2005 V OZOVKY A LETIŠTĚ

6/2005

VOZOVKY

A LETIŠTĚ

SPOLEČNOSTI

A

SVAZY

CO

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

PODPORUJÍCÍ

ČASOPIS

NAJDETE V TOMTO ČÍSLE

8/

ROZŠÍŘENÍ DÁLNICE

A

LETIŠTĚ NA

FUNCHAL MADEIŘE

RYCHLOST-

/10

NÍ SILNICE V

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

ČR

16/ C 18/

VLASTNOSTI CEMENTOBETONOVÝCH VOZOVEK

VYMÝVANÝ BETON – POVRCHOVÁ ÚPRAVA CEMENTO-

EMENTOBETONOVÉ LETIŠTNÍ PLOCHY

/30

BETONOVÝCH VOZOVEK

22/ 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

33/

WHITETOPPING –

ÚLOHA

DIAGNOSTIKY PŘI VÝSTAVBĚ BETONOVÝCH

SILNIČNÍCH A LETIŠTNÍCH VOZOVEK

PŘEDSTAVA

NEBO REALITA

TECHNICKÁ EXKURZE ČBS SKOTSKO 2005 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

/58

Ročník: pátý Číslo: 6/2005 (vyšlo dne 16. 12. 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 Vydavatelství řídí: Ing. Vlastimil Šrůma, CSc. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorky: Kateřina Jakobcová, Petra Johová

OBSAH ÚVODNÍK

B E TO N /2

Jan L. Vítek

P R O P I L Í Ř E DÁ L N I Č N Í H O M O ST U PŘ ES

P OTO K NA DÁ L N IC I

D8,

ÚSEK

R YB NÝ

T R M IC E – STÁTN Í

H R AN I C E

Vladimír Veselý, Bohumil Ježek

TÉMA S YSTÉ M VOLBY Otakar Vacín

DR U H U KRY T U SI LN IC A DÁ L N I C

/3

FIREMNÍ

P R E Z E N TAC E

B Y TOV Ý

S LOVA N

DŮ M

V

BRNĚ

/38

/36

P RO F I LY Ř E DITE LST V Í

SI LN IC A DÁ LN I C

ČR

/6

VĚDA

A VÝZKUM

D U KT I L I T N Í

OBRAZOVÁ D Á LN IC E

A RYC H LO STN Í S I L N I C E V

Daniel Makovička, Daniel Makovička ml.

ČR /8

S C E M E NTO B ETO NOVO U V OZOV KO U

S TAV E B N Í

KONSTRUKCE

R OZŠ Í Ř E N Í LETIŠTĚ F U NC H AL Pavel Hustoles C E M E NTO B ETO NOV É Vladimír Roith

M AT E R I Á L Y

NA

M ADE I Ř E

VÝZKUM

/16

A TECHNOLOGIE VOZOVE K

J AKOST

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

/42 VOZOVE K

/48 /51

SN IŽOVÁN Í H LU KU

NORMY •

LETIŠT N Í P LO C H Y

V L ASTNOSTI C E M E NTO B ETO NOV ÝC H Karel Pospíšil Ú LO HA

/10

O P O SU ZOVÁN Í L E T I ŠT N Í C H František Luxemburk, Bohuslav Novotný

•

C E RT I F I K AC E

E U R OKÓ D 1 ČSN EN 1991-2 Z AT Í ŽE N Í KO NST R U KC Í – Č ÁST 2: Z AT Í ŽE N Í M O STŮ D O P R AVO U Josef Sláma

/52

SPEKTRUM D I AG N O STI KY PŘ I V ÝSTAV B Ě B ETO NOV ÝC H

Jiří Jareš, Luděk Mališ, Lubomír Příleský K R IT É R IA

/22

P R O ROZHODOVÁN Í P R O STAV B U VOZOVE K

S B ETO NOV ÝM K RY TE M V

B ETO N

/27 –

Z A H R AN IČ N ÍC H Č AS O P I S Ů

/62

R A KO U S K U

Günter Breyer V YMÝ VA NÝ

T EC H N I C K Á EXKU RZE ČBS SKOTSKO 2005 Jana Margoldová, Vlastimil Šrůma /58 R EŠE RŠE

P OV RC H OVÁ Ú PR AVA

MÁ N OV É W E B OV É STR ÁN KY

/63

C E M E NTO B ETO NOV ÝC H VOZOVE K

/30

Jiří Šrutka W H ITETOPPI NG – Ivan Smolík

P Ř E H LE D T É M AT V R O C E 2006

Č ÍS E L Č AS O P I S U

/63

PŘ E DSTAVA N E BO R EALITA

/33

S E M I NÁŘ E ,

KO N F E R E NC E A SYM P OZI A

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

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.

AKTUALITY BETON TKS

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

/18

SI LN IČ N ÍC H A LETIŠT N ÍC H VOZOVE K

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

VL ASTNOSTI ŽE LEZO B ETO NOV ÝC H

KO NST R U KC Í PŘ I S E I S M IC K É M Z AT ÍŽ E N Í

PŘÍLOHA

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, 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.

6/2005

Foto na titulní straně: Nový úsek dálnice D11, foto: Michal Linhart BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

/64 1

P RV OO FDI L Y Ú EDITORIAL

MILÉ

ČTENÁŘKY, VÁŽENÍ ČTENÁŘI,

Poslední číslo letošního ročníku časopisu je věnováno především výstavbě silniční a dálniční sítě. To je téma mimořádně aktuální, neboť po určitém zpomalení rozvoje těchto komunikací konečně došlo opět k urychlení další výstavby a jistě se brzy dočkáme otevření nových úseků dálnic či rychlostních komunikací. Opět je diskutována otázka, zda je pro uživatele i investora vhodnější betonový nebo asfaltový povrch hlavních komunikací. Obě varianty mají svá pro a proti, avšak alespoň podle mého názoru moderní betonové konstrukce vozovek mohou nabídnout velmi vysoký standard pohodlí jízdy, výhodné bezpečnostní parametry v podobě dostatečné adheze pneumatik, i dobré viditelnosti v noci a v neposlední řadě dlouhodobou životnost, jak je patrné např. i ze zkušeností na D1, kde povrch nebyl zdaleka tak kvalitní, jak můžeme pozorovat na D5 nebo na nově rekonstruovaných částech D11. Rozvoj silniční sítě u nás je, podobně jako možná i v jiných zemích, postižen na jedné straně velkou snahou zdokonalit celý systém především dálnic a hlavních rychlostních komunikací, na druhé straně řadou okolností, které vedou k jeho zpomalování a vzniku překážek, které v konečné fázi způsobují, že i částečně fungující stavby jsou silně znehodnocovány tím, že chybějící úseky zpomalující provoz jsou příčinou nehod, někdy i ztrát na životech a v neposlední řadě zdrojem silného znečištění ovzduší a doslova otravování obyvatelstva. Typickým příkladem je obchvat města Plzně. Trasa byla naplánována již dávno, celá dálnice kromě zmiňovaného úseku byla zprovozněna, ale obchvat Plzně bude dokončen přibližně o 10 let později než přilehlé úseky. Kromě cestujících řidičů nejvíce utrpělo obyvatelstvo Plzně. Podobná situace se v menším měřítku týká Chlumce nad Cidlinou v případě dálnice D11 a v blízké době i překonání Českého středohoří na D8. Na podzim příštího roku bude uvedena do provozu část D8 v úseku Ústí nad Labem – státní hranice, s pokračováním do Drážďan. Na dokončení úseku Lovosice – Ústí nad Labem si budeme muset počkat, podle dnešních informací, možná do roku 2012. Je toto vůbec nutné? Nakonec bude trasa stejně postavena a škody ponesou zase převážně obyvatelé oblasti nebo účastníci silničního provozu. Toto jsou jistě známé skutečnosti, které však nemají snadné řešení, jinak by snad bylo již nalezeno. Přesto vedou k nespokojenosti mnoha obyvatel ke hmotným škodám a ztrátám na lidských životech. Na druhé straně, důsledkem zdržení je následný vysoký tlak na rychlost výstavby, pokud k jejímu odsouhlasení konečně dojde. V optimálním případě je výsledkem nalezení alternativních a efektivních postupů výstavby tak, aby stejné dílo bylo postaveno rychleji, což často na druhé straně souvisí se zvýšením nákladů, protože zázraky se obvykle nedějí a má-li něco jít rychleji, musí se to zaplatit formou zvýšeného úsilí nebo jiné části stavebních nákladů. Jako příklad lze uvést i městský tunel Mrázovka v Praze. Shrneme-li nastalou situaci, je zřejmé, že současná praxe má mnoho nedostatků a je otázkou, je-li v silách současné administrativy něco vůbec změnit a najít vhodné řešení pro urychlení 2

výstavby dopravní infrastruktury, přestože jsou všichni jistě přesvědčeni o tom, že její význam je zřejmý a nutnost vybudovat fungující dopravní systém je zcela bez diskuse. Přitom pravděpodobně není problém v tom, že by nebylo možné získat dostatečné investiční prostředky pro realizaci naplánovaných projektů, ale spíše v legislativním systému, který umožňuje tak významné projekty velmi nepříznivě brzdit. Je známo z jiných zemí i ve vyspělé Evropě, že trpí podobnými problémy a že je těžké velké stavby prosazovat. Přesto však by stálo za úvahu se podívat, jak je problém řešen jinde a jak docílit toho, aby se konečně i u nás výstavba rozběhla takovým tempem, aby i naše doprava mohla spolehlivě fungovat a abychom nebyli vystaveni nebezpečí, že jedna dopravní nehoda je schopna zablokovat dopravu na celém velkém území. Současně je nutné si povšimnout, že podobnými problémy netrpí jen stavby dopravní infrastruktury. Když jde o schválení významnější stavby – např. továrna nebo obchodní centrum, vznikají obdobné situace, které v řadě případů investora odradí a odejde někam jinam. Zajímavý z tohoto pohledu bude i vývoj výstavby automobilky Hyundai, o které se rozhoduje na severní Moravě. Je zcela možné, že nakonec ani k výstavbě nedojde. To však jsou jen úvahy a teprve budoucnost ukáže, jak vše dopadne. Jisté je jen jedno. Podobné postupy i v jiných oblastech vedou v konečné fázi k nezájmu investorů, k zpomalení rozvoje dané lokality a ztrátě příležitosti pozvednout naši ekonomiku na vyšší úroveň. Z uvedeného plyne, že podobné situace jsou nepříznivé a že by bylo nanejvýš vhodné se jim vyhnout. Otázkou však zůstává, zda je možné nalézt takové mechanizmy, které by to umožnily. Bohužel však jde o otázku, jejíž řešení pravděpodobně přesahuje rámec možností většiny našich čtenářů. Jen budoucí vývoj ukáže, zda bude nalezen postup, jak velké projekty, o jejichž přínosu nejsou pochybnosti, budou realizovány a zda bude brán též ohled na existenci lidí, kterých se výstavba přímo týká a má jim přinést zlepšení podmínek životního prostředí, pracovní příležitosti nebo jiné snadno popsatelné výhody. Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. Předseda České betonářské společnosti a předseda Národní skupiny fib


6/2005

TÉMA TOPIC

SYSTÉM

VOLBY DRUHU KRYTU SILNIC A DÁLNIC SY ST E M O F S E L E C T I O N O F S U R FAC I N G O F R OA D S A N D M OTO R WAY S

O TA K A R V AC Í N Vozovky s betonovým nebo asfaltovým krytem? Čemu dát přednost a co je výhodnější? Autor se pokusí na základě dosavadních zkušeností ŘSD ČR, současně používaných technologií a zahraničních zkušeností poukázat na výhody a nevýhody obou technologií a doložit, že obě mají své místo i při současném budování dálniční sítě. Which should engineers choose, road pavements with concrete or asphalt surfacing? Which should be preferred, and which would be more benefitial? Based on previous experience of the Management of Roads and Motorways, Czech Republic, currently exploited technologies and international practice, the author of this paper will try to highlight advantages, as well as disadvantages of both technologies and prove that both have their place in the current construction of the motorway network. Vozovky silnic a dálnic mohou mít kryt z asfaltových vrstev, nebo z cementového betonu. Oba druhy krytu mají své přednosti a nedostatky, které se výrazněji projevují v různých podmínkách. Zjednodušeně lze říci, že betonové vozovky se uplatňují především v místech velkého dopravního zatížení s vysokým podílem těžké dopravy, asfaltové vozovky spíše u vozovek s nižším dopravním zatížením. Z toho vyplývá jejich užití – betonové vozovky většinou na dálnicích a rychlostních silnicích, asfaltové vozovky zejména na ostatních druzích silnic. Neplatí to však jednoznačně, ovlivňuje to ještě řada jiných podmínek. V České republice je v současnosti užíváno 55 060 km silnic a dálnic, z toho je 542 km dálnic, 6 156 km silnic I. třídy (včetně rychlostních komunikací) a 48 302 km silnic II. a III. třídy. Vedle státní a krajské sítě silnic je zhruba stejný počet místních komunikací značně rozdílné úrovně, od šesti pruhových silnic s těžkou vozovkou po prašné cesty. Ze státních silnic je 102 km silnic s betonovou vozovkou (převážně u rychlostních silnic), u dálnic je betonová vozovka na 285 km. Obdobná situace je i u dalších vyspělých evropských zemí. Např. v SRN má z 11 786 km dálnic (stav k roku 2001) betonový povrch v průměru 25 % dálnic a asfaltový 75 %. Přitom jsou značné rozdíly mezi jednotlivými spolkovými zeměmi, např. Hamburk má 0 % betonových vozovek, Severní Vestfálsko 8,6 %, naopak Meklenbursko 74,9 % a Brémy 76,3 %. Rozhodovací proces ovlivňuje vždy řada faktorů a není to jen cena za výstavbu, nebo správněji za celou dobu životnosti. V Ý H O DY J E D N OT L I V Ý C H D R U H Ů K RY T U V O Z O V E K Uváděné všeobecné výhody a nevýhody asfaltových a betonových vozovek se vztahují k jejich základním a běžně používaným konstrukcím. Oba technologické proudy rozvíjejí v posledních letech řadu speciálních technologií, které reagují na některé nevýhody a úspěšně je odstraňují. Např. vymývané betony tvoří povrchy betonových vozovek zejména v Rakousku a úspěšně snižují hladinu hluku způsobenou pohybem pneumatiky po vozovce. Nové konstrukce betonových vozovek na mostech zde umožňují jejich průběžné vedení. Velmi tuhé asfaltové podkladní vrstvy minimalizují poruchy vyjíždění kolejí i při vyšších intenzitách těžké BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

dopravy. Drenážní asfaltové koberce výrazně snižují hladinu hluku a rychle odvádějí srážkovou vodu z vozovky. Asfaltové vozovky umožňují operativnější provádění méně náročné na mechanizaci, rychlejší a lepší provádění detailů, oprav, protismykových úprav a úprav rovnosti povrchu za provozu. Vozovky jsou méně hlučné a pro uživatele většinou příznivější v otázce pohodlí jízdy. Výhodné je jejich používání na mostech a na neúnosných nebo poddolovaných územích s možností sedání. Hlavní nevýhodou je nižší životnost, častější tvorba poruch, tmavší povrch a větší teplotní citlivost. Výhodou betonových vozovek je cca dvojnásobná životnost vozovky, menší tvorba poruch, a tím méně časté a nákladné opravy a světlejší povrch prakticky necitlivý na vyšší teploty. To je z hlediska bezpečnosti důležité pro tunely. Nevýhodou je náročnost na kvalitu provádění a technologické vybavení dodavatele; provádění oprav a celkových rekonstrukcí je časově náročné. K nevýhodám patří vyšší hlučnost a menší pohodlí jízdy. S O U Č A S N Ě P O U Ž Í V A N É T E C H N O L O G I E C BV A AV Po roce 1990 se v České republice s rozvojem výstavby dálnic a rychlostních komunikací rozšířilo používání nových technologií. Vstupem zahraničních firem do našeho stavebnictví je využíváno jejich „know how“ a je umožněn i nákup (zapůjčení) moderní mechanizace a špičkových hmot ze zahraničí (asfalty, zálivky, přísady apod.). Výraznou úlohu zde hraje i přebírání evropských norem, ke kterému postupně dochází. Řada českých odborníků spolupracuje přímo v CEN/TC 227, nebo v národních aplikačních týmech. Např. řada ustanovení pro cementobetonový kryt, která budou platit v evropských normách, jsou již dnes převzata do předpisu MDČR, Technických kvalitativních podmínek staveb pozemních komunikací kap. 6. Tak jsme v kontaktu se špičkovými technologiemi používanými ve světě. Vozovky s cementobetonovým krytem Po roce 1990 jsme se orientovali při výstavbě cementobetonových (CB) krytů převážně na zkušenosti sousedních států (Rakousko a Německo), od nichž jsme převzali technologii i výTab. 1 Příklady konstrukcí dálničních vozovek s cementobetonovým krytem [mm] Tab. 1 Examples of carriageway with concrete cover [mm]

Stavba CB dvojvrstvý kamenivo zpevněné cementem HGT MZK štěrko-drť štěrkopísek

Tab. 2 Příklady konstrukcí dálničních vozovek s asfaltovým krytem [mm] Tab. 1 Examples of carriageway with asphalt cover [mm]

Stavba AKMS ABVH OKH VMT MZK KZC ŠD

6/2005

D5-511, 512 D11-1104 240 240

D5-510 40 70 40 – 200 – 00

D1-0133 300

–

180

–

150 – 260 –

– – 250 (280)

– 180 150 –

D3-306 40 70 120 – 200 – 250

D8-807a 40 80 – 100 – 80 200

D8-807b 40 80 110 – 180 – 200

3

TÉMA TOPIC

sledky řešení různých výzkumných úkolů. Naše zkušenosti s betonovými vozovkami prováděnými v šedesátých a sedmdesátých letech jasně prokázaly nutnost umístění výztužných prvků ve spárách a řešení otázek spojených s hlučností a drsností vozovek. Betonové vozovky dálnic a rychlostních silnic se od té doby ustálily na provádění dvouvrstvých CB krytů. V místech příčných spar jsou osazovány trny, v místech podélných spar kotvy. Příčinou nejsou pouze ekonomické důvody, i když spodní vrstva není tak náročná na kvalitu kameniva (ohladitelnost). Jsou to především technické důvody. Jestliže byly při jednovrstvé betonáži zaznamenány následné poruchy ve formě trhlin nad výztužnými prvky, je takové nebezpečí u dvouvrstvé konstrukce sníženo v případech, že kaverna není hluboká, tzn. že prvek je nepříliš hluboko pod povrchem spodní vrstvy a horní vrstva je dostatečně silná. Tenké horní vrstvy nebezpečí poruch zvyšují. Technické aspekty pro dvouvrstvou konstrukci jsou v zásadě vymezeny lepším předpokladem vytvořit rovný povrch. Vyrovnání nerovností podkladu by se mělo uskutečnit ve spodní vrstvě. Výhodou je přesné umístění výztužných prvků ve spárách při současném dokonalém vytvoření konzistentního prostředí v okolí těchto prvků. Tato výhoda se týká pouze strojů s plně automatickým zařízením DBI a je podmíněna perfektním seřízením účinnosti vibrace horní vrstvy. Třetí výhodou je uzavřený povrch bez jakýchkoliv následných narušení jeho celistvosti. Použitý beton musí odpovídat průkazním zkouškám, splňovat kritéria v pevnosti v tlaku, odolnosti betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek a nově též TP 137 – Vyloučení alkalické reakce kameniva v betonu na stavbách pozemních komunikací. Vedle co nejdelší životnosti vozovky jsou důležité požadavky na její rovnost, vyhovující drsnost a minimální hlučnost. Přitom otázky hlučnosti jsou důležité nejenom pro její uživatele, ale i pro sousedy přilehlé vozovky. Drsnost a hlučnost spolu úzce souvisí. Snaha o zvýšení drsnosti docílená hrubou striáží, např. na D11, přinesla velké zvýšení hluku, ale i dojem nerovné vozovky. Drsnost u betonových vozovek zabezpečuje v prvních deseti letech po uvedení do provozu cementová malta na povrchu, jejíž struktura je provedena pomocí vlečené juty, umělým trávníkem nebo kartáči. Příčná úprava zajistí lepší protismykové vlastnosti, podélné vlečení zlepšuje akustické podmínky. Pro trvanlivost malty je rozhodující kvalita a kvantita cementu, spolu s používáním křemičitých písků odolných proti ohlazení. Je-li malta po deseti letech provozu z povrchu odstraněna, musí převzít rozhodující povrchové vlastnosti vozovky obnažené, hrubé kamenivo. Betonové kryty jsou s ohledem na pevnost, přenos zatížení, odolnost proti deformacím a protismykové vlastnosti vhodné pro síť dálnic a silnic nejvyšší důležitosti se stále rostoucím podílem těžké dopravy a zvyšující se intenzitou dopravy. Životnost betonového krytu vozovky nezávisí pouze na samotné tloušťce krytu, ale na jeho správném dimenzování a na okrajových stavebních podmínkách jako je provedení spar, odvodnění, odolnost podkladu proti erozi apod. V provozu je třeba věnovat péči utěsnění spar, a tím zabránění průniku vody s rozmrazovacími látkami do konstrukce. Projekt a dimenzování vzhledem k místním podmínkám, výběr materiálů, výroba a pokládka betonu jsou náročné na kvalitu prováděných prací. Nedostatky se projeví v životnosti díla a lze je jen těžko a za vysokých nákladů odstraňovat. Ze zkušeností našich sousedů (Rakousko a SRN) považuji za 4

důležité převzít technologie provádění betonového krytu alespoň na malých a středních mostech a na mostech bez přechodové konstrukce. Povrchy z vymývaného betonu do velikosti kameniva max. 11 mm jsou vhodným kompromisem řešícím otázky hluku a drsnosti. Za perspektivní lze považovat i návrhy 300 mm CB desek na nestmelených podkladních vrstvách. Odzkoušené poznatky rozšiřují možnosti použití vozovek s CB krytem. Vozovky s asfaltovým krytem Začátkem devadesátých let dochází k významnému posunu ve výstavbě těžkých asfaltových (AB) vozovek pro dálnice a rychlostní komunikace. Výsledkem jsou konstrukce na D8, D5, které po deseti, resp. osmi letech nejeví známky vyjíždění kolejí. Začaly být výrazně používány modifikované asfalty a nové typy podkladních asfaltových vrstev VMT, jejichž parametry se blíží hydraulicky stmeleným úpravám. Jejich moduly tuhosti při 15 °C často výrazně překračují hranici 20 000 MPa. Pro kryty vozovek jsou používány asfaltové koberce mastixové či tenké úpravy. To umožňuje ekonomické použití kvalitního kameniva vzhledem k ohladitelnosti, i přilnavosti a tvarové vhodnosti. V současnosti nejvíce používané konstrukce asfaltových vozovek jsou uvedeny v tab. 2. V porovnání se světem se více držíme našich sousedů v SRN, kde jsou pro kryty používány převážně mastixové koberce. V jižní a západní Evropě jsou více rozšířeny drenážní a protihlukové koberce. Jedná se o dvouvrstvé kryty i o tenké jednovrstvé úpravy. Snížení hlučnosti proti klasickým asfaltovým kobercům je o 6 i více dB. Jejich výhodou je rychlé odvedení vody při dešti, což přináší snížení nehodovosti a zlepšení pohodlí jízdy. V našich klimatických podmínkách jsou na těchto úpravách problémy se zimní údržbou a v rychlém zanášení mezerovitého koberce nečistotami. Díky tomu, že většinu našich stavebních firem vlastní velké světové koncerny (SKANSKA, VINCI, STRABAG, COLAS, SWIETELSKY apod.), jsou sledovány a využívány všechny novinky v oblasti pojiv, stabilizujících přísad, přísad zlepšujících zpracovatelnost. Trendem je používání tvrdších asfaltů. Při návrzích je nutno postupovat rozvážně, vzhledem k potřebné odolnosti proti vzniku mrazových trhlin při nízkých teplotách. V provádění prací je patrný vzestup, zejména ve výrobě asfaltových směsí. S běžně nabízenými výrobními zařízeními lze téměř dokonale a v požadovaném množství připravit všechny druhy používaných směsí modifikovaných či nemodifikovaných, obsahujících různé přísady či s možností přidání R-materiálu. Dalším trendem je výroba „teplých“ asfaltových směsí, které jsou značným přínosem pro ekologii. Ukázal jsem, že výrobci asfaltových vozovek se snaží vcelku úspěšně zvyšovat životnost svých vozovek a snižovat nutné zásahy při opravách a minimalizovat náklady na rekonstrukce. Úspěšně řeší otázky hluku a drsnosti. Přitom zachovávají přednosti asfaltových vozovek v otázkách operativnosti, možnosti zesilování vozovek a etapovitosti výstavby. (To se může uplatnit v případě PPP projektů i u dálničních staveb.) Jejich jednoznačnou výhodou je rychlé provádění oprav za částečného provozu. KR ITÉ R IA PRO ROZHODOVÁN Í O KRY TU VOZOVE K Uvedl jsem přednosti jednotlivých typů krytu a ukázal, že oba jsou schopny při správném dimenzování přenést vysokou zátěž. Při rozhodování je nutno počítat s rozdílnou životností konstrukce; u AB


6/2005

TÉMA TOPIC vozovek je počítáno dvacet let, u CB vozovek čtyřicet let. Nejdůležitějším kritériem při rozhodování by mělo být očekávané dopravní zatížení, zejména podíl těžké dopravy. V Rakousku při dopravním zatížení do pěti tisíc vozidel/24 hodin dostávají přednost AB vozovky, při zatížení od pěti do deseti tisíc vozidel/24 hodin je prostor pro ekonomická kritéria jasně stanoven v soutěži a při zatížení vyšším než osm až deset tisíc vozidel/ 24 hodin již dostávají přednost betonové vozovky. Ekonomické posouzení je nutno provádět podle LCC (Life Cycle Cost), což je proces ekonomické analýzy pro posouzení nákladů životního cyklu výrobku v celém životním cyklu. Metoda je používána v USA povinně od roku 1995 na základě požadavků FHWA. Také v Evropě je již běžně rozšířena. Analyzované období by mělo být vždy delší než návrhové, je doporučováno nejméně třicet pět let. Celkové náklady shrnují počáteční náklady a náklady na údržbu. Musí zahrnovat i náklady uživatelů, které mají na LCC největší dopad (stoupají se zhoršováním stavu vozovky a se ztrátami času jejich uživatelů). Metoda LCC je zahrnuta do HDM 4, které ŘSD používá pro posouzení efektivnosti a ekonomické návratnosti větších investičních záměrů. Metoda byla přizpůsobena domácím podmínkám a běžně se používá. Nevýhodou metody LCC je značné množství požadovaných údajů a jejich korektnost. Do výpočtových analýz je nutno vkládat prověřená objektivní data, zejména o nákladech na opravy a jejich cykličnost. Nelze vycházet ze skutečně vynaložených nákladů na opravy, které jsou vzhledem k nedostatku finančních prostředků výrazně nižší než by měly být, ani ze současné životnosti konstrukcí, protože je ovlivněna neprováděním cyklické údržby. Nemůžeme vycházet ani z technicky špatně provedených úseků, které bylo nutno rekonstruovat podstatně dříve před předpokládanou dobou životnosti. Přibližným vodítkem pro provedené výpočty jsou zkušenosti ze zahraničí. V Rakousku je zjednodušeně považována za příznivější betonová vozovka, pokud je její počáteční cena vyšší do 10 % proti asfaltové vozovce. V Německu existuje pro stavbu budovaných dálnic tzv. „pětimarkový výnos“ Spolkového ministerstva dopravy. Při rozhodování mezi betonovou a asfaltovou vozovkou se volí beton i tehdy, stojí-li m2 o 5 DM (od roku 2002 o 2,56 €) více než asfaltová technologie. Finanční rozdíl vystihuje nákladovou výhodnost betonových krytů z hlediska doby užívání. Vedle ekonomického posouzení existují ještě další kritéria, která mohou rozhodnutí o druhu konstrukce ovlivnit, např. • geologické poměry a únosnost podloží. Patří sem i poddolovaná území. V současné době, kdy příprava staveb trvá i deset let a jejich provádění vzhledem k mezinárodním smlouvám pouze dva roky, je otázka konsolidace zemního tělesa problematická; • trasa vykazuje velký podíl mostních konstrukcí, na kterých v ČR stále neprovádíme betonové vozovky. Střídání povrchů je pro dodavatele organizačně náročné a neekonomické, pro uživatele nepříjemné a vzhledem k různému „chování“ krytů v zimních podmínkách až nebezpečné; • etapovitost výstavby, zadávání staveb po menších úsecích, neujasněnost dalšího časového postupu výstavby; • místní podmínky vzhledem k dosažitelnosti potřebných materiálů, ale i vybavenosti potřebnými zařízeními; • povrch vozovky by měl zůstávat stejný minimálně v celcích 20 až 40 km. Investor by neměl připouštět změny krytu vozovky na základě ceny pro každou stavbu (někdy pouze 3 km), ale v ucelených tazích – požadavky uživatelů i údržbových organizací. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

O P R AV Y A R E K O N S T R U K C E V Z O V E K Pro opravy a rekonstrukce vozovek platí uvedené přednosti jednotlivých konstrukcí. Opravy asfaltových vozovek jsou všeobecně jednodušší. Opravy betonových vozovek méně časté, ale časově náročnější. Pro rekonstrukce dálnice je rozhodující doba uzavírky. Je-li více než dvojnásobná u betonových vozovek, jsou ztráty uživatelů způsobené uzavírkou většinou rozhodující pro ekonomické vyhodnocení. Závisí to na intenzitě dopravy, možnosti převedení jednoho nebo více pruhů do protisměru apod. (V Rakousku byl vyvinut tzv. dvanáctihodinový beton. Na dálnici A23 proběhly všechny potřebné práce od pátku 20 hod. do neděle 12 hod. Během dvou víkendů bylo sanováno 1250 m2 vozovky.) Z toho důvodu se zejména v USA praktikuje rozbití, segmentace staré betonové vozovky a její překrytí asfaltovými vrstvami. Takzvaná „rubelizace“ (celkové rozdrcení povrchu vozovky) a překrytí asfaltovými vrstvami je prováděno často za plného provozu, s uzavřením pouze poloviny jednoho jízdního pásu. Z ÁV Ě R Ve světě i v ČR se vedle sebe vyvíjejí obě technologie vozovek mající své výhody a nevýhody a tento trend bude pokračovat. V ČR není žádný předpis, který by stanovoval, jaká vozovka má být použita. Prostor pro rozhodování zůstává investorovi i projektantovi. Vzhledem k měnícím se vstupním cenám materiálů a místním podmínkám je u větších staveb vždy nutné provádět ekonomickou analýzu v nákladech pro jednotlivé typy vozovek po celou dobu životnosti (LCC) a vkládat do výpočtů korektní data. Pro vozovky zatížené dopravou s intenzitou nad dvacet tisíc vozidel/24 hod. a s vysokým podílem těžké dopravy jsou vhodné CB vozovky. Je třeba rozvinout jejich provádění na mostech, aby bylo minimalizováno střídání povrchů. Také otázce drsnosti a hlučnosti betonových vozovek je nutno věnovat stálou pozornost. Při provádění CB vozovek je nutné dodržovat všechny požadavky a předpisy. Nedostatky se projeví v konečné kvalitě (rovnost povrchu, drsnost, správné vyztužení spar atd.), jsou těžko a nákladně odstranitelné a mohou negativně ovlivnit vzhled a životnost díla. Je třeba si uvědomit, že stavíme dílo pro další generace. ŘSD při přípravě dálničních staveb a staveb rychlostních komunikací vychází z ekonomického posouzení nabídek a z místních podmínek. Na jednotlivých tazích většinou udržuje stejnou technologii, pokud nebyly technické důvody k její změně. Dálniční tahy D1, D2, D11, D47, R35, R1 mají betonové vozovky, D8, D5 částečně a D3 vozovky s asfaltovým povrchem. Domnívám se, že vozovky s betonovým povrchem by měly být ve větší míře používány při budování rychlostních komunikací, ale i při výstavbě některých zatížených silnic I. tříd, zejména v místech stoupacích pruhů, v místech parkovišť a odpočívadel. Pro opravy a rekonstrukce bude nutné vyvinout a používat postupy, které budou minimalizovat dobu jejich provádění. Na zbývající část dálniční sítě a sítě rychlostních silnic pak zpracovat předběžnou koncepci, která stanoví a zdůvodní, kde se jaký kryt vozovky předpokládá a kde bude prostor pro předkládání alternativních nabídek. To dá zájemcům o výstavbu dostatečný prostor pro přípravu k soutěži a investorovi snad sníží celkové náklady. Ing. Otakar Vacín provozní ředitel ŘSD ČR Čerčanská 12, 140 00 Praha 4 e-mail: [email protected], www.rsd.cz

6/2005

5

PROFILY PROFILES

ŘEDITELSTVÍ

SILNIC A DÁLNIC ČR PROFILE OF THE MANAGEMENT OF ROADS AN D MOTORWAYS, CZEC H R E PU B LIC Ředitelství silnic a dálnic ČR (ŘSD ČR) je státní příspěvkovou organizací zřízenou Ministerstvem dopravy a spojů ČR k 1. 1. 1997. V rámci svého základního předmětu činnosti plní následující hlavní úkoly: • hospodaří s dálnicemi a silnicemi I. třídy • zabezpečuje výstavbu, modernizaci, opravy a údržbu dálnic a silnic I. třídy • zabezpečuje podklady pro zpracování koncepcí • zabezpečuje realizaci schválené dopravní politiky • spolupracuje s příslušnými orgány státní zprávy • zpracovává podklady návrhy a zdůvodnění pro získávání a účelné rozdělování finančních prostředků • zajišťuje jednotnou technickou politiku oboru • zajišťuje vedení ústřední evidence a statistiky silnic a dálnic, zajišťuje vydávání silničních map • zabezpečuje informační systém silničního hospodářství • provádí poradenskou a konzultační činnost ŘSD ČR má v současné době přibližně 1600 zaměstnanců. Vlastní investorská a provozní činnost pro dálnice je zabezpečována ze závodů v Praze a v Brně a pro silnice I. třídy z třinácti oblastních investorských správ se sídly v krajských městech. Výkon vlastní údržby a oprav dálnic provádí třináct Středisek správy a údržby dálnic (SSÚD) a u silnic I. třídy organizace Správa a údržba silnic (SÚS), a to na smluvním základě.

ce, kdy se v jednom běžném roce stavělo šest dálničních tahů. V současné době je rozestaveno výrazně přes 100 km dálnic.“

ROK 2005 – PRVN Í DVA ÚSE KY Od 24. října tohoto roku užívají řidiči novou část dálnice D1 v délce 17,6 km, která pokračuje v trase Vyškov–Vrchoslavice (směr Zlín a později i Ostrava). Výstavba právě zprovozněné části byla zahájena v roce 2001, celkové náklady na její realizaci dosáhly cca 6 mld. Kč. Dokončení celé trasy je plánováno na rok 2010. V závěru roku bude otevřeno i 16 km dálnice D11 u Chlumce nad Cidlinou. Pro letošek se zde počítá s obousměrným provozem v jedné polovině dálnice, příští rok se již bude jednat o plnohodnotnou dálnici až k Hradci Králové. Česká republika si může v oblasti výstavby dopravní infrastruktury připsat mezinárodní primát. Úsek dálnice D11 mezi Žehuní a Chýští je ve svém měřítku nejrychleji stavěnou dopravní tepnou v Evropě. Stavba dlouhá 16 km byla zahájena v říjnu 2004 a v prosinci 2005 bude zprovozněna v polovičním profilu. Stavba 1104 je dlouhá 26 km a vede z Libic nad Cidlinou do Chýště, navazuje na ní stavba 1105 do Hradce Králové. Na všech částech úseku 1104 probíhají stavební práce, kterých se účastní stovky dělníků, desítky dopravních prostředků a stavební techniky (velkoobjemové dempry, dozery, bagry, vrtací soupravy apod.). „Pokud se, co do rychlosti výstavby, podíváme na jiné stavby v České republice nebo v Evropě, tak žádná z nich se nemůže dálnici D11 vyrovnat. Stavba 1104 je díky velkému nasazení nejV R O C E 2 0 0 6 B U D E OT E V Ř E N O 7 2 K M rychleji stavěným dopravním tahem,“ uvedl generální ředitel ŘSD NOVÝCH DÁLNIC ČR Ing. Petr Laušman. V roce 2005 probíhala výstavba současně na šesti dálničních Dálnice D11 v úseku Libice nad Cidlinou – Chýšť je velmi sletazích. Většina z rozestavěných kilometrů bude uvedena do pro- dovanou komunikací v České republice. Důvodem jsou vysoké vozu již v příštím roce, část dokonce ještě letos (obr. 1). intenzity dopravy na silnici I/11 a snaha otevřít obchvat dopravou ŘSD ČR jako investor a správce dálniční sítě a sítě silnic I. tříd sužovaného města Chlumec nad Cidlinou již letos. Druhým důvoútočí na rekordní čísla v historii českého dálničního stavebnic- dem je vládní slib z roku 2001 továrně TPCA. Dopravní obslužtví. Jan Hoření, mluvčí ŘSD: „ještě nikdy se nevyskytovala situa- nost na Prahu již byla zajištěna, teď zbývá ještě směr východní. Náklady na výstavbu 26 km dlouhého úseku Obr. 1 Stávající a plánované se pohybují kolem 8 mld. Kč. Celý úsek D11 od dálnice a rychlostní Poděbrad k Hradci Králové bude jako plnohodkomunikace notná dálnice zprovozněn koncem roku 2006. Fig. 1 Current and planned Těchto 45 km bude stát zhruba 15 mld. Kč. motorways and expressways

6

ROK 200 6 – „ŽNĚ“ NOVÝCH DÁLNIC Příští rok bude, co se týče přírůstku nových dálničních úseků, na poměry v České republice výjimečný. Celkem 72 km tvoří stavby: • 3,5 km dlouhá střední část plzeňského obchvatu, která zahrnuje 380 m dlouhý tunel Valík a 445 m dlouhý most přes řeku Úhlavu. Tím bude zcela dokončen obchvat Plzně i celá dálnice D5 v délce 150 km (Praha–Plzeň–Rozvadov). Pro zajímavost – v roce 1989 končila tato dálnice na 29. km. • 23,4 km dlouhý úsek dálnice D8 z Ústí nad Labem na německou hranici u Petrovic. Dálnice bude zdolávat 482 m převýšení přes hřeben


6/2005

PROFILY PROFILES Krušných hor a její součástí budou tunely Libouchec a Panenská (délkou 2 km nejdelší dálniční tunel v zemi). K dokončení D8 z Prahy do Německa bude poté scházet jen pasáž Lovosice–Řehlovice procházející v délce 16,4 km přes České středohoří. Na naši D8 bude navazovat německá A17 do Drážďan. • 45 km dlouhý celistvý úsek dálnice D11 mezi Poděbrady (dnešní konec dálnice) a Hradcem Králové. Před krajským městem bude na posledních 4 km trasy postaven provizorní sjezd z dálnice kvůli nevypořádaným pozemkům. R O K Y 2 0 07 A 2 0 0 8 – B U D E M E P O K R A Č O V AT Ve výstavbě jsou i zatím nejmenované dálnice D3 a D47. Severně od Tábora byl v roce 2004 otevřen nový úsek budoucí dálnice D3, na který v současné době navazuje výstavba dalších 8,7 km. K jejich zprovoznění by mělo dojít v roce 2007. Velká část trasy dálnice D47 je již rovněž ve výstavbě. Celá dálnice by měla veřejnosti sloužit od konce roku 2008. Je logické, aby národní dálniční tah spojující tři největší města země (Praha, Brno, Ostrava) nesl označení D1. Vzhledem k historickému vývoji byly trasy D1 i D47 odděleny. Od uvedení do provozu bude dálnice D47 označena jako dálnice D1. Ta bude mezi Prahou a polskou dálnicí dosahovat délky 377 km. D Á L N I C E D 47 Dálnice D47 bude měřit 80,156 km a spojí Lipník nad Bečvou, Ostravu a Polsko. Vnitrostátní význam D47 spočívá především v kvalitním zpřístupnění Ostravsko-karvinského regionu se zbytkem republiky. Tím se vytvoří předpoklady pro vstup investorů do regionu a oživení ekonomického rozvoje. Začátkem listopadu zveřejnilo ŘSD ČR svůj záměr zprovoznit významnou část dálnice D47 o rok dříve, než bylo plánováno. Celých 17 km D47 bude otevřeno v roce 2007. Jedná se o průtah Ostravou a trasu po Bohumín (stavby 4708 a 47091). Úseky budou dostavěny dříve i přes komplikace spojené s řadou různých silničních a inženýrských přeložek či složitostí z hlediska vlastnických práv. Urychlené dokončení úseků dálnice D47 bude mít především přínos pro obyvatele Moravskoslezského kraje. Podle odhadů ŘSD ČR projede v roce 2010 na ostravském úseku dálnice D47 přes 40 tisíc vozů denně. V roce 2008 bude následovat dokončení dalších čtyř úseků mezi Lipníkem nad Bečvou a Ostravou. MD ČR chce co nejdříve získat územní rozhodnutí pro stavbu úseku z Bohumína k česko-polské státní hranici. Dálnice bude obsluhovat i mezinárodní tranzit, především směr Rakousko–Polsko. Projekt dálnice D47 obsahuje více než dva tisíce stavebních objektů, z toho čtrnáct velkých mostů, čtrnáct mimoúrovňových křižovatek a jeden ražený tunel. Celých 13 % délky trasy tvoří mosty a estakády. Je počítáno s odpočívkami u obce Vražné (Odry) a u Antošovic a budou postaveny dvě SSÚD v Mankovicích a v Ostravě. Celkové náklady na výstavbu dálnice D47 podle ŘSD ČR dosáhnou částky 57 mld. Kč. Dálnice D47 má vlastní internetovou prezentaci na adrese www.viamoravica.cz a Informační centrum dálnice D47 umístěné v Klímkovicích. PRAHA BEZ OKRUHU – NEPRŮJEZDNÉ MĚSTO Do roku 2006 bude dostavěno 90 km nových dálnic, což bude pro osobní i nákladní dopravu jednoznačný impuls. Praha se stane městem, kde budou paprskovitě končit a začínat čtyři tranzitní dálnice a další rychlostní silnice. Po dokončení uvedených úseků dálBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

nic se může znatelně zvýšit doprava kolem Prahy i přímo v hlavním městě. Osobní i nákladní vozidla budou motivována k tomu, aby využila pohodlné dopravy po nových dálnicích. Jakmile se dostanou do Prahy, narazí na komplikovanou dopravní situaci. Klíčový problém podle ŘSD ČR spočívá především v absenci Pražského silničního okruhu (rychlostní silnice R1). Neexistuje územní plán Velkého územního celku Pražského regionu a mimo území Prahy není na mnoha úsecích stále jasné, kudy by měl okruh vést. Proto ŘSD ČR nemá potřebná územní rozhodnutí a nemůže dále postupovat. Nyní se přechází k realizaci jižní části okruhu, která by měla definitivně propojit dálnice D1 a D5, a to snad v roce 2009. První ze tří částí by se měla začít stavět během několika málo měsíců, další postupně v roce 2006 a 2007. Největší problémy v přípravě jsou momentálně u severní části R1. Ředitelství silnic a dálnic ČR, Tiskové oddělení Čerčanská 12, 140 00 Praha 4 tel.: 241 084 516, 241 084 515, www.rsd.cz

Z podkladů Tiskového oddělení ŘSD ČR připravila redakce Tab. 1 V současné době rozestavěné dálniční tahy Tab.1 Motorway lines under construction Dálnice D1* D3 D5 D8 D11 D47**

úsek Vyškov – Vrchoslavice Mezno – Chotoviny střední část plzeňského obchvatu Ústí n. L. – Německo Poděbrady – Hradec Králové Lipník n. B. – Ostrava – Polsko

délka úseku orientační cena

plánované dokončení

17,6 km

6,0 mld. Kč

2005 – dok.

8,7 km

2,5 mld. Kč

2007

3,5 km

2,5 mld. Kč

2006

23,4 km

19,0 mld. Kč

2006

48,3 km

15,0 mld. Kč

2006

80,2 km

57,0 mld. Kč 2007 až 2009

* Týká se i stavby obchvatu Kroměříže 3 km 1,5 mld. Kč ** Týká se zatím staveb 4704, 4707, 4708, 4709.1 a 2 či jejich součástí (cca 44 km). Tab. 2 Již dokončené úseky Pražského okruhu Tab. 2 Finished sections of the Prague ring road Stavba 510 Satalice–Běchovice 515 Slivenec–Třebonice 516 Třebonice–Řepy 517 Řepy–Ruzyně

Délka 3,2 km 7,2 km 3,3 km 2,5 km

Tab. 3 Ještě nedokončené úseky Pražského okruhu Tab. 3 Unfinished sections of the Prague ring road Stavba 511 Běchovice–D1 512 D1 – Jesenice–Vestec 513 Vestec–Lahovice 514 Lahovice–Slivenec 518 Ruzyně-Suchdol 519 Suchdol–Březiněves 520 Březiněves–Satalice 6/2005

Délka 12,6 km 8,8 km 8,3 km 6,0 km 9,4 km 6,7 km 13,7 km

7

DÁLNICE

A RYCHLOSTNÍ SILNICE V S CEMENTOBETONOVOU VOZOVKOU

ČR

Dálnice D1, 231. km, směr Praha Highway D1, 231st km, direction to Prague

Dálnice D1, 244. km, směr Ostrava Highway D1, 244th km, direction to Ostrava

Dálnice D1, 247. km, dočasný konec Highway D1, 247th km, temporary end

Dálnice D11, 32. km, směr Praha Highway D11, 32th km, direction to Prague

Dálnice D1, 34. km, směr Praha Highway D1, 34th km, direction to Praha

Dálnice D2, 17. km, směr Brno Highway D2, 17th km, direction to Brno

Rychlostní siln ice R1, 25,7. km, směr Praha-Ruzyně Highway R1, 25,7th km, direction to Prague-Ruzyne

Dálnice D5, 94. km, směr Praha Highway D5, 94th km, direction to Prague

Rychlostní silnice R35 u Olomouce Highway R35 near Olomouc

Výstavba tunelu Panenská na dálnici D8 Building of Panenska tunnel on the highway D8

Výstavba dálnice D1, 236. km Building of highway D1, 236th km

fotografie: archív ŘSD ČR

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

ROZŠÍŘENÍ LETIŠTĚ FUNCHAL NA MADEIŘE EXTENSION OF FUNCHAL AIRPORT ON MADEIRA ISLAND P AV E L H U S T O L E S Článek popisuje výstavbu visuté vzletové a přistávací dráhy letiště Funchal – Madeira. The paper describes construction of the elevated runway at Funchal Airport – Madeira. Portugalský ostrov Madeira se svým subtropickým podnebím a přírodními krásami je lákavým turistickým cílem. Jeho dostupnost byla až donedávna velice limitována. Spojení s pevninou je možno lodí anebo letecky. Při vzdálenosti přes tisíc kilometrů od Lisabonu je cestovaní lodí poměrně zdlouhavé. Letecká doprava byla limitována kapacitou letiště, které umožňovalo přistání menších letadel, a to jen v počtu čtyř letadel za hodinu a pouze během dobré viditelnosti. Největší z možných letadel A320 či B757 při maximální odletové hmotnosti 110 t nemohly plně tankovat vzhledem k malé délce vzletové a přistávací dráhy a při delších letech museObr. 1 Celkový pohled na dráhu před dokončením v roce 2000 Fig. 1 View on runway before construction finish in 2000

10

ly během své cesty přistát a dotankovat. Kapacita hotelů na Madeiře byla mnohem větší, než umožňovala doprava na ostrov. A přitom ostrov žije vedle pěstování ovoce a květin a produkce vína hlavně z turistického ruchu. Evropská unie přispěla Portugalsku na rozšíření letiště, a tak bylo možno v roce 1995 zahájit stavební práce. Pro rozšíření kapacity a bezpečnosti provozu bylo nutno prodloužit dráhu o více než 1 km, mírně ji pootočit pro zlepšení přibližovacích podmínek, rozšířit plochu pro odstavení letadel, rozšířit letištní terminál, vybudovat nové parkovací plochy v prostoru před letištěm, zlepšit přístup k letišti, zajistit nové zabezpečovací zařízení pro provoz při ztížených podmínkách, vybudovat zcela nové prostory pro přepravu zboží (kargo) atd. Rozšířený terminál s provozem ve dvou úrovních vyžadoval vybudování přístupové rampy rovnoběžné s budovou terminálu. Zlepšení přístupu k letišti znamenalo prodloužení připravované a částečně již budované dálnice. Tato dálnice prochází pod novou částí dráhy. Oba zmíněné mostní objekty, i když nejsou malé, se ztrácejí vedle rozměrů mostní konstrukce nové dráhy.

Souostroví Madeira je v podstatě tvořeno vrcholy podmořských sopek vypínajících se z hloubky přes 3000 m do výše 1862 m n. m. Celý ostrov je velice členitý a lze obtížně najít vhodné místo pro vybudování letiště. Stávající letiště mělo startovací a přistávací dráhu příčně přes výběžek mezi dvěma zálivy. V osmdesátých letech byla dráha prodloužena na obou koncích; na jihozápadním konci násypem podpíraným opěrnými zdmi zasahujícími až do moře, na severovýchodním násypem a mostní konstrukcí dosahující až k pobřeží. Dráha tak dosahovala délky 1780 m. Přístup od severovýchodu byl nepříjemný pro piloty, přistávalo se proti mostní konstrukci (podobně jako přistání na letadlovou loď) ve výši 58 m nad mořem. Nové prodloužení dráhy znamenalo přemostění zálivu a ukončení dráhy na dalším výběžku. Klient požadoval provedení nové konstrukce ve stejném duchu jako část z osmdesátých let dle návrhu Prof. Cardosa z Lisabonské univerzity. Konstrukce je tvořena 31 příčnými rámy o pěti polích délky 32 m s konzolami 14,5 m dlouhými v modulu 32 m. Mezi rámy je podélně pnutá deska 176 m široká. Celková délka nové konstrukce je 1002 m. Konstrukce je rozdělena do dvou


6/2005

STAVEBNÍ


Obr. 2 Půdorys a řezy konstrukcí dráhy Fig. 2 Plan and Sections

dilatačních celků délky 554 m a 448 m, které původně měly být dvěma etapami výstavby. Během výstavby bylo rozhodnuto urychlit dokončení celé přistávací dráhy, a tak neprodleně pokračovat ve výstavbě. Celá konstrukce byla vybudována bez jakéhokoliv přerušení či jiného dopadu na leteckou dopravu. Práce v těsném dosahu stávající dráhy byly organizovány v normálních mezerách letového řádu a v noci (od 24.00 do 6.00), kdy se normálně nelétalo. Výhodou bylo pootočení dráhy, takže s výjimkou prvních polí se pracovalo mimo osu dráhy. Výstavba prodloužení dráhy byla zahájena na jaře 1996 a nová dráha byla dána do provozu v září 2000. Celková přestavba letiště byla dokončena v roce 2005. TEC H N IC KÉ PAR AM ETRY Návrhovým letadlem byl Boeing B 747400 s celkovou odletovou hmotností 396 t. Madeira je seismicky aktivní oblast a konstrukce byla navržena tak, aby odolala seismickým účinkům pro zónu C dle portugalské normy RSA, což odpovídá základnímu seismickému zrychlení 0,2 g. Výpočet byl založen na portugalské normě REBAP, která je modifikovanou verzí Eurokódu 2. Pro prvky, kde nebyla portugalská norma (ložiska, mostní závěry atd.), byly použity Eurokódy nebo Britské normy. POPIS

KONSTRUKCE

Zásyp moře Vzletová a přistávací dráha kříží zátoku až 20 m hlubokou. Původní návrh předpokládal vrtání pilot pro základy přímo do mořského dna s horizontálním roštem spojujícím jednotlivé patky nad hladinou

moře. Dodavatel navrhl použít ohromné množství materiálu vytěženého při změně směru dráhy pro zásyp zálivu, a tak získat pracovní plošinu. Návrh ochrany této plošiny byl testován v Delft Hydraulics Laboratory v Nizozemí. Ochrana s použitím vytěžené skály má být během doby vytvarována působením mořského příboje do přirozeného tvaru příbojové lavičky. Zakládání Celý ostrov je vulkanického původu. Střídají se zde vrstvy ztuhlé lávy, velice tvrdého čediče s čedičem porézním, tufy, sopečným popelem a jílovitými vrstvami. Pro založení pilířů byly použity tři různé typy zakládání: • plošné základy pro pobřežní pilíře na zdravé skále, • mikropiloty, kde zdravá skála byla přeObr. 3 Ochrana proti příboji, v pozadí práh původní dráhy Fig. 3 Breakwater, runway threshold in the background


6/2005

kryta měkčími materiály jako hluboce zvětralý čedič, tufy anebo sopečný popel • velkoprofilové piloty v oblasti zasypaného zálivu. Pro zjištění nutné hloubky založení bylo provedeno pod každou patkou 5 vrtaných sond. Pilotové základy jsou většinou skupiny osmi vrtaných pilot průměru 1,5 m (86 základů). Devět základů má po dvanácti pilotách o průměru 1,2 m. Vrtané piloty mají velice rozdílné délky a dosahují až 58 m; celková délka vrtaných pilot je přibližně 25 000 m. Mikropiloty byly použity u tří základů, které sestávají ze skupin sto dvaceti pilot o průměru 0,2 m a průměrné délky 15 až 25 m. Koncové opěry jsou založeny plošně na zdravé skále. Obr. 4 Jihozápadní opěra, pohled z rubu před instalací vodorovných zemních kotev Fig. 4 Southwest abutment, rear view before earth anchors erection

11

STAVEBNÍ


Obr. 6 Dobetonování sudých polí v druhé fázi výstavby Fig. 6 Falsework for even span closing portion in the 2nd Stage of construction

Spodní stavba Jihozápadní opěra je v prodloužení stávající žebrové opěry a je orientována přibližně pod 45° k ose dráhy s výjimkou poslední části, kde se ohýbá kolmo k ose dráhy. Kotvená žebra jsou po 15 m a dosahují výšky 22 m. Vodorovné kotvy jsou umístěny 8 m pod vrcholem zdi. Opěra je půdorysně klenuta mezi žebry. Severovýchodní opěra je půdorysně mnohem komplikovanější. Je přímá

mezi nekotvenými žebry. Dosahuje výšky 27 m se žebry ve vzdálenostech 14,6 až 16 m. Pilíře mají průměr 3 m s proměnnou výškou od 3,2 do 45,7 m (většinou přes 40 m) a jsou v modulu 32 x 32 m. Většina pilířů je monoliticky spojena s vrchní stavbou, s výjimkou několika kratších pilířů, kde jsou ložiska. Pilíře při své výšce jsou velice flexibilní, přenášejí však všechny vodorovné síly včetně brzdných sil letadla, seismických sil, teplotních změn, smršťování a dotvarování. Základové patky jak plošné, tak na pilotách, jsou dvoustupňové se spodním stupněm osmihranným 12,5 x 12,5 x 3 m a horním stupněm kruhovým o průměru 8 m a 2,5 m vysokým. Vrchní stavba Konstrukční systém sestává z příčných rámových portálů a podélně pnuté desky. Portály mají většinou pět polí po 32 m a koncové konzoly 14,5 m s celkovou délkou 189 m. Výjimku tvoří rámy na začátku a konci, kde je menší šířka konstrukce. Výška nosníku je 3,6 m uprostřed pole a 5,6 m v podpoře nad pilířem. Nosník je tvaru „I“ se spodní přírubou šířky 3 m umožňující pojezd bednění desky. Tloušťka desky je proměnná od 1 m Obr. 7 Dokončené příčné rámy Fig. 7 Completed cross frame portals

12

Obr. 5 Posuvná skruž příčných nosníků Fig. 5 Transverse girder traveling falsework

ve středu rozpětí do 1,7 m ve vetknutí do příčného nosníku. Celková šířka desky je 178 m. Spojení s původní konstrukcí je pomocí vloženého pole mezi konzolami jak původní, tak nové konstrukce. To umožňuje svislý, příčný i podélný nezávislý pohyb obou konstrukcí. Hlavním zdrojem nerovnoměrné vertikální deformace je pružná deformace, smršťování a dotvarování betonu pilířů; nerovnoměrné sedání je v porovnání s těmito vlivy zanedbatelné. Konstrukce 1. a 2. etapy jsou spojeny kloubově s možností nezávislého podélného a příčného pohybu obou konstrukcí. Příčné nosníky byly betonovány v první etapě postupně na posuvném bednění počínaje nosníkem s dvěma konzolami o délce 54,5 m a dále pak v délkách po 32 m (38,5 m poslední úsek). Ve druhé etapě, ve snaze urychlit tempo výstavby byla nejprve betonována lichá pole s konzolami na obě strany (57,5 + 54 + 57,5 m) a dodatečně pak sudá pole pomocí zavěšeného bednění v délce 10 m. Bednění se posouvalo podél příčníku podepřeno na trvalých konzolách pod vrcholem pilířů. Mezi jednotlivými příčnými rámy se přesouvalo po zemi. Deska byla betonována opět v pěti etapách s konzolou do dalšího pole a mezerami dobetonovávanými později v příčném směru. Bednění desky se přesouvalo příčně po spodní přírubě příčníků a podélně do dalšího pole po přečnívajících koncích příčníků.


6/2005

STAVEBNÍ

Obr. 8 První fáze výstavby desky – oboustranná konzola Fig. 8 Deck slab construction 1st step – both side cantilever

Konstrukce je předepnuta podélně i příčně v mnoha různých etapách. Nosníky první etapy byly předepnuty spojitými kabely nastavovanými v místě konstrukčního spoje, zatímco u druhé etapy byly použity kabely na celou délku lichých polí s konzolami a následně krátké kabely pro vložená sudá pole procházející přes konstrukční spáry. Další kabely na celou délku nosníku přes pět polí byly předepnuty společně s příčným předpětím desky. Deska je podélně předepnuta jak spojitými kabely spojovanými v místě konstrukční spáry, tak dalšími kabely vedenými přes dvě anebo tři pole. Příčně je deska předepnuta přímými kabely centricky v polovině své tloušťky. Předpínalo se tři dny po betonáži, když beton dosáhl krychelné pevnosti 32 MPa. Posuvné bednění bylo přemístěno následující den. Celý cyklus trval šest až sedm dní. Největší části betonované během jedné pracovní směny byly nosníky se dvěma konzolami (přes 900 m3). V období největší intenzity provádění betonářských prací bylo nutno zpracovat denně ve dvou směnách přes 2000 m3 betonu. Betonáž masivních konstrukcí vyžadovala řešení několika problémů. Větší frakce kameniva pro beton tvořil drcený čedič. Ovšem problém nastal s jemnými frakcemi. Na Madeiře není

žádný zdroj písku, kromě moře. Byl používán nepraný mořský písek, pouze se z něj nechala vytéct voda. Při absenci chloridů v drceném čediči nepřesáhl obsah chloridů v betonu přípustný limit. Zatřídění konstrukce z hlediska Eurokódu 2 je třída prostředí 4a, což zvyšovalo nároky na kvalitu betonu a použitého cementu. Betonáž probíhala pomocí čerpadel a distributorů betonu na místě ukládky. U prvních rámů, kde byl možný přístup z úrovně +30 m, byl beton dopravován svisle nahoru; později po dokončení jihozápadní opěry vodorovně z prostoru za opěrou, případně z již dokončené konstrukce, jak výstavba postupovala. U druhého dilatačního dílu pak ze souběžné rozestavěné dálnice. Tvrdnutí betonu bylo vzhledem k teplo-


Obr. 9 Betonáž desky – dobetonování předchozího pole s konzolou do dalšího pole Fig. 9 Construction of deck slab – completion of previous span with cantilever into next span

tě prostředí poměrně rychlé, proto bylo nutné zpomalovat rychlost tvrdnutí použitím směsného cementu a retardačními přísadami. Po betonáži bylo třeba účinně povrchově chladit (boční bednění bylo asi hodinu po dokončení betonáže odsunuto a prostor mezi bedněním a stěnou byl účinně větrán). I tak nad pilíři dosahovala teplota 80 °C. Vlivem nerovnoměrné teploty při počátcích tvrdnutí vznikaly v oblasti nad pracovní spárou nad pilíři trhlinky až 1 mm široké. Trhlinky byly eliminovány pod normové hodnoty zvýšeným vyztužením svislých povrchů beto-

Obr. 10 Letecký pohled zachycující různá stadia výstavby Fig. 10 Aerial view showing various construction stages BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2005

13

STAVEBNÍ


Obr. 11 Betonáž příčného nosníku pomocí distributoru s dosahem 15 m Fig. 11 Concrete pouring using distributor with 15 m reach

Obr. 13 Betonáž šikmé krajní bariéry Fig. 13 Concrete pouring of edge safety barrier

Obr. 12 Pracovní spára na konci konzoly s kotvami pro nastavení a trubkami pro procházející předpínací kabely Fig. 12 Construction joint at cantilever end with coupling anchors and ducts for continuing

Obr. 14 Dráha pro přesun bednění desky zavěšená na koncích příčníku, v popředí polovina dálničního mostu Fig. 14 Travelling way for deck slab falsework. Construction of the first half of the motorway

nu. Pro návrh vyztužení byla použita britská norma BD 28/87. Dalším problémem bylo nadvýšení posuvného bednění, které dosahovalo přibližně 50 % teoretických hodnot a záviselo na rychlosti betonáže. Částečně ztvrdlý beton při spodním líci nosníku vytvářel oblouk, který spolupůsobil s nosnou konstrukcí bednění a snižoval tak jeho průhyb. Obr. 15 Dokončená dráha, v popředí výstavba druhé poloviny dálničního mostu Fig. 15 Runway in service since September 2000

14


6/2005

Literatura: [1] Hustoles P.: Funchal Airport Extension, fib Symposium Praha 1999 [2] Segadães Tavares A.: Funchal Airport Extension, Madeira Island, Portugal, Structural Engineering International 4/2004

Veškeré materiály kromě kameniva do betonu, jak je uvedeno výše, bylo nutno na Madeiru dovézt. Mostní vybavení Všechna použitá ložiska jsou hrncová. Většinou jsou navržena pro vertikální reakci, tj. všesměrně pohyblivá; pouze u dvou sloupů výšky kolem 20 m jsou pevná. Normové zatížení na ložiska pilířů je 5300 t, na opěrách 1700 t a 175 t pro ložiska mezi dilatačními celky. Pro zachycení vodorovných brzdných sil o velikosti 400 t působících bez vertikální reakce mezi stávající konstrukcí a vloženým polem bylo nutno použít trny a vedené trny. Pro zajištění vodorovných pohybů mezi opěrami a nosnou konstrukcí je použit mostní závěr T330 umožňující podélný pohyb ±135 mm a příčný pohyb ±125 mm. Tento závěr je zesílen v šířce přistávacího pruhu, aby byl schopen přenést brzdné síly. Závěr T100 je použit mezi přechodovým polem a původní konstrukcí, T50 mezi původní konstrukcí a opěrou. K zajištění vzájemného převážně seismického podélného pohybu ±260 mm a příčného pohybu ±250 mm mezi částmi hlavní konstrukce byl použit žaluziový závěr. Podél dráhy jsou na každé straně použity dvě bariéry. První 1 x 1 m situovaná 6 m od hrany desky slouží pro zachycení podvozků letadla. Druhá na hraně konstrukce ve sklonu 34°, 4,8 m dlouhá a 2,4 m vysoká má zablokovat nos letadla a tak zabránit překlopení letadla. Z ÁV Ě R E M V roce 2004 obdržela konstrukce prodloužení dráhy letiště Funchal mimořádné ocenění od International Assocation for Bridge and Structural Engineering (IABSE). Ing. Pavel Hustoles Mott MacDonald Praha, s. r. o. Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: 221 412 820, fax: 221 412 810 e-mail: [email protected]

Základní údaje o stavbě Výkopy Zásyp zátoky Piloty Beton Výztuž měkká Výztuž předpínací Zákazník Konzultant Projektant dodavatele Dodavatel

3 500 000 m 3 400 000 m3 42 000 m3 480 000 m3 32 000 t 9700 t ANAM, Aeroportos e Navegação Aérea da Madeira, S.A. Consortium: Consulgal, Mott MacDonald, O'Brien-Kreitzberg, Prima Consortium: Segadães Tavares & Assoc. a Consulmar Noavapista, S.A. (Zagope, Andrade Gutierrez, SPIE Batignolles, OPCA) 3

síla zkušenosti 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 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 www.mottmac.cz, e-mail: [email protected]

Foto: Archiv Mott MacDonald Ltd a P. Hustoles 15

STAVEBNÍ


CEMENTOBETONOVÉ

LETIŠTNÍ PLOCHY CONCRETE AIRPORT PAVEMENTS VLADIMÍR ROITH Vozovky letištních ploch tvoří v oboru vozovek pozemních komunikací specifickou skupinu vzhledem ke svým rozměrům, rozdílnému typu namáhání a časovým problémům při jejich opravách a rekonstrukcích. Způsob rekonstrukce musí být vybrán velmi pečlivě, protože při špatném výběru dojde znovu k rychlému rozvoji poruch. Při správném návrhu konstrukce a technologické kázni při provádění se odvděčí životností dlouhou několik desítek let. Článek stručně popisuje vývoj konstrukcí vozovek a jejich rekonstrukcí na letišti Praha–Ruzyně. Airports pavements represent specific type in the group of road constructions due to their characteristics such as their size and extend, different types of load requirements and varies time problems in the course of their repairs and reconstructions. It is very important to carefully consider on the design of the refurbishment, as in the case of wrong solution the damages will occur again soon. In case of right design of the construction and correct implementation of the work such construction will last for many years. The article roughly describes the changes of the built up of the concrete pavements and their reconstructions on the airport Prague-Ruzyne.

H I S T O R I E , O P R AV Y A S O U Č A S N O S T Letištní vozovky dopravních letišť mají v celé škále vozovek pozemních komunikací specifické postavení vzhledem ke svým šířkám, velkým statickým i dynamickým zatížením a nemožnosti delších výluk z provozu při opravách a dostavbách. Reprezentativním dlouhodobě sledovatelným vzorkem cementobetonových letištních ploch s extrémním namáháním jsou vozovky na mezinárodním letišti Praha–Ruzyně. První vozovky se zde začaly budovat ve čtyřicátých letech minulého století. Jejich konstrukce odpovídala zatížením od podvozků tehdejších letadel a tehdejším zvyklostem a byla následující: cementobetonová deska 220 až 240 mm + štěrk + štěrkopísek nebo štěrk + škvára; celková tloušťka vozovky byla cca 520 až 550 mm. Při další největší výstavbě, tzv. II. výstavbě na letišti Ruzyně v první polovině šedesátých let, kdy byla vybudována nová vzletová a přistávací dráha (RWY) 07/25 vč. navazujících pojezdových drah (TWY) a severní odbavovací plocha, byla konstrukce nových ploch jednotná: cementobetonová deska tloušťky 320 mm + cementová stabilizace tloušťky 140 mm + hlinitá stabilizace tloušťky 140 mm + štěrkopísek tloušťky 250 mm. Rozměry desek byly zvoleny poměrně velké 8 až 9,5 x 7,5 m. U prvních zpevněných vozovek ze čtyřicátých let se vlivem narůstajícího provozu a zvyšování hmotnosti letadel začaly objevovat poruchy, a proto se muselo v padesátých a šedesátých letech přistoupit k opravě (hlavně u RWY 13/31). Oprava v tehdejší době, vzhledem k požadav-

ku na minimalizaci výluk drah z provozu a technologickým možnostem, byla prováděna položením nové cementobetonové (CB) desky na původní starou desku. Desky byly odděleny tenkou vrstvou (20 až 30 mm) z plastického asfaltobetonu. Již v druhé polovině sedmdesátých let se i u vozovek budovaných v rámci II. výstavby začaly vlivem rozdílné kvality betonu (a zřejmě i pokládky) a vlivem velkých rozměrů desek objevovat poměrně rozsáhlé poruchy (koroze povrchu, trhliny, ulomené rohy apod.). Počátkem osmdesátých let byla situace neúnosná a bylo nutné přikročit k rekonstrukci obou hlavních drah letiště – jak RWY 07/25 (v současnosti označená jako 06/24), tak i starší RWY 13/31. Opět bylo zvoleno nadbetonování nových CB desek. Jako oddělující, separační vrstva mezi starou a novou deskou byla tentokrát zvolena tenká živičná vrstva z hmoty nazývané „Separol“. Nejprve byla opravena RWY 13/31. Na této dráze se tak objevily úseky, kde jsou tři CB desky nad sebou. Následně pak byla stejnou technologií opravena RWY 07/25 a to vč. jejího prodloužení v délce 600 m. Brzy po dokončení obou rekonstrukcí se opět začaly v krytu objevovat poruchy. Důvod byl vlastně velmi jednoduchý – spodní deska nebyla (a ani nemohla být) dokonale rovná a její nerovnosti okopíroval spodní povrch nové desky. Vlivem rozdílných rozměrových změn od rozdílných teplotních namáhání obou desek došlo k posunu horní desky po spodní, a tím k „odjetí“ otisku spodního povrchu horní desky z tvaru povrchu dolní desky a místy došlo k „bodovému“ podpírání

Obr. 1 Jedno z mnoha návěstidel v letištní vozovce Fig. 1 One from many lights in airport pavement Obr. 2 Plocha Sever pro odbavování největších letadel Fig. 2 Apron North for handling of the biggest aircrafts

16


6/2005

STAVEBNÍ

Obr. 3 Letištní vozovky jsou zatěžovány i plnými koly, pohled na podvozek nástupního mostu Fig. 3 Airport pavements are loaded by solid tyre too, the view of the gear of boarding bridge

horní desky. Rozvoj poruch byl na nejvíce namáhaných úsecích v oblasti prahů 25 (východní okraj dráhy 07/25) a 31 (jižní okraj dráhy 13/31) poměrně rozsáhlý, a proto se muselo počátkem devadesátých let přikročit k další rekonstrukci těchto drah v oblasti uvedených prahů. Rekonstrukce byla již provedena tak, že byly vybourány všechny staré CB desky a nahrazeny jednodeskovým krytem. V současné době se na letišti Ruzyně u nových vozovek s tuhým krytem provádějí výhradně jednodeskové kryty s tloušťkou desky 320 až 340 mm, celková tloušťka vozovky je pak 850 až 900 mm (podle zatížení). Vozovky jsou navrhovány na zatížení hlavním podvozkem letadla ve tvaru dvojitého tandemu se zatížením na jedno kolo až 275 kN při huštění 1,4 až 1,5 MPa. Pevnost v tahu ohybem u ztvrdlého betonu se takřka výhradně požaduje 5 MPa. Z důvodu úspor jsou na okrajích ploch, kam nemůže návrhový podvozek vůbec nebo jen výjimečně najet, prováděny výrazně tenčí konstrukce. Jako hlavní podkladní vrstva je navrhována vrstva z kameniva stmeleného cementem. Běžně je samozřejmě prováděna pod krytem, ale u rozsáhlých letištních ploch (v obou směrech) může být (v zimním období) problém s vodou prosáklou pod kryt do podkladních vrstev, kterou je třeba rychle odvést. To je výhodné řešit pomocí sítě drenáží, ale hlavně horní podkladní vrstvou z mezerovitého betonu. Některé stavební firmy však vrstvu z tohoto materiálu nerady provádějí.

U CB krytu letištních ploch se osvědčil spárořez se základním rozměrem 5 x 5 m, s kotvenými příčnými spárami pomocí kluzných trnů a pracovními podélnými spárami kotvenými pomocí ozubů. Velmi vhodné je i přikotvení krajních podélných i příčných spár pomocí kotev z hřebínkové oceli. Povrch desek se upravuje pomocí košťat, aby se získala potřebná drsnost, která zajistí dlouhodobě potřebné protismykové vlastnosti na vzletových a přistávacích dráhách. Předpisy zatím neumožňují na plochách, kde je pojezd letadel pomalý (odbavovací a odstavné plochy apod.) a není tam potřeba velké drsnosti povrchu, použít jiný způsob. U rozsáhlých letištních ploch v obou směrech se na ruzyňském letišti projevil při jejich provádění i další problém. U vozovek betonovaných za extrémně nízkých teplot (pod bodem mrazu) byly použity speciální přísady a po pokládce byl kryt ihned chráněn, takže kvalita betonu byla nakonec velmi dobrá. Díky nízkým teplotám však ztvrdlý beton dostal do „vínku“ i „malý“ základní objem a na jaře při prvních teplejších dnech došlo ke zvětšení objemu, a tím k poškození objektů ve vozovkách a k poruchám na styku s okolními živičnými vozovkami. Po čase se situace stabilizovala. Uvedené konstrukce vozovek a zkušenosti s jejich opravami mne vedou k následujícímu závěru – rekonstrukce tuhých vozovek neprovádět nadbetonováním novou deskou (přináší to problémy s objekty umístěnými ve vozovkách a zbytečné nutné rozsáhlé zemní práce na navazujícím terénu). Vybouraný beton ze starých desek lze předrtit a použít zpět do nových podkladních vrstev či dokonce ho lze přidat do spodní vrstvy betonové


6/2005


Obr. 4 CB vozovka opravená tenkou živičnou vrstvou, jsou patrné vyjeté koleje od podvozků letadel Fig. 4 Rigid pavement repaired by thin asphaltic layer, recessions from gears of aircrafts in this layer are visible

směsi při dvouvrstvé technologii pokládky krytu. Na ruzyňském letišti byly opravovány CB kryty i tak, že byly odfrézovány narušené CB vrstvy a položeny nové živičné vrstvy, buď jedna s prořezáním spár v místě spár starého krytu nebo několik v celkové tloušťce min. 160 mm. Tyto opravy mají velkou výhodu v rychlosti a jednoduchosti, ale nevýhodu v krátké životnosti. Poprvé byl tento způsob položením jedné vrstvy živice použit v roce 1987 na odbavovací ploše a v roce 2005 byla tato vrstva již podruhé vyměněna. V letištních vozovkách velkých letišť bývá i mnoho objektů (zapuštěná návěstidla s přívody apod.), které komplikují provádění oprav a čím častější opravy, tím častější komplikace. Z ÁV Ě R Cementobetonové vozovky jsou v případě pečlivého návrhu konstrukce, pečlivého provedení a následné údržby rozhodně nejvýhodnějším typem vozovky pro letištní plochy z hlediska vysoké odolnosti vůči extrémním zátěžím, dlouhé životnosti i odolnosti proti ropným produktům (zvláště vhodné na rozsáhlých odbavovacích plochách).

Ing. Vladimír Roith Nikodem a partner, s. r. o. Staropramenná 17, 150 00 Praha 5 tel.: 257 328 632, fax: 257 324 506 e-mail: vladimí[email protected]

17

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

VLASTNOSTI

CEMENTOBETONOVÝCH VOZOVEK QUALITIES OF CEMENT CONCRETE PAVEMENTS KAREL POSPÍŠIL Vlastnosti cementobetonových vozovek jsou v očích veřejnosti spojovány s nepohodlnou jízdou a hlučností povrchu, které byly způsobeny zčásti nedostatky v dříve používané technologii a zčásti zanedbanou údržbou. Současné technologie tyto nedostatky eliminují. In the eyes of public qualities of cement concrete pavements are connected with uncomfortable riding and noisiness of the surface caused by both imperfection in period technology and lack of maintenance. Current technologies eliminate these weaknesses. Povrchové vlastnosti vozovek jsou z pohledu uživatele nejvýznamnějšími charakteristikami celé konstrukce vozovky, neboť ovlivňují pohodlí jízdy, bezpečnost či dopady na životní prostředí. Vlastnosti krytu nebo celé konstrukce vozovky, které chápou projektanti jako nejvýznamnější – únosnost, životnost, způsoby oprav a údržby, jsou uživateli chápány spíše sekundárně, až při jejich negativním projevení se právě na povrchu vozovObr. 1 Rozprostírání betonové směsi finišerem; směs pro spodní vrstvu CB krytu je ukládána na podkladní vrstvu před finišer, směs pro horní vrstvu je nakladačem dávkována do násypky finišeru Fig. 1 Concrete mixture spreading by a paver; lower-layer mixture is laid on the base layer in front of the paver, higher-layer mixture is batched in to the paver concrete pouring skip

18

ky. Z uvedeného plyne, že při uvažování některých povrchových vlastností je třeba mít na paměti jejich možné významné ovlivnění konstrukčními řešeními krytu či celé konstrukce vozovky. P O H O D L Í J Í Z DY Pohodlí jízdy je u každé vozovky dáno především rovností povrchu (pohodlí jízdy ovlivněné návrhem trasy silniční komunikace, tzn. velikost směrových oblouků, stoupání apod. zde nebudeme uvažovat). Klasickým případem nepohodlné jízdy jsou některé úseky dálnice D1 mezi Prahou a Brnem, kde je dosud původní cementobetonový (CB) kryt. Tento kryt byl sice ve své době budován tehdy nejmodernější technologií, avšak tato technologie neumožňovala vyztužování spár. To vedlo k postupnému vertikálnímu posuvu jednotlivých desek CB krytu, a tím ke vzniku pro dálnici D1 charakteristických schůdků. Pneumatiky vozidla jedoucího po takové vozovce do nich narážejí, a tím výrazně snižují pohodlí jízdy. Dnes u nás nejvíce používaná technologie stavby cementobetonových krytů je technologií dvouvrstvového nevyztuženého CB krytu s vyztuženými spárami. K vyztužování příčných spár se používá kluzných trnů. Podélné spáry jsou zajištěny kotvami. Kluzné trny dovolí horizontální pohyb desek krytu při smršťování betonu v době jeho tuhnutí či při teplotních změnách CB krytu, ale nedovolí posuny vertikální. Tím se účinně brání vzniku zmíněných schůdků. V případě dálnice D1, v místech jinak kvalitního původního CB krytu, se schůdky brousí a spáry jsou dodatečně vyztužovány

vkládáním kluzných trnů do vyfrézovaných kapes. Cementobetonový kryt je u nás zpravidla pokládán finišerem, který je s to pokládat najednou kryt v celé šířce dopravního pásu dálnice (poněkud nepřesně řečeno celou polovinu šířky dálnice) ve dvou vrstvách ukládaných na sebe s minimálním časovým odstupem (obr. 1). Kluzné trny a kotvy jsou u nás do míst budoucích spár vkládány finišerem při betonáži CB krytu (jsou zatlačovány do první, spodní vrstvy CB krytu). Na obr. 2 je zobrazen CB kryt s vyčnívajícími kluznými trny. Obrázek ilustruje uložení kluzných trnů v místě přesušení betonáže (na běžném úseku nejsou kluzné trny viditelné). Do ztvrdlého betonu jsou ještě před začátkem tvorby smršťovacích trhlin vyřezány v místech kluzných trnů, resp. kotev, příčné, resp. podélné spáry (obr. 3). S pohodlím jízdy souvisí i délka životnosti CB krytu. Především na nejvíce dopravně zatížených silnicích se projevuje jako již zcela nedostačující navrhovat a konstruovat CB kryty na dvacetiletou, případně pětadvacetiletou životnost. Vysokokapacitní dopravní koridory si podle nových zkušeností vyžadují kryty s podstatně delší životností a s nízkými nároky na údržbu, neboť motorizovaná veřejnost již není ochotna tolerovat časté a rozsáhlé uzavírky sloužící k opravám těchto komunikací. Kupříkladu v USA existuje program dlouholeté životObr. 2 Kluzné trny v místě přerušené betonáže Fig. 2 Dowel-bars in the place of interrupted concreting


6/2005

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

Obr. 3 Řezání příčné spáry do zatvrdlého krytu vozovky ještě před vytvářením smršťovacích trhlin Fig. 3 Cutting of transversal joint to hardened concrete before shrinking cracks creation

nosti CB krytů, např. [1], který lze shrnout do následujících bodů: • zvýšení návrhové životnosti na 40 až 60 let • snížení celkových nákladů po dobu životnosti • zrychlení doby výstavby • zmenšení počtu uzavírek pro údržbu a opravy • zohlednění požadavků uživatelů na pohodlí jízdy • snížení počtu nehod za vlhkého a deštivého počasí • využití účinných stavebních postupů a zařízení • využití zdokonalených kontrolních postupů umožňujících monitorování kvality v průběhu prací, a nikoliv s denním či týdenním zpožděním. Zmíněných cílů je třeba dosáhnout za předpokladu působení řady omezujících podmínek, jako jsou limitované rozpočty silničních správ, rostoucí hustota dopravy, zvýšení významu restrikcí v pracovních zónách a požadavků na omezení hlučnosti vozovek, lokální nedostatek kvalitního kameniva ad. TYPY C E M E NTOB ETONOV ÝC H KRY TŮ Ve světě jsou používány různé konstrukční typy a technologie CB krytů. Jde především o u nás i v sousedních zemích dnes nejfrekventovanější nevyztužené CB kryty s vyztuženými spárami. Naproti tomu vyztužené CB kryty se spárami o vzdálenosti 12 až 24 m a stupněm vyztužení desek 0,15 až 0,25 % byly využívány silničními správami jen zřídka a v součas-

nosti nejsou povětšinou považovány za standardní řešení. Od 60. let minulého století bylo ale postaveno v Evropě i v USA tisíce kilometrů spojitě vyztužených CB krytů, které vykazovaly a vykazují dvacetiletou i delší životnost bez potřeby významnějších oprav. Tento kryt s řízeným vytvářením trhlin po 0,6 až 2 m a stupněm vyztužení v příčném směru 0,65 až 0,75 % vychází přes vyšší vstupní náklady velmi příznivě v analýze celkových nákladů po dobu životnosti (LCCA), a proto je u některých silničních správ tato technologie používána pro nejvyšší dopravní zatížení. V ČR je tato technologie používána ojediněle (např. vozovka ve Strahovském tunelu). Na obr. 4 je zachycena výztuž spojitě vyztuženého jednovrstvového CB krytu těsně před jeho pokládkou. Ve srovnání se spojitě vyztuženými CB kryty, které jsou v některých zemích velmi používané, předpjaté CB kryty, považované v 70. až 80. letech minulého století rovněž za efektivní řešení, zůstaly pouze na úrovni experimentů. Rovněž prefabrikované CB kryty, od nichž se očekávala možnost vysoké rychlosti oprav a rekonstrukcí, jsou na úrovni experimentálních aplikací. Z hlediska pohodlí jízdy se jako optimální jeví spojitě vyztužený CB kryt, neboť nedochází k žádným vertikálním posunům ve spárách (žádné spáry zde nejsou) a rovněž životnost takových krytů je ve srovnání s ostatními technologiemi, vč. asfaltových, zřejmě nejvyšší. Nevýhodou jsou vyšší počáteční náklady ovlivněné zejména cenou oceli. POVRCHOVÉ VLASTNOSTI VOZOVEK S C B KRY TE M Odhlédneme-li od problematiky povrchových vlastností vozovek s CB krytem v mís-


6/2005

Obr. 4 Výztuž spojitě vyztuženého CB krytu Fig. 4 Reinforcement of continuously reinforced concrete pavement

tech spár, která je dnes řešena technologicky vyztužováním spár, viz první část článku, lze povrchové vlastnosti rozdělit na: • rovnost povrchu vozovky • hlučnost povrchu vozovky • protismykové vlastnosti vozovky • reflexní vlastnosti vozovky. Hlučnost a protismykové vlastnosti vozovky závisejí na drsnosti povrchu vozovky. Rovnost povrchu souvisí též s drsností, ale i s technologickými nedostatky při pokládce (nesprávné nastavení projektových výšek, chybné nastavení hutnicích a rovnacích trámů finišeru, nesprávná konzistence betonové směsi apod.). Drsnost neboli textura povrchu vozovky se člení do tří skupin: • mikrotextura (mikrodrsnost) – horizontálně měřené prvky drsnosti do 0,5 mm • makrotextura (makrodrsnost) – prvky drsnosti od 0,5 do 50 mm • megatextura (megadrsnost) – nerovnosti povrchu od 50 do 500 mm. I když je uvedené členění drsnosti povrchu spíše smluvní, má též praktický důsledek. S mikrotexturou povrchu souvisí právě protismykové vlastnosti, zvláště na vlhkém povrchu. Mikrotextura je určena především povrchovou strukturou betonu, je tedy ovlivněna zejména použitým kamenivem, jeho ostrohranností. Degradaci mikrotextury v čase vlivem ohlazování pneumatikami mají účinně bránit vysoké požadavky na nízkou ohladitelnost kameniva (hodnota PSV). Také z tohoto důvodu se dnes budují CB kryty jako dvouvrstvové, neboť se kvalitní, drahé a obtížně ohladitelné kamenivo nemusí použít v celé tloušťce krytu, 19



Obr. 5 Vytváření podélné textury vlečením juty a postřik proti odpařování vody Fig. 5 Longitudinal concrete pavement texturing by burlap and anti-vaporization spraying

Obr. 7 Detail příčné textury Fig. 7 Detail of transversal texture

nýbrž jen v jeho horní (obrusné) vrstvě. Makrotextura má rovněž vliv na protismykové vlastnosti, ale bohužel též hlučnost povrchu. Protismykové vlastnosti jsou makrotexturou ovlivněny zejména ve vztahu k drenážní funkci, tzn. snížení možnosti vzniku akvaplaningu. Požadavky na makrotexturu související s hlučností jdou často proti požadavku na zlepšení protismykových vlastností. Megatextura je spojena spíše s nerovnostmi či poruchami povrchu vozovky. Většinou není ovlivněna vlastnostmi použité technologie, a proto se jí zde nebudeme zabývat. OVLIVNĚNÍ DRSNOSTI Mikrotextura je dána použitým kamenivem i kvalitou celé betonové směsi. Např. v Německu podle [2] mají být splněny následující požadavky: - dostatečný obsah cementu (min. 350 kg/m3) - druh cementu, zpravidla portlandský cement CEM I 32,5 R - co nejdelší zpracovatelnost = možnost vytváření makrostruktury - nízký vodní součinitel (pod 0,46) - provzdušněný beton, nejméně 4 % (obj.) 20

- požadavky na ohladitelnost písku a hrubého kameniva, podíl drceného kameniva apod. Makrotextura, na rozdíl od mikrotextury určené použitou betonovou směsí, se na povrchu vozovky uměle vytváří různými úpravami, a to buď ihned po položení CB krytu, nebo dodatečně, zpravidla již na déle používané vozovce jako opatření ke zvýšení drsnosti v rámci údržby. V tomto článku se věnujme první skupině, tzn. vytváření makrotextury do čerstvého betonu. Zde je známa celá řada technologií, z nichž si uveďme ty, podle mého názoru, nejvýznamnější: • podélné texturování vlečením juty • podélné texturování vlečením umělého trávníku • příčné texturování koštětem nebo ocelovými hráběmi • texturování odstraněním povrchové malty (vymývaný beton) • drenážní obrusná vrstva. V České republice se v drtivé většině případů dnes používá vytváření makrotextury vlečením jutového pásu (obr. 5). Ten je tažen z plošiny jedoucí za finišerem a vytváří se tak podélná makrotextura. Takto upravený CB kryt je považován za nízkohlučný, jeho hlučnost i protismy-

Obr. 6 Vytváření příčné textury Fig. 6 Transversal texturing

kové vlastnosti jsou srovnatelné s asfaltovým krytem. Vytváření podélné makrotextury vlečením tzv. umělého trávníku je zatím technologií, která není příliš rozšířena. Dílčí měření na takto upravených površích naznačují, že jejich hlučnost může být stejně nízká jako u povrchů upravovaných vlečenou jutou, smykové vlastnosti po uvedení do provozu jsou lepší než u juty. V delším časovém horizontu jsou minimálně stejné jako u povrchů upravených vlečenou jutou. Příčné texturování ocelovými hráběmi je technologie používaná zejména v USA. Textura je vytvářena (vyrývána) příčně unášenými mechanickými hráběmi ovládanými z plošiny, která jede za finišerem (obr. 6). Tím se vytvoří makrotextura, která účinně zlepšuje protismykové vlastnosti CB krytu, ale současně významně zvyšuje jeho hlučnost. Právě z důvodu vysoké hlučnosti je použití této technologie u nás či jinde v Evropě prakticky vyloučeno. Obr. 7 ukazuje texturu CB krytu provedenou ocelovými hráběmi ihned po jejím vytvoření. Z obrázku je zřejmý poslední trend preferující nestejnou vzdálenost jednotlivých příčných rýh vytvářejících makrotexturu. Cílem opatření je zlepšit vlastnosti CB krytu (akustické i protismykové). K významnějšímu zlepšení oproti pravidelné striáži však touto úpravou nedochází. V posledních deseti letech se zejména v Rakousku uplatňuje technologie tzv. vymývaného betonu. Správný český název pro tuto technologii je „povrch s obnaženým kamenivem“. Tento název asi nejlépe koresponduje s anglickým názvem „expo-


6/2005

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 sed concrete“. Podstata nové technologie spočívá v tom, že po položení dvouvrstvového krytu je aplikován kombinovaný postřik, který má zabránit odpařování vody z čerstvého betonu a současně zpomaluje hydrataci betonu v povrchové vrstvičce, asi 1 mm tlusté. Po zatvrdnutí CB krytu je vykartáčováním odstraněna neztvrdlá malta z povrchu CB krytu. Technologie povrchu s obnaženým kamenivem klade vysoké nároky na technologickou kázeň i na kamenivo. Podle [2] se pro horní vrstvu používá výhradně drcené kamenivo frakce 4/8, třídy C100/0 s hodnotou PSV min. 53, s požadavkem na tvar zrna FI15, resp. SI15. Dávkování cementu je asi 430 kg/m3. Požadavky na zvýšenou kvalitu práce i materiálové nároky poněkud zvyšují cenu takto vytvořeného CB krytu. Tato nevýhoda je kompenzována velmi dobrými a trvanlivými protismykovými vlastnostmi a velmi nízkou hlučností povrchu. Popsanou technologii lze označit za technologii budoucnosti CB krytů. V České republice je technologie povrchu s obnaženým kamenivem dosud spíše ve zkušebním stádiu. Zatím lze konstatovat, že u nás nejsou s touto technologií velké zkušenosti. Jednou z nemnoha výjimek byl asi 50 m dlouhý zkušební úsek na dálnici D1 v úseku Vyškov– Mořice provedený firmou SKANSKA DS Literatura: [1] Tayabji S.: „Framework for design and construction of long-life concrete pavements“, In: Proc. of 8th International Conference on Concrete Pavements, Colorado Springs, USA, 2005 [2] Fleischer W.: „Protismykové vlastnosti krytů betonových vozovek“, In: Sborník z konference Betonové vozovky, Slavkov u Brna, 2004, ISBN 80-239-3552-6 [3] Šrutka J.: „Povrchová úprava cementobetonových vozovek – vymývaný beton“, In: Sborník 4. konference Technologie, provádění a kontrola betonových konstrukcí, Praha, 2005 ISBN 80-903501-5-1 [4] Beeldens A., Van Gemert D. and Caestecker C.: „Porous concrete – laboratory versus field experience“, In: Proc. of 9th International Symposium on Concrete Roads, Istanbul, 2004, ISBN 2-906078-31-X

[3]. Zkušenosti z tohoto pokusu ukázaly, že obnažením nedojde ke zhoršení odolnosti proti chemickým rozmrazujícím látkám. Zkouška též ukázala, že pro rutinní nasazení je potřeba použít speciálních zařízení, která zabezpečí dostatečnou technologickou úroveň, např. zařízení na vykartáčování, a že všechna zařízení musí být velmi pečlivě seřízena, neboť nedostatky z nesprávného seřízení se odstraňují velmi obtížně. Pro úplnost uveďme, že jsou prováděny experimenty i s tzv. drenážním CB krytem. Je to obdoba technologie známé z asfaltových vozovek (AKD – asfaltový koberec drenážní). Průkopníky této technologie v Evropě můžeme najít v Belgii, kde na čerstvě provedený, spojitě vyztužený CB kryt byla položena vrstva mezerovitého betonu, např. [4]. Řešení má podobně jako u technologie AKD snížit hlučnost povrchu a drenážní funkcí krytu zlepšit protismykové vlastnosti. Zatím lze vyjádřit oprávněnou obavu k životnosti takového krytu, který je exponován klimatickými účinky či zimní údržbou. REFLEXNÍ VLASTNOSTI VOZOVEK S C B KRY TE M Reflexní vlastnosti vozovek obecně závisí na schopnosti povrchu vozovky odrážet světelné paprsky. Snad nejucelenější výzkum v této oblasti je prováděn na Virginia Tech (Virginia Polytechnic Institute and State University). Tato jedna z nejvýznamnějších amerických univerzit v oblasti technického vzdělání vlastní tzv. Chytrou silnici (Smart Road), na které testují mj. i účinnost různých druhů osvětlení za různých podmínek (déšť, sněžení, tma, mlha apod.) v závislosti na různém druhu povrchů vozovek (obr. 8). Z těchto výzkumů vycházejí vozovky s CB krytem nejlépe téměř ve všech parametrech. Jsou zde patrné i úspory v elektrické energii, neboť vozovky s CB krytem lze osvětlovat slabšími světelnými zdroji. Z ÁV Ě R Dnešní technologie pokládky CB krytů zajišťují vysoké pohodlí jízdy zamezením vzniku schůdků ve spárách tím, že spáry jsou vyztužovány kluznými trny a kotveny kotvami. Výborné jízdní pohodlí i velmi dlouhou životnost zajišťují rovněž bezespáré spojitě vyztužené cementobetonové kryty. Z hlediska bezpečnosti provozu jsou významné protismykové vlastnosti. Ty nejsou v případě CB krytů ve srovná-


6/2005

Obr. 8 Chytrá silnice na Virginia Tech Fig. 8 Smart Road at Virginia Tech

ní s ostatními druhy krytů vozovek horší. Totéž platí o imisích hluku. Zahraniční výpočty ukazují, že cena celého životního cyklu vozovky s cementobetonovým krytem při započtení nákladů na výstavbu a údržbu po celou dobu životnosti je rovněž velmi konkurenceschopná. Z hlediska reflexních vlastností se vozovky s CB krytem jeví jako výhodnější ve srovnání s asfaltovými vozovkami. To platí jednoznačně např. v tunelech. V České republice zatím byly zpracovány jen dílčí, spíše nahodilé studie, které se zabývají srovnáním efektivnosti cementobetonových a asfaltových vozovek. Centrum dopravního výzkumu (CDV) proto na základě smlouvy s Ministerstvem dopravy ČR vstoupilo od počátku letošního roku do řešení výzkumného projektu, jehož úkolem je právě hlubší technicko-ekonomické porovnání asfaltobetonových a cementobetonových technologií, včetně vyhodnocení údržby a oprav CB krytů. Přitom budou samozřejmě využity nejen poznatky zahraniční, ale především výsledky dlouholetého sledování Ředitelství silnic a dálnic ČR na tuzemských dálnicích. Doc. Ing. Karel Pospíšil, Ph.D. Centrum dopravního výzkumu sekce dopravní infrastruktury Líšeňská 33a, 636 00 Brno tel.: 549 429 342 e-mail: [email protected]

21



ÚLOHA

DIAGNOSTIKY PŘI VÝSTAVBĚ BETONOVÝCH SILNIČNÍCH A LETIŠTNÍCH VOZOVEK ROLE OF DIAGNOSTICS IN CONSTRUCTION OF ROAD AND AIRFIELD PAVEMENTS JIŘÍ JAREŠ, LUDĚK MALIŠ, LUBOMÍR PŘÍLESKÝ Pomocí moderních diagnostických zařízení je možné převážně nedestruktivně ověřit parametry pozemních a letištních vozovek. Výsledky diagnostických metod citovaných v článku poskytují podklady pro zodpovědné rozhodování ve všech fázích projektové přípravy, realizace staveb i následné správy vozovek (údržby a oprav). Parameters of ground and airfield pavements can largely be tested in a non-destructive manner using modern diagnostic devices. Results of diagnostic methods quoted in this paper provide source material for responsible decision making processes in all stages of design preparation, project construction, as well as later repairs of roads (maintenance and mending). Diagnostický průzkum vozovek je dnes již důležitou a mohl by být ještě prospěš-

nější součástí projektové přípravy, realizace staveb i následné správy pozemních komunikací a letištních ploch. Výsledky diagnostických průzkumů mají všestranné využití: • dávají projektantům podklady pro zodpovědný, technicky správný a ekonomicky optimální návrh opravy nebo rekonstrukce vozovky, • zhotoviteli díla umožňují sledovat kvalitu prováděných prací, • objednateli zkontrolovat dílo při jeho převzetí, resp. před uplynutím záruční doby, • správce komunikací může s využitím výsledků diagnostických prací sledovat průběžně stav vozovek a na základě toho plánovat jejich údržbu a opravy v optimální době a rozsahu. D I AG N O S T I C K É M E T O DY Diagnostické metody jsou detailně popsány v dílčích českých i zahraničních normách, souhrnně jsou pak diagnostické

postupy a požadavky na jejich provádění popsány Technickými podmínkami (TP), Technickými a kvalitativními podmínkami (TKP), případně speciálními předpisy (ASTM, ICAO, …). Výběr vhodných metod je vždy určen požadovaným využitím výsledků diagnostického průzkumu a aktuálním stavem vozovky. Podle účinku na stavební konstrukce se zkušební metody dělí na nedestruktivní a destruktivní. Zatímco nedestruktivní zkoušky (měření nerovností, drsnosti, zatěžovací zkoušky apod.) většinou simulují interakci vozidla s vozovkou, destruktivní zkoušky (jádrové vývrty, zkoušky pevnosti materiálu apod.) testují konstrukční materiály až do porušení jejich celistvosti, resp. tvaru. Základními metodami diagnostiky vozovek jsou: • měření proměnných parametrů vozovky (nerovnosti, drsnost, schodky, …) • inventarizace poruch • měření únosnosti vozovky, resp. podloží

Obr. 1 Schéma deflektometru používaného pro měření únosnosti vozovek Fig. 1 Diagram of deflectometer exploited in measurment of loadbearing capacity of pavements Obr. 3 Pohled na zařízení CarlBro PRI 2100 (měřicí nosník a zatěžovací mechanismus) při měření vozovek na letišti Praha-Ruzyně Fig. 3 View of CarlBro PRI 2100 equipment (measuring beam and loading mechanism) used in measurement of pavements at the Prague-Ruzyně airfiled

Obr. 2 Diagnostické zařízení FWD CarlBro PRI 2100 vhodné i pro měření únosnosti těžkých betonových vozovek Fig. 2 Diagnostic equipment FWD CarlBro PRI 2100 suitable, among others, for measurement of load-bearing capacity of heavy concrete pavements

22


6/2005


Obr. 4 Průhybové křivky změřené při dynamické zatěžovací zkoušce středu betonové desky Fig. 4 Deflection curves measured in the dynamic test of the core of a concrete slab

• odběr jádrových vývrtů a provádění sond • zjištění materiálových charakteristik vrstev vozovky – laboratorní zkoušky odebraných vzorků Výsledky diagnostického průzkumu jsou pak prezentovány přímo měřenými nebo vypočtenými fyzikálními veličinami (např. moduly pružnosti), nebo nepřímo, např. pomocí souhrnných mezinárodních klasifikačních indexů: • PCI – Pavement Condition Index – hodnocení stavu vozovky na základě četnosti a závažnosti registrovaných poruch • IPZ – Index Provozní Způsobilosti – klasifikace registrovaných poruch povrchu vozovek a dalších měřených parametrů vozovek (nerovnosti, drsnosti) vícebodovou klasifikační stupnicí • PCN – Pavement Clasification Number – klasifikace únosnosti letištních

Obr. 5 Srovnání hodnot naměřených dynamickými zatěžovacími zkouškami na jednom úseku betonové vozovky Fig. 5 Comparison of values measured in dynamic loading tests in one section of a concrete pavement

vozovek zohledňující i dopravní zatížení a další vlivy na konstrukci vozovek Závěrem diagnostického průzkumu může být stanovení charakteristik jednotlivých konstrukčních vrstev nebo celé konstrukce vozovky, případně vyhodnocení určitého klasifikačního indexu. Závěrem může být ale i návrh vhodných opatření k udržení stavu vozovky, případně zvýšení její provozní způsobilosti, resp. výkonnosti.

DIAG NOSTI K A

P Ř I N O V O S TAV B ÁC H

VOZOVEK

Vlastní návrh konstrukce vozovky je prováděn pro předpokládané dopravní zatížení a konkrétní klimatické a hydrogeologické podmínky. U méně významných vozovek si většina projektantů vystačí s návrhem konstrukce vozovky podle některého z katalogových listů. Z vlastní zkušenosti víme, že v případě návrhu konstrukce na základě nepodložených předpokladů, nebo

Obr. 6 Přístrojem RIM 01 se bezdotykově měří schodky mezi deskami Fig. 6 RIM 01 device is exploited in contactless measurement of height differences between slabs Obr. 8 Rozmístění snímačů u diagnostického zařízení FWD CarlBro PRI 2100 Fig. 8 Arrangement of gauges of diagnostic equipment FWD CarlBro PRI 2100

2' 2' !

2'

2' !

2' $

2' '

2'

2' #


2' [[

6/2005

Obr. 7 Vyhodnocení výsledků penetrometrické zkoušky – graf hodnot CBR pod stávající vozovkou až do hloubky 1800 mm Fig. 7 Assessment of the results of the penometric test – graph of CBR values below the existing pavement to the depth of 1800 mm

23



Obr. 8 Při inventarizaci poruch zjištěná trhlina velké závažnosti Fig. 8 Audit of faults revealed a major crack

po zásahu zhotovitele do navržené skladby vozovky z technologických, nebo ekonomických důvodů někdy nastávají vážné problémy s dopadem na výslednou kvalitu díla. Teprve v tomto okamžiku se řada zhotovitelů domnívá, že s pomocí diagnostiky, třeba změřením únosnosti, se podaří modifikovat dosud nerealizované konstrukční vrstvy při zachování navržené nivelety a vzniklý problém vyřešit. Diagnostika by ale neměla sloužit výhradně k řešení neodborných kroků v projektové a realizační fázi.

Diagnostiku lze při realizaci nových vozovek využít v následujících případech: • ověření návrhových parametrů konstrukčních vrstev • kontrola homogenity realizované konstrukce • získání objektivních podkladů pro řešení nepředvídatelných problémů během výstavby vozovky • prokázání kvality díla po jeho dokončení z hlediska požadované funkčnosti DIAG NOSTI K A

PŘI REKONSTRUKCÍCH

VOZOVEK

V případě rekonstrukce vozovek je přínos diagnostických prací větší než u novostaveb. Výsledky diagnostických prací nám umožní správně stanovit potřebu (tj. optimální dobu, použitou technologii a rozsah) opravy, případně rekonstrukce vozovky. Využití diagnostických prací by mělo následovat v těchto postupných krocích: Obr. 10 Zobrazení části vozovky a jedné desky při inventarizaci poruch pomocí palmtopu Ipaq Fig. 10 Representation of a pavement section and a slab created in the audit of faults using Ipaq palmtop

Obr. 9 Grafický záznam trhliny na desce b19 TAXIWAY Delta a její záznam v databázi poruch Fig. 9 Graphical record of the crack in the slab b19 TAXIWAY Delta and its record in the database of faults

• zhodnotit aktuální stav vozovky (provozní způsobilost, stupeň porušení) • objektivně určit skutečně potřebný rozsah opravy nebo rekonstrukce • definovat vstupní parametry pro zpracování projektové dokumentace opravy nebo rekonstrukce • stejně jako u novostaveb zabezpečit kontrolu během realizace díla a investorovi prokázat dosažení požadovaných parametrů NĚKTERÉ

Z K U Š E B N Í M E T O DY

A R EALIZ AČ N Í V ÝSTU PY

Měření únosnosti Únosnost konstrukčních vrstev lze měřit pomocí statických nebo dynamických zařízení. V současné době jsou standardně používána zařízení pro měření únosnosti dynamickým rázem tzv. FWD (Falling Weight Deflectometer). Princip metody spočívá ve změření a vyhodnocení odezvy vozovky na dopad závaží o dané hmotnosti z takové výšky, aby dynamický ráz odpovídal přibližně účinku přejezdu kola návrhové nápravy. Tento dynamický ráz je zaznamenán snímačem síly a sadou snímačů průhybu umístěných na povrchu vozovky. Na základě měření průhybové číše jsou na každém zkoušeném bodě zpětným výpočtem stanoveny moduly pružnosti konstrukčních vrstev a na jejich základě vyjádřena únosnost vozovky. Obr. 11 Odběr vzorků jádrovými vývrty při diagnostice vozovek Fig. 11 Sample taking in the pavement diagnostics by means of a core hole

24


6/2005


Obr. 12 Vnitřek vrtu provedeného přes trhlinu ukazuje sklon a směr průběhu trhliny Fig. 12 The inside of a hole made through the crack shows the gradient and direction of the crack course

Technická specifikace rázového zařízení – deflektometru FWD CarlBro – PRI 2100 • plné ovládání z pozice operátora-řidiče pomocí palubního počítače • sledování funkce všech součástí systému pomocí videokamery (i v noci) • hydraulické ovládání nosníku a zatížení • čtyřsegmentová zatěžovací deska • vyvozené zatížení 150 až 250 kN • devět snímačů průhybu

• tři snímače teploty • 2500 mm dlouhý měřicí nosník • záznam historie zatížení i průhybů, času a teplot do palubního počítače Na rozdíl od měření únosnosti na vozovkách s asfaltobetonovým krytem je u cementobetonových vozovek nutné uspořádat snímače na nosníku měřícího zařízení dle uvedeného schématu, aby bylo možné měřit únosnost hrany desky a její spolupůsobení se sousední deskou (obr. 8). Měření únosnosti na CB deskách se pak provádí ve dvou režimech. • Pro určení charakteristik jednotlivých konstrukčních vrstev vozovky – modulů pružnosti, resp. modulu tuhosti – se


6/2005

Obr. 13 Vrtné jádro ukazuje sklon a směr průběhu trhliny, šířící se od kontrakční spáry Fig. 13 The bore core shows the gradient and direction of the crack course spreading from the heading joint

provádí měření se zatěžovací deskou umístěnou v geometrickém středu CB desky. Pro vyhodnocení slouží hodnoty průhybů ze snímačů D1-D7. • Pro určení spolupůsobení desek na spárách se provádí měření se zatěžovací deskou co nejblíže k příčné hraně vozovky uprostřed jejího příčného rozměru tak, aby snímače D8 a D9 byly umístěny z každé strany příčné spáry sousedících desek. Výsledkem pak je

25



hodnota JDR = poměr průhybů u spáry (Joint Deflection Ratio), definovaný jako poměr průhybu hrany nezatížené a zatížené desky. Pro vyhodnocení výsledků zatěžovacích zkoušek a výpočet charakteristik konstrukce vozovky jsou využívány speciální programy zpracované výrobci měřících zařízení, případně speciální programy, jako např. ELMOD, PCASE-LEEP, PAVERS, DarWIN atd. Měření nerovností Významným parametrem provozní způsobilosti vozovek jsou podélné nerovnosti, způsobené nedostatečnou únosností podkladních vrstev a podloží, poruchami vozovky, ale i nedostatečným spolupůsobením sousedících desek na nekotvených nebo nedostatečně kotvených příčných spárách. Měření podélných nerovností lze provádět latí, plánografem, profilografem, případně dynamometricky nebo laserovým snímáním. Reprezentativním parametrem pro měření nerovností je hodnota IRI [m/km]. Schodky na spárách lze měřit manuálními nebo poloautomatickými měřidly. Únosnost nestmelených vrstev a podloží Únosnost nestmelených vrstev nebo podloží při budování nové konstrukce vozovky lze provádět obdobně, jako měření na hotové stávající vozovce, a to deflektometrem se sníženým zatížením na desku, případně lehkou dynamickou deskou nebo deskou statickou. Pokud ale potřebujeme zjistit přesnější parametry nestmelených vrstev a podloží pod existující konstrukcí, lze využít pro měření dynamický kuželový penetrometr umístěný do provedeného jádrového vývrtu. Charakteristiky únosnosti nestmelených materiálů – hodnoty CBR – jsou pak odvozeny z počtu rázů potřebných k penetraci kužele na každých 50 mm na základě programu americké firmy ERES Consultants, který provádí vyhodnocování penetrometrických zkoušek z porovnání s hodnotami CBR zjištěnými v kopané sondě vedle testované vozovky. Inventarizace poruch Pro účely inventarizace se celá plocha rozdělí na vzorky určité velikosti (dané TP nebo metodikou inventarizace). Základní 26

informace o stavu vozovky jsou získávány vizuální prohlídkou povrchu a zpracovány předepsaným postupem pro každý vzorek. Jednoznačná identifikace jednotlivých poruch a klasifikace jejich závažnosti jsou popsány v Katalogu poruch tuhých vozovek, případně TP Navrhování údržby a oprav tuhých vozovek Při inventarizaci poruch, prováděné pochůzkou, případně z pomalu jedoucího vozidla, jsou poruchy zaznamenávány dle předem definovaného spárořezu nebo dle staničení do formulářů nebo přímo do datových souborů – pomocí prostředků výpočetní techniky (notebook, případně PDA). Sofistikované programy ukládají výsledky postupných inventarizací tak, že usnadňují jejich komplexní využívání v systému hospodaření s vozovkou. Další možností, zejména u liniových staveb, je možnost pořízení videozáznamu s vysokým rozlišením, kdy zpracování dat o poruchách do datových struktur probíhá v kanceláři. Jádrové vývrty Za účelem zjištění skutečné tloušťky konstrukčních vrstev vozovky a jejich stavu se provádějí jádrové vývrty. Často se vývrty provádějí i přes trhliny v krytu vozovky, aby se ověřila jejich závažnost, případně příčina vzniku. Otvor po jádrovém vývrtu před jeho vyplněním může sloužit ke zjištění únosnosti nestmelených podkladních vrstev a podloží pomocí dynamického penetrometru. VYUŽITÍ

DIAG NOSTIC KÉ HO

PRŮZKUMU

Formu výsledků a závěrů diagnostického průzkumu lze přizpůsobit požadavku objednatele (správce vozovky, investor, projektant, dodavatel), a to především podle účelu jejich využití (sledování stavu vozovek, plán údržby a oprav, návrh opravy-rekonstrukce, kolaudace stavby apod.). Nejčastější formy závěrů diagnostického průzkumu jsou: • stanovení charakteristik jednotlivých konstrukčních vrstev, případně celé konstrukce vozovky; • stanovení provozní způsobilosti a provozní výkonnosti vozovky; • návrh technologického opatření – údržby, opravy či rekonstrukce části nebo celé konstrukce vozovky k zachování nebo zvýšení provozní způsobilosti, resp. výkonnosti vozovky.

V současné době se však výhody diagnostiky nedostatečně využívají z různých důvodů • správci komunikací přednostně využívají financí k samotné údržbě • projekční a dodavatelské firmy navrhují opravy z pochopitelných důvodů „na stranu bezpečnou“, i když dražší, než je nezbytné • investoři rovněž nechtějí riskovat možné problémy do budoucnosti. Je-li diagnostika vozovky prováděna systematicky po určitou dobu a její výsledky jsou postupně aktualizovány a využity v programech PMS (Pavement Management System), pozvedne to hospodaření s vozovkou na kvalitativně vyšší úroveň. Následně se to projeví prokazatelně i v ekonomickém přínosu. Problematika hospodaření s vozovkami na základě výsledků diagnostických prací je ale tak závažná a komplexní, že by si vyžádala samostatný článek. Z ÁV Ě R Kvalitně provedený diagnostický průzkum vozovek může objednateli přinést jednoznačný efekt, který se projeví buď okamžitě (jednoznačné podklady pro návrh stavebního díla a posouzení jeho kvality po dokončení), nebo až s odstupem času (např. zvýšením doby užívání správně udržované komunikace nebo optimálně navržené a provedené opravy vozovky). Pokud se do procesu přípravy staveb (oprav, rekonstrukcí i novostaveb) standardně začlení vedle investora, projektanta a dodavatele také konzultační a diagnostické firmy, bude možné efektivněji využívat finančních prostředků určených na údržbu a opravy vozovek a optimalizovat rozvoj a zvyšování kvality silniční a letištní sítě.

Ing. Jiří Jareš, CSc. ALB expert, spol. s r. o. Podpěrova 2, 621 00 Brno e-mail: [email protected] Ing. Luděk Mališ PavEx Consulting, s. r. o. Srbská 2741/53, 612 00 Brno e-mail: [email protected], www.pavex.cz Ing. Lubomír Příleský, CSc. Všetičkova 13, 602 00 Brno e-mail: [email protected]


6/2005

prˇísady

Nárocˇné pro nárocˇny´

transportní beton! KRITÉRIA PRO ROZHODOVÁNÍ PRO STAVBU VOZOVEK S BETONOVÝM KRYTEM V RAKOUSKU DECISION MAKING CRITERIA FOR THE CONSTRUCTION OF PAVEMENTS WITH CONCRETE SURFACING IN AUSTRIA GÜNTER BREYER

VÝVOJ

S TAV BY B E T O N O V Ý C H

RAKOUSKU Rakousko má ve stavbě betonových vozovek dlouhou tradici. První doklady o betonových vozovkách při stavbě zemských silnic a městských komunikací, zejména ve Vídni, pocházejí z roku 1925. Stavba dálnic začala bezprostředně po anexi Rakouska Německou říší v roce 1939 a prvních 20 km vozovky s cementobetonovým krytem bylo do roku 1941 postaveno u Salcburku. Po skončení okupace se na základě Státní smlouvy v roce 1955 začalo znovu se stavbou dálnic a v letech 1958 až 1961 bylo uvedeno do provozu 200 km, což bylo 70 % západní dálnice s cementobetonovým krytem mezi Vídní a Salcburkem. Dnes má síť silnic nejvyššího významu v Rakousku 1670 km dálnic a 360 km rychlostních komunikací s parametry podobnými dálnicím. Zhruba 800 km vozovek této silniční sítě bylo postaveno s cementobetonovým krytem. Od roku 1990 se započalo se systematickou obnovou starých dálnic. Pomocí rakouské technologie recyklace betonu byla vyvinuta hospodárná možnost ekologické přeměny starých cementobetonových krytů na nové. Jako podstatný příspěvek k bezpečnosti dopravy v tunelech bylo v roce 2001 rozhodnuto opatřit vozovky v nových silničních tunelech delších než 1000 m cementobetonovým krytem. Významnou roli hraje výstavba betonových vozovek ve velkoměstech. Zastávky autobusů, jízdní pruhy pro autobusy, úseky, kde se tvoří zácpy, oblasti křižovatek a vozovky celých silničních tahů se ve stále větší míře opatřují cementobetonovými kryty. Ve Vídni je cementobetonový kryt na cca 2 mil. m2, tj. na 5 % vozovek celé vídeňské silniční sítě. VOZOVEK V

KRITÉRIA

PRO ROZHODOVÁ N Í

V M I N U LO S T I

Pro pochopení dnešních kritérií pro rozhodování je důležité podívat se na jejich


6/2005

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

Rakousko má dlouhou tradici ve stavbě vozovek s betonovým krytem. Betonové vozovky se používají při stavbě dálnic s velkým dopravním zatížením, v městské dopravě u autobusových zastávek, u jízdních pruhů pro autobusy a v oblasti křižovatek s vysokým podílem těžké dopravy. Příspěvek ukazuje vývoj kritérií pro rozhodování od 50. let minulého století. V současné době probíhá rozhodování podle celkových ekonomických kritérií se zřetelem na dlouhou životnost a minimální požadavky na údržbu. Je poukázáno i na to, že výhody betonových vozovek se v nákladech vynaložených po celou dobu životnosti projeví pouze tehdy, je-li kryt vozovky správně dimenzován a má vysokou a konstantní kvalitu. Proto je nutné, aby průmysl betonu, stavební hospodářství a investor dobře spolupracovali a zajišťovali nejen trvalý rozvoj a zlepšování, ale také vytváření a udržování vysoké úrovně kvality. Rakousko má dlouhou tradici ve stavbě vozovek s betonovým krytem. Betonové vozovky se používají při stavbě dálnic s velkým dopravním zatížením, v městské dopravě u autobusových zastávek, u jízdních pruhů pro autobusy a v oblasti křižovatek s vysokým podílem těžké dopravy. Příspěvek ukazuje vývoj kritérií pro rozhodování od 50. let minulého století. V současné době probíhá rozhodování podle celkových ekonomických kritérií se zřetelem na dlouhou životnost a minimální požadavky na údržbu. Je však také poukázáno na to, že výhody betonových vozovek se v nákladech vynaložených po celou dobu životnosti projeví pouze tehdy, je-li kryt vozovky správně dimenzován a má vysokou a konstantní kvalitu. Proto je nutné, aby průmysl betonu, stavební hospodářství a investor dobře spolupracovali a zajišťovali nejen trvalý rozvoj a zlepšování, ale také vytváření a udržování vysoké úrovně kvality.

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] 27

www.ha-be.com



vývoj ve světle celkového vývoje rakouského silničního stavitelství. Kritéria v 50. a 60. letech Při plánování a výstavbě prvních úseků dálnic po 2. světové válce se v rozsáhlé míře využívalo zkušeností Říšského úřadu pro stavbu dálnic (RAB). Všechny důležité dálniční úseky v 50. a 60. letech byly provedeny s cementobetonovým krytem. Asfaltová technologie ještě nebyla pro silně zatížené úseky dostatečně technicky vyspělá. Kritéria v 70. letech S pokračujícím vývojem asfaltové technologie vznikla konkurence mezi „černou“ a „bílou“ technologií. Zatímco používání asfaltové technologie stojí v normálním silničním stavitelství prakticky mimo diskuzi, při silném dopravním zatížení byly veskrze uznávány výhody betonové technologie. Protože asfaltové konstrukce byly obvykle levnější a o srovnáních hospodárnosti v dnešním smyslu ještě zdaleka nemohla být řeč, vypracovalo tehdejší Ministerstvo výstavby „Plán krytů vozovek“ a v roce 1972 jej zveřejnilo. V tomto plánu byl stanoven způsob stavby krytů vozovek (asfalt nebo beton) pro všechny tehdy plánované záměry výstavby dálnic. Důležitými kritérii pro rozhodování byly: • dopravní zatížení (podíl nákladní dopravy) • geologické poměry • poměry u konkrétního díla (podíl úseků ve stoupání) • preference jednotlivých technologií správami dálnic ve spolkových zemích V posledně uvedeném bodě, který nelze podceňovat, se zřetelně odrážeObr. 1 Schéma rozhodování pro výběr konstrukce vozovky Fig. 1 Decision making diagram for the selection of the pavement structure

28

la tehdejší situace v místním stavebnictví a pro úseky s cementobetonovým krytem u jednotlivých správ dostupnost odborných pracovníků s potřebnou kvalifikací pro plánování a stavební dohled. Základním účelem tohoto plánu stavby krytů vozovek byla na jedné straně pro místní úřady jasná kritéria rozhodování k výběrovým řízením a minimalizace zásahů ve stadiu zadávání, na druhé straně tak mělo být zabráněno „flekatému koberci“. Delší úseky musely být stavěny s jednotnou skladbou horní stavby. Kritéria v 80. letech V této době zaznamenal technický rozvoj stavby asfaltových silnic velký pokrok. Díky použití asfaltu upraveného polymery a použití jiných speciálních přísad do asfaltových směsí byly vyvinuty trvanlivé konstrukční vrstvy. Vývoj technologie drenážních asfaltových povrchů významně přispěl k bezpečnosti dopravy a ke snížení emisí hluku z povrchu vozovek. Stavebně technická srovnání různých konstrukcí horní stavby byla poprvé definována v roce 1986 ve Směrnicích a předpisech pro silniční stavitelství (RVS 3.63). Podstatná přitom byla definice tříd zatížení na principu normového střídavého zatěžování, jakož i dimenzování a standardizace tehdy běžných variant konstrukce horní stavby. Je pozoruhodné, že asfaltové konstrukce již byly dimenzovány na životnost 20 let, zatímco betonové konstrukce na 30 let. Tím však přestal být aktuální plán krytů vozovek z roku 1972 a horní stavba vozovky byla ve stále větší míře vypisována a zadávána ve výběrových řízeních bez jasných směrnic k hodnocení delší životnosti cementobetonových krytů. V 80. letech nastala doba, kdy potřeba nových dálnic a rychlostních silnic nemohla držet krok s možnostmi státního rozpočtu. Začalo úvěrové financování dálnic a rychlostních silnic a zakládání zvláštních obchodních společností pro stavbu silnic. Jedním z hesel bylo: „Musíme stavět do délky a ne do šířky a tloušťky“. Horní stavba vozovky byla zpravidla zadávána ve výběrovém řízení podle kritérií nákladů na novostavbu. Technologie cementobetonového krytu měla slabou šanci. V polovině 80. let vývoj technologie betonových vozovek stagnoval a významné rozhodovací subjekty v průmyslu a ve správě začaly pochybovat o živo-

taschopnosti této technologie. Argumenty při kritice byly: betonová vozovka je příliš drahá, hlučná a obtížně a zdlouhavě opravitelná. Kritéria v 90. letech Je to v první řadě úsilí rakouského Výzkumného ústavu cementu, jemuž vděčíme za to, že oproti temným předpovědím došlo koncem 80. let k významnému inovačnímu posunu. V ústavu byly vypracovány základy „Nové rakouské recyklační stavební technologie“, která umožnila opětovné použití celého starého cementobetonového krytu do nového a do podkladní vrstvy z cementové stabilizace ležící pod ním. Velký strategický význam měl vývoj nového betonového povrchu s nízkou hlučností s jemnou strukturou z vymývaného betonu. Pro rychlé opravy betonových polí byl vyvinut dvanáctihodinový beton, který bylo možno zpracovávat běžnými zařízeními. To umožnilo provádění údržbových prací během dvacetičtyřhodinové uzavírky. Renesance technologie stavby cementobetonového krytu na začátku 90. let byla doprovázena a podporována nárůstem těžké dopravy a skutečností, že se výrazně snížil cenový rozdíl mezi cementobetonovým krytem vozovky a asfaltovou konstrukcí odpovídající úrovně. Tím byla technologie stavby betonových vozovek opět konkurenčně zajímavá. Také se podařilo, aby jako kritéria pro zadávání zakázky byla zohledněna delší životnost a nižší potřeba údržby. Praxe ukázala, že stavba betonových vozovek má dobré vyhlídky i při nákladech až o 10 % vyšších oproti nákladům na asfaltové vozovky. Následkem tohoto vývoje byl na jedné straně pro investory příznivý fakt, že cena asfaltových technologií v soutěži klesala. Na druhé straně se často měnil od úseku k úseku typ konstrukce vozovky. Vznikaly technické problémy při plánování mostů, o nichž se prakticky vždy mělo rozhodovat dlouho před stanovením typu horní stavby v sousedících úsecích. Důležitým mezníkem v 90. letech bylo v roce 1997 převedení všech dálnic a rychlostních silnic pod ASFINAG. ASFINAG sice jako akciová společnost zůstala ve 100% vlastnictví státu, ale měla rozsáhlé pravomoci pro samostatné hospodaření, protože již nečerpala prostředky ze státního rozpočtu. Od té doby se ASFINAG zcela financuje z kapitálového


6/2005

trhu a z vlastních účelově vázaných příjmů, např. z výnosů mýtného. S vypracováním střednědobých (na 5 až 10 let) a dlouhodobých (na 30 až 50 let) finančních plánů nabylo na významu uvažování o celkových nákladech po celou dobu životnosti vozovky (Life Cycle Costs) a začalo se používat ekonomické porovnání se zřetelem na potřeby oprav a obnovy v průběhu životnosti. K tomu posloužila jako podklad směrnice RVS 2.21 „Rozbor hospodárnosti horní stavby vozovek v silničním stavitelství“, která byla koncem 90. let v některých spolkových zemích poprvé použita jako kritérium pro rozhodování a v roce 2001 byla prohlášena za závaznou pro všechny státní silnice. KR ITÉ R IA PRO ROZHODOVÁN Í DN ES Dnes probíhá volba horní stavby vozovky u dálnic a rychlostních silnic podle kritérií Pavement Managementu se zohledněním předpokládaných nákladů na celý životní cyklus. K dispozici pro plánování je zmíněná RVS. U silničních tahů se silným a velmi silným zatížením (od průměrného denního počtu nákladních automobilů cca 8000 těžkých vozidel) prakticky není sporu o použití betonové vozovky. Avšak i tam, kde převládá vysoký podíl stoupání, kde se jezdí pomalu nebo kde se často tvoří zácpy, má betonová vozovka své ekonomické opodstatnění již při nižším dopravním zatížení. Příkladem je rostoucí podíl betonových povrchů v oblasti města Vídně. Na obr. 1 jsou schématicky znázorněny hlavní oblasti využití asfaltových a betonových vozovek v závislosti na dopravním zatížení a na podílu úseků s pomalou těžkou dopravou. Tam, kde se obě tyto oblasti prolínají, musí být přibrána celková ekonomická kritéria, důležitá pro příslušný stavební záměr a cena dosažená v soutěži. Z ÁV Ě R Cementobetonové kryty vozovek jsou pro silnice se silným a velmi silným zatížením hospodárné a konkurenceschopné, pokud jsou koncipovány na čtyřiceti až padesátiletou životnost a během prvních 15 až 20 let jsou v tak dobrém stavu, že nevyžadují žádnou stavební údržbu. V následující době jsou podle namáhání vozovky potřebné jedna, nanejvýš dvě větší údržbové akce, při nichž se obnoví

zálivka spár, sanují jednotlivá pole a poškozené spáry a v případě potřeby se provede tenkovrstvá asfaltová úprava. Každá technologie stavby krytu vozovky je kompromisem mezi kladnými a zápornými vlastnostmi příslušné konstrukce. Absolutně správná technologie neexistuje. Při stavbě vozovek s betonovým krytem je vždy třeba dávat pozor na to, že výroba betonu a jeho pokládka je náročná a obtížná a že pokládku a odborný dohled musí provádět vyškolení a zkušení pracovníci. Velké ani malé chyby ani nedbalost se v technologii stavby betonových vozovek neodpouští. Dodatečné opravy, např. oprava rovnosti, drsnosti nebo systému trnů ve spárách, jsou většinou velmi pracné a jsou doprovázeny značnou újmou kvality. Aby se plně projevila výhoda životního cyklu betonové technologie, musí být kryt vozovky správně dimenzován (tloušťka, vzdálenost spár, trny). Měly by být vytvořeny rezervy oproti teoretickému dimenzování (např. navýšením tloušťky o 20 mm). Při výrobě betonu a jeho pokládce je třeba zajistit vysokou a konstantní kvalitu. Dobrým předpokladem pro to je spolupráce průmyslu betonu, stavebního hospodářství a investora. Průmysl výroby cementu a betonu musí být připraven trvale rozvíjet a zlepšovat technologii a pečovat o kvalitu a doškolování. Stavební průmysl a zhotovitel musí mít k dispozici dobrá strojní zařízení a vyškolené a zkušené pracovníky. Firmy musí vidět ve vysoké úrovni kvality svou konkurenční výhodu. Také investor musí mít vyškolené pracovníky, kteří rozeznají výhody alternativních stavebních technologií a jsou ochotni vypořádat se s novými technickými řešeními. Investor má také velkou zodpovědnost při kontrole kvality svými techniky, kteří musí být zkušení a kompetentní rozhodovat.

Dipl.-Ing. Dr. Günter Breyer Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Abt. II/ST2 Stubenring 1, 1010 Wien, Austria tel. +431 711 00-5419 e-mail: [email protected]

Překlad přednášky přednesené na 1. konferenci „Betonové vozovky 2004“ v říjnu 2004 ve Slavkově u Brna je otištěn se souhlasem autora.


6/2005

HALFEN-DEHA S námi jste v bezpečí. Burj Al Arab, Dubaj

se zabetonovanými profily HALFEN 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

29

27.09.2005 17:13:20 Uhr



VYMÝVANÝ

BETON – POVRCHOVÁ ÚPRAVA CEMENTOBETONOVÝCH VOZOVEK EXPOSED AGGREGATE CONCRETE – SURFACE FINISHING OF CEMENT CONCRETE PAVEMENTS JIŘÍ ŠRUTKA Silniční doprava je zdrojem negativních vlivů na okolí. Článek je zaměřen na dopravu jako zdroj hluku. Popisuje zdroje hluku, dělení povrchů vozovek podle vzniku a charakteru hluku a možnosti jeho snižování. Dále se článek věnuje technologii vymývaných betonů umožňující snížení hlukových emisí. Road traffic is the source of negative effects on the surrounding environment. This article above all presents traffic as the source of noise. It describes the sources of noise, classification of road surfaces according to the creation and character of the noise and the possibilities for lowering it. Furthermore, the article describes the technology of exposed aggregate concretes, enabling the lowering of these noise emissions. Obr. 1 Rozdělení dopravního hluku Fig. 1 Distribution of road noise

Řidiče na vozovkách nejvíce zajímá samotný povrch vozovky především proto, že na jeho vlastnostech závisí bezpečnost jízdy (např. protismykové vlastnosti, odvod vody z povrchu vozovky – nebezpečí aquaplaningu), pohodlí jízdy (hlučnost, otřesy) a další vlastnosti vozovky pro řidiče podstatné. Na vlastnostech povrchové vrstvy vozovky závisí také „pohodlí“ uživatelů ploch ležících v blízkosti komunikací. Vlastnosti povrchu vozovek výrazným způsobem ovlivňují hlukovou zátěž od dopravy a způsobují další negativní jevy v okolí komunikací (otřesy při nerovnostech povrchu a špatném technickém stavu komunikací atd.). ZDROJ E H LU KU NA KOM U N I K AC ÍC H Při podrobném zkoumání hlučnosti v blízkosti komunikací bylo zjištěno, že celková hlučnost jízdy je dána výslednicí dvou zdrojů (skupin) hluku (obr. 1). Do první skupiny – Hlučnost motoru a vozidla – můžeme zahrnout samotný hluk motoru vozidla a další hluky vznikající při jízdě vozidla, jako je proudění vzduchu kolem karosérie vozidla atd. (mimo hluk, který vytváří pneumatiky). Do druhé skupiny – Hlučnost pneumatik na vozovce – řadíme každý hluk, který vzniká při pohybu pneumatiky po povrchu vozovky.

Obr. 2 Hluk pneumatik na vozovce (měřící přívěs, PIARC-pneumatiky, 100 km/h) na vymývaném betonu GK 8, na EP-Grip (epoxidová úprava 3/4) a tříletý porézní asfalt Fig. 2 Noise of tyres on the road (measuring trailer, PIARC-tyres, 100 km/h) on exposed aggregate concrete Gr. 8, on EP-Grip (epoxide 3/4) and three year old porous asphalt

30

Další skupina, ovlivněná chováním samotných řidičů a ostatních účastníků provozu, např. troubení, se při hodnocení hlučnosti vozovek nikdy neuvažuje, protože je velmi nahodilá. MOŽNOSTI SNÍŽENÍ HLUKU Snižování hluku z první skupiny je minimálně střednědobou, ale spíše dlouhodobou záležitostí. Představuje nutnost zásahů do konstrukcí vozidel a jejich motorů. Samotné snížení hluku se může v případě této skupiny projevit až ve chvíli, kdy bude požadovaným způsobem upravena většina automobilů. Tento směr snižování hluku je dnes realizován především technickým vývojem automobilizmu. Efekt tohoto snížení hluku je, bohužel, znehodnocen nárůstem intenzity dopravy. Snižování hluku patřícího do druhé skupiny je zásadně ovlivněno konstrukcí pneumatik, typem jejich dezénů, jejich rozměry a v neposlední řadě stavem povrchu vozovky. Tvar a struktura povrchu vozovky má velký význam ze dvou důvodů: • spoluodpovědnost struktury povrchu vozovky za vznik hluku, • šíření hluku je ovlivněno absorpčními vlastnostmi povrchu vozovky Z uvedeného je zřejmé, že hluk vzniklý pohybem pneumatik po vozovce lze ovlivnit jak pneumatikami, tak především samotným povrchem vozovky. Obr. 3 Hluk pneumatik na různých úpravách betonových povrchů [4] Fig. 3 Tyre noise on various types of concrete pavement


6/2005


Obr. 4 Úprava povrchu taženou jutou – dnes používaná metoda Fig. 4 Surface treatment with dragged burlap sheet – method used today

HLUČNOST

J E D N OT L I V Ý C H P O V R C H Ů

VOZOVKY

Podle Haydena [2] jsou určující dvě kritéria ve vzniku hlučnosti pneumatik: • proudění vzduchu mezi vzduchovým prostorem v profilu pneumatiky a kontaktním bodem vozovky – jev se nazývá „air pumping“ • chvění membrán pneumatiky způsobené nerovností (drsností) povrchu vozovky Vozovky na základě své struktury vykazují různé nerovnosti, vznikají tak různá spektra frekvencí a hluků. Dle způsobu vytváření hluku lze kryty vozovek rozdělit do čtyř skupin: Skupina 1 Silniční povrchy s velkými nerovnostmi tvořenými např. velkými zrny kameniva. U takové vozovky dochází v první řadě k radiálním vibracím pneumatik. Např. při střední vzdálenosti zrn, cca 40 mm od sebe, vznikne při rychlosti 80 km/h budící frekvence o 555 Hz. Skupina 2 Vozovky s hladkým povrchem s omezenou mikro-nerovností a bez, popř.

Obr. 5 Ukázka povrchu vymývaného betonu, Rakousko Fig. 5 Demonstration of an exposed aggregate concrete surface, Austria

s nízkou makro-nerovností. Na těchto vozovkách vznikají radiální vibrace pneumatik pouze v nízké míře a převažuje zde plochý kontakt mezi pneumatikami a vozovkou, což vede k vytváření tangenciálních vibrací. Na tomto druhu vozovky pocítí člověk jak nízké, tak vysoké frekvence nad 1000 Hz. Skupina 3 Silniční povrchy s výraznými makro- a mikro-nerovnostmi. Díky rovnoměrné ploše vznikají na těchto površích nízké vibrace pod 1000 Hz. Součastně dochází k neplochému kontaktu mezi pneumatikou a vozovkou, což způsobuje pokles hluku i při vibracích také nad 1000 Hz (obr. 2). Skupina 4 Silniční povrchy s výraznými makro- a mikro-nerovnostmi a vysokým obsahem dutin (např. mezerovitý povrch vozovek). Dutiny snižují kompresi vzduchu a proudový šelest v profilu pneumatiky a navíc absorbují hluk motoru. Vývoj nízko-hlučných povrchů je dnes soustředěn na: • optimální povrchové struktury vozovek pro minimalizaci vibrací pneumatik


6/2005

Obr. 6 Ukázky vymetání povrchu betonu, a) příklad použití „provizorního“ zařízení, b) zařízení speciálně upravené pro tuto činnost, Rakousko Fig. 6 Demonstration of concrete surface brushing a) example of using „improvised“ equipment, b) equipment specifically designed for this activity, Austria

• zhotovením vrstev s velkým obsahem mezer k absorpci hluku motoru a pneumatik Vozovky 3. skupiny jednoznačně splňují první kritérium. Do 4. skupiny patří všechny vozovky, které splňují obě kritéria. V minulosti se u nás z obav před špatnými protismykovými vlastnostmi používala úprava povrchů betonových vozovek pomocí různých příčně tažených kartáčů (různých jak materiálově, tak délkou, sílou a odstupem „štětin“.) Tyto úpravy vykazovaly a ještě dnes po několika desetiletích provozu vykazují značnou drsnost a hlučnost – patří do skupiny 1. Dnes realizovaná úprava povrchů vozovek pomocí metody „tažené juty“ (obr. 4) 31



Obr. 7 Ukázka povrchu vymývaného betonu – výsledek jednoho z povrchů při pokusu na stavbě dálnice D1 stavby 0133 Vyškov-Mořice Fig. 7 Demonstration of an exposed aggregate concrete surface – the results of a surface during a test on the construction of the D1 Highway 0133 Vyškov-Mořice

patří do skupiny 2. Tato úprava povrchu má dostatečné protismykové vlastnosti a zároveň u ní dochází k výraznému snížení hlučnosti povrchů ve srovnání s vozovkami s povrchem upraveným kartáči. Možností dalšího snížení emisí hluku u betonových vozovek je použití povrchů s tzv. vymývaným betonem – patří do skupiny 3. Trend snižování hluku touto strukturou povrchu vozovek můžeme sledovat např. při rekonstrukcích nebo nově budovaných dálnicích v Rakousku. Jak ukazují zahraniční měření, touto povrchovou úpravou lze dále snížit hlučnost povrchů o několik dB (obr. 2 a 3). VYMÝ VANÝ B ETON V Č R Na základě zahraničních zkušeností byla v ČR provedena první zkouška vymývaného betonu za účelem ověření některých jeho vlastností a použitých technologií. Zkouška byla provedena firmou Skanska DS, a. s., závod 86 Uherské Hradiště, na referenčním úseku dálnice D1, stavby 0133 Vyškov–Mořice. Tento referenční (zkušební) úsek byl zrealizován v prostoru zařízení staveniště, tzn. mimo trasu nedávno zprovozněného úseku dálnice D1. Protože bylo nutné při odchodu ze stavby zkušební úsek odstranit – dnes ho tedy není možné shlédnout – bylo provedeno podrobné zdokumentování zkušebního úseku. Bylo zde ověřeno maximální množství vlastností hotové vozovky (vzhledem k malému rozsahu zkušebního úseku nebylo možno zrealizovat všechny potřebné zkoušky) a technologických činností a operací prováděných při realizaci vymývaného betonu. 32

Obr. 8 Ukázka povrchu vymývaného betonu – výsledek nedodržení technologie (konzistence betonu) na stavbě v Rakousku Fig. 8 Demonstration of an exposed aggregate concrete surface – the result of not adhering to technological process (concrete consistency) on a construction in Austria

Parametry zkušebního úseku z vymývaného betonu: délka cca 50 m a šířka 10,75 m. Cílem pokusu bylo ověření různých materiálů, které lze použít pro realizaci vymývaného povrchu betonu (zpomalovače), ověření technologie provádění, možností strojního vybavení a v neposlední řadě vlastností povrchu hotové betonové vozovky (např. odolnost betonového povrchu proti působení vody a CHRL). Zkoušené parametry byly prověřovány především z hlediska odlišných podmínek ČR a zemí, kde se tyto povrchy dnes běžně realizují. Pro zkoušku byla navržena „speciální“ betonová směs s maximálním zrnem kameniva 4–8 mm. Byly vyzkoušeny čtyři různé zpomalovače od tří dodavatelů. Zpomalovače, které pracovaly na různých principech, měly zajistit zpomalení tuhnutí a tvrdnutí povrchu betonu do hloubky 1 až 2 mm (1/4 až 1/3 nejmenšího zrna největší použité frakce kameniva). Literatura: [1] Materiály Skanska DS, a. s., závod 86 Uherské Hradiště [2] Hayden R. E.: Silniční hluk z hlediska interakce jedoucí pneumatiky a povrchu silnice, 81. setkání americké akustické společnosti, Washington (1971) [3] Ministerstvo obchodních věcí, zpráva o výzkumu, PIARC Kolokvium „nízkohlučné betonové povrchy“ [4] Průzkum do nových vývojů, Aplikace vymývaného betonového povrchu

Dodavateli zpomalovačů byly firmy: • Degussa Stavební hmoty, s. r. o. – WOERMANN • TAL Betonchemie Handel GmbH • MC-Bauchemie, s. r. o. Vzhledem k malé ploše, na kterou byly zpomalovače aplikovány a vzhledem k tomu, že byla zkoušena aplikace různého množství těchto látek, byl celý proces prováděn pomocí ručních postřikovacích zařízení. Výsledky zkoušky vymývaného betonu Z výsledků této zkoušky vyplynuly následující poznatky: • Při správném návrhu receptury pro horní vymývaný beton nemusíme mít obavy z „otevření povrchu“ vozovky při vymetání povrchu a obnažení kameniva. Výsledky zkoušek ukazují, že vymývání povrchu betonu nijak zásadně neovlivňuje odolnost povrchu betonu proti působení vody a CHRL. (Výsledky zkoušek na vývrtech provedených přímo z vozovky ukazují odpad po 100 cyklech metodou A v rozmezí od 280 do 575 g/m2.) • Zkouškou bylo dále ověřeno, že pro tyto „speciální“ práce je nutno mít i „speciální“ zařízení. Např. není možné použít na vymetání betonových povrchů různá provizorní zařízení, která jsou určena na jiná použití. Nedodržení této zásady se projeví v nedostatečné kvalitě hotového povrchu. • Dále zkouška prokázala, že je nutno

Pokračování na str. 35 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2005


WHITETOPPING – WHITETOPPING –

PŘEDSTAVA NEBO REALITA IDEA OR REALITY

IVAN SMOLÍ K Filozofie použití metody whitetopping znamená kombinaci výhod dnes běžně používaných materiálů pro stavbu krytů pozemních komunikací – asfaltu a betonu. Pevný, otěruvzdorný, trvanlivý, ohnivzdorný a světlý materiál leží na povrchu materiálu s vyšší schopností deformace, nižší citlivostí k méně únosnému nebo proměnnému podloží. The philosophy of whitetoppings is to combine the advantages of both materials. The strong, wear resistant, durable, fire resistant, and bright material is put on top of the less expensive material with high strain capacity and insensitiveness to weak and variable subgrade conditions. Whitetopping představuje kompozitní betonový kryt tvořený tenkou vrstvou Obr. 1 Schéma konstrukce „Whitetopping“ Fig. 1 Schema of „Whitetopping“ structure

vlastního betonového krytu, kterým je překryt původní asfaltový kryt (obr. 1). Výhodami tradičního cementobetonového krytu jsou vysoká únosnost (i při stálém zatížení), vysoká odolnost povrchu vůči otěru, stálost při vysokých teplotách, vysoká požární odolnost, světlá barva povrchu a nízké náklady na údržbu. Nevýhodami asfaltového krytu jsou nízká odolnost vůči koncentrovanému zatížení (zvláště při stálém zatížení za vysokých teplot), křehkost za nízkých teplot, hořlavost při extrémních teplotách. Povrch asfaltového krytu je tmavší než u cementobetonového krytu, náklady na jeho údržbu jsou vyšší. Metoda whitetopping byla úspěšně aplikována v mnoha zemích světa včetně Evropy, nejrozsáhlejší zkušenosti mají v USA. Je využívána k opravám a k zesílení asfaltových vozovek s deformacemi povrchu („vyjeté koleje“) nebo jinak poškozených vozovek. Whitetopping lze však také využít při výstavbě nových komunikací.

Whitetopping je kompozitní kryt, který se skládá z cementobetonového krytu položeného na asfaltovém krytu (slouží jako podklad). Tradiční složení kompozitních krytů je v obráceném pořadí – asfaltový koberec leží na podkladu, kde mohl být použit cement. Název „whitetopping“ vychází z tradičního vnímání materiálů pro stavbu vozovek, které tvoří povrch vozovky (asfalt je považován za „černý“ a beton za „bílý“). Spojující myšlenkou u whitetoppingu je snaha využít kladných vlastností asfaltu a betonu v jejich kombinaci. V principu se v současnosti rozeznávají dvě aplikace whitetopping: • Tenká (TCW = Thin Composite Whitetopping) – vrstva betonu má tloušťku 100 až 200 mm, zpravidla je vrstva betonu spojena s podložím. Pro použití této metody musí být zbývající asfaltová vrstva o tloušťce min. 75 mm. Uvažovaná životnost takto opraveného povrchu je 30 let. • Velmi tenká (UTW = Ultra Thin Whitetopping) – v tomto případě má vrstva tloušťku 50 až 100 mm a musí být spojena s podložím. V současnosti se tato konstrukční metoda používá pro městské vozovky a plochy s nižší dopravní zátěží. MOŽNOSTI VYUŽITÍ WHITETOPPING Whitetopping představuje technologii

Obr. 2 Vyjeté koleje / vyfrézovaný podklad Fig. 2 Ruts left by trucks / mill out bottom


6/2005

Obr. 3 Příklad aplikace UTW – ilustrační foto Fig. 3 Example of UTW aplication – illustrative photo

33



opravy poškozeného asfaltového povrchu pomocí překrytí cementobetonového krytu přes poškozený asfaltový kryt. S pomocí technologie whitetopping je možno napravit jízdní vlastnosti asfaltového krytu nebo zmírnit jeho nedostatky (obr. 2). Před zahájením opravy povrchu vozovky je nutné nově definovat podmínky pojezdu komunikace. Zejména se jedná o předpokládaná zatížení, včetně stanovení odolnosti povrchu vůči povětrnostním a dalším možným vlivům. Zpravidla je určena skladba původní vozovky odebráním vývrtů a stanovena vhodná tloušťka nového krytu. Do návrhu je třeba započítat únosnost podkladu i původních asfaltových vrstev, pevnost v tahu nově pokládaného krytu. Získané podklady umožní rozhodnutí, zda volit metodu TCW nebo UTW (obr. 3). P Ř Í K L A DY A P L I K AC Í W H I T E T O P P I N G První záznamy o použití metody whitetopping pocházejí z roku 1918 ze státu Indiana. V šedesátých a sedmdesátých letech minulého století byl tenkovrstvý betonový povrch (whitetopping) využit k opravě mnoha asfaltových povrchů pozemních komunikací. Provedené studie prokazují vhodnost této technologie pro opravu i výstavbu dálnic, rychlostních komunikací, silnic I. až III. třídy, místních komunikací, povrchů letišť a parkovišť. Více než 650 km státních a regionálních komunikací bylo opraveno technologií whitetopping ve státě Iowa, což reprezentuje přijetí technického řešení v USA. Celá technologie se dále rozvinula v devadesátých letech s masivním nástupem nových druhů účinných přísad do betonu, s vyuObr. 4 Počet projektů s použitím TCW/UTW ve světě [3] Fig. 4 Number of projects with usage of TCW/ UTW over the world [3]

34

žitím vláken do betonu a technologií aplikace tenkovrstvých povlaků. Výsledkem je první aplikace UTW v Kentucky v roce 1991. Do dnešního dne se jedná o více než 200 dalších projektů v USA, Evropě, zvláště v SRN. Více než deset let zkušeností prokázalo, že UTW je vhodný zejména pro ulice a oblasti s nižším dopravním zatížením v městských aglomeracích (obr. 4). První aplikací UTW (tj. betonového krytu o tloušťce 50 až 100 mm spojeného s podkladem) byla renovace prostor městské skládky odpadu v Louisville (Kentucky, USA) počátkem roku 1991. Betonový kryt byl položen na původní asfaltovou vozovku, která obsluhovala po šest dnů v týdnu 400 až 600 nákladních vozidel denně. Stávající asfaltový kryt byl obroušen do konstantní výšky. V rámci zkušebních testů byly provedeny dva betonové kryty (o tloušťce 50 a 90 mm). Kryt o tloušťce 90 mm měl spáry ve vzdálenosti 1,83 m, kryt o tloušťce 50 mm měl spáry také ve vzdálenosti 1,83 m, resp. 0,61 m (dvě zkušební plochy). Místo aplikace bylo vybráno záměrně, protože představovalo zrychlený test, kdy množství nákladních aut (proces zastavení/vykládka/odjezd) bylo srovnatelné s ročním dopravním zatížením lokálních komunikací a parkovacích ploch v USA. Zkušební plocha byla sledována po dobu třinácti týdnů, byly provedeny teoretické výpočty i praktické testy s cílem ověřit spojení betonového krytu s asfaltovým podkladem. Výsledkem spojení/ spolupůsobení obou vrstev bylo výrazné zvýšení únosnosti svrchního betono-

vého krytu. Poznatky ze zkušební plochy lze shrnout následovně: • UTW o tloušťce 50 až 90 mm spojený s podkladem přenáší bez problémů dopravní zatížení srovnatelné se zatížením na okresních silnicích, městských komunikacích a parkovacích plochách; • převládajícím typem poruchy byly trhliny v rozích desek; • rozmístění spár mělo významný vliv na množství trhlin v rozích desek. Kryt s roztečí spár po 0,61 m vykazoval podstatně méně trhlin než kryt s roztečí spár 1,83 m při tloušťce 50 mm. Poznatky z první aplikace UTW ukázaly, že technologie je zvláště vhodná k opravám vozovek s ohledem na tři základní charakteristiky: • použitý betonový kryt byl výrazně tenčí než do té doby běžně užívané cementobetonové kryty pro whitetopping; • spolupůsobení svrchního UTW a asfaltového podkladu představovalo kompozitní spolupůsobení vrstev; • krátké rozteče spár výrazně zlepšily vlastnosti svrchního UTW (obr. 5). POSTU P APLI K AC E UT W • příprava asfaltového pokladu obroušením a očištěním vodním nebo abrazivním otryskáním; • pokládka, úprava povrchu, tvorba textury a ošetření pomocí běžně užívaných materiálů, vybavení a strojní techniky; • prořezání spár k zabránění tvorby trhlinek; • otevření komunikace k užívání. Pozor, je nutno zvážit místo použití. Je doporučeno dodržet minimální tloušťku podkladního asfaltového krytu. Není-li ji

Obr. 5 Použití UTW, Urbana, USA 1998 – prořezávání spár Fig. 5 Application of UTW, Urbana, USA 1998 – cutting of joints


6/2005


Obr. 6 Užití UTW, Pontiac, USA, 2000 – dokončená plocha parkoviště Fig. 6 Application UTW, Pontiac, USA, 2000 – finished parking place

možno zachovat, je doporučeno nově upravit celé podloží. Z ÁV Ě R Objem přepravy na českých silnicích roste každým rokem a podle posledních předpovědí bude tento trend pokračovat. Souběžně s rozvojem silniční dopravy se zvyšují požadavky na kvalitní stav silnic, dálnic a mostů pro zajištění bezpečné, plynulé i dostatečně rychlé jízdy silničních vozidel. Je třeba hledat nové možnosti řešení všeobecného stavu. Zvýšená pozornost je věnována systematickému ověřování stavu vozovek, silnic a dálnic a operativnímu odstraňování zjištěných závad v rámci daných možností (technických, organizačDokončení ze str. 32

v daleko větší míře než u dnes běžně pokládaných povrchů dbát na perfektní seřízení všech strojů, kvalitní provádění všech prací a dodržování technologie (obr. 8 – nedodržení technologie – rozptyl konzistence betonu). Všechny nedostatky a opomenutí se v konečném důsledku projeví na výsledné kvalitě povrchů. Vzniklé nedostatky se odstraňují daleko hůře než u povrchů, které jsou v současnosti u nás používány (povrch vytvořený taženou jutou obr. 4). • Vzhledem k rozsahu zkoušeného úseku

ních, finančních). Takové řešení musí být rychlé, ekonomicky přijatelné a trvanlivé. Popsaná technologie whitetopping (spolu s uvedenými příklady) představuje řešení zejména při opravách asfaltových vozovek porušených dopravní zátěží (vyjeté koleje, trhliny, nerovnosti povrchu, nedostatečná únosnost, vady v návrhu s ohledem na dopravní zatížení aj.) (obr. 6 a 7). Whitetopping a související zkušenosti s jeho prováděním mohou být využity nejen při opravách stávajících komunikací, ale také při výstavbě nových parkovacích ploch, letištních drah, rychlostních komunikací nebo dálnic. Ing. Ivan Smolík Českomoravský cement, a. s., nástupnická společnost 664 09 Mokrá tel.: 544 122 558, fax: 554 122 280 e-mail: [email protected], www.cmcem.cz

nebylo možné provést některá další měření – např. protismykové vlastnosti a měření hlučnosti povrchu betonu. Z ÁV Ě R Závěrem můžeme říct, že technologie vymývaného povrchu má před sebou určitě dobrou budoucnost. Dokládá to i rozšíření této technologie ve světě – především Rakousko, Belgie, USA a další země. Pro tuto technologii hovoří i snížení hlukových emisí u realizovaných komunikací o 5 dB i více. To má význam zejména u nejzatíženějších komunikací dálničního typu a páteřních městských komunikací. U těchto komunikací většinou buď


6/2005

Obr. 7 Dokončená oprava asfaltového povrchu, cementárna Wetzlar, SRN, 2004 Fig. 7 Finished replacement of asphalt cover, cement factory in Wetzlar, Germany, 2004 Literatura: [1] Silfwerbrand J.: “Whitetoppings – Long Term Performance and Recommendations”. Proceedings of the 8th International Symposium on Concrete Roads, Lisbon, Portugal, Vol. IV, pp. 139–148, 1998 [2] Riffel S., Mühlbeyer G.: “Concrete instead asphalt”, The Group 1.05, page 10–11 [3] Cole L. W. Mack J. W.: “Thin bonded concrete overlays of asphalt pavement”, Routes – Roads – N° 302 – April 1999, page 41–52

nejdou realizovat žádná jiná technická opatření pro snížení současných hodnot hluku, nebo jsou uplatňována velmi nákladná protihluková opatření, např. výstavba protihlukových stěn. Poděkovaní ŘSD ČR a jmenovitě Ing. Birnbaumové za pomoc při realizaci zkoušky vymývaného betonu. Ing. Jiří Šrutka Skanska DS, a. s., závod 86 Uherské Hradiště nám. Míru 709, 686 25 Uherské Hradiště tel.: 572 435 129, 737 257 505, fax: 572 551 006 e-mail: [email protected], www.skanska.cz

35

FIREMNÍ COMPANY

BYTOVÝ LEHKÝ

PREZENTACE P R E S E N TAT I O N

DŮM

KERAMICKÝ

SLOVAN

LIAPORBETON

V

BRNĚ

V NOSNÝCH KONSTRUKCÍCH

Pro využití lehkých keramických betonů z Liaporu nabízí moderní stavitelství mnoho různých možností a velké perspektivy. V praxi představuje Liaporbeton široký sortiment konstrukčních a izolačních stavebních materiálů v rozsahu objemových hmotností od 500 do 2000 kg/m3 a pevností od 2 do 60 MPa. Právě jeho nízká objemová hmotnost umožňuje realizaci konstrukcí a staveb, které by při použití běžného betonu byly jen obtížně proveditelné. Použití Liaporu ve stavebních konstrukcích s sebou přináší nové zajímavé možnosti, spojené především s originálním řešením statických problémů jak u nové výstavby, tak u rekonstrukcí. LIAPORBETON V ČR V uplynulých letech již byly v České republice realizovány některé zajímavé stavby, kde použití lehkého keramického betonu z Liaporu plně potvrdilo přednosti tohoto materiálu. Z těchto významných staveb lze v oblasti prefabrikace zmínit například části mostní konstrukce (mostovky) lávky přes Vltavu v Českých Budějovicích (realizace 2002), lávky přes Otavu v Písku (2003), případně neobvyklé řešení (lehký beton ve spojení s ocelovými nosníky) mostní konstrukce lávky přes silnici I/3 opět v Českých Budějovicích (2004), všechny provedené z betonu třídy LC 35/37 D1,8 o objemové hmotnosti cca 1800 kg/m3. Z monolitických konstrukcí lze uvést např. rekonstrukci (výplň) klenbových mostů na koridoru ČD (trať Praha– Kralupy nad Vltavou) v Úholičkách (2002) z betonu třídy MLB 3,5 – 925 o objemové hmotnosti cca 900 kg/m3 nebo rekonstrukci historického mostního objektu č. 018 na silnici I/2 v obci Kobylnice u Přelouče (2004) z betonu LC 16/18 D1,4 o objemové hmotnosti cca 1400 kg/m3. BY TOV Ý DŮM SLOVAN Po zkušenostech z předchozích úspěšných realizací byl na počátku letošního roku dokončen projekt a v současnosti je v centru Brna dokončována další zajímavá nosná konstrukce, (vůbec první toho-

36

to typu v České republice), jejíž základní část tvoří lehký keramický beton. Vzhledem k nedostatku volných stavebních parcel v této části města tvoří objekt nového bytového domu nástavba pěti podlaží na původním čtyřpodlažním objektu garáží ve vnitrobloku hotelu Slovan. Ze statických důvodů byla zvolena vylehčená varianta nosné konstrukce, nadměrně nepřitěžující původní základy. Bez využití lehkého Liaporbetonu by bylo nutné tyto stávající základové konstrukce objektu složitě a nákladně zesilovat. Z technického hlediska se jedná o betonáž monolitického železobetonového skeletu (nosné stěnové a stropní konstrukce) z lehkého Liaporbetonu třídy LC 20/22-D1,8 o objemové hmotnosti cca 1800 kg/m3. Receptura této třídy betonu byla navržena a odzkoušena i ve variantě pro čerpání, ale vzhledem k jednodušší, a tedy i levnější receptuře, byla investorem zvolena betonáž pomocí jeřábu a bádií. Další zajímavostí tohoto zatím originálního a netradičního statického řešení jsou vodorovné stropní konstrukce dále odlehčené vložením ztraceného bednění systému „u-boot“. Použitím těchto plastových elementů vzniká žebrovitě vyztužená stropní konstrukce, která nejen pomocí vzniklých dutin snižuje vlastní hmotnost stropů, ale zároveň vede k podstatné úspoře betonu. Na jaře letošního roku, nedlouho po zahájení stavby, byly sneseny původní konstrukce stávající ploché střechy, následně proběhly nutné přípravné práce a na počátku května byla zahájena vlastní betonáž. Dokončení hrubé stavby celého objektu se předpokládá v listopadu tohoto roku. Komplexní dodávku transportního Liaporbetonu zajišťuje společnost Transbeton, spol. s r. o. z betonárny ve Vídeňské ulici v Brně. Realizovaná nosná konstrukce bytového domu opět dokládá, že použitím lehkého keramického Liaporbetonu lze technicky a zároveň ekonomicky úspěšně vyřešit i na první pohled velice náročné zadání stavby. Svůj podíl na tom má i dodavatel keramického kameniva Liapor, firma Lias Vintířov, LSM, k. s. www.liapor.cz


6/2005

STAVEBNÍ


STEJNÝ VÝKON, POLOVIČNÍ HMOTNOST Využití lehkých betonů v moderním stavitelství má v současnosti velké perspektivy. Ale co to vlastně je Liaporbeton a jaké jsou jeho přednosti? Podle norem je to beton, jehož objemová hmotnost je menší než 2000 kg/m3. Vzhledem k vysokému podílu lehkého keramického kameniva Liapor v tomto druhu betonu lze tyto betony označit přívlastkem nejen „lehké“, ale také „keramické“. Hlavní předností Liaporbetonu je především nízká objemová hmotnost při zachování všech pozitivních vlastností normálního betonu. S nízkou objemovou hmotností Liaporbetonu jsou spojeny i vynikající tepelně a zvukově izolační vlastnosti. Lehký beton z keramického kameniva má také vyšší požární odolnost a jeho sorpční a difuzní vlastnosti přispívají ke zlepšení mikroklimatu v interiérech staveb. Technické vlastnosti a technologické postupy naleznete na:

www.liaporbeton.cz Lias Vintířov, lehký stavební materiál, k.s. 357 44 Vintířov tel.: +420 352 324 444 fax: +420 352 324 499 e-mail: [email protected]


6/2005

www.zapa.cz

www.readymix.cz

www.lafarge.cz

www.stachema.cz

37



BETON

PRO PILÍŘE DÁLNIČNÍHO MOSTU PŘES RYBNÝ POTOK NA DÁLNICI D8, ÚSEK TRMICE–STÁTNÍ HRANICE CONC R ETE F OR PI LL ARS OF TH E RYB NÝ P OTOK MOTORWAY B R I DG E ON TH E D8 MOTORWAY V L A D I M Í R V E S E LÝ , B O H U M I L J E Ž E K Článek je zaměřen na technologii betonu užitého při betonáži pilířů do posuvného bednění při realizaci spodní stavby mostu přes Rybný potok. Betonáž šesti pilířů mostu je ukázkou kvalitně provedeného díla z provzdušněného betonu s náročnými vzhledovými požadavky. V textu je popsána detailní a pečlivá příprava všech technologických postupů a jejich vzájemná koordidace. This article deals with the technology of concrete used in the concreting of pillars for the sliding formwork in the construction of the bridge substructure across the Rybný Potok. The concreting of six bridge pillars is an illustration of good-quality works from aerated concrete with demanding appearance requirements. The text describes detailed and thorough preparation of all technological procedures and their coordination. V současné době probíhá v České republice rozsáhlá modernizace a výstavba dálniční a silniční sítě. Komunikace stavěné často v členitých terénech musejí překonávat značné výškové a směrové rozdíly. Progresivní technická i technologická řešení betonových konstrukcí musí zároveň splňovat i požadavky na kvalitu, spolehlivost, vzhled a ochranu životního prostředí. Příkladem je most přes Rybný potok (stavební objekt H 216) na budovaném úseku dálnice D8 z Trmic na státní hranici se SRN. Zde bylo, pokud je známo, poprvé po roce 1990 v České republice použito technologie tažené konstrukce pilířů Tab. 1 Technické parametry mostu Tab. 1 Technical parameters of the bridge Délka přemostění [m] Výška mostu [m] Šířka mostu [m] Rozpětí v ose komunikace [m] Pilíře Beton

38

mostu ukládáním provzdušněného betonu do posuvného bednění. Článek je zaměřen na technologii betonu; nezabývá se návrhem, úpravami a prováděním ocelové výztuže pilířů, které tvoří samostatné problémy řešené v rámci projektu za součinnosti projektanta a sdružení dodavatelů. T E C H N O LO G I E V Ý S TAV BY P I L Í Ř Ů Vlastní technologie výstavby pilířů byla řešena s ohledem na požadavek rychlosti výstavby a výsledné kvality betonu. S ohledem na požadavek rychlosti výstavby, tvar konstrukce a konfiguraci staveniště (klasický způsob bednění nebyl vhodný) byla zvolena metoda posuvného bednění. Dodávku bednění zajistilo sdružení firem Omega-Teplotechna Praha a Gleitbau Salcburg. Sdružení firem bylo vybráno na základě dlouhodobých zkušeností se zvolenou metodou a řady úspěšných realizací. Betonáž byla provedena v součinnosti sdružení, zhotovitele stavby a subjektů spolupracujících na vývoji a dodávce betonu. Výsledná kvalita betonu byla dána požadavkem investora na beton C 30/37, XF3 (provzdušněný), pohledový (bez jakékoliv následné vnější úpravy povrchu včetně zatření případných imperfekcí po opuštění betonu z bednících plechů), vyztužením, tvarem a zvolenou technologií taženého bednění (konzistence 170–220 mm, rychlost posuvu bednění 4,5 m/den). Receptura konečného složení betonu musela splňovat požadavky na dostatečnou pevnost s kontrolovaným nárůstem počátečních pevností, stabilním obsahem vzduchu a konzistencí alespoň po dobu 120 min (dostatečný čas pro namíchání, transport a postupné ukládání jedné

dávky/mixu do bednění cca 60 min) a na dostatečný podíl jemných částic (pohledový beton) při vyloučení příměsí (provzdušněný beton). Průkazní zkoušky betonu provedla akreditovaná zkušební laboratoř společnosti Skanska Transbeton. Za základ byla vzata ověřená receptura betonárny Sdružení BETON D8 – betonárna Nakléřov, u níž bylo nutno ověřit modifikaci průběhu tuhnutí a tvrdnutí dávkou urychlovače a možnost řízení konzistence přidáním přísady do mixu v místě betonáže. Vzhledem k masivnosti konstrukce bylo nutno ověřit vývoj hydratačního tepla (eliminace možného vzniku trhlin) a finální vzhled (vazba receptury na technologii betonáže – forma, způsob vibrace, vyztužení, rychlost posuvu). První modelové zkoušky proběhly pod vedením zhotovitele stavby Metrostav, a. s., s předstihem v únoru 2005. Vzhledem k nepřízni povětrnostních vlivů bylo rozhodnuto, že vzorek bude betonován v Loděnici v Ústí nad Labem. Současně se při zkušební betonáži vzorku měla prokázat schopnost ocelové výztuže. Akce se zúčastnil i zahraniční partner Omegy Teplotechny Praha firma GB Salzburg. Betonáž zkušebního bloku probíhala za nepříznivých teplotních podmínek. Beton byl dodáván do bednění v teplotách pod +10 °C (nízké venkovní teploty, přeprava), což je pro posuvné bednění nevhodné. Beton opouštěl plechový povrch bednění po cca necelých 4 hod., konzistence během zkoušky kolísala mimo určené hranice, doba zpracování byla také mimo rozsah tolerancí, množství povrchových Obr. 1 Schéma značení podpěr mostu Fig. 1 Diagram of the marking of the bridge supports

356 52 31,1 34 + 48 + 54 + 3 x 58 + 44 6 pilířů o výšce 12 až 46,6 m C 30/37, XF3, Dmax 22 konzistence 170–220 mm sednutí kužele BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2005


kavern a povrch neodpovídal některým požadavkům ŘSD na pohledový beton. Jeden z hydraulických zvedáků měl při zahájení tažení poruchu a nepodařilo se jej do konce tažení zprovoznit. To mělo vliv na nerovnoměrné zvedání konstrukce, krytí armatury nebylo stejné a vyskytly se další problémy. Přesto prvotní poznatky posloužily dalšímu řešení a ze zkušebního bloku byly odebrány vývrty na zkoušku odolnosti povrchu betonu proti vlivům CHRL. Na základě výsledků první modelové betonáže byla na březen připravena další betonáž, na které byly ověřovány možnosti modifikace receptury (obsah jemných podílů) a postupů ukládání betonu (např. vibrace vrstvy mezi výztuží a povrchem jehlovými vibrátory) s cílem dosáhnout akceptovatelný vzhled povrchu betonu. Přímo na staveništi byly vybetonovány tři zkušební bloky s různými variantami receptury a různými postupy ukládání a zhutňování betonu. Klimatické podmínky se více přiblížily reálným podmínkám, na které se betonáž připravovala. Výsledky zhodnotila Technická rada dodavatele stavby, dodavatele pilířů a betonu a zkušební laboratoře a zvolila konečnou recepturu betonu a postup betonáže. Možnost řízení vlastností čerstvého betonu dle požadavků technologie a vnějších klimatických podmínek ověřila zkušební laboratoř BETOTECH, s. r. o., dávkováním ztekucující přísady do autodomíchávače na stavbě a stanovila závislost nárůstu pevností na dávce urychlovací přísady Pozzutec v % z dávky cementu metodou měření penetračního odporu. PRŮBĚH BETONÁŽE PILÍŘŮ Postup betonáže pilířů bylo nutno předem pečlivě naplánovat vzhledem k harmonogramu stavby celého mostu. Byla naplánována a smluvně dohodnuta koordina-

Obr. 3 Hodnocení povrchu zkušebního pilíře Fig. 3 Assessment of the surface of the testing pillar

Obr. 5 Pohled na plochu vybrané varianty Fig. 5 View of the surface of a selected alternative

ce přímých účastníků stavby, včetně systému dodávání a přejímání betonu. Po zahájení betonáže pilíře nebylo možno proces přerušit. Činnosti bednění, jeho posunu, armování, dodávek a přejímky betonu a následného ošetřování povrchu tvrdnoucího betonu musely bezchybně navazovat. Byl vytvořen přísný systém dodávek čerstvého betonu, možné úpravy jeho vlastností, přejímky i náhradního plnění v případě neshodných vlastností. Betonáž (tab. 2) byla realizována za padesát dva dnů, z toho čistá betonáž trvala necelých čtyřicet dní. Výstavba pilířů probíhala pouze s běžnými provozními problémy, které jsou součástí každé stavby. Po vyladění správné konzistence čerstvého betonu, nastavení pravidel dávkování přípravku pro urychlení tvrdnutí betonu a zavedení kontroly přepravních časů byla celá dodávka betonu v požadovaném rozsahu a čase vzorová a na běžné české podmínky neobvyklá. Výsledná kvalita konstrukce závisí na stabilní kvalitě dodávaného betonu, na

dodržování zásad při jeho ukládání, ale i na správném a důsledném ošetřování. Beton, uložený do posuvného bednění, byl pro zamezení odparu vody a pro ochranu před vlivy vnějšího prostředí (vítr, sluneční záření), kryt plachtami, spuštěnými z pracovní plošiny a před opuštěním bednění byl ještě opatřen ochranným nástřikem, který zajistil ochranu povrchu po dostatečně dlouhou dobu. Nástřik byl prováděn ze spodní plošiny, zavěšené pod hlavní pracovní plošinou. KONTROL A KVALIT Y Pro zajištění plynulé betonáže a dosažení požadované kvality konstrukce byl účastníky předem vypracován a v průběhu prací přesně dodržován systém dodávek, přejímky čerstvého betonu a následné kontroly kvality ztvrdlého betonu. Kontrola vlastností čerstvého betonu Beton byl objednáván Metrostavem s dostatečným předstihem. Na stavbě byly kontrolovány vlastnosti čerstvého betonu nej-

Obr. 6 Vývoj penetračního odporu Fig. 6 Penetration resistance development


6/2005

39


Pilíř P 60 P 70 P 40 P 50 P 30 P 20 celkem

Výška [m] 34,90 20,11 46,50 44,97 29,31 13,45

Objem betonu [m3] 573,60 332,00 768,10 724,40 479,70 220,30 3098,10


Parametry betonáže zahájení

ukončení

čistý čas [hod]

9.4.2005 v 13:30 20.4.2005 v 14:30 27.4.2005 v 9:30 9.5.2005 v 8:10 20.5.2005 v 8:25 28.5.2005 v 11:40 9.4.2005

18.4.2005 v 2:30 24.4.2005 v 2:15 6.5.2005 v 12:45 17.5.2005 v 23:00 26.5.2005 v 5:10 31.5.2005 v 2:10 31.05.2005

205:00 90:45 218:45 206:50 140:35 62:50 924:45

Obr. 7 Pohled na staveniště 09. 4. 2005 Fig. 7 View of the building site as of April 9, 2005 Obr. 9 Pohled na staveniště 12. 5. 05 Fig. 9 View of the building site as of May 12, 2005

rychlost [m/h] 0,17 0,22 0,21 0,22 0,21 0,22 0,20

Obr. 8 Zahájení betonáže prvního pilíře Fig. 8 Start of concreting of the first pillar

Obr.12 Pohled na ochranné plachty Fig. 12 View of protection cloths

Tab. 2 Průběh betonáže pilířů mostu Tab. 2 Process of concreting of bridge pillars

dříve pracovníkem laboratoře BETOTECH odpovídajícím za dodávkování urychlující přísady dle potřeby postupu posuvného bednění a doladění parametrů čerstvého betonu (konzistence, vzduch). Čerstvý beton zkontroloval pracovník laboratoře SQZ, který povolil uložení betonu do konstrukce za zhotovitele stavby. V rámci přejímky byly hlídány parametry – konzistence, obsah vzduchu v čerstvém betonu a teplota betonu. Navíc prováděli pracovníci laboratoře BETOTECH v prostorách betonárny každodenní kontrolu nárůstu pevností metodou měření penetračního odporu. V místě přejímky byli pracovníci obou laboratoří přítomni nepřetržitě po celou dobu betonáže. Pečlivý systém přípravy celé akce včetně přejímky betonu a důsledné dodržování všech postupů vedl k tomu, že z celkového počtu 714 dodaných dávek (autodomíchávačů) nebylo pro neshodné vlastnosti povoleno k uložení pouze pět dávek, což činí 0,7 %. Plynulost betonáže a rychlost posuvného bednění byla zajišťována přidáváním urychlující přísady Pozzutec, která byla dávkována váhově (mobilní dávkovací zařízení firmy Degussa WOERMAN) v rozsahu 0 až 3,5 % z dávky cementu. Konkrétní množství bylo nutno regulovat s ohledem na teplotu okolí a betonu. Úkol to nebyl jednoduchý, protože teplota okolí se v závislosti na roční a denní době pohybovala od –5,1 až po 32 °C a beton byl dodáván v teplotách od 10 až 26,6 °C. Přesto se podařily udržet vlastnosti čerstvého betonu (konzistence, obsah vzduchu) v požadovaných mezích a nárůst pevností vyhovoval postupu taženého bednění. Kontrola vlastností ztvrdlého betonu V místě přejímky byly při kontrole čerstvého betonu odebírány vzorky pro zkoušky vlastností ztvrdlého betonu – pevnost v tlaku, odolnost povrchu betonu proti vlivům CHRL. Zjištěné hodnoty při zkouškách ztvrdlého betonu potvrdily, že dodaný, zhutněný a ošetřený beton v konstrukci dosáhl požadovaných parametrů. Nárůsty pevností i konečná pevnost betonu po 28 dnech na odebraných vzorcích prokázaly splnění požadovaných vlastností na beton pevnostní třídy C 30/37 s dostatečnou

40


6/2005


Obr. 13 Výsledky měření nárůstu pevnosti metodou penetračního odporu Fig. 13 Results of measurment of strength growth using penetration resistance method

rezervou. Na zkoušky pevnosti betonu v tlaku bylo na místě laboratoří BETOTECH odebráno celkem 163 vzorků Průběžně kontrolovaná kvalita zhotovených ploch byla shledána vyhovující. Z ÁV Ě R Betonáž šesti pilířů Mostu přes Rybný potok na úseku dálnice D8 metodou výsuvného bednění byla ukázkou velmi úspěšně a kvalitně provedeného díla z provzdušněného betonu, navíc s požadavkem na vzhled finálních povrchů. Předpokladem úspěchu byla zcela jistě detailní a pečlivá příprava všech postupů, jejich koordinace a následná spolupráce všech zainteresovaných realizátorů. Výsledek potvrdil, že profesionální a partnerský přístup v průběhu realizace náročné betonové konstrukce je nejen předpokladem, ale i zárukou vysoké kvality.

Obr.14 Pracoviště laboratoří BETOTECH a SQZ na staveništi Fig. 14 Laboratories BETOTECH and SQZ on the site

Autoři článku děkují za spolupráci při jeho vzniku pracovníkům zúčastněných organizací, zejména Prof. Vítkovi a p. Tvrzovi z Metrostav, a. s., Ing. Jelínkovi ze SKANSKA Transbeton, Ing. Žihlovi a Mgr. Krocovi z TBG Ústí nad Labem a p. Smolíkovi z BETOTECH, s. r. o. Ing. Vladimír Veselý BETOTECH, s. r. o Beroun 660, 266 01 Beroun 2 tel.: 311 644 063, fax: 311 644 010 e-mail: [email protected] Ing. Bohumil Ježek OMEGA-TEPLOTECHNA PRAHA, a. s. tel.: 222 728 681, fax: 222 728 680 e-mail: [email protected]

Obr. 15 Křivka nárůstu pevností (průměr ze zjištěných hodnot na všech pilířích) Fig. 15 Curve of strength growth (average of determined values in all pillars) Obr. 16 Pohled na plochu pilíře Fig. 16 View of the surface of a pillar

Obr. 17 Pohled na detail vybrání Fig. 17 View of the detail of a recess

Dodavatelský systém Zadavatel Ředitelství silnic a dálnic České stavby republiky Zhotovitel Sdružení STRABAG, a. s. Beroun stavby a SKANSKA DS, a. s. Prostějov Zhotovitel Metrostav, a. s., divize 05 mostu Tažené Sdružení firem Omega-Teplotechna bednění Praha a Gleitbau Salzburg Sdružení BETON D8 Dodavatel (Skanska Transbeton, s. r. o., betonu TBG Ústí nad Labem, s. r. o.) – betonárna Nakléřov BETOTECH, s. r. o., Kontrola kvality SQZ Praha, s. r. o. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2005

41

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

DUKTILITNÍ

VLASTNOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ PŘI SEISMICKÉM ZATÍŽENÍ DUCTILE CHARACTERISTICS OF RC STRUCTURES UNDER SEISMIC EFFECTS DANIEL MAKOVIČKA, DANIEL MAKOVIČKA ML. Při seismickém zatížení lze většinu stavebních konstrukcí navrhovat s uvážením jejich duktilitních vlastností, tedy využít v přetváření konstrukce a jejího materiálu pružně-plastické rezervy za mezí pružnosti. Podle norem pro navrhování se v lineárním výpočtu zavádějí pružně-plastické vlastnosti konstrukce použitím součinitele duktility, kterým redukujeme

buď seismické zatížení konstrukce a nebo přesněji jednotlivé složky vypočtených vnitřních sil odezvy konstrukce. Cílem článku je porovnat duktilitní vlastnosti železobetonových konstrukcí podle vybraných norem a na příkladu dynamického výpočtu chladicí věže ukázat na významnost vhodného stanovení duktilitních vlastností této konstrukce při seismickém zatížení. Most building structures under seismic loading can be designed assuming their ductile characteristics. It involves using elastic plastic reserves beyond the elastic limit in the deformation of the structure and its material. In accordance with the design standards, elastic plastic characteristics of the structure are presented in the linear calculation, using the ductility coefficient, which reduces either the seismic loading of the structure or, more accurately, individual components of the calculated inner forces of the response of the structure. This paper is aimed to compare ductile characteristics of reinforced concrete structures according to the selected standards and show the importance of a suitable determination of ductile characteristics of the structure under seismic loading in an example of a dynamic calculation. Obr. 2 Stanovení součinitele chování konstrukce pro vybrané typy skeletových konstrukcí s variantním vyztužením Fig. 2 Determination of the coefficient of the behaviour of the structure for selected types of skeletal structures with alternative reinforcement

Obr. 1 Definice duktility v závislosti na pracovním diagramu napětí přetvoření Fig. 1 Ductility definition depending on the working stress - strain diagram

Seismické zatížení se na konstrukci projevuje dynamickými účinky, tedy zakmitáním na nejnižších vlastních frekvencích přibližně v pásmu do 33 Hz. Dynamicky zatížené konstrukce je vhodné navrhnout tak, aby byly schopné přenést zatížení i za mezí pružnosti materiálu a aby zároveň při jejich plastickém přetváření nevznikaly křehké poruchy, vedoucí k náhlým lomům konstrukce. Jestliže je konstrukce navržena tak, aby bezpečně přenesla deformace v pružné i plastické oblasti s vytvořením plastických kloubů, ale bez křehkých poruch, pak takovéto chování konstrukce označujeme jako duktilitní. Místa na konstrukci, ve kterých mohou vzniknout plastické klouby, označujeme jako disipativní zóny (oblasti). V normách pro navrhování jsou duktilitní vlastnosti konstrukce stanoveny souči-

Obr. 3 Stanovení součinitele chování konstrukce pro vybrané typy kompozitních, ocelobetonových konstrukcí Fig. 3 Determination of the coefficient of the behaviour of the structure for selected types of composite, steel concrete structures

42


6/2005

S T A V E B VN ĚÍ DKAO N A S VT ÝR ZUKKUCM E SCIENCE AND RESEARCH Typ konstrukce Rámy nepřenášející momentové zatížení (obr. 2a) Rámy s centricky připojenými diagonálními ztužidly (obr. 2b) Rámy s centricky připojenými V-ztužidly (obr. 2c) Rámy s excentricky připojenými ztužidly (obr. 2d)

DCM 4,0 4,0 2,0 4,0

DCH 5,0 αu /α1 4,0 2,5

Tuhé rámy s centricky připojenými ztužidly (obr. 2e) Tuhé rámy s betonovou nebo zděnou výplní (obr. 2f) • vyzdívka odizolována od rámu skeletu • betonová výplň není propojena se skeletem • betonová výplň je propojena se skeletem

4,0

4,0 αu /α1

4,0 2,0 tab. 4

5,0 αu /α1 2,0 tab. 4

5,0 αu /α1

Poměr αu /α1 se stanoví podle obr.2, při provedení nelineárního výpočtu však maximálně 1,5. Tab. 2 Součinitel chování konstrukce q v půdoryse pravidelných ocelových skeletových konstrukcí podle čl. 6.3.2 v Eurocode 8 [4] Tab. 2 Coefficient of structural behavior q in layout of regular steel frame structures according art. 6.3.2 in Eurocode 8 [4] Typ konstrukce Kompozitní stěny (obr. 3a a obr. 3b)

DCM

DCH

3,0 αu /α1

4,0 αu /α1

Betonové stěny spřažené kompozitními nosníky (obr. 3c)

3,0 αu /α1

4,5 αu /α1

Poměr αu /α1 se stanoví podle obr. 3, při provedení nelineárního výpočtu však maximálně 1,6. Tab. 3 Součinitel chování konstrukce q 7v půdoryse pravidelných kompozitních ocelobetonových konstrukcí podle čl. 7.3.2 v Eurocode 8 [4] Tab. 3 Coefficient of structural behavior q in layout of regular composite steel-concrete structures according art. 7.3.2 in Eurocode 8 [4] Charakter objektu Objekty se zvláštním požadavkem na lineárně pružné chování bez trhlin Běžné objekty – pokud zadání projektu nestanoví jinak Objekty, jejichž konstrukce je zvlášť upravena pro plastické chování

q 1,0 2,0 4,0 (i více)

Tab. 4 Součinitel chování konstrukce q podle ČSN P ENV 1998-1-1 [2] Tab. 4 Coefficient of structural behavior q according ČSN P ENV 1998-1-1 [2]

nitelem duktility μ. V Eurocode, případně v některých dalších národních normách, je tento součinitel také nazýván součinitelem chování konstrukce q. Součinitel je definován jako poměr (obr. 1):

μ = δu / δy, (1) kde δu je mezní přípustná deformace konstrukce při jejím porušení a δy je deformace konstrukce na mezi kluzu. Mezní deformace δu je vzhledem k bezpečnosti navrhovaných konstrukcí zpravidla definována nikoliv jako deformace na mezi pevnosti, ale deformace, při které je napětí v materiálu konstrukce nižší o 15 % ve srovnání s mezí pevnosti. Tato přípustná mezní deformace je tedy závislá jak na požadované bezpečnosti konstrukce podle její významnosti, tak také na způsobu namáhání konstrukce, na vlastnostech materiálu a prostorovém uspořádání konstrukce. V případě železo-

Stěnové systémy Torzně poddajné systémy

DCM

DCH

3,0 • αu /α1 3,0 2,0

4,0 • αu /α1 3,0

Poměr αu /α1 se stanoví: • pro rámové soustavy podle počtu podlaží • pro stěnové soustavy podle způsobu zpřažení • pro nesymetrické konstrukce v půdoryse • při provedení stabilitního výpočtu maximálně

4,5 • αu /α1

1,1~1,3 1,0~1,2 1,0 1,5

Tab. 1 Součinitel chování konstrukce q při horizontálním seismickém zatížení podle čl. 5.2.2.2 v Eurocode 8 [4] Tab. 1 Coefficient of structural behavior q under horizontal seismic load according art. 5.2.2.2 in Eurocode 8 [4]

strukce od pružné do plastické fáze přetvoření ukončené porušením konstrukce. Proto duktilita těchto typů konstrukcí je velmi nízká, typickým představitelem jsou sloupy s dominantním osovým zatížením. Duktilitní vlastnosti stejné konstrukce jsou tedy odlišné při namáhání konstrukce ohybem než při namáhání tahem, tlakem nebo smykem. Jestliže lze předpokládat, že konstrukce bude především namáhána ohybem, pak bude její duktilita značně větší než při pouze osově zatížených sloupech, jejichž duktilita je malá (μ ≈ 1). NORMOVÝ

P Ř Í S T U P K Z AV E D E N Í

DUKTILITY

betonu záleží rovněž na způsobu vyztužení ohybovou a smykovou výztuží, pevnostní třídě betonu apod. Čím větší je schopnost přetváření konstrukce za mezí pružnosti bez vzniku křehkého porušení, tím větší je bezpečnost přenesení seismického zatížení. Normy při seismickém zatížení předpokládají, že se v konstrukci vytvoří plastické klouby, které konstrukci umožní předem definovanou mezní deformaci. Velký součinitel duktility lze očekávat u konstrukcí, jejichž dominantní namáhání je způsobeno ohybem; např. při vodorovném zatížení sloupů rámových konstrukcí nebo při svislém zatížení stropních konstrukcí. Při tahových, tlakových a smykových namáháních zpravidla nedochází k vytvoření plastického kloubu; při zplastizování průřezu dojde rychle k jeho přetržení, vybočení nebo usmyknutí, bez významnějšího nárůstu přetvoření kon-


Typ konstrukce Rámové a kombinované systémy

6/2005

Přístup jednotlivých norem k řešení duktility se různí v pojetí seismického zatížení a hodnocení odezvy konstrukce. Původní a u nás dosud platná ČSN 73 0036 [1] předpokládá navrhování konstrukcí pouze v pružné oblasti působení zatížení a tedy duktilitu do výpočtu konstrukce nezavádí. Eurocode 8 [4] ve svém posledním znění z prosince 2003 připouští navrhovat konstrukce s uvažováním jejich duktility. Podrobné znění normy pak pro jednotlivé konstrukce, s přihlédnutím k „materiálovým” Eurocode 2 [3], uvádí požadavky na provedení konstrukce, např: • prostorové uspořádání konstrukce, • typ nosného schématu, • provedení vyztužení ztužujících prvků, • minimální vyztužení ŽB průřezů, • skladbu ohybové a smykové výztuže, a podle těchto podmínek rozdělují konstrukce do tříd s vysokou (DCH) či střední (DCM) nebo nízkou (DCL) dukti43

VĚDA


Popis konstrukce

Nebezpečnost konstrukce HH MH

Konstrukce s možností náhlého křehkého porušení – porušení ztrátou stability, porušení soudržnosti mezi betonem a výztuží. Konstrukce s požadavky na hermetičnost styků. Rámové, skeletové, nosníkové a jim podobné konstrukce s centrickým připojením prvků ve styčnících nosného systému: – žb konstrukce s kvalitním prostorovým ztužením, – žb konstrukce s momentovým mimostyčníkovým zatížením, – běžné železobetonové prostorové konstrukce. Stěnové betonové konstrukce. Kombinované konstrukce (skelet s vyzdívkou nebo hrázděné stěny): – betonové s ocelovým prostorovým skeletem, – betonové s železobetonovým prostorovým skeletem, – zděné s železobetonovým prostorovým skeletem. Samostatné prvky zavětrovaných rámových nebo příhradových konstrukcí s centricky provedenými styčníky nosného systému: – železobetonové nosníky, – železobetonové diagonální výztuhy. Samostatné nosníkové prvky kombinovaných konstrukcí: – beton s centricky zatíženými železobetonovými rámy, – beton s mimostyčníkově zatíženými železobetonovými rámy. Spoje prefabrikovaných železobetonových prvků. Technologické vybavení: – kotvení strojů, – svařovaná potrubí a vzduchovody, – potrubní podpory, – kabelové konstrukce.

1,0

1,0

1,0

1,0

2,2 1,2 1,0

2,7 1,5 1,2

1,4

1,7

2,0 1,7 1,2

2,5 2,0 1,5

1,4 1,2

1,7 1,5

1,7 1,1

2,0 1,4

1,0

1,0

1,1 1,5 1,1 1,3

1,2 1,8 1,4 1,7

Tab. 5 Doporučené hodnoty součinitelů duktility μ pro jadernou energetiku podle [8] Tab. 5 Recommended values of ductility coefficients μ for nuclear power engineering [8] Obr. 4a Tvar výpočetního modelu konstrukce Fig. 4a Form of the calculation model of the structure

Obr. 4b Tvar výpočetního modelu konstrukce, pohled dovnitř věží Fig. 4b Form of the calculation model of the structure, view of the inside of the tower

Obr. 4d Základní rozměry výpočetního modelu konstrukce, příčný řez Fig. 4d Basic dimensions of the calculation model of the structure, cross section Obr. 4c Základní rozměry výpočetního modelu konstrukce, půdorys Fig. 4c Basic dimensions of the calculation model of the structure, plan

litou, případně neduktilitní konstrukce. V tab. 1 až tab. 3 je podrobněji specifikována úroveň použitelné duktility pro jednotlivé typy konstrukcí. U nás platný národní aplikační dokument ČSN P ENV 1998-1-1 [2] rozděluje konstrukce podle duktilitních vlastností pouze do tří tříd (tab. 4) bez podrobnějšího upřesnění konstrukčního a materiálového zajištění duktilitních vlastností konstrukce. Metodika použitá v Eurocode zavádí 44

duktilitní chování konstrukce tím, že součinitelem duktility μ, resp. součinitelem chování konstrukce q, se redukuje zatížení konstrukce, nikoliv až její odezva. Jestliže tedy podle národního aplikačního dokumentu [2] můžeme redukovat seismické zatížení až na čtvrtinu (q = 4), pak to je pro snížení významnosti seismického zatížení ve srovnání s ostatními typy zatížení nezanedbatelná skutečnost. S politováním je ale nutno konstatovat, že využití této metodiky je na stra-

ně nebezpečné u konstrukcí nebo jejich částí, kde převládá osové nebo smykové namáhání ve srovnání s ohybovým. Na druhou stranu u běžných budov, u kterých převládá výškový rozměr objektu nad půdorysnými rozměry, a je tedy přijatelný konzolový výpočtový model konstrukce, je horizontální seismické zatížení zpravidla dominantní ve srovnání s vertikálním, a tedy rozhodující způsob zatížení je ohyb konstrukce jako celku. Potom je i filozofie redukce zatížení, místo odezvy


6/2005

S T A V E B VN ĚÍ DKAO N A S VT ÝR ZUKKUCM E SCIENCE AND RESEARCH konstrukce, součinitelem duktility méně nebezpečná. Stavby jaderné energetiky, s ohledem na jejich významnost a dopad na životní prostředí člověka při nechtěné havárii, mají pro seismické zatížení staveb s využitím duktility přísnější požadavky, viz ISO/DIS 6258 [5] nebo ASCE Standard 4-86 [6]. Obecně i pro tyto stavby lze využít duktilitních vlastností konstrukce, ovšem s tím rozdílem, že součinitelem duktility se redukují až vypočtené vnitřní síly odezvy na seismické zatížení, nikoliv vlastní zatížení. Tento postup umožňuje redukovat momentové složky seismické odezvy odlišně od tahových, tlakových a smykových složek; zavedením odlišných součinitelů duktility pro jednotlivé typy namáhání. Normové a předpisové dokumenty rozlišují i pro stavby jaderné energetiky odlišnou duktilitu konstrukcí podle jejich uspořádání, nosného schématu, ztužujících prvků apod. Do stanovení velikosti součinitele duktility se promítá rovněž významnost objektu a jeho „nebezpečnost“ pro životní prostředí, konkrétně do stanovení bezpečné rezervy mezního přetvoření od dosažení meze pevnosti a lomu konstrukce. Významnost z hlediska nebezpečnosti havárie je ve směrnicích pro energetiku v USA [8] charakterizována třídami GU (General Use – zde jsou zařazeny např. obytné nebo kancelářské budovy), MH (Moderate Hazard – např. budovy s řídícími a ovládacími prvky jaderných elektráren) a HH (High Hazard – např. budovy reaktorů a skladů paliva). Pro porovnání jsou součinitelé duktility podle této americké normy pro jadernou energetiku s ohledem na nebezpečnost objektu uvedeny v tab. 5.

ŽE LEZOB ETONOVÁ KONSTRUKCE TROJICE CHLADICÍCH VĚŽÍ

Praktické použití duktilitních vlastností můžeme dokumentovat na příkladu výpočtu železobetonové monolitické konstrukce trojice chladících věží pro tepelnou elektrárnu ve střední Americe. Odezvu konstrukce na seismické zatížení je možné srovnat s ostatními typy zatížení, především s účinky větru a teploty od slunečního záření. Popis konstrukce Výpočtový model trojice chladicích věží je uveden na obr. 4. Každá věž má obdélníkový půdorys s rozměry přibližně 13 × 14 m se dvěma podélnými stěnami tloušťky 250 mm a příčnými stěnami tloušťky 200 mm. Chladicí věž je shora ukončena stropní deskou o tloušťce 150 mm s kruhovým otvorem, nad kterým je umístěn difuzor ve tvaru obráceného komolého kužele. Celková výška věže je 17,8 m. Chladicí věž je zevnitř vyztužena vnitřní podélnou stěnou v dolní polovině věže a podélnými žebry na celou vnitřní výšku stěn. Ve středu každé věže je umístěn sloup, na jehož vrcholu je v úrovni stropu umístěn ventilátor. Sloup je rozepřen ve třech výškových úrovních betonovými průvlaky do obvodových stěn; v úrovni ventilátoru navíc ještě pomocí ocelových trubek. Chladící věže jsou za sebou umístěny tak, že dvě sousední věže mají společnou příčnou stěnu. Krajní věže mají na svém volném konci trojici svislých výztužných žeber v podélném směru. V podloží jsou středně únosné vrstvy štěrkopískových sedimentů na mělkém skalním podloží.

Seismická oblast Na základě národní normy NC 53-114 [7] byly stanoveny parametry seismického zatížení. • třída významnosti konstrukce 1, • součinitel významu I = 1,25, • maximální zrychlení na úrovni základové spáry K = 0,1 g, • perioda kmitání pokryvných útvarů na skalním podkladu Tc = 1 s, • rychlost šíření seismických vln ve = 400 m/s, • návrhové spektrum odezvy S1 podle národní normy (obr. 5). Při výpočtu byl konzervativně použit součinitel duktility μ = 4 (obvyklý pro běžné železobetonové stěnové konstrukce podle Eurocode – tab. 1). Národní norma připouští použití většího součinitele μ = 4,55. Odezva na seismické zatížení Seismické účinky byly analyzovány rozkladem seismického zatížení do vlastních tvarů kmitání konstrukce. Výpočtem vlastního kmitání bylo stanoveno nejnižších 95 vlastních tvarů, které leží na frekvencích od 7,39 do 22,93 Hz a které jsou z hlediska odezvy ještě významné. Dominantní nejnižší vlastní tvary jsou uvedeny na obr. 6. Z obrázků dominantních vlastních tvarů je zřejmé, kde se při seismickém zatížení pravděpodobně vytvoří plastické klouby; bude to v nejvíce ohýbaných příčných stěnách, stěnách difuzoru a jeho připojení ke stropu věží a ve výztuhách bočních otvorů ve stěnách. Při porovnání jednotlivých vlastních frekvencí a tvarů z hlediska významnosti pro seismické zatížení vyplývá, že dominantní vliv mají vlastní tvary, při kterých kmitá konstrukce jako celek. Vyšší vlastní tvary,

Obr. 5 Elastické spektrum odezvy podle národní normy [9] Fig. 5 Elastic spectrum of the response by the national standard [9]

Obr. 6 Nejnižší vlastní tvary kmitání konstrukce Fig. 6 The lowest natural shape of vibration of the structure BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2005

45

S TĚ AD VAE BA N VÍ Ý KZ OK N V US MT R U K C E SCIENCE

46

AND

RESEARCH

Obr. 7a Izolinie celkových výchylek konstrukce od seismického zatížení Fig. 7a Isoline of total displacements of structure under seismic load

Obr. 7b Izolinie dimenzačních momentů my od seismického zatížení Fig. 7b Isoline of dimensioning moments my under seismic load

Obr. 7c Izolinie normálových sil ny od seismického zatížení Fig. 7c Isoline of normal forces ny under seismic load

přibližně již od desátého, jsou zpravidla tvary kmitání lokálního prvku konstrukce anebo se jedná o vyšší harmonické tvary, při kterých je energie kmitajícího tvaru již velmi nízká. Další vyšší vlastní tvary, v našem případě nad 23 Hz, jsou pro odezvu konstrukce jako celku již zanedbatelné; jejich příčinek k celkovému přetvoření konstrukce je nepatrný. Pro ilustraci jsou zde uvedeny jen vybrané veličiny vnitřních sil od seismického zatížení ve vybraných částech konstrukce, konkrétně ve stěnách. Veličiny vnitřních sil jsou vztaženy k lokálním osám stěnodeskových prvků – ve stěnách je lokální osa y svislá a leží ve střednici plošného prvku. Protože jsme při výpočtu seismicity použili součinitel duktility 4, kterým jsme redukovali seismické zatížení podle poža-

davku národní normy, pak by při uvažování neduktilní lineárně pružné konstrukce byly vypočtené vnitřní síly čtyřikrát větší. Deformace konstrukce jsou na obr. 7a vyneseny pro lineárně pružný výpočet s uvažováním zatížení redukovaného součinitelem duktility 4. Pro části konstrukce, které se při seismickém zatížení přetvářejí pružně, odpovídají deformace vynesené na obr. 7a redukovanému pružnému zatížení. V částech konstrukce, kde však reálně dojde k překročení meze pružnosti materiálu a vytvoření plastických kloubů, mohou deformace ve skutečnosti dosahovat až součinu pružné deformace z obr. 7a a součinitele duktility – tedy v našem případě až čtyřnásobku vypočtených a vynesených hodnot pružných deformací. Z průběhů vybraných dimenzačních momentů a normálových sil je zřejmé,

kde se při duktilním přetvoření konstrukce objeví plastické klouby; tato místa jsou na obr. 7 pro svislý lokální směr y vyznačena šipkou. Jedná se především o rohy stěn a přípoje nosníkových výztuh, pro vnitřní síly ve svislém lokálním směru y jsou tato místa lokalizována na spodní okraje nároží stěn, odpovídající konzolovitému tvaru ohybu věží jako celku – při rozkladu zatížení do dominantních tvarů kmitání na obr. 6. Pro vodorovné vnitřní síly ve vodorovném směru x jsou tato místa v blízkosti horní části nároží stěn, odpovídající ohybovému zakmitání jednotlivých stěn, opět v souladu s dominantními tvary kmitání.

Obr. 8a Izolinie celkových výchylek konstrukce od stálých zatížení, větru a oslunění Fig. 8a Isoline of total displacements of structure under permanent loads, wind and sun exposure

Obr. 8b Izolinie dimenzačních momentů my od stálých zatížení, větru a oslunění Fig. 8b Isoline of dimensioning moments my under permanent loads, wind and sun exposure

Obr. 8c Izolinie normálových sil ny od stálých zatížení, větru a oslunění Fig. 8c Isoline of normal forces ny under permanent loads, wind and sun exposure

Porovnání významnosti seismického zatížení s ostatními zatíženími Při srovnání obr. 7 a 8 pro výchylky a vnitřní síly ve směru lokální osy y lze porovnat


6/2005

S T A V E B VN ĚÍ DKAO N A S VT ÝR ZUKKUCM E SCIENCE AND RESEARCH odezvu konstrukce od seismicity s odezvou konstrukce na obálku ostatních stálých a užitných zatížení. Na první pohled jsou deformace i vnitřní síly co do intenzity srovnatelné. Je nutné si uvědomit, že vypočtená odezva od seismického zatížení by bez uvážení duktility byla čtyřikrát větší. Seismické zatížení je pro konstrukci chladicích věží dominantním zatížením. Dalším významným rozdílem mezi seismickým a statickým zatížením je dynamický účinek seismického zatížení. Např. maximální „seismická“ výchylka 4,68 mm (obr. 7a) znamená, že konstrukce zakmitá při seismickém zatížení v několika kmitech s amplitudou v řádu několika mm až desítek mm (protože zatížení je redukováno duktilitou). Pro přesnější stanovení amplitudy kmitání by bylo nutné provést nelineární dynamický výpočet. Zrychlení v některých částech konstrukce (obr. 9) dosáhne až několikanásobku zrychlení zemské tíže g. Tato velikost je srovnatelná se zrychlením v jiných objektech obdobné výšky a seismického zatížení. KOM B I NAC E

Literatura: [1] ČSN 73 0036 Seismická zatížení staveb. ÚNM, Praha 1973 [2] ČSN P ENV 1998-1-1 Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení – Část 1-1: Obecné zásady – Seismická zatížení a obecné požadavky na konstrukce. ČNI, Praha 1998 [3] prEN 1992-1-1 Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1: General rules and rules for buildings. CEN, Brussels 2004 (Final draft) [4] prEN 1998-1 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistence – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. CEN, Brussels 2003 (Final draft) [5] ISO/DIS 6258: Nuclear power plants – Design against seismic hazards. ISO, Brussels 1983

[6] ASCE Standard 4-86: Seismic analysis of safety related nuclear structures. ASCE, New York 1986 [7] NC 53-114: Construcciones sismo resistentes – Especificaciones de proyecto y métodos de cálculo, Marzo 1990 [8] Kennedy R. P. et al.: Design and evaluation guideliness for department of energy facilities subjected to natural phenomena hazards. US Department of Energy, Report UCRL-15910, Washington 1990 [9] Makovička D.: Ductile behaviour of dynamically loaded structures. Structural Dynamics, EURODYN ’99, pp. 1136-1140, A. A. Balkema, Rotterdam 1999

né výši a z nahodilých zatížení jen 60 % jejich velikosti. Vliv sněhu a větru se zpravidla neuvažuje v kombinaci se seismickým zatížením.

se konstrukce duktilitně nechová; pak může být metoda redukce zatížení i výrazně na straně nebezpečné. Pokud bychom uvažovali při seismické analýze reálných konstrukcí jak nosné, tak i nenosné prvky, pak je skutečná duktilita konstrukce zpravidla vyšší [9], než uvádí tabelované hodnoty v normách [2], [4]. Podrobnější výpověď o limitní hodnotě duktility může poskytnout analýza mezní únosnosti konstrukce – při uvážení jejího nelineárního chování v celém rozsahu působení zatížení. Rozbor tohoto případu je však nad rámec článku a nelze jej pojmout pro širokou škálu konstrukcí s různými vlastnostmi.

S E I S M I C K É H O Z AT Í Ž E N Í

S O S T AT N Í M Z AT Í Ž E N Í M K O N S T R U K C E

Filosofie využití duktility konstrukce vychází z podmínky, že běžně se vyskytující zatížení, jako je vlastní tíha nebo užitné zatížení, musí konstrukce přenést v lineární oblasti se všemi součiniteli zatížení, danými v našich podmínkách požadavky ČSN 73 0035. A teprve rezervu, která zbývá do meze pevnosti materiálu lze využít pro mimořádná zatížení, jako je seismické zatížení. Jestliže uvážíme pravděpodobnost výskytu jednotlivých zatížení, pak je nepravděpodobné, že by k seismické události došlo při působení všech stálých a nahodilých zatížení v plné výpočtové výši. V tomto smyslu můžeme využít ustanovení ČSN 73 0032, které umožňuje uvažovat v době seismické události stálá zatížení v pl-

Z ÁV Ě R Při seismickém zatížení se konstrukce přetváří jak v oblasti lineárně pružného chování materiálu, tak za touto mezí se vznikem trhlin a plastických kloubů. Normy připouštějí pro seismické zatížení pružně-plastické chování konstrukce a jejího materiálu; ovšem za předpokladu, že nedojde ke křehkému porušení, resp. konstrukce je navržena tak, aby umožnila pružně-plastická přetvoření. Cílem článku bylo porovnat přípustnou úroveň uvažování pružně-plastického chování konstrukce na základě normami stanovené duktility a nebo duktilitních vlastností konstrukce. Z příkladu výpočtu chladicích věží s uvažováním vlivu duktility je zřejmé, že připuštění duktility a její aplikace na redukci velikosti seismického zatížení je velmi účinný nástroj pro návrh konstrukce; i za cenu, že v konstrukci při seismickém zatížení vzniknou trhliny, konstrukce se trvale deformuje, avšak nehavaruje. Použití duktility formou redukce zatížení však skrývá úskalí, že v částech konstrukce s dominantním osovým namáháním Obr. 9 Izolinie zrychlení konstrukce od seismického zatížení Fig. 9 Isoline of acceleration of structure under seismic load


6/2005

Práce na této problematice byla podporována grantovým projektem GAČR: 103/03/0082 „Nelineární odezva konstrukcí při mimořádných zatíženích a zatíženích způsobených pohybem člověka“ a zčásti sponzorována firmou Chladicí věže Praha. Autoři si dovoluji touto cestou vyslovit grantové agentuře i sponzorské firmě svůj dík. Doc. Ing. Daniel Makovička, DrSc. Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 Ing. Daniel Makovička, jr. Statika a dynamika konstrukcí Šultysova 167, 284 01 Kutná Hora

Článek byl lektorován. 47

VĚDA


O

POSUZOVÁNÍ LETIŠTNÍCH VOZOVEK ON AIRFIELD PAVEMENT EVALUATION FRANTIŠEK LUXEMBURK, B O H U S L AV N O V OT N Ý Článek je věnován problematice určování klasifikačního čísla (PCN) letištní vozovky, výsledek postupu založeného na nomogramech je ověřován s použitím MKP. Analyzujeme i účinky návrhového letadla se zaměřením na vliv vyztužení spár vozovky a vliv teploty. The PCN (Pavement Classification Number) evaluation procedure for airfield pavements is discussed. The results derived using nomograms are verified by the FEM analysis. The impact of the design aircraft is also analyzed, the effects of joint reinforcement and temperature being of major interest. V práci analyzujeme otázky návrhu cementobetonových letištních vozovek a příbuzného problému určování klasifikačního čísla vozovky PCN (Pavement Classification Number). Číslo PCN má vyjádřovat únosnost letištní vozovky – v číselném vyjádření představuje 1/500 hmotnosti [kg], kterou vozovka „unese bez omezení“ [1], necháme-li její tíhu působit na jednokolovém otisku s předepsanou intenzitou 1,25 MPa. Tab. 2 Podkladní systém letištní vozovky Tab. 2 Airfield pavement supporting system Materiál

Tloušťka

Modul pružnosti

Poissonovo číslo

KSC I

0,15 m

2500 MPa

0,22

SD

0,15 m

400 MPa

0,30

45 MPa

0,35

podloží

Tab. 3 Modely ekvivalentního pružného a Winklerova podloží systému z tab. 1 Tab. 3 Elastic halfspace foundation and Winkler foundation models equivalent to the supporting system from tab. 1 Model podloží

Materiálové parametry

pružný homogenní poloprostor

modul pružnosti Eekv = 170 MPa Poissonovo číslo vekv = 0,35

Winklerovo podloží

modul reakce podloží k = 500 MN/m

48

3

Charakteristika délka stran lx = ly [m] tloušťka hd [m] modul pružnosti Ed [GPa] Poissonovo číslo νd koeficient teplotní (délkové) roztažnosti αd objemová hmotnost betonu ρd [kg] pevnost betonu v tahu za ohybu σpev [MPa]

Hodnota 5 0,24 37,5 0,2 0,00001 2500 4,5 až 5

Tab. 1 Charakteristiky cementobetonové desky letištní vozovky Tab. 1 Charakteristiks of airfield paverment plate

stresses which have a thermic or hygrothermic origin need not be taken into account in the design“. V práci vyšetřujeme konkrétní návrh konstrukce letištní vozovky s předepsanou hodnotou PCN = 25. První etapou je přibližné stanovení PCN podle grafů amerických předpisů [2, 3]. Výpočty ověřující PCN navrhované vozovky jsou obsahem další části práce a v závěru ověřujeme odezvu vozovky na účinky provozu návrhového (převládajícího) typu letadla. ZÁKLADNÍ

ÚDAJE VOZOVKY,

PCN Desky cementobetonové letištní vozovky jsou čtvercové s charakteristikami uvedenými v tab. 1. Podkladní systém vozovky tvoří vrstvy podle tab. 2. Mechanické chování tohoto systému nahradíme homogenním poloprostorem s ekvivalentním modulem Eekv, který určujeme na základě „ekvivalence“ průhybu povrchu vrstevnatého a homogenního poloprostoru (Poissonovo číslo uvažujeme hodnotou νekv = 0,35). Dalším krokem je stanovení modulu reakce k podkladního systému, který se uplatní při ověřování hodnoty PCN podle vztahů [2 – 3] – podkladní vrstevnatý systém nahrazujeme Winklerovým podložím. Materiálové parametry těchto náhradních modelů uvádí tab. 3. Náš podkladní systém vykazuje hodnotu modulu reakce k řádu 500 MNm–3. Nejdříve na základě hodnot veličin hd, σpev, k a Ny (počet pojezdů za rok) určíme z grafu 3-17 předpisu [2] hodnotu veličiny Gsw (přípustná hmotnost na jednokolovou zatěžovací oblast). Náš podkladní systém patří do kategorie A „k > 150 MNm–3“, a tak podle grafu 2-2 předpisu [3] můžeme získat přímo hodnotu PCN – výsledky jsme zaznamenali v tab. 4. Výsledky přibližné analýzy tedy naznačují, že posuzovaná vozovka splňuje požadavek PCN = 25 – vyžádáme-li provedení vozovky z betonu s pevností v tahu za ohybu 5 MPa, budeme na straně bezpečnosti. V dalším ověříme tyto výsledky podrobnou analýzou posuzované letištní vozovky na základě metody konečných prvků (MKP). P Ř E D B Ě Ž N É S TA N O V E N Í

Určování PCN letištní vozovky se přitom považuje za úlohu inverzní k postupu navrhování letištní vozovky, oba problémy se ale okamžitě provážou, zní-li zadání navrhnout letištní vozovku tak, aby vykazovala předepsanou hodnotu PCN. Definice a způsob určování čísla PCN letištních vozovek vzbuzuje mnoho otázek: • způsob hodnocení účinků specifického PCN zatížení není definován exaktně („The strength of a pavement is reported under the (ACN-PCN) method in terms of the load rating of the aircraft which the pavement can accept on an unrestricted basis”), • nomogramy související s metodou (ACN-PCN) byly připraveny na základě Westergaardovy teorie (populární ještě před 20 až 25 lety) a lze tedy soudit, že při formulování postupů ACN-PCN se nepřihlíželo na detaily skutečného působení desek letištní vozovky, • nedostatečně jsou zohledněny teplotní účinky, zřejmě v souladu s často uplatňovaným předpokladem „As a general rule it is accepted that, provided appropriate methods are used for the joints, Tab. 4 Odhad hodnoty PCN postupem podle předpisů [2, 3] Tab. 4 Estimate of PCN value based on nomograms from [2, 3] Pevnost betonu v tahu za ohybu [MPa]

Gsw [kg]

PCN

4,5

30 600

24 – 25

5,0

34 000

27


6/2005

VĚDA SCIENCE

VÝPOČTOVÝ

MODEL

CEMENTOBETONOVÉ VOZOVKY

Model mechanického působení cementobetonové vozovky představuje soubor desek vozovky, které ve vzájemné součinnosti přenášejí kolové tlaky do podkladního systému a podloží. Zkoumáme napětí, která v kritických místech desek vyvolávají účinky (přejezdy) podvozků jednotlivých typů letadel a tyto údaje následně zapracujeme do spolehlivostního návrhu tuhé vozovky s uplatněním údajů o skladbě leteckého provozu. Vyšetřujeme sekci vozovky, která zahrnuje konečný počet pravoúhlých desek konstantní tloušťky hp a rozměrů lx × ly. Materiál desky uvažujeme jako pružný s modulem Ep a Poissonovým číslem νp . Desky leží na podkladním systému nv pružných vrstev nad homogenním poloprostorem. V našem přístupu ho nahradíme ekvivalentním homogenním poloprostorem s parametry Eekv, νekv . Zatížení je kombinací vlastní tíhy desek a kolových tlaků podvozků letadel, které simulujeme kruhovými zatíženími konstantní intenzity. Uvažujeme účinek teplotního gradientu v důsledku rozdílu ∆T teplot na vrchním a spodním povrchu desek. Maximální teplotní rozdíl ∆T uvažujeme hodnotou

∆T ÷ 16 °C,

(1)

kterou pro průměrnou roční teplotu vzduchu Tm = 6 °C určíme podle [5]. Desky vozovky vyšetřujeme pomocí MKP (detaily viz [6]). Půdorys desky je pokryt pravoúhlými trojúhelníky, v uzlech sítě píšeme kontaktní podmínky za předpokladu lineárního průběhu kontaktního napětí. Na spárách, v bodech umístění výztužných prvků, píšeme podmínky rovnosti průhybů sousedních desek, funkci výztužných prvků realizujeme zavedením spínacích sil. Nelineárnost úlohy v důsledku vyloučení kladných kontaktních napětí, uvážení vlivu sousedních desek a vyztužení spár vede na trojúrovňové iterační určení uzlových hodnot kontaktních napětí a spínacích sil. Obr. 1 Schéma zatěžovacích případů Fig. 1 Scheme of loading cases

O V Ě Ř E N Í H O D N OT Y P C N V Ý P O Č T E M Klasifikační číslo vozovky PCN představuje podle [1, 2] podíl hmotnosti G odpovídající zatížení Q (tento vztah formaliQ), které může zujeme zápisem G vozovka podle výpočtu přenést v podobě standardního jednokolového zatížení (single-wheel load) rovnoměrné intenzity q = 1,25 MPa a specifické hmotnosti S = 500 kg

5 . (2) A Máme-li prokázat, že vozovka má PCN = 25, potom z tohoto vztahu plyne hodnota G = 12 500 kg a musíme prokázat, že vozovka přenese zatížení s výslednicí Q = 0,125 MN (G Q numericky realizujeme podle přibližného vztahu: 1 kg 10 N). V našich výpočtech předpokládáme kruhový tvar zatěžovací plochy, její poloměr a určíme ze vztahu ? O %&"[ (3) P_ >1<

Desku letištní vozovky zatěžujeme jedním kruhovým zatížením a pro jednotlivé polohy zatížení j určujeme maximální ohybová napětí σ(j)oh. Přípustný počet přejezdů N( j) stanovujeme podle (konzervativního) vztahu Barenberga a Dartera [4] S X ]V Z]U < X $$ %$ (4) S ^Sd kde σpev představuje pevnost betonu v tahu za ohybu. Protože způsob určování hodnoty PCN není definován pomocí exaktních termínů, provedeme ověřovací výpočty na základě MKP s uvážením skutečných rozměrů desek vozovky pro dva zatěžovací případy z obr. 1. Výsledky řešení obou zatěžovacích příTab. 6 Charakteristiky návrhového letadla Tab. 6 Characteristics of design plane Veličina

Hodnota

Maximální hmotnost G [kg]

17 000

Zatížení Q [MN]

2 × 0,085 (dvě kola hlavního podvozku)

Intenzita q [MPa]

1,5

Poloměr otisku kola a [m] Vzdálenost středů otisků d [m] BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

0,1343 2,36

6/2005

Zatěžovací případ j

AND

∆T [°C]

A VÝZKUM RESEARCH

N( j)

σ(j)oh [MPa]

σpev = 4,5

σpev = 5,0

0

2,55

4,4 106

4,4 107

16

3,43

1,6 103

3,5 104

0

2,94

1,3 105

1,8 106

16

3,75

84

2,5 103

A

B Tab. 5 Maximální ohybová napětí a přípustný počet opakování zatížení (pojezdů) Tab. 5 Maximum bending stresses and allowable number of load repetitions (departures)

padů obsahuje tab. 5. Poloha zatížení výrazně ovlivňuje hodnotu N( j) přípustného počtu přejezdů a zůstává proto otevřenou otázkou, která z poloh zatížení optimálně vystihuje podmínky definice čísla PCN: středová poloha nemusí být zcela reprezentativní, polohy u okraje desky dávají zas příliš konzervativní odhady. Výsledky potvrzují značný vliv účinků teplotního rozdílu ∆T, přitom je nutné zvážit, že průběhu exploatace vozovky letadly (počty pojezdů) v průměru asi nejvýstižněji odpovídá případ ∆T = 0 °C, případ ∆T = 16 °C je z tohoto pohledu uplatnitelný s nižší mírou závažnosti. Výsledky tab. 5 ovšem naznačují, že by se měla uvádět i hodnota PCN pro maximální teplotní rozdíl ∆T = 16 °C, jak to ostatně zmiňuje i předpis [1]. A N A LÝ Z A

Ú Č I N K Ů N ÁV R H O V É H O

L E TA D L A

V této části příspěvku ukážeme postup posouzení výkonnosti navrhnuté vozovky z hlediska účinku návrhového (převládajícího) letadla s charakteristikami uvedenými v tab. 6. Uvažujeme čtyři polohy (a) až (d) podvozku na jediné desce, přičemž zanedbáváme účinek sousedních desek (obr. 2) a tři případy (e) až (g), kdy simulujeme spolupůsobení desek vozovky soustavou dvou desek (obr. 3). Příčné spáry vyztužuje šestnáct kluzných trnů (trny jsou od sebe vzdáleny 0,3 m), na podélné spáře (hraně) uvažujeme sedm kotev (kotvy jsou umístěny ve vzdálenosti 0,7 m). Výsledky řešení jsme zaznamenali v tab. 7 pro zatěžovací případy (a) až (d) 49

VĚDA


Obr. 2 Simulace účinku podvozku letadla, zatěžovací případy (a) až (d) Fig. 2 Landing gear loading effect simulation, loading cases from (a) to (d) Zatížení j a d c d

∆T [°C]

N( j)

σ(j)oh [MPa]

σpev = 4,5

σpev = 5,0

0

2,09

2,7 108

1,8 109

16 0 16 0 16 0 16

2,94 2,88 3,50 3,17 3,99 3,56 4,39

1,3 105 2,2 105 834 1,6 104 10 460 0

1,8 106 2,9 106 1,9 103 2,8 105 358 1,1 103 14

Tab. 7 Zatěžovací případy (a) až (d), ohybová napětí desky a přípustný počet opakování zatížení N( j). Tab. 7 Loading cases (a) to (d), bending stresses and allowable number of departures N( j). Tab. 8 Zatížení na stycích desek – zatěžovací případy (e) až (g), ohybová napětí a přípustný počet přejezdů N( j). Tab. 8 Wheel loads at pavement joints – loading cases (e) to (g), bending stresses and departures N( j). Zatížení j

∆T [°C] 0

e 16 0 f 16 0 g 16

50

N( j)

σ(j)oh [MPa] D1: 1,92 D2: 1,61 D1: 2,48 D2: 2,15 D1: 2,88 D2: 1,84 D1: 3,22 D2: 2,57 D1: 2,60 D2: 2,37 D1: 3,24 D2: 3,17

σpev = 4,5

σpev = 5,0

1,2 109

6,8 109

8,3 106

7,7 107

2,2 105

3,0 106

1,0 104

1,9 105

2,8 106

2,9 107

8,5 103

1,5 104

Obr. 3 Zatížení (e), (f) na příčné spáře a zatížení na podélné spáře(g) Fig. 3 Wheel loads (e), (f) at transverse joint and (g) at longitudinal joint

(uvažována jedna deska) a v tab. 8 pro zatěžovací případy (e) až (g) (uvažovány dvě desky). Nejnepříznivější hodnoty ohybových momentů a napětí dávají polohy zatížení (c) a (d) při uvažování jediné osamocené desky. Zatěžovací případy (b) až (d) ovšem neuvažují spolupůsobení sousedních desek – spolupůsobení desek na příčné a podélné spáře (hraně) je simulováno zatěžovacími případy (e) až (g). Ve všech případech se účinek spolupůsobení projeví poklesem napětí o 20 až 30 % (v tab. 8 jsou napětí první desky označeny symbolem D1, napětí druhé desky symbolem D2) . V případě zatížení (f), ale i ve všech dalších, by ještě k příznivějším výsledkům vedlo uvažování sekce čtyř spolupůsobících desek. Z ÁV Ě RY Ověřování hodnoty PCN výpočtem na základě MKP ukazuje, že „středovou“ polohu jednokolového zatížení je nutno konfrontovat i s výsledky odpovídající poloze zatížení blíže k okraji – lze diskutovat, zda-li postačí umístit střed zatížení do čtvrtiny rozpětí nebo ještě blíže k okraji. Výsledky ukazují závažný vliv teplotních účinků. Výsledky analýzy účinků návrhového letadla (řešení zatěžovacích případů (a), (e), (f), (g) v případě uvažování betonu s hodnotou pevnosti v tahu za ohybu σpev = 5 MPa) potvrzují, že provoz letadel uvažovaného typu lze připustit bez jakýchkoliv omezení. Srovnání výsledků řešení (b) až (e), (c) až (f) a (d) až (g) dává představu o vlivu vyztužení příčných a podélných spár vozovky trny a kotvami (pokles maximálních hodnot napětí o 20 až 30 %). Opět nutno konstatovat pozo-

Literatura: [1] Aerodrome Design Manual, Part 3: Pavements, International Civil Aviation Organization, Doc. 9157-AN/901, 1983 [2] Standardized Method of Reporting Airport Pavement Strength – PCN [AC 150/5335-5] US Dept. of Transportation, Federal Aviation Administration, 1983 [3] Airport Pavement Design and Evaluation [AC 150/5320-6D] US Dept. of Transportation, Federal Aviation Administration, 1995 [4] Huang Y. H.: Pavement Analysis and Design. 1. ed. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1993 [5] TP170 Navrhování vozovek pozemních komunikací [technické podmínky], MD ČR 2004 [6] Novotný B.: Contact problem in design of concrete roads. Building Research Journal, 2001, Vol. 49, No. 3, pp. 181–195

ruhodný vliv klimatických podmínek – vliv teplotního rozdílu ∆T je třeba proto při návrhu letištních vozovek vždy náležitě posoudit. Příspěvek byl zpracován s podporou výzkumného záměru MSM 6840770001

Doc. Ing. František Luxemburk, CSc. Katedra silničních staveb Fakulta stavební ČVUT Thákurova 7, 166 28 Praha 6 e-mail: [email protected] tel.: 224 354 929 Ing. Bohuslav Novotný, DrSc. Kloknerův ústav ČVUT Šolínova 7, 166 08 Praha 6 e-mail: [email protected] tel.: 224 353 512

Článek byl lektorován.


6/2005

VĚDA SCIENCE

VÝZKUM

AND

A VÝZKUM RESEARCH

VYSOCE PORÉZNÍHO BETONU

Hluk způsobený stykem pneumatiky s vozovkou je ekologickým problémem. Možným řešením je užití vysoce porézního betonu (EPC – Enhanced Porosity Concrete). EPC je složen z tříděného hrubého kameniva s minimalizovaným objemem písku, aby se mohla vytvořit síť propojených pórů uvnitř hmoty. K snížení produkce hluku při jízdě po EPC dochází díky kombinovanému efektu nízké hladiny hluku z kontaktu pneumatiky s vo-

zovkou a zvýšené absorpce hluku v materiálu vozovky. Ke klíčovým faktorům, které určují efektivitu vysoce porézního betonu v pohlcování hluku, patří: poréznost, velikost pórů, velikost otvorů mezi póry a tloušťka porézní vrstvy. Pro efektivní schopnost pohlcovat zvuk, je potřeba, aby EPC měl 15 % až 25 % prostupné poréznosti. EPC nabízí i další výhody včetně rychlého odvedení vody z povrchu vozovky pomocí propojené sítě pórů, které mini-

Obr. 1 Schéma absorpce hluku způsobeného kontaktem pneumatiky s vozovkou pomocí EPC, část hluku se odráží zpět, část hluku je absorbována sítí propojených pórů ve vozovce; běžná vozovka odráží téměř všechen zvuk

Obr. 2 Optimální poměr průměrů póru (Dp) a otvoru v póru (Da) pro nejvyšší akustickou absorpci

malizuje působení vodních srážek. Hlavním záměrem výzkumné studie bylo vyvinout vhodnou směs pro vysoce porézní beton EPC s popsanými vlastnostmi. Výzkum směsi EPC pro širokou škálu velikostí a hustot pórů prokázal, že určité kombinace velikosti pórů a poréznosti jsou účinnější pro zlepšení akustické absorpce a hydraulické propustnosti. Srovnáním poréznosti a velikostí pórů s velikostmi kameniva a vlastnostmi příměsí do kameniva byly připraveny normy pro směs EPC. Byl vyvinut predikční model založený na geometrii struktury póru a šíření akustické vlny, který může pomoci v návrhu EPC a rychlém zhodnocení otázek „co kdyby“. Výzkum elektrické vodivosti EPC přispěl k určení faktoru spojitosti pórů a faktoru hydraulické prostupnosti. Elektrická vodivost, jednoduché měřítko, může být použita při kontrole kvality směsí vysoce porézního betonu. Z článku Neithalath N., Weiss J., Olek J.: Research on enhanced porosity concrete, Cementing the Future, Fall/Winter 2004, Vol. 15, No. 1, ACBM, pp.4-6 přeložila a připravila redakce, kráceno

NOVINKY

V NAVRHOVÁNÍ NA ÚČINKY POŽÁRU

Seminář na ČVUT v Praze dne 22. 2. 2006 Výpočty možné požární situace se staly nedílnou součástí dokumentace návrhu objektů. Výpočty vyžadují spolupráci požárních specialistů, kteří vypracovávají společenské požadavky na objekty a disponují informacemi o požárních rizicích, a statiků, kteří zajišťují spolehlivost nosné části konstrukce statickým výpočtem a využívají příslušná data. Stavební fakulta ČVUT v Praze ve spolupráci s Generálním ředitelstvím hasičského záchranného sboru Ministerstva vnitra pořádají dne 22. února 2006 od 14:00 do 20:00 hod. kurz, který je zaměřen na novinky, které jsou k dispozici v požárních návrhových normách. Příspěvky se zaměří na návrh požární odolnosti dřevěných, betonových, zděných, ocelových a ocelobetonových konstrukcí při přechodu z evropských předběžných norem na evropské normy ČSN EN 199x-1-2, které jsou

již platnými normami v anglickém znění. Vydání jejich českých překladů se předpokládá roce 2006. Účastnící kurzu obdrží učební texty, které ukazují problematiku požární odolnosti na řešených příkladech. Kurz je zařazen do systému celoživotního vzdělávání ČKAIT. Jeho absolvování je navrženo na ocenění bodovou hodnotou 1. Vložné kurzu 2450 Kč (do 10. 2. 2005 1950 Kč)

Obr. 1

Kontakt: URL: k134.fsv.cvut.cz e-mail: [email protected] Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, FSv ČVUT v Praze Seminář, Thákurova 7, 166 29 Praha 6.

Obr. 1 Požární zkouška panelu Obr. 2 Modelování lokálního požáru


6/2005

Obr. 2

51

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

E U R O KÓ D 1 Č S N E N 19 91- 2 Z AT Í Ž E N Í KO N ST R U KC Í – ČÁST 2: ZATÍŽENÍ MOSTŮ DOPRAVOU (2. ČÁST – ZATÍŽENÍ KOLEJOVOU DOPRAVOU A JINÁ ZATÍŽENÍ SPECIFICKÁ PRO ŽELEZNIČNÍ MOSTY) E U R O C O D E 1 E N 19 91- 2 A C T I O N S O N S T R U C T U R E S – P A R T 2: TR AFFIC LOADS ON B R I DG ES (2 PART – R AI L TR AFFIC ND

AC T I O N S A N D OT H E R AC T I O N S S P E C I F I C A L LY F O R R A I LWAY BRIDGES) JOSEF SLÁMA Norma ČSN EN 1991-2 stanoví zatížení mostů pozemních komunikací, železničních mostů a lávek pro chodce od dopravy. Je zavedena do soustavy českých technických norem od července 2005. Je určena pro navrhování nových mostů a lze ji použít pouze s ostatními Eurokódy EN 1990 až EN 1999. Eurocode ČSN EN 1991-2 specifies traffic loads of road bridges, railway bridges and footbridges. It has been implemented into the system of Czech technical standards in July 2005. For the design of new bridges, ČSN EN 1991-2 is intended to be used, for direct application, together with Eurocodes EN 1990 to EN 1999. Tento článek (2. část) volně navazuje na předchozí 1. část vypracovanou Ing. Marií Studničkovou, CSc. a zveřejněnou v tomto časopise č. 4/2005 [10]. Informace společné pro obě části a obsažené v 1. části se zde nebudou opakovat a pokud bude potřeba bude na ně odvolávka. Zatížení železniční dopravou a jiná zatížení specifická pro železniční mosty jsou obsahem kapitoly 6 a příloh C až H v [1, 2]. Ustanovení jsou velmi rozsáhlá a obsahují řadu informací a pokynů, které dosud v normách pro zatížení mostů nebyly. Např. velmi podrobně je popisována problematika dynamických účinků na konstrukci mostu od kolejové dopravy, zvláště dynamická analýza

při nebezpečí rezonančních jevů; dále vzájemné působení koleje a mostu od teplotních změn, rozjezdových a brzdných sil, od přetvoření ze zatížení dopravou, dotvarování, smršťování apod., také je zaváděn výpočet aerodynamických zatížení od projíždějících vlaků a rovněž nutno připomenout rozsáhlé kombinace zatížení vedoucí k posuzování mnoha zatěžovacích stavů. Kapitola 6 platí pro stanovení zatížení železniční dopravou na tratích s normálním a širokým rozchodem evropské hlavní železniční sítě. Modely zatížení definované v této kapitole nepopisují skutečná zatížení. Byly vybrány tak, aby jejich účinky, s dynamickými zvětšeními uvažovanými odděleně, reprezentovaly účinky od dopravy. Pokud je třeba uvažovat dopravu, která je mimo rozsah modelů zatížení definovaných v této normě, mohou být v případě potřeby pro konkrétní projekt definovány alternativní modely zatížení a k nim příslušná kombinační pravidla. Norma [1, 2] neplatí pro zatížení: • úzkorozchodných železnic • tramvajových a jiných lehkých tratí • historických železnic • ozubnicových drah • lanových drah Zatížení a charakteristické hodnoty zatížení pro tyto typy drah je třeba stanovit. Národní příloha k [2] obsažená v [1] v NA.2.51 stanoví, že mosty na úzkorozchodných tratích jsou navrhovány na model zatížení 71 se součinitelem α = 1,0 a zatížení tramvajovými vozidly a vo-

zidly metra je stanoveno podle ČSN 73 6203 [5] tak, že příslušná normová zatížení jsou považována za charakteristické hodnoty zatížení. V normě jsou uvedena následující zatížení od železniční dopravy: • svislá zatížení: modely zatížení 71, SW (SW/0 a SW/2), „nezatížený vlak“ a HSLM (High Speed Load Model – model zatížení pro vysokorychlostní dopravu); • svislé zatížení na zemní těleso • dynamické účinky • odstředivé síly • boční ráz • rozjezdové a brzdné síly • aerodynamická zatížení od projíždějících vlaků • zatížení od trakčního vedení a od jiné železniční infrastruktury a zařízení Zatížení od vykolejení pro mimořádné návrhové situace jsou uvedena pro účinek vykolejené železniční dopravy na konstrukci převádějící železniční dopravu. Proměnná zatížení od vzájemného působení (interakce) konstrukce a koleje jsou definována pro rozdílné teplotní změny, přetvoření vyvolaná zatížením železniční dopravou, dotvarováním, smršťováním apod. Zatížení pro únavu charakterizují různé typy a druhy skutečného zatížení během provozování mostní konstrukce. S V I S L Á Z AT Í Ž E N Í Svislá zatížení železniční dopravou jsou definována prostřednictvím pěti modelů zatížení: • model zatížení 71 (a model zatížení SW/0 pro spojité mosty) reprezentuObr. 1 Model zatížení 71 a charakteristické hodnoty svislých zatížení (1) bez omezení Fig. 1 Load Model 71 and characteristic values for vertical load

52


6/2005

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 Obr. 2 Modely zatížení SW/0 a SW/2 Fig. 2 Load Models SW/0 and SW/2

je normální železniční dopravu na hlavních železničních tratích; • model zatížení SW/2 reprezentuje těžká zatížení a těžkou železniční dopravu; • model zatížení HSLM reprezentuje zatížení od osobních vlaků o rychlostech překračujících 200 km/h až do 350 km/h; • model zatížení „nezatížený vlak“ reprezentuje účinek nezatíženého vlaku. Model zatížení 71 Uspořádání zatížení a charakteristické hodnoty svislých zatížení musí být uvažovány podle obr. 1. Charakteristické hodnoty uvedené na obr. 1 se musí násobit součinitelem α na tratích, které jsou určeny pro těžší nebo lehčí dopravu, než je běžná železniční doprava. Pokud jsou zatížení násobena součinitelem α, nazývají se „klasifikovaná svislá zatížení“. Součinitel α musí být jeden z následujících: 0,75 – 0,83 – 0,91 – 1,00 – 1,10 – 1,21 – 1,33 – 1,46 Zatížení uvedená níže se musí násobit stejným součinitelem α: • ekvivalentní svislé zatížení na zemní těleso a účinky zemního tlaku • odstředivé síly • boční ráz (násobený α pouze pro α ≥ 1) • rozjezdové a brzdné síly • kombinovaná odezva konstrukce a koleje na proměnná zatížení • zatížení od vykolejení pro mimořádné návrhové situace • model zatížení SW/0 pro spojitá pole mostu

V národní příloze v NA.2.53 je stanoven součinitel α = 1,10 pro tratě 3. třídy a α = 1,21 pro tratě 1. a 2. třídy. Podle NA.2.52 se zatímní železniční mosty a mostní provizoria navrhují na model zatížení 71 se součinitelem α = 1,00, třídy tratí viz [11]. Modely zatížení SW/0 a SW/2 Model zatížení SW/0 reprezentuje statický účinek svislého zatížení normální železniční dopravou na spojité nosníky. Model zatížení SW/2 reprezentuje statický účinek svislého zatížení těžkou železniční dopravou. Uspořádání zatížení se musí uvažovat podle obr. 2 s charakteristickými hodnotami svislého zatížení podle tab. 1. Model zatížení SW/2 se použije podle NA.2.54 v [1] na tratích 1. třídy s těžkou železniční dopravou. Charakteristické hodnoty modelu zatížení SW/0 musí být vynásobeny příslušným součinitelem α jako hodnoty modelu zatížení 71. Model zatížení „nezatížený vlak“ Tento zvláštní model zatížení nazývaný „nezatížený vlak“ se používá pro některá specifická ověření, např. ověření stability konstrukce při příčném zatížení větrem. Model zatížení „nezatížený vlak“ sestává ze svislého rovnoměrného zatížení s charakteristickou hodnotou 10,0 kN/m. Model zatížení HSLM Tento zvláštní model zatížení reprezentuje zatížení osobních vlaků jedoucích rychlostmi 200 až 350 km/h. Meze platnos-

Model zatížení SW/0 SW/2

qvk [kN/m] 133 150

a [m] 15,0 25,0

c [m] 5,3 7,0

Tab. 1 Charakteristické hodnoty svislého zatížení pro modely zatížení SW/0 a SW/2 Tab. 1 Charakteristic values for vertical loads for Load Models SW/0 and SW/2

ti tohoto modelu zatížení jsou podrobně uvedeny v 6.4.6 a informativní příloze E v [1, 2]. Excentricita svislých zatížení (model zatížení 71 a SW/0) Účinek bočního (příčného) posunutí svislých zatížení se musí uvažovat poměrem kolových zatížení u všech náprav až do 1,25 : 1,00 na kterékoli koleji. Výsledná excentricita e je uvedena na obr. 3. Excentricitu svislých zatížení lze zanedbat při posuzování na únavu. Roznášení nápravových zatížení kolejnicemi, pražci a kolejovým ložem Platí pro skutečné vlaky, vlaky pro únavu, modely zatížení 71, SW/0, SW/2, „nezatížený vlak“ a HSLM, pokud není stanoveno jinak. Podélné roznášení osamělé síly nebo kolového zatížení kolejnicí se může roznášet do tří podporových bodů kolejnice, jak je ukázáno na obr. 4. Podélné roznášení zatížení pražci a kolejovým ložem při navrhování lokálních prvků mostovky atd. (např. podélných a příčných výztuh, podélníků, příční-

Obr. 3 Excentricita svislých zatížení (1) rovnoměrné zatížení a osamělé síly na každé kolejnici (2) LM 71 (a SW/0, kde se požaduje) (3) příčná vzdálenost mezi kolovými zatíženími Fig. 3 Excentricity of vertical loads Obr. 4 Podélné roznášení osamělé síly nebo kolového zatížení kolejnicí Qvi je osamělá síla na každé kolejnici od modelu zatížení 71 nebo kolového zatížení skutečného vlaku, vlaku pro únavu nebo HSLM (kromě HSLM-B) a je vzdálenost mezi podporovými body kolejnice Fig. 4 Longitudinal distribution of a point force or wheel load by the rail BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2005

53

NORMY •


Obr. 5 Podélné roznášení zatížení pražci a kolejovým ložem (1) zatížení pražce (2) referenční rovina Fig. 5 Longitudinal distribution of load by a sleeper and ballast

Obr. 6 Příčné roznášení zatížení pražci a kolejovým ložem, kolej s převýšením (účinek excentricity svislého zatížení není znázorněn) (1) referenční rovina Fig. 6 Transverse distribution of actions by the sleepers and ballast, track with cant (effect of eccentricity of vertical loads not shown)

ků, desek mostovky, tenkých betonových desek atd.) se má vzít pod pražci podle obr. 5, kde referenční rovina je definována jako horní povrch mostovky. Příčné roznášení zatížení pražci a kolejovým ložem Na mostech s kolejovým ložem s převýšením koleje se mají zatížení roznášet v příčném směru např. podle obr. 6. Další případy příčného roznášení jsou uvedeny v [1, 2]. DYNAMICKÉ ÚČINKY ŽELEZNIČNÍHO Z AT Í Ž E N Í ( V Č E T N Ě R E Z O N A N C E ) Dynamické účinky zatížení jsou buď pokrývány dynamickým součinitelem, kterým se násobí statické účinky od modelů zatížení 71, SW/0 a SW/2 nebo je prováděna dynamická analýza. 54

Zásadní faktory ovlivňující dynamické chování jsou: • rychlost dopravy na mostě • rozpětí L a délka příčinkové čáry průhybu uvažovaného prvku • hmotnost konstrukce • vlastní frekvence celé konstrukce a důležitých prvků konstrukce a příslušné vlastní tvary kmitání ve směru koleje • počet náprav, nápravová zatížení a vzdálenost náprav • útlum konstrukce • svislé nerovnosti koleje • neodpružená/odpružená hmota a charakteristiky zavěšení a vypružení vozidla • přítomnost pravidelně vzdálených podpěr mostovky a/nebo koleje (příčníky, pražce atd.) • imperfekce vozidla (plochá kola, nekruhová kola, poruchy zavěšení a vypružení atd.) • dynamické charakteristiky koleje (kolejové lože, pražce, prvky koleje atd.). Tyto faktory jsou uvažovány v dynamické analýze. Kritéria pro rozhodnutí, zda je vyžadována dynamická analýza, nebo se vystačí s kvazistatickým výpočtem s dynamickým součinitelem, jsou uvedena ve vývojovém diagramu na obr. 6.9 v [1, 2]. Pokud kritéria uvedená v 6.4.4 nejsou splněna, existuje nebezpečí, že může nastat rezonance nebo nadměrné kmitání mostu. Kritéria pro bezpečnost dopravy, pohodu cestujících atd. jsou uvedena v příloze A2 EN 1990 viz [8]. Dynamická analýza je prováděna podle 6.4.6 a informativních příloh E a F v [1, 2], kde je podrobně popsána. Uvádějí se druhy a schémata zatížení (HSLM), způsoby zatěžování, rychlosti přejezdu, parametry mostu (tuhost, hmotnost, útlum atd.), modelování buzení a dynamického chování konstrukce a ověřování mezních stavů. V běžných případech postačí kvazistatické metody, kde jsou účinky statického zatížení násobeny dynamickým součinitelem podle NA.2.56 pro standardně udržovanou kolej Φ3 v rozsahu hod-

not 1,05 až 2,00 obdobně jako δ v ČSN 73 6203 [5]. Náhradní délky LΦ jsou podrobně uvedeny v závislosti na nosných prvcích v tab. 6.2 v [1, 2] mnohem detailněji než v ČSN 73 6203 [5].

Φ=

2,16 + 0, 73 LΦ − 0, 2

(6.5)

Dále jsou používány dynamické součinitele 1 + φ pro skutečné vlaky a pro posouzení konstrukcí železničních mostů na únavu, viz přílohy C a D. V O D O R O V N Á Z AT Í Ž E N Í Příčná vodorovná zatížení, tj. odstředivé síly a boční rázy v [1, 2] jsou uvažována obdobně jako v ČSN 73 6203 [5]. Podélná vodorovná zatížení, tj. rozjezdové a brzdné síly působí v úrovni temene kolejnic v podélném směru koleje. Zavádějí se jako rovnoměrně rozložené po odpovídající přičiňující délce La,b účinků rozjezdu a brzdění pro uvažovaný nosný prvek. Směr rozjezdových a brzdných sil musí souhlasit s dovolenými směry dopravy na každé koleji. Charakteristické hodnoty rozjezdových a brzdných sil musí být uvažovány následovně: Rozjezdová síla: Qlak = 33 [kN/m] La,b [m] ≤ 1 000 [kN] (6.20) pro modely zatížení 71, SW/0, SW/2 a model zatížení HSLM Brzdná síla: Qlbk = 20 [kN/m] La,b [m] ≤ 6 000 [kN] (6.21) pro modely zatížení 71, SW/0 a model zatížení HSLM Qlbk = 35 [kN/m] La,b [m] pro model zatížení SW/2

(6.22)

Charakteristické hodnoty rozjezdových a brzdných sil nesmí být násobeny dynamickým součinitelem Φ nebo redukčním součinitelem f pro odstředivou sílu. Kombinovaná odezva konstrukce a koleje na proměnná zatížení Kombinovaná odezva konstrukce a koleje na proměnná zatížení analyzuje problém vzájemného působení koleje a mostu od účinků teplotních změn a dalších zatížení. Účinky vyplývající z kombinované odezvy konstrukce a koleje na proměnná


6/2005

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 znázornit vztahem ukázaným na obr. 8 s počátečním pružným smykovým odporem [kN/mm posunutí na m koleje] a potom plastickým smykovým odporem k [kN/m koleje]. V 6.5 [1. 2] jsou dále uvedena návrhová kritéria pro kolej a mezní hodnoty pro deformaci konstrukce, výpočetní metody Obr. 7 Příklad modelu systému kolej/konstrukce (1) kolej (2) nosná konstrukce (znázorněn spojitý nosník o dvou polích a prostý nosník) (3) těleso železničního spodku (4) kolejnicové dilatační zařízení (je-li vloženo) (5) podélné nelineární pružiny vyjadřující průběh závislosti podélné zatížení/posunutí koleje (6) podélné pružiny vyjadřující podélnou tuhost K pevného uložení nosné konstrukce s uvážením tuhosti základů, pilířů a ložisek atd. Fig. 7 Example of a model of track/structure system

zatížení se musí uvažovat při návrhu hlavní nosné konstrukce, pevných ložisek, spodní stavby a při posouzení účinku zatížení v kolejnicích. Požadavky jsou platné pro obvyklou (konvenční) kolej s kolejovým ložem. Pro kolej bez kolejového lože je lze stanovit pro konkrétní projekt. Parametry ovlivňující kombinovanou odezvu konstrukce a koleje, které se musí vzít v úvahu při analýze jsou následující: • uspořádání konstrukce • uspořádání koleje • vlastnosti konstrukce • vlastnosti koleje Zatížení uvažovaná pro kombinovanou odezvu jsou následující: • rozjezdové a brzdné síly • teplotní účinky v kombinovaném systému konstrukce a koleje • klasifikovaná svislá zatížení dopravou (včetně SW/0 a SW/2, pokud se požadují) • souvisící dynamické účinky lze zanedbat • jiná zatížení jako např. dotvarování, smršťování, teplotní spád atd. musí být vzata v úvahu pro stanovení pootočení a souvisících podélných posunutí konců nosných konstrukcí, pokud je to relevantní. Teplotní změny v mostě mají být uvažovány jako ∆TN podle ČSN EN 1991-1-5 „Zatížení teplotou“, s γ a ψ rovnými 1,0. Hodnoty uvedené v ČSN EN 1991-1-5 jsou doporučené. Alternativní hodno-

Obr. 8 Změna podélné smykové síly s podélným posunutím koleje pro jednu kolej (1) podélná smyková síla v koleji na jednotku délky (2) posunutí kolejnice vzhledem k hornímu povrchu podporující nosné konstrukce (dnu žlabu kolejového lože) (3) odpor kolejnice v pražci (zatížená kolej) (zamrzlé kolejové lože nebo kolej bez kolejového lože s běžnými upevněními) (4) odpor pražce v kolejovém loži (zatížená kolej) (5) odpor kolejnice v pražci (nezatížená kolej) (zamrzlé kolejové lože nebo kolej bez kolejového lože s běžnými upevněními) (6) odpor pražce v kolejovém loži (nezatížená kolej) Fig. 8 Variation of longitudinal shear force with longitudinal track displacement for one track

ty ∆TN lze stanovit pro konkrétní projekt na základě informací Českého hydrometeorologického ústavu viz NA.2.73 a NA.2.74. Při stanovení alternativních hodnot ∆TN pro území ČR se vychází z národní přílohy k ČSN EN 1991-1-5 a specifik zde uvedených, zejména pro dané místo (teplotní mapy, orientace mostního objektu, konfigurace terénu, zastínění apod.), typ mostní konstrukce, její uspořádání atd. Pro zjednodušené výpočty lze uvažovat teplotní změnu nosné konstrukce hodnotou ∆TN = ± 35 K. Modelování a výpočet kombinovaného systému kolej/ konstrukce Pro stanovení účinků zatížení v kombinovaném systému kolej/konstrukce lze použít model založený na obr. 7. Závislost podélné zatížení/posunutí koleje nebo kolejnicových podpor lze


6/2005

a zjednodušená výpočetní metoda pro jednotlivou nosnou konstrukci a v příloze G je pro nejčastější případy mostů zpracována metoda pro stanovení kombinované odezvy konstrukce a koleje na proměnná zatížení. V 6.5.3, 6.5.4 a příloze G [1] jsou uváděny termíny průběžně svařené kolejnice a průběžná kolej, které v některých případech mohou být, ale také v některých případech nemusí být totožné s termínem „bezstyková kolej“ zavedeným a užívaným v ČR. Proto v ČSN EN je často „přeložený ekvivalent“ doplněn v závorce termínem („bezstyková kolej“). Pro vysvětlení a zopakování. Definice a požadavky na bezstykovou kolej v ČR jsou uvedeny v předpisu ČD S3 „Železniční svršek“, zejména v části dvanácté „Železniční svršek na mostních objektech“ a v předpisu ČD S3/2 „Bezstyková kolej“. Dle předpisů ČD nesmí dýchající konec bezstykové koleje zasahovat na 55

NORMY •


nedostatečný a může být potřebné stanovit ho zvláštní studií. Studie má uvažovat dynamické vlastnosti konstrukce včetně podepření a podmínek na koncích, rychlost železniční dopravy na sousední koleji a souvisící aerodynamická zatížení a dynamickou odezvu konstrukce, včetně rychlosti deformační vlny indukované v konstrukci. Pro dynamicky citlivé konstrukce může být dynamický součinitel nutný i pro části konstrukce mezi začátkem a koncem konstrukce.

Obr. 9 Charakteristické hodnoty zatížení q1k pro jednoduché svislé plochy rovnoběžné s kolejí (1) příčný řez (2) povrch konstrukce (3) půdorys (4) povrch konstrukce Fig. 9 Charakteristic values of actions q1k for simple vertical surfaces parallel to the track

most a z toho vyplývá, že začátek a konec bezstykové koleje musí být alespoň 75 m před a za mostem. Pokud není splněna tato nebo některá z dalších podmínek pro bezstykovou kolej, musí se kolej na mostě od koleje na zemním tělese oddělit kolejnicovými dilatačními zařízeními nebo kolejnicovými styky, a to i v případech, že na krajní opěře jsou pevná ložiska. Důvodem je vyloučení nejasného vzájemného působení koleje a mostu a přemáhání některých částí koleje, mostní konstrukce, včetně ložisek, zejména pevných, od vodorovných podélných sil, především u stávajících mostů, které na toto uspořádání, zatížení a namáhání nebyly nikdy navrhovány a posuzovány. EN platná pro navrhování nových mostů připouští svaření kolejnic kromě případů shodných s předpisy ČD také svaření v jiných místech, zvláště pak nad opěrou u pevných ložisek. Pro nové mosty budou platit ustanovení ČSN EN 19912 a dalších souvisících ČSN EN a bude 56

nutné je respektovat. Uspořádání koleje na mostech jsou v konkrétních případech stanovena na základě výpočtu. A E R O DY N A M I C K Á

Z AT Í Ž E N Í O D

PROJÍŽDĚJÍCÍCH VLAKŮ

Aerodynamická zatížení od projíždějících vlaků musí být uvažována při navrhování konstrukcí sousedících s železničními kolejemi. Projíždějící železniční doprava působí na každou konstrukci, která stojí v blízkosti trati, pohybující se vlnou střídavého tlaku a sání (obr. 9). Velikost zatížení závisí hlavně na: • kvadrátu rychlosti vlaku • aerodynamickém tvaru vlaku • tvaru konstrukce • umístění konstrukce, zejména vzdálenosti mezi vozidlem a konstrukcí. Tato zatížení mohou být pro posouzení mezních stavů únosnosti a mezních stavů použitelnosti nahrazena ekvivalentními zatíženími na čele a zádi vlaku. Charakteristické hodnoty ekvivalentních zatížení jsou uvedeny v 6.6.2 až 6.6.6 [1, 2]. Na začátku a na konci konstrukcí sousedících s kolejemi mají být na délce 5 m, měřeno od začátku a konce konstrukce rovnoběžně s kolejemi, ekvivalentní zatížení z 6.6.2 až 6.6.6 násobena dynamickým součinitelem 2,0. Pro dynamicky citlivé konstrukce může být výše uvedený dynamický součinitel

Jednoduché svislé plochy rovnoběžné s kolejí (např. protihlukové stěny) Charakteristické hodnoty zatížení ±q1k jsou uvedeny na obr. 9. Charakteristické hodnoty platí pro vlaky s aerodynamicky nepříznivým tvarem a lze je snížit: • součinitelem k1 = 0,85 pro vlaky se hladkými povrchy železničních vozidel, • součinitelem k1 = 0,6 pro aerodynamická železniční vozidla (např. ETR, ICE, TGV, Eurostar nebo podobná). Pokud se uvažuje malá část stěny s výškou ≤ 1 m a délkou ≤ 2,5 m, např. prvek protihlukové ochranné stěny, zatížení q1k se má zvýšit součinitelem k2 = 1,3. Aerodynamická zatížení jiných ploch v blízkosti koleje (např. protidotykové zábrany, přístřešky nad nástupišti) jsou obdobná a jsou podrobně popsána v 6.6 [1, 2]. VYKOLEJENÍ

A J I N Á Z AT Í Ž E N Í

ŽELEZNIČNÍCH MOSTŮ

Železniční konstrukce se musí navrhnout takovým způsobem, aby při vykolejení bylo výsledné poškození mostu (zejména převrácení nebo zřícení konstrukce jako celku) omezeno na minimum. Vykolejení železniční dopravy na železničním mostě se musí uvažovat jako mimořádná návrhová situace. Zatížení železničního mostu od vykolejení železniční dopravy musí být uvažováno pro dvě návrhové situace: • návrhová situace I – vykolejení železničních vozidel, kdy vykolejená vozidla zůstanou v prostoru koleje na nosné konstrukci a vozidla jsou zadržena sousední kolejnicí nebo postranní stěnou nebo okrajovým nosníkem; • návrhová situace II – vykolejení železničních vozidel, kdy vykolejená vozidla jsou zachycena na okraji mostu a zatěžují okraj nosné konstrukce (kromě


6/2005

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 nenosných prvků jako chodník pro pěší). Při návrhové situaci I musí být vyloučeno zřícení hlavní části nosné konstrukce. Místní poškození však lze tolerovat. Části dotčených konstrukcí musí být navrženy na následující návrhová zatížení v mimořádné návrhové situaci; 2 (α 0,7 LM71) (osamělé síly QA1d a rovnoměrně rozdělené zatížení qA1d) rovnoběžně s kolejí v nejnepříznivější poloze uvnitř oblasti o šířce 1,5 násobku rozchodu koleje na obě strany od osy koleje. Při návrhové situaci II se most nemá převrátit nebo zřítit. Pro určení celkové stability musí být na maximální celkové délce 20 m uvažováno qA2d = α 1,4 LM71 jako rovnoměrně rozdělené svislé liniové zatížení působící na okraji uvažované konstrukce (obr. 10). Výše zmíněné ekvivalentní zatížení se uvažuje pouze pro stanovení mezní pevnosti nebo stability konstrukce jako celku. Menší nosné prvky nemusí být navrhovány na toto zatížení. Návrhové situace I a II musí být ověřeny odděleně. Kombinace těchto zatížení nemusí být uvažována. Při návrhové situaci I a II se pro kolej zatíženou vykolejením mají jiná zatížení železniční dopravou zanedbat. Vykolejení pod konstrukcí nebo sousedící s konstrukcí a jiná zatížení v mimořádných návrhových situacích Při vykolejení vzniká nebezpečí nárazu vykolejených vozidel na konstrukci nad kolejí nebo sousedící s kolejí. Požadavky na zatížení při nárazu a jiné návrhové Literatura: [1] ČSN EN 1991-2 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 2: Zatížení mostů dopravou. ČNI, 2005 [2] EN 1991-2 Eurocode 1: Actions on structures – Part 2: Traffic loads on bridges. CEN, 2003 [3] Holický M., Marková J.: Eurokód ČSN EN 1990 Zásady navrhování konstrukcí, Beton TKS, 2/2005 [4] ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí. ČSNI, 2004 [5] ČSN 73 6203: 1986 Zatížení mostů. ÚNM Praha [6] ČSN P ENV 1991-3 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí Část 3: Zatížení mostů dopravou. ČSNI, 1997 [7] ENV 1991-3 Basis of design and acti-

Obr. 10 Návrhová situace II – ekvivalentní zatížení qA2d (1) zatížení působící na okraji konstrukce (2) rozchod koleje s Fig. 10 Design situation II – equivalent load qA2d

požadavky jsou stanoveny v EN 1991-17 [9]. Rovněž mají být uvážena jiná zatížení pro mimořádné návrhové situace uvedená. Z AT Í Ž E N Í D O P R A V O U P R O Ú N A V U Posouzení únavového poškození musí být provedeno pro všechny nosné prvky, které jsou zatěžovány proměnným namáháním. Posouzení na únavu má být prováděno na základě skladby dopravy v závislosti na tom, zda konstrukce přenáší smíšenou dopravu, převážně těžkou nákladní dopravu nebo lehkou osobní dopravu. Podrobnosti o uvažovaných vlacích v provozu, skladbě dopravy a dynamickém zvětšení jsou uvedeny v 6.9 a příloze D. POUŽITÍ

Z AT Í Ž E N Í D O P R A V O U

NA ŽELEZNIČNÍCH MOSTECH

Konstrukce musí být navržena na poža-

[8]

[9]

[10]

[11]

ons on structures Part 3: Traffic loads on bridges. CEN, 1995 EN 1990 – Annex A2: Application for bridges (Normative). CEN, 2005 (Final version after formal vote) EN 1991-1-7 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-7: Obecná zatížení – Mimořádná zatížení (zatím nevyšel) Studničková M.: Eurokód 1 ČSN EN 1991-2 Zatížení konstrukcí-Část 2: Zatížení mostů dopravou (2. část – zatížení kolejovou dopravou a jiná zatížení specifická pro železniční mosty, Beton TKS 4/2005 Předpis 18/1986-PMR kategorie železničních tratí z hlediska mostů, zveřejněno ve Věstníku dopravy č. 6/1987


6/2005

dovaný počet a polohu kolejí podle stanovených poloh kolejí a tolerancí. Polohy kolejí a tolerance lze stanovit pro konkrétní projekt. Každá konstrukce má být také navržena na největší, geometricky a konstrukčně možný, počet kolejí v nejméně příznivé poloze, bez ohledu na polohu zamýšlených kolejí, přičemž jsou brány v úvahu stanovené minimální vzdálenosti kolejí a požadavky na průjezdní průřez. Minimální vzdálenost kolejí a požadavky na průjezdní průřez lze stanovit pro konkrétní projekt. Účinky všech zatížení musí být stanoveny ze zatížení dopravou umístěných v nejnepříznivějších polohách. Zatížení dopravou, která vyvolávají odlehčující účinek, musí být zanedbána. Podrobná pravidla jsou uvedena pro umístění a kombinace různých modelů zatížení na jedno- a vícekolejných mostech různého konstrukčního uspořádání při statickém a dynamickém zatěžování pro různé mezní stavy v 6.8 [1, 2]. V tab. 6.10 jsou uvedeny počty zatížených kolejí při posuzování mezí přetvoření a kmitání. Tab. 6.11 stanovuje sestavy zatížení železniční dopravou (charakteristické hodnoty vícesložkových zatížení). Takto stanovená zatížení se dosazují do kombinačních rovnic uvedených a upřesněných v národní příloze k ČSN EN 1990 [4], jak je zdůvodněno a uvedeno v [3]. Pro železniční mosty platí obdobně jako pro mosty pozemních komunikací, pro které je to podrobněji rozvedeno v [10].

Ing. Josef Sláma, CSc. Zvonařská 881, 156 00 Praha 516 – Zbraslav tel.: 257 923 021

57

SPEKTRUM SPECTRUM

TECHNICKÁ

EXKURZE

JANA MARGOLDOVÁ, VLASTIMIL ŠRŮMA Po Nizozemsku, Švýcarsku a Dánsku zavedla v létě 2005 technická exkurze České betonářské společnosti svých obvyklých 50 účastníků do Skotska. S vytipováním zajímavých staveb pomohla partnerská Britská betonářská společnost a Skotský svaz stavebních inženýrů. Termín exkurze se téměř kryl s výročním jednáním G8 v Gleneagles, což mělo nepříjemný dopad na program exkurze. Z bezpečnostních důvodů nebylo možné některé významné stavby navštívit, resp. jejich přístupnost byla omezená. I tak se podařilo navštívit několik zajímavých budov a inženýrských děl, na jejichž konstrukci a výsledném vzhledu se beton podílí stavebně inspirujícím a esteticky působivým způsobem. REKONSTRUKCE KINGSTON BRIDGE V GLASGOW Dálniční most Kingston Bridge (obr. 1 až 3), který převádí dálnici M8 středem Glasgow přes řeku Clyde ve směru od Greenock k letišti a dál na Edinburgh je se svými 180 000 vozidly denního provozu mimořádně zatíženým přemostěním. Komplex konstrukcí se skládá kromě hlavního mostu

ČBS SKOTSKO 2005 Obr. 1 Kingston Bridge – celkový pohled na hlavní most

přes řeku ze severní a jižní příjezdové rampy a řady nájezdů na obou březích řeky. Přemostění celkové šířky 43 m s pěti dopravními pruhy v každém směru a hlavním mostem rozpětí 143 m bylo otevřeno v červnu 1970. Po dvaceti letech provozu most vykazoval natolik závažné poruchy, že muselo být přistoupeno k jeho zásadní rekonstrukci. Hlavní pole mělo trvalý průhyb přesahující 300 mm a jako celek bylo posunuto o 165 mm směrem k severnímu břehu, což deformovalo pilíře a mj. i dilatační závěry mostu, které postupně pře-

staly plnit svoji funkci. Severní závěr zůstával uzavřený, zatímco jižní závěr byl trvale otevřený. V nejvíce namáhaných místech odprýskávaly povrchové vrstvy betonu, most měl vybočené stěny a řadu znepokojivých trhlin u opěr, měl tendenci klouzat k severu a do boku a nakláněl opěrnou nábřežní zeď. Nedostatečně nadimenzované pilotové základy vykazovaly velkou a narůstající deformaci ve vodorovném směru. Především bylo nutno zajistit stabilitu opěrné zdi, k čemuž byl realizován v roce 1992 obsyp paty zdi balvany v celkovém množ-

Obr. 3 Rekonstrukce odbočovacích ramp

Obr. 2 Zesílení nosné konstrukce volnými kabely

58


6/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 5 Průhled přes policejní zátarasy k budově s jednacími sály výborů

Obr. 4 Pohled na parlamentní areál z vrchu Carlton Hill

ství 16 000 t a zároveň i 4 000 t injektáží malty vpravené do podloží. V roce 1994 byla pak provedena mimořádná prohlídka mostu spolu s přezkoumáním původního projektu a zevrubnou diagnostikou konstrukce. Bylo prokázáno mj. značné poddimenzování průřezu ve středu hlavního pole a nedostatečná výztuž pilotových základů. Navazující rekonstrukční práce probíhaly od roku 1995 do roku 2002 a byly rozděleny do 4 hlavních etap: (1) dopnutí nosné konstrukce letmo betonovaného hlavního mostu volnými kabely, (2) zatlačení nosné konstrukce lisy zpět na jih a její vyrovnání do projektem předpokládané polohy, (3) demolice a nové vybudování vozovek a veškerého příslušenství mostu, (4) výměna všech ložisek.

Veškeré práce byly prováděny za plného provozu, i v nejexponovanějších fázích byly dopravě k dispozici 4 pruhy v každém z obou směrů. Celý projekt stál 30 mil. GBP, tj. cca 1,5 mld Kč. Investorem bylo město Glasgow, hlavním dodavatelem společnost Balfour Beatty. Předpínání realizoval Balvac, manipulace s nosnou konstrukcí pomocí lisů byla svěřena francouzské firmě VSL dobře známé i z realizací v ČR. Účastníci exkurze ČBS měli možnost vidět rekonstrukci přemostění Kingston Bridge v další, navazující etapě, během níž se realizují kroky (3) a (4) i na všech odbočujících rampách. Tyto práce začaly v lednu 2005 a měly by být provedeny do konce tohoto roku.

NOVÁ

B U DOVA

S K OT S K É H O

PAR L AM E NTU

Hlavní město Skotska Edinburgh zaujme návštěvníky svou malebnou polohou, širokou škálou historických památek a stavaře, zvláště betonáře, několika novými stavbami s výrazným podílem betonu. Prohlídka Edinburghu v prvním červencovém týdnu byla poznamenána blížícím Obr. 7 Ukládání klenby na jednu z pracoven poslanců

Obr. 6 Vstupní foyer s betonovou klenbou

by courtesy of Concrete, The Concrete Society)


6/2005

by courtesy of Concrete, The Concrete Society)

59

SPEKTRUM SPECTRUM

se zasedáním šéfů vlád G8. Ve městě souběžně probíhala jednaní přípravných výborů i demonstrace antiglobalistických organizací. Před útoky jejich radikálních křídel byly všechny vládní budovy a královské paláce pečlivě chráněny. To znemožnilo účastníkům exkurze uskutečnit plánovanou prohlídku nové budovy Skotského parlamentu. Areál parlamentních budov situovaný poblíž královského paláce Hollyrood tak byl k prohlédnutí jen z odstupu vymezeného bytelnými policejními zátarasy (obr. 4 a 5). O obnovení parlamentu se Skoti rozhodli v roce 1998 v celonárodním referendu. Výstavba parlamentního komplexu byla předmětem mnoha sporů a diskuzí. Šlo o to, proč vlastně stavět nový parlament, když nedaleko vybraného

Obr. 9 Průhled schodišťovou halou

Obr. 10 Centrální prostor muzea

Obr. 8 Vstup do Musea of Scotland rohovou „obrannou“ věží

Obr. 11 Schodiště na střešní terasu

místa stála vhodná neoklasicistní budova. Autorem vítězného návrhu nového parlamentu byl vyhlášen katalánský architekt Enriko Miralles s manželkou Benedettou Tagliabue. Skotský parlament, který oficiálně otevřela britská královna Alžběta II v říjnu roku 2004, nyní sídlí ve stavebním komplexu s celkovou plochou 29 000 m2. Soubor budov • hlavní jednací sál • čtyři věžové budovy se sály pro jednání výborů • informační sály a administrativní místnosti • budova poslanců parlamentu • budova tisku • prosklené foyer • Queensberry House, dům ze 17. století, 60

Obr. 12 Zákoutí s lavičkou

Obr. 13 Architektonické prvky v interiéru – zavěšená betonová stěna


6/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

jehož renovace byla součástí projektu zajišťuje pracovní a shromažďovací prostory pro 129 členů parlamentu a zhruba tisíc dalších osob z řad parlamentních a civilních zaměstnanců. Beton byl použit pro nosné konstrukce budov i jako estetický materiál v interiérech spolu s dřevěnými a žulovými obklady, ocelí a sklem (obr. 6). Konstrukce budov s výjimkou členitého foyer z oceli a skla je kombinací prefabrikované a monolitické technologie. Stropy místností jednotlivých poslanců (po 15 m2) v budově s neobvykle tvarovanými okny tvoří betonové valené klenby. Konstrukci jednacího sálu nesou zdvojené ocelové nosníky obložené betonovými panely. Strop přízemí budovy, hlavní

i v souvislosti s protiteroristickými opatřeními zavedenými po září 2001.

Obr. 14 Stará přístavní skladiště přestavěná na kancelářské a bytové domy

halou do trojúhelníkového centrálního prostoru otevřeného na celou výšku budovy (obr. 9 a 10). Příchozí se cítí jako v katedrále. Kámen použitý na vnější fasádě přechází do interiéru v úloze nášlapné vrstvy podlahy haly. Bílý beton s hedvábným povrchem (obr. 11 až 13), vápenec, bukové obklady a hladké omítky použité v interiéru vzbuzují v návštěvníkovi pocit prostoru a světla a provázejí ho výstavními galeriemi, v nichž znovu ožívají celé dějiny Skotska od nejstarších dob až po současnost. Architekti budovy se podíleli i na uspořádání muzejní expozice. Dynamickým členěním prostoru a důmyslným osvětlení vedou návštěvníka k soustředění pozornosti na vlastní expozici a potlačují vnímání budovy samotné. Způsob běžný v malých izolovaných galeriích se zde podařilo rozšířit na celou budovu muzea. Ze

veřejný prostor s recepcemi, restauracemi, vzdělávacím centrem a obchody, tvoří tři betonové klenby. Ty byly, stejně jako klenby v místnostech poslanců nebo některých jednacích sálech výborů, odlity na podlaze a poté vyzdviženy a osazeny na podpory – stěny a sloupy (obr. 7). Všechny nekryté betonové povrchy jsou vyhlazeny do měkkého hedvábného lesku. Výstavba objektů v novém areálu probíhala pět let a přišla skotské daňové poplatníky na 430 mil. GBP (původní rozpočet byl 55 mil. GBP). Důvodem bylo postupné rozšiřování projektu a množství změn, neboť autor své návrhy neustále přepracovával, až do své předčasné smrti. Náklady na stavbu později vzrostly

M U S E U M O F S C OT L A N D Mezi kostel Greyfriars Kirk a Královské skotské muzeum je situována nová chlouba Edinburghu – Museum of Scotland. Muzeum věnované historii, obyvatelům a kultuře Skotska bylo otevřeno v roce 1998. Budovu navrhli architekti Benson a Forsyth jako postmodernistický skotský hrad tak, že svým měřítkem i charakterem harmonicky koresponduje s okolní starou univerzitní čtvrtí města (obr. 8). Vnější fasáda členěná výraznými okny je obložena zlatavým pískovcem z Morayshire. Od vestibulu situovaného v rohové válcové věži prochází návštěvník poměrně úzkou vstupní


6/2005

střešní terasy, koncipované jako trup fregaty, má návštěvník jedinečný výhled na město a jeho historické budovy až k pohoří Pentland Hills. Náklady na vybudovaní muzea činily zhruba 50 mil. GBP (32 mil. GBP stála vlastní budova a zbytek příprava a vybudování expozic a sběr a konzervace sbírek). R E G E N E R AC E P Ř Í S TAV U Severně od centra Edinburghu leží u břehu zálivu Forth edinburský přístav Leith, kdysi jeden z nejvýznamnějších v Evropě. Postupem doby však průmysl a lodní doprava daly přednost přístavům na západě Skotska a jihu Anglie. Proto dnes přístavní čtvrť Edinburghu prochází hlubokou proměnou (obr. 14). Dřívější přístav-

Obr. 15 Monolitické betonové balkony na historickém kamenném mostě

ní zařízení a sklady jsou přestavovány na obytné a administrativní komplexy, odpovídající současným potřebám. Současně zde vyrůstají hospůdky a restaurace s charakteristickou atmosférou. Jana Margoldová, Vlastimil Šrůma BETON TKS tel.: 224 812 906, e-mail: [email protected] fotografie: Jana a Jan Margoldovi, Vlastimil Šrůma

61

SPEKTRUM SPECTRUM

HODNOCENÍ

VOJENSKÝCH LETIŠTNÍCH PLOCH

Beton je hlavním konstrukčním materiálem pro letištní plochy a konstrukce letectva Spojených států amerických. Betonové letištní plochy jsou průběžně hodnoceny a opravovány, aby vyhovovaly požadavkům letectva. Pokud letištní plocha selže, má to katastrofální následky. Vojenské akce po 11. září 2001 vyžadovaly přesuny velkého množství vojenského materiálu. Během několika měsíců musela být zprovozněna letiště v jihozápadní Asii, v Afganistánu a Íraku. Týmy vojenských leteckých inženýrů byly zodpovědné za posouzení jejich stavu a rychlou obnovu. Hodnocení letištních ploch je děleno na: účelové (100 přejezdů nebo počáteční „nával“ misijních letadel), udržovací (5 000 přejezdů nebo očekávaná operace) a trvalé (50 000 přejezdů nebo dlouhodobé operace). Klasifikace letištních ploch je řízena vojenskými misemi a počtem přejezdů, které vozovka musí unést. The Air Force Civil Engineering Support Agency je odpovědná za hodnocení udržovací a trvalá. Účelová hodnocení jsou prováděna veliteli jednotlivých operací. Hodnocení letištních ploch probíhá ve fázích. Je definován návrh letiště na základě stávajících prováděcích plánů, záznamů o údržbě a vrtných profilech a je posouzen povrch letištní plochy jsou získána data o vojenských misích, tzn. kolik typů letadel bude využívat letiště a co budou převážet (výzbroj nebo jiný náklad). Informace o tloušťce letištní plochy na různých místech plo-

chy jsou získávány z jádrových vývrtů. Vzorky jsou odebírány ze středů ploch, kudy projíždějí letadla. Pokud není odebrání vzorků z těchto míst možné, je měřena tloušťka na zesíleném okraji letištní plochy a potom srovnávána s dostupnými historickými stavebními záznamy. V Afghanistánu bylo mnoho letištních ploch poškozeno a zanedbáno již v období sovětské okupace. Na vzletových, přistávacích a pojezdových drahách s velkým počtem trhlin, byly tucty vysprávek kráterů. Opravy kráterů nebyly jednoduché. V zemi bylo těžké najít kamenivo, protože půda je tam převážně písčitá. Hrubé kamenivo do podkladních vrstev bylo třeba převážet na velkých nákladních autech. Těžká stavební technika však nejprve musela být do země dopravena na lodích. Opravy letištních ploch byly zpočátku velmi náročné na manuální práci s primitivními nástroji a metody hutnění. Průběžné opravy v současnosti zajišťují koaliční vojenské jednotky. Z článku Guy Wells (USAF Retired): Contingency airfield pavement evaluations, Concrete Engineering International, Vol. 9, No. 3, Autumn 2005, pp. 38–41 přeložila a upravila redakce, kráceno

Obr. 1 Probíhající oprava vzletové dráhy na afgánském letišti, z opačného konce dráhy startuje nákladní letadlo C-17 Obr. 2 Typ dráhy a únosnost podkladu určují povolené zatížení letadly (beton působí jako „most“, zatížení je roznášeno s menší intenzitou na větší plochu podkladních vrstev než pod poddajným asfaltem)

OBNOVA

ZAŘÍZENÍ CIVILNÍHO LETECTVÍ PO VÁLCE

Ve stínu účasti ve vojenských akcích v Íraku Britské královské letectvo zajišťovalo znovuotevření civilních letišť v Prištině v Kosovu, roku 1999, a v Kábulu v Afghánistánu, roku 2002. Po zajištění letiště v Prištině byl vypracován třífázový plán k jeho opětovnému uvedení do plného provozu: restaurace zařízení letiště z fondů NATO, aby mohla sloužit k letům vojenských sil a humanitární pomoci; společenská smlouva se záměrem uvedení letiště do plného civilního provozu pomocí dotací OSN; vrácení letiště městu Priština ke komerčnímu využití. V Kábulu v Afghánistánu byla všechna zařízení letiště zniče-

Obr. 1

62

Obr. 2

na, hlavní přistávací a rozjezdová dráha byla terčem vojenského letectva USA. Když na místo dorazilo britské letectvo, byl zde již jeho bývalý ředitel a probíhaly základní opravy. Práce na rekonstrukci letiště si vynutily úzkou každodenní spolupráci mezi vojenskými a civilními autoritami. Průběh oprav měl postupně umožnit provoz letiště pro operace C-130 Hercules a letecké operace C-17 rozšířením rozjezdových a přistávacích drah a dobudováním infrastruktury. Dokončení na str. 63

Obr. 3


6/2005

AKTUALITY TOPICAL

BETON TKS

SUBJECTS

MÁ NOVÉ WEBOVÉ STRÁNKY

Webové stránky www.betontks.cz už mají novou podobu. Kromě základní změny vzhledu byla změněna i jejich struktura a doplněny některé funkční prvky, např. diskusní fórum, formulář pro kontaktování redakce atd. Na titulní stránce naleznete vždy představení aktuálního čísla a samostatné přílohy časopisu pro daný ročník. Budou zde také oznamovány akce pořádané zakladateli časopisu (ČBS, SSBK, SVB ČR a SVC ČR) s odkazem na pořadatelovy stránky. O aktuálních událostech Vás budeme informovat v pravém sloupci v oddílu Novinky. Přidáním diskusního fóra dáváme čtenářům časopisu a ná-

TÉMATA Těm čtenářům, kteří se chtějí dozvědět více o digitální fotografii, doporučujeme nahlédnout na webové stránky SVB ČR www.svb.cz. V oddílu Odkazy najdete pod názvem “Rozlišení digitálních fotografií” spojení na sérii článků o uvedeném tématu.

Číslo 1/2006 2/2006 3/2006 4/2006 5/2006 6/2006 příloha

ČÍSEL

vštěvníkům stránek prostor pro vzájemnou výměnu názorů. Pro autory je zde nově možnost on-line zaslání anotace k článku do čísla v edičním plánu. V sekci Redakce >> Napište nám můžete využít jednoduchého formuláře pro okamžité zaslání zprávy na adresu redakce. Vylepšili jsme také on-line objednávky. Přímo ze stránek můžete nyní objednávat nejen předplatné, ale i samostatná čísla časopisu z našeho archivu. Doufáme, že s novou tváří našich stránek budete spokojeni. A pokud ne, napište nám proč. redakce a autor stránek

6.

ROČNÍKU ČASOPISU

Hlavní téma Prefabrikace, bytové a občanské stavby Vodohospodářské stavby Sanace Mosty a vozovky Stavby pro volný čas – sportovní a kulturní Podzemní stavby a tunely Betonové povrchy

Civilní dodavatel opravoval krátery v letištní ploše způsobené bombardováním, které měly průměr 10 až 15 m a nacházely se po 600 m podél střední čáry přistávací a odletové dráhy. Na opravy kráterů se používají dvě metody, opětovné dynamické zhutnění vyhozeného materiálu v kráteru, nebo vyhloubení poškozeného materiálu (tzv. poškozené zóny) a nahrazení dovezeným kamenivem. Krátery v Kábulu byly opravovány druhou metodou. Při hloubení poškozené zóny kráterů nebyl záhozový (výplňový) materiál dosahující až do hloubky až 4 m vlhčen a hutněn po vrstvách. Kvůli neadekvátnímu strojnímu zařízení a neObr. 1 Nedostatek vhodného zařízení vyžadoval improvizované hutnicí postupy prováděné civilními dodavateli Obr. 2 Civilní dodavatelé oprav letištních drah Obr. 3 Opět plně funkční pojezdová a parkovací dráha letiště v Kábulu BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

BETON TKS Uzávěrka rukopisů 20. 12. 2004 20. 02. 2005 20. 04. 2005 20. 06. 2005 21. 08. 2005 20. 10. 2005 10. 02. 2005

V ROCE

2006

Uzávěrka inzerce 25. 01. 2006 24. 03. 2006 25. 05. 2006 25. 07. 2006 25. 09. 2006 24. 11. 2006 15. 05. 2006

Vyjde únor 2006 duben 2006 červen 2006 srpen 2006 říjen 2006 prosinec 2006 2. čtvrtletí 2006

dostatku vody byly použity pouze improvizované hutnící metody. Tím se zvýšilo riziko sesuvu výplňového materiálu na jaře během tání, což mohlo vést k vytvoření dutin pod letištní plochou a k jejímu selhání. K vyřešení tohoto problému bylo přivezeno speciální hutnicí zařízení z Velké Británie. Civilní opravy, přestože se zrychlily a blížily se k závěru, nemohly být dokončeny v plánovaném termínu. Opravy vážných poškození pojezdových ploch museli zajistit vojenští inženýři. Problémem byla dodávka materiálů a nízké teploty. Pro rekonstrukci letiště byly získány prefabrikované základové patky mostů, které, i přes své neobvyklé rozměry, posloužily k improvizovaným opravám betonových desek. Z článku Major John White, 12 Engineering Brigade: Restoration of civil air facilities following war, Concrete Engineering International, Vol. 9, No. 3, Autumn 2005, pp. 43-45 přeložila a upravila redakce, kráceno

6/2005

63

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E N C E A SYM P OZ IA V

ČR

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, Samcova 1, 110 00 Praha 1, tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261, e-mail: [email protected], www.cbz.cz NOVI N KY V NAVR HOVÁN Í NA ÚČI N KY POŽ ÁR U Kurz • nové poznatky zahrnuté do požár. návrh. norem ČSN EN 199x-1-2 Termín a místo konání: 22. února 2006; od 14:00 do 20:00 hod., FSv ČVUT v Praze Kontakt: Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Seminář, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, www.k134.fsv.cvut.cz, email: [email protected] 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 MOST Y 2006 11. mezinárodní sympozium • výstavba, správa a údržba mostních objektů v ČR • mosty v České republice, v Evropě a ve světě • stavební činnost v oboru mostního stavitelství Termín a místo konání: 27. a 28. dubna 2006, Hotel Voroněž, Brno Kontakt: Sekurkon,, Šumavská 31, 612 54 Brno, tel.: 549 131 555, fax: 541 236 510, e-mail: [email protected] 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 2006 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 N C E A SYM P OZ IA

B ETONTAG 2006 Mezinárodní konference a výstava • výzkum a vývoj • výstavba (infrastruktura, pozemní a podzemní stavby) • nová výstavba v zahraničí s důrazem na středoevropské země Termín a místo konání: 30. a 31. března, Austria Center, Vídeň Kontakt: ÖVBB, fax: +431 504 1596, e-mail: [email protected], www. concrete-austria.com 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 konference Termín a místo konání: 15. až 17. května 2006, Kodaň, Dánsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.iabse2006.dk, dále viz BETON TKS 5/2005

64

I NTER NATIONAL CON F ER ENCE ON B R I DGES Termín a místo konání: 21. až 24. května 2006, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 5/2005 SECON D fib CONGR ESS Termín a místo konaní: 5. až 8. června 2006, Neapol Kontakt: The Secretariat, 2006 fib Naples Congress, fib ITALIA, Dept. of Structural Analysis and Design, Univ. of Naples Federico II, via Claudio, 21 - 80125 Naples, Italy, fax: +39 081 768 3491, e-mail: [email protected], www.naples2006.com EU ROP EAN SYM P. ON SERVICE LI F E AN D SERVICEAB I LIT Y OF CONCR ETE STR UCTU R ES ESCS 2006 Mezinárodní sympozium • service life planning and durability designof structural systems • quantification and classification of degrading loads onto structures • degradation mechanisms, lifetime quality and criteria for service life • long term strategies and planning MR&R technologies • service life issues in education and training Termín a místo konání: 12. až 14. června 2006, Helsinki, Finsko Kontakt: Concrete Ass. of Finland, P.O. Box 11, 00131 Helsinki, Finland, MarjaLeena Pekuri, tel.: +358 969 623 621, fax: +358 912 992 91, e-mail: [email protected], www.escs.fi STR UCTU R AL FAU LTS & R EPAI R 2006 11. mezinárodní konference • bridge investigation and repair, buildings, masonry and civil struct. • concrete and advanced composite Termín a místo konání: 13. až 15. června 2006, Edinburg, Skotsko Kontakt: Prof. M. C. Forde, PhD, University of Edinburgh, School of Engineering & Electronics, The Kings Buildings, Edinburgh EH9 3JL, UK, fax: +441 314 528 596, e-mail: editor@structuralfaultsandrep air.com, www.structuralfaultsandrepair.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.concrete-solutions.info, dále viz BETON TKS 4/2005 B R I DGE MAI NTENANCE, SAF ET Y AN D MANAGEM ENT 3. IABMAS konference Termín a místo konání: 16. až 19. července 2006, Porto, Portugalsko Kontakt: [email protected], www.iabmas06.com dále viz BETON TKS 5/2005 SHORT AN D M EDI U M SPAN B R I DGES CSCE konference Termín a místo konání: 23. až 25. srpna 2006, Montreal, Kanada CON F ER ENCE TEXTI LE R EI N FORCED CONCR ETE – ICTRC 1. mezinárodní konference RILEM a Workshop on Numerical Modelling of Quasi-Brittle Reinforced Composites • fibres and textilies, cementitious matrices • durability, bond and composite properties • modelling approaches, production technologies • existing and future applications Termín a místo konání: 6. a 7. září 2006, RWTH Aachen University, Německo Kontakt: Institute of SC, RWTH Aachen University, Mies-van-derRohe-Str. 1, 52056 Aachen, Germany, tel.: +492 418 025 170, fax: +492 418 022 335, e-mail: [email protected], web: http://sfb532.rwth-aachen.de/ictrc R ESPON DI NG TO TOM MOROW‘S CHALLENGES I N STR UCT. ENGI N EER I NG IABSE symposium Termín a místo konání: 13. až 15. září 2006, Budapešť, Maďarsko Kontakt: http://www.iabse.hu, http://www.iabse.org/conferences/ budapest2006/, e-mail: [email protected] dále viz BETON TKS 4/2005


6/2005

ODBORNÉ ZAMĚŘENÍ KONFERENCE

KONEČNÁ POZVÁNKA

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

Výrazný nárůst počtu významných podzemních staveb z betonu a rychlý rozvoj s tím souvisejících návrhových postupů a technologií je jedním z charakteristických rysů stavebnictví ČR od konce 90. let. Povrchová doprava houstne a bohatnoucí společnost si může dovolit důraznější prosazování požadavků na kvalitu životního prostředí. To zahání exponované úseky komunikací stále častěji do tunelů, a to i v geologických a geografických podmínkách velmi komplikovaných. V současnosti je tak v ČR ve stavbě nebo čerstvě dokončeno nezvyklé množství silničních a železničních tunelů, které jsou vesměs cenným obohacením dosavadních technických znalostí a zkušeností všech, kdo se zabývají betonem a betonovými konstrukcemi na styku se zeminou a v interakci s ní. Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) se z těchto důvodů rozhodla uspořádat 2. konferenci na téma betonu v základových a podzemních konstrukcích. Snahou je navázat na úspěch první konference na toto téma (únor 2004) a soustředit v programu to nejdůležitější a nejzajímavější, co bylo v daném oboru realizováno v uplynulých dvou letech. Vedle technologických a materiálových novinek a nově realizovaných tunelů, kolektorů a podzemních prostor z betonu všeho druhu budou součástí programu i novinky z oblasti betonových základů plošných, hlubinných a speciálních. Zvláštní pozornost bude věnována bílým vanám, tedy podzemním vodotěsným betonovým konstrukcím, a problematice předpínání podzemních a základových konstrukcí. Důležitým aspektem, na který se program konference rovněž zaměří, bude trvanlivost betonových konstrukcí na styku se zeminou. HLAVNÍ TEMATICKÉ OKRUHY A

2. konference

BETON V PODZEMNÍCH A ZÁKLADOVÝCH KONSTRUKCÍCH

B C D

Základové konstrukce z betonu A1 Interakce konstrukce a podloží A2 Aplikace ČSN EN 206-1 a trvanlivost základů A3 Diagnostika, poruchy a sanace základů Předpínání základových a podzemních konstrukcí Vodotěsné betonové konstrukce (bílé vany) Tunely D1 Provizorní ostění, aplikace stříkaného betonu a vláknobetonu D2 Definitivní ostění D3 Betonové vozovky v tunelech

VĚDECKÝ VÝBOR Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc., předseda, Ing. Pavel Kasal, Doc. Ing. Jan Masopust, CSc., Ing. Petr Nosek, Ing. Jan Perla, Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc., Ing. Jiří Smolík, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ Konference se bude konat ve středu 15. února 2006 v Kongresovém sále Masarykovy koleje ČVUT v Praze 6, Thákurova 1. Doprovodná výstava se bude konat v těsném sousedství sálu. KONTAKTNÍ SPOJENÍ, DALŠÍ INFORMACE 15. února 2006 Praha, Masarykova kolej ČVUT

CCC 2006 Preliminary Invitation

HRADEC KRALOVE

Pro další informace se obracejte na: Českou betonářskou společnost ČSSI (ČBS): koncepce a odborná náplň konference, ČBS Servis, s. r. o.: organizace konference, možnosti firemní prezentace.

·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

Marek Zámečník, stavbyvedoucí úseku D1104 Dobšice – Chýšť Skanska DS a.s., závod 86 – Uherské Hradiště

2005 V OZOVKY A LETIŠTĚ

Recommend Documents