 90

Tab. 13 Nejmenší rozměry bmin, hs a osové vzdálenosti a pro železobetonové a předpjaté žebrové desky působící ve dvou směrech, alespoň s jedním vetknutým okrajem Tab. 13 Minimum dimensions bmin, hs and axis distance a for reinforced and prestressed concrete ribbed slabs, with at least one restrained edge Normová požární odolnost

1

REI 60

2 bmin = 80 a = 10* bmin = 100 a = 25

REI 90

bmin = 120 a = 35

REI 30

REI 120 REI 180

bmin = 160 a = 45 bmin = 310 a = 60 bmin = 450 a = 70

Nejmenší rozměry [mm] možné kombinace šířky žeber bmin a osové vzdálenosti výztuže a v žebrech 3 4

120 15 160 25 190 40 600 50

≥ 200 10*

tloušťka desky hs a osová vzdálenost a v desce 5 hs = 80 a = 10* hs = 80 a = 10*

≥ 250

hs = 100 a = 15*

≥ 300

hs = 120 a = 20 hs = 150 a = 30

15* 30

700 hs = 175 60 a = 40 asd = a + 10 U předpjatých kazetových desek se zvýší osová vzdálenost a o 10 mm u předpínacích tyčí a o 15 mm u předpínacích drátů a lan. asd značí vzdálenost měřenou mezi osou výztuže a bočním povrchem žebra vystaveným účinku požáru. * Obvykle rozhoduje krytí předepsané (EN 1992-1-1: 2004). REI 240

Obr. 15 Stropní deska s podlahovými vrstvami Fig. 15 Concrete slab with floor finishes


5/2005

Obr. 16 Uspořádání desek, při kterém musí být provedena min. výztuž nad podporou Fig. 16 Slab systems for which minimum reinforcement areas have to be provided over the support

Údaje pro nejmenší osové vzdálenosti výztuže u desek působících ve dvou směrech se vztahují na vrstvu výztuže umístěnou blíže ke spodnímu povrchu desky. Pro spojité desky plného průřezu působící v jednom nebo ve dvou směrech lze použít sloupce 2 a 4 v tab. 10, pokud podle EN 1992-1-1 nebyla použita míra redistribuce větší než 15 % a jsou splněna konstrukční pravidla, která jsou stejná jako u spojitých trámů. Pokud tomu tak není, posoudí se spojité desky jako prostě podepřené podle tabulky 10 (sloupce 2, 3, 4 nebo 5). Nad středními podporami musí být provedena horní výztuž As ≥ 0,005 Ac , pokud je splněna některá z podmínek: • Je použita za studena tvářená výztuž. • U spojitých desek o dvou polích nebylo při návrhu podle EN 1992-1-1 počítáno s omezeným pootočením v krajních podporách a/nebo nejsou provedeny odpovídající konstrukční úpravy (viz např. kapitola 9 EN 1992-1-1). Pokračování na str. 62

59

SPEKTRUM SPECTRUM

SANTIAGO CALATRAVA Santiago Calatrava se narodil 28. července 1951 ve španělském Benimametu u Valencie. V letech 1969–74 studoval umění a architekturu ve Valencii (Escuela Technica Superior de Arquitectura) a poté statiku konstrukcí na ETH (Eidgenossische Technische Hochschule) v Curychu (1975–79). Po získání diplomu pracoval jako asistent na Institutu statiky a konstrukcí staveb a Institutu navrhování statiky a osvětlení konstrukcí na ETH. V současné době má kanceláře v Paříži, Curychu a Valencii, kde pracuje na řadě architektonických projektů realizovaných převážně v Evropě. Je držitelem čestného doktorátu univerzity ve Valencii, v Seville a Heriot-Watt University v Edinburghu ve Skotsku a čestným členem Britské asociace architektů a Německé federace architektů. Dílo Santiaga Calatravy bylo vystavováno po celé Evropě a Spojených státech. Obdržel několik mezinárodních ocenění včetně Gold Medal of the Institution of Structural Engineers v Londýně (1992) a AIA (The American Institute of Architects) Gold Medal, kterou získal v únoru letošního roku. V roce 1983 uspořádaly švýcarské federální dráhy architektonickou soutěž na rozšíření curyšského nádraží Stadelhofen [4], které do té doby fungovalo jako stanice regionální dráhy (obr. 1). Po výhře v soutěži otevírá architekt Santiago Cala-

trava v Curychu svou vlastní kancelář. Rozšíření nádraží spočívalo ve vybudování další, již třetí kolejové trasy, která se nachází v zářezu kopce vymezujícího nádraží na severu. Skulpturálně pojednaná opěrná monolitická stěna plynule přechází do konstrukce zastřešující kolejiště. Monolitický beton je konstrukčně kombinován s ocelí. V nejvyšší úrovni je umístěna promenáda, kterou využívají především cyklisté a jejíž pergola porůstá zelení. Celé nádraží je doplněno o podzemní obchodní pasáž. V roce 1984 architekt Calatrava navrhl a postavil most Bach de Roda určený pro Olympijské hry v Barceloně. Byl to začátek jeho mostních projektů, které mu zajistily mezinárodní reputaci. Most a viadukt Alamillo [2], navržený pro světový veletrh Expo v Seville (1987– 92), má délku 250 m a maximální rozpětí 200 m (obr. 2). Celková délka viaduktu je 526,5 m. Pylon zavěšeného mostu svírá s horizontálou úhel 48° a pomocí předpjatých lan vytváří dialog rovnováhy s mostovkou. Mezi další známé Calatravovy mostní konstrukce patří například: lávka Campo Volantin v Bilbau (1990–97), most Alameda ve Valencii (1991–95), most The Bridge of Europe ve francouzském Orléans (2000), most Petach Tikvah v Tel Avivu v Izraeli (2003), most Blackhall Place v irském Dublinu (2003), most Quatro Ponte sul Canal Grande v italských Benátkách (2003–2004) či lávka Sundial Bridge přes řeku Sacramento v Reddingu v Kalifornii (2004) [5]. Roku 1989 Calatrava otevřel pobočku své kanceláře v Paříži, když pracoval

na projektu letiště v Lyonu (1989–94). O dva roky později, v roce 1991, zprovoznil třetí kancelář ve Valencii pro práci na zakázce rozsáhlého kulturního komplexu City of Arts and Sciences. Projekt City of Arts and Sciences (Město umění a věd) je výsledkem dlouholetých snah městského úřadu Valencie o rehabilitaci území na východním okraji města mezi dálnicí a vyschlým korytem řeky Turia (obr. 3). Calatrava vyhrál roku 1991 soutěž o realizaci celého projektu včetně telekomunikační věže o výšce 327 m, která měla být nejviditelnějším prvkem celého komplexu. Změny na radnici Valencie v roce 1996 však vedly k výměně věže za objekty hudebního centra a Opery pojmenované Palacio de las Artes (Palác umění). Planetárium navržené ve tvaru oka (obr. 4) a hemisférický objekt ve tvaru kupole s žebrovaným pláštěm byly postaveny mezi lety 1996 a 1998 na ploše téměř 2561 m2. Museum of Science (Muzeum věd) dlouhé 241 m a vybudované na ploše 41 530 m2 je založeno na asymetrickém opakování stromečkových a žebrovaných tvarů vyplněných skly, aby byl uvnitř objektu dostatek denního světla [1]. Stavební dominantu města Valencie tvoří budova Opery dokončená na podzim roku 2004 se dvěma symetrickými betonovými strukturami. Mezi Calatravovy další velké projekty, datované od konce 80. let do poloviny 90. let, patří BCE Place Mall v Torontu (1987–92), železniční stanice Oriente v Lisabonu (navržena pro Expo98, 199398) a vítězný projekt návrhu dokončení katedrály St. John the Divine v New York

Obr. 1 Nádraží Stadelhofen v Curychu Obr. 2 Most a viadukt Alamillo [2]

60


5/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

City (1991), projekt, který ještě nebyl zrealizován. Dokončené stavby architekta Santiaga Calatravy od roku 2000 zahrnují: letiště Sondica v Bilbau (2000), vinice Bodegas Ysios v Laguardia ve Španělsku (2001), Milwaukee Art Museum ve Spojených státech amerických (2001), most Blackhall Place v irském Dublinu (2003), Tenerife Opera House v Santa Cruz na Kanárských ostrovech (2003) a sportovní komplex pro Olympiádu v Aténách (2004) [3]. Prvním rezidenčním projektem Santiaga Calatravy ve Spojených státech je budova 80th South Street Tower (dokončená v únoru 2005) vysoká 254 m, která poskytuje 175 000 m2 prostoru (obr. 5). Hlavními prvky budovy jsou prosklené krychle, z nichž každá v obytném prostoru obsahuje čtyři patra. Dvanáct krychlí je vykonzolováno ve tvaru schodiště až k vertikálnímu jádru budovy, které představuje tenký betonový obdélník. Jádro budovy obsahuje strojní zařízení, výtahy, únikové schodiště, takže je v krychlích maximalizován užitný prostor [6]. Další Calatravova výšková budova Turning Torso [8] ve švédském Malmö má být dokončena v listopadu 2005. Konstrukce vysoká 190 m sestává z devíti

Obr. 3 City of Arts and Sciences, Valencia, Španělsko; vlevo Planetárium, vpravo Museum of Science [1] Obr. 5 Vnitřní prostor atria Museum of Science dlouhý 240 m [1]

krychlí, z nichž každá obsahuje pět podlaží. Na stavbu jejích základů bylo použito přibližně 5100 m3 betonu, který byl nepřetržitě odléván tři dny a tři noci rychlostí 100–150 m3/hod. Kvůli přísným požadavkům na zamezení tvorby trhlin byl beton během tuhnutí chlazen. Pro přípravu betonáže byl zpracován logistický projekt, který zahrnoval počítačovou simulaci procesu k určení optimálního počtu mixů (850) a teploty ukládaného betonu [7]. Mezi poslední zakázky architekta Cala-

travy patří návrh katedrály římsko-katolické diecéze v kalifornském Oaklandu, mrakodrap Fordham Spire v Chicagu, jenž bude mít celkem 115 podlaží a jehož dokončení je plánováno na rok 2009, a Symphony Center pro symfonický orchestr v Atlantě (Georgia, USA). kj, jm Fotografie: Obr. 1 Veronika Šandová

Obr. 4 Planetárium – City of Arts & Sciences [1]

Obr. 5 80th South Street Tower [6] BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2005

Literatura: [1] Jodidio P.: Architecture Now!, Taschen GmbH, 2001, str. 134–143 [2] Contemporary World Architecture, Phaidon Press Ltd., 1998, str. 460 [3] www.calatrava.com [4] www.archiweb.cz/persons/calatrav. htm [5] www.turtlebay.org/sundial/sundial. shtml [6] archrecord.construction.com [7] www.turningtorso.com [8] BETON TKS 5/2004, str. 59

61

SPEKTRUM SPECTRUM

REŠERŠE

ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

CENTRÁLA SPOLEČNOSTI TIF S ENGINEERING V PADOVĚ Nová třípodlažní budova ústředí společnosti TiFS Engineering (Ingegneria) v průmyslové části Padovy na severovýchodě Itálie vyniká osobitými architektonickými a stavebními prvky. Horizontální a vertikální nosné konstrukce jsou z betonu a vnější obložení z titanzinku. Zakřivená střecha je podporována šesti ocelovými nosníky (500 x 300 mm) kloubově upevněnými k podlaze a podpůrným pilířům. Severní i jižní fasáda je kompletně prosklená. Klient vyžadoval pro opláštění a vnitřní stavební a technická zařízení inovativní technologie, které by zaručovaly konstantní rozsah teplotní pohody a dlouhodobě udržitelnou spotřebu energie. Betonové konstrukce, chovající se jako tepelný akumu-

Dokončení ze str. 59

• Není možná redistribuce účinků zatížení ve směru kolmém k rozpětí, např. při návrhu nebyly uvažovány mezilehlé stěny nebo další podpory ve směru rozpětí (obr. 16). U bezprůvlakových desek lze pro posouzení požární odolnosti použít údaje uvedené v tab. 11, pokud nebyla při návrhu těchto desek použita redistribuce podle EN 1992-1-1 větší než 15 %. V ostatních případech se posuzují osové vzdálenosti jako u desky působící v jednom směru (sloupec 3 tabulky 10) a minimální tloušťka desky podle tabulky 11. Při požárním požadavku REI 90 a vyšším musí v každém směru probíhat spojitě přes celé rozpětí 20 % veškeré horní výztuže požadované nad středními podporami podle EN 1992-1-1. Tato výztuž musí být umístěna ve sloupovém pruhu. Minimální tloušťka desky se neupravuje s přihlédnutím k tloušťce podlahových vrstev. Údaje pro nejmenší osové vzdálenosti výztuže se vztahují na vrstvu výztu62

látor, jsou integrální částí klimatizačního systému, který obsahuje sálavé vytápění/chlazení zabudované ve stropech a podlahách. Tento „přírodní“ klimatizační systém je znám jako aktivace „betonového jádra“. Vytápěcí a chladicí zařízení se skládá ze standardních prefabrikovaných prvků s jednoduchou instalací a užitím. Aktivační systém betonového jádra vytváří optimální a ekonomické využití „přírodní“ energie vody ze šestnácti zemních vrtů a udržuje prakticky konstantní teplotu vnitřního prostředí bez ohledu na roční období. Klimatizační zařízení pouze zajišťuje dobrou kvalitu vzduchu. Z italského časopisu The Plan architecture & technologies in detail No. 009, 4/2005, str. 82–90

že umístěnou blíže ke spodnímu povrchu desky. U žebrových desek se pro posouzení požární odolnosti použijí: • U žebrových desek působících v jednom směru se použijí pro žebra ustanovení pro prostě podporované nebo spojité trámy, pro příruby s nimi spojené ustanovení pro spojité plné desky, tabulka 10 sloupce 2 a 5. • U žebrových desek působících ve dvou směrech hodnoty uvedené v tabulkách 12 a 13, pokud jsou splněny následující podmínky: - žebrové desky jsou zatíženy převážně rovnoměrným zatížením, - u spojitých žebrových desek je horní výztuž umístěna v horní polovině deskové příruby. Tabulka 12 platí pro žebrové prostě podporované desky působící ve dvou směrech. Pokud normová požární odolnost je menší než REI 180, lze tabulku 12 použít i pro žebrové desky působící ve dvou směrech s nejméně jedním vetknutým okrajem tam, kde nejsou splněny poža-

kj, jm

Literatura: [7] Zavádění EN 1992-1-2. “Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-2: Navrhování na účinky požáru“ do praxe – Úvod, materiálové charakteristiky, Beton TKS, č. 3, roč. 5, ISSN 1213-3116, str. 49–54

davky na horní výztuž podle vztahu (12) a její konstrukční úpravu. Tabulku 13 je možné použít pro žebrové desky působící ve dvou směrech s nejméně jedním vetknutým okrajem při splnění podmínky vyztužení As,req(x) podle vztahu (12), včetně požadované konstrukční úpravy, a to pro všechny normové požární odolnosti. Tento příspěvek byl vypracován za přispění grantu MSM 6840770001. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Kat. beton. konstrukcí a mostů, Fakulta stavební ČVUT Thákurova 7, 166 29 Praha 6 tel.: 224 354 633 e-mail: [email protected]


5/2005

AKTUALITY TOPICAL

SYMPOZIUM BETONOVÉ

SUBJECTS

SOCHY

V sobotu 20. srpna 2005 proběhla v Novém Dvoře u České Lípy slavnostní vernisáž, která ukončila sochařské sympozium Betonové sochy. Předmětem letošního sochařského sympozia, vyhlášeného Svazem výrobců cementu ČR, Výzkumným ústavem maltovin Praha, s. r. o., a Uměleckým sdružením Nový Dvůr bylo zpracování uměleckého díla s výhradním použitím technologie betonu. Účelem a posláním sympozia byla podpora uměleckého uplatnění betonu. Sympozia se zúčastnilo šest sochařů vybraných uměleckou komisí pod vedením Doc. PhDr. Jiřího Šetlíka, CSc., z dvaceti osmi přihlášených; byli to: MgA. Adéla Bébarová, Denisa Hřičiščová, MgA. Monika Immrová, Rustam Ismagilov, Petr Valer a MgA. Miroslav Žáčok. Výběr autorů do sympozia byl proveden na základě doložené dosavadní tvorby a dodaného portfo-

lia. Vybraní sochaři se zúčastnili sympozia návrhem díla schváleným odbornou komisí. Sympozium začalo 11. července 2005 a bylo rozděleno do dvou etap, přípravné a dokončovací. V první etapě byla betonová směs zadusána do vytvořených forem. Pro každé dílo byla navržena speciální směs (samozhutňující, provzdušněná atd.), podle typu formy a způsobu konečného opracování. V druhé etapě byla umělecká díla odformována, finálně upravena a instalována pro závěrečnou vernisáž. Vytvořená umělecká díla byla představena na závěrečné vernisáži (viz Obrazová příloha), které se zúčastnili autoři děl, jejich přátelé a učitelé, zástupci SVC ČR, SVB ČR, ČBS a představitelé místních samospráv obce Zahrádky a města Česká Lípa Celý průběh sympozia zaznamenala Česká televize, která dokument zařadí do své programové nabídky.

Přehled vybraných autorů: • MgA. Adéla Bébarová, absolventka AVU Praha, ateliéru nefigurativního sochařství Doc. Jindřicha Zeithammla, se již zúčastnila čtyř sochařských sympozií: roku 1998 v Dubenci (pískovec), v roce 2001 v polské Wroclavi (dřevo) a v letech 2004 a 2005 ve švédské Kiruně známého Snowfestivalu, a vystavovala svá díla na několika kolektivních výstavách, např. v Olomouci, Jičíně, Moravském Berouně a v Praze v Národní galerii (Design Block). • Denisa Hřičiščová, studentka VŠUP v Praze v ateliéru Sochařství I. Kurta Gebauera, již vystavovala svá díla v galeriích v Kyjově, Neratovicích, Hradci nad Moravicí a ve Zlíně, spoluautorem díla vytvořeného na sympoziu je MgA. Jiří Soukup. • MgA. Monika Immrová absolvovala AVU v Praze. V letech 1996 až 2005 se zúčastnila mnoha skupinových i samostatných výstav v galeriích a muzeích v České republice i v zahraničí, např. v Lounech, Mostě, Brně, Praze, v Markneukirchen a Düsseldorfu v Německu, v italském Milánu a perské Limě.

• Rustam Ismagilov pochází z ruského Permu, absolvoval Uralskou fakultu Všeruské akademie malby, sochařství a architektury. Od roku 2001 je členem Unie umělců Ruské federace a stal se vítězem 11. ročníku Mezinárodního festivalu soch ze sněhu a ledu. • Petr Valer, student AVU v Praze, ateliéru Prof. Jana Koblasy, se zúčastnil sympozia v Klášteru nad Jizerou (dřevo) a vystavoval na společné výstavě v galerii ve Dvoře Královém. • MgA. Miroslav Žáčok, absolvent AVU v Praze, ateliéru figurálního sochařství Prof. Jana Hendrycha, se zúčastnil sympózií v Kremnici na Slovensku (kov), v Paříži (socha ve městě) a německém Erlebachu (dřevo), kde získal 2. cenu. Vystavoval na společných výstavách v galeriích v Litoměřicích, v Praze, na zámku v Děčíně a v německém Moritzburgu. Fotografie zachycují přípravu bednění a betonáže uměleckých děl během červencové přípravné fáze sympozia.


jm fotografie z archivu VUMO

5/2005

63

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

ČR

SANACE A R EKONSTR U KCE STAVEB 2005 27. konference • sanace historických budov • progresivní trendy v sanacích staveb, povrchové úpravy, sanace betonových konstrukcí, fyzikálně - chemické vlastnosti, statika a dynamika staveb Termín a místo konání: 2. a 3. listopadu 2005, aula Fakulty Stavební, Veveří 331/95, Brno Kontakt: Ing. Jan Vaněrek, Ph.D., VUT v Brně, Fakulta stavební, tel.: 541 147 501, 541 147 514, e-mail: [email protected], www.fce.vutbr.cz/wta B ETONÁŘSKÉ DNY 2005 + V ÝSTAVA B ETON 2005 12. mezinárodní konference • nové projekty a navrhování • výzkum a nové materiály • technologie a provádění • pohledový beton a speciální design betonu • filmy s tématikou betonu a betonových staveb Termín a místo konání: 30. listopadu až 1. prosince 2005, KC Aldis, Hradec Králové Kontakt: 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 B ETON V PODZEM N ÍCH A Z ÁKL ADOV ÝCH KONSTR U KCÍCH 2. konference Termín a místo konání: 15. února 2006, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS B Í LÉ VANY – VODOTĚSN É KONSTR U KCE Z KONSTR U KČN Í HO B ETON U Školení Termín: Březen 2006 Kontakt: Sekretariát ČBS TECH NOLOGI E, P ROVÁDĚN Í A KONTROL A B ETONOV ÝCH KONSTR U KCÍ 5. konference Termín a místo konání: 12. dubna 2006, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS SANACE 2006 16. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 24. a 25. května 2006, Brno, Rotunda pavilonu A Kontakt: e-mail: [email protected], www.sanace-ssbk.cz V ÝROB KY P RO B ETONOVÉ KONSTR U KCE 2005 Seminář Termín a místo konání: 24. května 2006, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS CONCR ETE STR UCTU R ES FOR TR AF F IC N ET WOR K 2. středoevropský betonářský kongres transport infrastructure development Termín a místo konání: 21. a 22. září 2006, Hradec Králové Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz ZAHRANIČNÍ

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

CONCR ETE R EPAI R, R EHAB I LITATION AN D R ETROF IT TI NG Mezinárodní konference

64

Termín a místo konání: 21. až 23. listopadu 2005, Kapské město, Jihoafrická republika Kontakt: e-mail: [email protected], www.civil.uct.ac.za/iccrrr/ dále viz BETON TKS 3/2004 AF R ICAN CONCR ETE CODE SYM POSI U M – 2005 • need for, writing and drafting the African concretecode • international experience and know-how in concrete codes • local and regional experience Termín a místo konání: 28. a 29. listopadu, 2005, Tripolis, Libye Kontakt: e-mail: [email protected] OP ER ATION, MAI NTENANCE AN D R EHAB I LITATION OF L ARGE I N F R ASTR UCTU R E P ROJ ECTS, B R I DGES AN D TU N N ELS IABSE conference • management and planning of operation and maintenance • traffic management • case studies Termín a místo konání: 15. až 17. května 2006, Kodaň, Dánsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.iabse2006.dk I NTER NATIONAL CON F ER ENCE ON B R I DGES • bridge design • analysis • construction methods nad technologies • bridge management, monitoring, diagnostics, maintenance and rehabilitation Termín a místo konání: 21. až 24. května 2006, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: Conference secretariat, SECON, 10000 Zagreb, Berislavičeva 6, Croatia, tel.: +385 146 393 29, fax: +385 148 280 52, e-mail: [email protected] SECON D fib CONGR ESS Termín a místo konaní: 5. až 8. června 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 CONCR ETE SOLUTION 2. mezinárodní konference o opravách betonových konstrukcí Termín a místo konání: 27. až 29. června, St. Malo, Bretaň, Francie Kontakt: e-mail: [email protected], www.concretesolutions.info, dále viz BETON TKS 4/2005 B R I DGE MAI NTENANCE, SAF ET Y AN D MANAGEM ENT 3. IABMAS conference Termín a místo konání: 16. až 19. července 2006, Porto, Portugalsko Kontakt: IABMAS’06 secretariat, DEC – University of Minho, 4800-058 Guimaraes – Portugal, fax: + 351 253 510 217, [email protected], www.iabmas06.com SHORT AN D M EDI U M SPAN B R I DGES CSCE conference Termín a místo konání: 23. až 25. srpna 2006, Montreal, Kanada R ESPON DI NG TO TOM MOROW‘S CHALLENGES I N STR UCTU R AL ENGI N EER I NG IABSE symposium Termín a místo konání: 13. až 15. září 2006, Budapešť, Maďarsko Kontakt: http://www.iabse.hu, www.iabse.org/conferences/ budapest2006, e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 4/2005


5/2005

CÍL A NÁPLŇ 12. BETONÁŘSKÝCH DNŮ 2005 Konference Betonářské dny si postupně buduje výjimečné postavení mezi tuzemskými konferenčními akcemi v oboru stavebnictví svoji odbornou úrovní, rozsahem programu i bohatou společenskou stránkou, které dávají výjimečnou příležitost k setkání v závěru roku všem, kdo se pohybují profesně nebo třeba jen svým zájmem v oboru betonu, betonových konstrukcí a betonového stavebnictví. I v roce 2005 se bude pořádající Česká betonářská společnost ČSSI a organizátor konference ČBS Servis, s. r. o., snažit, aby se pomyslná vysoká laťka Betonářských dnů, která v loňském roce 2004 přilákala do Hradce Králové už více než 800 účastníků, zase o kousek zdvihla. Cílem 12. Betonářských dnů 2005 bude proto opět seznámit účastníky s nejvýznačnějšími betonovými konstrukcemi uplynulého roku v České republice a s nejdůležitějšími novinkami v oblasti navrhování i provádění betonových konstrukcí, které se od loňských Betonářských dnů objevily. V programu bude opět několik přednášek vynikajících zahraničních odborníků (Zdeněk P. Bažant, Michel Virlogeux, Rüdiger Tewes), které budou věnovány velkým zahraničním stavbám z betonu a některým aktuálním trendům současného betonového stavebnictví. Velký prostor bude jako již tradičně dán odborným diskuzím a neformálním setkáním. Program přednášek bude probíhat paralelně ve dvou sálech, ve třetím sále budou po loňském úspěchu opět promítány odborné filmy a počítačové prezentace, tentokrát ale nejen tuzemské provenience, nýbrž i filmy o významných světových stavbách z betonu zapůjčené ze zahraničí. Součástí odborného programu Betonářských dnů bude již osvědčená sekce posterů a také již tradiční dvoudenní Výstava BETON 2005 – viz samostatná pozvánka. Jednání konference bude zahájeno jako každoročně zahajovací recepcí a doplněno tradičním společenským večerem. Betonářské dny se vloni bez problémů přesunuly do nového místa konání – prostorného a dobře vybaveného Kongresového centra Aldis v Hradci Králové. ČBS pevně věří, že si i v roce 2005 svoji cestu na výroční Betonářské dny najdou opět všichni ti, kteří se kromě získání technických poznatků a účasti na betonářské výstavě chtějí také setkat v příjemném prostředí se svými pracovními kolegy a obchodními přáteli. Těšíme se na setkání s Vámi! TEMATICKÉ SEKCE KONFERENCE ■ Významné realizace ■ Vyzvané přednášky ■ Pohledový beton a speciální betony ■ Výzkum a nové materiály ■ Technologie a provádění ■ Nové projekty a navrhování ■ Filmy s tematikou betonu a betonových staveb TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ 12. Betonářské dny 2005 se budou konat v prostorách Kongresového centra Aldis (KC Aldis) v Hradci Králové, Eliščino nábřeží 375. Odborný program konference proběhne ve středu 30. listopadu a ve čtvrtek 1. prosince 2005: přednášky paralelně ve Velkém sále (Sál A) a v Malém sále (Sál B), projekce odborných filmů v Labském sále (Sál C). V prostorách KC Aldis proběhne i výstava BETON 2005. Zahajovací recepce k 12. Betonářským dnům 2005 se koná v úterý 29. listopadu 2005 ve dvoraně Pedagogické fakulty Univerzity Hradec Králové. Tradiční společenský večer proběhne ve středu 30. listopadu 2005 v prostorách KC Aldis. UZÁVĚRKA Uzávěrka závazných přihlášek se sníženým vložným je stanovena na 21. října 2005. Po tomto termínu budou akceptovány pouze přihlášky se základním vložným. Uzávěrka závazných přihlášek se základním vložným je stanovena 3na 11. listopadu 2005. Po tomto termínu až do 21. listopadu 2005 platí vložné zvýšené. Upozornění: Z technických důvodů se přijímají přihlášky s bezhotovostní úhradou pouze do 21. listopadu 2005! Po tomto termínu je možné akceptovat pouze přihlášení se za zvláštní vložné zaplacené v hotovosti při registraci.

CCC 2006 Preliminary Invitation

HRADEC KRALOVE

KONEČNÁ POZVÁNKA

IN ANGLIČT ŠTINA ⇔ ČENÍ ČE É TLUMO ŽN BĚ Ů • PR

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

A

Konference s mezinárodní účastí

12. BETONÁŘSKÉ DNY 2005

spojené s výstavou

BETON 2005 konané pod záštitou Ing. Milana Šimonovského, místopředsedy vlády a ministra dopravy RNDr. Libora Ambrozka, ministra životního prostředí Ing. Milana Urbana, ministra průmyslu a obchodu Ing. Pavla Bradíka, hejtmana Královéhradeckého kraje Ing. Otakara Divíška, primátora města Hradec Králové Ing. Václava Matyáše, prezidenta Svazu podnikatelů ve stavebnictví v ČR

30. listopadu a 1. prosince 2005 Hradec Králové, Kongresové centrum Aldis

·ÙâèæÕà¹éæãäÙÕâ ·ãâÛæÙççãâ ·ãâ×æÙèÙ¹âÛÝâÙÙæÝâÛ

2006

FOUNDING MEMBERS

OBJECTIVE

CALL FOR PAPERS

The purpose of the 2nd CCC Congress HRADEC KRALOVE 2006 is to give participants an idea of rapid development in traffic networks in relevant countries and internationally, as well as to outline financing problems and plans toward the future. Exchange of experience and practice in design and technology of concrete structures will belong among the priciple objectives of the congress. The main attention of the congress speakers and participants will be paid to road and railway bridges, tunnels and motorway concrete pavements. Several challenging speeches to financing traffic infrastructure projects are expected.

Contributions are invited in accordance with the Congress general theme and topics. Papers should be innovative, challenging and reflect current and future trends and practices in all aspects of concrete and hybrid structures. Advanced case studies are particularly welcome. All papers should fit within the general theme of the Congress.

The 2nd Central European Congress on Concrete Engineering

OFFICIAL LANGUAGE The official language of the Congress will be English. In addition, simultaneous translation into Czech and several other languages will be arranged.

SUBMISSION PROCEDURE FOR ABSTRACTS Abstracts of 150–250 words, in English, have to be submitted in MS Word to the Congress Secretariat by 15 January 2006. Information on the acceptance of abstracts and for the preparation of final papers will be given by 31 March 2006. All papers accepted by the Scientific Committee and presented at the Congress or by oral presentation or by poster will be published on the Congress CD-ROM and in Congress Proceedings.

SAMPLE FORMAT FOR ABSTRACTS CONGRESS TOPICS

Concrete Structures for Traffic Network Preliminary Invitation and Call for Papers

Host CCC Association Czech Concrete Society www.cbz.cz

2nd CCC Congress HRADEC KRALOVE 2006 21–22 September 2006 Aldis Congress Centre (KC Aldis) Hradec Kralove Eliscino nabrezi 375 Czech Republic

Topic 1 TRANSPORT INFRASTRUCTURE DEVELOPMENT National and cross-border projects, motorway and high-speed railway network, new trends Topic 2 ROAD AND RAILWAY BRIDGES New concepts and projects, designing, construction, management and maintenance Topic 3 TUNNELS New trends, safety aspects of design, advanced concrete application Topic 4 CONCRETE PAVEMENTS Progressive materials, concrete admixtures, special technologies and methods, surface working Topic 5 CONCRETE STRUCTURES FOR HIGH-SPEED RAILWAYS AND CORRIDORS Special requirements, new materials and hybrid structures application, role of prefabrication Topic 6 FINANCING OF TRAFFIC INFRASTRUCTURE PROJECTS Private-partner-projects (and other) experiences, real possibilities, promises and hunches

The following information should be given on the top of the abstract: ■ 2nd CCC Congress Hradec Kralove 2006 “Concrete Structures for Traffic Network” ■ Full name, e-mail and full address of the main author, full names of the co-authors ■ Title of the contribution (max. 60 characters) ■ Specific Congress topic to which the abstract is submitted ■ 3-5 key words Please use preferably the electronic Format Abstract Form available on the Congress website www.cbz.cz.

POSTER SESSION A poster session will be organized for participants who prefer discussion, if the poster is selected by the Scientific Committee.

IMPORTANT DATES FOR YOUR DIARY 15 January 2006 31 March 2006 15 June 2006

Submission of abstracts Acceptance notification Submission of final papers

S VA Z

VÝROBCŮ CEMENTU

S VA Z

V ÝROBC Ů B ETON U

ČESKÁ

ČR

ČR

B ETONÁŘSK Á SP OLEČ NOST

SDRUŽENÍ

ČSSI

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

2005 P OZEMNÍ STAVBY

Recommend Documents