2007 P OZEMNÍ STAVBY

1/2007

POZEMNÍ STAV BY

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

DODATEČNĚ

34/ N

PŘEDPÍNANÉ

STROPNÍ KONSTRUKČNÍ

OVOSTAVBA A

REKONSTRUKCE OBJEKTU

/44

SYSTÉMY

„MYŠÁK GALLERY“

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

10/ K

NIHOVNICKO-INFORMAČNÍ

CENTRUM V

KRÁLOVÉ

VÝSTAVBA

HRADCI

AREÁLU

NTM PRAZE-ČELÁKOVICÍCH DEPOZITÁŘŮ

V

6 0 / ON

/22

BCHODNÍ DŮM

– LOUIS

AMIKI

VUITTON

NA

TOKIJSKÉ

GINZE

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

28/ Ž

ELEZOBETONOVÉ

OBLOUKOVÉ

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

KONSTRUKCE A MEZIVÁLEČNÁ PRŮMYSLOVÁ ARCHITEKTURA

BETONOVÝ

BAR

–

POUŽITÍ OPTICKÝCH VLÁKEN VE SPOJENÍ SE SKLOCEMENTOVOU STŘÍKANOU SMĚSÍ

/26

NOVÉ ÚSTŘEDÍ ČSOB GROUP V PRAZE 5 – RADLICÍCH

/16

Ročník: sedmý Číslo: 1/2007 (vyšlo dne 16. 2. 2007) Vychází dvouměsíčně Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí

OBSAH ÚVODNÍK

Vydavatelství řídí: Ing. Michal Števula, Ph.D. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Produkce: Ing. Lucie Šimečková Redaktorka: Kateřina Jakobcová, DiS

/2

Patrik Kotas

TÉ M A K

VĚDA

NOVÉ MODE LOVÉ NOR M Ě PRO NAVR HOVÁN Í

B ETONOV ÝC H KON STR U KC Í

/3

Joost C. Walraven

V PLY V

A VÝZKUM

V YS OKÝC H TE PLÔT NA M EC H AN IC KÉ

VL ASTNOSTI B ETÓN U Z RÔZNYC H K AM E N Í V

/50

Tomáš Varga

P R O F I LY CEMEX C ZEC H R E PU B L IC , S . R . O .

/8

NOR MY • P OSOUZE N Í

STAV E B N Í

C E NT R U M

/10

N OVÉ ÚSTŘ E DÍ ČSOB G ROU P V P R AZ E 5 – R ADLIC ÍC H Václav Beránek, Miloslav Smutek, Hana Šeligová V ÝSTAVBA AR EÁLU DE P OZITÁŘ Ů NTM V P R AZ E -Č E L ÁKOVI C ÍC H B ETONOV Ý

BAR

–

/16 /22

/26

OB LOU KOVÉ

KON STR U KC E A M EZIVÁLEČ NÁ PR Ů MYSLOVÁ ARC H ITE KTU R A

/28

N OVO STAV B A A R E KO NSTR U KC E OB J E KT U „M YŠÁK G ALLE RY “ Miloslav Smutek, Jan Štěchovský

M AT E R I Á L Y

D ODATEČ N Ě

/34

OB J E KT U

/40

PŘ E DPÍ NAN É STROPN Í

KON STR U KČ N Í SYSTÉ MY

Pavel Smíšek Z ÁKL ADN Í

N AM I KI – L OU IS V U IT TON G I NZ E Jana Margoldová DŮ M

NA TOK I JS KÉ

/44

ASP E KT Y NAVR HOVÁN Í

/60

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

A B E LG I C K Á

ARC H ITE KTU R A

/21

S KIC I F R AN K A G E H RY HO / S KETC H ES OF F R AN K G E H RY – R EC E NZE FI LM U

/59

REŠERŠE

/62

ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

S E M I NÁ Ř E ,

KON FE R E NC E A SYM P OZ IA

/64

P R E Z E NTAC E

MINELCO

/9

POWTECH 2007

/15

BAUMA 2007

/21

AGROTEC

/25

MOTT MACDONALD

/39

VSL SYSTÉMY CZ

/45

ING.

/49

SOFTWARE

DLUBAL

BETOSAN

/61

VL ÁKNOB ETONOV ÝC H KON STR U KC Í

Vojtěch Petřík, Helmut Kurth

/46

ČBS / SSBK

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

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

AKTUALITY

FIREMNÍ

A TECHNOLOGIE

V ÝSTAVBA M U LT I FU N KČ N Í HO „M YŠÁK G ALLE RY “ Ludmila Kostková

/54

Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7

P Ř E DN ÁŠK A : B ETON

STŘ Í K AN OU SM ĚSÍ

Petr Vorlík

Vladimír Červenka, Jan Červenka, Zdeněk Janda

O BC HODN Í

VE SP OJ E N Í SE SKLOC E M E NTOVOU

Ž E LEZOB ETONOVÉ

B EZPEČ NOSTI ŽE LEZOB ETONOV ÝC H

SPEKTRUM

P OU ŽITÍ OPTIC KÝC H VL ÁKE N

Jaroslav Chramosta, Jiří Soukup

CERTIFIK ACE

KON STR U KC Í V N E LI N E ÁR N ÍC H V ÝP O ČTEC H

KONSTRUKCE

K N I HOVN IC KO - I N F OR M AČ N Í V H R AD C I K R ÁLOVÉ

•

JAKOST

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

/3.

Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 www.betontks.cz Redakce, objednávky předplatného a inzerce: tel.: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected] Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. Foto na titulní straně: Namiki Building, Louis Vuitton, Ginza, Tokio, Japonsko foto: Daici Ano BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

STRANA OBÁLKY

1/2007

1

ÚVODNÍK

VÁŽENÉ

ČTENÁŘKY, VÁŽENÍ ČTENÁŘI,

beton – to slovo je od doby svého vzniku fenoménem stavebního materiálu spojeného s nosnými konstrukcemi staveb, tedy něčeho, co vytváří spíše skrytou strukturu stavby. Pokud je beton spojován s architekturou, potom u laiků, a paradoxně i u architektů, je zafixována představa o pohledovém betonu jako o materiálu, který je na povrchu kultivován tak, aby spoluvytvářel exteriér nebo interiér stavby. Tato představa je však převážně spojována se stěnami, stropy nebo sloupy, jejichž tvar a proporce určují spíše staticko-konstrukční aspekty než architektonická či výtvarná kreativita. Možná právě proto se v našem prostředí použití betonu v architektonických konceptech často omezuje spíše jen na pohledové elementy. Jakoby panoval určitý strach a nedůvěra odhalit potenciální krásu betonových konstrukcí, přetavit je z čistě utilitárního nosného systému na výtvarnou strukturu, která nebude se statickými principy v rozporu, avšak která s sebou ponese zřetelný a svébytný architektonický názor. Jakoby architektura v České republice, ale možná i ve střední Evropě, poněkud zapomínala na dynamická a zároveň lehká zastřešení letišť v New Yorku a Washingtonu od Eero Saarinena nebo na geniálně čistou a přitom skulpturální architekturu Oscara Niemayera. Jako bychom zapomínali na geniálního otce moderních železobetonových konstrukcí Pierre Luigi Nerviho. Ti všichni, ale i mnoho dalších, chápali beton jako jeden ze základních prostředků k vyjádření podstaty architektonického návrhu. Beton byl v jejich pojetí zároveň konstrukčním systémem, strukturou vymezující prostor a prostředkem pro vyjádření výtvarné formy. Nebyl jen pohledovou výplní, tu více tu méně dotvářející architekturu. Máme možná skrytý strach přistoupit k betonu mimo jiné jako k sochařskému materiálu, ze kterého můžeme vytvořit formy tak různorodé, výtvarně neopakovatelné a konstrukčně fascinující. Přestože naše soudobá architektura umí ukázat působivost jednoduchých forem – betonových desko-

vých elementů, pohledových stropů nebo sloupů – nenachází zatím zřejmě, až na výjimky, chuť a odvahu hledat jiné přístupy. Současná světová architektonická scéna však přitom přináší mimořádně inspirující příklady světových tvůrců, přičemž jejich pojetí betonu může být diametrálně odlišné, avšak vždy úžasně inspirativní. V této souvislosti snad každého, kdo má alespoň něco trochu společného se stavebními konstrukcemi a architekturou, musí napadnout jméno Santiaga Calatravy. Jeho skulpturální kreace, naplněné úžasnou lehkostí a jakýmsi neuchopitelným napětím, v sobě spojují netušené možnosti sepjetí betonových konstrukcí s ocelovými. Calatrava je nevyčerpatelnou studnicí nápadů majících jasnou výtvarnou kontinuitu. Konstrukci chápe vždy jako základ architektonického konceptu stavby. Nosné skulpturálně laděné betonové oblouky, žebra, rámy a konzoly si „podávají ruce“ s pavučinami ocelových konstrukcí. Mocný neopakovatelný dojem z jeho děl je stejně intenzivní nezávisle na tom, jednáli se o pěší lávku, dálniční most, letiště, nádraží nebo kulturní centrum. Santiago Calatrava nám tak opakovaně napovídá, že betonová, ale i ocelová nosná konstrukce může být výtvarnou podstatou nejen inženýrských staveb nebo staveb dopravních, u kterých je takovýto přístup ke konstrukci do určité míry očekáván, nýbrž poukazuje na to, že takto pojaté konstrukce mohou mimořádně úspěšně vytvářet prostor kulturních staveb – koncertních a kongresových sálů, divadel nebo knihoven. Tyto typologické druhy staveb již nemusí mít v sobě zaklíčován požadavek na velkorozponovou nosnou konstrukci, přesto však může architektonické zapojení nosných konstrukcí vytvořit svébytnou atmosféru. Betonové kazetové stropy nebo rošty, žebra a konzoly balkonů či ochozů přímo vybízejí ke hře světla, denního nebo umělého. Vše dohromady může působit úžasným scénografickým efektem, v němž hlavní roli hraje konstrukce. Beton nám dosud neodkryl všechny své možnosti. Pokusme se je i nadále odhalovat. Stojí to za to! Ing. arch. Patrik Kotas Atelier designu a architektury, Náměstí I. P. Pavlova 3, Praha 2 tel./fax: 224 942 588, e-mail: [email protected]

Álvaro Siza – pavilon v areálu EXPO 1998 v Lisabonu

2


1/2007

TÉMA TOPIC

K

NOVÉ MODELOVÉ NORMĚ PRO NAVRHOVÁNÍ BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ TOWARD A NEW MODEL CODE FOR CONCRETE STRUCTURES J O O S T W A L R AV E N

strukcí z předpjatého a armovaného betonu a byly zde zařazeny i nové kapitoly o vlastnostech používaných materiálů, inspirovaH I S T O R I E M O D E LO V É N O R MY né nově vzniklou možností analýzy chování konstrukcí nelineárVýbor CEB byl založen v roce 1953 jako Comité Européen du ní metodou konečných prvků. Béton (Evropský výbor pro beton). Jeho zakladatelé, BalencyV té době již bylo zřejmé, že pouhé poskytnutí receptur pro Béarn, Nennig, Base, Rüsch, Torroja a Wästlund, kteří se rekru- specifické případy není dostačující. Základní hodnotou normy tovali z řad výrobců betonu, stavebních společností a z oblasti (kodexu) se stala transparentnost. Modelová norma byla proto výzkumu, se domnívali, že stavby z betonu a jejich návrhy by se uspořádána tak, že na stránkách vpravo byla uvedena doporuv poválečné Evropě měly řídit společnou koncepcí. Největší pro- čení, zatímco na levých stránkách bylo vysvětlení. Pozadí Modeblém představovala nevyváženost v té době užívaných norem lové normy z roku 1990 bylo podrobně zpracováno v tzv. Učebv Evropě a omezenost jejich vědeckých nici modelové normy (obr. 2), která měla základů. Od počátku byl proto cílem CEB Obr. 1 Modelová norma CEB/FIP 1990 tři svazky. vývoj evropské modelové normy. Realiza- Fig. 1 CEB/FIP Model Code 1990 V té době došlo ke splynutí organizace tohoto cíle byla naplánována ve dvou cí CEB a FIP a vznikla tak nová organizakrocích – rozvoj vědeckého přístupu a vy- Obr. 2 Učebnice modelové normy svazek 1 ce fib Fédération International du Béton Fig. 2 Model Code textbook, Vol. 1 vážená příprava modelové normy. (Mezinárodní federace pro beton). JedBěhem zpracovávání první Modelové ním z hlavích cílů této organizace nadále normy byl navázán kontakt s další velikou zůstává vývoj mezinárodních doporučemezinárodní organizací Fédération Interní pro návrh betonových konstrukcí a stanationale de la Précontrainte, FIP, kterou veb s ohledem na nejnovější poznatky v roce 1952 založili průkopníci předpínáa filozofii navrhování. ní Freyssinet, Torroja a Magnel. Také FIP si kladla za cíl šířit vědomosti a propagovat Z Á K L A D N Í P O Ž A D AV K Y N A M O D E LO V O U N O R M U myšlenky předpínání, designu a technoJednání o základních požadavcích na logií v celosvětovém měřítku. Na vytvářemodelovou normu byla vedena při nejní nadnárodních doporučení se tak podírůznějších příležitostech [1] a [2]. V základleli odborníci z obou těchto organizací. ních principech, které je třeba dodržovat, Nejvýznamnější dosažené úspěchy existuje shoda: CEB a FIP: • Normy by měly být založené na jasných 1964 první Mezinárodní doporučení a vědecky fundovaných teoriích. TakCEB International, přeloženo do též by měly být konzistentní a souvis15 jazyků lé a měly by odpovídajícím způsobem 1970 druhá Mezinárodní doporučení CEB/FIP reprezentovat chování konstrukce a fyzi1978 první Modelová norma CEB/FIP ku materiálu. 1990 druhá Modelová norma CEB/FIP • Normy by měly být srozumitelné. Tím (obr. 1) se kromě jiného myslí i to, že nejsou Druhá Mezinárodní doporučení CEB/ vypracovávány pro ty, kteří je stvořili, ale FIP byla důležitým vývojovým krokem, pro ty, kteří je budou používat. protože představovala první společnou • Je důležité uplatňovat nové poznatky základnu nových národních norem, které v co největší míře, nikoliv však za cenu se do té doby velmi lišily. Nejdůležitějším vytváření složitých teorií. průlomem bylo zavedení nové filozofie • Norma by měla být nepředpojatá, což znamená, že se nesmí zakládat pouze bezpečnosti založené na mezních stana jedné teorii s vyloučením ostatvech a dílčích bezpečnostních faktorech. ních. Je možné nabídnout typy v rozBezpečnostní koncepty sedmdesátých dílných stupních složitosti. Některé prolet byly zpracovávany semi-probabilisticjekty většího rozsahu mohou vyžadovat kými přístupy a postupně se základem velice důkladné analýzy z důvodů vysokvalitnějšího hodnocení bezpečnosti stakých požadavků na bezpečnost. V takoveb a vědečtějšího vymezení dílčích bezvých případech by použití vysoce náročpečnostních faktorů staly reálné pravděných analýz, které jsou nad rámec možpodobnostní analýzy. V modelových norností běžných projektantů, nemělo být mách z let 1978 a 1990 byly propracoomezeno příliš rigorózními definicemi vány přesnější reprezentace chování konBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

1/2007

3

TÉMA TOPIC

Obr. 3 Most Rion Antirion během stavby, návrh založený na nelineárním časovém průběhu dynamické odezvy Fig. 3 The Rion Antirion Bridge during construction, design based on a non-linear time history of the dynamic response

dokumentem zachycujícím nové vědomosti v oblastech, kterými se zabývala Modelová norma z roku 1990. Měla by také představit nové trendy a vypořádat se s novými požadavky, které nebyly v minulosti tak naléhavé nebo vůbec neexistovaly. Jedním z takovýchto požadavků je potřeba diagnostiky, oprav a přestaveb starších konstrukcí. S tím přímo souvisí i přesun akcentu na životnost projektovaných staveb v důsledku vzrůstajících nákladů na modernizaci, případně přestavby nebo odstraňování stávajících staveb. V následující části článku jsou některé z uvedených aspektů vymezeny a rozvedeny.

N O V É T R E N DY A S M Ě Ř O VÁ N Í Nová modelová norma by měla být něčím více, než pouhým

Vývoj integrálního přístupu k projektu a výstavbě Při návrhu konstrukce je nutné si uvědomit, že je třeba mít na zřeteli nejen bezpečnost a životnost stavebního objektu, které kladly do popředí tradiční normy. Na prvním místě je třeba zohlednit vliv času v nejširším smyslu slova. Ze zkušenosti jsme se naučili, že náklady na optimalizaci konstrukce zahrnují i náklady na její údržbu. Sitter (1984) svým výrokem „Pokud není prováděna údržba, bude nutné provést opravy ve výši pětinásobku nákladů na údržbu. Nebudou-li provedeny ani tyto opravy, mohou náklady na obnovu dosáhnut až pětinásobku výše nákladů na opravy. Proto jakýkoliv odklad údržby znásobuje množství odkládaných prací...“ zavedl pravidlo pětinásobku. A mělo by být zdůrazněno, že prvotní návrh stavby může do značné míry snížit budoucí náklady na údržbu. Musíme si taktéž uvědomit, že „životnost“ může být ukončena z nejrůznějších důvodů. Je třeba rozlišovat mezi „technickou životností“, „funkční životností“ a „ekonomickou životností“. Technická životnost objektu končí tehdy, když už není kvůli poškození schopen plnit svou funkci s dostatečnou mírou bezpečnosti nebo funkčnosti vůbec (obr. 4). Funkční životnost končí, když stavba nemůže nadále plnit své původní funkce v důsledku změny provozních podmínek, tedy např. kvůli nárůstu dopravní zátěže či intenzity. Např. životnost budovy není většinou ukončena kvůli fyzickému zchátrání, ale v důsledku vývoje názorů

Obr. 4 Koroze betonového zábradlí: ztráta funkčnosti betonové konstrukce ve dvojím smyslu Fig. 4 Corrosion of a concrete guardrail: declination of a concrete structure in a double sense

Obr. 5 Prefabrikovaná betonová podlaha s vyměnitelným systémem vedení prodlužuje funkční životnost budovy Fig. 5 Prefabricated concrete floor with exchangeable duct system for extending the functional service life of a building

a omezeními. Např. předběžné vymezení koeficientu chování ztrácí význam, pokud je možné vypracovat nelineární časový průběh dynamické odezvy, tak jako v případě mostu Rion Antirion (obr. 3) [1]. • Norma by měla být tak jednoduchá, aby ji bez větších problémů mohli používat i pracovníci z praxe. Jednoduchost by však neměla vést k nedostatečné přesnosti. Zde platí slavná věta Alberta Einsteina, který kdysi řekl, že „teorie by měla být tak jednoduchá, jak jen to jen možné, nikoliv však jednodušší.“ Také je třeba správně porozumět pojmu „přesnost“. Velmi „přesné“, vědecky odvozené formulace často nevedou k přesným výsledkům, protože není možné přesně odhadnout vstupní hodnoty. Příkladem je výpočet dlouhodobé deformace od dotvarování, na které má vliv teplota a vlhkost okolí, kolísání zatížení a postup výstavby. • Norma může mít různé úrovně složitosti. Lze např. uvést jednoduchá, praktická pravidla, podle kterých lze postavit konzervativní a robustní stavby. V mnohých případech však lze také použít alternativní, podrobnější postupy (u nichž propočty trvají déle, výsledkem je však ekonomičtější konstrukce).

4


1/2007

TÉMA TOPIC na ubytování nebo potřebnost zařízení. Tomuto lze předcházet navržením adaptabilních struktur (obr. 5). Ekonomická životnost objektu končí tehdy, když náklady na modernizaci nebo adaptaci převyšují náklady na demolici a přestavbu. Faktory, které jsme právě načrtli, ilustrují nutnost zvážit životnost budovy již ve fázi projektu a to včetně nákladů, které vzniknou až po předání stavby. V optimálním projektu je zohledněna nejen bezpečnost, životnost a trvanlivost, ale také snadnost provedení, udržování a popřípadě i stržení stavby. Projekt se zřetelem na životnost Projekty, ve kterých je zohledněna životnost objektu, budou mít v budoucnosti stejný význam, jako projekty zaměřené na bezpečnost a praktičnost. Zde je nutné pojmově rozlišovat mezi projekty zaměřenými na provozní životnost (zabývají se problémy jako je „funkční provozní životnost“ a „ekonomická provozní životnost“) a přístupy, které jsou přímo zaměřeny na eliminaci nebo zpoždění procesů chátrání a které se více vztahují k „projektům zaměřeným na technickou provozní životnost“. V rámci fyzického chátrání rozlišujeme procesy jako je penetrace chloridů, karbonace, účinky cyklického zmrazování, chemické vlivy, tvorba etringitu a alkalicko-křemičitá reakce, se kterými se lze vypořádat v zásadě dvěma způsoby: • zabránění chátrání – toho lze dosáhnout pomocí: - použitím membrán nebo ochranných vrstev - použitím nereaktivních materiálů (nerezová ocel) - katodickou ochranou • zpoždění doby fyzikální reakce – toho lze dosáhnout následovně: - přístupem, kdy navržené prostředky jsou považovány za dostatečné (splňují předem definované požadavky ohledně ochrany a složení betonové směsi) - přístupem pravděpodobnostního modelování (pravděpodobnost koroze je vypočítávána na základě fyzikálních modelů, např. druhý Fickův zákon difuze). V takovém případě je nezbytné správně určit míru environmentální zátěže a kritické koncentrace škodlivých látek (např. chloridů). Tematická skupina fib 5.6 vedená prof. Schießlem z TU v Mnichově v současné době vypracovává průvodce projektování zaměřeného na technickou životnost. Základy průvodce budou součástí nové modelové normy.

Zavedení nových typů betonu V minulé dekádě byla vyvinuta nová generace vysokopevnostních betonů. V poslední verzi Eurokodu-2 jsou již návrhová doporučení rozšířena o nejvyšší třídu pevnosti betonu C90/105. Pevnost betonu v tlaku u některých projektů však dosahuje i dvojnásobku těchto hodnot, např. části viaduktu Bourg-les-Valences ve Francii (obr. 6). Mostní nosníky byly vyrobeny z vysokopevnostního vláknobetonu s průměrnou krychelnou pevností 255 MPa. Je zřejmé, že mechanické vlastnosti takového betonu se nevztahují pouze na válcovou nebo krychelnou pevnost jako u běžného betonu. Je proto nutné definovat další metody testování. Očekává se, že beton bude v budoucnosti stále častěji navrhován tak, aby měl určité požadované vlastnosti, spíše než jen vysokou pevnost (definované funkční betony). Např. samozhutnitelné betony, speciální vláknobetony, betony s malým množstvím pojiva, betony, v nichž je jako kamenivo využit materiál z demolic různých typů a množství, a betony se zvýšenou žáruvzdorností získávají na popularitě. To však také znamená, že je nutné řádně stanovit postupy přejímky, aby se usnadnilo a zajistilo spolehlivé používání těchto „definovaných funkčních betonů“. Kapitola „Beton“ nové modelové normy se bude zabývat položkami jako: - vlastnosti „běžného betonu” s tlakovou pevností do C120 (veškeré informace jsou nyní běžně dostupné, včetně samozhutnitelného betonu, lehkého betonu a vláknobetonu), - vlastnosti speciálních betonů pevnostních tříd do C120 (samozhutnitelný beton, lehký beton, vláknobeton, textilní beton, beton s nízkým obsahem pojiva), - speciální betony pevnostních tříd C120 až C200, - betony s recyklovanými komponenty, - vylepšené betony. Vlastnosti betonu mohou být formulovány na různých úrovních: - klasické formulace založené na pevnosti betonu v tlaku, - pokročilejší formulace, které budou zahrnovat i vlivy, jako je použitý typ cementu, jeho množství a hodnota vodního součinitele, - formulace založené na testech (pro tento případ bude v normě popsáno několik kvalifikačních testů).

Obr. 6 Viadukt Bourg-les-Valences, betonové trámce pevnostní třídy C200 Fig. 6 Viaduct Bourg-les-Valences, concrete beams in strength class C200


Obr. 7 Samozhutnitelný beton Fig. 7 Self-compacting concrete

1/2007

5

TÉMA TOPIC

Obr. 8 Test části mostu poškozené alkalicko-křemičitou reakcí Fig. 8 Test of a part of a bridge, attacked by the alkali silica reaction

Přestavby a zjišťování únosnosti konstrukcí Nové normy byly doposud sestavovány téměř výlučně pro projekty nových budov. V dnešní době se však modernizace stávajících konstrukcí stává významnou součástí každodenní práce inženýrů. Mnohé ze starších konstrukcí jsou do různé míry zchátralé a dopravní zatížení je vyšší a intenzivnější. Nová modelová norma nabídne metodiku ohodnocení stávajících konstrukcí od odebírání vzorků až po testování konstrukcí jako celku. Test určení zbytkové únosnosti betonového dílu viaduktu, poškozeného alkalicko-křemičitou reakcí, provedený na TU v nizozemském Delftu je na obrázku 8. Větší pozornost bude věnována spolehlivosti oprav (obr. 9) a zpevňujícím technikám, zaměřeným např. na dostatečnou smykovou únosnost mezi starým a novým betonem, technikám využívajícím různých typů zvnějšku přilepených výztuh a opravám trhlin a scházejících částí. Nová návrhová kritéria V minulosti musely projekty splnit podmínky mezního stavu únosnosti (ULS) a mezního stavu použitelnosti (SLS). ULS byl v zásadě stanovován pro statické zatížení a u SLS byly sledovány průhyb a šířka trhlin. Zkušenosti s poškozeními ukázaly, že následujícím kritériím projektů není věnována dostatečná pozornost: • Únava – hmotnost betonových staveb byla doposud tak vysoká, že kritérium únavy mělo velmi malou praktickou důležitost. Nyní jsou však vyvíjeny betony s vysokou a velmi vysokou pevností a stavby z nich postavené jsou natolik lehké, že

Obr. 9 Oprava mostovky vysokopevnostním vláknobetonem Fig. 9 Repairing a bridge deck with high performance fibre reinforced concrete

vyšší dopravní zatížení spolu se značnou frekvencí si vynucují kontroly únavy. Měření dopravy prováděná v Nizozemí prokázala, že hodnota kolísání zátěže 108 je mnohem realističtější, než hodnota 106 používaná v současných projektech. • Těsnost – zatékání do staveb se stává často zdrojem obav u konstrukcí pod hladinou spodní vody (obr. 10). Logickým krokem je proto doporučení snížení rizika zatékání a průsaku, které mohou mít velmi závažné finanční důsledky. • Požár – četné katastrofy nedávné doby opět zřetelně poukazují na důležitost odolnosti konstrukcí vůči požáru. Doposud se ve smyslu odolnosti proti požáru uvažovalo spíše ve smyslu nosné odolnosti prvků než ve smyslu odolnosti celé stavby. Tématická skupina fib 4.3 se zaměřuje na odolnost staveb proti požáru, přičemž využívá poznatků nauky o materiálu i stavebních aplikací. Doporučení budou publikována v Bulletinu fib. Výsledky budou začleněny do nové modelové normy. • Zemětřesení – autoři nové modelové normy jsou přesvědčení, že projekty zaměřené na odolnost proti zemětřesení by neměly být pojednávány zvlášť na samostatné bázi v oddělených předpisech. Proto bude v nových modelových předpisech zařazena kapitola týkající se zemětřesení. • Robustnost – v důsledku aplikace nových metod mizí robustnost, kterou nacházíme u starších staveb. Moderní stavby jsou proto citlivější a vyžadují více ohledů, než starší, mnohdy až nadbytečně masivní, konstrukce. Citlivost staveb k náhlému kolapsu si zasluhuje více pozornosti (obr. 11). Obr. 10 Netěsnost v podzemním parkovišti Fig. 10 Lack of tightness in an underground parking garage

Obr. 11 Náhlé zřícení několika balkonů, Maastricht, Nizozemí, 2003 Fig. 11 Progressive collapse of a series of balconies, Maastricht, The Netherlands, 2003

6


1/2007

TÉMA TOPIC Literatura: [1] Virlogeux M., Walraven J. C.: “The development of an international codification for structural concrete with the CEBFIP Model Codes”, Concrete Model Code for Asia, IABSE Colloquium, Phuket, 1999 [2] Walraven J. C.: “Thinking about codes”, Structural Concrete, Journal of the fib, 2004, Nr. 3, pp. 93–100

AbOdPg

AbO\]dS\YObSU]`WSR`ÐPg

AbO\]dS\YObSU]`WSR`ÐPg

>ÂSR^]d^`]QSacQVtb`t\

=^ÒdgdbÈV]`]haOVc

>]xtbSx\W\a^SYQS

Hth\O[

<S\^]bÂSPO]^Òd 7\a^SYQS

=V]R\]QS\`]hV]R\cb 8S^]bÂSPO]^Òd
Obr. 12 Plán údržby betonové stavby Fig. 12 Schedule of maintenance for a concrete structure

Vliv kvality stavby Již mnohokrát bylo řečeno, že navrhovat stavební konstrukci se zaměřením na maximální životnost není reálné, protože špatná kvalita stavebního procesu může vše zvrátit. Je tomu vskutku tak, kvalita stavebního procesu představuje velmi důležitý faktor. Důležitými aspekty ve stádiu stavby jsou: betonáž, zhutnění, ošetřování, bednění a odbednění, umístění výztuže, volba směsi, pracovní podmínky a zajištění kvality. Strategie výroby betonových konstrukcí s nízkými náklady na údržbu je, navzdory všem nebezpečím, na která lze narazit při stavebním procesu, důležitá. Na obrázku 12 je v diagramu zob-

razena strategie optimální údržby. Na počátku stojí vymezení programu údržby. Po dokončení stavebních prací, při předání stavby se provede prvotní inspekce, při které se zkontroluje, zda bylo dosaženo požadované kvality stavby. Počáteční stav stavby (podrobnosti o stavbě a údaje o jejím počátečním stavu) je zdokumentován ve zprávě (křestní list). Kategorie údržby může být na základě této zprávy znovu definována. V případě, že se dodavateli nepodařilo dosáhnout kvality uvedené ve smlouvě, může to pro něj mít jisté následky – povinnost vylepšit stavbu nebo zaplatit investiční náklady na dražší údržbu v budoucnosti. Je-li stanovena kategorie údržby, znamená to, že vývoj chátrání stavby je předvídaný. Provádí se pravidelné kontroly, na jejichž základě mohou být vykonávány opravy menšího i většího rozsahu. Po provedení každé opravy je opět provedena inspekce a její výsledky jsou zaznamenány. S T R U K T U R A N O V É M O D E LO V É N O R MY Obsah nové modelové normy je uveden v tabulce 1. Z její struktury je myšlenka navrhování se zaměřením na životnost jasně patrná. V současné době na prvním konceptu nové modelové normy pracuje tým asi dvaceti pěti expertů z různých zemí. Očekává se, že koncept bude hotov koncem roku 2007.

Prof. dr. ir. Joost C. Walraven Delft University of Technology The Netherlands

Tab. 1 Obsah nové modelové normy Tab. 1 Contents of New Model Code

Část 1: Všeobecně

Část 3: Navrhování

Část 4: Stavební proces

1. Rozsah 2. Terminologie 2.1 Definice 2.2 Značení 3. Základní principy 3.1 Všeobecné požadavky 3.2 Spolehlivost 3.3 Požadavky na pevnost 3.4 Zajištění kvality 3.5 Ekologické aspekty 3.6 Estetika a integrace

6. Projekt 6.1 Všeobecný 6.2 Koncepční 6.3 Strukturální analýza (modely) 6.4 Projekt zaměřený na MSÚ (ULS) – statická zatížení – únava – náraz — zemětřesení – požár – exploze 6.5 Projekt zaměřený na MSP (SLS) – deformace – trhliny – těsnost – vibrace 6.6 Projekt zaměřený na životnost – zamezením reakcím – deterministický 6.7 Projekt pomocí testování 6.8 Propracování detailů

7. Stavební proces 7.1 Všeobecně 7.2 Bednění a pažení 7.3 Ocelová výztuž 7.4 Předpínání 7.5 Betonáž

Část 2: Základní údaje návrhu 4. Materiály 4.1 Beton 4.2 Ocelová výztuž 4.3 Předpínací výztuž 4.4 Systémy předpínání 4.5 Nekovová výztuž 4.6 Vlákna/vláknobeton 5. Charakteristiky styčných ploch 5.1 Vazba 5.2 Beton na beton 5.3 Beton na ocel


1/2007

Část 5: Údržba 8. Údržba 8.1 Všeobecně 8.2 Inspekce 8.3 Mechanizmus chátrání a předpověď poškození 8.4 Zhodnocení a rozhodování 8.5 Nápravná opatření 8.5 Záznamy

Část 6: Demolice 9. Demolice

7

PROFILY PROFILES

CEMEX CZECH REPUBLIC, S. R. O. CEMEX Czech Republic, jeden z předních výrobců stavebních materiálů v České republice, začal proces přeměny obchodní značky s cílem vytvořit jedinou značku zahrnující všechny obchodní jednotky v České republice zastřešené společností CEMEX. Na jaře roku 2005 společnost CEMEX koupila britskou společnost RMC Group plc, včetně jejích českých dceřinných společností Readymix Bohemia, Transportbeton Morava, Readymix Praha-Malešice a GZJesus Saenz, generální ředitel Sand. Používání různých značek a image CEMEX Czech Republic, s. r. o. bude nyní sjednoceno pod jedinou značku: CEMEX. To umožní společnosti CEMEX zviditelnit silnou přítomnost firmy v Čechách a na Moravě. JE DNO J M É NO PRO Č E RST V Ý B ETON, K AM E N IVO A C E M E NT CEMEX je předním poskytovatelem integrovaných stavebních řešení v České republice, kde provozuje čtyřicet sedm betonáren, sedm štěrkoven a jednu cementárnu. V současné době zde společnost má na 450 zaměstnanců. CEMEX nabízí širokou škálu výrobků, včetně těch se speciálním použitím, jako anhydritové potěry, betony vyztužené ocelovými vlákny, samonivelační nebo samozhutňující betony, které poskytují zákazníkům individuálně upravené řešení v oblasti betonu s nejvyšší funkčností. CEMEX chce být značkou znamenající důvěryhodnost a spolehlivost s výrobky ceněnými pro svou kvalitu, inovaci a flexibilitu. V roce 2006 oslavila společnost CEMEX sté narozeniny. CEMEX byl založen v roce 1906 jako soukromý výrobce cementu na severu Mexika. Cementárna postavená jako projekt na zelené louce vyrobila první tuny cementu. Od té doby se CEMEX rozrostl na jednoho z předních dodavatelů stavebních materiálů na

světě. V současnosti působí v padesáti zemích po celém světě a zaměstnává více než padesát tisíc lidí. C E M EX INVESTUJE V ČESKÉ REPUBLICE Česká republika je pro CEMEX důležitým trhem, a proto zde neustále investuje do zlepšení vybavení a nových strojů. Nedávno společnost investovala do dvou nových betonáren v Sokolově a Mikulově a zvýšila kapacitu cementárny v Dětmarovicích. Těmito investicemi pokládá základy pro udržitelný rozvoj v České republice postavený na moderní technologii, přičemž dbá na ohleduplnost svých investic vůči životnímu prostředí. Společnost CEMEX Czech Republic je členem Svazu výrobců betonu ČR. NOVÉ VÝROBKY – NOVÉ PŘÍLEŽITOSTI PRO ZÁKAZNÍKY CEMEX považuje čerstvý beton za moderní a inovační stavební materiál. Výzkum, vývoj a zavádění nových typů betonu jsou ve firemní strategii rozhodující – umožňují soustředit se na potřeby zákazníků a poskytnout jim individuálně upravená řešení bez ohledu na jejich složitost.

CEMEX V MEZINÁRODNÍM MĚŘÍTKU Společnost CEMEX S. A. de C. V., s centrálou v Monterrey v Mexiku, se během uplynulých sta let rozvinula v předního celosvětového výrobce čerstvého betonu (roční produkce přibližně 70 mil. m3), kameniva (roční produkce 160 mil. t) a cementu (roční produkce více než 98 mil. t). Objem ročního prodeje již přesáhl více než 15 miliard USD. Odkoupení britské RMC Group plc, tehdejšího světového dodavatele čerstvého betonu číslo jedna, přispělo k rozšíření výrobního programu společnosti o beton a kamenivo a zdvojnásobilo velikost obratu firmy. Kromě České republiky má CEMEX provozy (66 cementáren, více než 1 900 betonáren a menšinoObr. 1 Bytový dům Hřebenka, Praha 5 vý podíl v 15 cementárnách, 390 závoObr. 2 Administrativní budova Diamond dů na kamenivo, více než 200 vnitroCenter, Praha 8 zemských překladišť a 89 přímořských Obr. 3 Obytný soubor Zelené Údolí, Praha 4 terminálů) v padesáti zemích světa. Koupí RMC společnost významně posílila svou přítomnost na evropském trhu, na němž má dnes vůdčí postavení v betonu, kamenivu a cementu. Její provozy jsou v Německu, Francii, Británii, Španělsku, Maďarsku, Rakousku, Chorvatsku, Finsku, Švédsku, Lotyšsku, Norsku a Polsku. V Mexiku a USA je CEMEX předním dodavatelem cementu a čerstvého betonu. Společnost je aktivní také v Asii, Africe a ve Střední a Jižní Americe. Akcie společnosti CEMEX jsou veřejně obchodovány na burzách New York Stock Exchange a Bolsa Mexicana de Valores. CEMEX Czech Republic, s. r. o. Oregon House, Řevnická 170/4, 155 21 Praha 5 tel.: 257 257 400, fax: 257 257 480 www.cemex.cz, www.cemex.com

8


1/2007

photo: Søren Madsen, www.bridgephoto.dk

Stavajte progresívne s novou odskúšanou a

overenou technológiou MagnaDense ponúka nové možnosti výstavby betónových konštrukcií. MagnaDense – dlhodobé bezúdržbové riešenie pre aplikácie pri špeciálnom zakladaní stavieb, betónových konštrukciách v prostredí pod vodnou hladinou a tienení rádioaktivity. MagnaDense – naturálny oxid železa, vysokokvalitná prísada do betónu nepoškodzujúca životné prostredie. Radi Vám poskytneme viac informácií.

MINELCO SR, phone +421 911 643 633, fax +421 26453 6336, www.minelco.com

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

KNIHOVNICKO-INFORMAČNÍ CENTRUM V HRADCI KRÁLOVÉ LIBRARY AND INFORMATION CENTRE IN HRADEC KRÁLOVÉ

Obr. 1 Fig. 1 Obr. 2 Fig. 2

10

ARCHITEKTURA Nové KIC má půdorys tvaru písmene X. Plášť budovy litý z betonu svým charakterem podtrhuje dynamičnost a čitelnost tvaru – odlitá litera. Plášť je perforován kulatými okny, která uvnitř vytváří intimní a soustředěné prostředí. Okna jsou umístěna ve dvou parapetních výškách. V rámci řádového rastru jsou nepravidelně rozmístěná podle vnitřních prostor (obr. 5). Velká prosklení na koncích ramene do Hradecké ulice zakončují a prosvětlují hlavní knihovnické prostory (obr. 6). Studovny v posledním patře jsou prosvětleny kruhovými střešními světlíky (obr. 7). Okna v křídle se skla-

dy jsou co do množství minimalizována. Budova stojí na dlážděné ploše, která navazuje na okolní komunikace a na zelenou plochu střech garáží. Garáž (s parkováním pro veřejnost) je umístěna v otevřeném soklu jižně před budovou KIC a je zastřešena pouze rastrem sítí porostlých zelení (břečťan obecný). Garáží prorůstá stromořadí dřezovce trojtrnného se žlutozelenými listy. Stejné stromy jsou vysazeny také v bezprostředním okolí budovy KIC. Barevná propojení stromů a barevné betonové fasády budovy tvoří dohromady výtvarný celek. KONSTRUKCE Nosnou konstrukci hlavního objektu tvoří železobetonový skelet v kombinaci s obvodovou stěnou a schodišťovými jádry zastropený obousměrně pnutými stropními deskami (obr. 8 až 10) a v oblastech

VYSOKÁ ŠKOLA PEDAGOGICKÁ

HASIČSKÝ ZÁCHRANNÝ SBOR

ORLICE

HRADECKÁ

MOR

AVS

KÝ M

OST

NS

KÁ

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA

NĚ

L O K A L I TA A U R B A N I S M U S Na prázdné ploše ve významné městské poloze mezi vnitřním a vnějším Gočárovým okruhem v Hradci Králové vzniká nové Knihovnicko-informační centrum (KIC). Stavba vyrůstá na nábřeží řeky Orlice v sousedství nevýrazné směsi staveb s budovou požárního sboru a kvalitní architektury Gočárovy koželužské školy, prefabrikovaných objektů domovů mládeže, učňovských škol a menzy – architektura z 80. let minulého století (obr. 1 a 2). Z povzdálí sem proniká rytmus výškových budov u vnějšího okruhu, na dohled je pole se solitérem pedagogické fakulty uprostřed (prvotina nejasného urbanistického konceptu) (obr. 3) a opuštěné fotbalové hřiště. Chybí pevný urbanistický koncept uvedené lokality. Neobvyklá geometrie objektu KIC přeškrtnutím pozemku místo neruší, ale zviditelňuje. Něco začíná. Budova je pevného tvaru a jasného postoje – je to instituce, která dává okolí smysl a bod. Otevírá se uživatelům ze tří stran a její průchozí parter umožňuje účast na životě okolí,

jeho podporu a ovlivňování. Pro Gočárovu školu zaklíněním zvětšuje odstup (obr. 4) – nová knihovna v místě nepřevyšuje ani nedominuje.

BR

Knihovnicko-informační centrum (KIC) bude novým sídlem Studijní vědecké knihovny v Hradci Králové. Objekt KIC je navržen jako železobetonový skelet s nosnou obvodovou stěnou. Všechny konstrukce včetně obvodového pláště (monolitický sendvič) jsou navrženy s finálním povrchem z pohledového betonu. Vnější povrch obvodového pláště bude natřen barevnou lazurou. Povrch vnitřních pohledových konstrukcí je navržen z přírodního betonu. The Library and Information Centre (LIC) will be a new seat of the Scientific Library in the town of Hradec Králové. The LIC building is designed as a RC skeleton with a load-bearing exterior wall. All structures, including the external skin (monolithic sandwich), are designed with the surface finishing from exposed concrete. The outer surface of the external skin will be covered with coloured glazing paint.

Situace Layout Letecký snímek staveniště Aerial photo of the construction site BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

1/2007

STAVEBNÍ


Obr. 3 Pohled na KIC z Hradecké ulice (zákres do fotografie) Fig. 3 View of the LIC from Hradecká Street (sketch in the photograph) Obr. 4 Pohled na KIC z Moravského mostu (zákres do fotografie) Fig. 4 View of the LIC from the Moravian Bridge (sketch in the photograph)

archivů předpjatými stropními deskami (obr. 11). V místech nad průchody v 1. a 2. nadzemním podlaží překlenují obvodové stěny jako stěnové nosníky vzdálenost cca 22 m. Střední část těchto průchodů je nesena sloupy na výšku dvou pater (obr. 12). Pro eliminaci momentoObr. 5 Monolitický betonový obvodový plášť s kruhovými okny, a), b) z interiéru, c) vnější fasáda objektu Fig. 5 External skin from monolithic concrete with circular windows, a), b) from the interior, c) the outer facade of the building

a)

a)

b)

c)

Obr. 6 Velké okno do Hradecké ulice osvětlující hlavní knihovní prostor a) pohled z interiéru, b) vnější fasáda, vlevo křídlo skladů Fig. 6 Large window looking out into Hradecká Street, which lights the main library space, a) view from the interior, b) outer facade, the storage wing on the left

b)


1/2007

11

STAVEBNÍ


vých zatížení do sloupu a zároveň z tepelného hlediska, aby nedocházelo ke vzniku tepelných mostů, jsou sloupy ukládány na mostní hrncová ložiska. Základní modulová síť objektu je 7,5 x 7 m a 7,5 x 4,5 m. Objekt má jedno podzemní a pět nadzemních podlaží. Vzhledem k lokalitě, geologickým podmínkám a přítomnosti agresivní spodní vody je použito hlubinné založení. Velkoprůměrové železobetonové piloty jsou vetknuté až do únosného podloží. Na pilotách spočívá železobetonová základová deska tloušťky 400 mm. Deska spolu se suterénními železobetonovými stěnami odolává zemnímu tlaku a tlaku od zvýšené hladiny spodní vody Q 20, 50 a 100.

Obr. 7 Prostory studoven v nejvyšších podlažích přisvětlené kruhovými střešními světlíky Fig. 7 Self-study halls on the top floors with additional lighting through circular rood skylights

Obr. 8 Půdorys 1. NP. Fig. 8 Floor plan of the 2nd storey Obr. 9 Půdorys 2. NP. Fig. 9 Floor plan of the 3rd storey

--

Obr. 10 Podélný řez objektem Fig. 10 Longitudinal section of the building Obr. 11 Kotvy předpínacích lan Fig. 11 Anchors of prestressing cables Obr. 12 Průchod v úrovni parteru Fig. 12 Passage at the level of the parterre

12


1/2007

STAVEBNÍ


Obr. 13 Výztuž stropní desky s rozvody chladicích systémů Fig. 13 Reinforcement of the floor slab with the distribution of the cooling systems

Obr. 14 Vjezd do garáží s boční fasádou KIC Fig. 14 Entrance in the garages with the side facade of the LIC a)

Obr. 15 Vestibul s tubusem schodiště a), b) počítačová animace, c) výstavba Fig. 15 Entrance hall with the staircase tube, a), b) computer animation, c) construction b)


c)

Nosné železobetonové stěny mají tloušťku 200 a 250 mm, sloupy ∅ 400 mm při konstrukční výšce 3,3 m. Stropní desky mají tloušťku 280 mm a ve skladové části s vyšším zatížením 350 mm. Prefabrikovaná schodišťová ramena a podesty včetně zábradlí uvnitř monolitických železobetonových jader jsou uložena na akustické podložky. Ve stropních deskách jsou osazené koncové prvky elektroinstalací, SHZ a uprostřed tloušťky desky jsou umístěny rozvody chladicího systému (obr. 13). Budova nemá konstrukční dilatace, ale čtyři smršťovací pruhy ji dělí na pět částí – čtyři křídla a střed. Na vnitřní konstrukce byl pro svoji nosnou schopnost spolu s vysokou objemovou hmotností potřebnou z hlediska akustiky v kombinaci se schopností akumulovat teplo nebo chlad použit beton. Fasádní plášť je také betonový. Konstrukčně se jedná o tenkou sendvičovou stěnu složenou z nosné železobetonové stěny, tepelné izolace EPS a vnější fasády. Tloušťka vnější vrstvy fasádní stěny kotvené k vnitřní vrstvě přes izolaci nerezovými kotva1/2007

13

STAVEBNÍ


Obr. 16 Prostory volného výběru knih (počítačová animace) Fig. 16 Hall for free selection of books (computer animation) Obr. 17 Přednáškový sál (počítačová animace) Fig. 17 Lecture hall (computer animation)

mi je 130 mm a tloušťka celého sendviče 500 mm. Na rozdíl od nosné konstrukce je plášť dilatovaný s ohledem na objemové změny vyvolané střídáním teplot. Veškeré viditelné železobetonové konstrukce včetně monolitické fasády i prefabrikátů jsou pohledové, využité jako architektonický prvek s maximálním důrazem na kvalitu povrchů. V rámci přípravy předcházela realizaci dílenská dokumentace skladby a kladení bednících desek, důsledná kontrola povrchu bednění a návrh receptury betonové směsi. Dále bylo nutné odsouhlasit kvalitu povrchu na vzorcích v reálném prostředí stavby – referenční vzorky. Finální povrchoObr. 18 a), b) Výpočtový model Fig. 18 a), b) Computational model a)

vou úpravu konstrukcí bude tvořit lazura, vnější fasáda bude oranžová, vnitřní povrchy zůstanou přírodní. Kromě hlavního objektu jsou v rámci tohoto projektu vybudovány vjezdové tunely a rampy do podzemních garáží a opěrné stěny samostatného objektu venkovního parkoviště. I tyto stěny a konstrukce jsou navrženy z pohledového železobetonu (obr. 14). Prostranství před budovou tvoří deska z drátkobetonu prořezaná na jednotlivé dilatační celky. POHLEDOVÉ BETONY Vize architektů spočívala mj. v maximálním použití pohledových betonů v interiérech i exteriérech. Zejména monolitické fasádní stěny představovaly nelehký technologický oříšek. Kvalita pohledových betonů a požadavky na jejich provádění byly specifikovány již v dokumentaci pro výběr dodavatele. Vznikly z konzultací představ architektů s technology Metrostav TGB a SKANSKA, dále konzultacemi s prováděcími firÚČASTNÍCI

PROJEKTU

Autor

b)

mami na obdobných objektech a v neposlední řadě byly odzkoušeny na drobnější stavbě Výukového centra UK ve Fakultní nemocnici v Hradci Králové. Důležitá byla i osobní návštěva podobných staveb v rámci republiky i v zahraničí. Do návrhu a provádění byli kromě dodavatele monolické konstrukce velmi úzce zataženi technologové betonáren v Hradci Králové, projekční skupina dodavatele bednění a firma Halfen-Deha, která dodávala atypické konzoly pláště. Během stavby bylo na stropních deskách a stěnách vlastního objektu odzkoušeno mnoho receptur a technologických postupů s použitím „normálních“ i samozhutnitelných betonů. Obrovská pozornost byla věnována čistotě stavby a staveniště. Všechny vstupy do stavby byly opatřeny třemi úrovněmi rohožek – počínaje pororoštem, přes hrubou čistící zónu po jemnou rohožku. Podobně byly zajištěny i všechny vstupy na bednění právě betonovaných desek, aby nebylo pošlapáno. Bednění bylo sestavováno podle dokumentace firmy PERI odsouhlasené architekty.

Stavební část a koordinace projektu Statika

PROJEKTIL ARCHITEKTI, s. r. o.

Mgr. akad. arch. Roman Brychta Ing. arch. Adam Halíř Ing. Ondřej Hofmeister Ing. arch. Petr Lešek

Deltaplan, s. r. o.

Ing. Miloš Kosek, Ing. Petr Kniha

RECOC, s. r. o. STUDIJNÍ A VĚDECKÁ KNIHOVNA Investor V HRADCI KRÁLOVÉ Dodavatel VCES, a. s., Praha Architektonicko-urbanistická soutěž 1) Zpracování všech stupňů PD 2) Průběh projektu a realizace Realizace2) Projekt interiéru 1) autorský tým, ve složení Roman Brychta, Adam Halíř, Petr Lešek 2) ve spolupráci s DELTAPLAN, s. r. o.

14

Ing. Miloslav Smutek, Ing. Karel Košek Pospíšilova 395, 500 03 Hradec Králové 1. místo – 2002 2003 až 2004 2004 až 2007 2005


1/2007

STAVEBNÍ

Teprve po odladění všech postupů ve vnitřní části budovy byly závěry aplikovány na fasádu. Ta je 130 mm silná, je rozdělena po délce na několik dilatačních celků, po výšce dělena není. Spínací tyče bednění korespondovaly s bedněním vnitřní nosné betonové stěny. Svislou podporu stěn tvoří ve většině případů kluzné uložení na betonové konzoly ze suterénních stěn – byla použita speciální kluzná ložiska firmy Frank, ve zbytku (nad průchody v přízemí) je fasáda zavěšena na modifikované konzoly firmy Halfen-Deha, které se používají pro předvěšené montované fasády. Proti sání větru byly použity ocelové páskové kotvy v profilech HTA umožňující objemové pohyby fasády ve všech směrech rovnoběžných s rovinou fasády. Výpočty byly stanoveny pohyby monolitické stěny oproti vnitřním stěnám tak, aby bylo možno tyto pohyby zachytit v ostěních kruhových oken. Samostatnou kapitolu tvořily betonové podhledy v pasážích. Ty jsou zavěšeny na nerezové kotvy používané pro sendvi-

čové panely. Podhledy bylo nutné vybetonovat před deskou, která je nese. Po zatvrdnutí podhledu na něj byla uložena tepelná izolace (pěnový polystyren) a na tu bylo armováno a betonováno. Citlivost této fáze na technologickou kázeň si není těžké představit. Konečný výsledek pohledových betonů je na velmi dobré úrovni. Je zřejmé, že bylo nutné, aby strany zúčastněné na zhotovení takto náročného díla měly od počátku (tedy nejpozději od zadání stavby) naprosto jasno, k jakým výsledkům se chtějí dostat. Velmi úzká spolupráce projektantů, architekta, statika, firmy dodávající bednění, vedení stavby, počínaje stavbyvedoucím a konče posledním pracovníkem při pokládání výztuže a betonáži, a technologů dodávajících betonáren i prováděcí firmy je základním předpokladem úspěšného dokončení díla. PROVOZ Vestibul je velkorysý prostor, z něhož návštěvník stoupá světelným tubusem ke knihám – informacím (obr. 15).


1/2007


Volný výběr knih je intimním prostorem hledání (obr. 16), zatím co studovna je centrum bádání ve světle. Konferenční a výstavní sál (obr. 17) jsou variabilně propojitelné, což zvyšuje vzdušnost a reprezentativnost těchto prostor. Z ÁV Ě R Nová budova Knihovnicko-informačního centra je pevným a výrazným objektem respektujícím vše kvalitní ve svém okolí, se zážitkem průhledu a průchodu, a s klidným vnitřním prostředím.

Obrázky: 2, 5a. 5b, 5c, 6a, 6b, 7, 12, 14, 15 – archiv Projektil architekti, s. r. o. 1, 3, 4, 8, 9, 10 ,15a, 16, 17 – Projektil architekti, s. r. o.® 6a, 11, 13 a 18 – RECOC, s. r. o. Z podkladů společností Projektil architekti, s. r. o., DELTAPLAN, s. r. o. a RECOC, s. r. o, připravila Jana Margoldová

15

STAVEBNÍ


NOVÉ

ÚSTŘEDÍ ČSOB GROUP V PRAZE 5 – RADLICÍCH ČSOB GROUP NEW HEADQUARTERS IN PRAGUE 5 – RADLICE V ÁC L AV B E R Á N E K , M I LO S L AV SM U TE K, HA N A ŠE L IG OVÁ ČSOB se rozhodla vybudovat nové ústředí banky a soustředit tak lidské kapacity dosud roztroušené po mnoha objektech v Praze. Nová budova stojí v Praze 5, Radlicích, nad stanicí metra Radlická a v jejím bezprostředním okolí. ČSOB has decided to build a new headquarters of the bank and concentrate human capacities dispersed in many buildings in Prague up to now. New building is situated in Prague 5 – Radlice, over the subway station Radlická and in its immediate surroundings. V Praze–Radlicích je v současné době již dokončena stavba Nového ústředí ČSOB Group. Objekt o rozměrech 215 x 73 m s pěti nadzemními a třemi podzemními podlažími je rozdělen na tři dilatační celky. Součástí nosných konstrukcí suterénních podlaží je oddilatovaná konstrukce přemostění stanice metra Radlická, tvořená prefabrikovanými dodatečně předpjatými nosníky se spřaženou poloprefabrikovanou železobetonovou deskou a monolitickými příčníky. Návrh přemostění byl proveden firmou RECOC, s. r. o., konstrukce podzemní stavby byla projektována VPÚ DECO PRAHA, a. s., ve spolupráci s RECOC a nadzemní stavba byla v kompetenci VPÚ DECO PRAHA (obr. 1).

Obr. 1 Celkový pohled na rozestavěnou konstrukci Fig. 1 General view of the unfinished structure

opatřeny zařízeními pro uchycení popínavých rostlin. Architektonický návrh usiluje o citlivé zasazení do Radlického údolí a uchování historických hodnot této lokality. Byla ponechána a opravena zdejší

kaplička a byly zachovány i cenné stromy. Snahou architektů bylo minimálně narušit novou stavbou ráz okolí, budova by naopak měla působit tak, jako by sem odedávna patřila.

CHARAKTERISTIKA PROJEKTU Objekt nového ústředí jedné z největších bank v České republice bude pracovištěm pro téměř dva a půl tisíce zaměstnanců ČSOB. Má půdorys ve tvaru obdélníka se stranami 215 x 73 m a zahrnuje šest pavilonů, mezi kterými budou tři zasklená atria o rozměrech 24 x 24 m a dva dvory o rozměrech 16 x 24 m. Projekt, který po architektonické stránce zpracoval AP ateliér pod vedením architekta Pleskota, klade velký důraz na ekologii. Střechy jednotlivých pavilónů budou pokryté zelení a zářezy fasád budou Obr. 2 Půdorys 1. podzemního podlaží Fig. 2 Plan of 1st basement Obr. 3 Půdorys 3. nadzemního podlaží Fig. 3 Plan of 3rd floor

16


1/2007

STAVEBNÍ

NOSNÁ KONSTRUKCE BUDOVY NHQ ČSOB Železobetonová konstrukce je v podzemní části řešena jako skelet s deskami působícími ve dvou směrech a s vnitřními sloupy v modulu 8,1 m, doplněný o obvodové stěny, stěny komunikačních jader a stěny konstrukce přemostění metra (obr. 2). V nadzemní části jde převážně o skelet se ztužujícími prvky ve formě schodišťových jader (obr. 3). Technologicky převládají monolitické konstrukce. Pouze fasádní sloupky nadzemní stavby a schodišťová ramena jsou prefabrikované, většina stropních desek v podzemních podlažích byla navržena a provedena jako spřažené konstrukce z filigránových panelů ztraceného bednění včetně sloupových hlavic. Objekt je založen na velkoprůměrových pilotách. Budova je ve své podzemní části rozdělena tubusy traťových tunelů a vlastní stanicí metra Radlická na dvě proporčně podobné části – severovýchodní a jihozápad-

ní. Severozápadní část, ohraničená severní a východní obvodovou stěnou a stěnou přemostění metra, je v suterénu třípodlažní a základová deska nejnižšího podlaží je na úrovni –12,17 m. Druhá, jihovýchodní část, je pouze dvoupodlažní, klesá na úroveň –6,35 m a v obou svých podlažích (1/2. PP a 1. PP) je již částečně propojena s částí severovýchodní. V místech, kde se nachází konstrukce přemostění stanice metra, jsou obě části suterénů odděleny až do úrovně ±0,000 (obr. 4 a 5). Stropní desky suterénů byly v souladu s přáním dodavatele v případech jednoduchých deskových stropů se ztužujícími hlavicemi provedeny jako filigránové, složitější desky s trámovými výměnami byly čistě monolitické. Skladba filigránových desek byla navrhována s požadavkem na maximální typizaci jednotlivých prvků. Vzhledem k tomu, že trasa metra vede pod úhlem 24 ° oproti modulové síti a také dalším vlivům vyplývajícím ze složitosti stavby, se tento požadavek nedal splnit. Běžný

Obr. 4 a 5 Provádění stěn přemostění metra Fig. 4 and 5 Constructing of superstructure walls



rastr filigránových desek je tvořen kónickými sloupovými hlavicemi o rozměrech 2,4 x 2,4 m s tloušťkou 100 mm. Na hlavice byly osazovány filigránové desky tloušťky 60 mm ve směrech sloupových pruhů a mezi ně byly vloženy vždy tři další vnitřní desky. Z čílek panelů ve sloupových pruzích byla vyvedena výztuž potřebná k jejich zakotvení do podpory v podobě hlavice nad sloupem. Zbývající filigrány byly mezi sebou navzájem a s panely ve sloupových pruzích provázány pomocí příložek při spodním povrchu monolitické části stropní desky. Celková tloušťka desek byla navržena 200 a 220 mm v závislosti na provozním zatížení (obr. 6 a 7). Složitější stropní desky, zejména desky nad 2. PP a 1. PP v severovýchodní části, byly provedeny jako monolitické. Stropy jsou zde, vzhledem k začínajícímu dělení stavby na atria a dvory a pokračujícímu dále v nadzemní stavbě, velmi členité a jsou zesilované pomocí lemujících obvodových a vnitřních trámků. V několi-

Obr. 6 a 7 Skladba stropní desky Fig. 6 and 7 Slab structure

1/2007

17

STAVEBNÍ


Obr. 9 Typický příčný řez nosníkem přemostění tubusu metra Fig. 9 Typical cross section of superstructure over subway tube Obr. 8 Typický podélný řez konstrukcí přemostění tubusu metra Fig. 8 Typical longitudinal section of superstructure over subway tube

ka případech bylo v 1. PP nutné pomocí trámových výměn nahradit chybějící sloupy základního modulového rastru. Výměny překonávají rozpon až 16,2 m a vynášejí uprostřed svého rozpětí sloupy nad-

18

zemní stavby. Bylo tedy nutné je navrhnout jako dodatečně předpjaté. Předpětí bylo vnášeno do nosníků najednou v okamžiku provedení tří nadzemních podlaží z celkových pěti. Konstrukce přemostění metra Součástí nosných konstrukcí suterénních podlaží je konstrukce přemostění stanice metra Radlická, která je zcela na metru nezávislá. Konstrukci tvoří monolitické stěny tloušťky 600 mm v hlavě rozšířené na 900 mm, výšky až 9 m a na ně uložené prefabrikované dodatečně předpjaté nosníky se spřaženou poloprefabrikovanou železobetonovou deskou a monolitickými příčníky (obr. 8). Mohutné stěny přemostění, které dispozičně sledují „průchod“ tubusu metra objektem, jsou vzhledem k ortogonálnímu osovému systému objektu pootočeny o cca 24 °. Rozpětí nosníků se, vzhledem k tomu, že úložné stěny nejsou rovnoběžné, pohybuje od 22 do 22,5 m, osové roz-

teče jsou téměř pravidelné po 3,625 m. Na horní hranu nosníků byly uloženy filigránové desky tloušťky 60 mm, které jsou součástí spřažené stropní desky celkové tloušťky 300 mm. V místech uložení nad stěnami jsou z desky spuštěny masívní podélné monolitické příčníky. Nosníky jsou uloženy na hrncová pevná a posuvná ložiska s únosností 2,5 až 6 MN. Konstrukční úpravy v okolí ložisek umožňují jejich pravidelnou kontrolu, resp. výměnu, podle pravidel běžných v mostním stavitelství. V části konstrukce přemostění tvoří nosníky podporu pro sloupy nadzemních podlaží objektu, jejich poloha je, vzhledem k nesouhlasnosti podélných os nosníků a ortogonálního systému objektu, různá. Většinou spočívá na jednom nosníku jen jeden sloup. Celkové reakce ze sloupů se pohybují od 1 000 do 5 600 kN v návrhových hodnotách. Nosníky mají průřez ve tvaru obráceného „T“, výška prefabrikátu je 1,9 m

Obr. 10 a 11 Armokoš prefabrikovaného nosníku Fig. 10 and 11 Precast beam reinforcement

Obr. 12 Hotové vybetonované prefabrikované nosníky Fig. 12 Completed precast beams


1/2007

STAVEBNÍ


Obr. 13 Přeprava nosníků na staveniště Fig. 13 Beam transport to construction site

Obr. 14 Osazování nosníků nad tubus metra Fig. 14 Beams assembling over the subway tube

Obr. 15 Osazování nosníků nad tubus metra – stabilitní zajištění Fig. 15 Beams assembling over the subway tube – stability fixation

Obr. 16 Osazování nosníků nad tubus metra – ložiska Fig. 16 Beams assembling over the subway tube – saddle

a šířka příruby je 0,98 m. Příčný řez je po délce proměnný a odpovídá jednak průběhu vnitřních sil a jednak potřebným konstrukčním opatřením v souvislosti s trasováním a kotvením předpínací výztuže (obr. 9). Výška příruby se pohybuje od 350 mm (ve středu rozpětí) do 1 050 mm (v podpoře), stojina se z tloušťky 250 mm v poli rozšiřuje v podpoře až na 510 mm. Prefabrikáty byly vyrobeny z betonu C40/50-XC3, hmotnost jednoho prvku je cca 63 t. Nosníky jsou vyztuženy předpínací a betonářskou výztuží. Systém předpětí je od firmy VSL. Nosník má vždy pět kabelů složených z 19 až 22 lan ∅ 15,7 mm s mezí kluzu 1 670 MPa a aktivními kotvami na obou koncích (obr. 10, 11 a 12). Předpětí bylo vneseno postupně ve třech etapách. První – nejvyšší kabel byl napnut již ve

výrobně před zdvižením prefabrikátu z podložky, další dvě dvojice postupně po zabudování do konstrukce a po dosažení 50 a 100 % vlastní hmotnosti objektu. Napínání bylo z důvodů stísněných poměrů na stavbě jednostranné. Před i po předepnutí byly všechny prvky geodeticky zaměřeny a výsledky měření porovnány s předpoklady statického výpočtu. Shoda byla vynikající. Konce lan byly po předepnutí zakryty systémovými krytkami kotev a čela nosníků upravena stříkaným betonem nebo speciálními systémovými kryty VSL. Betonářská výztuž kvality 10 505 tvoří zejména nezbytnou smykovou výztuž, výztuž podkotevních oblastí a pruty umožňující spřažení s betonovou deskou. Příprava i vlastní výroba nosníků probíhala v úzké součinnosti projektanta a dodavatele z hlediska optimalizace recep-


1/2007

tury betonové směsi, postupu betonáže, ošetřování betonu i technologie předpínání. Montáž zajišťoval dodavatel stavby. Doprava těžkých a dlouhých prefabrikátů hustým pražským provozem byla zajištěna podvalníky s řiditelnými nápravami (obr. 13). Prvky byly ve výrobně nakládány mobilními jeřáby o nosnosti 400 t. Osazení na stavbě zajišťoval mobilní jeřáb nosnosti 800 t, který byl postaven na základové desce na úrovni – 6,35 m. Na stanoviště byl spuštěn v částečně demontovaném stavu dvěma kolovými jeřáby o nosnosti 300 t a po skončení prací byl jimi opět vyzdvižen. Osazování nosníků na ložiska probíhalo s milimetrovou přesností a bylo velmi působivé (obr. 14, 15 a 16). Návrh přemostění byl proveden firmou RECOC, s. r. o.

19

STAVEBNÍ


Výpočty Výpočty nosné konstrukce MKP byly prováděny programem RENEX3D na celkových modelech konstrukce a výsecích jednotlivých částí s vhodně zvolenými okrajovými podmínkami. Ručním výpočtem byly prověřeny stropní desky a síly do sloupů, stěn i průvlaků. Chování nosníků přemostění v souvislosti s etapami postupného předpínání a zatěžování a základní nosné prvky celé budovy byly ověřeny v programovém systému Atena2D. Z ÁV Ě R Při realizaci nosné konstrukce Nového ústředí ČSOB byly použity různorodé dostupné technologie provádění betonových konstrukcí, jejichž citlivým skloubením byly efektivně splněny nebývale náročné požadavky, které byly od nosné konstrukce očekávány z hlediska architektonického i technického. Použití prefabrikovaných trámových předpínaných prvků

ÚSTŘEDÍ ČSOB V PRAZE-RADLICÍCH ČSOB se bude brzy stěhovat do nové, právě dokončované, centrály v Praze– Radlicích. Objekt poskytne 2 400 zaměstnancům téměř 50 000 m2 užitných ploch a pět set parkovacích míst. Budova v Radlicích je nízká, čtyřpatrová, a tvoří ji srostlice pavilonů s mnoha atrii a terasami. V souladu s požadavky investora je její architektura přátelská, otevřená, integrující se do lokality s velkým zastoupením zeleně a s důrazem na vytváření optimálního pracovního prostředí. Zadání budovy zdůrazňovalo tři hlavní principy – ekologicky oriento-

20

umožnilo vyřešit technický problém přemostění tubusu metra bez zásahů do jeho vlastní konstrukce a ve velmi napnutých termínech, které byly dány harmonogramem prací. Celá stavba včetně prováděcí a výrobní dokumentace byla několikastupňově kontrolována a dozorována firmami, najatými klientem. Jedním z úspěchů projekčního a realizačního týmu bylo i prolomení psychologické bariéry odpovědných pracovníků klienta Přehled zúčastněných Klient Investor Architekt Hlavní projektant Spolupráce na projektu Dodavatel prefa Dodavatel monolitu Dodavatel předpětí

ČSOB CENTRUM RADLICKÁ, a. s. Skanska CZ, a. s. AP ATELIER, Ing. arch. Josef Pleskot VPÚ DECO Praha, a. s. RECOC, s. r. o. Skanska Prefa, a. s. Skanska CZ, a. s. VSL systémy (CZ), s. r. o.

vanou koncepci, kancelářský prostor s vysokou flexibilitou a technicky a funkčně špičkové řešení. Progresivní stavebně-technická a technologická řešení nalezneme v oblastech aktivních a pasivních součástí energetického hospodářství, BMS, informačních technologií a systémů pracujících se světlem, korigujících osvětlení a stínění. V těchto oblastech bylo hledáno spojení maximální harmonizace činnosti systémů s možnou individualní lokální korekcí dle okamžitých potřeb a přání uživatele. Flexibilita je klíčem k uspokojení dynamického uživatele, jenž se neustále proměňuje, vyvíjí a staví na současných tendencích v oblasti práce – komunikaci, sdí-

z předpínaných konstrukcí. Shoda chování prefabrikátů přemostění metra s předpoklady statického výpočtu byla jedním ze zásadních bodů této změny nazírání na předpínání v pozemním stavitelství. Budova je velmi rozlehlá a poměrně neobvykle architektonicky pojatá a jistě se do budoucna stane jednou z vyhledávaných dominant nejen Prahy 5.

Ing. Václav Beránek e-mail: [email protected] Ing. Miloslav Smutek e-mail: [email protected] oba: RECOC, s. r. o. Seydlerova 2451/8, 158 00 Praha 13 tel.: 251 624 661, fax: 251 624 609 Ing. Hana Šeligová RECOC, s. r. o. Tř. 28. října 273, 709 00 Ostrava tel.: 596 632 476, fax: 596 632 478 e-mail: [email protected] www.recoc.cz

lení informací, týmové práci a proměnlivosti pracovních týmů. Prostředí budovy má minimální počet stabilních konstrukčních prvků (pouze jádra, sloupy a fasády). Základním principem je členitý, avšak spojitý prostor otevřených pracovišť o velikosti dvanácti až třiceti pracovních míst. Kdekoli v tomto prostoru mohou být jednoduchým způsobem zřízeny zasedací místnosti, jednací zákoutí nebo individuální kanceláře oddělené příčkami a zpětně snadno odstraněny. Rozmístění koncových prvků technických systémů umožňuje změny realizovat rychle (v řádu hodin) a s minimálními náklady. Ekologicky příznivé charakteristiky objek-


1/2007

BETON

23.–29.4. MNICHOV

A BELGICKÁ ARCH ITEKTUR A

Česká komora architektů a Svaz výrobců cementu České republiky si Vás dovolují pozvat na přednášku architekta Pierra Hebbelincka na téma „Beton a belgická architektura“.

čně s p o le s

MINING

Přednáška bude přednesena 18. dubna 2007 od 1000 hod v Rotundě pavilonu A na brněnském výstavišti. Přednáška je součástí doprovodného programu Stavebního veletrhu 2007. Curiculum vitae Pierre Hebbelinck (*1956), 1981 – Diplom architekta na Institutu Lambert Lombard – Liege, Belgie Výstavy 1984 – Liege, Paris, Bruxelles, 1986 – Gent, Bienále architektury Benátky, 1987 – Delft, Rotterdam, Verviers, 1988 – Antwerpen 1989 – Antwerpen, Liege, Marce, 1990 – Nantes, 1995 – Roma, 2002 – Bienále architektury Benátky Publikace 1986 – Mladí belgičtí architekti, Gent S.A.M., 1989 – Významná okna, Vue Liege, 1992 – Zhmotnění kůže, Eternit, 1997 – Wallonie – Nové architektury, Bruxelles, Katalog Bienále architektury Benátky, 1999 – Muzeum současného umění, Grand Horn, 2000 – Wallonie – Nové architektury, Bruxelles, 2002 – Vize – Muzeum současného umění, Grand Horn Výuka Institut Saint – Luc, Liege, Institut Lambert Lombard, Vysoká škola architektury, Mons, Bruxelles, Vyšší institut architektury Victor Hort, Bruxelles, Škola architektury, Lille, Francie Přednášky Královská univerzita Leuven, Kongres Mantoue, Itálie (1997), Prostor barvy, Bruxelles (1999), Velebení stínu, UQAM Montreal (2002), Velebení stínu, CIVA, Bruxelles (2002), „Le MAC’s‘, Salon pařížského dědictví, Paris (2002), „Le Corbusier a my“, 2. mezinárodní setkání architektury, St. Etienne (2002) Různé Scénografie pro muzea – Amsterdam, Antwerpen, Bruxelles, Maastricht, Spolupráce na uměleckých výstavách, Prezident nadace architektury a urbanismu H.L.M.

tu nalezneme ve vysoké integraci do stávajícího prostředí lokality spojené s podporou jejích kvalit, v užívání prvků a řešení citlivých k životnímu prostředí a v zapojení vnější a vnitřní zeleně do utváření fyzicky i psychologicky příznivého prostředí. Sem patří nejen zeleň na fasádách, střešních zahradách a terasách, ale také vnitřní zelené systémy s funkcí psychologickou, stínící, prostorově členící a zároveň ovlivňující kvalitu vnitřního vzduchu. Vysoké užívání variant přirozeného větrání, tepelné setrvačnosti betonových konstrukcí a rekuperace tepla je podstatnou součástí koncepce. Budova je v současné době dokončována a vybavována mobiliářem a bankovními informačními technologiemi. ČSOB ji plně zabydlí během jara letošního roku. Ing. arch. Ivo Koukol ředitel projektu Nové ústředí ČSOB Group

NovĒ

inform aĀní b ulletin podáv bauma ající z právy vývoj o i v ob nejno oru, p vĒjším novink r o dukto ách a vých plný z inform ákulis ací m ních Īžete objed nyní návat www. bezplatnĒ n ba a:

umane

ws.de

SVĚTOVÝ VELETRH ČÍSLO JEDNA Navštivte největší světový veletrh stavebního a těžebního průmyslu. Veletrh bauma v roce 2007 opět zlomí několik rekordů: • 3.000 vystavovatelů ze 48 zemí • 540.000 m2 výstavní plochy • Největší podíl mezinárodních vystavovatelů • Optimální tematická synergie díky spojení s nabídkou pro těžební průmysl informujte se na veletrhu bauma 2007 o nejnovějším dění ve světě stavebního a těžebního průmyslu. Využijte inovační potenciál a vůdčí charakter veletrhu pro váš vlastní úspěch. www.bauma.de

21 Zlevněné vstupenky, zájezdy, ubytování Tel. 545 176 158-60 • Tel./Fax 545 176 159 [email protected] • www.expocs.cz

STAVEBNÍ


VÝSTAVBA

AREÁLU DEPOZITÁŘŮ NTM V PRAZE-ČELÁKOVICÍCH CONSTRUCTION OF THE COMPLEX OF COLLECTION STORAGE ROOMS OF THE NATIONAL TECHNICAL MUSEUM IN PRAGUEČELÁKOVICE V dubnu 2006 byla v Praze-Čelákovicích dokončena a uvedena do provozu nová depozitární hala NTM v Praze. Stavebně technické řešení objektu depozitáře musí akceptovat specifické požadavky na stavební konstrukci, které spolehlivě zajistí dlouhodobou životnost a stabilitu klimatu prostředí. In April 2006, a new collection storage hall of the National Technical Museum was completed and put in operation in Prague – Čelákovice. The building technical design of the collection storage facility should respect specific demands on the building structure, which will reliably secure long-term durability and stability of the climate of the environment. S TAV E B N Ě T E C H N I C K É Ř E Š E N Í Při návrhu stavebně technického řešení nového depozitáře Národního technického muzea (NTM) v Praze-Čelákovicích byly projektantem akceptovány specifické požadavky pro stavby tohoto druhu, směřující k návrhu stavebních konstrukcí objektů, které spolehlivě zajistí dlouhodobou životnost a stabilitu klimatu prostředí depozitárních prostorů, tzn. dokonale tepelně izolované a prachutěsné. Navrhované řešení muselo být kompromisem mezi velikostí depozitárních ploch splňujících uvedené požadavky při dosažení minimálních investičních a provozních nákladů. Realizovaný objekt je nepodsklepený, trojlodní, z části jednopodlažní, halový

a z části třípodlažní nebo dvoupodlažní. Svislé nosné konstrukce vytvářejí tři podélné lodě v šířkách 7,2, 14,4 a 9 m. V příčném směru jsou konstrukční prvky navrženy ve vzdálenostech 7,2 m. Objekt stojí na obdélníkovém půdorysu rozměrů 58 x 31,25 m s podélnou osou SZ–JV. Z A LO Ž E N Í Budova byla osazena na rovinném území v prostoru bývalého hliniště cihelny, které bylo následně zasypáno průmyslovým stavebním a komunálním odpadem v mocnosti cca 7 m. Po vyplnění prostoru hliniště navážkami byl povrch přesypán prachovitou a jílovitou hlínou v proměnné tloušťce 1 až 2 m. Tato skutečnost přímo ovlivnila návrh založení objektu. Podzemní voda je vázána na puklino-

0

5

10

vý systém v horninách skalního podloží a byla průzkumem zjištěna v hloubkách větších než 10 m pod úrovní terénu. Základová půda byla celoplošně, v rozsahu převyšujícím půdorys objektu o 3 m do všech stran, zlepšena vibrovanými štěrkopískovými pilíři. Založení vrchní nosné konstrukce je navrženo na betonových pilotách s kalichovými patkami. Na nich jsou uloženy z části monolitické a zčásti prefabrikované železobetonové trámy základového roštu. NOSNÁ

KONSTRUKCE A OBVODOVÝ

PLÁŠŤ

Nosnou konstrukci tvoří železobetonový montovaný skelet. Vnitřní ztužující a dělící stěny a vnitřní stěna obvodového pláště je sestavena z prefabrikovaných betonových

15 M

Obr. 2 Půdorys objektu Fig. 2 Floor plan of the facility Obr. 1 Celkový pohled na nový depozitář NTM v Praze-Čelákovicích Fig. 1 General view of the new collection storage hall of the NTM in Prague– Čelákovice

plošných prvků s povrchovou úpravou pro finální nanesení nátěru. Části konstrukce, výtahová šachta a prostor schodiště, jsou železobetonové monolitické. Exteriérová strana vrstveného obvodového pláště s tepelně izolační vrstvou a odvětrávanou vzduchovou mezerou je z betonových dílců s pohledově uprave22


1/2007

STAVEBNÍ


Obr. 3 Vstup do depozitární haly Fig. 3 Entrance in the collection storage hall

nou lícní plochou, kotvených k základní konstrukci obvodového pláště. Stropní konstrukce z předpjatých betonových panelů SPIROLL, uložených na železobetonových střešních vaznících, zajišťuje prostorovou tuhost objektu. Všechny prvky železobetonové nosné konstrukce jsou navrženy z pohledového betonu s přiznanými styky. Tomu je podřízeno konstrukční řešení, detaily i tvarování jednotlivých prefabrikovaných dílů konstrukce.

Obr. 4 Manipulační chodba Fig. 4 Service corridor

Obr. 5 Jeřábová hala Fig. 5 Crane hall

STŘEŠNÍ PLÁŠŤ Z důvodu zajištění dokonalé a bezúdržbové funkce bylo uvažováno s návrhem střešního pláště, který bude v maximální míře eliminovat nežádoucí průnik srážkových vod případným porušením vodotěsnosti střešního pláště. Projektantem bylo upřednostněno řešení střechy ve formě větraného střešního pláště se souvrstvím tepelné izolace a hydroizolace s pojistnou vrstvou. Střešní plášť byl doplněn vrchním krytem z ohýbaných střešních ocelových profilů. Prostor střešní konstrukce byl využit pro hlavní rozvod zařízení VZT. Fasádními žaluziovými pásy v obvodovém plášti bylo zajištěno příčné i podélné intenzivní provětrávání tohoto prostoru. Skladba střešního pláště byla navržena tak, aby bylo dosaženo maximální stability vnitřního klimatu v celoročním období. Hydroizolační a tepelně izolační vrstvy zajišťující dokonalou a bezporuchovou vodotěsnost a tepelně izolační schopnost byly navrženy v nadstandardních hodnotách.

TAHOVÁ KOTVA ZÁVITOVÁ TYČ M12 DL. 360 MM NEREZOVÁ OCEL + 2 x MATKA HALFEN DS-6-12 TYČ VLEPIT TMELEM HILTI HIT-HY-150

cca132

375

145

KOTVENÍ HALFEN FPA-5A-G-8,0-180

145

TAHOVÁ KOTVA ZÁVITOVÁ TYČ M12 DL. 360 MM NEREZOVÁ OCEL + 2 x MATKA HALFEN DS-6-12 TYČ VLEPIT TMELEM HILTI HIT-HY-150

KOTVENÍ HALFEN FPA-5A-G-8,0-180

POUZDRO HALFEN HFV-1-2,5

475

CHEMICKÁ KOTVA HALFEN VA M10 x 130

TRN HALFEN HFV-3-2,5

797

POUZDRO HALFEN HFV-5-2,5

KOTVENÍ HALFEN FPA-5-G-5,0-180

135

10


KOTVENÍ HALFEN FPA-5-G-5,0-180

55

O S T AT N Í T E C H N I C K Á V Y B A V E N Í Srážkové vody ze střešní plochy byly svedeny do kanalizace vnějším odvodňovacím systémem včetně uplatnění havarijních přepadových otvorů v čelech lůžkových žlabů. Podle druhu ukládaných sbírek byly jednotlivé depozitární prostory kvalitativně rozděleny. Prostory byly navrženy zásadně bez okenních otvorů s umělým osvětlením. Větrání zajišťuje příslušné technic-


cca118

225


TLAČNÝ ŠROUB HALFEN DS-16-12-180-A4 + DS-7-12 TLAČNÝ ŠROUB HALFEN DS-16-12-180-A4 + DS-7-12

Obr. 6 Detail kotvení obvodového pláště Fig. 6 Detail of the anchorage of the external skin BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

SVISLÝ ŘEZ

1/2007

23

STAVEBNÍ


ké vybavení VZT upravující prostředí na požadovanou kvalitu daného prostoru, tzn. bezprašnost, větrání přes prachové filtry, sterilní úpravy povrchů, aby nedocházelo k rozmnožování mikroorganizmů, teplotní a vlhkostní stabilita – denní tepelná a vlhkostní setrvačnost by neměla přesáhnout 2 °C a 5 % vlhkosti. Protipožární a zabezpečovací systém byl volen tak, aby při případné činnosti systémů byla eliminována možnost poškození uložených sbírek a předmětů. Při návrhu stavebně technického řešení jednotlivých konstrukcí, technického zařízení, povrchových úprav atd. byly projektantem vnímány a do návrhu zapracovány soudobé poznatky z realizací archivních budov, které by měly směřovat k minimalizaci investičních, provozních a energetických nákladů a zároveň by měly splňovat zvýšení bezpečnosti uložených sbírek a minimalizovat rizikové faktory.

a)

b)

Z ÁV Ě R Nová depozitární hala NTM v Čelákovicích byla dokončena a uvedena do provozu v dubnu 2006. V hale jsou teď uloženy historické rotačky a textilní stroje z druhé poloviny 19. století. Depozitář nabídl celkovou úložnou plochu přesahující 4 000 m2 s možností dalšího rozšíření. Železobetonová konstrukce s moderním technologickým vybavením respektuje především požadavky na stabilitu vnitřního prostředí, které musí vyhovovat nárokům na uložení vzácných sbírkových předmětů.

c)

Obr. 7 Úložné prostory depozitáře rozdělené a vybavené dle povahy a požadavků sbírkových předmětů a) až d) Fig. 7 Storage spaces of the collection storage rooms divided and equipped in accordance with the nature and requirements of the stored items a) through d) d)

Účastníci výstavby Národní technické muzeum v Praze Inženýring Stavební a inženýrská a projektové řízení společnost SPS, s r. o., Praha Autor Jiří Krejčík, ARN studio architektonického spol. s r. o., Hradec Králové řešení Trento, s. r. o., Hradec Králové Stavební Vladimír Janata, Miloš Pařízek, konstrukce Marcela Fejková Atlant, s. r. o., Hradec Králové Statika František Futera Dodavatel stavby UNISTAV, a. s., Brno Zastavěná plocha 1 880 m2 Obestavěný prostor 22 000 m3 Doba výstavby červen 2003 až duben 2006 Celkové náklady 85 mil. Kč Investor

Redakce časopisu děkuje ARN studiu, spol. s r. o. a redakci Journal Lafarge Cement 2/2006 za poskytnuté informace, podklady a obrázky připravila Jana Margoldová

24


1/2007

FIREMNÍ PREZENTACE C O M PA N Y P R E S E N TAT I O N

NOVÉ

ČERPADLO BETONU NA AUTOMOBILOVÉM PODVOZKU CIFA K52 L XRZ Každé tři roky se v Mnichově koná největší světová výstava stavebních strojů BAUMA. Letos to bude už po 28. a italská značka CIFA, přední světový výrobce techniky pro výrobu, dopravu a ukládání betonu, opět nebude chybět. Nejen že se představí s kompletním průřezem své produkce, ale přiveze do Mnichova i několik svých novinek. Jednou z nich bude poprvé vloni představené čerpadlo betonu s výložníkovým ramenem na automobilovém podvozku CIFA K52L XRZ. Betonpumpa CIFA K52L XRZ vychází z inovované řady čerpadel s označením K poprvé uvedené na trh v roce 2005 jako K31, K36, K41 a K48. V loňském roce k nim přibyl model K52L a nahradil překonaný model K5, rovněž s dosahem 52 m (přestal se vyrábět v roce 2005). Nová K52L vychází konstrukčně z nové modelové řady Kxx, jejíž konstrukční prvky se během uplynulých dvou let v provozu osvědčily; s předchozím modelem má společný pouze výškový dosah a osazení čerpacími jednotkami. Jaké jsou tedy vlastnosti nového modelu? Celková délka soupravy (vozidlo + nástavba) nepřesahuje 12 m. Pro zástavbu lze použít jak čtyřosé, tak pětiosé podvozky se standardním rozvorem. Výložníkové rameno má šest sekcí s otevíráním typu „RZ“, z nichž poslední dvě sekce jsou vedeny přes kabinu podvozku. Poslední šestá sekce má otevírací úhel 90° (tab. 1). Toto řešení umožňuje podstatně lepší přístup do složitých míst pro ukládání betonu než rameno s pěti sekcemi. Samotné rameno konstrukčně vychází z modelů „K“, kdy byla při návrhu konstrukce ramene a jednotlivých sekcí použita k výpočtům metoda konečných prvků a každá sekce byla oproti předchozím typům zcela přepracována. Nejenže tak došlo k odlehčení konstrukce celého ramene, ale současně je nová konstrukce pevnější a provozně spolehlivější. Společně s novým modelem ramene jsou u typu K52L zcela přepracovány i patky. Konstrukčně vycházejí z modelu K48, přední jsou třídílné teleskopické, zadní patky se pak vyklápí od vozidla (tab. 2). Novinkou je aktivní řídící a kontrolní elektronický systém provozu pumpy K-TRONIC®. Patentově chráněný systém umožňuje aktivní kontrolu bezpečnosti provozu sledováním tlaku na jednotlivé patky a kontrolou klopného momentu soustavy. V případě dosažení limitního stavu, kdy by hrozilo převrácení, systém K-TRONIC® stroj vypne. Při kontrole vychází systém ze skutečného rozměru zapatkování (vysunutí a rozevření patek), nejde tedy o extrapolaci, ale o výpočet s reálnými podklady právě probíhající pracovní činnosti. Toto řešení zajišťuje maximální možnou míru bezpečnosti provozu v reálných pracovních podmínkách. Elektronický systém K-TRONIC® současně sleduje provozní hodnoty čerpadla, celkový počet motohodin, počet motohodin na dané práci, počet přečerpaných kubických metrů betonu, provozní tlak a teplotu v hydraulickém okruhu,

Obr. 1

Tab. 1

Betonpumpa CIFA K52L XRZ na výstavě v MIláně

Technické specifikace CIFA K52L XRZ

Podvozek Počet os Pohon nástavby Rameno Průměr potrubí [mm] Maximální výškový dosah [m] Maximální vodorovný dosah [m] Minimální rozkládací výška [m] Počet sekcí ramene Pracovní úhel 1. sekce Pracovní úhel 2. sekce Pracovní úhel 3. sekce Pracovní úhel 4. sekce Pracovní úhel 5. sekce Pracovní úhel 6. sekce Úhel otáčení Délka koncové hadice [m]


Hodnota 4 až 5 z motoru podvozku K52L XRZ 125 51,1 46,8 21,2 6 90°/+2° 180° 180° 254° 210° 90° 370° 4

1/2007

počet cyklů čerpadla za minutu apod. Mimo těchto základních hodnot jsou v systému zaznamenány všechny „podezřelé“ mezní stavy čerpadla a ramene – přetížení, přehřátí, nedodržení servisních postupů, termínů atd. Záznam a možnost stažení těchto dat do počítače servisních mechaniků CIFA je samozřejmostí a data jsou využívána pro zlepšení efektivity provozu celého čerpadla, protože zejména provozovateli čerpadla ukazují na možné rezervy při jeho provozu, popř. na nesprávný provozní režim čerpadla. Význačným rysem systému K-TRONIC® je funkce kontroly vlivu frekvence čerpací jednotky na rozkmit ramene. V případě, že dojde k součtu harmonických frekvencí jednotlivých komponent, např. ramene a čerpací jednotky, systém automaticky upraví výkon čerpací jednotky (počet cyklů) tak, aby zamezil nebezpečnému rozkmitání celého čerpadla a možným následkům. Pumpa CIFA K52L XRZ je standardně osazována osvědčenou čerpací jednotkou HPG 1808 s max. teoretickým výkonem 180 m3/h s uzavřeným hydraulickým okruhem. Alternativně může být osazena i čerpací jednotkou PA 1506 s max. teoretickým výkonem 150 m3/h a s otevřeným hydraulickým okruhem. Základní technické parametry čerpacích jednotek jsou uvedeny v tabulce. Standardním prvkem je i dvouplášťové potrubí. Nové čerpadlo betonu K52L XRZ je výrazným krokem firmy CIFA k zákazníkům a novým trhům. Výrazné zvýšení efektivity a zejména bezpečnosti provozu je změnou nejviditelnější avšak, jak také z článku vyplývá, nikoli jedinou. Bude mi potěšením všem potenciálním zájemcům tento nový model představit na letošní Baumě v Mnichově, ve dnech 25. až 29. dubna. Těším se na viděnou. Ing. Jaroslav Dudr AGROTEC, a. s., zastoupení CIFA pro ČR a SR Kancelář Brno, Vídeňská 125, 619 00 tel: 547 212 641, fax: 547 212 448 e-mail: [email protected] www.cifa.cz Tab. 1a Technické specifikace čerpacích jednotek Model

PA 1506/909 F8

HPG 1808/1113 F8/F9

150/90

179/105

53/95 30/17 230 x 2000 550 otevřený

76/130 36/21 230 x 2000 650 uzavřený

Maximální teoretický výkon [m3/hod] Maximální tlak na beton [Bar] Max. počet cyklů [1/min] Vrtání x zdvih válců čerpadla [mm] Kapacita násypky [l] Hydraulický okruh Tab. 2

Rozměry pro zapatkování

CIFA K52 X [mm]

Přední patky šířka 10 756

Zadní patky šířka 10 350

délka 10 617

25

STAVEBNÍ


BETONOVÝ

BAR – POUŽITÍ OPTICKÝCH VLÁKEN VE SPOJENÍ SE SKLOCEMENTOVOU STŘÍKANOU SMĚSÍ CONCRETE BAR – THE USE OF OPTICAL FIBRES TOGETHER WITH GLASS CONCRETE MIX J A R O S L AV C H R A M O S TA , JIŘÍ SOUKUP Koncem minulého roku byla v přízemí pavlačového domu v ulici Víta Nejedlého v Praze na Žižkově otevřena kavárna „Café Pavlač“. Pod původními klenbami vznikl designový prostor, kterému dominuje betonový bar ve tvaru dvou buněčných hemisfér. Sochař Jaroslav Chramosta navrhl design světelné grafiky a technologický postup realizace ve sklocementové směsi s použitím optických vláken, Studio Anarchitekt realizovalo architektonický projekt a koncepci řešení prostoru. At the end of 2006, a cafe named “Café Gallery“ was opened on the ground floor of a balcony-access house in Víta Nejedlého Street in Prague-Žižkov. Under original vaults the design space was created with a concrete bar in the form of two cellular hemispheres in its centre. Statuary Jaroslav Chramosta designed the light graphics and the technological procedure of construction using glass concrete mix with optical fibres, while “Studio Anarchitekt“ worked out the architectural design and the concept of the space design. PROJEKT Kavárna se nachází v přízemí řadového čtyřpodlažního domu. Hlavní prostor proObr. 1 Pohled do kavárny s betonovým barem Fig. 1 View into the cafe with the concrete bar

26

vozu se otevírá průběžnou prosklenou vitrínou do ulice. Centrálním prvkem a motivem kavárny je betonový bar ve tvaru osmičky obepínající dominantu místnosti – původní litinový sloup. Kapacita kavárny je okolo padesáti míst. Současný majitel a potomek původních stavitelů se projektem snaží obnovit tradici rodinné živnosti a navrátit zmizelý život a půvab svému domu a přilehlému okolí. Již umístění a tvar samotného baru vypovídá, jakým způsobem je prostor navrhované kavárny koncipován. Nenásilné prolnutí dvou buněčných hemisfér, v jejichž pomyslném průniku je zachován původní litinový sloup, propojuje nejen prostor členěný stropními klenbami, ale vizuálně i vnější svět přicházejícího návštěvníka se světem již přítomného „nočního” hosta baru… Cílem realizace baru bylo použít masivního betonu, jeho optického „odhmotnění“ a probudit zájem diváka o limity zdánlivě neprostupné hmoty v prostoru. Body optických vláken jsou tak ekvivalentem stopy tužky na papíře. Celistvá linka se spojuje vizuálně v naší představivosti a dává možnost každému z nás nacházet nové podoby obrazu v závislosti na světelných podmínkách. Obraz samotný je tvořen body, které mohou být v rozmezí od 1 do 12 mm, což umožňuje grafickou modelaci, vytvoření valérů a dojem světelného tvaru a prostoru.

T E C H N O LO G I E Současnému designu odpovídá i použití moderních technologií, které zároveň splňují požadavky na gastronomický prostor. Lehká konstrukce baru je založená na spojení sklovláknité rozptýlené výztuže a stříkané cementové směsi do negativní formy. Začleněné světelné obrazy složené z bodů vytváří podsvětlená autorská grafika z optických vláken. Technologie byla vyvinuta Jaroslavem Chramostou při realizaci diplomové práce na VŠUP s názvem „Pod hladinu” a je současně prototypem využití designu objektů či samostatných prefabrikovaných panelů v architektuře (Beton TKS 5/2005). „Použitá technologie je založena na symbióze dvou materiálů a světla, ať už přírodního či umělého. Střety světů, setkání, pohyb, komunikace, zastavení…“ vysvětluje genezi vzniku Jaroslav Chramosta. Realizace objektu baru v kavárně „Café Pavlač“ je postupným vývojem aplikované technologie ve výtvarném díle s použitím optických světelných vláken a betonové směsi. Na rozdíl od předchozí práce je kladen důraz na sférický tvar, nízkou hmotnost, pevnost a trvanlivost, estetický vzhled v jiné podobě a případnou variabilitu jednotlivých dílců. Při aplikaci optických vláken předchozím způsobem nebylo pro vysokou hmotnost a množství betonové směsi možno vytvořit zcela libovolný tvar, neboť při lití směsi byla ohrožena kompo-

Obr. 2 Detail prosvětlené plochy betonového baru Fig. 2 Detail of the lighted area of the concrete bar


1/2007

STAVEBNÍ

zice vláken ve formě. Potřebná ocelová výztuž dále jen více komplikovala realizaci. Proto byl hledán nový způsob, který by vyloučil lití či štěrkování. Možnosti průmyslového využití S odkazem na určitou poetiku ve zdůraznění monumentálnosti a velkorysosti v zacházení se stavební formou a detailní filigránovou až pixelovou technikou kladení světelných bodů, nacházíme též prostor, jenž nemusí být nutně jen vyjádřením estetického názoru, ale také nosičem informací, např. ukazatele směrů v bočních koridorech budov, prezentace firem, která může pulzovat, jak určíme světelným zdrojem, piktogramy – loga, která splývají s plochou a jsou viditelné v momentech, kdy jsou aktuální ad. Kombinací samozhutňujících betonových či sklocementových směsí s optickými vlákny lze dosáhnout mnoha efektů, které závisí pouze na způsobu kladení vláken do bednění. Mohou nést konkrétní figurální, abstraktní geometrické až dekorativní motivy.

S K LO C E M E N T Jak název napovídá, nabízí tento postup použití skleněných vláken. V našem případě však nejen jako výztuž, ale také jako prvek, který umožňuje vytvořit volné obrazy integrované v téměř jakémkoliv tvaru. Pro realizaci byl vytvořen model baru 1:1 a následně trojdílná forma, která nabízí pružnost, pevnost a možnost jednoduché fixace optických vláken. Způsob dělení formy byl navržen pro opakované využití i v jiných kompozicích. Sklocement dává objektu tvar, pevnost a houževnatost, optická vlákna transparentnost a možnost práce se začleněným obrazem uvnitř stěny. R E A L I Z AC E Spolupracovníkem při realizaci jednotlivých dílců se stala společnost Prefa Wolf Holešovice, která má bohaté zkušenosti na poli experimentálních technik. Podle podkladu navrhli potřebnou směs a požadovanou barvu. Při prvním testu se nabídla možnost využít náhodně vznikající pigmentové skvrny, které ve výsledné podo-


bě dávají povrchu betonu přijatelnější estetické vyznění než monochromní studená plocha. Výsledný bar je složen z šesti vzájemně propojených dílců, nesených ocelovou konstrukcí kotvenou do betonové podlahy. Povrch betonu je v exponovaných místech hydrofobizován zesílenou vrstvou čirého epoxidu. Výsledek je velmi stabilní, bezpečný a jednoduchý na údržbu.

MgA. Jiří Soukup Studio Anarchitekt Chocholouškova 8/35, 180 00 Praha 8 – Libeň tel.: 266 311 331, mob.: 604 974 675 e-mail: [email protected], www.anarchitekt.cz MgA. Jaroslav Chramosta, Dis. Záhřebská 48/363, 120 00 Praha 2 tel.: 604 909 200 e-mail: [email protected]

Fotografie: Eva Melo

Obr. 3 Betonový bar Fig. 3 Concrete bar

Obr. 4 Půdorys baru Fig. 4 Layout of the bar


1/2007

27

STAVEBNÍ


ŽELEZOBETONOVÉ

OBLOUKOVÉ KONSTRUKCE A MEZIVÁLEČNÁ PRŮMYSLOVÁ ARCHITEKTURA REINFORCED CONCRETE ARCH STRUCTURES AND INTERWAR INDUSTRIAL ARCHITECTURE PETR VORLÍK Pod pojmem klenba si architekt obvykle představí poetické, vzedmuté prostory cihelných nebo kamenných historických budov. Ale při studiu kleneb bychom neměli být sváděni zažitou představou, že pro křivkové zastropení není v moderní, strohé, zpravidla pravoúhlé architektuře místo. Navzdory přerušení tradice, vyvolanému uplatněním kovu ve druhé polovině devatenáctého století, zažívalo masivní obloukové zastropení s objevem železobetonu velkolepou vlnu návratů. Lehké kovové nebo dřevěné velkorozponové konstrukce na počátku dvacátého století sice stále ještě převažovaly, ale mechanické a chemické vlastnosti železobetonu tento materiál pro řadu budov přímo předurčovaly – ryze racionální a přitom technicky velice náročné průmyslové a inženýrské stavby stály bezesporu v první linii a staly se na počátku dvacátého století „nosnými“ vzory. P O J M O S LO V Í V úvodu bychom se měli alespoň stručně dotknout dobového pojmosloví – především položit otázku, zda můžeme i u železobetonu legitimně používat termín klenba. Klíčové vymezení by nám patrně měla naznačit dobová literatura, která však pohříchu mluví o vztahu železobetonu a klenby resp. obloukové konstrukce zpravidla jen v souvislosti s mosty. Nicméně výstižný, jednoduchý a přitom relativně přesný popis lze najít v Technickém slovníku naučném z roku 1927 [1]: „Klenbami zoveme obloukové nosné konstrukce stavitelské, buď sestavené z jednotlivých, spárami oddělených, vzájemně se vzpírajících klenáků (kamenů, cihel apod.), anebo vytvořené v souvislém celku z utvrdlého, v tvárlivém stavu nanášeného, nejčastěji spěchovaného staviva, obyčejně betonu, buď pouhého nebo železového...“ Tuto definici můžeme interpretovat tak, že dobové povědomí stavělo monolitické, železobetonové obloukové konstrukce jako rovnocenné historickým zděným klenbám, nebo že je vnímalo dokonce i jako přímé pokračova28

tele – zásadním kritériem nebyl materiál nebo způsob provádění, ale spíše geometrie a statické působení. Významnou roli jistě sehrála i skutečnost, že železobeton byl tehdy velmi populární materiál, považovaný za všespásnou, univerzální novinku, která postupně nahradí tradiční hmoty – dřevo, cihly a kámen. Dlužno dodat, že autora encyklopedického hesla nelze obvinit ze zjednodušeného, laického pohledu – byl jím totiž profesor české techniky František Klokner, jeden z našich předních odborníků na stavební konstrukce, který bezesporu velmi dobře znal historické principy klenutí. Stejně jednoznačný je i Krchův popis nového systému zastropení Zeiss-Dywidag kombinujícího kovovou příhradovinu a výplňový beton torkretovaný na ocelové sítě – citujme alespoň pár oslavných slov [2]: „V zastropení velkých prostorů byl učiněn v několika posledních letech zásadní pokrok... Vzniká nový článek abecedy moderního stavitelství... Není také náhodou, že se tak stalo u železobetonových konstrukcí, které teprve nedávno architekt zařadil do své abecedy... Železobetonová klenba může úplně soutěžiti s lehkými železnými konstrukcemi velikých rozponů, a moderním architektům se otvírají nové, včera ještě netušené možnosti.“ ZAHRANIČÍ Připomeňme si také několik tehdy velmi dobře známých a hojně publikovaných zahraničních vzorů – příkladů železobetonového obloukového zastropení. Čelní místo v železobetonové architektuře zaujímala bezesporu tvorba Augusta Perreta – divadlo na Champs Elysees v Paříži (1911 až 1913), kde železobetonové oblouky vynáší kovovou konstrukci kopule nad hledištěm, továrna resp. obchodní dům Ateliers Esders v Paříži (1919 až 1920) s mohutnými oblouky nesoucími rovný strop výrobní haly, trojlodní kostel v Le Raincy u Paříže (1922 až 1923) s podélnou valenou klenbou hlavní lodi vzpíranou příčnými klenbami bočních lodí nebo garáže v Alžíru (1937 až 1938), kde jsou stropní pole skeletu mezi hřibo-

vými hlavicemi tvořena plochými plackovými klenbami [3]. K nejpůsobivějším prostorám zastřešeným železobetonovou obloukovou konstrukcí patřily na počátku dvacátého století také městské a výstavní haly – například proslulá Hala století ve Vratislavi od Max Berga (1911 až 1913), výstavní hala Město a země v Magdeburgu od Bruno Tauta (1922) [4] nebo tržnicová dvorana města Kolína nad Rýnem projektovaná Městským stavebním úřadem (1941) [5]. Výsadní postavení v hledání nových forem měly už tradičně mostní konstrukce – především odvážné, subtilní, a tudíž i elegantní stavby Maillartovy, a také nové stavby vznikající s rozvojem leteckého a zbrojního průmyslu. Připomeňme si alespoň nejznámější, za války zbořené a přesto doposud obdivované hangáry v Orly u Paříže od Eugene Frèyssineta (1916 až 1923) nebo hangáry v Orbetello od Pier Luigi Nerviho (1937 až 1940) [6]. P O Č ÁT K Y

NA NAŠEM ÚZEMÍ,

ŽE LEZOB ETON A PR Ů MYSL

Počátky betonových obloukových konstrukcí bychom mohli na našem území vystopovat už v sedmdesátých letech devatenáctého století – v podobě masivních segmentových kleneb stavitele Otto Ehlena nebo oblé střechy (z opatrnosti podpírané dřevěnými stolicemi) známého dělnického domu Švábovna v Poděbradech od téhož autora. Tyto průkopnické práce byly na přelomu století váhavě následovány u několika skladištních budov a textilek subtilnějšími, už vyztuženými klenbičkami do válcovaných profilů [7]. Oldřich Starý je v textu Česká moderní architektura nazval „rovnými klenbami“ [8]. Nutno ale dodat, že se jednalo o stropní konstrukce koncipované zcela v duchu stavitelské tradice devatenáctého století, bez snahy využít potenciálu, který se s novým materiálem – železobetonem – nabízel. Ideálním předobrazem nové železobetonové nosné struktury byl bezesporu především vícepodlažní skelet – pravoúhlá konstrukce z rovinných prvků, jedno-


1/2007

STAVEBNÍ

a)


b)

Obr. 1 Haly Strojírny Ing. O. Podhajský v Praze Hostivaři, a) příčný řez nosnou konstrukcí, b) celkový pohled Fig. 1 Halls of Machine Works Ing. O. Podhajský in Prague Hostivař, a)cross-section of the carrying structure, b) general view

duchá na provádění a výhodná i z pohledu užitné plochy a světlé výšky prostoru. Zároveň je však zřejmé, že při větších rozpětích a velkém zatížení průmyslových staveb rovinné stropy skeletu už poněkud pozbývaly základní výhody a bylo třeba tvar konstrukce mírně přiblížit reálnému statickému průběhu sil – obvykle náběhy nebo hřibovými hlavicemi [9]. Ve světle těchto okolností je patrné, že u přízemních halových prostor poskytovala jedna výšková úroveň, větší rozpon a libovolný tvar vodorovné konstrukce širší možnosti rozletu a uplatnění myšlenky optimálně staticky uspořádané konstrukce. Výhodný základní tvar oblouku se přímo nabízel. Nicméně nejednalo se pouze o „ohnutou“ desku. U spojitých železobetonových konstrukcí lze totiž kombinovat obloukovou geometrii s některými skladebnými principy skeletu, zejména s hierarchizací prvků, provázáním primárních a sekundárních nosných částí do jednoho spolupůsobícího celku. Klasickou ukázkou mohou být oblouková zastropení s hlavními příčný-

mi trámy namáhanými především tlakem (srv. pasy klenby) a s podružnou výplňovou konstrukcí mezi nimi, namáhanou převážně na ohyb (srv. železobetonový strop). Geometrie zastropení respektive průběhu napětí přesto naznačuje převahu tlačených částí (srv. značné namáhání těchto konstrukcí na roztlak – táhla, trojlodí). Obloukové zastropení a příčné pasy, hierarchizovaná střešní konstrukce, kloub Půvabnou ukázkou výše popisované konstrukce jsou haly Strojírny Ing. O. Podhajský v Praze Hostivaři (obr. 1) navržené a realizované Bohumilem Hybšmanem a Bohumilem Hrabětem (1913 až 1921) [10]. Zastropení haly tvoří tenká deska provázaná s příčnými obloukovými trámy na pilířích – schéma, které bychom mohli na první pohled snadno přirovnat ke starší valené segmentové klenbě s pasy. Situace je zde ale přeci jen poněkud odlišná. Trámy jsou namáhány převážně na tlak

Obr. 2 Ústřední dílny Dopravních podniků města Plzně, a) interiér haly, b) celkový pohled Fig. 2 Central plants of Traffic Enterprise of the Town of Pilsen, a) hall interior, b) general view

a) BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

a deska v příčném směru díky obloukové geometrii rovněž, v podélném směru je však namáhána částečně i na ohyb! Otázkou zůstává jaký statický model použili stavitelé při výpočtu – zda počítali s klenebným efektem desky, nebo ji uvažovali jen jako nosník, případně zda uvažovali o kombinaci obou namáhání. U tohoto objektu a volby geometrie konstrukce s převahou tlačených, betonových částí patrně sehrála významnou roli také cena a skutečnost, že strojírny byly realizovány v průběhu a těsně po první světové válce, čili v době největšího nedostatku oceli. Celkově byla hlavní výrobní hala koncipována jako trojlodí s vyšší střední lodí zastropenou obloukovou konstrukcí a nižšími bočními loděmi s plochými stropy. Propojení s bočními loděmi do značné míry eliminuje boční vodorovný roztlak. Kritická místa železobetonové konstrukce lze navíc díky principu trámu a výplně zpevnit výztuží, čímž se pro uživatele otevírala jedinečná možnost provedení rozsáhlých okenních otvorů v zakřivené střešní rovině (srv. požadavek na maximální přirozené osvětlení pracovního místa). Srovnání s tradičním trojlodím historických staveb, bazilikami a středo-

b) 1/2007

29

STAVEBNÍ


a)

d)

b)

Obr. 3 Haly cementárny v Králově Dvoře u Berouna, a) celkový pohled, b) hala s mlýny na cement, c) sklad slínku, d) stavba nové haly Fig. 3 Halls of the Cement Plant in Králův Dvůr near Beroun, a) general view, b) hall with cement mills, c) clinker storage, d) construction of a new hall c)

věkým vyvinutým opěrným systémem se přímo nabízí. Pro estetiku strojírny byla podstatným faktorem také skutečnost, že obloukové zastropení se zároveň stalo střešní rovinou a tedy i nositelem výrazu. Přesto bychom asi neměli volbu obloukové konstrukce povyšovat na estetický záměr nebo historizmus (i navzdory náznakům řádové architektury na průčelí). U takto prozaické užitné stavby jistě nebylo cílem realizovat historickou citaci jako znak příslušnosti. Ačkoliv v devatenáctém století byly odkazy na historii u průmyslové architektury zcela běžné a symbolika „velké výrobní haly“ jako ústředního moti-

vu průmyslového areálu zůstala zachována, hlavním pojítkem s historií bylo zřejmě především výhodné statické schéma a úspora materiálu. O stupeň rafinovanější, pokročilejší a pro období první republiky také typičtější konstrukci reprezentují ústřední dílny Dopravních podniků města Plzně (obr. 2) od F. Mlynaříka (1932 až 1934) [11]. Základní schéma střešní konstrukce je v principu shodné s předchozím příkladem, ale podstatný myšlenkový posun nastává u výplňové desky mezi příčnými trámy, která už je podpírána i podélnými trámky s náběhy. Statické schéma zde zřetelně uvažuje střešní rovinu jako

podélný nosník uložený na obloukové příčné trámy. Pro omezení bočního vodorovného roztlaku je v tomto případě využito možnosti vytvořit spojitý rám organickým provázáním příčných střešních trámů se svislými pilíři, které jsou tak už na rozdíl od starší, historické architektury namáhány nejenom na svislý tlak, ale i ohybovými momenty. Podobné konstrukce bychom v drobných obměnách našli také u řady jiných dobových výrobních hal v celém Československu, např. v areálu Škodových závodů v Plzni-Doudlevcích, u cementárny v Praze-Radotíně, ve vodojemu Bruska v Praze-Střešovicích, u montážních han-

Obr. 4 Hala vodárny a filtrační stanice v Praze-Podolí, a) celkový pohled, b) interiér haly Fig. 4 Waterworks hall and filtration plant in Prague- Podolí, a) general view, b) hall interior

a)

30

b)


1/2007

STAVEBNÍ

Obr. 5 Hangáry občanského a vojenského letiště v Praze-Kbelích, a) letecký snímek, b) střešní konstrukce zavěšená na obloukové superstruktuře, c) interiér hangáru Fig. 5 Hangars of the civilian and military airport in Prague-Kbely, a) aerial photo, b) roof structure suspended on an arch superstructure, c) hangar interior

a) b)

gárů továrny na letadla Letov v PrazeLetňanech, u hangárů letišť v Praze-Kbelích, Brně-Černovicích, Bratislavě-Vajnorech, Užhorodě atd. Důmyslnější koncepci představují některé haly cementárny v Králově Dvoře u Berouna (obr. 3), které využívají průběhu sil v rámu a do vrcholu případně do uložení vkládají kloub. Tím je rozpětí prvku sníženo prakticky na polovinu (srv. dvě tuhé, o sebe opřené dílčí konstrukce). Zároveň však není využita výhoda přenosu napětí na sousední prvky ve vetknutí. Stabilitu celé struktury zajišťuje tuhá střešní rovina. Oblý tvar zastřešení zásobníku slínku (obr. 3c) byl zvolen nejenom jako výhodný z pohledu průběhu napětí, ale i proto, že odpovídá tvaru volně nasypaného slínku. Náročnou a rozlehlou stavbu cementárny (1927 až 1928), kde se přirozeně jako jediný materiál uplatnil beton, realizovalo konsorcium firem Pittel a Brausewetter, Ing. Dr. K. Skorkovský (projekt technický ředitel firmy Stanislav Bechyně), K. Winter a A. Suess [12].


c)

obloukové konstrukce představuje hala vodárny a filtrační stanice v Praze-Podolí (obr. 4) navržená a realizovaná architektem Antonínem Engelem [13] a statikem Bedřichem Hacarem (1923 až 1928) [14]. Hala podolské vodárny byla jistě cenným příspěvkem do diskuze o vztahu a vzájemné užitečné spolupráci mezi architekty a inženýry. V soutěžním návrhu totiž ještě Antonín Engel zvolil banální konstrukční řešení s velmi hustým lesem sloupů, který vyžadovala odstupňovaná střešní rovina respektive bazilikální prosvětlení rozlehlé vodárenské haly. Pro realizaci mu proto proslulý konstruktér Bedřich Hacar navrhl překlenout obrovský prostor nádrží parabolickými oblouky o rozpětí 29 m a výšce 16 m bez jediné střední podpory. Odvážné konstrukční řešení bylo opakova-

ně konzultováno ve Výzkumném ústavu stavebně inženýrském s Hacarovým kolegou profesorem Františkem Kloknerem. Na tomto místě je třeba připomenout, že podolská novostavba patřila mezi největší železobetonové budovy v tehdejším Československu a také, že hlavním dodavatelem byla určena podnikatelská firma Karel Kress z Prahy, mající zkušenosti s prováděním nejenom vodárenských staveb ale i železobetonových mostních oblouků! Výsledná atmosféra, světlo v interiéru, rozměry i tvar konstrukce spolu s mihotavými odrazy vodní hladiny, vyvolává v pozorovateli téměř mystické pocity a podolská vodárna si tak vysloužila výstižnou přezdívku „chrám vody“. Podíváme-li se na hlavní halu ve srovnání s jinými zde uváděnými příklady, nelze přehlédnout, že v tomto případě

Oblouková struktura a oddělená střešní rovina, podružné konstrukce vynášené superstrukturou Jeden z nejznámějších a nejpůvabnějších meziválečných příkladů železobetonové Obr. 6 Spalovna v Praze-Vysočanech – celkový pohled Fig. 6 Incineration plant in PragueVysočany – general view BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

1/2007

31

STAVEBNÍ


Obr. 7 Novákovy garáže v Hradci Králové Fig. 7 Novák‘s Garages in Hradec Králové

už je zcela otevřeně přiznáno oddělení primárního obloukového systému rámů a podružné rovinné konstrukce stropů. Propojení se skeletem bočních lodí brání roztlaku a zároveň zajišťuje i prostorovou tuhost subtilních oblouků. Zároveň se zde objevuje i parabola jako ideální předobraz průběhu sil v tlačené obloukové konstrukci a motiv přiznaného syrového materiálu – betonu. Konzervativní Engelovo myšlení (žák Otto Wagnera a Josefa Zítka) se naopak projevuje tím, že působivá oblouková konstrukce haly není v exteriéru nijak přiznána. Podolská vodárna tak krásně dokládá Engelovo přesvědčení, že stavba by měla být výsledkem architektovy vůle, záměru, estetického cítění a neměla by vznikat pouze pod tlakem přízemních okolností nebo dogmatu pravdivosti výrazu (srv. meziválečná avantgarda). Dlužno dodat, že si proto estetika podolské vodárny ve své době údajně vysloužila značnou kritiku ze strany architektonické veřejnosti. Vskutku důmyslnou variací na dané téma jsou stavby, které využívají principu hlavní nosné obloukové superstruk-

tury (obdoba mostní konstrukce) a na ní zavěšené podružné střešní konstrukce. Krásnými reprezentanty tohoto typu jsou např. jeden z hangárů zmíněného občanského a vojenského letiště v Praze-Kbelích (1920 až 1928) (obr. 5) [15] nebo přijímací hala spalovny v Praze-Vysočanech (obr. 6) vyprojektovaná Františkem Roithem a Františkem Faltusem ve spolupráci s Akciovou společností dř. Škodovými závody a firmou Kapsa & Müller (1931 až 1933, zbouráno 2003) [16]. Zatímco u kbelských hangárů je pod železobetonovou superstrukturu zavěšena lehká kovová střešní konstrukce, přijímací hala spalovny byla celá ze železobetonu. D Í LČ Í K O N S T R U K C E Na závěr je nutno zmínit také několik výjimečných, možná spíše kuriózních příkladů, které však dobře dokládají široké možnosti uplatnění železobetonu, který se u obloukových konstrukcí nemusí omezit pouze na zastřešení. Jednu z mála železobetonových kopulí můžeme vidět nad kruhovým půdorysem rampy Novákových garáží v Hradci Králové (obr. 7) od Josefa Fňouka

Obr. 8 Tramvajová vozovna Praha-Pankrác, a) celkový pohled, b) interiér haly Fig. 8 Tram depot Prague-Pankrác, a) general view, b) hall interior

a)

32

(1932) [17]. Prostor by mohl být samozřejmě zastropen i plochou střechou, ale v tomto případě převážila estetická hlediska nad praktickými – zejména potřeba vytvořit v prostoru trojúhelného náměstí výraznou pohledovou dominantu, kontrast ke strohé horizontální budově garáží s pásovými okny. Vertikalita kopule byla ještě posílena tím, že je ve vrcholu prolomena komínem pro odvod spalin z kotelny a automobilových motorů. Další neobvyklé užití železobetonu najdeme u elektrotechnické továrny ETA v Praze-Nuslích od Karla Bukovského (1924 až 1926) [18]. Lapidární pravoúhlý skelet sedmipodlažní budovy je zde v suterénu doplněn na svislo postavenými železobetonovými klenbičkami, které nahrazují opěrné zdi, odolávají zemnímu tlaku a zároveň vytváří anglické dvorky pro osvětlení podzemních prostor. Mezi průmyslovými i dopravními objekty bychom rovněž našli řadu těch, které ukazují, že rovinné vodorovné konstrukce nejsou na velká rozpětí příliš výhodné a architekti se proto snaží vytvořit tvar, který by lépe odpovídal průběhu sil – například v podobě zalamovaných spojitých rámů o rozponu 18 m u tramvajové vozovny Pankrác v Praze-Nuslích (obr. 8) od Kamila Roškota (1925 až 1927) [19]. Naopak jiné konstrukce se mohou sice na plánech tvářit velmi podobně, ale jejich reálné statické působení je zcela odlišné. Např. v jednom z návrhů Bohumíra Kozáka a Stanislava Bechyněho na přemostění Nuselského údolí [20] můžeme v příčném řezu mostovkou vidět železobetonovou skořepinu respektive dvě navzájem propojené oblé konstrukce ve tvaru V (obr. 9). Ve skutečnosti byl však most koncipován jako přímý nosník a tento tvar v příč-

b)


1/2007

STAVEBNÍ

a)

ném řezu měl pouze zajistit prostorovou tuhost mostovky a zároveň vytvořit uvnitř mostu prostor pro městskou dráhu [21]: „Z poslední soutěže v roce 1937 jako vítězný vyšel návrh profesora Bechyněho, který splňoval soutěžní podmínky, aby konstrukce byla trámová (loby železáren) nikoliv oblouková. Navrhl spojitou trámovou konstrukci o čtyřech polích ze železobetonu s tenkostěnným průřezem ve tvaru válcové skořepiny při výšce 8 m a rozpětí 80 m se silniční mostovkou v horním patře a s mostovkou pro podzemní dráhu v patře dolním.“


b)

Obr. 9 Soutěžní návrh Bohumíra Kozáka a Stanislava Bechyněho na přemostění Nuselského údolí, a) pohled, b) řez nosnou konstrukcí Fig. 9 Competition entry designed by Bohumír Kozák and Stanislav Bechyně proposing the bridging of Nusle Valley, a) view, b) section of the bearing structure

veškerou moderní konstruktivní architekturu je kamenná doba stavitelství ukončena: žijeme v d o b ě b e t o n o v é. Správně pochopený amerikanismus. Přísná ekonomie. Architektura nutnosti.“

DOVĚTEK Na závěr si neodpustím úryvek z textu zapřisáhlého pragmatika Karla Teigeho, v němž vzletně oslavoval Perretovy práce

[22]: „Pilířové stavby s minimálně dimensovanými nosníky, zdánlivě křehká konstruktivní kostra, výplně stěn z lehkého materiálu, pravoúhlý rytmus členění determinují ráz nové architektury, která přes to, že používá nových materiálů a opírá se o nejmodernější technické vymoženosti, dovede druhdy působiti velkolepostí a monumentalitou, jaká byla vlastní nejslavnějším stavbám historie... Novota a odvaha konstrukce i architektonické koncepce přivádí v úžas. Matematická estetika moderní vytvořila tu příkladné dílo... Pro bratry Perrety, a s nimi pro

Literatura: [1] Teysler – Kotyška: Technický slovník naučný, Nakl. Borský a Šulc, Praha 1927, heslo: „klenba“, s. 572, 573 [2] Krch V.: Skořápkové klenby systém Zeiss-Dywidag, Architekt SIA, 1929, s. 105–108 [3] Cohen J.; Abram J.; Lambert G. (ed.): Encyclopédie Perret. Paris: Monum, Éditions du patrimoine, 2002 [4] Junnghanns K.: Bruno Taut 1880 – 1938, Berlin: Henschelverlag Kunst und Gesellschaft, 1970 [5] Architekt SIA, 1941, s. 94 [6] Bennet T. P.: Bauformen in Eisenbeton. Verlag Ernst Wasmuth, A. G., 1927; Sartoris A.: Gli elementi dell‘ architettura funzionale. Milano: 1941; Sharp D.: Twentieth Century Architecture. A visual history, Lund Humphries London, 1991 [7] Seidlerová I.; Dohnálek J.: Dějiny betonového stavitelství v českých zemích do konce 19. století, Praha: ČKAIT, 1999

[8] Starý O.: Česká moderní architektura III. Stavba, 1925–1926, s. 167–181 [9] Vorlík P.: Železobetonový skelet a meziválečná průmyslová architektura v Československu, BETON TKS 3/2005, s. 31–35 [10] Strakoš M.: Strojírna Ing. O. Podhajský, Praha-Hostivař (V004395), Registr VCPD ČVUT [11] Domanický P.: Areál Dopravních podniků města Plzně (V003580), Registr VCPD ČVUT [12] Kužel T.; Popelová L.: Králodvorská cementárna, a. s., Beroun-Králův Dvůr (V003658), Registr VCPD ČVUT [13] Antonín Engel 1879 – 1958, architekt, urbanista, pedagog (katalog výstavy ke 120. výročí narození). Praha: Národní galerie, Národní technické muzeum, 1999 [14] Jásek J.; Krajči P.; Grohmanová Z.; Valchářová V.; Ješuta J.; Beneš J.: Podolská vodárna a Antonín Engel. Praha: 2002; Antonín Engel, 1879– 1958, architekt, urbanista, pedagog

(katalog výstavy), Praha: Národní galerie, Národní technické muzeum, 1999; Technický obzor, 1928, s. 430–440; Technický obzor, 1929, s. 332 atd. [15] Občasné a vojenské letiště, Praha-Kbely (V000237), Registr VCPD ČVUT [16] Valchářová V.: Pražská spalovací stanice pevných odpadů, teplárna a elektrárna, Praha-Vysočany (V000247), Registr VCPD ČVUT [17] Netušil T.: Palace Garage, Hradec Králové (V003526), Registr VCPD ČVUT [18] Vorlík P.: Elektrotechnická továrna ETA, Praha-Nusle (V004161), Registr VCPD ČVUT [19] Zlámaný M.: Vozovna Pankrác, PrahaNusle (V000239), Registr VCPD ČVUT [20] Bechyně S.: Stavitelství betonové, Praha: Česká matice technická, 1934; Stavba, 1933, s. 124, 125 [21] Tvrzník V.: K třicátému výročí úmrtí akademika Stanislava Bechyněho. Beton TKS, 4/2003, s. 33–35 [22] Teige K.: Auguste Perret, Stavba, 1923, s. 113–130


1/2007

Ing. arch. Petr Vorlík Výzkumné centrum průmyslového dědictví ČVUT v Praze Pod Juliskou 4, 166 34 Praha 6 tel.: 224 351 758 e-mail: [email protected], http://vcpd.cvut.cz ilustrace: archiv VCPD ČVUT

33

STAVEBNÍ


NOVOSTAVBA

A REKONSTRUKCE OBJEKTU „MYŠÁK NEW BUILDING AND REBUILDING OF THE OBJECT „MYŠÁK GALLE RY“ M I LO S L AV S M U T E K , JAN ŠTĚCHOVSKÝ V Praze 1 v ulici Vodičkova je dokončována hrubá stavba nového objektu a rekonstrukce historické budovy objektu Myšák. Protože budova je situována do proluky a nebylo možné pažit suterény běžným způsobem, byla zvolena technologie „up & down“. The structure of a new building and the rebuilding of historical renting house

34

Myšák is finished in this time in the Vodičkova Street in Prague 1. While the building is situated in the gap site and it was impossible to use standard forms of timbering, the technology „up & down“ was choosed. SITUAC E A Z ÁM Ě R I NVESTOR A Historická budova Myšák (Vodičkova ulice, Praha 1), význačná jedinečnou rondokubistickou uliční fasádou (obr. 1 a 2) a známá starším generacím vyhlášenou

GALLERY“

cukrárnou, celou řadu let chátrala. Špatný stav budovy byl umocněn neodborObr. 1 Původní rondokubistická fasáda Fig. 1 Original rondocubistic facade Obr. 2 Pohled na čelní fasádu do ulice Vodičkova – vizualizace Fig. 2 Elevation on Vodickova street facade – visualization Obr. 3 Pohled na novostavbu – vizualizace Fig. 3 Elevation on new building – visualization


1/2007

STAVEBNÍ

nými a násilnými zásahy při předchozích rekonstrukcích, které vyvrcholily ubouráním dvorního traktu a sousedního objektu. V návaznosti na tyto práce byl proveden archeologický průzkum formou hlubokého výkopu u paty domu, který byl ponechán otevřený několik let. Chátrající objekt zakoupila společnost Sekyra Investment s úmyslem objekt zachránit, odborně rekonstruovat a doplnit o novostavbu v proluce a dvorní části parcely. V budovách budou byty, administrativní a komerční plochy a jejich zázemí. Dokumentaci zpracoval v první fázi atelier Omicron-K pod vedením arch. Kotíka, prováděcí dokumentace byla zadána firmě Casua. Statickou část ve všech fázích řešila kancelář RECOC, s. r. o., v úzké spolupráci s firmou FG Consult. Novostavba je tvořena železobetonovým skeletem, má čtyři podzemní a devět nadzemních podlaží a je vestavěna do proluky mezi dnešní zástavbu, Vodičkovu ulici a Františkánskou zahradu (obr. 3). Protože nebylo možno kotvit podzemní stěny ani dočasnými kotvami pod pozemky sousedů, byla již ve fázi dokumentace pro stavební řízení navržena technologie up and down. Jako základní rovina byla zvolena stropní deska nad 2. suterénem. Od této úrovně se stavělo paralelně směrem dolů i vzhůru, přičemž stropní desky suterénů slouží jako rozpěrné konstrukce pro obvodo-

vé pažící i trvalé stěny. Budova je založena na základové desce podpírané velkoprofilovými pilotami, výpočet byl prováděn pro jednotlivé fáze výstavby s uvažováním interakce. Suterénní konstrukce ve styku se zeminou byly navrženy a provedeny jako vodotěsné, odolnost proti agresivitě okolního prostředí byla zajištěna chemickými přísadami do betonu. Hrubou stavbu prováděla společnost Metrostav – divize 1, speciální zakládání firma Zakládání staveb.

Obr. 5 Vložená ocelová konstrukce Fig. 5 Built-in steel structure

Obr. 6 Provádění milánských stěn Fig. 6 Constructing of underground walls

P O S T U P V Ý S TAV BY V první fázi bylo uliční rondokubistické průčelí historické budovy podchyceno pomocí mikropilotové stěny (obr. 4). Vzhledem k velmi špatnému stavu zdiva budovy bylo uvažováno se zachováním pouze cenného průčelí do ulice Vodičkova. To bylo stabilizováno prostorovou ocelovou příhradovou konstrukcí vloženou dovnitř původní budovy (obr. 5). Mikropilotová stěna plní jak funkci zajištění stavební jámy, tak nosnou funkci založení pro jednu řadu sloupů dočasné ocelové konstrukce. Sloupy druhé řady byly zakotveny vždy přes hlavici do čtyř mikropilot provedených uvnitř dispozice objektu. Ve druhé fázi byly provedeny podzemní milánské stěny tloušťky 800 mm většinou z úrovně ±0,00 (obr. 6). Stěny jsou vetknuty do skalního podloží cca 3 m. Nad ním jsou štěrkopísky vltavské terasy


1/2007


Obr. 4 Mikropilotová stěna Fig. 4 Micropile wall

a vrstvy civilizační – navážky. Voda pronikající do stavební jámy byla pouze voda puklinová a její přítok byl nízký. Z jámy byla odváděna čerpáním. Hlava milánských stěn je na kotě –4,4 resp. –0,7 m. Ve třetí fázi byly vrtány velkoprofilové piloty průměru 1,2 a 1,5 m z pilotovací roviny ±0,00, v zadní části staveniště z úrovně –4,2 m. Pata pilot je stejně jako u milánských stěn cca 3 až 4 m pod základovou spárou a hlava končí v úrovni spodního líce uskakované základové desky. Do výpažnice byl po vybetonování piloty spuštěn válcovaný profil HEB300 (obr. 7 a 8), který tvoří nosný sloup konstrukce v montážním stadiu. Ocelové profily byly navrženy na vlastní tíhu nosné Obr. 7 Spouštění HEB do výpažnice piloty Fig. 7 Lowering of HEB into casing pipe

35

STAVEBNÍ


Obr. 8 Osazené HEB ve výpažnici piloty Fig. 8 Embedded HEB in the casting pile

Obr. 10, 11 Kotvení stropních desek na HEB Fig. 10, 11 Bedding of slabs on HEB columns

konstrukce a montážní zatížení od suterénů až po strop 6. NP., v provozním stadiu jsou obetonovány a tvoří spřažený průřez. Zavětrování ocelových sloupů je zajištěno stropy 2. a 4. PP. Sloupy měly v místě budoucích stropních desek konzolky, na které byla přivařena horní, dolní a smyková výztuž desky. Po osazení ocelových sloupů a jejich přesném zrektifikování byly výpažnice vytaženy. Ve čtvrté fázi byly položeny podkladní betony a vybetonována stropní deska nad 1. suterénem v místě bývalé proluky ve Vodičkově ulici. Ta sloužila celou dobu výstavby jako pracovní plošina na úrovni ±0,00 (obr. 9). Pod touto plošinou jsou sloupy resp. piloty zahuštěny. Jednalo se pouze o dočasnou vertikální konstrukci, která byla po provedení trvalé železobetonové konstrukce odstraněna. Plošina byla navržena na značné zatížení od bagrů, mixů a nákladních automobilů, po dokončení bude sloužit jako vodorovná nosná konstrukce pod podlahou vstupní části objektu. Podobně byla v další fázi vybetonována stropní deska nad 2. suterénem 36

v celém rozsahu budoucího domu – horní rozpírací úroveň pažících stěn. Deska je podpírána ocelovými sloupy a pilotami prostřednictvím ocelových konzolek (obr. 10 a 11). Od této chvíle postupovala stavba dvěma směry. Běžnými stavebními technologiemi byly provedeny nejprve vertikální a poté horizontální konstrukce prvního suterénu. Současně se pomocí bagru umístěného na montážní plošině (obr. 12) těžila zemina pod stropem 2. suterénu. Ve stropu 2. suterénu byl ponechán dočasný montážní otvor pro hloubení a pro dopravu materiálu oběma směry. Po odtěžení zeminy z prostoru 2. a 3. suterénu (obr. 13) byla v šesté fázi vybetonována stropní deska nad 4. suterénem. Ta mj. sloužila jako druhá rozpírací úroveň milánských stěn. V této fázi bylo hotovo již pět nadzemních podlaží stavěných běžnými technologiemi. V sedmé fázi byla dotěžena stavební jáma na základovou spáru a vybetonována základová deska. Současně s ní byly betonovány i vertikální konstrukce 3. suterénu. Po zatvrdnutí základo-

Obr. 9 Montážní plošina Fig. 9 Erecting deck

vé desky byla vyztužena a zabetonována i deska nad 3. suterénem. Z A J Í M AV O S T I

NOSNÉ KONSTRUKCE

N O V O S TAV BY

Od 3. NP. jsou v dvorní části budovy byty, a proto ve 2. NP. dochází ke změně skeletového konstrukčního systému na stěnový. Nosné stěny, které přenášejí svislé zatížení od sedmi nadzemních podlaží, jsou podpírány trámovým roštem (obr. 14). Ve 3. až 6. NP. byly na přání architekta v přední části objektu v zaoblené části půdorysu typických podlaží (administrativní část) vypuštěny sloupy a vznikly zde volné prostory se světlostí cca 17 m. Stropní konstrukci zde tvoří dodatečně předpínané trámky s tenkou stropní deskou tloušťky 150 mm. Trámky jsou oslabeny množstvím prostupů pro instalace (obr. 15), a proto byl proveden nelineární výpočet programem Atena se zahrnutím otvorů a přesného umístění měkké i tvrdé výztuže. Stěna půlkruhového atria začínající na stropní desce 2. NP. prolomená množstvím okenních otvorů zde funguje jako stěnový nosník (obr. 16).


1/2007

STAVEBNÍ

Obr. 14 Trámový rošt v 2. NP. Fig. 14 Beam grillage in 2nd floor

Obr. 12, 13 Těžba zeminy v suterénech Fig. 12, 13 Basement soil excavation


Obr. 15 Předpínané trámky typického podlaží Fig. 15 Prestressed beams in typical floor

Pro betonáž obvodových stěn nadzemních podlažích přiléhajících k okolní zástavbě bylo použito ztracené filigránové bednění. 8. a 9. NP. oproti spodním půdorysně ustupují a budou zde pouze byty (ceny se pohybují okolo 250 tis. Kč/m2, nejdražší mezonetový byt stojí 70 mil. Kč). Z 8. NP. je vykonzolován bazén s výhledem na Františkánskou zahradu. REKONSTRUKCE HISTORICKÉ BUDOVY Jak bylo řečeno, zdivo původní budovy mělo velmi špatné parametry únosnosti (bylo provedeno několik stavebně technických průzkumů) a navíc bylo oslabeno řadou postupných bourání nových a zazdívání starých otvorů bez jakéhokoliv provázání cihelného zdiva. V předchozích letech byly prováděny i dílčí zásahy pro statické zajištění domu, který byl protkán množstvím trhlin – vesměs stabilizovaných. Původní záměr investora ponechat pouze uliční, historicky cennou Obr. 16 Pohled na prolamovanou stěnu atria Fig. 16 Elevation on castellated atrium wall BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

1/2007

37

STAVEBNÍ


fasádu, narazil na odpor památkářů, a tím i příslušného stavebního odboru. Ten na základě vyjádření vlastních expertů zastával názor, že zdivo lze sanovat, v nejhorším případě lokálně přezdít. Rekonstrukční práce byly zahájeny podchycením objektu a smontováním prostorové ocelové konstrukce, která zajišťovala stabilitu ponechávaných konstrukcí po dobu výstavby. Poté byly odstrojeny

38

Obr. 17 Zřícená část původního zdiva Fig. 17 Partial collaps of original brick wall Obr. 18 Demolice původního zdiva kromě historické fasády Fig. 18 Demolition of original brick wall except historical facade Obr. 19 Budoucí pasáž pod proskleným atriem Fig. 19 Future arcade under the glassed atrium

stropy, aby bylo možno ověřit jejich stav. Stropy tvořily, jak je v podobných budovách běžné, dřevěné trámové konstrukce s trámy orientovanými kolmo na uliční průčelí. Potvrdily se předpoklady prů-


1/2007

zkumů, že bude nutné dřevěné konstrukce odstranit. Současně byly prováděny práce na lokálním přezdívání nejvíce poškozených částí původního zdiva. Další vývoj dal za pravdu stavebně technickým průzkumům, které místy deklarovaly únosnost zdiva jako nulovou. Část zdiva se 16. 7. 2006 zřítila (obr. 17). Havárie se odbyla bez zranění osob a větších hmotných škod. Na jejím základě byly nejprve odstraněny poškozené části konstrukce, místy byla upravena a zesílena ocelová stabilizující konstrukce a poté byly odstraněny i zbytky původního zdiva dvorního průčelí a původního štítu do proluky (obr. 18). Zdivo bylo nahrazeno novým, dostatečně kvalitním. Původní dřevěné stropy byly vyřezány, sneseny a nahrazeny železobetonovými stropními deskami, do kterých byla přikotvena ponechávaná fasáda do ulice Vodičkova. VÝPOČTY Nosné konstrukce novostavby, historické budovy i dočasných konstrukcí byly počítány metodou konečných prvků programem RENEX3D. Jedná se o řešiče používané v programech NEXIS, ESA nebo RSTAB a RFEM, implementované do grafického prostředí AutoCAD. Byla simulována řada celkových i dílčích modelů tak, aby postihly jak provozní stavy budovy, tak i veškeré stavy montážní a postup výstavby. Výpočty exponovaných konstrukcí nebo uzlů byly ověřovány pomocí programu Atena2D s uvažováním fyzikálně nelineárního chování betonu a vzniku a rozvoje trhlin. Z ÁV Ě R Výstavba objektu Myšák Gallery byla a je poměrně komplikovaná. To vyplývalo ze špatného stavu původní budovy, z velmi stísněných podmínek v samém centru Prahy umožňujících pouze minimální zařízení staveniště a z dispoziční náročnosti objektu. Na druhou stranu se daří zachránit a vrátit životu jednu z neodmyslitelných budov centra Prahy spolu s byty a kancelářemi nejvyššího standardu (obr. 18). Přehled zúčastněných Investor

GALLERY MYŠÁK, a. s. CASUA, s. r. o., Architekt Ing. arch. Oleg Haman, Ing. arch. Petr Housa OMICRON-K, Autor studie Ing. arch. Martin Kotík CASUA, s. r. o., Generální projektant Ing. Aleš Poděbrad, Ing. Jiří Opat RECOC, s. r. o., Projektant statické části Ing. Jan Štěchovský, Ing. Miloslav Smutek Generální dodavatel METROSTAV, a. s., Divize 1 Dodavatel monolitu METROSTAV, a. s., Divize 6 Dodavatel předpětí SM7, a. s.

síla zkušenosti Mott MacDonald Ltd. je jedna z největších světových multi-disciplinárních projektově inženýrských konzultačních společností Mott MacDonald Praha, s.r.o. je česká pobočka mezinárodní společnosti 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 stupňů projektové dokumentace, řízení a supervize projektů. Tyto činnosti zajišťujeme v těchto oblastech: Silnice a dálnice Železnice Mosty a inženýrské konstrukce Tunely a podzemní stavby Vodní hospodářství Životní prostředí Geodetické práce Grafické aplikace Inženýring a konzultační činnost Kontakt: Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. Ing. Jiří Petrák Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 www.mottmac.cz, e-mail: [email protected]

Ing. Jan Štěchovský e-mail: [email protected] Ing. Miloslav Smutek e-mail: [email protected] oba: RECOC, s. r. o. Seydlerova 2451/8, 158 00 Praha 13 tel.: 251 624 661, fax: 251 624 609 www.recoc.cz

39

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

VÝSTAVBA

M U LT I F U N KČ N Í H O O B J E KT U „ M Y Š Á K C O N ST R U C T I O N O F M U LT I - P U R P O S E B U I L D I N G “MYŠÁK GALLE RY“ LU DM I L A KOSTKOVÁ Článek, navazující na článek ze strany 34, je zaměřen na logistické problémy spojené s výstavbou dispozičně složité monolitické železobetonové nosné konstrukce ve výjimečně omezeném prostoru stavební parcely v samém centru Prahy. (Základní údaje o konstrukci jsou v článku stručně zopakovány pouze pro orientaci čtenáře v uvedené problematice bez nutnosti čtení předchozího článku – poznámka redakce). This paper, a continuation of an article on p. 34, is focused on logistic problems connected with the construction of a monolithic RC carrying structure of a complicated layout in an exceptionally crowded space on a building lot in the very centre of Prague. (The article briefly repeats fundamental data on the structure to enable the reader easier orientation in the issue without the necessity to read the preceding article – note of the editors). Projekt multifunkčního objektu „Myšák Gallery“, který v současnosti vzniká ve Vodičkově ulici v samém centru Prahy, má dlouhou historii. První porevoluční snaha zrekonstruovat v minulosti proslulou pražskou cukrárnu U Myšáka se objevila v době před cca třinácti lety. Od té doby projekt doznal několika změn a než započala vlastní výstavba bylo nutné několikrát prodloužit stavební povolení. Článek je zaměřen na, v naší praxi ojedinělý, způsob výstavby objektu, který si vynutily specifické podmínky staveniště. Jak je podrobněji uvedeno v článku na str. 34 vlastní objekt sestává ze dvou částí, z rekonstrukce tzv. „starého Myšáka“, sídla původní cukrárny, na který navazuje novostavba tzv. „nového Myšáka“ budovaná v sousední proluce vzniklé na místě v minulosti zbouraných tzv. Vosátkových domů. Nejen že tato parcela je konstrukcí „nového Myšáka“ zastavěna v plné ploše, což by už samo o sobě vneslo do výstavby ve frekventovaném centru města značné problémy, ale je i téměř zcela obklopena podsklepenými objekty, kvůli nimž nebylo možné hlubokou stavební jámu zajistit obvyklým způsobem kotvenou pažící konstrukcí. 40

Z těchto důvodů byla pro výstavbu zvolena metoda „up & down“ umožňující využít postupně budovaných stropních tabulí podzemní části objektu pro rozepření pažící konstrukce stavební jámy, která se stává zároveň součástí nosné konstrukce objektu. Samostatným problémem výstavby bylo zajištění a ochránění památkově ceněné Gočárovy rondokubistické fasády původního objektu „starého Myšáka“ (obr. 1, str. 34) POPIS KONSTRUKCE Nosnou konstrukci „starého Myšáka“ tvořil devítipodlažní jednotraktový objekt (jedno podzemní a osm nadzemních podlaží včetně půdy) klasického řešení odpovídajícího době vzniku, tzn. svislé zděné stěny s dřevěnými trámovými stropy. Původní projektová dokumentace řešila tuto část stavby jako rekonstrukci. Svislé konstrukce měly být zachovány a doplněny novými železobetonovými prvky, na nichž měly spočívat nové železobetonové stropní desky. Nečekaná havárie dvorní obvodové stěny (zřícení v červenci 2007) si vynutila celkovou změnu koncepce. Nosnou konstrukci „nového Myšáka“ tvoří nedilatovaný monolitický železobetonový skelet doplněný stěnami komunikačních jader, který má čtyři podzemní a devět nadzemních podlaží. Pod základovou deskou jsou umístěny technologické kanály. Protože objekt je koncipován jako multifunkční (obchody, kanceláře i byty), je zvolený konstrukční systém poplatný požadovanému účelu. V podzemí, kde se nacházejí technické a technologické prostory a garáže pro budoucí nájemce, je konstrukční systém tvořen sloupovým skeletem doplněným stěnami komunikačních jader, popř. sjízdných ramp a sprinklerové nádrže. V nadzemních patrech přivrácených k rušné Vodičkově ulici s obchody a kancelářemi nosnou konstrukci rovněž tvoří sloupový skelet ztužovaný stěnami komunikačních jader, přičemž požadavek volného prostoru v kancelářích ve 3. až 6. NP. vedl k nutnosti navrhnout stropní konstrukci jako předpjatý trámový strop na rozpětí cca 12 m doplněný deskou tloušťky 150 mm. Od

GALLERY“

3. NP. v zadní klidné části objektu s atraktivním výhledem do Františkánské zahrady jsou umístěny byty. Tuto část nosné konstrukce tvoří stěnový systém, přičemž přechod ze sloupového systému na stěnový je realizován ve stropě nad 2. NP. mohutným trámovým roštem. V Ý S TAV B A Výstavba byla zahájena počátkem roku 2005 zajištěním stávající konstrukce „starého Myšáka“ se zvláštním důrazem na ochranu jeho uliční rondo-kubistické fasády. Zajištění spočívalo ve vestavění mohutné ocelové konstrukce do vnitřku objektu, k ní byla přikotvena i uliční fasáda a volná štítová stěna sousedící s prolukou, a v celkovém podchycení obvodových stěn objektu (rovnoběžné s uliční fasádou) pomocí mikropilotové stěny. Ztužující ocelová konstrukce byla rovněž založena na mikropilotových základech. Další mikropiloty byly provedeny pod nově navrženými železobetonovými pilíři, vestavovanými do původní svislé konstrukce pro její zesílení. Po té se začalo s přípravou stavební jámy pro navazující novostavbu. Stavební jáma velmi nepravidelného půdorysu (plochy cca 1 800 m2) hluboká cca 12 m byla zajištěna pomocí milánských stěn tloušťky 800 mm a hloubky až 16 m (cca 3 m pod úroveň základové desky), které bylo možné kotvit klasickým způsobem pouze na malé části půdorysu. Ve zbývající části bylo nutné zajistit milánskou stěnu proti vybočení opřením do předem vybudovaných stropní tabulí objektu (viz dále). Milánské stěny byly prováděny z úrovně ±0. V zadní části objektu (odvrácené od Vodičkovy ulice) byla jejich koruna ukončena v úrovni stropu nad 2. suterénem (-4,40) a v uliční části v úrovni stropu nad 1. suterénem (tedy těsně pod úrovní chodníku ±0,00). Milánské stěny tvoří zároveň vodotěsnou obvodovou nosnou stěnu podzemí objektu, proto byly vyztuženy s ohledem na mezní šířku trhlin. Po dokončení milánských stěn byly zahájeny vrtné práce na pilotách pod vnitřní svislé konstrukce, v zadní části objektu z úrovně -4,20 a v uliční části z úrovně ±0,00. Byly vrtány piloty ∅ 1,2,


1/2007

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. 2 Montáž jeřábu z Palackého ulice Fig. 2 Assembly of the crane from Palackého Street

Obr. 1 Montáž jeřábu Fig. 1 Assembly of the crane Obr. 3 Pohled z jeřábu a), b) Fig. 3 View from the crane, a), b)

resp. 1,5 m délky cca 3 až 4 m pod úroveň spodního líce základové desky. Hlavy pilot byly ukončeny pod spodním lícem základové desky a do výpažnice piloty byly osazeny ocelové válcované profily HEB300 sloužící jako sloupy skeletu působící pouze v montážním stadiu. Délka profilů HEB odpovídala vzdálenosti mezi horním lícem základové desky a spodním lícem stropu nad 2. suterénem (zadní část objektu), resp. nad. 1. suterénem (uliční část objektu). Při

osazování profilů HEB byl kladen velký důraz na jejich půdorysnou polohu a svislost. Ocelové sloupy montážního stádia budou v definitivním stavu obetonovány, aby vytvořily solitérní sloupy nebo se staly součástí stěn, proto nesmí překročit půdorysný obrys finálních svislých konstrukcí. Vzhledem k tomu, že novostavba objektu je tvořena pouze jediným dilatačním celkem délky cca 67 m, bylo při výstavbě pro snížení vlivu smrštění betonu vyu-


1/2007

žito smršťovacích pruhů. Toto řešení však vedlo k tomu, že bylo nutné v okolí smršťovacích pruhů provést kromě definitivních ocelových sloupů ještě několik HEB sloupů provizorních pro podepření dočasných konzol vzniklých ve stropních konstrukcích rozdělených smršťovacími pruhy. Provizorní sloupy byly po dodatečném zabetonování smršťovacích pruhů odstraněny. Dalšími provizorními HEB sloupy byla podepřena těžká montážní plošina, na níž byl umístěn velký těžeb41


42


Obr. 4 Základ jeřábu – pohled shora Fig. 4 Crane foundation – view from above

Obr. 5 Těžké rypadlo CATERPILLAR na plošině Fig. 5 Heavy excavator CATERPILLAR on the erecting deck

ní stroj CATERPILLAR 345 BL odebírající těžený materiál ze stavební jámy (viz dále). Po osazení profilů HEB byly výpažnice vysypány transparentním materiálem a vytaženy. Dalším krokem bylo provedení podkladních betonů pod stropní konstrukcí nad 1. suterénem (úroveň ±0,00) v uliční části objektu betonovaných na upravený terén. Rovinnost podkladních betonů byla přísně sledována, neboť i na ní závisela kvalita budoucího spodního líce stropní desky. Na ocelové sloupy HEB byly přivařeny ocelové konzolky pro napojení výztuže stropu a na podkladní beton byly přistřeleny překližky jako ztracené bednění pro betonáž stropní konstrukce. Poté byla stropní deska vyztužena (s přivařením výztuže k ocelovým sloupům a přikotvením k milánským stěnám pomocí navrtané výztuže) a zabetonována. Stropní deska nad 1. suterénem v uliční části (navazující přímo na chodník ve Vodičkově ulici) byla oproti ostatním stropům značně zesílena, aby mohla být využita jako montážní plošina pro těžkou

techniku (pro rypadlo použité pro těžbu materiálu ze stavební jámy a nakládku na nákladní automobily, pro mixy, popř. čerpadlo betonu) a aby na ní mohla být umístěna provizorní trafostanice. Plošina byla navržena na zatížení 50 kN/m2, proto musela být provizorně podepřena ocelovými HEB sloupy v hustějším rastru, než umožňovala konečná dispozice prostorů pod plošinou se sjízdnou rampou do garáží. Provizorní sloupy byly po ukončení výstavby odstraněny. Samostatnou kapitolu v počátcích výstavby tvořily dva stacionární jeřáby bezpodmínečně nutné pro výstavbu celého objektu. Vzhledem ke složitému tvaru konstrukce a k plné zastavěnosti stavební parcely bylo poměrně náročné vůbec najít místa, kam jeřáby osadit tak, aby vzájemně nekolidovaly a obsáhly nejen celé staveniště, ale dosáhly i do ulice Palackého, odkud byl skládán materiál (bednění, výztuž, cihly apod.). Zároveň bylo nutné je nejen sestavit, ale především je také dokázat demontovat (počítat s uzavřením Vodičkovy ulice s nepřetržitým tramvajovým provozem

Obr. 6 Betonářská věž Fig. 6 Distribution tower

bylo naprosto vyloučené). Potřeba jeřábů již od samého počátku výstavby si vynutila jejich založení na zcela samostatných konstrukcích nezávislých na vlastní konstrukci objektu. Při výstavbě byly použity jeřáby LIEBHERR 180 EC-H s dosahem ramene 60 m a LIEBHERR 80 LC s dosahem 33,4 m. Z hlediska montáže a demontáže bylo předpokládáno, že větší z jeřábů namontuje i demontuje jeřáb menší, přičemž sám bude montován a demontován pomocí těžkého mobilního jeřábu DEMAG AC 350 se sklopným nástavcem WIPP z Palackého ulice (obr. 1 až 3). Základy obou jeřábů tvořily samostatné základové patky oddělené od okolních konstrukcí objektu a podepřené samostatnými pilotami (čtyři piloty u menšího, resp. dvě piloty u většího jeřábu), přičemž patka většího z jeřábů spočívala i na milánské stěně (obr. 4). Piloty pro patky jeřábů byly provedeny zároveň s ostatními pilotami objektu. Jeřáby tak stály na samostatných „stolečcích“, jejichž nohy, piloty, byly zavětrovány stropními tabulemi objektu.


1/2007

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 Dalším krokem bylo položení podkladního betonu pod stropní konstrukcí nad 2. suterénem (úroveň -4,40) v zadní části objektu, opět na upravený terén. Po té byly na ocelové sloupy HEB přivařeny ocelové konzolky pro přivaření výztuže stropu. Na podkladní beton byly přistřeleny překližky jako ztracené bednění pro stropní konstrukci. Stropní deska byla vyztužena (s přivařením výztuže k ocelovým sloupům) a zabetonována s vynecháním dočasného montážního otvoru pro dopravu zeminy z jámy a materiálu do jámy. Od této chvíle již můžeme v zadní části objektu plně mluvit o metodě „up & down“. Po zabetonování stropní desky nad druhým suterénem se začalo s výstavbou svislých konstrukcí prvního suterénu a dále směrem nahoru klasickým způsobem. Zatímco v zadní části objetu probíhaly práce na konstrukci stropu druhého suterénu, v uliční části byla těžena zemina z prostoru prvního suterénu. Zeminu pod stropem těžila tři menší rypadla (typy: CATREPILLAR CAT 304 a KOMATSU 75) a dva pásové nakladače (BOBCAT a CATERPILLAR) ji přihrnovaly k montážnímu otvoru. Odtud byla vybírána těžkým rypadlem CATERPILLAR 345 BL stojícím na montážní plošině a nakládána do připravených nákladních automobilů (obr. 5). Na blízkost ocelového sloupu HEB upozornil obsluhu malého rypadla transparentní materiál nasypaný do výpažnice po osazení sloupu HEB, který se lišil od okolní těžené zeminy. V okamžiku, kdy beton stropní desky nad druhým suterénem v zadní části objektu nabyl požadované pevnosti, bylo možné zahájit těžbu zeminy i pod tímto stropem. Těžba byla prováděna na výšku dvou pater, tzn. do úrovně stropu nad čtvrtým suterénem. Po odtěžení zeminy a urovnání povrchu byly položeny podkladní betony a zopakoval se postup výstavby stropu nad druhým suterénem. Vzhledem k neporovnatelné rychlosti výstavby v podzemí s nadzemím byla v této době v zadní části objektu hotová již stropní deska nad 5. NP. Po uplynutí doby nutné k nabytí dostatečné pevnosti betonu byla odtěžena zemina z prostoru čtvrtého suterénu až na úroveň zalomené základové desky. Základová deska byla prováděna jako vodotěsná konstrukce. Naštěstí byl průsak spodní vody do jámy poměrně slabý,

takže se dal snadno zvládnout čerpáním. Po odtěžení posledního kubíku zeminy zpod stropu čtvrtého suterénu bylo možné odstěhovat těžké rypadlo z montážní plošiny a zahájit práce na nadzemních konstrukcích nad plošinou. Současně se základovou deskou byly budovány svislé konstrukce ve třetím suterénu. S výstavbou mezilehlého stropu nad třetím suterénem bylo možné začít až po dokončení základové desky a svislých konstrukcí ve čtvrtém suterénu, neboť strop nad čtvrtým suterénem nebyl dimenzován na zatížení od vlastní tíhy stropní konstrukce třetího suterénu. Po dokončení stropu třetího suterénu bylo možné dokončit i svislé konstrukce ve druhém suterénu a podzemí tím bylo v podstatě dokončeno. Výjimku tvořily pouze vjezdová rampa pod montážní plošinou, schodiště a vnitřní stěny výtahových šachet, které jsou z akustických důvodů navrženy jako zdvojené (šachta v šachtě). Všechny tyto konstrukce byly prováděny již zcela nezávisle na sobě po dokončení základové desky směrem od spodu nahoru. Velká většina prací v podzemní části objektu probíhala ve značně stísněných podmínkách, zemina byly těžena pouze jedním montážním otvorem, stavební materiál byl dopravován na místo jen několika vynechanými dočasnými otvory omezených rozměrů, např. výztuž byla již ve fázi projektování navrhována v polovičních délkách oproti běžným způsobem prováděné stavbě. Zatímco v podzemí probíhala výstavba rychlostí závisející nejen na rychlosti provádění jednotlivých prací (zejména pak těžby zeminy), ale i v závislosti na technologických přestávkách (zrání betonu podtěžovaných stropů), v nadzemí výstavba běžela klasickým způsobem. Vzhledem k tomu, že novostavba na obou stranách sousedila se štíty stávajících objektů, byly pro obvodové stěny na kontaktu se štíty použity filigránové stěnové prefabrikáty. Výstavbu devíti nadzemních pater značně usnadnila betonovací věž umístěná na strop prvního suterénu, která umožnila efektivně dopravovat beton do vyšších pater bez nutnosti použití značného množství potrubí a velkých čerpadel betonu, která zaberou vždy velký prostor (obr. 6). Bohužel s prostorem dodavatelé objektu zápasili neustále, neboť ve Vodičkově ulici bylo nutné zachovat jak tramvajo-


1/2007

vý, tak i pěší provoz po přilehlém chodníku. Proto bylo požadováno, aby autodomíchávače, popř. nákladní automobily s materiálem zajížděly dovnitř stavby. Světlá výška přízemí však nedovolila vjetí mixů do objektu, z toho důvodu byla vynechána část stropní konstrukce nad přízemím (včetně jednoho fasádního sloupu). Tato dočasná úprava si vyžádala návrh těžké podpěrné konstrukce stropních desek u fasády objektu, která nesla několik pater objektu. Ostatně ani navržení podpěrné konstrukce stropů potřebné v každé fázi výstavby, která probíhá současně nahoru i dolů, nebylo úplně jednoduché, neboť jednotlivé stropní tabule nebyly (z pochopitelných důvodů) navrženy tak, aby vždy spodní unesla tu horní. Bylo tedy potřeba zjistit, kolik pater je v každé jednotlivé fázi potřeba podepřít najednou a v jakém množství. Návrh byl velmi citlivý na rychlost výstavby a byl několikrát během stavby upravován dle aktuálního stavu postupu prací. V současné době vrcholí práce na nosné železobetonové konstrukci, přičemž dokončení celé stavby je předpokládáno v září 2007. Z ÁV Ě R O výstavbě tak zajímavého objektu jako je „Myšák Gallery“ by se dalo napsat mnoho, z důvodu omezeného rozsahu však není možné popsat všechny zvláštnosti a problémy spojené s jeho realizací. S určitostí však mohu říci, že všichni zúčastnění se během této práce mnohému naučili a že příležitosti podílet se na takovéto konstrukci stavěné v samém centru města téměř „na pětníku“ se nedostává každému právě často. Základní údaje o stavbě (doplnění údajů ze str. 38) stavební jáma Dodavatel žlb. konstrukce stavby těžba zeminy Objem použitého betonu Hmotnost výztuže Realizace žlb. konstrukce

Metrostav, a. s. – divize 1 Metrostav, a. s. – divize 6 APB Plzeň, s. r. o. 8 500 m3 890 t listopad 2005 – leden 2007

Ing. Ludmila Kostková Metrostav, a. s. – D6 e-mail: [email protected] mob.: 602 681 125

43



DODATEČNĚ PŘEDPÍNANÉ STROPNÍ POST-TENSIONED FLOOR SYSTEMS P AV E L S M Í Š E K Dodatečně předpínané stropní konstrukční systémy poskytují možnost návrhu komfortnějších rozponů bez nároků na neúměrné navýšení nákladů a dimenzí konstrukce. Redukce materiálové náročnosti a celkové zjednodušení konstrukce také urychlují postup výstavby, čímž se dále snižují náklady. Post-tensioned floor systems provide the possibility of the more serviceable spans without excessive costs and structural depth demands. Both reduction of the material consumption and the overall simplification of the structure speeds up the construction progress which brings the additional cost reduction. Není žádným tajemstvím, že klíč k úspěšné realizaci nové budovy je skrytý v úspěšném plánování díla. Plánování začíná od ranných stádií projektu a to dobrou komunikací a úzkou spoluprací zúčastněných stran, tedy nej-

prve mezi investorem, architektem a projektantem a následně po udělení zakázky také hlavním dodavatelem. Velmi důležitá je rychlost postupu výstavby. Její urychlení snižuje nejen náklady na výstavbu, ale také náklady na financování. Často, zpravidla v případě velkých projektů, je optimalizace konstrukce s akcentem na urychlení výstavby efektivnější než prostá minimalizace spotřeby materiálu bez ohledu na snadnost provádění. Při vědomí těchto skutečností je zřejmé, že úspěšné plánování je podmíněno komplexním pohledem na projekt, posuzováním budovy jako celku namísto odděleného sledování jednotlivých částí, kdy optimalizace jedné může významně poškodit jinou. Návrh stropní konstrukce ovlivňuje zásadním způsobem celkové náklady budovy. Má přímý vliv na ostatní části konstrukce. Hmotnost stropů určuje dimenze sloupů, stěn a základů, jejich tloušťka celkovou výšku budovy, a tedy plochu obvodového pláště, délku verti-

Obr. 1 Sazka Aréna v Praze – předepnuté deskové trámy obvodových prstenců o rozpětí 11,5 m a tradiční trámy s rozpony až 36 m Fig. 1 Sazka Stadium in Prague – Post-tensioned band beams of the peripheral rings, span 11.5 m, conventional beams, span up to 36 m

Obr. 4 Rajská budova VŠE v Praze – jednosměrně předepnutá deska, rozpon 7,5 m Fig. 4 Rajská budova, University of Economics in Prague – 1-way posttensioned slab, span 7.5 m

44

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY

Obr. 2 Parkovací dům v Pardubicích – předepnuté deskové trámy, rozpětí 16,5 m Fig. 2 Parking House in Pardubice – Post-tensioned band beams, span 16.5 m

Obr. 5 KAC Metrostav v Praze – obousměrně předepnutá deska, rozpětí 10 x 10 m Fig. 5 KAC Metrostav in Prague – 2-way post-tensioned slab, spans 10 x 10 m

kálních instalací a komunikací. Dodatečné předepnutí je možná cesta k pozitivnímu ovlivnění parametrů stropních konstrukcí. Předepnutí obecně zlepšuje proveditelnost konstrukcí – je přesouváno a ukládáno menší množství materiálu, zjednodušují se přehuštěné detaily, je snížen jejich počet, je možné dříve odbednit a často je zjednodušeno i samotné bednění. Navíc k výše uvedenému, k úspěchu dodatečně předpínaných stropů přispívají jejich podstatně menší dlouhodobé průhyby a redukované množství a šířka trhlin. Mimo zkrácení celkové doby výstavby a úspor na nákladech za materiál a práci, poskytuje předepnutí architektům větší svobodu. Jsou možné větší volné plochy bez sloupů poskytující větší flexibilitu pro členění obchodních a kancelářských pater, velké rozpony polí či vyložení konzol, které poskytují velkorysý prostor pro vestibuly a společné plochy, štíhlé elegantní zastřešení prestižních budov atd. Obr. 3 Knihovnicko informační centrum v Hradci Králové – obousměrně předepnutá deska, rozpětí 7,5 x 7,5 m Fig. 3 KIC in Hradec Králové – 2-way posttensioned slab, spans 7.5 x 7.5 m

Obr. 6 KOC Nový Smíchov v Praze – předepnuté deskové trámy o typickém rozpětí 12,5 m Fig. 6 KOC New Smíchov in Prague – Posttensioned band beams, typical span 12.5 m


1/2007

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 Tab. 1 Vybrané stropní konstrukční systémy Tab. 1 Selected floor systems

Vedle prestižních a odvážných konstrukcí, kde je spíše otázkou realizovatelnost a předepnutí, zpravidla slouží jako nástroj k umírnění dimenzí konstrukce a vysokých nákladů, dodatečné předpínání také posunuje hranici mezi běžnými, tedy ekonomickými rozpony a rozpony nadstandardními s významně vyššími jednotkovými náklady. Příklady návrhů velmi efektivních dodatečně předepnutých stropních konstrukčních systémů jsou uvedeny v tab. 1. Z uváděných optimálních rozponů je patrné, kam až se zmiňovaná hranice posouvá. Výběr stropního konstrukčního systému se odvíjí od mnoha faktorů. Jsou to rozpětí polí, poměr rozpětí ve směru x a y, velikosti nahodilého zatížení, možné tloušťky stropu, požadavky na rychlost postupu výstavby, poměr materiálových nákladů a nákladů na práci, dané flexibilitou vedení instalací v podhledu, průměrnou vlastní tíhou stropu, průhybovými kritérii, zda je stropní konstrukce součástí

Konstrukční systém

Vedení kabelů

1

Optimální rozpony [m]

Vhodná zatížení*

Hlavní výhody

7 až 10

lehké až střední

nejnižší náklady na bednění, flexibilita uspořádání sloupů, plochý podhled

2

8 až 13


v porovnání s 1: větší únosnost na propíchnutí, menší množství betonu při velkých rozponech nebo větších zatíženích, jednodušší výztuž nad sloupy

3

průvlak: 8 až 16 deska: 7 až 9


dtto jako 2, možné větší rozpony v jednom směru

*) lehké: 2 až 5 kN/m2; střední: 5 až 10 kN/m2

bočního ztužení a s ohledem na estetiku, zda je uvažováno zakrytí konstrukce podhledem. Je zřejmé, že navrhnout optimální konstrukci stropu není snadné. Nicméně v tab. 1 uvedené základní příklady lze doporučit v mnoha případech, přičemž případné specifické podmínky je možné

účinně zohlednit optimalizací vedení přepínacích kabelů. Ing. Pavel Smíšek VSL SYSTÉMY (CZ), s. r. o. Kříženeckého náměstí 322, 152 53 Praha 5 tel.: 267 072 420, fax: 267 072 406 e-mail: [email protected], www.vsl.cz

Vaše spojení s vývojem nových technologií DODATEČNÉ PŘEDPÍNÁNÍ • konstrukcí budov • spínání budov • mostních konstrukcí • sil, nádrží, zásobníků •mostní závěsy • prodej předpínacích tyčí TECHNOLOGIE • manipulace s těžkými břemeny • výsuv mostních konstrukcí • letmá betonáž • mostní segmenty GEOTECHNIKA • opěrné stěny • trvalé zemní kotvy

VSL SYSTÉMY (CZ) s.r.o. Kříženeckého nám. 322, 152 53 Praha 5 tel: +420 267 072 420 fax: +420 267 072 406 e-mail: [email protected], http://www.vsl.cz/


1/2007

45



ZÁKLADNÍ

ASPEKTY NAVRHOVÁNÍ VLÁKNOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ BASIC ASPECTS OF THE DESIGN OF FIBRE REINFORCED STRUCTURES VOJTĚCH PETŘÍK, HELMUT KURTH Návrh drátkobetonové konstrukce s využitím pevnosti v tahu po vzniku trhliny je podmíněn znalostí pracovního diagramu, který není závislý pouze na množství drátků v matrici. Provedené experimenty potvrzují vliv řady dalších parametrů. When designing fibre reinforced structures, to successfully take advantage of the tensile strength after cracks development, the reliable stress-strain diagram has to be available. The stress-strain diagram does not depend solely upon the amount of fibres in the matrix; performed experiments prove effect of number of other parameters.

děpodobně nesplní očekávanou úlohu, pokud budou přidány do betonu s mizivou tahovou pevností a nebude náležitě zajištěno jejich spolupůsobení s betonem ve všech režimech jejich působení. V tomto výčtu je možno pokračovat dál a je zřejmé, že jen pomocí údaje o objemovém podílu drátků v betonové matrici v žádném případě nemůže být pracovní diagram drátkobetonu výstižně definován. Lze tedy předpokládat, že vlastnosti drátkobetonu významně závisí též na charakteristikách betonové matrice, včetně druhu a vlastností jeho složek. Upozornění na tyto efekty je záměrem tohoto článku. K V A L I T AT I V N Í

P OPIS C HOVÁN Í

D R ÁT K O B E T O N U V T A H U

Beton je, jak známo, stavebním materiálem s vynikající pevností v tlaku. Jeho pevnost v tahu je však velmi nízká a z hlediska návrhu konstrukcí „nespolehlivá“ a nevhodná, neboť po jejím dosažení klesá schopnost přenosu tahového namáhání s rostoucím přetvořením velmi prudce. Beton je tedy křehkým materiálem. Vhodnou příměsí vláken z různých materiálů lze vlastnosti betonu cíleně ovlivnit. Z hlediska „vylepšení“ vlastností betonu v tahu a dosažení jisté duktility jsou vhodná vlákna s vysokou tahovou pevností a deformabilitou. Nejčastěji jsou používána ocelová vlákna různých tvarů, dále vlákna z hmot na bázi polymerů, vlákna skleněná a v neposlední řadě i vlákna z vysokopevnostních uhlíkových kompozitů. Používaným ocelovým vláknům se říká drátky a beton s rovnoměrně rozptýlenými drátky v matrici je nazýván drátkobeton. Sebevětší množství drátků i ve vhodné matrici však nepřinese očekávaný efekt, pokud není jejich správně volenou geometrií a ostatními charakteristikami zajištěno, že vzniklá tahová napětí jimi budou přenesena do trhlinami neporušené matrice. Vysokopevnostní drátky velmi prav-

Drátkobeton se v průběhu čtyřiceti let intenzivního výzkumu „vypracoval“ na úroveň vysokohodnotného konstrukčního materiálu. Při zodpovědném návrhu jakékoliv konstrukce z jakéhokoliv materiálu je třeba, aby jeho vlastnosti byly jednoznačně definovatelné. To platí samozřejmě i pro drátkobeton, ačkoliv se stále ještě lze setkat se „statickými výpočty“, jejichž výsledkem je pouze údaj o objemu drátků přidaných do objemové jednotky betonu. Ačkoliv se jedná o důležitý parametr (zejména z technologického hlediska, ale i z jiných důvodů), pro návrh drátkobetonového konstrukčního prvku, ve kterém se má uplatnit jeho nejcharakterističtější vlastnost – a to schopnost přenosu tahových namáhání i po vzniku trhliny, je samotný zcela nepostačující. Na obr. 1 je znázorněn typický pracovní diagram betonu a drátkobetonu v tahu. Z porovnání obou případů je zřejmé, že

přítomnost drátků rovnoměrně rozmístěných v betonové matrici způsobila několikanásobný nárůst deformační energie – přeměnila původně křehký beton v quasi-duktilní materiál. Velikost tahových namáhání přenášených trhlinou porušeným drátkobetonovým průřezem závisí především na následujících faktorech: • složení betonové matrice • geometrii drátků • tahové pevnosti drátků • přetvárných charakteristikách drátků • množství drátků v betonové matrici. Zda se prvek z drátkobetonu namáhaný způsobem uvedeným na obr. 1 poruší pouze jedinou anebo několika trhlinami, závisí na tvaru pracovního diagramu (funkce σ(ε)) po překročení pevnosti v tahu. Vliv popsaných faktorů na chování konstrukčních drátkobetonových prvků se projevuje samozřejmě i při jiných druzích namáhání, nikoliv pouze při prostém tahu. V následujícím budou diskutovány výsledky zkoušky nosníků z rozdílných drátkobetonů v tahu za ohybu [1]. Obr. 2 znázorňuje průběh závislosti mezi ohybovým momentem M a křivostí průhybové čáry k (funkce M(k)) drátkobetonového nosníkového prvku čtvercového průřezu o hraně 150 mm. Při odvozování této funkce se vycházelo z průměrů výsledků zkoušek tří sérií po devíti nosnících. Jedná se o směsi se shodným objemovým podílem drátků 30 kg/m3 a s cílovou třídou betonu C25/30, jejichž složení se ovšem mírně liší (např. v použití přírodního kameniva nebo drceného štěrku apod.). Použitá vlákna jsou ve všech třech směsích totožná, jedná se o drátky s koncovými háky a poměrem délky ku průměru L/d = 50.

Obr. 1 Křehký beton a quasi-duktilní drátkobeton Fig. 1 Brittle concrete and quasi-ductile fibre reinforced concrete

46


1/2007

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 Zajímavé je, že směs s nejvyšší pevností v tahu za ohybu (směs 3) vykazuje největší pokles průřezem přenášených ohybových momentů po vzniku trhliny a průběh křivky v nelineární oblasti je také zcela odlišný. Nosníky ze směsí 1 a 2 vykazují podobné chování, přičemž se zde potvrzuje často uváděná teze o přímé závislosti pevnosti v tahu po vzniku trhlin s pevností v tahu za ohybu nebo v centrickém tahu. Za povšimnutí stojí i skutečnost, že funkce M(k) nosníků vyrobených ze směsi 3 má v oblasti po vzniku trhliny zcela odlišný průběh, než je tomu u směsí 1 a 2. Zda to souvisí s použitím drceného štěrku namísto přírodního kameniva (tab. 1) nebo s jinými parametry, by mohlo být námětem pro další výzkum.

[][S\bIY<[[K

Obr. 2 Funkce M(k) prvků z drátkobetonů s identickými vlákny Fig. 2 Function M(k) of fibre reinforced concrete members with identical fibres

Cement frakce 0/2 frakce 2/8 (přírodní) frakce 4/8 (drcené) frakce 8/16 (přírodní) frakce 8/16 (drcené) frakce 16/32 (přírodní) frakce 16/22 (drcené) v/c

Směs 1 330 kg/m3; CEM I 32, R 40 % 20 % – 20 % – 20 % – 0,52

Tab. 1 Složení drátkobetonových směsí Tab. 1 Composition of fibre reinforced concrete

Další příklad (obr. 3) znázorňuje funkci M(k) geometricky shodných prvků ze stejné směsi, variována byla pouze tahová pevnost drátků. Použitím drátků s vyšší pevností v tahu (geometrie je totožná) bylo dosaženo např. při křivosti průhybové čáry 0,05 mm-1 zvýšení jeho ohybové únosnosti o téměř 60 %; s rostoucí křivostí tento poměr klesá. V tomto případě se jednalo též o drátky

Směs 2 300 kg/m3; CEM II 32, R 40 % 25 % – 10 % – 25 % – 0,55

Směs 3 330 kg/m3; CEM II 32, R 39 % – 15 % – 26 % – 20 % 0,6

s koncovými háky, délkou 50 mm a poměrem L/d = 50, avšak s rozdílnou pevností v tahu. Vhodnou volbou složení betonové matrice a variací geometrických a pevnostních charakteristik drátků je možné získat drátkobetony s velmi vysokou duktilitou. Deformační změkčení při namáhání prostým tahem po dosažení pevnosti v tahu při vzniku trhliny však zůstává typickou vlastností drátkobetonů s, v praxi běžnými, tzv. podkritickými objemovými podíly drátků (obr. 4), což je třeba při návrhu zohlednit.

!# a[a a[a

!

a[a! # #

Obr. 4 Podkritický obsah drátků Fig. 4 Subcritical amount of fibres

#

!

$

'

#

&

[][S\bIY<[[K

YÂWd]abI[[K

# ;>O #;>O

#

#

#

#

YÂWd]abI[[K


1/2007

Použití pracovního diagramu v tahu Schopnost drátkobetonu přenášet tahová napětí po porušení průřezu trhlinou je jeho nejdůležitější a nejcharakterističtější vlastností a je popsána závislostí napětí na přetvoření nebo na šířce trhliny (funkce σ(ε), popř. σ(ω)). Přímé experimentální zjištění této funkce zkouškou centrickým tahem je technologicky poměrně náročné, proto se užívá zkoušky v tahu za ohybu [1]. Jednoznačnou nevýhodou této zkoušky však je, že Obr. 3 Funkce M(k) drátkobetonového prvku při variaci tahové pevnosti drátků Fig. 3 Function M(k) of a fibre reinforced concrete member with various tensile strength of fibres

47



Obr. 5 Pracovní diagram drátkobetonu podle [1] Fig. 5 Stress-strain diagram of fibre reinforced concrete after [1] Obr. 6 Posouzení železobetonového průřezu namáhaného ohybem Fig. 6 Ultimate capacity evaluation of reinforced concrete cross section loaded by bending

nou výstižností tuhost takového kloubu je možné pouze s jasně definovaným pracovním diagramem drátkobetonu, tedy závislostí σ(ε). Zjednodušenou možností určení „tuhosti“ plastického kloubu je stanovení momentu únosnosti průřezu z drátkobetonu nebo ze železového drátkobetonu v mezním stavu únosnosti (obr. 6) Na rozdíl od železobetonového průřezu, kde veškerá tahová napětí musí převzít betonářská výztuž (neboť prostému betonu se v průřezu porušeném trhlinou žádná tahová pevnost nepřisuzuje), mohou být u drátkobetonového prvku buď veškerá tahová napětí, nebo jejich část přenesena pouze drátkobetonem. Obr. 7 udává závislost poměru momentů únosnosti průřezu 0,25 x 1 m z běžného železového drátkobetonu MfRd třídy C25/30 a železobetonu MRd, na stupni vyztužení betonářskou výztuží. Z diagramu je zřejmé, že s rostoucím stupněm vyztužení průřezu betonářskou výztuží klesá – podle očekávání – příspěvek ^][`[][S\b×;T@R;@R

funkci σ(ε) není možné určit přímo. V řadě doporučení lze najít postupy odvozené na základě rovnováhy vnitřních sil a řady předpokladů – často i značně hrubých (např. konstantního průběhu tahového napětí trhlinou porušené části průřezu či na základě odhadu polohy neutrální osy a ramene vnitřních sil, vyvozených tlačenou a taženou částí průřezu, bez ohledu na křivost jeho průhybové čáry). Příklad takového pracovního diagramu drátkobetonu v tahu udává obr. 5. Typické nelineární deformační změkčení tohoto materiálu po dosažení pevnosti v tahu za vzniku trhliny je v tomto případě zjednodušeně nahrazeno bilineární závislostí, což může být považováno za přijatelné, pokud se jedná o posouzení konstrukce z hlediska mezních stavů. Nutnost objektivního posouzení únosnosti drátkobetonové konstrukce stoupá s požadavky na její využití. Např. průmyslové podlahy, jejichž zatížení nevyvolá vznik trhlin, byly řešeny – a stále ještě jsou – běžně řešeny jako pružné desky na pružném podkladě, čili je uvažována pouze pevnost v tahu, popř. v tahu za ohybu při vzniku trhliny. Takový postup ovšem neumožňuje uvážit nelineární chování drátkobetonu v tahu po vzniku trhliny a zohlednit jeho duktilitu. Řešením spočívajícím na představě, že se v průřezu porušeném zatížením vyvolanou trhlinou vytvoří plastický kloub s tuhostí definovanou v závislosti na daném natočení s využitím redistribuce napětí v základové spáře, je možné prokázat daleko větší únosnost než řešením podle teorie pružnosti. Určit s požadova-

" !# ! #

#

Obr. 7 Poměr momentů únosnosti Fig. 7 Ratio of ultimate bending moments

48

pevnosti drátkobetonu v tahu k celkovému momentu únosnosti. To potvrzuje, že u prvků se silnou staticky nutnou ohybovou výztuží nelze očekávat masivní zvýšení ohybové únosnosti použitím běžného drátkobetonu. Vhodnou volbou pevnostních charakteristik drátkobetonu v tahu je ovšem i v takových případech možné docílit jisté redukce betonářské výztuže (průměr výztužných prutů nebo jejich odstupy) při zachování únosnosti prvku, a tak docílit kromě jiného např. snažšího probetonování. Pracovní diagram stanovený na základě experimentu umožňuje jednoznačnou definici potřebných pevnostních charakteristik materiálu. Jejich existence má zásadní význam nejenom při návrhu konstrukčního prvku z drátkobetonu či ze železového drátkobetonu, nýbrž také z hlediska zatřídění tohoto materiálu do pevnostních tříd, obdobně jako je tomu v případě pevnosti betonu v tlaku. Projektantovi potom stačí na základě statického výpočtu určenou třídu drátkobetonu

!

"

#

abc^S°dghbcÐS\PSb]\tÂaY]cdÝhbcÐIK


1/2007

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

Z ÁV Ě R Cílem článku nebylo podat nejnovější teoretické poznatky o chování drátkobetonu, nýbrž upozornit na bohužel stále ještě poměrně často opomíjenou skutečnost, že drátkobeton je konstrukční materiál s jasně definovanými pevnostními charakteristikami stejně jako beton nebo betonářská výztuž. Zohlednění jeho nejcharakterističtější vlastnosti – schopnosti přenosu tahových napětí

Text článku byl posouzen odborným lektorem.

TECHNOLOGIE A NÁVRH

Jan R. Krause, Architektur Media Management, FH Bochum Fibre cement – známý pod obchodní označením Eternit zažívá v posledním desetiletí svou renesanci. Konstrukce navržené v architektonických ateliérech zvučných jmen, Günter Behnisch, Bearth & Deplazes, Coop Himmelblau, MVRDV, Morphosis ad., využívají jeho ohromné formální i barevné různorodosti v době, kdy právě volné užití forem a barev je ceněnou komoditou architekta. Nová generace fibre cementových desek splňuje náročné a různorodé požadavky na propustnost vzduchu a vody. V intenzivní výstavbě bytových domů, objektů občanské vybavenosti i průmyslové výroby je fibre cement stále častěji užíván pro své jedinečné estetické vlastnosti na interiérové dělící příčky, ve výstavnictví a také na funkční konstrukce a prvky ad. Kniha vydaná na sklonku loňského roku seznamuje čtenáře s technologií výroby fiber cementu, historií materiálu a jeho užití v architektonické tvorbě. Na dvaceti vybraných stávajících a nově budovaných stavbách v Evropě a ve Spojených státech představuje různé užití fiber cementu – střešní krytiny, interiérové konstrukce ad. 159 str., 71 barevných ilustrací, 66 č/b ilustrací, 100 nákresů Cena: CHF 99,-/EUR 59,9 (bez místní DPH) ISBN-13: 978-3-7643-7591-1 anglická verze Birkhäuser – Publisher for Architecture, November 2006 www.birkhauser.com, www.birkhauser.ch


Uvedené výsledky byly získány v rámci řešení projektu č. 103/05/2226 Grantové agentury České republiky a najdou též aplikace v projektu MPO v rámci programu POKROK č. 1H – PK 2/17.

Ing. Vojtěch Petřík, PhD. CEMEX Deutschland AG (pův. Readymix AG) Chr.-Ritter-von-Langheinrichstr. 7, 95448 Bayreuth, Německo e-mail: [email protected] Prof. Dr.-Ing. Helmut Kurth, MBA

RSTAB RFEM Program pro výpočet rovinných i prostorových prutových konstrukcí

Řada přídavných modulů Rozsáhlá knihovna profilů Snadné intuitivní ovládání 6 500 zákazníků ve světě Nová verze v českém jazyce Zákaznické služby v Praze

Ing. Software Dlubal s.r.o. Anglická 28,120 00 Praha 2 Ing. Software

Dlubal 1/2007

Inzerce 96,5x132 zrcadlo (Beton 1 1

Tel.: +420 222 518 568 Fax: +420 222 519 218 E-mail: [email protected]

Program pro výpočet konstrukcí metodou konečných prvků

Statika, která Vás bude bavit ...

FIBRE CEMENT –

po vzniku trhliny – při návrhu a posouzení drátkobetonové konstrukce je možné pouze na základě jeho pracovního diagramu. Pokus o definici vlastností drátkobetonu prostým údajem o objemovém podílu drátků v betonové matrici je zcela nedostačující.

www.dlubal.cz

v tahu spolu s pevnostní třídou betonu pouze předepsat – nemusí se zabývat otázkami složení drátkobetonové směsi,

pevností drátků atd., což má řadu předností, nejenom, co se týká úspory času. Forma takových předpisů je v řadě zemí různá, např. v NSR se používá tzv. výkonnostních tříd drátkobetonu – např. C25/ 30 F 1,0/0,8 (feq,ctk,I = 1 MPa, feq,ctk,II = 0,8 MPa; obr. 5). Je-li pracovní diagram k dispozici, je možné provádět jakékoliv výpočetní analýzy včetně určení šířky trhlin v mezním stavu použitelnosti, analýzy poddajně uložených deskostěnových konstrukcí pomocí metody konečných prvků apod.

Demoverze zdarma ke stažení

Literatura: [1] DBV- Merkblatt „Stahlfaserbeton“, Deutscher Beton- und Bautechnik Verein, Okt. 2001 [2] Petřík V.: Materiálové modely a výpočtové analýzy vláknobetonovýck konstrukcí, disertační práce; ČVUT Praha, 2004 [3] Strobach C.-P., Petřík V., Grunert J. P., Kurth H.: Předpjaté betonové dílce ze samozhutňujícího betonu bez běžné betonářské výztuže zesílené rozptýlenou výztuží; Beton TKS 5/2005, str. 22–26 [4] Strobach C.-P., Kurth H., Petřík V., Grunert J. P.: Steel-fibre-reinforced prestressed, precast beams made of self-compacting concrete, Concrete Engineering International, Volume 10, No.3, Autumn 2006, pp. 37–40

49 20.9.2006 8:31:45

V P LY V V Y S O KÝC H T E P LÔT N A M E C H A N I C K É V L AST N O ST I BETÓNU Z RÔZNYCH KAMENÍV INFLUENCE OF HIGH TEMPERATURES ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE OF VARIOUS GRAVELS TOMÁŠ VARGA Príspevok sa zaoberá zmenami niektorých mechanických vlastností betónov po ochladnutí z vysokých teplôt. Skúmané betóny boli vyrobené podľa rovnakej receptúry, menilo sa iba mineralogické zloženie kameniva, ktoré bolo andezitové, dolomitické alebo riečne. Porovnaním mechanických vlastností sa sledovala vhodnosť jednotlivých druhov kameniva na použitie v betónoch. Changes of some mechanical properties of concrete after cooling off are compared in the report. Tested concrete was prepared according to same composition, while only the mineral composition of gravel was changed, which was andesite, dolomitic or river gravel. Availability by various kinds of gravel was purposed by comparison of mechanical properties of concrete. Problematika vplyvu vysokých teplôt na vlastnosti betónu sa v súčasnosti javí ako aktuálna. Utvrdzuje nás v tom neutíchajúca diskusia o bezpečnosti tunelov, predovšetkým cestných, jadrových elektrární a všeobecne objektov s nosným systémom z betónu. Tab. 1 Zloženie betonovej zmesi B40 Tab. 1 Mixture proportion of concrete B40 Komponent portlandský cement triedy 47,5 (podľa starého značenia)- výrobca Cementáreň Turňa nad Bodvou frakcia 0 – 4 mm kamenivo frakcia 4 – 8 mm frakcia 8 – 16 mm sioxid – výrobca OFZ Istebné superplastifikátor Melmet 40 voda

Množstvo 425 kg/m3 865 kg/m3 393 kg/m3 593 kg/m3 32 kg/m3 5,6 l/m3 176 l/m3

Tab. 2 Vlastnosti čerstvej betónovej zmesi Tab. 2 Properties of fresh concrete mixture Vlastnosť objemová hmotnosť [kg/m3] sadnutie kužeľa [mm] vodný súčiniteľ v/c

50

Hodnota 2420 až 2518 80 0,414

Dôležitý je aj možný vplyv vysokých teplôt na betón pri niektorých špeciálnych výrobných technológiách (teplárne, spaľovne odpadu apod.). Vo všetkých uvedených prípadoch vplývajú vysoké teploty na betón namáhaný tlakom. Tlak v betóne vyvoláva spravidla vlastná tiaž betónovej konštrukcie, úžitkové a iné zaťaženia na betónovú konštrukciu. Už v projektovej fáze je potrebné poznať vlastností betónových konštrukcií, ktoré by postihol prípadný požiar. Po požiaroch, resp. po dobe vystavenia konštrukcie vplyvu vysokých teplôt, nastáva potreba zhodnotiť poškodenú konštrukciu a následne navrhnúť spôsob jej sanácie a rekonštrukcie. Neodmysliteľným vstupom pri vypracovaní projektu sanácie a rekonštrukcie musia byť mechanické charakteristiky betónu ovplyvneného účinkami vysokých teplôt. CIELE EXPERIMENTU Cieľom experimentu bolo nájsť závislosť mechanických vlastností betónu od vplyvu teplôt do 800 °C. Mechanické vlastností boli skúmané po ochladnutí z vysokých teplôt na izbovú (20 °C), išlo teda o zostatkové mechanické vlastností. Mechanické vlastností betónu boli posudzované aj z hľadiska mineralogického zloženia kameniva. Preto vzorky betónu boli vyrobené podľa rovnakej receptúry, menilo sa iba kamenivo, ktoré bolo andezitové (lokalita Vechec), dolomitické (lokalita Sedlice) a riečne (lokalita Plaveč). Všetky lokality sú na Slovensku. Tab. 3 Serie vzoriek Tab. 3 Series of concrete specimens

Skúmaný bol: • vplyv kameniva na zmrašťovanie betónu εbk(t) počas dozrievania, • vplyv vysokých teplôt na zmrašťovanie – napučiavanie betónu εb(T), • vplyv vysokých teplôt na zmeny modulu pružnosti betónu Eb(T), • vplyv vysokých teplôt na zmeny kockovej pevnosti betónu v tlaku Rbk(T). Rôznym mineralogickým zložením kameniva sa sledovala ich vhodnosť na použitie v betónoch, ktoré potenciálne môžu byť vystavené vysokým teplotám. E X P E R I M E N TÁ L N Y

PROGRAM

Zloženie použitej betónovej zmesi Pre vzorky bola použitá betónová zmes z betónu triedy B40 podľa tab. 1. Rozmery, počty a použitie vzoriek Na meranie mechanických vlastností betónu boli použité hranoly s rozmermi 100 x 100 x 400 mm a kocky s rozmermi 150 x 150 x 150 mm. Vzorky z andezitového a riečneho kameniva boli vyrobené v dvoch sériách, vzorky z dolomitického kameniva v jednej sérii. Každá séria vzoriek predstavovala 20 až 35 hranolov a 4 až 16 kociek (tab. 3). Postup pri výrobe, ošetrovaní a meraní vzoriek Na 2., resp. 3. deň po betonáži boli vzorky odformované a následne prebehlo prvé meranie zmrašťovania vzoriek εb(t) deformetrom. Po odformovaní a prvom meraní boli vzorky uložené do klimatizačnej miestnosti nastavenej na teplotu 20 °C a relatívnu vlhkosť vzduchu 80 %. Zmrašťova-

Typ kameniva

Označenie sérií

Počet hranolov

Počet kociek

Ohrev na teploty [°C]

andezitové

Andezit 1 Andezit 2

30 20

16 10

60, 100, 200, 400, 600, 800 200, 400, 600, (800)

Dolomit 1 Riečne 1 Riečne 2

32 35 29

14 16 4

60, 200, 400, 600, 800 60, 100, 200, 400, 600, 800 60, 100, 200, 400, 600, 800

dolomitické riečne

(800 °C) – od ohrievania na túto teplotu sa upustilo z dôvodu rozpadnutia vzoriek, resp. ich nemerateľnosti po ochladnutí z teploty 600 °C. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

1/2007

nie vzoriek εb(t) počas dozrievania betónu v klimatizačnej miestnosti bolo priebežne merané v časových intervaloch jednoho až troch dní, v neskoršej fáze sa časové intervaly predlžili na štyri až sedem dní. Po 28 dňoch mali byť vzorky vybraté z klimatizačnej miestnosti, avšak skutočná doba vybratia vzoriek bola z technických dôvodov rôzna: od 28 po 34 dní. Po vybratí prebehlo prvé kompletné meranie, t.j. okrem merania zmrašťovania – napučiavania vzoriek sa na štyroch hranoloch zisťoval modul pružnosti a na dvoch až piatich kockách kocková pevnosť. Následne boli vzorky vložené do elektrických pecí na 48-hodinový ohrev s nábehom teploty 20 °C/h. Teploty ohrevu, ktorými prešli jednotlivé série vzoriek, sú v tabuľke 3. Po každom 48-hodinovom ohreve poklesla teplota rýchlosťou 20 °C/h opäť na teplotu 20 °C, pri ktorej prebehlo ďalšie kompletné meranie (obr. 2). Počet vzoriek pred každým ďalším ohrevom sa znižoval, nakoľko časť vzoriek sa zničila pri deštrukčných skúškach.

FPbIf$K

Obr. 3 Zmrašťovanie vzoriek εb(t) Fig. 3 Shrinkage of concrete specimens εb(t)

VÝSLEDKY

$

&

"

$

&

%

"

$

&

!

#

! !" bIR\K

;µ[SÒ\WS V]R

"&V

# "&V

" ! "&V

"&V ;

"&V

"&

;

; '$

""

; '

;

; "

&&

!!$

!&"

; "!

"&

# & bIV]RK

Obr. 2 Časový priebeh merania vzoriek po ochladnutí Fig. 2 Time behaviour measurement of concrete specimens after heating

Medzi jednotlivými druhmi betónu sú značné rozdiely v zmrašťovaní – napučiavaní vzoriek po ochladnutí. Tie sa výrazne prejavujú najmä pri najvyšších teplotách 600 a 800 °C. Napriek tomu v priebehu zmrašťovania – napučiavania jednotlivých druhov betónov sú zhodné tendencie. Pri teplotách do 400 °C prevláda zmrašťovanie. Pri teplotách nad 400 °C dochádza k napučiavaniu, a teda aj predlžovaním vzoriek. Rozdiely vo veľkosti napučiavania medzi jednotlivými druhmi betónu sa so zvyšujúcou teplotou zväčšujú. Vzorky, ktoré prešli ohrevom na 800 °C mali zmenenú farbu na svetlosivú, zníženú hmotnosť, na povrchu trhliny. Ich materiál iba vzdialene pripomínal betón. Vzorky z riečneho a dolomitického kameniva obidvoch sérii sa po niekoľkých hodinách po ochladnutí samovoľne rozpadli.

Vplyv vysokých teplôt na zmrašťovanie – napučiavanie betónu Pretvorenia vzoriek z betónových hranolov po ochladnutí z vysokých teplôt εb(T) boli porovnávané s referenčným meraním pri teplote pri 20 °C po 28 dňoch dozrievania betónu. Skutočná doba referenčného merania bola pri niektorých sériách odlišná (obr. 3). Vplyv dĺžky dozrievania betónov na referenčné merania bol zanedbaný, pretože dĺžkové zmrašťovania betónov po 28 dňoch dozrievania sú zanedbateľné voči zmrašťovaniu – napučiavaniu betónov v dôsledku ohriatia na vysoké teploty.

&V

$

Zmrašťovanie betónu počas dozrievania vzoriek Priebehy zmrašťovania vzoriek jednak podľa druhu kameniva, ale aj podľa sérii vykazujú vzájomne značné rozdiely (obr. 3). Rozdiely sú aj od priebehu vypočítaného podľa STN 73 1201. Tieto rozdiely možno vysvetliť rôznym kamenivom s odlišnou pórovitosťou. V STN a vo väčšine literatúr sa vplyv kameniva na relatívne pretvorenie neuvažuje, pretože sa predpokladá takmer dokonalá hutnosť kameniva prírodného pôvodu.

"

BI1K &

MERANÍ

FPBIf$K

Obr. 1 Meranie zmrašťovania elektronickým deformetrom Huggenberger Fig. 1 Shrinkage measurement by electronic deformeter Huggenberger

Postup pri spracovaní nameraných hodnôt Vzorky všetkých druhov betónov boli vystavené rovnakému nárastu a poklesu teploty 20 °C/h a dobe ohrievania 48 h. Dĺžka ohrevu 48 h bola stanovená s ohľadom na modelové situácie pri haváriách v atómových elektrárňach a niektorých výrobných technológiách. Skôr by sa mohlo jednať o širšie okolie požiaru. Mechanické vlastnosti betónov počas ohrievania neboli sledované. Z tohto dôvodu časový faktor v uvádzaných grafoch nevystupuje. Výjimkou je zmrašťovanie počas dozrievania betónu εb(t), ktoré sa mení v čase t.

Vplyv vysokých teplôt na zmeny modulu pružnosti betónu Referenčná hodnota modulu pružnosti betónu z andezitového kameniObr. 4 Zmrašťovanie – napučiavanie vzoriek po ochladnutí εb(T) Fig. 4 Shrinkage-swelling of concrete specimens after heating εb(T)

/\RShWb 2]Z][Wb

&

@WSÈS\WS $

# #

@WSÈS\WSYO[ @WSÈS\WSYO[ /\RShWb /\RShWb 2]Z][Wb AB<µdZVY{^

"


!

"

#

$

%

&

!

BI1K

1/2007

51

!

/\RShWb '

&'

2]Z][Wb

&%

&

@PYB@PY 1

3PB3P 1

@WSÈS\WS

&"

"

"

'%

%

'"

"

' &' '

&

%

#

%

&

&'

% $$

$ # &

$

"

"

!$

%

"

"

/\RShWb

%

@WSÈS\WS

%

!

#

2]Z][Wb

"

#

$

%

&

&

!

"

#

$

%

BI1K

Obr. 5 Pomerný modul pružnosti vzoriek po ochladnutí Eb(T)/Eb (20 °C) Fig. 5 Relative elasticity modulus of concrete specimens after heating Eb(T)/Eb (20 °C)

va je 34,3 GPa, z dolomitického kameniva 42,7 GPa a riečneho kameniva 31,2 GPa. Modul pružnosti vzoriek po ochladnutí z vysokých teplôt je všeobecne klesajúci, avšak rozdiely v poklese svedčia o významnom vplyve kameniva (obr. 5). Rozdiely vznikajú už po ochladnutí z teploty 60 °C. Pri betóne z dolomitického kameniva dochádza k ďalšiemu zvýšeniu hodnoty modulu pružnosti, avšak pri betóne z riečneho a andezitového kameniva hodnota modulu pružnosti klesá. Po teplotách ohrevu 100 °C a vyšších už modul pružnosti pri všetkých druhoch betónu klesá, pričom v priebehu poklesu jednotlivých druhov betónov sú výrazné zhodné tendencie. Pri skúmaných druhoch betónu klesol modul pružnosti na takmer nulovú hodnotu až po teplote 800 °C. Rozdiely vo veľkosti pomerného modulu pružnosti medzi jednotlivými druhmi betónu sa so zvyšujúcou teplotou znižujú. Vplyv vysokých teplôt na zmenu kockovej pevnosti betónu Referenčná hodnota kockovej pevnosti betónu z andezitového kameniva je 46,6 MPa, z dolomitického kameniva 57,1 MPa a riečneho kameniva 39,8 MPa. Rozdiely v priebehu kockovej pevnosti nastavajú už po ohreve na teplotu 60 a 100 °C. Pri betónoch z andezitového a dolomitického kameniva dochádza k zmenšeniu kockových pevností oproti pevnostiam pred ohrevom. Maximálna kocková pevnosť pri všet52

& BI1K

kých druhoch betónov bola po ohreve z teploty 200 °C. Po ohreve na 400 °C dochádza k zníženiu kockovej pevnosti všetkých druhov betónov. K ďalšiemu znižovaniu kockovej pevností dochádza po ohreve z teploty 600 °C. K prudkému zníženiu kockovej pevnosti dochádza po ohreve na teplotu 800 °C. FYZIKÁLNO-CHEMICKÁ

A N A LÝ Z A

BETÓNU

Chemické zloženie kameniva posudzovaných betónov podľa röntgenovej analýzy [4] je uvedené v tab. 4. Termický rozklad identifikovaných mineralogických zložiek kameniva podľa [8] uvadí tab. 5. Z tabuľky 5 vyplýva, že prevažná časť prítomných mineralogických zložiek je pri vysokých teplotách termicky stabilná. V teplotnom rozmedzí ohrevu vzoriek do 800 °C je významná iba fyzikálna premena kremeňa SiO2 z kryštalografickej modifikácie α na kryštalografickú modifikáciu β. Kremeň je však prítomný vo všetkých kamenivách skúmaných betónov, z toho v betóne z riečneho kameniva ako hlavná zložka. Z termického rozkladu teda vyplýva, že základné identifikované zložky kameniva iba v malej miere ovplyvňujú fyzikálnomechanické parametre betónových vzoriek pri teplote do 800 °C, nakoľko sa rozkladajú až pri vyšších teplotách. Východiskové hodnoty skúmaných mechanických vlastností všetkých posudzovaných druhov betónu vystavených vysokým teplotám však napriek tomu klesajú. Súvisiace štúdie [11], [12] ukazujú, že rozhodujúcu úlohu v zhoršení kvality betónu po zahriatí zohráva zatvrdnutá cementová zložka. Podľa [1], dôležité činitele, ktoré ovplyvňujú správanie betónu pri vysokých teplotách sú: rýchlosť ohrevu, druh spojiva a kameniva, strata hmotnosti v dôsledku uvoľňovania viazanej vody,

Obr. 6 Pomerná kocková pevnosť vzoriek v tlaku po ochladnutí Rbk(T)/Rbk (20 °C) Fig. 6 Relative cubic compresive strength of concrete specimens after heating Rbk(T)/Rbk (20 °C)

tvorba pórov a trhlín, zmena štruktúry, redukcia pevnosti a modulu pružnosti. Na mechanické parametre betónových vzoriek podstatnou mierou vplýva fyzikálno-chemická zmena hydratačných produktov. Pri termickom rozklade sa postupne uvoľňujú rôzne viazané formy vody: • pri teplote od 105 do 110 °C sa v prvom rade uvoľňuje fyzikálne viazaná voda, • pri vyšších teplotách dochádza k postupnému uvoľňovaniu aj chemicky viazanej vody, resp. samotných hydratovaných zložiek spojív. Vysoké teploty sú príčinou zväčšenia pórovej štruktúry betónu s následnými zmenami fyzikálno-mechanických parametrov. Podľa [8], termickou analýzou bola preukázaná zjavná závislosť medzi úbytkom gelovitých hydratačných produktov a teplotou v teplotnom intervale medzi 20 až 200 °C. Pokles pevnosti betónu v tlaku závisí: • od uvoľňovania vody viazanej v gelovitých hydratačných produktoch v teplotnom intervale 60 až 400 °C, • od uvoľňovania vody viazanej vo voľnom Ca(OH)2 v teplotnom intervale 400 až 600 °C. Degradácia štruktúry betónu je výrazne ovplyvnená: • pri teplotách nad 600 °C rozkladom CaCO3 a MgCO3, • pri teplotách nad 800 °C tiež rekryštalizáciou nových neväzných fáz vznikajúcich z hydratovaných cementových minerálov pri opakovanom výpale. Namiesto stálej pevnej fázy sa v betó-


1/2007

Kamenivo

Hlavné zložky kameniva

Dalšie zložky kameniva

andezit

živce – (K, Na-Ca)AlSiO3O8 dolomit – MgCO3.CaCO3 kalcit – CaCO3 kremeň – SiO2 živce – (K, Na-Ca)AlSiO3O8 kalcit – CaCO3 dolomit – MgCO3.CaCO3

kremeň – SiO2 kremeň – SiO2 živce – (K, Na-Ca)AlSiO3O8

dolomit riečne kamenivo

Tab. 4 Chemické zloženie kameniva betónov podľa röntgenovej analýzy [4] Tab. 4 Chemical composition of gravel aggregate according to X-ray analysis [4]

novej štruktúre objavujú vzduchové dutiny. Sprievodným javom je súčasné zväčšenie polomeru pórov a hodnôt celkovej pórozity spôsobené zvýšením teploty. Čím väčšia je strata viazanej vody a obsahu CO2, tým intenzívnejšie je zhrubnutie štruktúry pórov a tým zrejmejšia je strata pevnosti v tlaku. Na druhej strane, betón sa stáva priepustnejší, čo možno preukázať rastom koeficientu priepustnosti pri zvýšených teplotách. Literatúra: [1] Al-Gahtani H. J., Abbasi A.-G. F., Al-Amoudi O. S. B.: Concrete Mixture Design for Hot Weather: Experimental and Statistical Analyses, Magazine of Concrete Research, Vol. 50, No. 2, 1998, 95–105 [2] Chan Z. N., Luo X., Sun W.: Compresive Strength and Pore Structure of High-performance Concrete after Exposure to High Temperature up to 800 °C. Cement and Concrete Research, Vol. 30, No. 2, 2000, 247–251 [3] Felicetti R., Gambarova P. G.: Effects of High Temperature on the Residual Compressive Strength of High-Strength Siliceous Concrete. ACI Materials Journal, Vol. 95, No. 4, July–August 1998, 395–406 [4] Jávor T.: Diagnosis, Safety and Aging of Concrete Structures in NPPs – Conclusion Report with Main Results Obtained During the Period of 5.4.94– 5.4.96. CEC/PECO 93 Cooperation Programme Nuclear Safety, Košice, April 1996 [6] Majorana C. E., Salomoni U., Schrefler B. A.: Hygrothermal and Mechanical Mo-del of Concrete at High Temperature. Material and Structures, Vol. 31, No. 210, July 1998, 378–386

Zložky kameniva kremeň SiO2 kalcit CaCO3

Teplota vrcholu [°C] 573 830 až 940

Teplota počiatku [°C] 550 830 až 920

Efekt exo–endo pík endo malý endo veľký

α → β – premena CaCO3 → CaO + CO2

dolomit MgCO3.CaCO3

790 až 950

745 až 870

exo veľký dvojitý

MgCO3 → MgO + CO2 CaCO3 → CaO + CO2

živce (K, Na-Ca)AlSiO3O8

710

700

Reakcia

Tab. 5 Termický rozklad identifikovaných mineralogických zložiek kameniva podľa [8] Tab. 5 Thermal decomposition identified mineral components according to [8]

Poškodený betón po vystavení vysokým teplotám je náchylný k zníženiu trvanlivosti dokonca aj pri bežnej teplote a vlhkom prostredí. Zvýšená priepustnosť prispieva k zvýšenej vlhkosti a pohyblivosti atmosférického CO2 vnútri betónového prvku, vyvoláva rýchlejšiu karbonatáciu a pri vystuženom betóne rýchlejšiu koróziu oceľovej výstuže v porovnaní s betónom neovplyvneným vysokými teplotami.

[7] Phan L. T., Lawson J. R., Davis F. L.: Effects of Elevated Temperature Exposure on Heating Characteristics, Spalling and Residual Properties of High Performance Concrete. Materials and Structures, Vol. 34, No. 236, March 2001, 83–91 [8] Blažek A.: Termická analýza. SNTL – Nakladatelství technické literatury, Praha, 1972 [9] Schneider U.: Test Methods for Mechanical Properties of Concrete at High Temperatures. Materials and Structures, Vol. 33, No. 225, 2000, 6–13 [10] Varga T.: Vplyv vysokých teplôt na betón pri namáhaní tlakom. Dizertačná práca, Košice, 2002 [11] Escalante-García J. I., Sharp J. H.: Effect of Temperature on the Hydration of the Main Clinker Phases in Portland Cements, Part I: Neat Cements, Part II: Blended cements. Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 9, 1998, 1245–1274 [12] Kjellsen K. O., Fjallberg L., Wallevik O. H.: Microstructure and Micro-chemistry of the Paste-aggregate Interfacial Transition Zone of High Performance Concrete. Advances in Cement Research, Vol. 10, No. 1, 1998, 33–40

Z ÁV E R Výskum potvrdil, že druh kameniva podstatne ovplyvňuje mechanické vlastností betónu po ochladnutí z vysokých teplôt. Ukázalo sa, že napriek rozdielnym kamenivám sú v zmenách mechanických vlastností skúmaných druhoch betónov zhodné tendencie. Najvhodnejšie betóny sú tie, pri ktorých po ohreve dochádza k najmenšej zmene východiskových mechanických vlastností, a teda sú teplotne najstabilnejšie. Po teplotách ohrevu do 200 °C sú v zmrašťovaní betónov len minimálne rozdiely. Nad touto teplotou je napučiavanie najmenšie pri betóne z andezitového kameniva, väčšie pri betóne z dolomitického a výrazne najväčšie pri betóne z riečneho kameniva. Modul pružnosti, pevnosť v tlaku pri betónoch zo všetkých druhov kameniva klesá a po ohreve 800 °C sú tieto mechanické vlastností prakticky nulové. Zistené zmeny mechanických vlastností betónu od ochladnutí z vysokých teplôt by po spresnení a doplnení mohli byť podkladom, ktorý by umožňoval už v projektovej fáze predvídať zostatkové mechanické vlastností betónov po prípadnom poškodení vysokými teplotami a určiť vhodné kamenivo. To by umožnilo navrhnúť optimálnejšie konštrukcie, uľahčilo a zlacnilo by sanácie a rekonštrukcie objektov poškodených vysokými teplotami. Ing. Tomáš Varga, PhD. Stavebná fakulta TU v Košiciach Katedra betónových konštrukcií a mostov Vysokoškolská 4, 042 01 Košice, Slovensko tel.: +421 556 024 251, fax: +421 556 221 661 e-mail: [email protected] Text článku byl posouzen odborným lektorem.


1/2007

53

POSOUZENÍ

BEZPEČNOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ V NELINEÁRNÍCH VÝPOČTECH V E R I F I C AT I O N O F U LT I M AT E L I M I T STAT E S O F R E I N F O R C E D C O N C R E T E ST R U C T U R E S I N N O N L I N E A R A N A LY S I S VLADIMÍR ČERVENKA, JAN ČERVENKA, ZDENĚK JANDA Posouzení mezních stavů únosnosti železobetonových konstrukcí metodou dílčích součinitelů bezpečnosti v lokálních průřezech není vhodné pro nelineární výpočty. Příčinou jsou odlišnosti v přístupech lineárních a nelineárních výpočtů. Pro nelineární výpočty je doporučeno posouzení globální odolnosti konstrukce a je provedeno srovnání několika metod takového postupu. Verification of ultimate limit states of reinforced concrete structures based on partial safety factors in local sections is not suitable for nonlinear analysis. This is due to different approaches in linear and nonlinear analyses. It is recommended to perform verification of ultimate limit states on global level and several methods of such verification are compared. Metoda dílčích součinitelů bezpečnosti, která je dnes nejrozšířenější metodou pro posouzení mezních stavů železobetonových konstrukcí, je založena na lineárním výpočtu vnitřních sil a lokálním posouzení jednotlivých průřezů. Přitom jsou použity návrhové hodnoty materiálových parametrů, které vystihují náhodnou proměnlivost výchozích hodnot, a tím zohledňují bezpečnost konstrukce proti dosažení příslušného mezního stavu. Použití stejného postupu při nelineárních výpočtech však není vhodné, a to zejména pro odlišný způsob formulace odolnosti konstrukce. Zatímco u lineárních výpočtů je odolnost konstrukce posuzována lokálně v jednotlivých průřezech, u nelineárních výpočtů je zpravidla posuzována globálně na úrovni konstrukčního prvku nebo celé konstrukce. Tato změna přístupu vyvolává potřebu zavedení globálního posouzení bezpečnosti, která zatím v současné praxi navrhování chybí. Další odlišností je použití rozdílných materiálových modelů pro výpočet vnitřních sil a pro posouzení průřezů u lineárních výpočtů. V důsledku toho nemusí 54

rozdělení vnitřních sil odpovídat skutečnému chování konstrukce, zatímco u nelineárního výpočtu je použit jeden model a redistribuce vnitřních sil je umožněna. Hodnoceno z hlediska stavební mechaniky – v lineárních výpočtech jsou splněny podmínky rovnováhy, ale nejsou použity vhodné materiálové modely (konstitutivní vztahy). Nutno dodat, že tento přístup je pro řadu praktických případů opodstatněný a efektivní, např. u staticky určitých konstrukcí, kde je rozdělení vnitřních sil závislé pouze na zatížení a nezávislé na použitém materiálovém modelu. Navrhování stavebních konstrukcí je stále více ovlivňováno snahou o mezinárodní harmonizaci norem a předpisů, zejména JCSS (Joint Committee for Structural Safety), s cílem využívat více pravděpodobnostních metod. Výsledky tohoto úsilí jsou již patrné v nové normě DIN 1402-1 a v evropské normě pro navrhování mostních konstrukcí EN 1992-2. Problematika je prezentována v odborné literatuře [1]. Cílem článku je upozornit odbornou veřejnost na odlišnosti při posuzování mezních stavů pomocí nelineárních výpočtů a numerických metod. První autor je členem komise „fib SAG 5 New Model Code“, která připravuje příští modelovou normu fib pro navrhování betonových konstrukcí. METODA

D Í LČ Í C H S O U Č I N I T E L Ů

BEZPEČNOSTI

Postup při navrhování podle dílčích součinitelů bezpečnosti lze ve stručnosti shrnout následovně: 1. Koncepční návrh se stanovením rozměrů na základě přibližných a empirických metod. 2. Výpočet vnitřních sil za předpokladu lineárně pružného materiálu pro všechny relevantní kombinace zatížení. Výsledkem jsou návrhové hodnoty účinku zatížení Ed v kritických průřezech

3R = H A A\ + H A A\ + K + H A\ , (1) kde Sni je intenzita normového zatíže-

ní, γSi je dílčí součinitel zatížení zahrnující bezpečnost s ohledem na náhodnou proměnlivost zatížení a i je označení typu zatížení. 3. Návrhová odolnost kritických průřezů Rd se vypočte na základě návrhových materiálových hodnot

@R = ` TR K TR = TY H [

(2)

Návrhové materiálové parametry fd jsou odvozeny z charakteristických hodnot fk pomocí redukce dílčím součinitelem bezpečnosti γm pro příslušný materiál. 4. Podmínka pro posouzení mezního stavu průřezu je

3R * @R

(3)

V podmínce (3) je bezpečnost vyjádřena pravděpodobností výskytu návrhových hodnot materiálových parametrů fd, není však známa pravděpodobnost výskytu návrhové hodnoty odolnosti průřezu Rd nebo splnění podmínky mezního stavu (3). Při návrhu konstrukce se postupuje tak, že se pro zvolený tvar konstrukce navrhne výztuž tak, aby byla splněna podmínka (3). Kroky 2 až 4 se podle potřeby opakují. Kromě toho je třeba vyhovět dalším konstrukčním požadavkům a posoudit i mezní stav použitelnosti. Uvažujme nyní, že ve shora uvedeném postupu použijeme ve druhém kroku výpočet založený na nelineárních materiálových modelech. Posuzování průřezů podle kroků 3 a 4 je pak nadbytečné, neboť materiálové zákony jsou v tomto výpočtu splněny a jsou jedním z předpokladů řešení. Je však možné uplatnit posouzení bezpečnosti podle podmínky (3) na globální úrovni pro část nebo celek konstrukce. Dalším problémem je, že lokální posouzení se provádí v řezech, které lze někdy předem jen obtížně stanovit. Z těchto důvodů je žádoucí definovat nové metody posouzení pro nelineární metody výpočtu. Při tom se zdá vhodnější posuzovat globální odolnost konstrukce pro dané účinky zatížení, než jednotli-


1/2007

vé průřezy. Výhody navrhovaného postupu jsou následující: • nelineární výpočet zahrnuje automaticky posouzení všech bodů konstrukce, nikoliv pouze zvolených průřezů, • globální posouzení poskytuje informace o globální bezpečnosti konstrukce, odolnosti proti kinematickému kolapsu, robustnosti a přetvárných vlastnostech, • posouzení bezpečnosti na globální úrovni může přinést ekonomické výsledky díky použití návrhu na vyšší technické úrovni i díky snížení rizika nebezpečného návrhu. M E T O DY

POSOUZENÍ BEZPEČNOSTI

PŘI NELINEÁRNÍCH VÝPOČTECH

Návrhová odolnost Našim cílem je rozšířit současnou metodu posouzení podle dílčích součinitelů bezpečnosti na globální úroveň tak, aby byla v souladu s metodikou nelineárního výpočtu a byla pro něj použitelná. Proto zavádíme pojem návrhová odolnost, která byla dosud použita v užším významu pouze pro průřez, viz rovnice (2), také pro popis globální odolnosti R = r (f, a, ..., S), která je funkcí materiálových parametrů f, geometrie a, zatížení S apod. Zatížení S může mít v jednoduchém případě význam síly nebo intensity rovnoměrného zatížení, obecně může představovat soubor zatěžovacích stavů a historie jejich působení. Zatížení je udáno normovou hodnotou a lze jej zvyšovat, přičemž zvýšení zatížení až na mez únosnosti představuje rezervu bezpečnosti proti dosažení mezního stavu. Pro účely posouzení spolehlivosti konstrukce potřebujeme vyhodnotit proměnlivost odolnosti v důsledku různých náhodných vlivů: materiálových vlastností, geometrie (tolerancí) a případně dalších. V důsledku náhodné povahy vstupních parametrů má funkce odolnosti r též náhodné vlastnosti, které lze popsat pomocí obvyklých veličin: průměrné hodnoty odolnosti Rm, charakteristické hodnoty odolnosti Rk (tj. 5% kvantil) a návrhové hodnoty odolnosti Rd. Stavy zatížení Ed a odolnosti Rd představují body v mnohorozměrném prostoru, a proto je výhodné úroveň odolnosti vyjádřit relativně ve vztahu k návrhovému zatížení jako poměr kR = R / Ed a podmínku ze vztahu (3) lze přepsat do tvaru

H @ * Y@

@R = @[ H @ ,

(4)

kde γR je globální součinitel bezpečnosti pro odolnost konstrukce a Rm je průměrná hodnota odolnosti. V uvedeném postupu zbývá stanovit hodnotu globálního součinitele γR, což se ukazuje problematické. Z výzkumů vyplývá, že globální součinitel bezpečnosti je závislý na vlastnostech konstrukce a způsobu porušení, viz. např. [1]. Konstrukce se stejnými náhodnými vlastnostmi vstupních parametrů avšak jinou geometrií a vyztužením mají pro stejnou variabilitu vstupních parametrů rozdílné globální stupně bezpečnosti. Tomuto problému se lze vyhnout přímým výpočtem návrhové odolnosti Rd. Ke globálnímu posouzení se nabízí řada postupů lišících se mírou využití pravděpodobnostních metod: • metoda založená na odhadu variačního koeficientu odolnosti, dále nazývaná ECOV, • metoda globálního součinitele podle EN 1992-2, • metoda dílčích součinitelů analogicky s dnešní praxí, dále PSF, • stanovení návrhové odolnosti pomocí pravděpodobnostního výpočtu. Je třeba dodat, že v této studii se zabýváme pouze bezpečností konstrukce pro dané zatížení. To znamená, že v návrhové odolnosti je vystižena pouze variabilita vlastností konstrukce. Nejistoty v zatíženy jsou řešeny odděleně v rámci návrhového zatížení, viz. podmínka (3). Není též zohledněna otázka modelových nejistot, kterou lze zahrnout zvláštním součinitelem. V případě nelineárních metod se však předpokládá modelování s vysokým stupněm znalostí ve srovnání s běžnou praxí, a modelové nejistoty proto není nutno uplatnit. V následující kapitole uvedeme stručný popis metod posouzení použitých v této studii. Metoda odhadu variačního koeficientu (ECOV) Tato metoda, vychází z práce [1], kde je prokázáno, že variabilita odolnosti nosníků a sloupů závisí na stupni vyztužení, a v důsledku toho i globální součinitel bezpečnosti je závislý na vyztužení. Proto se stanovení jednotného globálního součinitele, podobně jako v EN 1992-2, jeví jako neopodstatněné a autoři volí jiný přístup, založený na odhadu variačního sou-


1/2007

činitele odolnosti konstrukce VR. Tu lze stanovit na základě znalosti parametrů náhodného chování odolnosti, tj. průměru Rm a charakteristické hodnoty Rk, které lze odhadnout jako:

@ [ = ` T[ K @ Y = ` TY K , (5) kde jsou použity vstupních parametry fm – průměrné a fk – charakteristické. Dále se předpokládá, že odolnost je popsána lognormálním rozdělením. Za těchto předpokladů lze přibližně vypočítat variační koeficient odolnosti jako

D@ =

⎛ @[ ⎞ Z\ ⎜ ⎟ $# ⎝ @ Y ⎠

(6)

Globální součinitel bezpečnosti lze potom stanovit následovně:

H @ = Sf^ α @ C D@

(7)

V tomto řešení je bezpečnost zohledněna váhovým součinitelem odolnosti αR, a indexem spolehlivosti β. Pro příklady v této studii byly použity hodnoty αR = 0,8, β = 4,7 podle Eurocode 2 EN 1991-1. Globální součinitel γR a návrhovou hodnotu odolnosti Rd lze potom stanovit jako

H @ ≅ Sf^ !%$ D@ @R =

@[ (8) H@

Metoda globálního součinitele dle EN 1992-2 Návrhová odolnost se stanoví dle výrazu

@R = ` T%g[ T%Q[ K A H @ ,

(9)

kde vstupní parametry jsou uváženy průměrnými hodnotami. Průměrná mez průtažnosti výztuže fym = 1,1 fyk. Průměrná pevnost betonu je snížena s ohledem na diferenciaci náhodných vlastnos∼ tí materiálů f cm = 0,843 fck. Globální součinitel bezpečnosti je navržen jednotně hodnotou γR =1,27. Metoda dílčích součinitelů bezpečnosti (PSF) V tomto případě je prováděn přímý nelineární výpočet na základě návrhových hodnot vstupních parametrů.

@R = ` TR K A

(10)

Vzhledem k použití extrémních hod55

not materiálových parametrů může tento postup představovat stav, který se příliš liší od typického chování konstrukce. Tento postup je však přímou aplikací současné metody dílčích součinitelů.

Tento krok vystihuje náhodný charakter vstupních hodnot nelineárního výpočtu. • Stanovení náhodných vlastností funkce mezního stavu. Výpočet náhodných vzorků odolnosti pomocí metody Monte Carlo. Pro jednotlivé případy – vzorky je proveden deterministický výpočet pomocí MKP. Jedná se o časově náročný úkol, kde konstrukce je opakovaně řešena pro různé kombinace náhodně vybraných vstupních parametrů. V případě použití metody LHS lze značně snížit počet vzorků a metoda se stává prakticky použitelnou. Pravděpodobnostní vyhodnocení náhodného chování odolnosti, typu rozdělení, jeho parametrů. • Stanovení návrhové hodnoty odolnosti Rd pro požadovaný index spolehlivosti β nebo pravděpodobnost porušení Pf.

Pravděpodobnostní výpočet Jedná se o teoreticky nejlépe podložený způsob výpočtu návrhové odolnosti, doporučený komisí JCSS [2]. Funkce mezního stavu je vyhodnocena pomocí numerických metod. Odolnost konstrukce je popsána deterministickým nelineárním výpočtem založeným na metodě konečných prvků (MKP). Náhodné chování je uváženo pomocí náhodných vlastností vstupních parametrů výpočtu. Pravděpodobnostní výpočet zahrnuje následující kroky. • Znáhodnění vstupních parametrů numerického modelu. Parametry jsou definovány pomocí průměrných hodnot, variačních koeficientů (případně dalších parametrů) a typu rozdělení. a)

Srovnávací studie Uvedené metody posouzení byly porovb)

c)

d)

nány na několika praktických příkladech lišících se složitostí, velikostí a chováním. Jsou zde zahrnuty všechny typy porušení: tečením výztuže, smykem a tlakovým porušením včetně deformací 2. řádu. Vzhledem k rozsáhlosti studie uvádíme pouze přehled výsledků studie a podrobnější výsledky pro jeden příklad. Více informací je obsaženo v [3]. Nelineární výpočet programem ATENA Nelineární výpočty v této studii byly provedeny programem ATENA, který je speciálně zaměřen na simulaci železobetonových konstrukcí v celém rozsahu jejich chování včetně porušení [4, 5]. Výpočet je založen na metodě konečných prvků, nelineárních konstitutivních zákonech pro beton, výztuž a jejich spolupůsobení. Tahové chování betonu je modelováno pomocí lomové mechaniky metodou rozetřených trhlin. Tlakové chování vystihuje účinek sevření na vzrůst pevnosti a je modelováno teorií plasticity. Výztuž je modelována jak pomocí prutových prvků, tak jako rozetřená složka v železobetonu. Nelineární řešení probíhá v zatěžovacích krocích s iteracemi uvnitř kroku. Pravděpodobnostní řešení bylo provedeno pomocí programu SARA. O V Ě Ř O VAC Í P Ř Í K L A DY • prostý deskový nosník zatížený rovnoměrně na rozpětí 6 m, příčný průřez h = 0,3 m, b = 1 m, výztuž 5 ∅ 14, Obr. 1 Přehled příkladů a) prostý nosník, b) spojitý stěnový nosník, c) mostní pilíř, d) mostní rám Fig. 1 Examples a) simply supported beam, b) deep beam, c) bridge pier, d) bridge frame

Obr. 2 Geometrie a vyztužení stěnového nosníku Fig. 2 Geometry and reinforcement of deep beam

56

Obr. 3 Stěnový nosník po zkoušce v laboratoři Fig. 3 Deep beam after testing in laboratory


1/2007

Obr. 4 Model pro 2D výpočet v programu ATENA Fig. 4 2D model in program ATENA

beton C30/37, ocel R500, porušení ohybem a tečením výztuže (obr. 1a), • spojitý stěnový nosník o dvou polích (obr. 1b), stejný nosník byl experimentálně zkoušen na Technické univerzitě v nizozemském Delftu [5], porušení smykové šikmou trhlinou, • mostní pilíř komorového průřezu, výšky 80 m, převzatý z praktického návrhu mostu v Itálii [7], zatížení v hlavě pilíře normálovou silou a momentem, porušení v tlaku s účinky deformací druhého řádu (obr. 1c), • rámová konstrukce železničního mostu ve Švédsku, porušení v kombinaci ohybu a smyku (obr. 1d). V následující kapitole je podrobně popsán postup posouzení s využitím nelineárního výpočtu na příkladu stěnového nosníku. Stěnový nosník Rozměry, vyztužení a zatížení stěnového nosníku jsou patrné z obr. 2. Nosník stejných rozměrů a vlastností materiálů byl experimentálně zkoušen na Technické univerzitě v Delftu [5] (obr. 3). Jedná se o staticky neurčitou konstrukci, kde dochází k redistribuci vnitřních sil. Vzhledem k tvaru nosníku má nosníková teorie omezenou platnost, neboť není zcela zachována rovinnost průřezů. K příkladu je k disposici řada experimentálních výsledků, které umožňují ověřit správnost výpočtu. Materiálové vlastnosti použité pro výpočet podle různých metod jsou uvedeny v tab 1. Pro simulaci skutečného chování byly použity materiálové parametry získané experimentálně (simulation). Výpočtový model pro stav rovinné napjatosti je

ukázán na obr. 4. Příklad vypočteného stavu napjatosti a porušení nosníku na mezi únosnosti je ukázán na obr. 5. Způsob porušení diagonální trhlinou je patrný též z experimentu na obr. 6, což potvrzuje správnost numerického výpočtu. Výsledné závislosti zatížení-průhyb pro různé případy materiálových parametrů jsou ukázány na obr. 7. Nejnižší odolnost je dosažena při použití návrhových hodnot (design). Obr. 8 ukazuje soubor pracovních diagramů nosníku generovaných pro pravděpodobnostní výpočet. Tento typ výsledků byl použit pro stanovení výpočtové hodnoty na základě požadovaného indexu spolehlivosti pomocí programu SARA. Výsledky studie Výsledky posouzení podle různých metod jsou shrnuty v tab. 2. V tabulce jsou uvedeny návrhové hodnoty odolnosti Rd případně koeficientu zatížení kR. Pro účely

Obr. 5 Nelineární výpočet, stav trhlin a deformace při dosažení meze únosnosti Fig. 5 Nonlinear analysis, crack pattern and deformed form at failure

porovnání různých metod je uveden též poměr Rd / RdPSF, kde za srovnávací veličinu je zvolena hodnota odolnosti RdPSF podle stávající metody dílčích součinitelů. Ze srovnání výsledků vyplývá, že všechny metody dávají přibližně stejné výsledky. Jedná se sice o omezenou studii, ale zahrnuje konstrukce různých tvarů, velikostí a s různými způsoby porušení. Velmi zajímavé je zjištění, že metoda dílčích součinitelů se jeví jako použitelná pro nelineární výpočty, což je v rozporu s dosud převládajícím názorem odborníků. Autoři se však domnívají, že lze metodu dílčích součinitelů bezpečnosti použít, a to při splnění určitých podmínek, které lze formulovat následovně:

Tab. 1 Materiálové vlastnosti stěnového nosníku Tab. 1 Material characteristics of deep beam Metoda Beton Ec [Gpa] Fc [MPa] ft [MPa] Gf [N/m] Ocel fsy [MPa]

PSF

EN1992-2

32 20 1,3 35

32 25 1,7 44

průměr 32 38 2,9 66

434

550

550

Pravděpodobnostní směr. odch. 4,1 4,9 0,6 13

typ lognorm. lognorm. Weibul Weibul

31

lognorm.

Tab. 2 Přehled výsledků Tab. 2 Summary of results Použitá metoda PSF ECOV EN 1992-2 Pravděpodobnost

Prostý nosník kd / kdPSF kR 1,29 1,0 1,29 1,0 1,23 0,95 1,21 0,96


1/2007

Stěnový nosník Rd Rd / RdPSF 501 1,0 510 1,02 490 0,98 493 0,98

Pilíř mostu Rd Rd / RdPSF 169 1,0 179 1,06 166 0,98 173 1,02

Mostní rám Rd Rd / RdPSF 6,68 1,0 6,52 0,97 6,24 0,93 6,77 1,01

57

4]`QSIY
& % $ # " 2SaWU\

!

3<'' ;SO\

3f^S`W[S\b AW[cZObW]\

!

" 2Wa^ZOQS[S\bI[[K

Obr. 6 Experiment, stav porušení po zkoušce Fig. 6 Experiment, failure state after testing

Výpočtovou odolnost RdPSF získanou nelineárním výpočtem na základě návrhových vstupních parametrů podle dílčích součinitelů bezpečnosti jako fd = fk / γm lze použít pro posouzení podle podmínky (3), pokud při úrovni návrhového zatížení Ed nedochází v konstrukci k plastickým přetvořením výztuže a betonu. Ve výpočtu je automaticky zahrnuto posouzení všech bodů (průřezů) konstrukce. V tomto případě se uplatní pouze redistribuce vnitřních sil v důsledku trhlin. Vliv vzniku a šíření trhlin je však obvykle velmi významným zdrojem redistribuce vnitřních sil proti lineárnímu výpočtu (např. redukce podporových momentů). Otevřeným problémem zůstává otázka vlivu vyztužení na variační koeficient odolnosti, která byla prokázána Holickým v práci [1]. V prezentované studii nebyl vliv výztuže systematicky sledován a metody umožňující přesnější vystižení variability odolnosti nebylo tedy možno důsledně prověřit. Proto se autoři domnívají, že je žádoucí v práci pokračovat tak, aby byla tato otázka variability odolnosti lépe doložena. 58

Obr. 7 Diagram zatížení-průhyb pro různé vstupní hodnoty Fig. 7 Load-displacement diagrams for various input parameters

Obr. 8 Soubor zatěžovacích diagramů pro pravděpodobnostní výpočet Fig. 8 Set of load-displacement diagrams for probability-based analysis

Z ÁV Ě R Pro nelineární výpočty je vhodné pro podmínku posouzení mezního stavu použít globální odolnost a její pravděpodobnostní hodnoty: průměr, charakteristickou hodnotu a návrhovou hodnotu. Poměr průměrné hodnoty k návrhové představuje globální součinitel odolnosti. Z provedené studie čtyř příkladů vyplývá, že všechny použité metody posouzení globální odolnosti konstrukce dávají přibližně stejné výsledky. V rámci malých rozdílů dává metoda globálního součinitele podle EN 1992-2 největší bezpečnost. Metoda odhadu variačního koeficientu odolnosti (ECOV) navrhovaná autory umožňuje zohlednit vliv variability odolnosti. Provedená studie potvrzuje možnost použití metody dílčích součinitelů bezpečnosti pro posouzení běž-

ných typů konstrukcí pomocí nelineárních metod.

Literatura: [1] Holický M., Holická N.: Globální součinitele odolnosti železobetonových prvků, sb. konfer. 11. Betonářské dny, Hradec Králové 2004, str. 287-292 [2] JCSS: Probabilistic model code. JCSS working materials,http://www.jcss.ethz. ch/ [3] Janda Z.: Nelineární modelování prostorových zděných a železobetonových konstrukcí programem ATENA, Diplomní práce, ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Praha, 2007 [4] Cervenka V.: Computer simulation of failure of concrete structures for practice. 1st fib Congress 2002 Concrete Structures in 21 Century, Osaka,

Tato práce byla provedena v rámci projektu „Informační společnost“, VITESPO, 1ET409870411, Akademie věd České republiky. Finanční podpora tohoto projektu umožnila dosáhnout publikovaných výsledků.

Dr. Vladimír Červenka Ing. Jan Červenka, Ph.D. oba: Červenka Consulting Předvoje 22, 162 00 Praha 6 tel.: 220 610 018 e-mail: [email protected], www.cervenka.cz Zdeněk Janda Náchodská 31, 19300 Praha 9 e-mail: [email protected]

Japan, Keynote lecture in Session 13, 289-304 [5] Červenka V., Jendele L., Červenka J.: ATENA Program Documentation, Červenka Consulting, Praha, 20032006 [6] Asin M.: The Behaviour of Reinforced Concrete Continuous Deep Beams, Ph.D. Dissertation, Delft Univeristy Press, The Netherlands, 1999, ISBN 90-407-2012-6 [7] Bertagnoli G., Giordano L., Mancini G.: Safety format for the nonlinear analysis of concrete structures, STUDIES AND RESEARCHES, V.25, 2004, Politechnico di Milano, Italy


1/2007

AKTUALITY

SKICI FRANKA GEHRYHO / SKETCHES – RECENZE FILMU Režie: Sydney Pollack, premiéra v kině Světozor 20. března 2007 Frank Gehry je jeden z mála současných světově proslulých architektů, o kterých se dá mluvit jako o umělci a architektovi zároveň. Jeho stavby zásadně ovlivnily a ovlivňují vývoj současné architektury. Jeho způsob práce, ve kterém skloubil tradiční architektonické metody s nejmodernějším 3D počítačovým modelováním, je naprosto revoluční. Přestože toto vše bylo popsáno v nepřeberném množství publikací, zůstává mnoho z jeho života a tvorby tajemstvím. Sydney Pollackovi, režiséru a současně kameramanovi celovečerního dokumentu o Franku Gehrym, se podařilo mnoho z těchto tajemství poodhalit. Pro Pollacka jsou Skici Franka Gehryho prvním dokumentárním filmem. Na jeho námitky, že neumí točit ani dokument, ani neví nic o architektuře, odpověděl Gehry slovy: „Proto jsi tím perfektním člověkem“. Jejich přátelství je dlouholeté. Byl to právě Pollack, který Gehrymu kdysi ukázal, že není třeba se trápit tím, že většinu lidí kvalita díla nezajímá. Že stačí a má smysl tvořit pro tu malou část světa, kterou může svým dílem oslovit a někam posunout. Pollack prochází filmem s malou kamerou na rameni, pokládá otázky, diví se, pozoruje, přemýšlí. Občas je ve filmu skrytý, občas viditelný, jako by zastupoval diváka v živém dialogu s Gehrym. Oba tvůrce spojuje určitý způsob vidění světa, svobodomyslnost a přesvědčení, že mohu tvořit cokoliv jakkoliv, mimo obvyklé postupy, mimo konvence společnosti. Skicovitost, jakási náhodnost a nedotaženost záběrů, až určitá kameramanská neumělost, která je ve filmu použita, odpovídá názvu dokumentu i Gehryho skicám a jeho přístupu k tvorbě. Gehry začíná každý projekt velmi pozorným a soustředěným kontaktem s klientem, jeho potřebami, požadavky a místem, kde se má stavba realizovat. Jako by nasával, očichával, ohledával svými smysly cokoliv, co se v místě děje. Nevyhledává zakázky sám, neúčastní se veřejných soutěží. Čeká na to, až ho klienti sami osloví a do projektů se pustí pouze tehdy, když si s nimi rozumí jako člověk s člověkem. Jeho skici, zdánlivě primitivní až směšné, jsou prvním vyjádřením pocitů, které v něm vyvolalo zadání klienta a jeho vlastní pozorování. Bylo by chybou se domnívat, že Gehry neumí lépe kreslit. Kdysi dávno se dokonce živil jako kreslíř, velice brzy si však uvědomil, že tradiční architektonická kresba klouže po povrchu problémů, je manýrou a nezobrazuje pro něj to podstatné – pocity. Podařilo se mu vypracovat si svůj vlastní kresebný, čmárací záznam těchto pocitů, volných asociací pravé poloviny svého mozku, ze kterého postupně, krok po kroku, vylupuje návrh budoucího domu. Na základě prvních Gehryho skic vznikne vždy celá řada pracovních modelů domu z papíru, kartónu či dřeva, na kterých se svými spolupracovníky dále pracuje a tam a zpět je ověřuje a zpřesňuje skicami. Paralelně probíhá ověřování objemových a programových požadavků klienta pomocí plánů s půdorysy a řezy domu. Přibližně od roku 1992 až 1994 již nepoužívá ručně kreslené plány, ale jako první z architektů na světě začal ve své kanceláři používat 3D počítačový program Catia, původně vyvinutý pro letecký průmysl. Hmotové modely jsou pečlivě digitalizovány za pomoci prostorového scanneru používanéBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

OF

FRANK GEHRY

ho v medicíně. Digitální záznam modelu se v počítači upravuje a vytváří se z něj prostorový digitální model domu, který se postupně zpřesňuje a doplňuje informacemi potřebnými pro další fáze jeho projektování a realizace. Stavba, jako např. Guggenheimovo muzeum, by bez digitálního prostorového modelu nebyla realizovatelná. Trvalo mnoho let než se Frank Gehry vypracoval v jednoho z nejvýznamnějších světových architektů. Ve filmu jen letmo, při řízení auta, zmiňuje své dětství v kanadském Torontu, bankrot a nemoc svého otce, přestěhování rodiny za strýcem do Los Angeles a dobu, kdy se živil jako řidič nákladního automobilu a po práci chodil do večerních kurzů kreslení a architektury. Vlastní architektonickou kancelář založil až v roce 1962 a do svých 50 let se živil komerčními zakázkami obchodních center a kancelářských budov. Více se zmiňuje o životní krizi, do které ho přivedl tento způsob života a snaha „být dobrým člověkem“, o dlouholetém neuvědomělém zadržování emocí, které se hlásily o slovo častými nekontrolovanými návaly vzteku. Jeho psychoanalytik Milton Wexner sice ve filmu říká, že nemá na Gehryho tvorbě žádnou zásluhu, že „pouze otevřel hráz zadržující povodeň, nic víc“, avšak Gehry se mj. jeho prostřednictvím seznámil s mnoha umělci a jejich klienty, kteří se později stali i jeho klienty a mecenáši. Je mimořádně těžké prostřednictvím kamery či jiného média vysvětlit podstatu tvořivosti jakéhokoliv umělce. Tvůrčí proces je celostní, vzpírá se popisu a analýze. Jakmile se začne krájet, ztratí svoji podstatu, své tajemství. Je neverbální a nesdělitelný. O tvůrčím procesu Gehryho se tedy v dokumentu dozvídáme prostřednictvím záběrů na jeho díla a svědectví jemu blízkých osob, přátel, umělců, spolupracovníků či klientů. Pollack kamerou navštěvuje všechny Gehryho nejvýznamnější realizace od Walt Disney Concert Hall v Los Angeles, přes hokejovou halu v Anaheimu, pražský Tančící dům, berlínské ústředí DG Bank až po Guggenheimovo muzeum v Bilbau a další. Chvílemi se dokument trochu zacyklí, zpomalí, některá svědectví jsou příliš pozitivní či povrchní, jiná až směšně kritická, to však nijak nesnižuje hodnotu filmu. Nejvíce se totiž o Franku Gehrym dovídáme přímo prostřednictvím Pollacka a jeho vztahu a dialogu s Gehrym. Toho, jak s ním mluví, jak ho vidí, na co se kouká a co vidí. Tento dialog dvou mimořádných lidí, dvou přátel, je důvodem, proč je shlédnutí filmu velkým zážitkem. Irena Fialová Architektka Irena Fialová je spoluzakladatelkou časopisu a nakladatelství Zlatý řez, které se systematicky věnuje soudobé architektuře. Od roku 1997 je nezávislou expertkou bienální Evropské ceny za současnou architekturu / Mies van der Rohe Award a kurátorkou pražské zastávky putovní výstavy této nejprestižnější evropské ceny za architekturu.

1/2007

59

OBCHODNÍ

DŮM NAMIKI – LOUIS VUITTON NA TOKIJSKÉ GINZE LOUIS VUITTON NAMIKI BUILDING, GINZA TOKIO JANA MARGOLDOVÁ Fasáda obchodního domu Namiki Building společnosti Louis Vuitton na tokijské Ginze potvrzuje nekonečné tvůrčí možnosti využití betonu pro architektonický návrh budov.

průhledy čtvercovými okny do krásných interiérů. Vnější stěna budovy je navržena jako na interiéru a konstrukci zcela nezávislé avšak jedinečné výtvarné dílo. Nová fasáda z prefabrikovanými panelů je nesena ocelovou rámovou konstrukcí. Do sklovláknobetonových panelů imitují-

a)

60

návrhu byly podrobně rozkresleny jednotlivé panely a pro jejich osazení do nosné konstrukce byl zpracován přesný rozpis skladby. Požadované umístění mramorových čtverců na panelu během betonáže bylo zajištěno jejich přichycením na folii ze skleněných vláken předem vložené do

b)

The facade of the Namiki Building department store of the Louis Vuitton company, Ginza Tokyo, is an evidence of endless creative potential of the usage of concrete for architectural design of buildings.

Obr. 1 Denní pohled na nároží obchodního domu Namiky společnosti Louis Vuitton, Ginza, Tokio, Japonsko Fig. 1 Daily view of the corner of the Namiki department store of Louis Vuitton, Ginza, Tokyo, Japan

Obr. 2 Noční pohled na stejnou fasádu, viz. titulní stránka Fig. 2 Night view of the same facade

Nový obchodní dům Namiki známého výrobce exkluzivní kožené galanterie Louis Vuitton stojí v tokijské obchodní čtvrti Ginza (Japonsko). Projekt zahrnoval kompletní rekonstrukci a renovaci exteriéru i interiéru původní budovy na komerčně velmi cenném místě Tokia. Architektonický návrh rekonstrukce zpracoval japonský architekt Jun Aoki. Během dne vypadá čtyřposchoďová budova obchodního domu jako jednoduchý nevýrazný hranol 20 m dlouhý, 16 m široký a 21 m vysoký (obr. 1). Po setmění se fasáda překvapivě promění (obr. 2). Z šedavých temných betonových panelů vystoupí mléčně svítící mramorové čtverce a drobné čtverečky promyšleně seskupené a prostřídané se skutečnými

cích vápencové desky jsou vloženy kousky bílého průsvitného mramoru. Mramorové čtverce s délkou strany 20, 60, 150 nebo 1 000 mm jsou do desek vloženy nahodile jen zdánlivě (obr. 3). Ve skutečnosti byl předem zpracován návrh vzhledu celé fasády za denního i nočního osvětlení s uvážením vnitřní dispozice objektu tak, aby bylo zamezeno vzniku nežádoucích stínů na vnější fasádě při umělém osvětlení interiérů po setmění. Jako námět pro návrh rozložení mramorových čtverců a čtverečků na fasádě posloužil tzv. Sierpinského koberec (topologická pravidla sestavená geniálním polským matematikem Waclawem Sierpinskim, 1882 až 1969, který se zabýval převážně obecnou topologií a teorií čísel). Na základě celkového

formy. Konečný povrch panelů byl zbroušen a vyleštěn. Výsledkem manuálně nesmírně náročné přípravy a realizace je nádherná moderní betonová fasáda připomínající mramorové fasády starých paláců. Během dne propouští fasáda do interiérů obchodního domu denní světlo, což umožňuje snížit spotřebu elektrické energie na osvětlení. Noční pohled je však překvapující zážitek. P Á R S LO V O A U T O R O V I N ÁV R H U Architekt Jun Aoki si po ukončení studia na Tokijské univerzitě (1982) a prvních zkušenostech v ateliéru Arata Isozaki & Associates založil vlastní architektonický ateliér Jun Aoki & Associates (1991), aby mohl,


1/2007

Literatura: [1] Peck M.: Concrete – Design, Construction, Examples, Birkhäuser, Edition Detail, 2006

jak sám řekl, realizovat cokoliv, co vypadá zajímavě. Jeho práce zahrnují tak rozdílné projekty jako série rodinných domů, obytné domy, Mamihara bridge (1995), kancelářské budovy, módní butiky a obchodní domy (jako současné projekty pro společnost Louis Vuitton), plavecký bazén, a)

Fukushima Lagoon muzeum (vítěz japonské výroční ceny za architekturu) dokončené v roce 1997, Muzeum umění Aomori (vítěz hlavní ceny v mezinárodní soutěži) otevřené v roce 2006 atd. Každý nový projekt je něčím jedinečný a zcela odlišný od všech předchozích. Redakce děkuje atelieru Jun Aoki & Associates za poskytnuté informace k projektu Louis Vuitton Namiki building, Ginza, Tokio Fotografie: Daici Ano Jana Margoldová

Název projektu Architekt Dodavatel Projekt Realizace budovy Plocha všech podlaží

Louis Vuitton Ginza Namiki Jun Aoki & Associates Shimizu Corporation duben 2002 až únor 2003 únor 2003 až září 2004 340 m2 2 333 m2

Obr. 3 Detaily fasády, a) denní, b) noční pohled Fig. 3 Details of the facade, a) daily view, b) night view

b)


1/2007

61

REŠERŠE

62

ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

K U M U , N O VÁ H L AV N Í B U D O VA ESTONSKÉHO MUZEA UMĚNÍ Projekt byl zahájen mezinárodní architektonickou soutěží na jaře roku 2004 a nové expozice sbírek byly slavnostně otevřeny v únoru 2006. Aby byly splněny požadavky muzea na velkou podlahovou plochu pro sbírkové prostory a současně nebyl velkou hmotou objektu narušen přírodní ráz okolního parku, je velká část objektu z monolitického železobetonu zapuštěna do původního pahorku. Celá rozlehlá budova tak z vnějšku vypadá mnohem menší než ve skutečnosti je. Prostory v podzemí vyplňují v několika podlažích více než půlkruh, zatímco nadzemní část sleduje linii hraničního oblouku. Uvnitř oblouku zapuštěno mezi opěrnými stěnami je ukryto vnitřní nádvoří s terasami pro exteriéro-

vé expozice soch. Stěny nebrání pohledům z parku na muzeum ani výhledu opačným směrem do parku. Pro těžkou nákladní dopravu jsou servisní prostory v suterénech muzea přístupné 130 m dlouhým tunelem z okraje parku. Vysoké vstupní hale dělící muzeum na dvě části dominují spojovací můstky v různých úrovních. Architektonický návrh objektu je podřízen požadavkům na jednoduchý, výrazově minimalistický výstavní prostor, který by podtrhoval vystavená umělecká díla. Čistota byla nejdůležitějším požadavkem i při volbě materiálů. Tři hlavní materiály se objevují na fasádě, vápenec, sklo a beton patinovaný vločkami mědi do šedozelené barvy.

S O U D R Ž N O S T F R P M AT E R I Á L Ů V K O N S T R U K C Í C H Od vydavatele mezinárodního časopisu „Advances in Structural Engineering“ IIFC jsme obdrželi zprávu, že pro zájemce z oblasti vědy a výzkumu umístil na svých internetových stránkách http:// www.iifc-hqorg/publications/special%issues.html volnou kopii speciálního čísla časopisu zaměřeného na výzkum soudržnosti materiálů označovaných jako FRP a železobetonových nebo ocelových konstrukčních prvků a dílů (formát PDF). Spe-

ciální číslo obsahuje řadu zajímavých článků, např. „FRP Plates Adhesively Bonded to Reinforcement Concrete Beams: Generic Debonding Mechanisms“ od D. J. Oehlerse, „Analysis of the Load-Deformation Behaviour and Debonding for FRP-Strengthened Concrete Structures“ od kolektivu autorů pod vedením K. W. Neale, „Fracture Mechanics Approach to Geometrically Nonlinear Debonding Problems in RC Beams Strengthened with Composite Materials od O. Rabinovitche a Y. Frostiga ad. red.

Pekka Vapaavuori: Kumu – Viron Taidemuseum uusi Päärakennus, betoni 3/2006, str. 12-17


1/2007

KONG R ESOV Ý PAL ÁC NA TE N E R I FE Kongresová turistika je významnou součástí průmyslu cestovního ruchu a nová centra poskytující vhodné prostory k pořádání takových akcí jsou stavěna po celém světě. Jedním z nich je Tenerife Magma Arte & Congress conference centre nově otevřené na jižním výběžku Tenerife na Kanárských ostrovech. Forma a materiál nového kongresového centra reflektují drsné, vyprahlé, hornaté prostředí ostrova obklopeného oceánem. Nosná konstrukce z hrubého monolitického železobetonu s povrchem zdrsněným pneumatickými kladivy připomíná okolní skaliska. Vulkanický popel přidávaný do betonové směsi přispěl k přirozenému vzhledu a barvě, jakoby se jednalo o otesané kusy ztuhlé lávy. Zvlněná hladina oceánu naopak inspirovala tvůrce při hledání vhodného tvaru střechy. Střechu tvoří překrývající se skořepiny z fiber cementu. Volnými otvory mezi nimi proniká do středu rozlehlého centra dostatek denního světla. Architektonický návrh kongresového centra začal rozvíjet před devíti roky ateliér Artengo-Menis-Pastrana (AMP). Dlouhý proces dokončil architekt Fernando Martin Menis. Nosnou konstrukci navrhli Victor Martinez Segovia a Juan Jose Gllardo. Pertti Vaasio: Veistoksellinen Kulttuurikeskus – Palacio de Congresos, Tenerife Magma, betoni 3/2006, str. 18–21

BE TO N OV É ST U D I O P R O ST U D E N T Y A R C H I T E KT U RY V kurzu stavebních technologií se studenti třetího ročníku Katedry architektury Technické university ve finském Tampere seznamují s problematikou nízkonákladové bytové výstavby z hlediska vhodných nosných konstrukcí a použitých materiálů. Studenti projektují jednu sekci bytového domu s využitím specifických vlastností použitého materiálu při návrhu fasády. V případě betonu se jednalo o návrhy různých typů sendvičových fasádních panelů. Betonové studio bylo v loni na jaře uspořádáno ve výrobně prefabrikátů Kangasala v Parmě, kde studenti dostali příležitost pod dohledem profesionálů vyrobit fasádní panely dle svých předchozích návrhů. Studenti přistoupili k návrhům i realizaci betonových fasádních panelů bez jakýchkoliv předsudků, naopak s invenčním


přístupem využili k modelování povrchu ve formách neobvyklé materiály a tvary (kruhové desky, starý chleba, gumové hadice na vodu ad.). Rovněž ve volbě barvy měli zcela volnou ruku a Finncementi jako dodavatel materiálu byl schopen všem jejich požadavkům vyhovět. Pro grafický beton hledali nějaký prestižní motiv a nakonec se rozhodli pro využití fotografie Alvara Alto. Měřítko některých navržených prvků bylo ve srovnání s velikostí běžně vyráběných prefabrikátů malé. Ukázalo se však, že jejich opakování na fasádě působí velmi pěkně. Stejně tak se zdařila výroba všech neobvykle tvarovaných ploch, ať už jejich hrany měly být dle návrhu ostré či oblé. Kari Salonen: Arkkitehtiopiskelijoiden Betonistudio, Tampere, betoni 4/2006, str. 42–45

1/2007

63

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

ČR

B Í LÉ VANY – VODOTĚSN É KONSTR U KCE Z KONSTR U KČN Í HO B ETON U Školení Termín: zima 2006/2007, Praha – termín bude upřesněn později Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz TECH NOLOGI E, P ROVÁDĚN Í A KONTROL A B ETONOV ÝCH KONSTR U KCÍ 6. konference • vysokopevnostní beton • kamenivo • přísady a příměsi • objemové změny • jemnozrnné betony • pohledový a architektonický beton • ČSN EN 206-1 • jakost, zkoušení a certifikace Termín a místo konání: 11. a 12. dubna 2007, Dům hudby, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz MOST Y 2007 12. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 19. a 20. dubna 2007, Hotel Voroněž, Brno Kontakt: e-mail: [email protected] ITA-AITES WOR LD TU N N EL CONGR ESS 2007 U N DERGROU N D SPACE – TH E 4 TH DI M ENSION OF M ETROPOLISES Mezinárodní kongres Termín a místo konání: 5. až 10. května 2007, Kongresové centrum Praha, Praha Kontakt: e-mail: [email protected], www.wtc2007.org, viz www.betontks.cz SANACE 2007 17. mezinárodní sympozium • stavební průzkum, diagnostika, projektování • sanace a zesilování betonových konstrukcí • moderní metody zvýšení statické spolehlivosti staveb • vady a poruchy betonových konstrukcí • materiály pro sanace betonů druhé generace • technické, ekonomické, legislativní a ekologické aspekty sanací Termín a místo konání: 17. a 18. května 2007, Brno, Rotunda pavilonu A, Brněnské výstaviště Kontakt: e-mail: [email protected], www.sanace-ssbk.cz NOVÉ B ETONÁŘSKÉ NOR MY 2007 Seminář Termín a místo konání: 29. května 2007, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz MODELI NG OF H ETEROGEN EOUS MATER IALS WITH AP P LICATIONS I N CONSTR UCTION AN D B IOM EDICAL ENGI N EER I NG Mezinárodní konference k třístému výročí ČVUT Praha Termín a místo konání: 25. až 27. června 2007, Praha Kontakt: www.appz.cz/mhm/index.php F I B R E CONCR ETE 2007 – TECH NOLOGI E, NAVR HOVÁN Í, AP LI K ACE 4. mezinárodní konference Termín a místo konání: 12. a 13. září 2007, Stavební fakulta ČVUT v Praze Kontakt: e-mail: [email protected], http://concrete.fsv.cvut.cz/fc2007, viz www.betontks.cz P R EFAB R I K ACE A B ETONOVÉ DÍ LCE 2007 4. konference Termín a místo konání: 10. a 11. října 2007, Dům hudby, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz ČSN EN 1992-1-1 Školení Termín a místo konání: 1. a 8. listopadu 2007, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz B ETONÁŘSKÉ DNY 2007 14. Mezinárodní konference Termín a místo konání: 28. a 29. listopadu 2007, KC Aldis, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz

ZAHRANIČNÍ

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

CONCR ETE STR UCTU R ES: STI M U L ATORS OF DEVELOP M ENT fib sympozium Termín a místo konání: 20. až 23. května 2007, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.igh.hr/fib-dubrovnik-2007

64

CONCR ETE U N DER SEVER E CON DITIONS ENVI RON M ENT AN D LOADI NG 5. mezinárodní konference Termín a místo konání: 4. až 6. června 2007, Tours, Francie Kontakt: Francoise Bourgain, tel.: +331 445 828 22, www.consec07.fr, viz BETON TKS 2/2006 I I JOI NT I NTER NATIONAL R EADY M IXED CONCR ETE CONGR ESS XV ERMCO Congress and XI FIHP Congress Termín a místo konání: 4. až 8. června 2007, Sevilla, Španělsko Kontakt: Congress Secretariat, Viales el Corte Ingľés, S. A., Princesa 47, 28008-Madrid, Spain F I B ER R EI N FORCED POLYM ER R EI N FORCEM ENT FOR CONCR ETE STR UCTU R ES – F R P RCS-8 8. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 16. až 18. července 2007, Patras, Řecko Kontakt: e-mail: [email protected], www.frprcs8.upatras.gr, viz BETON TKS 2/2006 OU R WOR LD I N CONCR ETE & STR UCTU R ES 32. konference Termín a místo konání: 15. až 17. srpna 2007, Singapur, Republika Singapur Kontakt: www.cipremier.com, e-mail: [email protected] CON N ECTIONS B ET WEEN STEEL AN D CONCR ETE 2. sympozium Termín a místo konání: 4. až 7. září 2007, Stuttgart, Německo Kontakt: e-mail: [email protected], www.iwb.uni-stuttgart.de, viz www.betontks.cz I N NOVATIVE MATER IALS AN D TECH NOLOGI ES FOR CONCR ETE STR UCTU R ES 3. středoevropský betonářský kongres Termín a místo konání: 17. a 18. září 2007, Višegrád, Maďarsko Kontakt: [email protected], www.fib.bme.hu/ccc2007, viz www.betontks.cz I M P ROVI NG I N F R ASTR UCTU R E WOR LDWI DE – B R I NGI NG P EOP LE CLOSER IABSE sympozium Termín a místo konání: 19. až 21. září 2007, Weimar, Německo Kontakt: e-mail: [email protected], www.iabse.org, www.iabse2007.de, viz BETON TKS 2/2006 F R P I N STR UCTU R ES 1. asijsko-pacifická konference • materials and products • strengthening of concrete, historical structures • bond behaviour and debonding failures • confinement • seismic retrofit • concrete structures reinforced or prestressed with FRP • ductility of FRP strengthened or reinforced concrete structures • all FRP structures • fire, impact and blast loading • durability and long-term performance • structural health monitoring and intelligent sensing • field applications and case studies • codes, standards and design guidelines Termín a místo konání: 12. až 14. prosince 2007, Hong Kong Kontakt: www.hku.hk/apfis07/ TAI LOR MADE CONCR ETE STR UCTU R ES: N EW SOLUTIONS FOR OU R SOCI ET Y fib sympozium Termín a místo konání: 18. až 21. května 2008, Amsterdam, Nizozemsko Kontakt: Symposium secretariat, fib Group Netherlands, P.O. Box 411, 2800 AK Gouda, The Netherlands, tel.: +31 182 539 233, fax: +31 182 537 510, e-mail: [email protected], www.fib2008amsterdam.nl I N FOR MATION AN D COM M U N ICATION TECH NOLOGY (ICT) FOR B R I DGES, B U I LDI NGS AN D CONSTR UCTION P R ACTICE IABSE konference • ICT applications for information flow and storage • ICT supported design • ICT supported construction and asset management – CAD of concrete structures • advanced modelling Termín a místo konání: 4. až 6. června 2008, Helsinky, Finsko Kontakt: IABSE Helsinki Conference 2008, FACE RIL, Ms Kaisa Venäläinen, Töölönkatu 4, 00100 Helsinki, Finland, tel.: +358 2074 120 613, fax: +358 207 120 619, e-mail: [email protected] UTI LIZ ATION OF H IGH-STR ENGTH AN D H IGH-P ER FOR MANCE CONCR ETE 8. mezinárodní symposium • testing methods and standardization • concrete and reinforcing materials • mechanical properties • fresh properties and constructability • structural performance • durability and long term performance • design consideration • applications Termín a místo konání: 27. až 29. října 2008, Toshi Central Hotel, Tokio, Japonsko Kontakt: [email protected], www.jci-web.jp/8HSC-HPC/


1/2007

CÍL A ZAMĚŘENÍ KONFERENCE

POZVÁNKA NA KONFERENCI

Česká betonářská společnost ČSSI www.cbsbeton.eu a ČBS Servis, s. r. o. www.cbsservis.eu

ÍSTO NOVÉ M

KONÁNÍ:

DŮM HU

DBY, PARD

UBICE

6. ročník jarní konference České betonářské společnosti ČSSI o technologii betonu, provádění a kontrole betonových konstrukcí se bude v roce 2007 poprvé konat pod stručnějším názvem Technologie betonu a zároveň poprvé proběhne v osvědčených prostorách Domu hudby v Pardubicích. Záměrem pořadatelů je dát konferenci o technologii betonu jako významné, dynamicky se rozvíjející a mnohostranné odborné disciplíně větší prostor a vhodnější prostředí, které budou více odpovídat rostoucímu zájmu stavebních techniků a inženýrů o tento obor. Přesun tradiční akce do Pardubic umožňuje zvětšit prostor pro neformální setkání odborníků a uspořádat společenský večer v oblíbeném hotelu Labe. Technologie betonu 2007 bude svojí náplní opět především reprezentativní průřezovou konferencí věnovanou nejnovějšímu vývoji technologie betonu. Její zaměření bude ovšem profilováno aktuálně zvolenými nosnými tématy, k nimž se budou vztahovat úvodní přednášky vyzvaných odborníků a v jejichž rámci se bude vědecký výbor konference snažit získat co nejvíce kvalitních příspěvků. Ctižádostí pořadatelů je přizvat k účasti několik významných osobností technologie betonu ze zahraničí a celkově připravit co nejhodnotnější program konference. Konferenci doprovodí výstava výrobků a technologií firem působících v oboru technologie betonu, pro které je v prostorách Domu hudby připraveno dostatek prostoru a příjemné prostředí. TEMATICKÉ OKRUHY Téma A VYSOKOPEVNOSTNÍ BETON – teorie, složky, výroba, aplikace, stavby, zkušenosti, problémy Téma B KAMENIVO – normy, možnosti, trendy, vliv vlastností kameniva na vlastnosti betonu Téma C

6. konference

PŘÍSADY A PŘÍMĚSI – druhy, možnosti, vývoj, předpisy, vlastnosti a jakost, vlivy na beton, problémy

Téma D OBJEMOVÉ ZMĚNY – smršťování, teplotní změny, vliv složení a ošetřování betonu, zkušenosti

TECHNOLOGIE BETONU

Téma E

JEMNOZRNNÉ BETONY – možnosti, vibrolisované prvky, beton pro zahradní a městskou architekturu

Technologie, provádění a kontrola betonových konstrukcí

Téma F

POHLEDOVÝ A ARCHITEKTONICKÝ BETON – předpisy, kritéria, příklady, zkušenosti, problémy

2007

Téma G ČSN EN 206-1 – připravované změny normy, vazby na další nové normy, zkušenosti se zaváděním Téma H JAKOST, ZKOUŠENÍ, CERTIFIKACE TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ Středa 11. dubna a čtvrtek 12. dubna 2007, Koncertní sál Domu hudby v Pardubicích. VĚDECKÝ VÝBOR Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc., předseda Ing. Václav Brož, CSc. / Ing. Jan Kupeček / Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA / Ing. Michal Števula, Ph.D. / Ing. Jan Tichý, CSc. / Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. / Doc. Ing. Jan Vodička, CSc. KONTAKTNÍ SPOJENÍ, DALŠÍ INFORMACE Pro další informace se obracejte na:

11. a 12. dubna 2007 Pardubice, Dům hudby

Českou betonářskou společnost ČSSI (ČBS) – koncepce a odborná náplň konference URL www.cbsbeton.eu ČBS Servis, s. r. o. – organizace konference, možnosti firemní prezentace URL www.cbsservis.eu

S VA Z

VÝROBCŮ CEMENTU

S VA Z

V ÝROBC Ů B ETON U

ČESKÁ

ČR

ČR

B ETONÁŘSK Á SP OLEČ NOST

SDRUŽENÍ

ČSSI

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

2007 P OZEMNÍ STAVBY

Recommend Documents