2008 B ETON PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU

2/2008

BETON

PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU

Ocelová vlákna Dramix® jako první získala značku CE třídy 1

Využívejte výhod naší kontroly kvality Bekaert Petrovice s.r.o.

0749-CPD EN 14889-1 06

Petrovice 595 CZ-74572 Petrovice u. Karviné T +420 596 392 106 (138) F +420 596 392 127 [email protected]

www.bekaert.com/building

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

POZOR ! ZMĚNA ADRESY: VSL SYSTÉMY (CZ), s.r.o. V Násypu 339/5, 152 00 Praha 5 tel: +420 251 091 680 fax: +420 251 091 699 e-mail: [email protected], http://www.vsl.cz

ÚVODNÍK EDITORIAL

JE

BETON MATERIÁL VHODNÝ PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU? Milé čtenářky, vážení čtenáři,

před několika týdny mě po přednášce o možnostech uplatnění betonu v udržitelné výstavbě budov zarazila poznámka jednoho ze studentů: „…..Překvapilo mě, že beton je „relativně“ udržitelný materiál….“. Vlastně ani nevím, zda tato poznámka znamenala, že jsem tohoto studenta přesvědčil, nebo zda se diví, že někdo může takto beton vnímat a prezentovat. V každém případě ale v sobě odráží ještě stále mezi laiky rozšířený názor, že beton je materiál, který je tradičně spojován s technologií výroby cementu značně poškozující životní prostředí, realizací velmi hmotných robustních konstrukcí, výstavbou betonových sídlišť, s problémy spojenými s odstraněním betonových staveb – demolicí a recyklací, prostě s neefektivní spotřebou surovin, značnou produkcí škodlivých emisí a odpadů a s nekontrolovatelným zabetonováváním planety. Ti, co sledují vývoj technologie betonu a betonových staveb, vědí, že beton a jeho technologie se v průběhu posledních dvaceti let revolučním způsobem změnily, a to nejenom z hlediska technických parametrů, ale i souvisejících environmentálních dopadů. V období mezi roky 1990 až 2006 došlo v ČR k celkovému snížení emisí CO2 z výroby cementu o cca 21 %, emisí SO2 o 76 %, emisí NOx o 12 % a pevných emisí dokonce o 97 %. Při výrobě betonu se používají stále ve větší míře odpadové materiály nahrazující cement i přírodní kamenivo – elektrárenský popílek, mikrosilika, struska apod. Při výrobě cementu se s výhodou spalují odpady jako náhrada za primární zdroje energie z fosilních paliv. Beton se tak postupně stal po kvalitativní stránce materiálem environmentálně příznivějším a do značné míry potřebným z hlediska umožnění zpracování odpadů z jiných technologií. Jistě existují i ekologicky příznivé a obnovitelné přírodní materiály jako dřevo, nepálená hlína, lisovaná sláma, konopí, rákos, ovčí vlna apod. Ty lze využít pro nenosné konstrukce, některé pro nosné konstrukce objektů s malým počtem podlaží. Velké objekty o mnoha podlažích ale vyžadují využití materiálů o velkých pevnostech a současně s dlouhou trvanlivostí. Zde je jasně dominantním materiálem beton. Otázkou však je, zda je vždy nutné používat velké objemy betonu pro robustní těžké konstrukce, které výrazněji zatěžují životní prostředí počínaje výrobou a dopravou velkého množství materiálu ve fázi výstavby a konče velkými náklady na demolici a odvoz suti a na její recyklaci. Zde je na místě využití velkého potenciálu optimalizace betonových konstrukcí za účelem zvýšení komplexní kvality staveb z hlediska kritérií udržitelné výstavby. A význam tohoto potenciálu je úměrný narůstajícímu množství celosvětové spotřeby betonu. Často používám následující příklad – když budu optimalizovat spotřebu materiálu a související environmentální dopady týkající se výroby kávové lžičky, jistě každý ušetřený gram je příspěvkem ke snižování environmentální zátěže, nicméně dopad tohoBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

to vylepšení na globální stav životního prostředí bude zanedbatelný. Soustředíme-li se však na beton, který je pravděpodobně nejfrekventovanějším uměle vyráběným materiálem a jehož spotřeba neustále významným způsobem roste, můžeme i při relativně menším vylepšení parametrů dosáhnout výrazných příspěvků ke snížení globálních environmentálních dopadů. A v tom je třeba spatřovat největší význam environmentálně zaměřené optimalizace betonových konstrukcí a technologií jejich realizace. Tomu studentovi děkuji nejenom za námět k úvodníku, ale především za hlubší zamyšlení nad vnímáním betonu ve vztahu k životnímu prostředí i k ostatním aspektům udržitelné výstavby. Dnes přijde na zkoušku a netuší, že už má u mě předem jedno veliké plus. Petr Hájek

2/2008

1

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

12/ U

LTRA VYSOKOHODNOTNÝ BETON: ZÁKLADNA UDRŽITELNÝCH KONSTRUKCÍ

TRENDY STAVEBNICTVÍ S OHLEDEM NA PODMÍNKY TRVALÉ UDRŽITELNOSTI STAVEB

2 0 / –M B

ĚSTSKÝ OKRUH, STAVBA PELC TYROLKA ALABENKA

SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel.: 246 030 153 e-mail: [email protected] www.svb.cz

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

2 8 / PČOV K

OLOVRATY

NÁRODNÍ

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

/4

RECYKLACE ČERSTVÉHO BETONU

TECHNICKÁ KNIHOVNA

/48

BETONOVÉ

KONSTRUKCE PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU

/51

NÁVRH NOSNÉ KONSTRUKCE Z DUCTALU

/16

Ročník: osmý Číslo: 2/2008 (vyšlo dne 17. 4. 2008) Vychází dvouměsíčně

OBSAH

Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí

ÚVODNÍK Petr Hájek

TÉMA T RENDY

STAVEBNICTVÍ S OHLEDEM NA PODMÍNKY

VĚDA

TRVALÉ UDRŽITELNOSTI STAVEB

Břetislav Teplý, Petr Hájek, Vladimír Křístek / 4

P R O F I LY C HRYSO C HEMIE , S . R . O .

/8

H ELIKA , A . S .

STAVEBNÍ

/10 KONSTRUKCE

UHPC: ZÁKLADNA UDRŽITELNÝCH KONSTRUKCÍ Michael Schmidt, Thomas Teichmann /12 N ÁVRH NOSNÉ KONSTRUKCE Z D UCTALU Mark Rebentrost, Pavel Vaněk

/16

B ETONOVÉ KONSTRUKCE Petr Hájek H ODNOCENÍ

Nataliya Pokorná, Petr Štemberk, Alena Kohoutková

/56

Ž IVOTNOST A SPOLEHLIVOST Břetislav Teplý

/60

B IOKOROZE BETONU A MOŽNOSTI Libuše Ďurďová, Pavel Leber

N OVÝ

P ROBLEMATIKA ČISTÍREN ODPADNÍCH Petr Plichta, Jiří Ratzenbek

O SOUČASNÉM VÝVOJI – 2. POKRAČOVÁNÍ Jan Gemrich

C EMENT –

SOFTWARE NA STATIKU A NAVRHOVÁNÍ

SPŘAŽENÝCH BETONOVÝCH MOSTŮ

/68

NORMY •

/28

S VAŘOVÁNÍ BETONÁŘSKÉ OCELI Jiří Barták, Markéta Šilhavá

JAKOST

•

CERTIFIKACE

/72

SPEKTRUM O DBORNÁ

EXKURZE

/31

REŠERŠE

/32

AKTUALITY

BETONU

ČBS D UBAJ 2008

/75 /78

ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

S EMINÁŘE ,

ENVIRONMENTÁLNÍ STAVEBNÍ

KONFERENCE A SYMPOZIA

/80

MATERIÁL SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI

/34

Jan Gemrich B AZILIKA

V

G ABONU

/40

K AMENIVO – ZÁKLADNÍ Martin Netoušek

KÁMEN VÝROBY BETONU

M OŽNOSTI VYUŽITÍ STAVEBNÍCH Michael Stibůrek N ÁRODNÍ TECHNICKÁ Jan Žemlička

/42 ODPADŮ

/45

KNIHOVNA

/48

Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7 Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, 150 00 Praha 5

/26

VE VÝROBĚ CEMENTŮ

R ECYKLACE ČERSTVÉHO Jaroslav Bezděk

/62

Libor Švejda

A TECHNOLOGIE

Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Zdeněk Gärtner, Ing. Jan Gemrich, Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopředseda), Ing. Jan Hrozek, 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.

OPTIMÁLNÍ SANACE

VOD

PČOV K OLOVRATY Pavel Wiesner, Karel Janoch

MATERIÁLY

STAVEB

SANACE

V ÝSTAVBA

/24

/51

POUŽITÍ RECYKLOVANÉHO BETONU

SOFTWARE

OBJEKTU ZPRACOVÁNÍ

PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU

JAKO BĚŽNÉHO STAVEBNÍHO MATERIÁLU

MO, STAVBA P ELC T YROLKA – B ALABENKA Michal Hrdlička, Petr Hanuš, Martin Daniel / 2 0 MATEČNÝCH LOUHŮ

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

A VÝZKUM

FIREMNÍ

PREZENTACE

BEKAERT VSL Mott MacDonald CPJS-EPSTAL SMP CZ Betosan RIB Ing. Software Dlubal NEKAP CIFA-Agrotec

2. 2.

STR. OBÁLKY STR. OBÁLKY

/5 /15 /29 /31 /33 /63 /73 19

A

4.

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 2/2008

STR. OBÁLKY

Tisk: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5 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 630 Sk (+ poštovné a balné 6 x 35 = = 210 Sk), 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: Recyklované kamenivo z čerstvého betonu a tři frakce těženého kameniva, foto: Michal Števula BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

3

TÉMA TOPIC

TRENDY

STAVEBNICTVÍ S OHLEDEM NA PODMÍNKY TRVALÉ UDRŽITELNOSTI STAVEB BUILDING TRENDS WITH CONSIDERATION OF SUSTAINABILITY BŘETISLAV TEPLÝ, PETR HÁJEK, VLADIMÍR KŘÍSTEK Příspěvek uvádí současné trendy ve stavitelství, jejichž aplikace má mít příznivé důsledky ekonomické, ekologické i další. Zdůrazňuje se životnost, ekonomická vyváženost a ekologická šetrnost stavebního díla. Zmiňují se postupy performance-based, i důsledky rozporných cílů developerů a cílových uživatelů. Je naznačena role systémů hodnocení komplexní kvality staveb. The paper lists and describes current trends in building whose applications implicate positive economical, ecological and other consequences. Well balanced design service life, economy and environmental considerateness of building products are mentioned. Considering the performance-based approaches some impacts of contradictory aims of developers and final users is explained. The role of complex quality systems for assessment of buildings is stressed. Úvodem je nutno poznamenat, že v tomto příspěvku autoři uvádějí nové poznatky a trendy, částečně ale také opakují myšlenky a souvislosti již dříve zmiňované. Zdá se totiž, že pronikání některých zásad a postupů do praxe je velmi pomalé a obtížné, a seznámení co největšího počtu odborníků (projektantů, manažerů, investorů a též pracovníků legislativní sféry) s touto tématikou je potřebné, protože jejich aplikování může mít příznivé důsledky ekonomické, ekologické a v neposlední řadě též příznivý vliv na zachování konkurenceschopnosti českého stavebnictví. Připomeňme základní evropský předpis v oblasti stavebnictví, kterým je Směrnice Rady 89/106/EHS o stavebních výrobcích (Construction Products Directive – CPD). Účelem směrnice je zajistit sjednocení základních požadavků, kladených ve veřejném zájmu na stavební výrobky, a zajistit volný pohyb těchto výrobků v rámci Evropské unie a na území států, které s Unií uzavřely dohodu „PECA”. Směrnice stanovuje základní požadavky na stavby, definuje technické specifikace a určuje zásady prokazování shody stavebních výrobků s těmito technickými specifikacemi. Směrnice CPD uvádí šest základních požadavků: • mechanická odolnost a stabilita, • požární bezpečnost, • šetrnost k lidskému zdraví, prostředí a hygienickým potřebám,

• bezpečnost při užívání, • ochrana proti hluku, • energetická úspornost. Všechny tyto požadavky mají být plněny po celou dobu ekonomicky přiměřené životnosti. Jen s malou nadsázkou lze tedy říci, že „nadřazenými“ požadavky direktivy CPD jsou životnost a ekonomická vyváženost (o životnosti viz doprovodný článek [1]). Na revizi směrnice CPD se v současné době pracuje. Sice se nepředpokládají zásadní změny; nová verze kromě snahy po zjednodušení vyzdvihne důraz na performance-based přístupy (zde performance = užitná vlastnost; o této tématice podrobněji viz [2]). Tím budou dány možnosti k deklarování životnosti s vazbou na ekonomickou vyváženost a energetickou úspornost. To by mělo mít samozřejmě pozitivní dopad na snahy o celkovou ekologickou šetrnost stavebního výrobku/díla. V posledním období je v Evropě i USA zdůrazňována nutnost výrazných energetických úspor a to nejenom z čistě ekologických důvodů, ale především s ohledem na ekonomická rizika vyplývající ze závislosti na současných hlavních energetických zdrojích (ropa, zemní plyn), jejichž zásoby postupně klesají a které převážně pocházejí z politicky nestabilních oblastí. Proto se především otázka redukce provozní energie budov (které v současnosti spotřebovávají více než 40 % veškeré vyrobené energie) stala zcela klíčovou, do značné míry ovlivňující další vývoj konstruování budov. To vše úzce souvisí s problémy trvale udržitelného života, které jsou v posledních létech zmiňovány v mnoha oborech Obr. 1 Potenciál ovlivnění velikosti environmentálních dopadů i nákladů v průběhu životního cyklu Fig. 1 Environmental impact and cost influence potential within the life cycle Obr. 2 Plaketa označující úroveň certifikace LEED (USA) Fig. 2 LEED certification plaquette (USA) Obr. 3 Nová budova ústředí ČSOB Praha, Radlice, architekt J. Pleskot, realizace Skanska CZ Fig. 3 New ČSOB office building Prague, Radlice, Architect J. Pleskot, constructor Skanska CZ

2S[]ZWQS

2

@SQgZYZOQS

CÐWb ÖR`ÐPO =^Òdg

DÝabOdPO

BSQV\]Z]UWQYtY]\QS^QS

2SbOWZ\\td`V

9]\QS^x\\td`V

>]bS\QWtZ\]dZWd\\

1

>]bS\QWtZ\[]Ð\]ab]dZWd\\QSZY]d{dSZWY]abW S\dW`]\[S\btZ\QVR]ÔR×W\tYZOR×d`t[QW ÐWd]b\V]QgYZc

@SOZWhOQSabOdPg

>`]d]h

2S[]Z @SQgYZ

4thSÐWd]b\V]QgYZc]PXSYbc

4

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

TÉMA TOPIC lidské činnosti. Sem patří samozřejmě také stavebnictví, které se na celkových objemech spotřeby zdrojů (materiálů, energie aj.) podílí ze všech odvětví průmyslu nejvíce. Na tomto místě si dovolíme připomenout, že pojem trvalá udržitelnost v sobě zahrnuje ekonomické, environmentální a socio-kulturní aspekty a nelze jej zužovat pouze na ochranu životního prostředí. Ekonomický rozměr i socio-kulturní souvislosti jsou v tomto ohledu stejně významné. Ve vyspělých zemích se stále více projevuje snaha o významné inovace ve stavebnictví: objekty, konstrukce a stavební výrobky se navrhují a vyrábějí s ohledem na jejich cílové, specifické užitné vlastnosti (performance), tedy mj. s větším ohledem na přání zákazníka, ale také s ohledem na minimalizaci zátěže životního prostředí a trvalou udržitelnost obecně. Bohužel se nezdá, že by tímto směrem byla v ČR příliš zaměřena pozornost. Nicméně i u nás jsou již realizace staveb, které snesou srovnání se zahraničními příklady. Aplikace výše popsaných trendů bude vyžadovat úzkou spolupráci investora, projektanta, technologa, ekonoma i případně dalších specialistů, vždy s ohledem (či přímé spolupráci) na uživatele a konečného vlastníka. Také vzdělání stavebních inženýrů by mělo doznat tomu odpovídající změny [3]. OD KOLÉBKY PO HROB V souvislosti s výše uvedeným je nutno diskutovat a hlavně aplikovat nejnovější postupy a trendy, které se při navrhování stavebních konstrukcí ve vyspělých státech postupně uplatňují. Jedná se o optimalizaci jak užitné funkce, tak i nákladů, vzniklých za celý životní cyklus stavby (často bývá používán obrat „od kolébky po hrob“), a to vše s ohledem na šetrnost k životnímu prostředí. Vzhledem k vícekriteriálnímu, mnohoparametrickému a časově závislému charakteru problému je často nutné využívat pravděpodobnostních postupů, rizikové analýzy a dalších moderních přístupů – to vše s podporou legislativních opatření. Poznamenejme, že ta u nás zatím chybí; částečnou nápravu může přinést diskutovaná ekologická daň a povinnost průkazu energetické náročnosti budov. Jistý nárůst poptávky po energeticky a ekonomicky úsporných budovách nepochybně vyvolají též stoupající ceny energií, stavebních materiálů i prací. Tento trend je již zřetelný a mnozí současní investoři i u nás požadují výstavbu energeticky úsporných budov. Lze předpokládat, že tento trend bude pokračovat a sílit. Bylo by jistě prospěšné nastolit rovnováhu mezi omezenými investičními zdroji a pozdějšími (a nevyhnutelnými) náklady na provoz, údržbu, opravy, případné rekonstrukce (spojené se ztrátami vzniklými přerušením provozu), také např. náklady na pojištění a posléze nezbytnými náklady na demolice, recyklace a uložení odpadu. Zde připomeňme málo reflektovanou skutečnost, že náklady v průběhu provozování stavby vč. nákladů na její odstranění zpravidla dosahují něko- 3 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

likanásobku ceny pořizovací a je proto zřejmé, že nejekonomičtější řešení z hlediska celého životního cyklu nutně nespočívá v nejnižší pořizovací ceně. Vyhodnocení ekonomické efektivity je však evidentně rozdílné pokud jde o developera nebo cílového uživatele. ROZPORNÉ CÍLE DEVELOPERA A CÍLOVÉHO UŽIVATELE Proč tedy nejsou běžně náklady optimalizovány z dlouhodobého pohledu? Proč otázka optimalizace celkových nákladů stavebních objektů a jejich praktická aplikace v plánování a projektování naráží na neochotu investorů, majitelů a provozovatelů ke komplexnějšímu a dlouhodobějšímu pohledu? Pravděpodobně největší překážkou je to, že investor, který nezamýšlí sám stavbu dlouhodobě používat, nýbrž ji hodlá brzy prodat (developerské firmy apod., tedy nikoliv cíloví uživatelé), vyvíjí tlak na dosažení minimálních pořizovacích nákladů bez ohledu na to, že to nepochybně povede ke zvýšení – pravděpodobně významnému zvýšení – nákladů spojených s užíváním stavby. Ty ovšem již ponese nový majitel, respektive zprostředkovaně cílový uživatel objektu. Snižování počátečních nákladů tak může být z dlouhodobého hlediska kontraproduktivní! S ohledem na ekonomické dopady růstu cen energií i materiálů se iniciátory změn logicky stávají především cíloví uživatelé, kteří v rámci trhu požadují od developerů řešení zohledňující ve větší míře celý životní cyklus stavby. Nepochybně významnou roli zde hrají vlastnické poměry. Čím častěji se mění majitel nebo způsob a účel užívání objektu, tím méně je dlouhodobý pohled na náklady zajímavý. Jinými slovy – optimalizace nákladů úzce souvisí s typem vlastnictví objektu a jeho předpokládanou délkou. „Historie vlastnictví“ je u bytové nebo občanské stavby často velmi pestrá. U většiny inženýrských staveb – mostů, silnic, tunelů aj. – je zpravidla jen jeden majitel (stát, kraj, okres, město), který je současně developerem i cílovým uživatelem. Také účel užívání se nemění po celou životnost. V takovýchto případech by vlastník měl mít zájem optimalizovat náklady celkové, ne jenom ty okamžité. S tím ovšem souvisí také optimalizace spotřeb energie, materiálů a práce. To je zřejmě důvodem, proč jsou tyto trendy postupně v zahraničí aplikovány a vytváří se pro ně legislativní podpora. Potvrzuje to např. nařízení britské vlády, podle kterého musí být od roku 2002 státní zakázky nových i rekonstruovaných staveb posuzovány z cenového hlediska celého životního cyklu. Rozhodně není v souladu s těmito trendy skutečnost, že v ČR zatím při plánování, projektování a výstavbě nových objektů přetrvává přístup, při kterém není kladen důraz na zhodnocení celého životního cyklu. Naopak, u nás se ještě velmi často uplatňuje scestná zásada: „nejnižší pořizovací náklady = optimální řešení“, a to i u investorů, kteří jsou současně cílovými uživateli jako je např. stát. 2/2008

5

TÉMA TOPIC

Trpělivého čtenáře, který ve sledování tohoto textu dospěl až do tohoto místa, mohlo jistě napadnout, že uvedené argumenty se jeví ve světle současné situace na české stavební „scéně“ (2007), kdy výroba základních stavební materiálů a výrobků „nestíhá“ a kdy stavební firmy mají převis zakázek, jako poněkud nadnesené. Je však zřejmé, že se jedná o přechodný jev a výše zmiňované souvislosti o dlouhodobých důsledcích tím nemohou být zpochybněny. Kromě toho imperativ trvalé udržitelnosti stojí mnohem výše a měl by být intenzivněji uplatňován především z pohledu celku. POLITICKÉ A SPOLEČENSKÉ SOUVISLOSTI Celosvětově se stále více klade důraz na sledování tzv. celkových nákladů, tj. nákladů za celou dobu životního cyklu konstrukce. Úsilí se zaměřuje na jejich minimalizaci již v procesu projektování. Zdánlivě malé nedostatky/úspory v projektu nebo ve fázi výstavby mohou vést k problémům a vysokým nákladům v průběhu životního cyklu konstrukce. Je proto nutné zcela zásadně změnit přístup k návrhu, uvážit výběr materiálů, technologií, zohlednit i specifika údržbových prací a požadovat, aby projekty byly posouzeny také z hlediska provozních nákladů (např. vč. nákladů na energie) a nákladů na údržbu či opravy. Jen tak je možno náklady a energetickou náročnost optimalizovat. Je třeba si uvědomit, že největšího efektu, ať již z hlediska ekonomického, funkčního nebo environmentálního, lze dosahovat především v počátečních koncepčních fázích návrhu (obr. 1). Spolupráce architektů s inženýry jednotlivých technických profesí je v této fázi nutným předpokladem kvalitního návrhu zohledňujícího všechny aspekty udržitelné výstavby v rámci celého životního cyklu. Je též nutno důrazně připomenout roli politických zájmů a rozhodnutí. Poněkud s nadsázkou lze říci, že jedním ze souvisejících problémů je „nekompatibilita“ životnosti konstrukcí infrastruktury a délky volebních období. Je rozdíl mezi dlouhodobými pozitivními přínosy analýzy staveb v celém životním cyklu a okamžitých prokazatelných úspěchů/úspor používaných jako argumenty v předvolebních kampaních. Je proto třeba vytvořit mechanizmus, kdy politický kapitál je mnohem více svázán s celkovým životním cyklem infrastruktury. Dalším problémem je odlišnost (a často i rozpor) mezi zdroji a uživateli přínosů infrastruktury; navíc různí investoři mají obvykle rozdílné cíle a tedy i rozdílné přístupy k rozpočtům. Veřejnost obvykle není dobře informována – často z neznalosti všech okolností a dopadů, někdy i záměrně. Z hlediska psychologie je známa skutečnost, že veřejnost více hodnotí přínosy okamžité oproti přínosům v delším časovém horizontu, zejména jsou-li ne zcela jednoduše prokazatelné. To přináší znevýhodnění budoucích přínosů, často velmi významných. Identifikace záměrů politických a společenských rozhodnutí umožňuje inženýrům (obecněji stavebnímu průmyslu) vytvořit efektivnější prezentace a vybírat projektová řešení tak, aby nabídly dlouhodobé přínosy společnosti, včetně zahrnutí nutnosti udržitelného rozvoje a minimalizace možných rizik (ekonomických ztrát, prohřešků proti trvalé udržitelnosti). Z výše uvedeného je zřejmé, že inženýrská činnost je stále více spjata s činností manažerskou a často i politickou. Při rozhodování se musí uvážit nejenom sféra ekonomická, ale také ekologická a socio-kulturní. K aplikování takových postupů v praxi však dochází zatím jen ojediněle, většinou bez výrazněj6

ší opory ve stávajících normativních a legislativních dokumentech. Vytvoření legislativního rámce, který umožní či bude stimulovat nebo nutit stavebníky, projektanty i další k aplikování těchto trendů, je nezbytné. Mělo by to pak také vést k optimální alokaci zejména státních finančních prostředků právě s ohledem na dlouhodobá ekonomická hlediska a hlediska trvalé udržitelnosti; jinými slovy, legislativní opatření by měla zabránit rozdělování prostředků dle individuálních, krátkodobých zájmů a tlaků. HODNOCENÍ KOMPLEXNÍ KVALITY STAVEB Je všeobecně známou zásadou, že zvyšování kvality může být motivováno vzájemným porovnáváním různých výsledků a jejich ohodnocením. Na tomto principu funguje celý školský systém, kde klasifikace je hlavní motivací pro dosahování nejlepších znalostí v daném předmětu. Analogicky lze tento princip použít i pro zvyšování kvality staveb. V řadě zemí sílí snaha o zavedení standardizovaného systému hodnocení, umožňujícího vzájemné porovnání kvality realizovaných staveb. Postupně se vyvíjejí komplexnější hodnotící nástroje jako např. mezinárodní GBTool a SBTool, LEED (USA), BREEAM (Velká Británie), CASBEE (Japonsko) a další. V některých případech se hodnocení prostřednictvím určitého modelu stalo uznávaným certifikátem kvality. Např. hodnocení prostřednictvím LEEDu se v USA stalo i významným marketingovým nástrojem – developeři a vlastníci objektů si vedle hlavních vstupů objektů umísťují plakety s označením dosažené úrovně hodnocení LEED (obr. 2). Úroveň certifikace pak využívají ke zvýšení obchodní atraktivity dané nemovitosti při jejím prodeji nebo pronájmu, nebo čistě jako deklaraci progresivního přístupu firmy užívající daný objekt. Ačkoliv je LEED systém určený pro specifické poměry USA, máme již i u nás první budovu certifikovanou tímto hodnotícím systémem. Jde o novou budovu České obchodní banky v Praze Radlicích, která zatím získala hodnocení LEED silver, nicméně na základě následného upřesnění parametrů a případných technických vylepšení má šanci dosáhnout vyššího hodnocení LEED gold (obr. 3). ZÁVĚREČNÉ POZNÁMKY Závěrem uveďme ještě některé údaje či poznámky, které dokreslují situaci: • 60 % energie se v EU spotřebovává v souvislosti se zastavěným prostředí (z toho asi 2/3 v souvislosti s bydlením); • stavebnictví vytváří 40 % z celkového množství člověkem vyprodukovaných odpadů; • v řadě států jde více než 50 % výdajů ve stavebním sektoru do údržby, oprav a rekonstrukcí; v ČR se tomu blížíme. To signalizuje potřebu kvalitnějšího stavění/rozhodování s ohledem na životní cyklus; • dle současných norem sice klient může rozhodovat aktivně a uváženě o požadované životnosti, úrovni spolehlivosti a relevantních mezních stavech v zájmu optimalizace nákladů za životní cyklus stavby; bohužel, to zatím není využíváno. V této souvislosti může být zajímavé uvést, že se stále častěji objevují návrhy, aby životnost stavebních konstrukcí či prvků (zejména těch, které jsou obtížně přístupné nebo obtížně vyměnitelné) byla navrhována na 80 až 200 let, oproti současným, nižším, často jen implicitně uvažovaným hodnotám (50 let u občanských staveb, příp. 100 let u mostů);


2/2008

Literatura: [1] Teplý B.: Životnost a spolehlivost staveb. Beton TKS 02/2008 [2] Teplý B.: Seznámení s Performance-Based. Materiály pro stavbu, 8/2007, 16–18 [3] Kohoutková A., Teplý B.: Komplexní přístup ke vzdělávání v oblasti navrhování konstrukcí na životnost. Stavební obzor 9/2007, 261–263 [4] Teplý B.: Scénáře a analýza rizik. Sborník konference „PPK 2004 – Pravděpodobnost porušování konstrukcí” (edit. Novák, Vejvoda), Brno, 2004, str. 229–236 [5] Hájek P: Metodika pro komplexní hodnocení kvality budov v rámci životního cyklu. Sborník konference Vykurovanie 2006, Tatranske Matliare, 2006

• možnost ovlivnit celkové náklady i dopady stavby na životní prostředí je odlišná v jednotlivých fázích životního cyklu. Schematicky je to naznačeno na obr. 1, ze kterého je zřejmá dominantní úloha návrhového stádia; • v praxi doposud nejsou aplikovány výše zmíněné pravděpodobnostní postupy. Poznamenejme, že jejich uplatnění může být nezbytné také při: a) hodnocení nákladů za životní cyklus, jelikož některé jejich části se uplatní jen s jistou pravděpodobností; b) stanovování kvantifikovaného rizika [4], které se stanovuje jako součin hodnoty očekávaných škod a pravděpodobnosti, se kterou by mohly nastat. Odhad kvantifikovaného rizika je důležitý pro zkvalitnění rozhodovacích a řídících činností. • zavedení certifikace, resp. hodnocení komplexní kvality staveb [5] může sloužit jako významný stimulační prostředek pro rychlejší uplatňování nových principů výstavby vedoucí k naplňování kritérií udržitelné výstavby. Tento text vznikl s cílem podpořit rozvoj naznačených moderních postupů v českém stavebnictví, připomenout, uvést, či vysvětlit některé souvislosti a důsledky. Tento příspěvek byl vypracován v rámci činnosti centra CIDEAS – projekt 1M0579 (MŠMT ČR). Uvedené výsledky též souvisejí s řešením projektů 103/06/0674 a 103/06/1562 udělených Grantovou agenturou České republiky. Text článku byl posouzen odborným lektorem. Prof. Ing. Břetislav Teplý, CSc. Stavební fakulta TU v Brně Veveří 331/95, 602 00 Brno tel.: 541 147 642 e-mail: [email protected] Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. tel.: 224 354 459, fax: 233 339 987 e-mail: [email protected] Prof. Ing. Vladimír Křístek, DrSc. tel.: 224 353 875, fax: 233 337 362 e-mail: [email protected] oba: FSv ČVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6

síla zkušenosti Mott MacDonald Ltd. je jedna z nejvĚtších svĚtových multi-disciplinárních projektovĚ inženýrských konzultaþních spoleþností Mott MacDonald Praha, s.r.o. je þeská poboþka mezinárodní spoleþnosti Mott MacDonald Ltd. Naše organizace poskytuje služby v mnoha oblastech inženýrského poradenství a projektového managementu. Jedná se o poradenské služby, zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování a posuzování všech stupŁŢ projektové dokumentace, Őízení a supervize projektŢ. Tyto þinnosti zajišŘujeme v tĚchto oblastech: Silnice a dálnice Železnice Mosty a inženýrské konstrukce Tunely a podzemní stavby Vodní hospodáŐství Životní prostŐedí Geodetické práce GraӾcké aplikace Inženýring a konzultaþní þinnost Kontakt: Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. Ing. JiŐí Petrák Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 www.mottmac.cz, e-mail: [email protected]

PROFILY PROFILES

CHRYSO CHEMIE, S. R. O. Technologie betonu zaznamenala v uplynulých dvou desetiletích významný pokrok. Byl vyvolán potřebami rozvíjejícího se stavebnictví a umožněn aktivnějším zapojením výsledků vědy a výzkumu. Zjevně největší podíl na změnách v technologii betonu měla a stále má chemie. Chryso Chemie vstoupila do českého betonu v roce 1997 ještě jako integrální součást skupiny Lafarge. Změny vlastnických vztahů zahájené v roce 2001 se stabilizovaly a dnes představuje nezávislý holding Materis, do kterého Chryso náleží, jednu z největších globálních skupin v oblasti stavební chemie (aluminátové cementy, malty a sanační hmoty, barvy a přísady do betonu a cementu, osm tisíc zaměstnanců ve dvaceti zemích, roční obrat okolo 50 mld. Kč). Na konci prvního desetiletí existence samostatné společnosti Chryso Chemie se podařilo dokončit proces vytvoření funkční struktury založené na třech vzájemně spolupracujících pólech – výroba, laboratoř a aplikace. V procesu výroby využívá Chryso Chemie od svého počátku základny v severočeských Čížkovicích, která umožňuje výrobu plastifikátorů a dalších přísad vyráběných jako formulované produkty. Skladovací kapacita výrobny je 270 tis. l surovin a hotových výrobků v nádržích a 150 tis. l v kontejnerech, výrobní kapacita 50 až 60 t denně. V roce 2007 prošlo výrobnou celkem 4 600 t přísad, z toho zhruba 4 000 t vlastních výrobků Chryso Chemie a 600 t moderních superplastifikátorů z produkce mateřské firmy.

Výrobna v Čížkovicích dodává dvě desítky různých přísad, které jsou podrobeny vnitropodnikové kontrole podle ČSN EN 934-2 a systém kontroly je certifikován Qualiformem Slovakia, s. r. o., notifikovanou osobou reg. č. 1481. Celkem je v katalogu Chryso Chemie více než osmdesát položek, vedle přísad do betonu i kompletní sortiment odbedňovacích přípravků, výrobky k ošetření a ochraně betonu, k ovlivnění jeho estetických vlastností, pigmenty, přípravky pro speciální aplikace a veškerá vlákna do betonu. Činnost laboratoře stavebních materiálů pod vedením Ing. Hany Kučerové, PhD., se zaměřuje do dvou základních směrů. Prvním úkolem laboratoře je vývoj nových přísad, zejména superplastifikátorů, které představují „vlajkovou loď“ každého výrobce. Opírá se o spolupráci s výzkumným oddělením mateřské firmy z Francie, jehož potenciál odpovídá pozici technologického lídra oboru. Přizpůsobení vlastností přísad musí ovšem respektovat lokální zvláštnosti českého betonového stavitelství, počínaje surovinovou základnou přes ekonomické a technické odlišnosti až k historickým souvislostem. Z tohoto důvodu bylo přenesení těžiště této činnosti z centrálních laboratoří zásadní změnou, která upevnila pozici Chryso Chemie, s. r. o., na českém trhu. Druhou oblastí, kde laboratoř stavebních materiálů aktivně zasahuje do činnosti společnosti, jsou veškeré zkoušky umožňující technologickou podporu pro zákazníky. Patří sem rozbory vstupních materiálů, zkoušky na čerstvém i ztvrdlém betonu a speciál-

● Iceland Island

Norway Norsko ● Ireland Irsko ■ CHRYSO Polska ● ● Netherlands CHRYSO UK ■ Nizozemí ■ CHRYSO Chemie S.R.O CHRYSO France ■ ● ■ Romania CHRYSO Italia Rumunsko CHRYSO Aditivos España ■ ■ CHRYSO Turkey CHRYSO Aditivos Portugal ■ ● ● Tunisia ● Morocco Tunisko Iran Maroko ● Irán Egypt Egypt

CHRYSO Canada ■

CHRYSO Inc. ■

● CHRYSO Gulf

SWC CHRYSO ■

French Antillas ● Francouzské Antilly

French Guyana ● Francouzská Guyana

■ CHRYSO Mascareignes

CHRYSO Brasil ■ ● French Polynesia Francouzská Polynézie

CHRYSO SAF ■

● Distributors and agents Distributoři a obchodní zastoupení

Výrobny Chryso, distributoři a obchodní zástupci

8

■ CHRYSO sites Výrobny CHRYSO


2/2008

PROFILY PROFILES

ní zkoušky, např. kalorimetrická měření vývoje hydratačního tepla v průběhu tuhnutí betonu nebo simulace výroby vibrolisovaného betonového zboží na unikátním zařízení vyvinutém v laboratoři. Jakkoliv je činnost laboratoře prováděna co nejobjektivnějším způsobem, Chryso Chemie neusiluje o její akreditaci jako autorizované osoby, protože shledává v paralelním uspořádání „laboratoř – dodavatel“ zásadní střet zájmů. Proto v konečné fázi spolupracuje laboratoř Chryso Chemie s většinou autorizovaných osob přítomných v prostředí českého betonářského průmyslu. Třetím základním pólem činnosti Chryso Chemie je technické oddělení s obchodními zástupci. Jeho úkolem je pod vedením technického ředitele Ing. Radomíra Ruckiho podporovat prodej přísad u zákazníků, řešit jejich technologické problémy a navrhovat vhodná řešení na základě jimi definovaných požadavků. Regionální uspořádání tohoto oddělení na osách Plzeň-Praha, České Budějovice-Praha, Uherské Hradiště-Brno přispívá k jeho reaktivitě. Vedle přísad do betonu vyvíjí a dodává Chryso i chemické přísady používané při výrobě cementu, zejména v procesu mletí slínku. Jejich správná aplikace přispívá ke zvýšení produktivity výroby, zlepšení kvalitativních vlastností cementů a snížení výrobních nákladů. Chemické přísady Chryso, zejména superplastifikátory, byly v posledních letech použity při stavbách nejvýznamnějších mostních objektů v Evropě (Pont de Normandie, Vasco de Gama, Rion-Antirion nebo Millau) a také v České republice (zejména objekty na D47).

Rion-Antirion

Ing. Václav Brož, CSc. Chryso Chemie, s. r. o. Sokolovská 55/81, 186 00 Praha 8 www.chryso.cz

Pont Vasco de Gama

Pont de Normandie BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

9

PROFILY PROFILES

HELIKA, A. S. Helika působí na českém trhu investiční výstavby již od roku 1990. V tomto oboru se vyprofilovala a dlouhodobě působí jako přední architektonická, projekční a inženýrská společnost zejména v oblastech architektury, pozemního stavitelství, dopravních staveb a rovněž v oblasti návrhů stavebních konstrukcí. Od května 2004 rozšířila společnost Helika své aktivity na Slovensko a otevřela svoji pobočku v Bratislavě. V červnu 2007 se stala součástí nadnárodní korporace společností Obermeyer působících v zemích celého světa. Od svého založení se společnost Helika zaměřuje na zpracování technicky složitých projektů velkého rozsahu. V průběhu celého procesu projekční přípravy vystupuje zejména jako architekt, projektant, odborný garant, koordinátor a poradce investora. Na českém trhu investiční výstavby poskytuje komplexní služby od přípravné fáze přes poradenství a technicko ekonomickou analytiku, zpracování projektové dokumentace, zajištění nezbytných povolení, autorské dozory a předání dokončeného projektu až po jeho uvedení do provozu. Společnost Helika zaměstnává cca 120 stálých pracovníků, z čehož ateliér konstrukční statiky tvoří 15 specialistů projektantů a konstruktérů. Kromě toho Helika disponuje rozsáhlou, dlouhodobě osvědčenou, sítí spolupracujících specialistů, díky nimž pružně a efektivně zajišťuje doplňující činnosti, které přímo nezajišťuje svými interními zdroji. Helika je dlouholetým členem České betonářské společnosti, České komory autorizovaných inženýrů a techniků ve stavebnictví, Českého svazu stavebních inženýrů, Hospodářské komory ČR a Svazu podnikatelů ve stavebnictví. Helika má široce certifikovaný systém řízení jakosti dle mezinárodních standardů ČSN EN ISO 9001:2001, jímž je garantován vysoký standard služeb v oblasti navrhování pozemních a dopravních staveb, infrastruktury, navrhování architektury, konstrukcí staveb a poskytování inženýrských služeb. Helika získala rovněž certifikát zavedení systému environmentálního managementu ISO 14001 potvrzující dodržování zásad ochrany životního prostředí a OHSAS 18001:1999 systému managementu bezpečnosti. Technické vybavení společnosti patří k nejmodernějšímu a je na velmi vysoké úrovni. Tento fakt je základním předpokladem, vedle mimořádné a rozsáhlé oborové zkušenosti a erudice specialistů Heliky, pro špičkové zpracovávání projektů. Projektová dokumentace zpracovávaná ve společnosti Helika je plně digitalizovaná s využitím grafického prostředí AutoCAD.

1a)

10

Výpočetní software pro návrh stavebních konstrukcí je založen na komplexním 3D systému ESA PT firmy SCIA CZ, resp. RFEM firmy Ing. Software Dlubal, s. r. o., a specializovaných modulech firmy FINE, spol. s r. o. Pro návrh vyztužování konstrukčních prvků je užíváno „kreslících“ modulů firmy RECOC, s. r. o. Ateliér konstrukční statiky se zabývá projekční a konstrukční činností v oboru statika a dynamika stavebních konstrukcí. „V oblasti návrhů konstrukcí pozemních, inženýrských, průmyslových a dopravních staveb poskytujeme špičkové služby v oblastech navrhování betonových a železobetonových konstrukcí, ocelových konstrukcí, zděných konstrukcí, základových konstrukcí (včetně speciálního zakládání), opěrných zdí, zárubní a pažících stěn, spřažených a kombinovaných konstrukcí a také v navrhování stožárů a věží či mostů a lávek“, říká Ing. Martin Půlpán, vedoucí ateliéru konstrukční statiky. „Kromě návrhů konstrukcí novostaveb v Helice s úspěchem řešíme rekonstrukce a sanace objektů v nejširší míře technické složitosti“, dodává Ing. Půlpán. V případě standardních projektů těžiště činností specialistů ateliéru konstrukční statiky spočívá v posuzování stávajících konstrukcí objektů, v návrzích sanací nevyhovujících konstrukcí či jejich částí, v návrzích provizorních zajištění objektů např. při provádění staveb, v návrzích úprav a rekonstrukcí stávajících nosných částí (např. v případě památkově chráněných objektů) atp.

Obr. 2 Tribuna D dostihového závodiště v Pardubicích

1b)


2/2008

PROFILY PROFILES Obr. 1 Obr. 2 Obr. 3 Obr. 4 Obr. 5 Obr. 6

2

Hovoříme-li o kompletním rejstříku vysoce specializovaných a odborných služeb v oblasti konstrukční statiky a dynamiky, je vhodné zmínit, že nikoliv výjimečným produktem odborníků z Heliky jsou oborové znalecké posudky, nezávislá kontrola projektů či provádění autorského a technického dozoru. Helika v uceleném spektru svých služeb plnohodnotně a kvalifikovaně zajišťuje odborný servis investorům ve všech fázích projektu a ateliér konstrukční statiky standardně zpracovává všechny stupně projektové dokumentace dle norem ČSN, DIN, EN anebo dle jiných specifických standardů (např. konstrukční návrhy specificky omezující regulativy pojišťovacích ústavů). Jednotlivé konstrukční návrhy jsou zpracovávány s cílem dosáhnout nejvyšší hospodárnosti a přitom zajistit maximální využitelnost vlastností uplatněných materiálů. „K našim nejvýznamnějším realizovaným projektům patří


FN Motol v Praze Národní technická knihovna v Praze 6 Nová Karolina v Ostravě Sazka Aréna v Praze Univerzitní nemocnice v Libreville, Gabon Bazilika v Libreville, Gabon

např. rekonstrukce budov ústředí České národní banky v Praze, výstavba multifunkčního projektu Centrum Chodov na Jižním Městě, výstavba chirurgického pavilonu Vojenské nemocnice v Praze-Střešovicích, administrativní budova Corsa IIa v PrazeKarlíně či rekonstrukce Dětské fakultní nemocnice v Motole“, říká Ing. Půlpán. K dalším projektům pak patří obytný komplex Zelené údolí v Praze-Kunraticích, multifunkční sportovní centrum Sazka Aréna v Praze či Národní technická knihovna, kde společnost Helika působí v roli generálního projektanta. Společnost Helika je v současnosti generálním projektantem Nové Karoliny, projektu o rozloze 30 ha v samém centru města Ostrava, a v africkém Gabonu architektem a generálním projektantem basiliky a univerzitní nemocnice v hlavním městě Libreville.

Ing. Martin Půlpán Helika, a. s. Beranových 65, P. O. Box 4 199 21 Praha 9-Letňany tel.: 281 097 111, fax: 281 097 200 e-mail: [email protected]

3

6

4

5

2/2008

11

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

ULTRA

VYSOKOHODNOTNÝ BETON: ZÁKLADNA UDRŽITELNÝCH KONSTRUKCÍ ULTRA-HIGH-PERFORMANCE CONCRETE: BASIS FOR SUSTAINABLE STRUCTURES MICHAEL SCHMIDT, THOMAS TEICHMANN Ultra vysokohodnotný beton (UHPC) je velmi hutný a korozi odolávající beton s pevností v tlaku dosahující hodnot 150 až 200 MPa. Umožňuje výstavbu úsporných a subtilních konstrukcí, které jsou schopné přenášet vysoká zatížení a jsou velmi odolné. Současným příkladem je most Gaertnerplatz v Kasselu. 136 m dlouhá hybridní konstrukce se skládá z lehkého ocelového prostorového příhradového nosníku se dvěma horními přírubami, které jsou vyrobeny z UHPC stejně jako mostovka, jejíž tloušťka v nejtenčím místě je 80 mm. Poprvé v historii byly nosné betonové prvky spojeny pouze epoxidovou pryskyřicí. Díky jemné subtilní struktuře je hmotnost mostu pouze 349 t na rozdíl od zhruba 850 t vážícího klasického mostu z předpjatého betonu. Se snížením hmotnosti se výrazně snižuje i objem surovin, potřebné energie, vyprodukovaných emisí a celkový dopad na životní prostředí. Uvážíme-li fakt, že náklady na výstavbu mostu nepřesáhly výši nákladů, které by stála stavba s použitím „tradičních“ metod a to, že funkční životnost UHPC je mnohem vyšší, můžeme prohlásit, že UHPC představuje vysoce efektivní cestu ke zvyšování udržitelnosti betonových staveb. Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is a very dense and corrosion resistant concrete with a compressive strength of about 150 to 200 MPa. It allows for material saving filigree but nevertheless highly loadable and

durable constructions. One actual example is the Gaertnerplatz bridge in Kassel. The 136 m long hybrid structure consists of a light 3-D steel truss being combined with two upper chords and a min. 80 mm thin bridge deck– both made of UHPC. For the first time in the world the load bearing concrete elements are connected by an epoxy resin only. Due to the filigree structural layout the mass of the bridge is 349 t only compared to about 850 t for a conventional bridge made of prestressed concrete. In correlation with the reduced mass the amount of raw materials, of energy and of emissions is significantly reduced and the impact on the environment is lowered. Considering the fact that the cost of the bridge did not exceed those for a „traditional“ construction and that UHPC has a much longer service live, one can state that the use of UHPC is a very effective way to increase the sustainability of concrete structures. Ultra vysokohodnotný beton je charakterizován extrémně hustou strukturou bez kapilárních pórů, zvýšenou odolností vůči korozi a pevností v tlaku 150 až 200 MPa. Pomocí výztuže z dostatečného množství oceli nebo jiných vysokohodnotných vláken lze pevnost v tahu zvýšit až na 15 MPa a pevnost v tahu za ohybu až na 35 až 45 MPa. Vysoká pevnost v tlaku umožňuje značnou míru předpětí. Materiál a jeho použití jsou podrobně popsány v [1, 2]. Most Gaertnerplatz v Kasselu je první aplikací UHPC při výstavbě mostu pro pěší velkého rozpětí

v Německu a prvním mostem na světě, jehož nosné betonové prvky jsou spojeny výhradně epoxidovou pryskyřicí [3, 6]. Obrázek mostu krátce před dokončením v červnu 2007 (obr. 1) přibližuje dojem, kterým hybridní konstrukce působí. Obr. 2 znázorňuje průřez realizovaného mostu a alternativní řešení „tradiční“ konstrukce se stejnou nosností z běžného předpjatého betonu C34/45 podle EN 206. Horní příruby prostorové příhradové konstrukce mostu Gaertnerplatz jsou složeny ze štíhlých prefabrikovaných předpjatých prvků o délce 12 až 36 m a s průřezem pouhých 300 × 400 mm. Tyto jsou uchyceny na ocelovou konstrukci rámu a předem zkompletované prvky byly uloženy na pilíře. Poté byly na nosníky přilepeny desky mostovky o šíři 5 m a tloušťce 85 až 120 mm a nosníky byly dodatečně vnitřně předpjaty po celé délce mostu. Složení UHPC použitého na výstavbu mostu Gaertnerplatz je uvedeno v tabulce 1. Charakterizuje je poměrně vysoké množství cementu a mikrosiliky, velice nízký vodní součinitel o hodnotě okolo 0,2 a použití jedné nebo několika jemně mletých minerálních mouček, v první řadě však oxidu křemičitého za účelem dosažení optimální hustoty uložení jemných podílů v matrici [2, 4, 5]. Z tabulky 1 je patrné, že zejména v důsledku vysokého obsahu cementu je spotřeba energie na 1 m3 UHPC téměř dvojnásobná ve srovnání s běžným betonem. V důsledku toho vycházejí i dvojnásobné dopady z hlediska hodnocení vlivu na skleníkový efekt. Avšak samotný materiál není tím pravým měřítkem. Je nutné vzít v úvahu celkový objem betonu, ocelové výztuže atd. použitých k výstavbě konkrétního objektu. Obr. 2 objasňuje rozdíly mezi oběma uvažovanými variantami. V důsledku větších rozměrů všech součástí by celková hmotnost běžné masivní konstrukce činila přibližně 850 t, hybridní most však váží Obr. 1 Pohled na most Gaertnerplatz v Kasselu Fig. 1 View of the Gaertnerplatz bridge in Kassel

12


2/2008

STAVEBNÍ

pouhých 350 t. Jeden příklad za všechny – minimální tloušťka prefabrikovaných dílců mostovky je 85 mm, což představuje jen 34 % masivní alternativy. Nahrazením ocelových trubek příhradové konstrukce prvky z předpjatého UHPC stejných rozměrů by došlo k úspoře o dalších 15 t (varianta 2 v tab. 2). Návrh příhradové konstrukce sestavené pouze z UHPC je technicky dosažitelný. Např. na obr. 3 je model mostu Gaertnerplatz v měřítku 1:2. Tři alternativy uvedené na obr. 2 jsou vzájemné porovnány v tab. 2 s ohledem na spotřebu surovin a energie. Navzdory vyššímu obsahu cementu v každém m3 UHPC by most neobsahoval více, než 80 % cementu potřebného k výstavbě běžné betonové konstrukce, a to i v případě, že by UHPC byl využit i k výrobě příhradové konstrukce namísto oceli (varianta 2). Pokud jde o celkovou spotřebu energie – včetně energie potřebné k výrobě a dopravě oceli a betonových prvků – je bezkonkurenčně na prvním místě ocel pro výrobu příhradové konstrukce, výztuž z ocelových vláken a předpjatá ocel v prvcích z UHPC i konvenční výztuha v základech, patkách a pilířích. Hybridní struktura není ekologicky optimálním řešením z hlediska spotřeby energie právě díky vysokému obsahu energie v oceli v příhradové struktuře a v prvcích upevnění UHPC nosníků


Beton C35/45 Cement [kg/m³] 350 Křemenná moučka [kg/m³] Křemenný písek/štěrk [kg/m³] 1802 Voda [kg/m³] 175 Mikrosilika [kg/m³] Ocelová vlákna [kg/m³] 1702 Primární spotřeba energie1) [MJ/m³] Skleníkový efekt [kg/m³] 282 1) Výpočet proveden na základě běžně přijatých údajů o působení uvedených v [7, 8, 9, 10]

dopadu – potenciál poškození ozonové vrstvy, potenciál okyselení prostředí, přispívání ke skleníkovému efektu (globální hodnota) a spotřeba neobnovitelné energie a primárních surovin u varianty 3 (běžná betonová konstrukce) a varianty 2 (optimalizovaná příhradová konstrukce vyrobená výhradně z UHPC). Je zřejmé, že lehká a filigránsky subtilní struktura z ultra vysokohodnotného betonu je po ekologické stránce přijatelnější ve všech pěti hlavních kritériích. Navzdory ekologickým aspektům musíme zvážit i to, že UHPC je díky husté struktuře bez kapilárních pórů mnohem odolnější vůči škodlivým plynným i kapalným látkám než běžný a dokonce i než vysokohodnotný beton. Trvanlivost a tím i provozní životnost tohoto materiálu je významně vyšší bez zvýšení potřeby ochrany nebo oprav, ba dokonce s nižšími nároky. Praktická zkušenost z výstavby mostu Gaertenplatz prokázala, že nákla-

UHPC 733 183 1008 161 230 75 3440 571

Tab. 1 Spotřeba energie a skleníkový efekt na 1 m3 běžného betonu a UHPC Tab. 1 Energy demand and greenhouse effect of 1m3 of ordinary concrete and of UHPC Obr. 2 Srovnání hodnocení průřezů, a) stávající návrh s UHPC a ocelovými příhradami (varianta 1 v tabulce 2) nebo s příhradami vyrobenými z UHPC (varianta 2 v tabulce 2), b) konvenční návrh z běžného předpjatého betonu (varianta 3 v tabulce 2) Fig. 2 Comparison of the cross section evaluated, a) existing design with UHPC and a steel truss (version 1 in Tab. 2) or with a truss made of UHPC (version 2 in Tab. 2), b) conventional design consisting of prestressed ordinary concrete (version 3 in Tab. 2) Obr. 3 Model mostu Gaertnerplatz v měřítku 1:2, příhradová konstrukce provedena z UHPC Fig. 3 Model of the Gaertnerplatz bridge in the scale 1:2, truss structure made of UHPC

horní nosník UHPC UHPC / ocel k rámu. Použitím UHPC k výrobě příhradové struktury (varianta 2) by se dosáhlo úspory energie minimálně o 50 %. Aby bylo možné porovnat a shrnout různá ekologická kritéria – suroviny, spotřebu energie a emise – byla použita všeobecně přijatá kriteria ekologických dopadů, která uvažují různé typy zátěže s ohledem na jejich individuální dopad na životní prostředí. Tyto faktory byly převzaty z [7 až 10]. Na obr. 4 jsou porovnána nejdůležitější kritéria ekologického BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

13

STAVEBNÍ


Materiál Cement Mikrosilika Kamenivo Voda Ocelová vlákna Ocelová výztuž (vč. základů, patek a pilířů) Předpjatá ocel Ocelová příhrada vč. spojů Celkem

UHPC + Ocel (varianta 1) (příhrada z oceli) Suroviny [t] Energie [MJ] 87 31 000 16 151 2 200 19 7,2 171 000

UHPC+UHPC (varianta 2) (příhrada z UHPC) Suroviny [t] Energie [MJ] 98 35 199 18 170 2 518 21 10 242 800

22

541 000

22

541 000

70

1 720 000

8 51 62 361

223 000

12

327 000

10

278 000

1 441 000

-

-

-

-

2 409 200

351

1 148 517

880

2 050 256

Tab. 2 Spotřeba surovin a energie tří alternativních variant Tab. 2 Demand in raw materials and energy of three alternative bridge designs (constructions)

dy na provedení takovéto inovativní konstrukce odpovídají nákladům na konvenční betonový nebo ocelový most stejné nosnosti. Uvážíme-li všechny tři aspekty

– ekologický dopad, trvanlivost a náklady – můžeme shrnout, že konstrukce vyrobené z UHPC podle odpovídajícího návrhu, který využívá vysoké hodnoty značných pevností a vysoké trvanlivosti vykazují vynikající úroveň udržitelnosti ve srovnání s konstrukcemi provedenými z oceli nebo běžných betonů. Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schmidt Dipl.-Ing. Thomas Teichmann Universität Kassel Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens Mönchebergstrasse 7, 34121 Kassel, Germany tel.: +495 618 042 601, +495 618 042 662 e-mail: [email protected] www.uni-kassel.de

ÄæÝáXæâlÙâÙæÛÝÙ Ï»¾Ñ

3[WaS1= µSYdWdOZS\bIbK

Obr. 4 Porovnání dopadu na životní prostředí mostních konstrukcí z UHPC, podle tab. 2 Fig. 4 Comparison of the impact on the environment caused by the bridge constructions # "# " !# ! # # #

©©¤¤ ©¤¤¤ ¨©¤¤ ¨¤¤¤ §©¤¤ §¤¤¤ ¦©¤¤ ¦¤¤¤ ¥©¤¤ ¥¤¤¤ ©¤¤ ¤

C6>1µ]QSZ dÝabOdPO

C6>1µ]QSZ dÝabOdPO

14

Běžný beton (varianta 3) (předpjatý masivní beton) Suroviny [t] Energie [MJ] 120 43 080 620 9 176 60 -

^]chSC6>1 cÐdt\

RS[]ZWQS

^]chSC6>1 cÐdt\

RS[]ZWQS

^ÂSR^XObÝPSb]\ QSZYS[

^ÂSR^XObÝPSb]\ QSZYS[

Literatura: [1] Schmidt M., Fehling E., Geisenhanslüke C. (Ed.): Ultra High Performance Concrete (UHPC). Proc. Inter. Symp. on UHPC, Kassel, Sept., 2004, 868pp. SME Series No.3. Kassel Univ. Press. ISBN:3-89958-086-9 [2] Fehling E., Schmidt M., Teichmann T., Bunje K., Bornemann R., Middendorf B.: Entwicklung, Dauerhaftigkeit und Berechnung Ultra-Hochfester Betone (UHPC), Forschungsbericht DFG FE 497/1-1. SME Series, No. 1. Kassel Univ. Press 2005. ISBN 3-89958-108-3 [3] Fehling E., Bunke K., Schmidt M., Tue N. V., Schreiber W., Humburg E.: Design of first UHPC-Steel Bridge across the River Fulda in Kassel, Germany, Paper IABSE Conference, Weimar 2007 [4] Teichmann T., Schmidt M.: Influence of the packing density of fine particles on structure, strength and durability of UHPC, Proc. Int. Symp. on UHPC, Kassel 2004, pp 313–323 (see [1]) [5] Schmidt M., Geisenhanslüke C.: Optimierung der Zusammensetzung des Feinstkorns von Ultra-Hochleistungsund selbstverdichtendem Beton, beton, Heft 5, 2005 [6] Schmidt M., Teichmann T.: New Developments in Ultra-High Performance Concrete– non corrosive PVA-fibres and glueing of structural elements, Proc. fib Congress, Naples, June 2006 [7] Verein Deutscher Zementwerke e.V.: Umweltdaten der Deutschen Zementindustrie 2001, Verlag Bau + Technik, Düsseldorf, 2001 [8] Hrsg.: Gesamtverband des deutschen Steinkohlenbergbaus, Essen Rohstoffeinsatz in hochindustrialisierten Volkswirtschaften – ein strukturprägender Faktor. Forschungsvorhaben des Herausgebers, Endbericht 2005, http//www.gvst.de [9] Hrsg.: Sozialpolitische Arbeitsgemeinschaft der Deutschen Zementindustrie, Industriegewerkschaft BauenAgrar-Umwelt; Industriegewerkschaft Bergbau, Chemie, Energie; bearbeitet von Löckener, R.; Timmer, B.: Nachhaltigkeit und Zementindustrie – Dokumentation von Beiträgen und Handlungsoptionen; Düsseldorf: Verlag Bau + Technik, 2002 [10] Jerebic D.: Eine vergleichende Ökobilanzierung zur Gärtnerplatzbrükke aus UHPC, Diploma thesis, TU of Kassel, 2005


2/2008

FIREMNÍ PREZENTACE COMPANY PRESENTATION

ZKOUŠENÍ

PREFABRIKOVANÝCH PRVKŮ S VYUŽITÍM OCELI O ZVĚTŠENÉ TAŽNOSTI DRUHU B500SP Podnětem ke zkoušení prefabrikovaných prvků byla skutečnost nelineárního chování materiálů v železobetonových konstrukcích a také snaha o zjištění vlivu tažnosti oceli na chování a způsob porušení konstrukcí. Zkoušky nosníků byly provedeny na pracovišti Katedra Konstrukcji Budowlanych i Mostów Politechniki Śląskiej (Fakulta Stavebních konstrukcí a mostů Slezské technické univerzity) v Glivicích (obr. 1a). Zkoušeny byly čtyři nosníky o dvou polích vyrobené z betonu stejného složení, dva s výztuží z oceli válcované za tepla druhu B500SP s vysokou tažností a dva vyztužené pruty z oceli tvářené za studena s nižší tažností. V laboratoři Institutu techniky a stavebních materiálů (INTEMAC) ve Španělsku byly provedeny zkoušky analyzující chování železobetonových desek, vyztužených pruty z oceli různých tříd tažnosti (obr. 1b). Cílem obou provedených zkoušek bylo mezi jinými zjištění: • parametrů definujících a hodnotících tažnost výztužné oceli, • závislosti redistribuce ohybových momentů ve zkoušených prvcích na tažnosti výztužné oceli, • zvýšení spolehlivosti konstrukce nebo její části v závislostí na třídě tažnosti užité oceli. Během zkoušek byly pozorovány zřejmé rozdíly mezi chováním konstrukcí vyztužených pruty z ocelí s nízkou a vysokou tažností (typu B500SP), a to zejména při zatížení blízkých ztrátě únosnosti. Prvky vyztužené ocelí s nízkou tažností se porušily bez předchozích výrazných průhybů. Vysoce tažná ocel umožnila plastické chování železobetonového prvku, před porušením vznikly zřetelné plastické klouby v podporových oblastech se širšími trhlinami a viditelné průhyby, výrazně narůstající po překonání zatížení odpovídajícího únosnosti v oblastech vzniku plastických kloubů. Provedené zkoušky ukazují velký vliv tažnosti betonářské oceli

na spolehlivost konstrukcí. Velký význam na bezpečnost uživatelů objektu má zejména charakter chování konstrukce před porušením. CHARAKTERISTIK A POUŽITÉHO NOVÉHO DRUHU OCELI B500SP Ocel druhu B500SP je třídy C podle klasifikace Eurokodu 2, ve shodě s požadavky evropské normy ČSN EN 10080 (42 1039). Je charakterizována hlavně větší tažností ve srovnání s běžně používanými druhy betonářských ocelí s hodnotou fyk = 500 MPa (fyd = 420 MPa). Žebrování prutů B500SP je tvořeno dvěma řadami střídavých žeber s různým úhlem sklonu (obr. 2). Výztužné pruty typu B500SP je možno zakoupit u polských výrobců: Celsa „Huta Ostrowiec” o CMC ZAWIERCIE v průměrech 8, 10, 12, 16, 20, 25 i 32 mm. Výztuž typu B500SP má označení kvality EPSTAL, který přiděluje CPJS – Centrum Promocji Jakości Stali Sp. z o. o. (Centrum záruky kvality oceli, s. r. o.). Certifikát EPSTAL obdrží výrobci výztužné oceli, kteří vyrábějí ocel se zvýšenou duktilitou a plní požadavky certifikačního programu EPSTAL. Značka EPSTAL není povinným certifikátem. Výrobci musí prokázat, že jejich výrobek je v souladu s evropskými a státními normami a má všechny povinné certifikáty. Značku kvality EPSTAL je možno jednoduše identifikovat podle trvalého písmenného označení, které je naválcováno na prutu (obr. 3) Písmenné označení prutů je novinkou na polském trhu betonářské oceli. Ideou je umožnit během stavby jednoduchou identifikaci použitých výrobků vysoké kvality, vyrobených v řízených výrobních procesech s dodatečnou kontrolou kvality. Uživatel, který pozná značku EPSTAL, má záruku, že použitý výrobek splní všechny požadavky, které jsou předepsané ve stavebnictví. CPJS ul. Koszykowa 54, 00-675 Warszawa tel.: +48 226 308 375, fax. +48 226 255 049 www.cpjs.pl, [email protected]

2

1a)

Obr. 1 Zkoušené prefabrikované prvky: a) deformace nosníku s vyztuží z oceli vysoké tažnosti po dosažení únosnosti, b) deformace desky s vyztuží z oceli vysoké tažnosti po dosažení únosnosti

1b)

Obr. 2 Vzor žebrování prutů v druhu B500SP Obr. 3 Schéma písmenného označení prutů se značkou EPSTAL 3


2/2008

15

STAVEBNÍ


NÁVRH

NOSNÉ KONSTRUKCE Z DUCTALU DESIGN OF STRUCTURE FROM DUCTAL MARK REBENTROST, PAVEL VANĚK Reaktivní jemnozrnný beton (RPC) může být charakterizován jako ultravysokohodnotný beton s pevností v tlaku v úrovni 200 MPa. RPC byl vyvinutý společnostmi Lafarge, Rhodia a Bouygues, mateřskou společností firmy VSL, a je registrován pod obchodní značkou Ductal®. Mimořádné mechanické vlastnosti a trvanlivost RPC umožňují lehké, estetické a vysoce efektivní konstrukční řešení mostů, lávek pro pěší nebo různorodých architektonických aplikací (obr. 1, 2, 3). Reactive powder concrete (RPC) can be described as an ultra-high strength concrete with compressive strength in excess of 200 MPa. RPC was originally developed by Rhodia, Lafarge and Bouygues, the parent company of VSL, and is a registered trademark under the name Ductal®. The superior mechanical and durability properties of RPC enable lighter, aesthetically enhanced and highly efficient structural solutions of road and pedestrian bridges and architectural applications to be achieved.

merní vlákna. RPC se zpravidla používá bez měkké výztuže, přičemž hlavní tahová napětí od ohybového momentu eliminuje předpětí a druhotná tahová napětí přenášejí vysokopevnostní ocelová vlákna obsažená v matrici. RPC se stává stále používanějším materiálem především u konstrukcí lávek i vzhledem k tomu, že nové materiály a inovační konstrukční řešení se u investora snáze prosazují u těchto konstrukcí než např. u konstrukcí dálničních mostů. Příkladem takovéhoto projektu je

soustava lávek pro pěší realizovaná v rámci přestavby železniční stanice v novozélandském Aucklandu. Lávky se skládají z několika prostě podepřených polí s rozpětími od 7,25 do 25,3 m, typické pole má rozpětí 20,4 m. Nosníky s délkou větší než 10,2 m jsou vzhledem k přepravním podmínkám tvořeny dvěma segmenty a dodatečně předepnuty na staveništi. Průřez nosníku je tvaru písmene Π šířky 2 200 mm, výšky 650 mm a s tloušťkou desky 50 mm, která je vykonzolová-

Ductal se skládá z cementu, jemného písku, křemičitého úletu a moučky, superplastifikátorů, vody a může obsahovat buď vysokopevnostní ocelová nebo poly-

1 2

4a)

16

3

4b)


2/2008

STAVEBNÍ


Vlastnost Materiálové vlastnosti Charakteristická pevnost v tlaku [MPa] Návrhová pevnost v tahu za ohybu [MPa] Youngův modul pružnosti [GPa] Hustota [kg/m3]

Hodnota 140 4 47 2 450

Trvanlivostní vlastnosti Celková pórovitost [%] Mikropórovitost (>10μm) [%] Koeficient propustnosti (vzduchu) [m2] Absorpce vody [kg/m2] Difúze chloridových iontů [m2/s] Elektrický odpor (bez ocelových vláken) [kΩ.cm] Elektrický odpor (s ocelovými vlákny) [kΩ.cm] 5 6

2-6 <1 2,5 × 10-18 < 0,2 0,02 × 10-12 1,13 × 103 137

Tab 1. Materiálové vlastnosti Ductalu použitého v projektu Tab. 1 Material characteristics of Ductal used in the project 1. MS – Únosnost Max (komb. 2A) – 1,2(DL + FP + TP) Min (komb. 3A) – 1 (0,8DL – EQ – 0,33TP) 2. MS – Použitelnost Max (komb. 2B) – PT(serv.) + DL + FP + WD Min (komb. 3B) – PT(serv.) + 0,9DL + WD

Moment [kNm] Smyková síla [kN] 1 659

330

187

37

Průhyb [mm]

Rozpětí/průhyb

11,4

1 763

-22,6

-889

Tab 2. Výsledky od rozhodujících zatěžovacích stavů Tab. 2 Results of main loading states Obr. 1 Lávka Sunyudo, rozpětí 120 m, Jižní Korea Fig. 1 Sunyudo Footbridge, span 120 m, South Korea Obr. 2 Lávka Sakata-Mirai, rozpětí 51 m, Japonsko Fig. 2 Sakata-Mirai Footbridge, span 51 m Japan Obr. 3 Skořepiny tloušťky 20 mm, Kanada Fig. 3 Curved shell elements 20 mm thick, Canada Obr. 4 Typický příčný řez a čelo kontaktně betonovaného segmentu a), b) Fig. 4 Typical cross section and match cast joint a), b) Obr. 5 Zjednodušený pracovní diagram Fig. 5 Idealised stress-strain diagram Obr. 6 Manipulace s prefabrikovaným segmentem Fig. 6 Manipulation with pre-cast segment

na 400 mm od os stojin nosníku (obr. 4). Deska není vyztužena, veškerá ohybová a smyková namáhání jsou přenášena díky materiálovým pevnostním charakteristikám pouze Ductalem. Torzní tuhost je zajištěna žebry vystupujícími 350 mm od horního povrchu desky v osové vzdálenosti 2 700 mm. Nosníky jsou předepnuty dvěma desetilanovými jednotkami v patách stojin a dvěma šestilanovými jednotkami při horním povrchu s předpínacími lany ∅ 12,7 mm. Průběh předpínacích kabelů je přímý, pouze s mírným zakřivením na koncích nosníku. Nosníky z Ductalu byly navrženy podle návrhového postupu vydaného University of New South Wales ve spolupráci s VSL Austrálie. Hodnoty uvedené v následujících odstavcích jsou uvažovány pro typický nosník délky 20,4 m. V tab. 1 jsou uvedeny pro tento pro-


2/2008

jekt použité materiálové vlastnosti Ductalu. Skutečná průměrná hodnota pevnosti v tlaku zkoušených vzorků byla významně vyšší, charakteristická pevnost byla dosažena na 95 % vzorků. Díky absenci kapilární porozity vykazuje Ductal extremně vysokou odolnost proti vniku agresivních látek, jak ukazují trvanlivostní vlastnosti v tab. 1. Návrhové zatížení lávky bylo počítáno dle AS/NZS 1170(10), s uvažováním vlastní tíhy (pouze 770 kg/m), užitného zatížení, zatížení teplotou, větrem a seizmicitou. V tab. 2 jsou uvedeny výsledky od rozhodujících zatěžovacích stavů. Pro analýzu průřezu byl použit software I-Spark v upravené verzi, který analyzoval průřez ve všech fázích zatěžování, od dodatečného předepnutí po mez kluzu výztuže až do vysokého stupně přetížení za současného uvažování neli17

STAVEBNÍ


nearity materiálu a geometrie průřezu. Díky spolupráci s autory softwaru může uživatel ve výpočtu volit řadu ovlivňujících parametrů včetně druhu vláken a režimu ošetřování Ductalu. Zjednodušený pracovní diagram Ductalu uvažovaný pro návrh je zobrazen na obr. 5. Ve výpočtu byla použita hodnota σc,p 140 MPa charakteristické pevnosti v tlaku, pro návrhovou pevnost v tahu fdt hodnota 4 MPa, což představuje bezpečnostní koeficient cca. 6, pokud hodnotu tahové pevnosti porovnáme s výsledky dosaženými na testovaných vzorcích. Mez pevnosti je definována v bodě, kdy poměrné přetvoření vláken εo,u dosáhne hodnoty 0,0035. Velikost předpínacích kabelů byla stanovena na základě požadované pevnos-

ti a s vyloučením tahu ve spáře mezi segmenty při plném užitném zatížení. Výsledkem byl výpočtový moment únosnosti 1 659 kNm a výpočtová smyková pevnost 679 kN dosažená pouze Ductalem, a to bez smykové výztuže. Ohybový moment na desce byl prověřován jednak mezi stojinami a jednak na konzolách v krajích průřezu. Deska tloušťky 50 mm vyztužená pouze ocelovými vlákny poskytuje výpočtový moment únosnosti 3,1 kNm, což je o 60 % více než požadovaná hodnota. Jednotlivé segmenty byly prefabrikovány ve výrobně VSL v Melbourne, která je vybavena RPC betonárkou. Pro dosažení požadovaného tvaru a povrchu nosníků bylo použito speciálně navržené ocelové bednění skládající se z pevné

vnitřní formy a dvou pohyblivých bočních forem. Po převezení na stavbu byly nosníky dodatečně předepnuty, zainjektovány a byla nabetonována vrchní nášlapná vrstva lávky. Následovala instalace zábradlí a osazení nosníků na pilíře. V návrhu lávky byl použitý efektivní tvar lehké a zároveň architektonicky atraktivní konstrukce. Bylo demonstrováno, při jakých parametrech nosník o rozpětí 20,4 m splňuje požadované meze pevnosti a použitelnosti, v příčném směru deska tloušťky pouhých 50 mm nebyla díky ohybové pevnosti Ductalu nijak dodatečně vyztužena. Uvedený příklad ukazuje, že ultravysokohodnotné betony nejsou náhradou železobetonu, ale díky svým vlastnostem nabízí projektantům možnost inovačních návrhů konstrukcí s vynikající životností. Dr. Mark Rebentrost VSL Australia Pty. Ltd. 6 Pioneer Avenue, Locked Bag 102 Pennant Hills NSW 2120, Thornleigh Australia www.vsl.com Ing. Pavel Vaněk VSL SYSTÉMY (CZ), s. r. o. V Násypu 339/5, 152 00 Praha 5 tel.: 251 091 680, fax: 251 091 699 e-mail: [email protected], www.vsl.cz

7a) 7b)

18

Obr. 7 Soustava lávek pro pěší, Nový Zéland a), b), c) Fig. 7 Series of footbridges, New Zealand a), b), c)

7c)


2/2008

FIREMNÍ PREZENTACE COMPANY PRESENTATION

PŘEDSTAVENÍ FIRMY CIFA

BETONÁŘSKÉ TECHNIKY

Společnost CIFA byla založená roku 1928 panem Carlo Ausendou, název společnosti je zkratkou z „Compagnia Italiana Forme Acciaio“. Firma, zpočátku zaměřená na různé druhy strojírenské výroby, se začala v oblasti výroby, dopravy a ukládání betonu výrazně prosazovat po 2. světové válce. Jako první domácí výrobce přišla na trh s domíchávačem betonu namontovaným na automobilovém podvozku v roce 1958, první betonárku na kolejovém podvozku uvedla na trh v roce 1965, koncem 60. let uvedla na trh první čerpadlo betonu na automobilovém podvozku a v roce 1975 – jako první výrobce na světě – představila své „MAGNUM“, kombinaci domíchávače a čerpadla betonu na automobilovém podvozku. Během posledních 50 let CIFA dodala – a prodala – přes 40 000 domíchávačů, přes 5 000 čerpadel betonu, více než 3 500 kombinací domíchávače a čerpadla betonu, téměř 4 000 betonárek, skoro 500 kusů stříkacích systémů betonu a desítky bednění pro tunely, mosty, apod. CIFA je dnes jednou z vedoucích světových firem v daném výrobním odvětví. CIFA je zastoupena na všech významných světových trzích, v současnosti má zastoupení ve více než sedmdesáti zemích světa. Divize stavebních strojů koncernu Agrotec nabízí zákazníkům ucelenou řadu strojů CIFA – betonárky nejrůznějších konstrukcí a výkonů, autodomíchávače, speciální nástavby pro práci s betonem, stacionární či mobilní čerpadla betonových směsí, bednění, nástřikové systémy betonových směsí, recyklační zařízení čerstvého betonu a další systémy a stroje zabývající se přípravou, výrobou a distribucí betonových směsí. Na našich trzích jsou z výrobků CIFA známy především domíchávače a čerpadla betonu. Původní domíchávače řady RH byly nahrazeny inovovanými modely SL. Řada domíchávačů SL je oproti předchozí řadě RH konstrukčně přepracovaná, čím se podařilo snížit hmotnost např. modelu SL 9 oproti modelu RH 100 až o 600 kg. Změnou konstrukce s využitím metody konečných prvků bylo dosaženo snížení hmotnosti nástavby v místech, která nejsou namáhaná otěrem s betonovou směsí, tudíž nejde o snížení životnosti bubnu či lopatek. Tato změna se nepromítla ani do tuhosti a pevnosti samotného rámu či nosných prvků nástavby. Současně se rozšířila standardní výbava např. o zdvojené elektrické ovládání nástavby z kabiny a zádi vozidla v souladu se směrnicí 89/392/CEE či nezávislé ovládání otáček bubnu nástavby bez vlivu otáček motoru, tzv. systém CSD – Continuous Speed Drive. Různé velikosti nádrží na vodu, včetně tlakových nádrží, široká výbava pro mytí strojů, možnost doplnění domíchávače o teleskopický vyprazdňovací žlab či o teleskopický dopravník s dosahem až 14 m a výškovým dosahem až +7,5/-5 m, či např. doplnění domíchávače o nezávislý motor pro pohon stroje jsou jen malou ukázkou možností rozšíření nástavby. Samozřejmostí je montáž na všechny běžné značky podvozků, včetně tradiční značky TATRA, dodávka návodu v českém jazyce a zaškolení obsluhy. Nástavby CIFA Magnum jsou kombinací domíchávače a čerpadla betonu. Objem domíchávače 7 nebo 10 m3, výškový dosah ramene 24, 28 a nově až 32 m zajišťují optimální využití tohoto typu nástavby pro všechny běžné práce. Výhodou je jednoduché konstrukční řešení nástavby a osvědčená konstrukce čerpadla betonu. CIFA Magnum je dodávána s čerpadlem o výkonu 61 m3 / hod a s maximálním provozním tlakem 71 barů, které je provozně spolehlivé a poskytuje pro tento typ stroje dostatečný výkon pro všechny typy prací, pro které je tento druh stroje vhodný. Potrubí o průměru 100 mm zaručuje dostatečný průtok čerpaného betonu. Nástavby jsou montovány na všechny běžné typy čtyřosých podvozků a nabízí uživatelům širokou škálu příslušenství jak ve standardní výbavě, tak v doplňcích. Rádiem ovládané rameno čerpadla, včetně zdvojeného ovládání domíchávače z kabiny a ze zádi vozidla, vibrační rošt násypky jsou samozřejmostí. V rámci výbavy na přání lze stroje doplnit o dvouplášťové potrubí, tlakovou nádrž na aditiva, nepřetržité otáčení ramene čerpadla a další položky. Technická podpora uživatelů a zaškolení obsluhy je nedílnou součástí dodávky.

Samotná čerpadla betonu jak stacionární, tak namontovaná na podvozku tvoří páteř nabídky produktů značky CIFA. Budeme-li hovořit o mobilních čerpadlech CIFA, je v první řadě třeba zmínit nabízený rozsah délky ramene a výkonů čerpacích jednotek. Čerpadla betonu jsou vyráběna s rameny o výškovém dosahu od 24 až do 58 m a s čerpacími jednotkami o výkonu od 87 až do 180 m3/hod. Průměr standardně dodávaného dvouplášťového potrubí všech čerpadel je 125 mm. Většina modelů má přední teleskopické patky typu „X“. Toto řešení vyžaduje nižší plochu potřebnou pro zapatkování stroje na pracovním místě, což přispívá ke zvýšení efektivnosti nasazení čerpadla. Kapacita násypky betonu je, s výjimkou největšího typu K58, 550 l, násypka je vybavena vibračním roštem a objem vodní nádrže je 800 l. Vodní čerpadlo o výkonu 70 l/30 barů je poháněno hydraulikou nástavby, která může být, podle přání zákazníka, poháněna buď z motoru podvozku nebo z kardanu. Proporcionální rádiové ovládání ramene je standardně dodáváno ke všem typům čerpadel betonu a je doplněno o 30 m dlouhý kabel, který může obsluha rovněž využít. Proporcionální ovládání umožňuje dvě rychlosti pohybu ramene, dálkový start/vypnutí motoru podvozku a je vybaveno frekvenčním syntetizérem a regulátorem průtoku betonu. Nejvýkonnější čerpací jednotka HPG 1808 s výkonem 179 m3/hod je dodávána do typů K36, K41, K44, K48, K52 a K58. Při průměru pístu a zdvihu 230 x 2000 mm je maximální počet zdvihů 36/min při maximálním tlaku na beton 76 barů. Tento typ čerpadla je vybaven uzavřeným hydraulickým okruhem a stejně jako všechny ostatní typy čer-

padel má hydraulický okruh chladič oleje. Pro tento typ čerpací jednotky má násypka objem 650 l. Doplňkovou výbavou všech typů čerpadel jsou, mimo již uvedeného dvouplášťového potrubí, např. vysokotlaké vodní čerpadlo, kompresor pro čištění potrubí, omezovač otočení ramene, přídavný motor pro nouzový pohon ramene, paměťová jednotka Black Box, sada pro ohřev vody či sada pro osvětlení ramene. Důležitou součástí nabídky je rovněž sada dílů „první pomoci“, která obsahuje písty, otěrovou desku atd. Všechny nástavby CIFA jsou lakovány dle přání konečného odběratele. Stačí zadat barvu a vzor a zákazník dostane hotový výrobek ve svých firemních barvách. ČERPADLO K35L Model CIFA K35L (obr. 1) vychází konstrukčně z nové modelové řady čerpadel betonu „K“ a z modelu K31, tzv. „halovky“. CIFA K35L je betonpumpou, určenou pro zástavbu na tříosý (alternativně může být použit i čtyřosý) podvozek o rozvoru min. 4200 mm a s celkovou provozní hmotností do 26 t. Výložníkové rameno se skládá z pěti sekcí, přičemž poslední sekce je s využitím patentovaného systému otočná o 360°. Minimální rozkládací výška 7,1 m a maximální dosah ramene v kombinaci s pěti sekcemi nabízí zcela nové možnosti využití tohoto čerpadla. Standardní je dvouplášťové potrubí o průměru 5“ (125 mm) a systém skládání ramene ZR. Přední patky se rozevírají systémem X, zadní patky jsou jednoduše vysouvatelné do stran. Toto řešení, spolu s dalšími konstrukčními změnami, jejichž výsledkem je snížení celkové hmotnosti nástavby, umožnilo použít patky s dostatečnou bezpečností, zároveň však s velice při-


2/2008

jatelnými celkovými rozměry. Šířka předních patek při plném zapatkování stroje je 6,22 m, vzadu 6,15 m. Celková délka stroje nepřesahuje 10 m. Betonpumpa CIFA K35L je standardně osazována osvědčenou čerpací jednotkou PA 1506 s otevřeným hydraulickým okruhem s v max. teoretickým výkonem 150 m3/hod nebo novou čerpací jednotkou HPG 1408 IF9 s uzavřeným okruhem a max. teoretickým výkonem 140 m3/hod. HPG 1408 IF9 je představitelem nové generace čerpacích jednotek CIFA a využívá dobré vlastnosti klasických čerpadel s S-ventilem modelu S8 a čerpadel s uzavřeným hydraulickým okruhem modelu HPG. Tato čerpací jednotka může být vybavena další novinkou, systémem EPC (Electronic Pumping Control), který hlídá a řídí všechny základní funkce pumpy. V závislosti na typu betonu, jeho konzistenci je systém schopen nastavit optimální chod čerpadla tak, aby bylo zaručeno maximální využití výkonu stroje a současně, aby stroj pracoval v optimálních podmínkách bez vzniku rázů v potrubí, chvění ramene, hluku či zbytečného spotřebovávání energie. EPC využívá tři vlastní patenty z konstruktérských kanceláří CIFA. Jeho vhodným doplňkem je další elektronický systém K-TRONIC®, rovněž patentově chráněný, který slouží ke kontrole stability stroje při práci, sleduje polohy jednotlivých patek a ramene pumpy, tlaky v hydraulických válcích ramene atd. Oba systémy lze s výhodou využít pro záznam dat z pracovního nasazení stroje a lze je pak snadno analyzovat na počítači. CIFA S.p.A. je také významným dodavatelem kompletních betonáren včetně recyklingu čerstvého betonu. Výrobní program zahrnuje jak klasické vertikální věžové, tak horizontální. Zajímavou novinkou je konstrukčně jednoduchá a spolehlivá mobilní betonárka CIFA COMPACTEASY 1500. Mezi hlavní přednosti této betonárky patří nízké náklady na instalaci včetně nákladů na přípravu stanoviště, možnost snadno postavit a připravit zařízení k práci a opětovně složit a na jednom podvozku převézt na další pracovní místo. CIFA COMPACTEASY 1500 je vybavena osvědčenou dvouhřídelovou míchačkou, vybavenou „air-bagem“ s jednou vyprazdňovací výpustí. Celá míchací komora je obložena vyměnitelnými otěruvzdornými deskami, lopatky a ramena jsou taktéž z vysoce otěruvzdorných materiálů. Celá betonárka je ovládána z řídícího panelu v kabině operátora. Ta je umístěna mezi zásobníkem kameniva a konstrukcí pro míchačku. CIFA COMPACTEASY 1500 je standardně vybavena automatickým systémem řízení CIFAMATIC 2.2. Řízení vychází z databáze až dvou tisíc různých „receptů“ betonu. Přehledný display s jednoduchým schématickým zobrazením jednotlivých částí betonárky zaručuje pohodlné a přesné řízení provozu. Samozřejmostí je recyklační zařízení čerstvého betonu CIFA VIBROWASH, které lze připojit k betonárce a které pomáhá k úsporám při provozu betonárky. Stroje společnosti CIFA jsou známé po celém světě a plně se orientují na zákaznické potřeby. Jejich konstrukce a vybavení vychází z požadavků zákazníků. Výrazným rysem dodávek strojů CIFA pro český a slovenský trh jsou standardní dodávky plně vybavených strojů, ke kterým již není nutno objednávat – s výjimkou speciálních doplňků – žádné další běžné vybavení. Výhodou je vyspělost technického řešení strojů CIFA, která bere ohled na rozmanitosti různých druhů betonování. Na českém a slovenském trhu je firma zastupována společností AGROTEC, a. s., Hustopeče, členem koncernu AGROFERT. Za dobu přítomnosti značky CIFA na obou trzích se podařilo prodat desítky domíchávačů i čerpadel betonu a prodejní aktivity se dále rozšiřují. Je to zřejmé i proto, že CIFA je dodavatelem úplné výrobkové řady pro výrobu betonu, tzn. betonárek, dopravních a ukládacích systémů, bednění, výložníků a disponuje prodejní a servisní sítí ve více než sedmdesáti zemích celého světa. Z uvedeného je zřejmé, že společnost CIFA, věrna svému jménu, se stále drží v popředí technického pokroku, a že i v příštích letech bude mít svým zákazníkům co nabídnout.

19

STAVEBNÍ


MĚSTSKÝ

OKRUH, STAVBA PELC TYROLKA – BALABENKA CITY RING ROAD, PELC TYROLKA – BALABENKA MICHAL HRDLIČKA, PETR HANUŠ, MARTIN DANIEL Městský okruh patří spolu s Pražským okruhem k nejdůležitějším dopravním stavbám hlavního města Prahy. Stavba Městského okruhu číslo 0081 Pelc Tyrolka-Balabenka se nachází v severovýchodní části Prahy, na území Městských částí Prahy 8 a 9. The City Ring Road figures among the key transport infrastructure projects in the capital. Building project Pelc Tyrolka – Balabenka radiála is situated at the north-eastern edge of Prague, passing through the territories of its Metropolitan Districts 8 and 9. Na jihu navazuje na plánovanou stavbu Městského okruhu (MO) číslo 0094

Balabenka–Štěrboholská radiála. Na severu je úsek ukončen MÚK Pelc Tyrolka, kde navazuje na realizovanou stavbu MO číslo 0079 Špejchar–Pelc Tyrolka. Stavba Městského okruhu je koncepčně v souladu s platným Územním plánem hlavního města Prahy. Zároveň je stavba v Územním plánu vymezena jako stavba veřejně prospěšná. Stavba Městského okruhu po svém zprovoznění nahradí stávající kapacitně nevyhovující místní komunikace. Některé dílčí části Městského okruhu zde již byly vybudovány v rámci etapové výstavby „Základního komunikačního systému“ v 80. letech minulého století a po úpravách budou zakomponovány do navrhovaných staveb. Velká pozornost při zpracování přípravné dokumentace stavby byla věnována

omezení vlivů stavby na životní prostředí. Proto byla prověřena a vyhodnocena řada variant vedení trasy. Při návrhu variantních řešení stavby se vycházelo z platného Územního plánu hlavního města Prahy a stanovisek orgánů státní správy a samosprávy.

Obr. 1 Praha, umístění stavby Fig. 1 Prague, Layout Obr. 2 MÚK Balabenka Fig. 2 Balabenka Junction Obr. 3 MÚK U Kříže Fig. 3 U Kříže Junction Obr. 4 MÚK U Kříže Fig. 4 U Kříže Junction

1

2

20

3


2/2008

STAVEBNÍ

STAVBA 0081 –

DVĚ VARIANTY

ŘEŠENÍ

Na základě vyhodnocení připomínek při schvalování studie stavby byly pro posouzení vlivů stavby na životní prostředí (EIA) vybrány dvě varianty dále posuzované: Varianta 1 – s patrovým vedením komunikace MO v Povltavské ulici Varianta 2 – s tunelem MO pod Bílou skálou Stavba Městského okruhu je řešena jako místní sběrná komunikace v kategorii MS 20,0 v základním uspořádání 2 x 2 průběžné jízdní pruhy o šířce 3,5 m. Návrhová rychlost na hlavní trase je 80 km/h. V tunelech je návrhová rychlost 70 km/h. Podle ČSN 73 6110 má parametry místní sběrné komunikace funkční skupiny B. VARIANTA 1 Trasa stavby začíná v MÚK Balabenka v prostoru Spojovací ulice. Složitý dopravní uzel Balabenka je v jižní části tvořen ulicemi Českomoravskou a Sokolovskou. Výhledově zde bude vyústěna jižní větev komunikace Pobřežní IV, která bude sloužit pro dopravu z centra. Pro napojení ulice Na Žertvách, resp. plánované napojení severní větve Pobřežní IV pro směr do centra, je navržena okružní křižovatka (obr. 2). Stávající estakáda přes ulici Sokolovskou a ulici Na Žertvách byla původně navržena pro jednu polovinu Městského okruhu, a proto bude po rekonstrukci převádět pravý jízdní směr MO. Pro levý jízdní směr hlavní trasy MO je navržena výstavba nového souběžného přemostění. Pro napojení povrchové dopravy na Městský okruh budou využity stávající křižovatkové rampy. Technické řešení tohoto významného dopravního uzlu umožňuje do prostoru mimoúrovňové křižovatky Balabenka výhledově zaústit rovněž Vysočanskou radiálu. Vysočanská radiála je součástí nadřazené komunikační sítě hlavního města Prahy, která ve východní části propojuje Městský a Pražský okruh v radiálním směru. Úsek MÚK Balabenka – MÚK U Kříže Trasa Městského okruhu dále využívá již vybudovaný úsek komunikace v ulici Čuprova. V rámci úprav ulice Čuprova bude provedeno prodloužení stávajícího mostu přes Rokytku a vybudování opěrných zdí. Mimoúrovňová křižovatka U Kříže

umožňuje napojení Městského okruhu na Proseckou ulici, Zenklovu ulici a zároveň za pomoci samostatné plánované stavby Libeňské spojky napojení i na Proseckou radiálu do prostoru MÚK Vychovatelna (obr. 3 a 4). S využitím členitosti terénu v místě napojení Libeňské spojky na Městský okruh byly navrženy tři výškové úrovně komunikací v MÚK U Kříže: • podzemní úroveň přivádí automobily z Městského okruhu od Balabenky do Libeňské spojky pod Proseckou ulicí, • povrchová úroveň zajišťuje napojení uliční sítě přes okružní křižovatku, • mostní objekt přes Proseckou ulici pak převádí dopravu z Libeňské spojky na Městský okruh. Úsek MÚK U Kříže – ulice Na Košince V tomto úseku trasy bude pro jeden jízdní směr Městského okruhu využita ulice Povltavská. Pro druhou polovinu Měst-


zástavbou Na Košince tak začíná patrový úsek vedení komunikace: • levý jízdní směr zde vstupuje do tunelu pod Povltavskou ulicí (tunel Povltavská), • pravý jízdní směr je veden na povrchu, na stropní desce tunelu. Tunel pod Povltavskou ulicí Hloubený tunel pod Povltavskou ulicí má délku 540 m. Vedení komunikací nad sebou zmenšuje nároky na prostorové požadavky stavby a omezuje zatížení okolí hlukem. Jedná se o jednosměrný hloubený dvoupruhový tunel. V tunelu je navržen podélný větrací systém pro provozní i požární stavy. Úsek od ulice Na Košince – most pro patrové vedení Od ulice Na Košince Povltavská ulice klesá k vltavskému nábřeží a v oblasti pod Bulovkou prochází úzkým korido-

4

ského okruhu je navržena nová souběžná komunikace s novým přemostěním ulic Zenklova a Primátorská. V prostoru za Primátorskou ulicí následuje přechodový úsek trasy, v němž levý jízdní pás postupně klesá pod úroveň terénu a vozovky obou jízdních směrů se nasouvají nad sebe. Pro bezkolizní přechod chodců přes Městský okruh, železniční trať a Kandertovu ulici je zde navržena lávka pro pěší, která nahrazuje stávající podchod. Mezi tratí Českých drah a stávající


2/2008

rem mezi řekou a železniční tratí. Oba jízdní směry trasy MO jsou i zde z důvodu stísněného prostoru umístěny nad sebou. Na hloubený tunel navazuje most pro patrové vedení pravého jízdního pásu Městského okruhu. V průběhu zpracování projektové dokumentace byla pro tento úsek provedena optimalizace směrového, výškového a šířkového řešení patrového uspořádání komunikace. Cílem bylo zmenšit dopad stavební činnosti do prostoru Přírodní památky Bílá skála. 21

STAVEBNÍ


5

6

Technické řešení mostu pro patrové vedení spočívá ve výstavbě tří konstrukčně odlišných částí přemostění: V první části jsou oba směry komunikace vedeny nad sebou. Nosná konstrukce je tvořena železobetonovými příčnými rámy. Volný boční prostor bude sloužit pro osvětlení a odvětrání vnitřního prostoru galerie. V druhé části je postupně horní mostní konstrukce vysunuta mimo spodní vozovku, mostovka se vysouvá směrem ke svahu. Třetí část patrového vedení je řešena pomocí konzoly proměnné délky vetknuté do opěrné stěny u svahu Bílé skály. Pohyb chodců z Bulovky na nábřežní ulici U Českých loděnic bude umožněn podchodem.

7

Úsek mostu pro patrové vedení – MÚK Pelc Tyrolka Na konci patrového vedení horní vozovka klesá zpět do souběžného vedení se spodním pásem. Nová komunikace je zde částečně vedena v prostoru za stávající opěrnou zdí ulice Povltavské. Oba jízdní pásy pak podcházejí pod stávajícím železničním mostem přes Vltavu a u mostu Barikádníků se napojují v místě MÚK Pelc Tyrolka na předchozí stavbu Městského okruhu 0079 Špejchar–Pelc Tyrolka (obr. 5). VARIANTA 2 –

TUNEL POD

BÍLOU

SKÁLOU

8

22

Ve variantě 2 je v části trasy vedena jedna polovina MO ve směru Pelc Tyrolka tunelem pod Bílou skálou. Toto řešení nahrazuje „most pro patrové vedení“, který je navržen ve variantě 1.


2/2008

STAVEBNÍ


Obr. 5 MÚK Pelc Tyrolka Fig. 5 Pelc Tyrolka Junction Obr. 6 Zenklova ulice – varianta 2 Fig. 6 Zenklova street Obr. 7 Na Košince – varianta 2 Fig. 7 Na Košince Obr. 8 MÚK Pelc Tyrolka – varianta 2 Fig. 8 Pelc Tyrolka Junction Obr. 9 Situace stavby Fig. 9 Layout

První část trasy je pro obě varianty společná. Za přemostěním ulice Primátorské se pravá část komunikace postupně zahlubuje a v oblasti Na Košince vstupuje do tunelu, který v portálové hloubené části šikmo podchází dvoukolejnou železniční tratí Praha Libeň–Praha Holešovice (obr. 6). Druhá polovina MO ve směru Pelc Tyrolka-Balabenka je vedena povrchově ve stávající trase Povltavské ulice (obr. 7). Tunel pod Bílou skálou Tunel pod Bílou skálou má délku 1 490 m. Délka středního raženého úseku je 1 160 m, délka obou hloubených portálových úseků je 330 m. Konstrukčně tunel tvoří jedna jednosměrná tunelová trouba, která převádí dopravu ve dvou dopravních pruzích ve směru Balabenka–Pelc Tyrolka. Šířková kategorie tunelu je T-7,5. První hloubená část tunelu bude z pohledu provádění patřit k nejobtížnějším – po dobu výstavby bude třeba zajistit provizorní provoz na trati. Z důvodu omezeného prostoru pravý jízdní pás klesá a zasouvá se pod levý jízdní pás. Dochází tak k patrovému umístění obou jízdních pásů. Železobetonová stropní deska tunelu v ulici Povltavská tak tvoří nosnou konstrukci pro druhý jízdní směr MO. V nejzápadnější části se tunel opět postupně přibližuje k železniční trati, která je zde též vedena v tunelu. Poloha západního portálu pak určuje směrové vedení konce trasy pro napojení na sousední stavbu MO 0079 Špejchar–Pelc Tyrolka (obr. 8). U tunelu pod Bílou skálou je navržen systém nuceného podélného větrání, který bude kombinovaný s příčným

9

odvodem vzduchu. Odvod znečištěného vzduchu při provozu bude zajištěn částečně výjezdovým portálem a částečně dvěma větracími komíny. Protipovodňová opatření v oblasti Povltavské ulice Součástí stavby Městského okruhu č. 0081 je návrh protipovodňových opatření podél nábřežní části komunikace. Protipovodňové valy budou navazovat na bariéry u křižovatky Pelc Tyrolka. S ohledem na vhodné začlenění do krajiny, bude vzniklé zemní těleso hráze sloužit pro vedení cyklostezky. Výška násypu byla stanovena tak, aby val chránil zátopové území před padesátiletou vodou. V případě většího ohrožení budou protipovodňové valy doplněny mobilními stěnami do úrovně povodňové hladiny Vltavy z roku 2002. Protihluková opatření Městský okruh v úseku Pelc Tyrolka-Balabenka prochází územím, které je v současné době výrazně ovlivněno hlukem z dopravy, jehož hladina je vyšší než jsou povolené hygienické limity. Pro omezení hlukového zatížení jsou podél navržené trasy komunikace navržena rozsáhlá protihluková opatření. S ohledem na omezení hluku jsou velmi významným přínosem části stavby vedené v tunelech. Ve variantě 1 se jedná o tunel pod Povltavskou ulicí a částečně i most pro patrové vedení, ve variantě 2 pak tunel pod Bílou skálou.


2/2008

Ochrana životního prostředí Ochrana a minimální zásah do životního prostředí byly prvořadými parametry uvažovanými při návrhu technického řešení Městského okruhu. Formálně je ochrana životního prostředí řešena podle zákona číslo 100/2001 Sb. „Dokumentací o posuzování vlivů stavby na životní prostředí“. Součástí procesu posuzování vlivů stavby je vypracování a schválení řady odborných posudků, které hodnotí účinky stavby na okolní území. ZÁVĚR Při splnění všech požadavků na ochranu životního prostředí a minimalizaci zásahů do silně urbanizovaného území bude po zprovoznění plánovaná stavba Městského okruhu zaručovat vysoký standard bezpečnosti provozu. Současně dojde k zvýšení plynulosti dopravy, a tím k významnému zlepšení současného stavu. Dokončení severovýchodního segmentu Městského okruhu je jednou z hlavních priorit rozvoje hlavního města Prahy.

Ing. Michal Hrdlička Ing. Petr Hanuš Ing. Martin Daniel Mott MacDonald Praha, spol. s r. o. Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: 221 412 800 e-mail: [email protected] Vizualizace CTECH, s. r. o. www.ctech.eu

23

STAVEBNÍ


VÝSTAVBA

OBJEKTU ZPRACOVÁNÍ MATEČNÝCH LOUHŮ CONSTRUCTION OF MOTHER LIQUORS PROCESSING V odštěpném závodu Těžba a úprava uranu státního podniku Diamo VE Stráži pod Ralskem probíhá výstavba objektu „Zpracování matečných louhů“, která řeší likvidaci roztoků zbývajících po krystalizaci kamence. Projekt tvoří několik samostatných objektů. Významnou část výstavby tvoří betonové a železobetonové konstrukce. The branch office of Uranium Mining and Treatment of the state-owned company of Diamo based in Stráž pod Ralskem is currently witnessing the construction of the Processing of Mother Liquors building, for the disposal of solutions left after the crystallization of alum. The project includes a few separate buildings. Concrete and reinforced concrete structures make an important part of the construction. Součástí komplexu sanačních technolo-

gií v odštěpném závodu Těžba a úprava uranu státního podniku Diamo ve Stráži pod Ralskem se stane nový projekt „Zpracování matečných louhů“, který přímo naváže na již fungující technologii „Stanice likvidace kyselých roztoků“ a umožní likvidaci roztoků zbývajících po krystalizaci kamence, které jsou prozatím vtlačovány zpět do sanovaného ložiska. Cílem sanace horninového prostředí zasaženého chemickou těžbou uranu v oblasti Stráže pod Ralskem je snížit množství znečišťujících látek pod stanovenou hodnotu, a tím zajistit ochranu vodohospodářsky využívaných zásob pitné vody. Projekt sestává ze čtyř samostatných objektů. Objekt neutralizace zahrnuje tři linky, z nichž budou vždy dvě v provozu a jedna bude čištěna. V objektu je umístěna i technologie pro odstraňování amoniaku z vyčištěného roztoku stripováním

1

2

24

vodní parou. Filtrace suspenze s vysráženými kontaminanty je umístěna v samostatném objektu, který je s objektem neutralizace propojen potrubním mostem. Součástí projektu je vedle uvedených objektů i vybudování nového zdroje technologické páry, technologie přípravy vápenného mléka a objekt čerpací stanice určené k přečerpávání vyčištěných roztoků k dalšímu využití. Celková maximální kapacita technologie bude 2 m3/min zpracovaných matečných louhů. Založení objektu bylo navrženo na základě informací z dostupných geologických průzkumů. Vzhledem k tomu, že konstrukce výrobní haly je velmi lehká, jsou většinou pro rozměry základů rozhodující požadavky stability objektu jako celku a nikoliv únosnost zeminy v základové spáře. Zatížení konstrukcí je uvažováno v souladu s ČSN 73 0035 / ČSN Obr. 1 Areál chemické úpravny a pomocných provozů, v popředí sanační technologie SLKR I a SLKR II Fig. 1 Complex of chemical treatment and auxiliary plants; rehabilitation technology of a station for the disposal of acid solutions I and II in the foreground Obr. 2 Stávající nadzemní trubní rozvody a provoz solidifikace Fig. 2 Current above-ground piping and solidification operation Obr. 3 Odstraňování panelů Fig. 3 Removal of the panels Obr. 4 Celkový pohled na hlavní staveniště, odstraněné panely pro SO 01 a 02 a inženýrské sítě Fig. 4 General view of the main building site, the removed panels for construction 01 and 02, and services

3


2/2008

STAVEBNÍ

EN 1991. Základové konstrukce hlavní nosné ocelové konstrukce jsou tvořeny plošnými základy, a to železobetonovými monolitickými pasy a patkami. Základy pod technologická zařízení budou součástí podlahové desky (jedná se o základy pro jednoduchá čerpadla a jiné menší nenáročné aparatury), základy pro dynamicky a staticky náročné aparatury budou samostatné a od podlahové desky oddilatované. Základy budou z betonu se struskoportlandským cementem (beton B25, výztuž ocel 10 505 a krytí 50 mm). Nepropustnost vůči vodě bude zajištěna bitumenovými nátěry (např. třikrát Renolak), které jsou navrženy pro svislé plochy, pro vodorovné plochy podkladního betonu a pro horní vodorovné plochy základových patek. Podlaha v hale i v přístavku absorpce byla navržena jako záchytná železobetonová vana, spádovaná ke středovým sběrným kanálkům a bezodtokové jímce o objemu cca 1 m3, odkud bude voda čerpána zpět do procesu čištění. Zpevněná plocha pod ocelovou otevřenou kon-


4

strukcí bude rovněž havarijní bezodtoková plocha se středovými sběrnými kanálky a se stejně velkou bezodtokovou jímkou. Povrch podlahové desky i zpevněné plochy bude opatřen ochrannou stěrkou s odpovídající chemickou a mechanickou odolností. Podlahová deska a havarijní jímky budou z vnější strany izolovány proti zemní vlhkosti a radonu navrženou izolační folií HDPE s příslušnými atesty, která bude proti poškození chráněna geotextilií. Pod-


2/2008

laha v hale a přístavku bude uzpůsobena pojezdu vysokozdvižných vozíků. Investor Projekt Zhotovitel Realizace Náklady

Diamo, s. p. Chemoprojekt, a. s. divize Stavitelství Praha OHL ŽS, a. s. září 2007 až říjen 2009 1 154 mil. Kč bez DPH

Z podkladů Diamo, s. p., a Stavitelství Praha OHL ŽS, a. s., připravila Lucie Šimečková

25

STAVEBNÍ


PROBLEMATIKA

ČISTÍREN ODPADNÍCH VOD SEWERAGE PLANTS’ PROBLEMS PETR PLICHTA, JIŘÍ RATZENBEK V článku jsou popsány zkušenosti inženýrské firmy s procesem vzniku nových čistíren odpadních vod využívajících monolitických železobetonových konstrukcí. Jsou popsány zdroje a způsob získávání finančních prostředků, dále na příkladu ČOV Buštěhrad přístupy při návrhu železobetonových nádrží a obecné zkušenosti z realizací navržených objektů. Experience of an engineering company with the genesis‘ process of new wastewater treatment plants using monolithic concrete frames is described. Resources and methods of means‘ acquirement, next described approaches by the design of concrete tanks with the example of the wastewater treatment plant in Buštěhrad and the general experience from realizations of designed objects are presented. ZDROJE A ZPŮSOBY FINANCOVÁNÍ Již v 90. letech minulého století byl zaznamenán v České republice nárůst výstavby čistíren odpadních vod a kanalizací (ČOV) ve městech a obcích. Vydatné finanční prostředky poskytoval stát. Se vstupem České republiky do Evropské unie dochází k naplňování směrnice Rady č. 91/271/ EHS, o čištění městských odpadních vod. Vláda České republiky ve svých Usneseních (poslední ze dne 4. února 2008, č. 113) schvaluje Aktualizaci strategie financování implementace směrnice Rady č. 91/271/ EHS, o čištění městských odpadních vod, obsaženou v části III materiálu č.j. 19/08 s tím, že tato strategie bude zároveň sloužit jako informativní rámec pro rozhodování o způsobech financování. Přílohou č. 1 Usnesení je konkrétní seznam aglomera-

cí (měst a obcí) s počtem ekvivalentních obyvatel větším než 2 000, ve kterých mají být realizována opatření k odvádění a čištění odpadních vod. K financování těchto opatření pomáhají obcím a městům české a evropské dotační programy. Z českých dotačních titulů jmenujeme Program výstavby vodovodů a kanalizací Ministerstva zemědělství ČR č. 229 310, podprogram č. 229 313, z evropských pak pro plánovací období 2007 až 2013 Operační program životní prostředí, v plánovacím období 2004 až 2007 Fond soudržnosti či Operační program infrastruktura. Při přípravě žádostí v rámci uvedených programů je důležité znát a brát v úvahu kroky, které následují po získání finančních zdrojů. Nejde jen o vlastní výstavbu, ale poté především o její provoz a splnění všech závazných ukazatelů dle smlouvy o poskytnutí podpory. Žadatel (obce a města) musí mít vždy připraveno vlastní krytí finančních zdrojů, dokonalou projekční a inženýrskou přípravu díla (nebezpečí vzniků víceprací, které musí hradit města a obce z vlastních zdrojů) a spočítány reálné provozní náklady díla tak, aby byla udržena sociálně přípustná výše stočného a aby obec na provozování díla neprodělávala, ale ani příliš nevydělávala. ČOV BUŠTĚHRAD V rámci Operačního programu infrastruktura byla v letech 2005 až 2006 postavena např. čistírna odpadních vod a splašková kanalizace ve městě Buštěhrad, jako součásti seznamu aglomerací větších než 2000 ekvivalentních obyvatel (EO). ČOV je dimenzována pro 4 000 obyvatel (EO) s kapacitou 780 m3/den, délka splaškové kanalizační sítě je 18,3 km. Investiční náklady díla byly ve výši cca

1

26

138 mil. Kč včetně DPH, přibližně 101 mil. Kč bylo městu poskytnuto formou dotace z EU, přibližně 13 mil. Kč formou dotace z prostředků Státního fondu životního prostředí, zbylých 7 mil. Kč formou nízkoúročné půjčky Státního fondu životního prostředí. Zbytek finančních prostředků hradilo Město Buštěhrad s příspěvkem 1,5 mil. Kč od Krajského úřadu Středočeského kraje. Prvním závazným ukazatelem z hlediska smlouvy o poskytnutí uvedené podpory byl závazek snížení ukazatelů znečištění, čímž město muselo zajistit napojení jednotlivých nemovitostí na kanalizaci. Druhým byla délka budované kanalizace a třetím termíny ukončení a kolaudace stavby. V případě nesplnění těchto ukazatelů z jakéhokoliv důvodu by se město vystavilo nebezpečí vrácení poskytnutých finančních zdrojů. ČOV Buštěhrad je navržena jako mechanicko-biologická s kalovým hospodářstvím. Hrubé (mechanické) předčištění sestává z hrubých česlí, jemných strojně stíraných česlí a lapáku písku. Biologická část sestává ze dvou paralelních linek s aktivační nádrží pracující na principu jemnobublinné aerace a dosazovacích nádrží. Návrh monolitických železobetonových konstrukcí nádrží ČOV Nádrž pro čistírnu v Buštěhradě je železobetonová, vodonepropustná, tzv. „bílá vana“ obdélníkového půdorysu. Betonová konstrukce rozměrů 26,15 x 15 m a hloubky 5 m je téměř celá umístěna pod úrovní terénu. V nádrži jsou vnitřní příčky rozdělující objekt na pět komor. Jedině komora nad kalojemem je zastropena železobetonovou deskou. Nejdelší stěna komory bez příčné podpory je 12,75 m. Stěny a dno v této části nádrží dosahují tloušťky 600 mm.

2


2/2008

STAVEBNÍ

Vliv prostředí byl uvažován stupněm XA2 – středně agresivní chemické prostředí (ovšem s předpokladem nízkého obsahu SO42-, bez nutnosti použít síranovzdorný cement). Byl navržen beton dle ČSN EN 206-1 C30/37 s požadavkem max. průsaku 50 mm dle ČSN EN 12390-8. Eurokód 2 umožňuje zařadit betonovou konstrukci z hlediska průsaku kapaliny, podle požadavků objednatele, do čtyř tříd. U nádrže pro ČOV Buštěhrad se uvažovalo s třídou 1, která průsak v malém množství, v podobě několika vlhkých skvrn, připouští. Je předpokládán vznik trhlin prostupujících celým průřezem, šířka trhliny však nesmí přesáhnout doporučenou hodnotu 0,2 mm. Pro danou šířku trhlin, vznikajících jednak vlivem omezení volného smršťování (dno zabraňuje přetvoření) a jednak vlivem působení vnějšího zatížení v průběhu užívání, byla navržena výztuž. Kromě návrhu výztuže lze šířku trhlin konstrukčně ovlivnit požadavkem na složení betonu tak, aby nastal pomalejší nárůst pevnosti a pomalejší vývin hydratačního tepla, čehož lze dosáhnout použitím portlandského struskového cementu. Místa nejpravděpodobnějšího výskytu průsaku jsou pracovní spáry, zejména spára mezi dnem a stěnami. Osvědčeným řešením je použití těsnícího plechu osazeného na horní výztuž dna nádrží. Dalším slabým místem jsou prostupy stěnami. Ty

jsou řešeny vložením kusu potrubí do bednění s tím, že konce potrubí jsou ochráněny pěnovou izolací proti obetonování. Potrubí je navíc uprostřed stěny obaleno bobtnajícím těsnícím páskem. Po odstranění bednění umožňuje nezabetonovaná část potrubí další napojení. Zkušenosti s realizací Vodonepropustné železobetonové konstrukce nádrží čistíren odpadních vod se navrhují hlavně pro jednoduchost provádění a pro spolehlivé dlouhodobé těsnící schopnosti betonu. Výsledek však nezávisí jen na správně navrženém stupni vyztužení a vhodně navrženém betonu. V praxi je podceňována důležitost složení betonu z hlediska nárůstu pevnosti a množství vývinu hydratačního tepla a je objednáván beton nevhodný pro betonáž masivních konstrukcí. Vyskytuje se mylná představa, že pevnější beton znamená spolehlivější, trvanlivější a těsnější konstrukci. Dalším problémem je zajištění vhodného způsobu ukládání betonu s jeho důkladným zvibrováním a následným pečlivým ošetřováním. Občas se na stavbách setkáváme s firmami, které nerespektují základní požadavky pro běžný beton, které je, v ještě větší míře, nutno dodržovat u betonu vodostavebního. Dochází pak k výskytu hnízd a trhlin, které se následně musí sanovat. 3


ZÁVĚR V rámci předprojektové přípravy a vlastní projekční činnosti je nutno věnovat maximální pozornost zajištění vstupních podkladů pro technologické výpočty. Vstupními podklady se v daném případě rozumí jak stanovení relevantních vstupních zatěžovacích parametrů rozborem dat analytické kontroly, tak respektování specifických technologických parametrů. Detailní vyhodnocení a přípravu dat pro technologické výpočty lze z hlediska zvolení optimální technologie čištění pro danou lokalitu a velikost nádrží ČOV považovat za prioritní. Přičemž ve svém důsledku toto může vést k významným úsporám jak ve stavební, tak strojně-technologické části. Při realizaci díla je nezbytné dodržení technologických postupů a navržených parametrů díla. Investor Projektant Statika Realizace

Město Buštěhrad PROVOD inženýrská společnost, s. r. o., Ing. Petr Plichta Ing. Jiří Ratzenbek 2005 až 2006

Ing. Petr Plichta PROVOD inženýrská společnost, s. r. o. Hrnčířská 56/12, 400 01 Ústí nad Labem tel.: 475 201 580, e-mail: [email protected] Ing. Jiří Ratzenbek e-mail: [email protected]

Obr. 1 Zkouška těsnosti nádrží ČOV Buštěhrad Fig. 1 Tightness control of tanks of the sewerage plant Buštěhrad Obr. 2 Montáž zastřešení a technologie Fig. 2 Mounting of the roof and technology Obr. 3 Technologické vystrojení dosazovací nádrže Fig. 3 Technological development of a final clarifier Obr. 4 Pohled na objekt nádrží Fig. 4 Sight of tanks’ object Obr. 5 ČOV Buštěhrad – celkový pohled Fig. 5 Wastewater treatment plant Buštěhrad – general view

4 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5 2/2008

27

STAVEBNÍ


PČOV KOLOVRATY –

VÝSTAVBA II. LINKY A ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE BRANCH WASTEWATER TREATMENT PLANT IN KOLOVRATY – CONSTRUCTION OF LINE II AND RC STRUCTURE PAVEL WIESNER, KAREL JANOCH Společnost SMP CZ, a. s., v roce 2005 zvítězila ve výběrovém řízení významného zadavatele a investora, společnosti Pražská vodohospodářská společnost, a. s., na stavbu s názvem PČOV Kolovraty – výstavba II. linky (obr. 1). In 2005, SMP CZ, a. s., company won a tender from a major client and investor, Prague Water Management Authority for the construction of the branch wastewater treatment plant in Kolovraty – building of line II (fig. 1). REALIZACE Z hlediska realizace nových železobetonových konstrukcí se v rámci uvedené stavby jednalo o stavební objekty SO 11 – Oxidační příkop, SO 12 – Dosazovací

28

nádrž DN1, SO 13 – Dosazovací nádrž DN2 a SO 14 – Kalové hospodářství. U stavebního objektu SO 11 – Oxidační příkop (obr. 2 a 3) byla předmětem díla podle projektové dokumentace výstavba nového oxidačního příkopu na místě původního již nevyužívaného příkopu, který byl v rámci demolic odstraněn. Výstavba příkopu byla součástí intenzifikace stávající čistírny odpadních vod. Jedná se o podzemní otevřený monolitický příkop z vodostavebního betonu HV4-B30-T100 lichoběžníkového průřezu, který má v půdorysu tvar oválu. Délka příkopu je 60,7 m, šířka 13,7 m a hloubka 1,55 m. Pro železobetonové konstrukce bylo zapotřebí zpracovat bezmála 8 000 kg ocelové výztuže a 220 m3 vodostavebního betonu. Další dva stavební objekty SO 12 – 1

2

3

4

Dosazovací nádrž DN 1 a SO 13 – Dosazovací nádrž DN 2 jsou dvě identické podzemní kruhové nádrže, přičemž nádrž DN 1 byla postavena v místě původní, kapacitně nedostačující nádrže, která byla kompletně zdemolována. Dosazovací nádrž DN 2 byla vybudována na volné ploše areálu u jeho hranice a v těsné blízkosti Říčanského potoka. Základová spára DN 2 byla výrazně pod hladinou potoka a spodní vody, což znamenalo zvýšené technické nároky na zajištění stavební jámy tohoto objektu. Byly navrženy kruhové dosazovací nádrže o vnitřním průměru 12 m a hloubce vody 3,6 m (obr. 4). Součástí těchto objektů jsou samostatné čerpací šachty vratného kalu, které byly navrženy jako podzemní železobetonové zastropené


2/2008

jímky obdélníkového tvaru. Dále pak v úrovni terénu přiléhají k vnějšímu líci stěny DN obdélníkové železobetonové regulační šachty. V celkovém součtu bylo pro obě dosazovací nádrže použito více jak 40 000 kg výztuže a uloženo a zpracováno 340 m3 vodostavebního betonu HV4-B30-T100. Posledním stavebním objektem ze železobetonu byl SO 14 – Kalové hospodářství, konkrétně kruhová nadzemní nádrž pro oddělenou aerobní destabilizaci kalu. Tato nádrž má průměr 8 m a hloubku 4,6 m. Dno kalové nádrže tvoří základoObr. 1 Areál PČOV Kolovraty Fig. 1 Branch wastewater treatment plant complex in Kolovraty

JISTOTA pro Vás je to, čím se liší odborníci našich divizí od ostatních. Jistota odpovědnosti, odborné erudice, maximálního nasazení a přímočarého směřování k cíli, vysoké kvality i citlivého přístupu k okolí a lidem.

Obr. 2 SO 11 – Oxidační příkop Fig. 2 Construction 11 – Oxidation ditch Obr. 3 Nedílnou součástí ŽB konstrukcí je důkladně provedená výztuž (SO 11) Fig. 3 Properly installed reinforcement (construction 11) is an inseparable part of RC structures Obr. 4 Stěna kruhové podzemní dosazovací nádrže DN 2 Fig. 4 Wall of an underground circular final settling tank DN 2 Obr. 5 Bednění kruhové nádrže kalového hospodářství Fig. 5 Formwork of the circular tank for sludge treatment and disposal Obr. 6 Pracovník laboratoře při odběru vzorků betonu před jeho uložením do konstrukce Fig. 6 Lab technician taking concrete samples prior to its placing in the structure

Zavěšený most v Nymburku

Stanice metra IV. C2 Střížkov

5

PČOV v Praze - Kolovratech

www.smp.cz 6 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

29

STAVEBNÍ


vá deska tloušťky 300 mm, která je ve střední prohloubené části zesílena kvůli vytvoření jímky pro případné dočerpání nádrže. Stěny mají tloušťku 250 mm. Nádrž je z vodostavebního železobetonu HV4-B30-T100, který je vyztužen ocelí R 10 505. Části, které zasahují nad upravený terén, jsou z pohledového betonu se zkosením všech vnějších hran. Do železobetonové konstrukce nádrže bylo použito téměř 10 000 kg ocelové výztuže třídy 10 505 a 55 m3 vodostavebního betonu HV4-B30-T100 (obr. 5). Obecně lze uvést, že při realizaci nových železobetonových konstrukcí stavby PČOV Kolovraty byly ze strany zhotovitele striktně dodržovány všechny technické a technologické požadavky na bezchybné provádění prací. Při každé betonáži na stavbě byly pracovníky certifikované laboratoře společnosti SMP CZ, a. s., prováděny všechny kontrolní odběry a následné zkoušky betonu, zejména z hlediska jeho pevnosti a nasákavosti v souladu s příslušnými normami ČSN – EN a vnitřními předpisy zhotovitele (obr. 6). Celková doba výstavby uvedeného díla byla s ohledem na provádění prací za plného provozu PČOV šestnáct měsíců. PROJEKTOVÁ ČÁST Z hlediska návrhu konstrukcí bylo nejsložitější jejich založení a zajištění výkopů. Přestože se areál ČOV nachází na relativně velmi malé ploše, geologické poměry jsou v jeho jednotlivých částech diametrálně odlišné. Dosazovací nádrž DN 2, která se nachází v blízkosti potoka, byla zakládána ve složitých geologických podmínkách hluboko pod hladinou podzemní vody pod ochranou štětovnicové stěny. Základová jáma nádrže DN 1 byla oproti tomu hloubena do zdravých drobových břidlic třídy R2 podle ČSN 73 1001. Nadzemní nádrž objektu kalového hospodářství je založena částečně na původních demolovaných železobetonových jímkách a částečně na rostlém terénu. Z důvo-

ON-LINE

dů zajištění stejnoměrného sednutí konstrukce byly jímky odstraněny do hloubky 300 mm pod základovou spáru nové nádrže a v celé ploše pode dnem byl proveden hutněný štěrkopískový podsyp. Nádrže DN 1 i DN 2 musely být dimenzovány na zatížení vztlakem podzemní vody o výšce sloupce 5 m od nejhlubší části objektu. Právě z tohoto důvodu byla navržena tloušťka dna 500 mm a deska byla vytažena 400 mm za vnější obvod stěny, aby došlo k dalšímu přitížení násypem. Z důvodu blízkosti Říčanského potoka a možnosti náhlého zaplavení stavební jámy povodňovou vodou byl do stěn obou podzemních nádrží osazen bezpečnostní prostup, který byl po betonáži stěn otevřen a po dokončení montáže technologie a zkoušce vodotěsnosti těsně před zásypy zaslepen. Všechny tři kruhové nádrže jsou dimenzovány na zatížení tlakem vody, zemním tlakem a na smrštění betonu stěn vůči dnu. Nadzemní nádrž kalového hospodářství navíc ještě na zatížení nerovnoměrným oteplením stěny při rozdílných teplotách uvnitř a vně nádrže. Z důvodu minimalizace vzniku svislých smršťovacích trhlin ve stěnách bylo u všech nádrží navrženo kloubové spojení dna se stěnami a jako vodorovná výztuž ve stěnách byly navrženy profily 10 mm po 100 mm u dosazovacích nádrží a 12 mm po 100 mm u kalového hospodářství. Kloubové spojení dno – stěna je sice staticky méně výhodné než vetknutí, ale je mnohem lepší u zatěžovacích stavů způsobených objemovými změnami betonu. Minimalizuje při správném způsobu betonáže, malém časovém rozdílu mezi provedením dna a stěn, a při řádném ošetřování čerstvého betonu vznik svislých smršťovacích trhlin ve spodní části stěny. U všech kruhových nádrží byl navržen nepropustný beton a předepsána zkouška vodotěsnosti. Všechny pracovní spáry byly navrženy jako těsněné s použitím bobtnavých bentonitových pásků. Pro správ-

REJSTŘÍKY ČASOPISU

BETON TKS

nou funkci byly použity pásky se zpožděnou dobou bobtnání tak, aby bylo možno po jejich umístění dokončit osazení bednění a nedošlo k předčasnému zvětšení objemu před betonáží v důsledku např. srážek. Do stěn bednění obou DN byl před betonáží vložen bezpečnostní prostupový kus. Všechny technologické prostupy byly provedeny jako dodatečně vrtané s těsněním Taylor Seal. Výhodou vrtaných prostupů je přesnost provedení a možná variabilita až do doby montáže technologie. U železobetonové konstrukce oxidačního příkopu bylo zatížení ve všech stavech nižší a pro malou hloubku nebylo dno zatíženo vztlakem podzemní vody. Z těchto důvodů byla použita výztuž ze svařovaných sítí doplněná pouze jednotlivými příložkami vázané výztuže. Vzhledem k tomu, že je oxidační příkop dlouhý cca 60 m, byly navrženy dvě dilatační spáry těsněné pryžovými dilatačními pásy. ZÁVĚR Závěrem lze v návaznosti na hlavní téma tohoto vydání časopisu Beton TKS s podtitulem Beton pro udržitelnou výstavbu zkonstatovat, že realizací výstavby II. linky PČOV Kolovraty jsme přispěli právě k udržitelnosti výstavby. Jednalo se totiž o stavbu, která má podstatný vliv na rozvoj daného území především z hlediska výstavby rodinných a bytových domů v lokalitě, která je preferovaná a vyhledávaná developerskými společnostmi i privátními investory. Pavel Wiesner SMP CZ, a. s. Evropská 1692/37, 160 41 Praha 6 tel.: 244 461 925, fax: 244 461 925 e-mail: [email protected], www.smp.cz Ing. Karel Janoch D-plus projektová a inženýrská, a. s. Sokolovská 16/45A, 186 00 Praha 8 tel.: 221 873 240, fax: 221 873 247 e-mail: [email protected], www.d-plus.cz

NA WWW.BETONTKS.CZ

Od konce roku 2007 jsou na internetové adrese www.betontks.cz k dispozici on-line rejstříky časopisu Beton TKS, ročníky 2001 až 2006 (ročník 2007 se připravuje). Velice rychlým způsobem lze získat přehled publikovaných článků konkrétního autora v tomto období, zjistit obsah hledaného čísla časopisu nebo nahlédnout do libovolné sekce ať už obecně nebo se zadáním časového údaje (ročník, popř. konkrétní výtisk). Věříme, že tato služba umožní rychlou orientaci v archivních číslech.

30


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

O SOUČASNÉM VÝVOJI – 2. POKRAČOVÁNÍ –

VE VÝROBĚ CEMENTŮ ENVIRONMENTÁLNÍ ASPEKTY VÝROBY CEMENTU JAN GEMRICH Dnes se setkáváme již podruhé, a to doslova i v čase. V tomto čísle je cementu a jeho výrobě věnována poměrně velká pozornost v samostatném článku (str. 34 – pozn. red.) a i tohle naše povídání by mělo nějakým způsobem navázat na ono z předchozího čísla. Snad tedy takhle: Milí ekologové a ekoložky a všichni, kdož občas jedete kolem cementárny anebo s cementem něco opravujete, věřte či nevěřte, ale cement se dnes vyrábí úplně jinak než před takovými dvaceti lety. Jistě, skladba cementářské suroviny a pálicí proces jsou chemicky stejné ne-li totožné, ale vše ostatní se dočista změnilo. Začněme tedy u lomů. Bilanční objemy vápenců v cementářských lomech i při rostoucí výrobě výrazně neklesají. Čím to je? V našich cementárnách byly vybudovány předhomogenizační skládky, které precizní skladbou suroviny šetří samotný vápenec. Odpadní železité kyzy či hlinité stěry jsou dnes běžnou příměsí. Vápenec je považován za vzácnou neobnovitelnou horninu a jako s takovým je s ním nakládáno. Největší změny jsou v samotném výpalu slinku. Zemní plyn či mazut v cementárně skoro neuvidíte, a hlavním palivem je uhlí a odpadová alternativní paliva. Hořáky rotační pece, a schválně říkám vícecestné hořáky, dokáží zlikvidovat od odpadních olejů až po upravené sludgeové kaly z lagun, které nám zanechali předci v chemičkách z počátku minulého století. Moderně se tomu říká likvidace staré ekologické zátěže. Mezi tím se již jako samozřejmost za paliva považují pneumatiky či plasty a zbytky textilu. A na závěr, žádný odpad, žádný popel jako ze spaloven, který by bylo nutno ještě někam ukládat. Emise odcházející z výduchů, mimochodem cementárny mají druhé nejpřísnější limity ze všech výrob, jsou bezproblémové, ale to cementár-


ny musely vybudovat prvotřídní odprašovací zařízení, vstřikování močoviny pro denitrifikaci a občas i vápenného media pro snížení oxidů síry. Pro konečné mletí slinku s přísadami na finální cement se opět používá odpadní energo nebo chemosádrovec, odpadní struska, které mimochodem začíná být nedostatek. Že je tedy vyroben produkt podle evropské normy, je naprostou samozřejmostí. Současným ekologickým bonbonkem, byť hodně kyselým a tvrdým, je nedostatek povolenek na emise CO2. Nikdo z cementáren nechce nějaký nadbytek, ale pouze tolik, kolik odpovídá tržním požadavkům na objemy vyráběného cementu. Tyhle emise jsou ze dvou třetin z rozkladu vápence, a s nimi neuděláme zhola nic, a zbylá třetina je z paliv a tam se vymítají poslední zbytky procesních úspor. Takže, chceme-li i v budoucnu vyrábět beton, třeba ten na výškové stavby nebo na dálnice, z cementu a nikoliv z tolik propagovaných popílkových stabilizátů, bude třeba si zvyknout, že norma zná i další druhy cementu, nikoliv jen těchto pár, na které jsou projektanti zvyklí. Když říkám pár, tak tedy doslova, „portland a struskoportland“. Co na závěr té ekologické pravdivé pohádky? Kdysi, ale celkem nedávno, jsem se setkal se dvěma ekologickými odborníky. První po prohlídce cementárny vše pochválil, a pak se otázal, zda by ten cement přeci jen nešel vyrábět bez vápence. Ten druhý, při jedné konferenci o pár let později k cementářů prohlásil: „No, vždyť vy si ten cement jen natěžíte v lomu, a pak ho prodáváte!“ Tak to přeci jen ještě neumíme, ale věřte, to ostatní, o čem jsme si dnes povídali, nebylo vůbec zadarmo. Ing. Jan Gemrich Svaz výrobců cementu ČR www.svcement.cz

2/2008

31

MATERIÁLY MATERIALS

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

RECYKLACE

ČERSTVÉHO BETONU RECYCLING OF FRESH CONCRETE JAROSLAV BEZDĚK V příspěvku jsou uvedeny principy recyklace čerstvého betonu a možnosti využití recyklovaného kameniva a recyklované vody. Výroba betonu se tak stává bezodpadovou technologií. This paper outlines principles of recycling fresh concrete and presents potential applications of recycled aggregate and recycled water. Thus, concrete production is turning into wasteless technology. Nespornou výhodou výroby betonu je možnost recyklace vzniklých odpadů.

Podle [1] tvoří odpad při výrobě transportbetonu 1 až 4 % celkové produkce. U většiny betonáren se jedná o 1 až 1,5 %. Odpad tvoří zbytky z čištění míchaček, automíchačů a čerpadel, dále pak vrácený čerstvý beton, který nebyl převzat odběratelem. Snahy po znovuvyužití odpadního betonu jsou dány potřebou hospodárnosti a požadavkem ochrany životního prostředí. Bylo navrženo a vyvinuto několik typů recyklačních zařízení, která umožňují využití odpadního betonu. V nich se odděluje recyklovaná voda se zbytky jemných zrn od vypraného a vyčištěného kame-

niva. V současné době jsou instalována na většině betonáren, v některých případech není zajištěn zimní provoz. RECYKLOVANÉ KAMENIVO Recyklované kamenivo bývá dobře vyprané s minimálním obsahem zrn do 0,125 mm. Používá se buď znovu pro výrobu betonu nebo k jiným stavebním účelům, např. jako zásypový materiál. Podle ČSN EN 206 – 1 se může kamenivo získané vypráním čerstvého betonu použít jako kamenivo do betonu. Znovupoužití neroztříděného kameniva se nesmí použít v množství větším než 5 % 1

2

3a

32

3b


2/2008

Obr. 1 Schematický řez bubnem recyklačního zařízení Fig. 1 Diagrammatic section of the drum of the recycling plant Obr. 2 Recyklační zařízení na betonárně Fig. 2 Recycling unit in the concrete mixing plant Obr. 3 Recyklované kamenivo pod výsypkou recyklačního zařízení Fig. 3 Recycled aggregate below the discharge chute of the recycling plant Obr. 4 Recyklovaná voda (s jemnými podíly) v nádrži s čeřícím zařízením Fig. 4 Recycled water (with fine portions of fresh concrete) in a reservoir with the clarifier

z celkového množství kameniva. Pokud se již jednou použité kamenivo dávkuje ve větším množství než 5 %, musí být stejného druhu jako základní kamenivo, musí být roztříděno na hrubou a drobnou frakci a musí vyhovovat ČSN EN 12620. RECYKLOVANÁ VODA V recyklované vodě jsou obsaženy jemné podíly čerstvého betonu: cement, popílek, jemná zrna kameniva, moučka, filer a křemičité úlety – silika. Dále pak jsou v recyklované vodě zbytky přísad, které mohou mít i protichůdné účinky (urychlující tuhnutí, zpomalující tuhnutí). Zbytky přísad mohou ovlivnit použitelnost recyklované vody v případě, že se v průběhu výroby transportbetonu pro jednotlivé stavby používají různé druhy přísad s dlouhodobou účinností jejich působení. Homogenita recyklované vody se zajišťuje pravidelným promícháváním. Vlivu přidané recyklované vody na kvalitu betonu se věnovala a věnuje celá řada výzkumných prací. Vykázané výsledky se od sebe do jisté míry liší. Rozdíly jsou především v metodice posuzování, použitých cementech, době odležení a použitých přísadách. Také v Československu se již počátkem osmdesátých let 20. století provedly zkoušky s recyklovanou vodou, která obsahovala cement SPC 250 a PC 400. U betonu B 105 se

Literatura: [1] Bezděk J. – Svozil P.: Stavební činnost a životní prostředí. Praha SNTL 1987 [2] Svozil P.: Betonárny a životní prostředí. Praha Svaz výrobců betonu ČR 1999 [3] Kongres ERMCO o transportbetonu, Lisabon 1998 [4] Příručka technologa – Beton – suroviny, výroba, vlastnosti. Českomoravský beton, a. s., Českomoravský cement, a. s., Českomoravské štěrkovny, a. s. Praha 2005

projevila recyklovaná voda zvýšením dvacetiosmidenní pevnosti. U betonu B 250 se příměs recyklované vody projevila příznivě pouze při krátkodobém odležení této vody. Bylo by účelné zpracovat souhrnně dostupné výsledky zejména pro současně používané cementy a přísady. Recyklovaná voda může být použita při výrobě betonu podle podmínek uvedených v ČSN EN 1008. Pro výrobu betonu se nesmí použít oplachová voda, která vzniká při oplachu vnějších plášťů automíchačů a při čištění provozních ploch betonárny. V publikaci [2] jsou uvedeny některé citace z německých směrnic. Mohou sloužit jako návod pro betonárny, které využívají recyklovaný čerstvý beton. ZÁVĚR Nevhodná manipulace a špatné dávkování recyklovaného betonu mohou zhoršit kvalitu betonu na betonárnách s nízkou úrovní technologické kázně. Na základě dostatečného množství zkoušek a zkušeností však může být recyklovaný čerstvý beton znovu použit za předpokladu, že budou dodrženy odzkoušené postupy a receptury. Ing. Jaroslav Bezděk Velehradská 27, 130 00 Praha 3 tel.: 222 717 250, mob.: 603 720 768

Projekt: spřažený betonový most Řešení: RIB PONTI® Software PONTI® na statické výpočty a navrhování mostních konstrukcí má opět nový přírůstek: mosty z železobetonových nebo předpjatých prefabrikátů spřažených s monolitickou mostovkou lze komplexně řešit pomocí funkčního balíku PONTI® betonverbund. Od zadání spřažených průřezů, v čase se měnícího statického systému až po výpočet vnitřních účinků, jejich návrhových kombinací a datově navazujících návrhů a posouzení. Balík PONTI® tak poskytuje kompletní a výkonnou podporu statického řešení všech běžných typů mostů: • spřažené prefabrikované mosty • spřažené ocelobetonové mosty • předpjaté monolitické a segmentové mosty Informujte se o naší zaváděcí nabídce PONTI®betonverbund do 30.06.2008. Více podrobností se dozvíte na: www.rib.cz RIB stavební software s.r.o. Zelený pruh 1560/99 CZ-140 00 Praha 4 telefon: +420 241 442 078 telefax: +420 241 442 085 e-mail: [email protected]

4 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

33



CEMENT – ENVIRONMENTÁLNÍ STAVEBNÍ MATERIÁL SOUČASNOSTI I BUDOUCNOSTI CEMENT – ENVIRONMENTAL BUILDING MATERIAL ON THE PRESENT AND IN THE FUTURE JAN GEMRICH Environmentální současnost a její nároky mění řadu našich životních návyků a zvyklostí. Jedním ze zcela obyčejných materiálů, které nás po století doprovázejí, je i cement. Požadavky na jeho výrobu se za posledních deset let výrazně změnily a i nadále se zpřísňují, jsou ekonomicky i environmentálně náročnější. The present environmental requirements change many of our habits and customs. One of those, completely ordinary materials, that go along with us for a hundred years, was the cement. The requests to its production have been changed extremely during last ten years and still are tighten up, more economically and environmentally sophisticated. POHLED DO HISTORIE Výroba cementu je neoddělitelně spojena s těžbou vápenců. Dějiny využívání vápenců člověkem jsou mnoha tisícileté a od dob průmyslové revoluce v 19. století až dodnes rostou možnosti zpracování a využívání této suroviny. Počátky využívání vápenců sahají až do mladší doby kamenné a souvisí s výrobou vápna. Použití vápenců pro výrobu portlandského cementu je podstatně mladší. V roce 1824 byl udělen Josephu Aspdinovi anglický patent na výrobu maltoviny, kterou nazval portlandským cementem, neboť výrobky z něho se barvou podobaly stavebnímu kameni, svrchnojurskému vápenci, těženému v okolí města Portland v jižní Anglii. Rychlý rozvoj průmyslu od 19. století si vyžádal použití vápenců i v dalších výrobních oblastech – hutnictví, sklářství, chemickém průmyslu a zemědělství. S rostoucími požadavky na ochranu životního prostředí se v poměrně nedávné historii rychle zvyšuje spotřeba vápenců a výrobků z nich pro technologie čištění spalin ze spalovacích procesů, úpravu odpadních vod, likvidaci kalů a odpadů a podobné účely. I v českých zemích má výroba maltovin dlouhou tradici. Pomineme-li Balbínovy zmínky ze 17. století o produktu zvaném Pasta di Praga, jistým počátkem výro34

by portlandského cementu u nás je rok 1860, kdy zakladatel českého cementářského průmyslu Ferdinand Bárta prováděl první výrobní pokusy, aby pak v roce 1868 přikročil k výstavbě cementárny v Praze–Podolí, v místě, kde dnes stojí plavecký bazén. Později to byl první zcela reálný případ, kdy se povýrobní lokalita vracela do běžného užívání a občanského využití. Vápence patří mezi horniny sedimentární, krystalické vápence vzniklé metamorfózou vápenců sedimentárních mezi horniny metamorfované. Na vzniku vápenců se podílely biogenní i chemické pochody a většina vápenců vznikla v mořích, kde se na jejich genezi podílely horninotvorné organizmy. Vápence vznikaly i ve sladkých vodách. Hlavními podmínkami vzniku vápenců bylo klima a nepřítomnost jílového, případně písčitého materiálu. Mohutná vápencová sedimentace vrcholila v devonu a pokračovala hlavně v údobí jury a křídy. Většina v přírodě se vyskytujících vápenců obsahuje vedle základní složky uhličitanu vápenatého CaCO3, zejména kalcitu, i různé příměsi. Přimíseninou může být jílová hmota, různé nerosty (křemen, grafit, limonit, hematit aj.) i organické materiály. Česká republika má poměrně velké zásoby vápenců, jejich využití je však v určitých oblastech omezeno horší kvalitou, geologickými podmínkami a střety s požadavky na ochranu životního prostředí. Vyhodnocené bilanční zásoby činí 5 500 mil t. V roce 2007 bylo v České republice evidováno přes stovku ložisek vápenců, a z nich bylo jen kolem dvacítky těženo. Ložiska vápenců jsou rozdělena v rámci území ČR nerovnoměrně do různých geologických jednotek, z nich nejvýznamnější je devon Barrandienu, moravský devon a silesikum – skupina Branné, oblast Vitošova a zábřežská série. Státní klasifikace dělí vápence dle použitelnosti na: • vysokoprocentní s obsahem alespoň 96 % karbonátové složky, tyto vápence se v cementářském průmyslu používají pouze výjimečně, • tzv. ostatní vápence s obsahem karbo-

nátů alespoň 80 % se používají především k výrobě cementu a jsou doplňovány vápenci jílovitými s obsahem CaCO3 kolem 70 % a vyššími obsahy SiO2 a Al2O3, • karbonáty pro zemědělské účely, • cementářské a korekční suroviny s použitím jako složky pro skladbu surovinové směsi pro výrobu slinku, • méně významná ložiska jsou zařazena jako stavební kámen. Z technologického hlediska je možno konstatovat, že nečistoty ve vápenci jsou hlavním rozhodujícím činitelem pro jeho použitelnost. CEMENT

SE VYRÁBÍ NEJEN

Z VÁPENCE

Vápenec je tedy jednou ze základních surovinových složek pro výrobu portlandského cementu. Aby měla cementářská surovinová směs předepsané chemické složení definované tzv. bezrozměrnými moduly – vzájemnými poměry koncentrací různých oxidů – musí být vápenec doplněn tzv. sialitickými surovinami. Ty obsahují taková množství oxidu křemičitého, železitého a hlinitého, jakých je třeba k tomu, aby při výpalu vznikly ve slinku v optimálních množstvích potřebné slínkové minerály. Slínkové minerály jsou nositeli hydraulických vlastností slinku a z něj vyrobeného cementu. Sialitickými složkami jsou většinou jíly, hlíny, různé druhy břidlic, ale významného využití nabývají i vhodné odpadní produkty z průmyslových procesů – strusky, popílky, kaly, odpadní slévárenské písky aj. Nejlepší vápenec pro výrobu cementu je takový, který má přirozenou příměs těchto potřebných látek v poměrech, které nevyžadují korekci složení pomocí žádné další složky. Jsou to hlavně vápencové slíny, obsahující dobře promíchané vápencové složky s jemnými hydraulickými podíly. Na rozdíl od výroby vápna je v cementářství velmi nevýhodné zpracovávat čisté vápence, protože jsou většinou hůře melitelné, při výpalu jsou méně reaktivní, hůře slinují a ovlivňují tak negativně náklady na mletí a výpal. Pro výrobu slinku je dávána přednost jemně krys-


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES talickým vápencům, nejlépe s obsahem jistého množství přirozených hlinitých, železitých a křemičitých složek, protože jsou reaktivnější než vápence s velkými krystaly. Významnou roli při hodnocení vápenců jako suroviny z hlediska technologie zpracování a kvality cementu hrají sírany, sulfidy, draslík, sodík, chloridy a organické látky. Nejčastějším zdrojem alkálií jsou jílové minerály. Kromě negativního vlivu alkálií na kvalitu cementu (potenciální tvorba výkvětů z rozpustných alkalických solí při styku s nevhodným kamenivem) mohou při vysokých koncentracích alkálií vznikat při procesu pálení slinku také provozní problémy ve výměníku. Může dojít k cirkulaci těkavých alkálií, síranů a chloridů mezi výměníkem a pecí a nalepování tuhé fáze na stěny zařízení. To může vést k úplnému zanesení cyklonů výměníku a kouřovodů. Vzniku tohoto stavu se zabraňuje přidáváním malého množství sádrovce již do surovinové směsi na výpal, tedy pečlivým nastavením stupně sulfatizace, což je stechiometrický vztah mezí sírany, draslíkem a sodíkem ve slinku. Celkový obsah alkálií v surovinové směsí bývá limitován v rozmezí 1 až 1,2 hm. %. Kritická koncentrace chloridů v surovinové směsi je cca 0,01 až 0,015 hm. % Cl. Konečný výrobek může mít maximální obsah chloridů v cementu pro všechny třídy 0,1 % a maximální obsah síranů (včetně síranů pocházejících ze sádrovce přidávaného jako regulátor tuhnutí) podle třídy cementu 3,5 nebo 4 hm. %. Organické látky (TOC) jsou ve vápencích přítomny v množstvích obvykle 0,15 až 0,25 hm. %, v jílových složkách může dosahovat 0,8 hm. % i více. VZHŮRU K PÁLICÍMU PROCESU Cementářský pecní agregát na výpal slinku představuje ve své nejrozšířenější variantě (rotační pec s disperzním výměníkovým systémem doplněný kalcinátorem) přímo ideální zařízení nejen na samotný výpal slinku, ale i na zneškodňování, případně využívání celé řady různorodých druhotných surovinových či palivových odpadů s rozdílným obsahem příměsí. Některé z těchto alternativních materiálů představují pouze druhotný zdroj energie, byť i třeba velmi vydatný (některé odpady – směsi papíru a plastů s výhřevností kvalitního černého uhlí), některé svým nespalitelným podílem tvoří význam-

nou součást surovinové směsi pro výpal cementářského slinku. V některých případech se tato nespalitelná složka může stát velmi důležitým zdrojem, např. oxidu železitého v surovině. Při výrobě cementářského slinku se nespalitelná složka stává součástí surovinové směsi a bezodpadově přechází do slinku. Celý pecní systém sestávající z disperzních výměníků tepla, rotační pece, chladiče slinku, stabilizátoru a elektrostatického odlučovače prachu představuje dokonalý systém pro zachycení a bezodpadové zneškodnění škodlivin, vznikajících při spalovacím procesu (obr. 1). Jemně rozemletá surovinová moučka, skládající se z vápence a určitého množství příměsí upravujících chemické složení, vstupuje nejprve do souprouděprotiproudého systému disperzních výměníků tepla. Tento systém má zpravidla čtyři až pět stupňů, na nichž během přímého styku jemně rozemletého vápence s horkými kouřovými plyny dochází k předávání tepla a také k chemickým reakcím vápence se složkami kouřových plynů. V této fázi procesu jsou zachycovány z kouřových plynů kyselé složky – SO2, Cl-, F- a některé další těkavé prvky a sloučeniny. Předehřátá surovina z výměníků vstupuje do vlastní rotační pece a v protiproudu kouřových plynů postupuje dále, přičemž její teplota dále stoupá, dochází k tepelnému rozkladu vápence a vzniklý oxid vápenatý reaguje s dalšími složkami surovinové směsi za vzniku slínkových minerálů. Během této fáze se mate-


2/2008

Obr. 1 Příklad typického suchého procesu s předkalcinací Fig. 1 Example of modern dry process with calcinator

riál dostává do tzv. slinovacího pásma pece, kde je teplota tak vysoká, že se v něm objevuje tavenina. Za těchto podmínek dochází ke vzniku hlavních slínkových minerálů a během tohoto procesu se v jejich vznikající krystalové mřížce pevně vážou atomy většiny tzv. těžkých kovů. Tato vazba je velmi pevná a stupeň zachycení kovů se blíží hodnotě 100 %. Popsaná surovinová směs je směs jemně rozemletého vápence s dalšími přísadami, které upravují chemické složení směsi tak, aby mohly vznikat během výpalu minerály, které jsou v cementu zdrojem schopnosti reagovat s vodou za vzniku hydrosilikátů a hydroaluminátů vápenatých. Přísady do surovinové moučky dodávají potřebné oxidy křemíku, hliníku a železa. Surovinová směs se v důsledku přebytku vápence chová silně zásaditě. Slinek je materiál ve formě částic kulovitého tvaru o velikosti 5 až 100 mm. Třebaže obsahuje většinu oxidu vápenatého vázanou ve formě silikátů a aluminátů vápenatých, jeho chování je také silně zásadité. Základními palivy v cementářském průmyslu byly vždy mleté černé uhlí, těžký topný olej – mazut a zemní plyn naftový. Přídavná paliva na bázi alternativních kapalných anebo pevných nadrce35



Obr. 2 Radotínská cementárna v roce 1965 Fig. 2 Cement works in Radotín in 1965 Obr. 3 Cementárny v roce 2008, a) ČMC Mokrá, b) ČMC Radotín Fig. 3 Cement works in 2008, a) ČMC Mokrá, b) ČMC Radotín

2

3a 3b

36

ných materiálů mohou být spalována v hlavním hořáku rotační pece společně se základním palivem nebo samostatně v pomocném hořáku v množství představujícím libovolné procento tepelného příkonu pece. Místo pomocného hořáku je také možno u pecí vybavených kalcinátorem využít hořáku kalcinátoru, přičemž přídavná paliva mohou i zde být dávkována společně s mazutem nebo černým uhlím. Hořák zasahuje až 6 m do nitra rotační pece. Teplota v plameni dosahuje 2 100 °C, přičemž délka plamene dosahuje až 15 m. Doba zdržení hořícího paliva v plameni je při běžných rychlostech proudění plynů v rotační peci asi 2 až 5 sekund při teplotě nad 1 200 °C podle velikosti zařízení. Teplota a doba zdržení spolu s mírně oxidačním prostředím představují ideální podmínky pro tepelnou destrukci a oxidaci i takových látek jako jsou halogenované uhlovodíky, PCB nebo PCDD a PCDF. Surovinová moučka se ve výměnících tepla postupně ohřívá z normální teploty až na cca 900 °C, přičemž se spaliny naopak ochlazují. Teplota materiálu v rotační peci dále stoupá, jak materiál postupuje proti proudu spalin k hořáku pece. V nejteplejší části – ve slinovacím pásmu dosahuje až 1 450 °C. Dále směrem k výpadu z pece teplota materiálu – slinku klesá až na cca 1 200 °C. V chladiči je slinek vzduchem ochlazen na teplotu pod 80 °C. Vypálený materiál z pece (cementářský slinek) postupuje do chladiče, kde se ochlazuje vzduchem, kterému předává své teplo. Tento ohřátý vzduch z větší části vstupuje do rotační pece jako tzv. sekundární spalovací vzduch. Kouřové plyny ze systému výměníků tepla postupují přes stabilizátor do elektrostatického odlučovače, kde jsou zbaveny prachu a případného zbytku těkavých těžkých kovů a odcházejí komínem do atmosféry. Zachycený prach se vrací zpět do výrobního procesu jako součást surovinové moučky. Vyzdívka v chladnějších částech pece je


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES zhotovena ze šamotových cihel se slabě kyselou reakcí. V pásmu vyšších teplot je zhotovena z magnezitových nebo chrommagnezitových cihel a má alkalickou reakci. Celkově má prostor uvnitř pece včetně vypalovaného materiálu výrazně alkalickou reakci. Spalování v cementářské rotační peci probíhá za minimálního nutného přebytku vzduchu, proto je pecní atmosféra v celém objemu pece oxidační. Výměníkový systém jako celek funguje jako souprouděprotiproudý systém. Jednotlivé stupně výměníkového systému jsou zároveň vlastně cyklónovými odlučovači, v nichž předehřívaný materiál postupuje v souproudu se spalinami. Mezi tuhou fází a kouřovými plyny dochází k intenzivnímu kontaktu. Výměníkový systém tak plně nahrazuje druhý stupeň čištění kouřových plynů s mnohem vyšší účinností, než je tomu u komerčních zařízení tohoto druhu ve spalovnách (polosuchá vypírka vápenným mlékem). INTEGROVANÁ

PREVENCE

IPPC Ekonomická racionalizace nejen v posledních letech vyžaduje, aby cementárny stále investovaly do oblasti životního prostředí, a to za současné jen mírně rostoucí spotřeby cementu, tedy za situace, kdy je obtížné si na samotné investiční akce vytvořit finanční zdroje. Rovněž doba, kdy cementárny tuto situace řešily vývozem svých výrobků, je dávno pryč. Spotřeba cementu je v posledních letech doplňována poměrně silným podílem dovozu cementu zahraničního. Avšak z vývoje zejména posledních let je zřejmé, že výroba i spotřeba cementu je v dnešní proměnlivé ekonomice České republiky poměrně stabilní komoditou již bez potřeby rušení stávajících či vzniku nových výrobních jednotek. Významnou oblastí vlivu výrobního procesu na životní prostředí je vliv těžby. Moderní postupy umožňují snížit obtěžování okolí např. otřesy a vytvářejí podmínky proto, aby po skončení těžby mohlo být příslušné území vráceno zemědělské produkci nebo přírodě a rekreačním účelům. Pečlivě dodržované zásady komplexní těžby zároveň zabezpečují, aby všechny čisté frakce vysokoprocentních vápenců, pokud se vůbec na cementářských ložiscích vyskytují, byly použity pro náročné účely v průmyslu, potravinářství a ekologii a naopak, aby méně A OMEZOVÁNÍ ZNEČIŠTĚNÍ

čisté frakce a nebo méně čisté partie ložisek byly jednoznačně využity pro výrobu cementu. Technologické principy výroby cementářského slinku umožňují rovněž zpracovávat značná množství surovinových a palivových odpadů při dodržování veškerých přísných kriterií ochrany přírody. Zde je nutno vyzvednout, že cementárny v žádném případě nejsou producenty průmyslového odpadu, z jejich výroby totiž nevzniká žádný odpad, jako je např. popel, s jehož ukládáním vznikají při spalování v tradičních spalovnách obrovské potíže. Cementářský průmysl zpracovává trvale i značné množství granulované strusky z hutí a za padesát let zpracoval více než 60 mil. t materiálu, který by jinak tvořil haldy nevyužitého odpadu. Obdobná situace je při využívání železitých a hlinitých prachů, které tvoří významnou součást cementářské suroviny a znamenají zejména snížení energetické náročnosti na výpal slinku. Cementárny dokáží využít i materiály teprve nedávno odpadající z průmyslových procesů. Např. pro výrobu cementu se dnes používá výhradně jen odpadní energosádrovec z odsiřovacích procesů či jinak nevyužitelný chemosádrovec z výrob těžké chemie. Tato náhrada znamenala, že cementárny pro výrobu již nepoužívají přírodní těžený sádrovec. Nejnovější a nejvýkonnější pomoc ekologii přírody však cementárny přinášejí při spoluspalování alternativních paliv. Všechny upotřebené a použité oleje, které jinde dosloužily a nelze je obvykle recyklovat, využijí vícecestné cementářské hořáky, konstruované na vysoké teploty, pro výrobu slinku. V poslední době tímto způsobem využívají i tuhá alternativní paliva na bázi vytříděného průmyslového odpadu a z něj složeného paliva. Cementárny nemají zájem na spalování kdejakého odpadu přivezeného z ulice, ale dokáží energeticky i materiálově zhodnotit speciálně pro ně připravené alternativní palivo s přesnou recepturou, kontrolou složení při dokonalém řízení procesu výpalu při teplotách cca 1 500 °C a s nezpochybnitelným emisním monitoringem. V roce 2002 vstoupil v České republice v platnost zákon o integrované prevenci a omezování znečištění a o integrovaném registru znečišťování. Podle tohoto zákona v souladu s příslušnými direktivami EU integrované zhodnocení všech


2/2008

vlivů provozu cementárny na životní prostředí vedlo k vydání jednoho komplexního tzv. integrovaného povolení k provozu, které zahrnuje složitý a komplexní způsob hodnocení vlivu výroby cementu na životní prostředí. VÝROBA

CEMENTU PŘIJATELNÁ

PRO ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Významnou předností moderních cementářských linek je využívání druhotných surovin a paliv a další alternativních materiálů. Řada spotřebitelů cementu si vůbec neuvědomuje, že výroba cementu je výsostně chemickou vysokoteplotní výrobou. Technologické principy výroby cementářského slinku umožňují zpracovat značná množství těchto hmot při dodržování veškerých přísných kriterií kvality konečného výrobku a současně ochrany přírody. Prvními alternativními palivy, které byly v cementářských provozech využívány, byly odpadní oleje, na nichž byla beze zbytku zdokumentována technologie totálního rozkladu polychlorovaných bifenylů. Dnes snad již klasickým cementářským palivem jsou použité pneumatiky, u nichž bylo prvně dokladováno souběžné materiálové a energetické využití. Je to klasický příklad pyrolytického rozkladu za nízkého parciálního tlaku kyslíku v kouřových plynech s předáním tepla v místě kalcinace, tedy v místě největší spotřeby tepla, a to za podmínek spalování při nižších teplotách než na hlavním hořáku, navíc spojený s výrazně menší emisí NOx, než kdyby byla tato energie dodávána hlavním hořákem. Obsah cca 20 % ocelového kordu, tedy železa, které při výrobě cementářského slinku působí nejen jako součást suroviny, kde ušetří přidávání železité korekce, ale nadto působí jako účinný mineralizátor, tj. snižuje hodnotu teploty vzniku eutektika, a tím představuje i energetickou úsporu při výrobě. Spalování vysušených městských čistírenských kalů v cementářské rotační peci prošlo výraznou zkušební etapou a přispělo nejen k získání zkušeností ze spalování nízkoenergetických paliv s výhřevností do 10 MJ/kg, ale zejména ke zkušenostem s termickým chováním těkavých stopových prvků – rtuti a thalia, které musí být z procesu před využíváním jednoznačně odstraněny. Zcela odlišný problém představovalo v současné době pomalu doznívající palivové zařazení veterinárních produk37



tů, u masokostní moučky spojené s limitováním obsahu P2O5. I zde praxe ukázala, že při možnostech moderní analýzy je využití těchto produktů vyšší, než se předpokládalo. Prvním skutečným alternativním tuhým palivem bylo standardně vyráběné tzv. aditivní palivo na bázi odpadních ropných kalů Kormul v rámci asanace starých ekologických zátěží ze sludgeových rybníků. Kaly, uložené ve sludgeových rybnících, vznikaly při rafinaci minerálních olejů kyselinou sírovou. Během uložení kalů v rybnících docházelo k jejich odvodnění a k dalším změnám. Obsah sušiny vzrůstal až na 96 %. Vytěžené odpady (sludge) pastovité konzistence jsou míseny s uhelnými multiprachy a vápnem, vápennými nedohasky, popř. vápencem tak, aby výsledný produkt byl briketovatelný a/nebo lisovatelné konzistence. Na základě dlouhodobých zkoušek byla vytvořena podniková norma a bezpečnostní list s limitováním některých škodlivin pro spalování v cementářských rotačních pecích, např. obsahů kadmia, thalia, síry a alkálií. Vnímání alternativních paliv v posledním období prochází významnými změnami. Zatímco podle evropské normalizace je možné a pro kontrolu i vhodné vyrábět tato odpadová paliva jako výrobky Solid Recovered Fuels, evropská environmentální legislativa požaduje je využívat v režimu spoluspalování jako odpady. Tento nežádoucí dvojí pohled na týž palivový materiál dosud není dořešen, způsobuje nejistotu jak mezi výrobci těchto paliv, tak i jejich spotřebiteli a finálně ve složitém a náročném emisním monitoringu prodražuje výrobu cementu. Evropské normy na Solid Recovered Fuels však přinesly možnost využití metod na stanovení obsahu biomasy a biomasového uhlíku, což je důležité z hlediska možnosti jejího odpočtu jako enviromentálně neutrálního uhlíku při bilancích CO2 v rámci EU ETS, Kjótského protokolu a monitorovacích plánů jednotlivých instalací. Ať již občasný spor o vnímání alternativních paliv dopadne jakkoliv, výhoda cementářského zhodnocení různých odpadů ve formě alternativních paliv spočívá v naprosto bezodpadové destrukci organických látek a v intenzivním a vysoce účinném zachycení těžkých kovů a kyselých škodlivin, čímž je umožněna úspora přírodních neobnovitelných 38

zdrojů paliv a surovin a redukce objemu odpadů, ukládaných na skládky při minimálním riziku pro životní prostředí a zdraví obyvatelstva. VÝROBA

NÍZKOCHROMÁTOVÝCH

CEMENTŮ A NOVÁ CHEMICKÁ

REACH V souvislosti s předpisy Evropské unie o ochraně pracujících je přijímána řada opatření, aby byl omezen vliv chemických látek na zdraví obyvatelstva a pracovníků. Jedním z těchto opatření bylo i přijetí dodatku k evropské Směrnici, která jako jednu z mnoha nebezpečných látek označila cement a přípravky obsahující cement – s následující citací (český oficiální překlad): „Cement a přípravky obsahující cement se nesmějí používat ani uvádět na trh, jestliže po smíchání s vodou obsahují více než 0,0002 % (2 ppm) rozpustného šestimocného chrómu vztaženo na celkovou hmotnost suchého cementu“. Tento příkaz, který je doplněn povinností označit na obalu informace potřebné ke zjištění podmínek a doby skladování vhodných pro zachování aktivity redukčního činidla a udržení obsahu rozpustného šestimocného chrómu pod stanoveným limitem, je pouze částečně rozvolněn úlevou, že jej není nutno použít v případě „používání v kontrolovaných uzavřených a plně automatizovaných procesech, v nichž s cementem a přípravky obsahujícími cement manipulují pouze strojní zařízení a v nichž není možný styk s pokožkou“. Toto opatření, které v ČR platí od roku 2005, způsobilo mnoho starostí nejen všem výrobcům cementu, ale zejména výrobcům cementových malt, které do svých výrobků používají řadu vysokomolekulárních organických činidel stavební chemie s blokačním účinkem, a nemohou se proto zhusta spolehnout na primární redukci cementu z cementáren. Diskuzí s MŽP ČR a odbornými posudky se podařilo prokázat, že nejen vlastní výroba cementu, ale i zpracování cementu v betonárnách a porobetonárnách, popř. jeho nakládání v průmyslově zpracovávaných maltových a omítkových směsích je tímto automatizovaným procesem. Jediná zákonná povinnost redukovat pak nastala pouze v případě výroby a distribuce cementu a maltových směsí balených pro ruční aplikaci pro maloodběratele tak, aby při jejich výrobě byl pouLEGISLATIVA

žit pouze cement anebo maltová směs s upraveným obsahem Cr6+ pod 2 ppm. V průběhu přípravy výroby těchto materiálů byla vyzkoušena řada redukčních činidel, nicméně stále nejúčinnějším a s trvale stabilní kvalitou se ukázal síran železnatý FeSO4 se stabilním obsahem hydrátové vody. Zcela novým předpisem platným v EU i v ČR je Nařízení Evropského parlamentu a Rady o registraci, vyhodnocování, schvalování a omezování chemikálií (systém REACH). Uvedený předpis přináší nové povinnosti i pro výrobce cementu jak do konce roku 2008, tak v hlavním registračním období do konce roku 2010 vypracováním obsáhlé dokumentace o chemické a zdravotní bezpečnosti cementu. TRVALE

UDRŽITELNÝ ROZVOJ

CEMENTOVÉHO A BETONOVÉHO STAVITELSTVÍ

Svaz výrobců cementu České republiky byl založen v roce 2002 jako samostatný svaz po desetileté spolupráci s vápenickou obcí v rámci dřívějšího svazu výrobců cementu a vápna. Od roku 1993 jsou čeští cementáři rovněž členy evropské asociace výrobců cementu Cembureau, odkud čerpají zkušenosti cementářských výrobců z celé Evropy. V současné době je SVC ČR tvořen čtyřmi členy, výrobci cementu na území České republiky (šest výrobních jednotek). Cementárny v Mokré, Radotíně a Králově Dvoře náleží do a. s. Českomoravský cement, nástupnická společnost, která je součástí koncernu Heidelberger Cement Group. Cementárna v Čížkovicích spadá pod koncern Lafarge Cement, prachovická cementárna vyrábí pod koncernem Holcim a Cement Hranice, a. s., je součástí skupiny Dyckerhof – Buzzi. Rychlá privatizace českých cementáren, která byla založena na vstupu zahraničního kapitálu s přenosem vysokého knowhow moderní výroby cementu, zajistila nezbytné finanční prostředky k rychlé modernizaci výrobní základny. Modernizace, rekonstrukce a také nové investiční akce přímo či nepřímo směřovaly jak do kvality výroby, tak i do ochrany životního prostředí. Důsledky těchto cílevědomě orientovaných aktivit se velmi intenzivně projevily v dramatickém snížení prašných i plynných emisí. Mimo jiné cementárny v posledním desetiletí snížily své prašné emise o 95 %, emise


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES oxidů síry o 75 % a oxidů dusíku o 50 %. Málokterý výrobní obor se může prokázat těmito ekologickými výsledky. Cement však svého hlavního uplatnění nachází až v betonu. Samostatný pohled si dnes zaslouží zejména dopravní stavby. Dopravní infrastruktura se neustále rozrůstá, doplňuje nebo modernizuje tak, aby plnila svůj moderní význam. Jistěže nikdo netouží, abychom žili v zákoutích silničních spirál a mnohapatrových silnic v horku tekoucím asfaltovým povrchem. Většina z těch, kteří dojíždějí za pracovními příležitostmi, se chce jednoduše, rychle a zejména bezpečně dostat pevnou betonovou dálnicí, např. na Ostravsko, projet bezpečným betonovým tunelem, ať již silničním nebo železničním. Není cílem, aby byly používány na železnici dřevěné, jedy namořené, železniční pražce, mnohem ekologičtěji lze použít pražce betonové. A pro ty, kteří jako dopravní prostředek používají letadlo, ať k přepravě na dovolenou nebo za zákazníkem, bude jistotou kvalitní betonová plocha letiště. Rovněž již přes třicet let přepravuje miliony občanů i návštěvníků hlavního města metro, které jezdí v betonových tubusech. Unikátní stavební díla, zejména v místech, kde metro podjíždí říční tok, udivují odborníky i laiky z celého světa. Betonové silniční stavby patří dnes asi k nejdiskutovanějším. Nesnažme se diskutovat, proč ještě v současné době mnoho obcí i velkých měst se zalyká v dopravních kolapsech a dusí ve výfukových plynech těžké nákladní dopravy aut stojících v dopravních kolonách. Vybudované obchvaty vrátí do obytných zón klid i čistý vzduch a sníží i spotřebu pohonných hmot, tj. vrátí čistý vzduch i do krajiny. Konec konců, dobře navržená dálnice může být i významným pozitivním krajinotvorným prvkem. Mnoho betonových staveb však zůstává v běžném každodenním životě utajeno. Plochy vojenských letišť jsou nedílnou součástí našeho vojenského vybavení a členství ve světových bezpečnostních a vojenských systémech a nadneseně i ony mohou hájit těžce získanou suverenitu a budovanou prosperitu naší země. Sem patří i nikdy v minulosti a doufejme, že i v budoucnosti, nepoužité kryty civilní ochrany, které však dávají jistotu pro dnešní klidný život. Beton slouží však i tam, kde bychom jej nečekali. Když v ekologii selžou jiné sta-

bilizační materiály pro moderní prvky solidifikace, nastoupí opět cement v betonu. Solidifikace znamená vytvoření speciální betonové směsi z cementu, škodlivých odpadů a inertních materiálů tak, aby výsledkem po zatuhnutí byla pevná hmota, jejíž složení, vodonepropustnost a vyluhovatelnost jsou pečlivě kontrolovány. Takto připravené stabilizáty mají životnost několik stovek let. Není proto divu, že beton našel své místo i při meziukládání vyhořelého jaderného paliva. Beton sám však za svou konečnou estetickou podobu a tedy i to, jak se budou stavby z betonu lidem líbit, vděčí architektům a projektantům. Jeho estetické použití, krása a podoba je vždy v lidských rukou. Moderní vzdušné obytné soustavy plné balkonů a lodžií, pohledové zdi, navíc zlidštěné betonem obarveným pigmentovými barvami, náměstí plná květinových zákoutí a vodních fontán mohou být z betonu. A zejména nezapomeňme na systémy betonových přehrad, které zachránily statisíce životů při záplavách, které máme ještě v živé paměti. V letech 2002 až 2003 byl Svaz výrobců cementu spolupořadatelem architektonické soutěže Betonový dům, která měla vynikající ohlas mezi architekty a projektanty a v roce 2005 byl organizátorem sochařského sympozia Sochy v betonu. Nakonec nezapomeňme, že jsme celou dobu hovořili o přírodním materiálu, který po doběhu svého životního poslání a cyklu, jenž je odhadován na více než sto let, se opět vrací bezpečně do přírody. Je to prostý fakt, že beton a v něm cement a další složky jako formy přepracovaného přírodního kamene jsou nejen přírodě blízké, ale zejména po ukončení své životní funkce, která je mimochodem jedna z nejdelších, se bezpečně navrací jako použitý kámen do přírodního prostředí. Proto se Svaz výrobců cementu ČR oprávněně domnívá, že výroba cementu a uplatnění v betonu je navýsost ekologický proces výroby materiálu, který je k dispozici všem stavbařům, projektantům a architektům. Dnešní management cementářských závodů se významně snaží spolupracovat se všemi zainteresovanými orgány a zájmovými skupinami při své trvalé integraci do okolí obcí a při krajinotvorbě. O svých záměrech informuje nejen podle dikce zákonů, ale snaží se i předcházet možným nedorozuměním trvalou diskuzí s centrálními orgány stát-


2/2008

ní správy. Spolupráce s Ministerstvem životního prostředí a návštěvy cementářských provozů jsou v současné době na nebývalé úrovni a existuje důvěra v pokračování této spolupráce. Obor rovněž spolupracuje s Ministerstvem průmyslu a obchodu a s dalšími odbornými institucemi jako např. Českým ekologickým ústavem, Českým hydrometeorologickým ústavem nebo Státním zdravotním ústavem, zejména v oblasti konzultací a výměny dat. Na vynikající úrovni je rovněž regionální spolupráce. Cementárny napomáhají budovat naučné stezky, zdravotní střediska, diskutují se starosty a obecními úřady, podporují sportovní kluby a organizace postižených spoluobčanů. Nevyhýbají se ani pozitivně směřovaným diskuzím s ekologickými skupinami. SNIŽOVÁNÍ

EMISÍ SKLENÍKOVÝCH

PLYNŮ

Trvale udržitelný rozvoj je rozvoj uspokojující potřeby současné doby, aniž by byla ohrožena schopnost budoucích generací uspokojovat jejich vlastní potřeby. Toto motto environmentálních organizací si výrobci cementu vzali za své jako jedni z prvních a zahájili přípravu na nejožehavější problém budoucnosti, tj. snižování emisí oxidu uhličitého. Jako možný příklad průmyslově environmentálního podnikání může sloužit výroba cementu. V rámci komplexní modernizace českých a moravských cementářských linek, která proběhla v uplynulých deseti letech, byly uzavřeny všechny vysokoenergetické výrobní linky mokrého způsobu výroby slinku a dnes se při výrobě cementu v ČR používá již pouze energeticky nejúspornější suchý proces výroby. Příprava suroviny byla převedena do moderních předhomogenizačních jednotek s vysokou efektivitou a racionalitou skladby suroviny na výpal a bylo zintenzivněno využívání druhotných surovinových zdrojů, např. železitých kalů, odpadních písků aj. Pro vlastní výpal slinku bylo zahájeno využívání alternativních paliv, které částečně nahrazují základní palivo – mleté černé uhlí. Dříve používaná paliva, např. zemní plyn naftový ZPN a těžký topný olej (mazut) TTO, jsou, zejména z ekonomických důvodů, využívána ve velmi omezené míře. Také využívání biomasy je v cementářském průmyslu omezeno zejména její nízkou výhřevností. 39



Emise oxidu uhličitého z výroby cementu poklesly v období 1990 až 2000 o více než 23 %, tedy téměř trojnásobek povinnosti českého státu v rámci platnosti Kjótského protokolu. Vznik oxidu uhličitého je však neoddělitelnou součástí technologie výroby cementu. Oxid uhličitý vzniká jednak při rozkladu vápence obsaženého v cementářské surovině (procesní CO2) a jednak jako produkt spalování paliva v rotační peci (palivový CO2). Zatímco v oblasti využívání alternativních paliv lze ještě hledat úspory, tzv. procesní emise z rozkladu vápence o objemu cca 65 % již regulovat nejde. Tyto emise pochází z kalcinace vápence, a jsou proto nevyhnutelné. Toto je jasná nevýhoda cementářského průmyslu vůči jiným odvětvím. Pod vlivem environmentální informační masáže si evropská občanská veřejnost v určitém období udělala rovnítko mezi údajně nastupujícími klimatickými změnami a pouze průmyslovou produkcí skleníkových plynů. Bylo by vhodné připomenout, že jak jedna pořádná zima asi po třech čtvrtinách století, tak ani tři povodně v krátké době po sobě nejsou projevem klimatických změn. Povodně, zejména jejich ničivé projevy, bychom měli připsat na vrub exploatace krajiny a našeho zapomnění, že v zátopových oblastech se prostě nestaví. Na druhou stranu bychom měli poděkovat našim předkům, že v minulém století postavili prozíravě systém betonových přehrad,

BAZILIKA

V

které nás dodnes chrání. Uvědomme si, že mnohem více skleníkových plynů vyvrhne do ovzduší jedna právě probuzená sopka a nikoliv energetický průmysl. Klimatické změny kdysi vyhubily i dinosaury bez přispění tehdy nepřítomného průmyslu. Blíží-li se však opravdu nějaké změny podnebí, měli bychom být na ně raději pořádně připraveni, pravděpodobně tím, že zvolíme lokalitu dále od vodního toku a budoucí domek skutečně pořádně zateplíme. Spotřeba cementu, který za běžných ekonomických podmínek je vždy výrazně tuzemským výrobkem, se ve střední Evropě zvyšuje. Spotřeba cementu v ČR na jednoho obyvatele je sice ještě hluboko pod úrovní současných států Evropské unie, ale v regionu střední Evropy je nutná výstavba nových silnic, mostů, železničních tratí, domů, čističek odpadních vod a mnoha dalších staveb. Toto všechno jsou oblasti, kde je zapotřebí cement a samozřejmě beton. Navrhovaný program získávání a obchodování s emisemi po roce 2013 nesmí bránit zlepšování infrastruktury (a tím i zvyšování životní úrovně), která bude vyžadovat zvýšenou domácí výrobu cementu. Naopak by se měla stát nástrojem k podpoře vývoje ekologičtějších druhů cementu a betonu, při jejichž výrobě se spotřebovává méně přírodních zdrojů na tunu výrobku. Experti EK ještě uvažují o zavedení daní na dovoz zboží ze států, které nemají sta-

Ing. Jan Gemrich tajemník SVC ČR

GABONU

Společnost Helika, a. s., podepsala na konci února se státem Gabon smlouvu na vytvoření architektonického návrhu a vyprojektování nové baziliky v hlavním městě Libreville. Jedná se o řádově dvoumiliardový projekt, doposud nejvýznamnější na africkém kontinentě z pera českých architektů. ARCHITEKTONICKÝ NÁVRH Hlavní věž baziliky stoupá do úctyhodných 70 m a její základna má rozpětí 160 m na 80 m. „Konstrukce nové baziliky vytváří prostorovou strukturu, která pojme 4 500 lidí“, popisuje zadání Akad. Arch. Vladimír Kružík, ředitel divize architektury, „zároveň by měla svým návrhem umět vyjádřit filozofii a tradiční hodnoty křesťanské víry“. Jedním ze základních prostředků k vyjádření výtvarné formy je beton jako sochařský materiál, který se snaží prezentovat duchovní filosofii pomocí dynamických forem a zároveň musí respektovat statické principy. „Nosnou konstrukci navrhované baziliky tvoří železobetonová skořepina – odhalená betonová konstrukce, která je po stranách podepřena řadou bílých ocelových sloupů“, dopl40

noveny limity na emise CO2, jako kompenzaci za náklady na opatření pro ochranu proti změnám klimatu. Za typický výrobek schopný posloužit jako srovnávací komodita pro uvalení importní daně je označen zejména cement. Přitom výroba cementu je spolu s dalšími energeticky náročnými obory průmyslu nejkritičtější vůči EU ETS z důvodu strmého růstu cen elektřiny a z toho vyplývající snižování konkurenceschopnosti evropské produkce v mezinárodní soutěži. Právě toto znevýhodnění by mělo být sníženo uvažovanou importní daní. Český cementářský průmysl požadoval v rámci provedené projekce výroby cementu pro druhé obchodovatelné období let 2008 až 2012 pro předpokládaný objem výroby 4,3 mil. t cementového slinku ročně jako minimální množství cca 3,5 mil. povolenek na emise skleníkových plynů. Ve vlastním alokačním plánu je však jednotlivým cementárnám přidělováno ročně pouze 2,8 mil. povolenek. S ohledem na absolutní nedostatek povolenek na trhu, a tedy nemožnost nakoupit dostatečné množství pro výrobu cementu, z toho pro cementárny vyplývá nutnost orientovat se na nové druhy portlandských cementů s nižší energetickou náročností a nabídnout je do tržního prostoru betonářům.

ňuje Ing. Arch. Alena Mocová, autorka návrhu. Beton umožňuje stavbu naplnit napětím, které dodává bazilice dynamický účinek, pro vyjádření víry v podobě motivu sepjatých modlících se rukou. Materiály jsou voleny s ohledem na jednoduchou údržbu a dlouhou životnost. Beton s příměsí bílého cementu a mletého mramoru má samočisticí účinek odolávající i náročnému klimatu. Prostor kultovní stavby dotváří lehké prosklení – vitráže, které kontrastují s bílou hmotou betonu. Přirozeně osvětlují interiér a zároveň zabraňují přímému kontaktu s venkovním prostředím a oslnění návštěvníků. Nosným prvkem zastřešení jsou dřevěné lepené vazníky, které se uplatňují v interiéru stavby. Překlenují podélnou loď stavby. Ústředním prvkem zastřešení je centrální kopule, obraz nebeské klenby, nad níž je zavěšen velký kříž. Dřevěná žebra kopulové konstrukce se opírají do železobetonového věnce. Síly jsou dále roznášeny do čtyř podpor železobetonové skořepiny. Mobiliář interiéru – tj. především sezení, bude opět v provedení ze dřeva a to ve stejném barevném odstínu jako nosná konstrukce zastřešení.


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ „Konstrukční řešení hlavního objektu baziliky respektuje především navržené architektonické ztvárnění, které určuje geometrii nosných konstrukcí. Materiálové řešení stavebních konstrukcí a určení technologických postupů je voleno s ohledem na výsledný vizuální vjem a životnost konstrukce. Z těchto důvodů je konstrukce navržena jako jeden celek bez dilatačních spár“, popisuje Ing. Martin Půlpán, vedoucí ateliéru konstrukční statiky. Spodní stavba Předpokládá se, že stavba bude založena plošně na skalním podloží tvořeném hlubinnými vyvřelinami. Hlavní rámy budou založeny na patkách vetknutých do skalního podloží. Případné pukliny v podloží se vyplní injektáží a pod patky se provede podkladní beton. Obdobně budou založeny i ocelové sloupy na obvodě baziliky. Suterénní vestavba bude založena plošně na základové desce. Hlavní nosná konstrukce baziliky Hlavním nosným prvkem je prostorovým rám. S ohledem na vzhled a životnost je navržen z monolitického předpjatého železobetonu. Bude mít převážně dutý komůrkový průřez a tloušťka stěn bude odstupňována dle velikosti průřezu a jeho namáhání. Předpětí bude dodatečné a bude realizováno kabely se soudržností v kruhových kanálcích, které budou vedeny ve stěnách průřezu. Pro kotvení aktivních kotev kabelů budou uvnitř dutiny vybetonovány kotevní nálitky. Rám je podepřen sloupy. Je požadován co nejštíhlejší průřez sloupů z pohledu od hlavního vstupu. Proto byl zvolen sloup ocelový dodatečně obetonovaný. Průřez sloupu je svařen z masivních válcovaných profilů. Zastřešení je navrženo třemi skořepinovými železobetonovými klenbami. Uprostřed baziliky je skořepina tvaru kulového vrchlíku s kruhovým větracím otvorem ve vrcholu. V patě je tato skořepina vetknuta do masivního obvodového kruhového trámu, který je uložen na hlavních rámech. S ohledem na ome-

zení deformace a šířky trhlin bude i tento trám předepnut s kotvením kabelů uvnitř dutiny rámu. Dvě symetrické skořepiny zastřešují krajní lodě baziliky. Budou mít tvar výseče z kuželové plochy, což koresponduje s přibližně trojúhelníkovým půdorysem. Skořepiny budou vetknuté přímo do stěn rámu. Tyto skořepiny je možno doplnit ocelovými táhly skrytými v dřevěných obloucích vedených pod skořepinou v interiéru. Další nosné konstrukce Kůr nad stropem bude na železobetonové desce uložené na dvou stěnách a kruhových sloupech vřetenových schodišť. Nosná ocelová konstrukce pláště bude příhradová osazená mezi oběma prosklenými plášti. Detail uchycení jejích sloupků k nosným rámům bude proveden tak, aby umožňoval posuv rámu ve svislém směru. Suterénní konstrukce se bude sestávat z železobetonové stropní desky, svislých stěn a případně sloupů. Materiál a provádění Prostorový rám je navržen z betonu C35/45-XC4. Ostatní železobetonové konstrukce budou převážně z betonu C25/30-XC1. Ocelové sloupy budou z oceli S355J2. Veškeré betonové konstrukce jsou navrženy jako monolitické a předpokládá se jejich betonáž na místě do bednění. Uvažuje se, že prostorový rám i navazující monolitické konstrukce, budou realizovány na skruži. Realizace bude rozdělena na části s vhodně volenou polohou pracovních spár. Po dokončení jednotlivých etap bude do konstrukce vždy vnesena potřebná část předpětí. Navržený postup provádění je spolehlivý a zcela reálný, připouští se však možnost, aby vybraný zhotovitel stavby postupoval jinou vhodnou technologií – postupné vyvěšování, kombinace s prefabrikovanými prvky apod.

Z tiskové zprávy a podkladů Helika, a. s., připravila Lucie Šimečková.

Obr. 1 Zákres do fotografie Obr. 2 Model baziliky Obr. 3 Vizualizace BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

41



KAMENIVO – ZÁKLADNÍ KÁMEN VÝROBY BETONU AGGREGATE – CORNERSTONE OF CONCRETE PRODUCTION MARTIN NETOUŠEK Kamenivo je složkou mnoha stavebních materiálů. Různé části obyvatelstva na kamenivo a na činnosti s jeho dobýváním a úpravou spojené nahlížejí z různých úhlů a často prosazují požadavky, které jdou proti sobě. Aggregate is a component of numerous building materials. Various population parts have different opinions of the aggregate and activities connected with its quarrying and transportation. They oftentimes promote conflicting demands.

dostupnosti zdrojů a z pohledu střetů jejich využívání s ostatními aktivitami či zájmy společnosti. Ruku v ruce s těmito vlivy jdou i činnosti a postupy, které zabraňují či alespoň omezují negativní projevy spojené s využíváním této ekologické stavební suroviny. Co se týče primárního vlivu na nejbližší okolí, jsou větším zdrojem hluku a prachu kamenolomy než štěrkopískovny. Důvodem je nutnost provádět těžební práce odstřely a složitější postup úpravy drceného kameniva (standardně tři stupně drcení) než kameniva těžené-

1

ho (předrcování pouze nadměrných částic ze vstupní suroviny mnohdy pomocí jediného stupně drcení). Stále se zpřísňující normy, týkající se hlukových a prachových emisí, se daří v praxi dodržovat díky nejnovějším technologickým postupům či zařízením. Jedná se např. o zakrytování kritických částí technologických linek, instalaci mlžení či odsávání a použití nejmodernějších těžebních a dopravních prostředků s co nejnižšími emisními limity. Při aplikaci těchto opatření je snad jedinou bariérou dostatek finančních prostředků a ekonomická opodstatněnost. Ekologicky šetrnější výrobu lze tak očekávat daleko více u větších těžebních lokalit s dostatkem dostupných zásob surovin, a tedy i s delší životností zajišťující návratnost vložených finančních prostředků. Z tohoto pohledu pak, pro laiky „neškodný“, malý kamenolom je mnohdy daleko větším zdrojem hluku a prachu než nově postavený či rekonstruovaný velký lom, používající nejmodernější technologie. Daleko komplikovanější je vliv přepravy výrobků k finálnímu uživateli. Částečně lze negativní dopady omezit již primárně, a to použitím vhodných dopravních prostředků (zaplachtované automobily, doprava po železnici). Tato opatření buď nemají dostatečnou legislativní podporu, nebo narážejí na prostou řeč čísel a požadavky zákazníků, kteří upřednostňují dopravu silniční před dopravou železniční. Nejlépe lze negativní vliv z přepravy výrobků omezit jednoduchým opatřením – zkrátit dopravní vzdálenost mezi zdroji 2

Zdroje kameniva pro stavební účely lze rozdělit do dvou základních skupin: • zdroje těženého kameniva (štěrkopísku) – užitková hornina je přírodními procesy defragmentována a není nutné ji oddělovat při těžbě vrtnými a střelnými pracemi, • zdroje drceného kameniva (stavební kámen) – zdrojová hornina tvoří více či méně pevný horninový masiv, od kterého je nutné požadovaný objem horniny oddělit vrtnými a střelnými pracemi. Obě skupiny zdrojů kameniva se od sebe liší nejen uvedenou vlastností, ale jsou dosti rozdílné i z pohledu vlivu těžby a úpravy užitné horniny na životní prostředí a okolí vůbec, z pohledu 42


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES kameniva a konečným místem spotřeby, vycházeje z logiky věci žádná doprava = žádný hluk, prach a emise. Z tohoto pohledu je nezbytná podpora státu při využívání zdrojů kameniva situovaných poblíž velkých měst a velkých liniových staveb. Podpora by měla začínat již při schvalování územně plánovací dokumentace jak vyšších územních celků (krajů), tak i jednotlivých městských aglomerací či obcí. Praxe je mnohdy odlišná. Převažuje názor, že kamenivo je sice potřebné, ale jeho těžbu je nutno odsunout někam hodně daleko od lidských sídel, což je v naší hustě obydlené krajině víceméně nemožné. Finálně to vede k zvětšování vzdálenosti producent-spotřebitel, a tím i k větším požadavkům na dopravu a k nárůstu jejího škodlivého vlivu na životní prostředí v České republice. Asi největšího pokroku po roce 1989 dosáhl obor rekultivace a renaturalizace těžebních prostor. To, že je pro krajinu vhodnější minimalizovat přímý vliv člověka na procesy zapojení vytěženého území do okolní krajiny, je i laikovi daleko zřejmější při rekultivaci zdrojů těženého kameniva (štěrkopískoven), než při rekul-

tivaci kamenolomů. Samovolně „zarostlá“ vodní plocha působí daleko přirozeněji než plocha uměle zalesněná či zatravněná. Mnohdy je pouze odborníkům zřejmé, že holá, na pohled přírodě cizí stěna kamenolomu, je prostorem pro rozvoj daleko cennějších ekosystémů než sice pěkné, ale naprosto nevhodné rekultivace např. lesními monokulturami. I když je od těchto starých postupů upouštěno, je potřeba laické veřejnosti neustále zdůrazňovat, že co je oku lahodné, nemusí být vždy přírodě přínosné. Přes tyto nesporné pokroky v minimalizaci škodlivých vlivů těžby a úpravy kameniva na své okolí a přes to, že prakticky každý souhlasí s názorem, že kamenivo je surovina představující jeden ze

základních kamenů fungování a rozvoje lidské společnosti, stále rostou tlaky omezování těžby již povolené i teprve připravované. Původní a dodnes uváděné základní charakteristiky dobrého zdroje kameniva, t.j. velikost zásob, kvalita suroviny, báňsko-technické podmínky dobývání, vzdálenost k hlavním místům spotřeby, jsou nahrazovány mnohdy krátkodobými administrativně či politicky opodstatněnými důvody, které význam původních charakteristik omezují a snižují. Následkem nových skutečností je fakt, že jsou mnohdy využívány zdroje méně kvalitní suroviny, dlouhodobost zásob je dnes veřejností brána spíš negativně („to tady budou těžit sto let“) a vzdále-

Obr. 1 Kamenolom Bělkovice provozovaný společností Českomoravský štěrk, a. s. Fig. 1 Bělkovice Quarry operated by Czech Moravian Gravel company Obr. 2 Těžba štěrkopísku v rámci CHKO Třeboňsko – štěrkopískovny Chlum a Suchdol provozované společností Hanson, a. s. Fig. 2 Gravel sand quarrying in the Třeboňsko Natural Park – gravel sand quarries in Chlum and Suchdol operated by Hanson company

3 4

Obr. 3 Štěrkopískovna Tovačov provozovaná společností Českomoravský štěrk, a.s. – díky těžbě zařazená do evropské soustavy NATURA 2000 Fig. 3 Tovačov Gravel Sand Quarry operated by Czech Moravian Gravel company – included in the European NATURA 2000 system thanks to quarrying Obr. 4 Kamenolom Luleč provozovaný společností Českomoravský štěrk, a. s. – moderně rekonstruovaný provoz s kompletně zakrytovanými drtícími uzly Fig. 4 Luleč Stone Quarry operated by Czech Moravian Gravel company – newly reconstructed operation with completely covered crushing nodes BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

43

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES Obr. 5 Bývalý kamenolom Mašovice – držitel Special Award „NATURA 2000“ UEPG za rok 2007 Fig. 5 Former stone quarry – bearer of the Special Award NATURA 2000 of the European Aggregates Association for 2007

5 Literatura: [1] Surovinové zdroje České republiky – Nerostné suroviny (stav 2006), Česká geologická služba – Geofond 2007, ISSN 1801-6693 [2] Hornická ročenka 2005, 2006, Český báňský úřad a Zaměstnavatelský svaz důlního a naftového průmyslu 2006, 2007, ISBN 80-7225-208-9 a ISBN 80-7225-833-X

Tab. 1 Kamenivo – základní statické údaje ČR k 31. 12. 2006 [1] Tab. 1 Aggregate – basic statistical data in the Czech Republic as of Dec. 31, 2006 [1] celkem Počet ložisek kameniva z toho těžených Celkové bilanční zásoby [tis. m3] Těžba celkem [tis. m3] Životnost

528 249 4 050 100 30 503 133 let

Tab. 2 Vývoj těžby kameniva v ČR za období 2002-2006 [2] Tab 2 Development of aggregate quarrying in the Czech Republic over the period 2002-2006 [2]

Celková těžba [tis. m3] Nárůst vůči předcházejícímu roku [%] *

44

rozdíl vůči údajům z [1]

2002 22 009

nost, tzn. finální cena výrobku a ještě více i negativní vliv dopravy, od výrobce ke spotřebiteli, na životní prostředí, neustále narůstá. Bohužel, uvedený trend je patrný ve všech vyspělých zemích, kdy uspokojení lokálních nálad, potřeb a názorů, z nichž jeden zní „těžba je potřebná, ale ne na našem dvorku“, daleko převyšuje uspokojení potřeb mnohdy rozsáhlých oblastí. Časovanou bombou u ložisek kameniva v ČR je často udávaná životnost jejich zásob. Do roku 1989 stát silně zaměřený na vyhledávání ložisek nerostných surovin prozkoumal množství ložisek, na kterých bylo vypočteno takové množství zásob, že bychom mohli dalších minimálně sto let žít s pocitem, že kameniva bude vždycky dostatek (tab. 1). Umístění evidovaných ložisek však zabraňuje otevření velkého množství z nich za současného stavu legislativy a veřejného mínění. U mnoha ložisek jsou z dnešního pohledu diskutabilní i výsledky geologických průzkumů, které často počítaly s jinými kvalitativními požadavky na surovinu, než jsou ty dnešní. Údaje o skutečně dostupných vytěžitelných zásobách neexistují, ale pokud pro odhad výše dostupných bilančních zásob 2003 25 637 16

2004 26 585 4

2005 28 140 6

2006 31 249*) 11

použijeme procento těžených ložisek vůči ložiskům evidovaným (249/528 = 47 %), dostaneme se k číslu 1,9 mld. m3 a k životnosti 62 let. Výše uvedené zásoby však zahrnují i zásoby vázané (závěrné svahy, blokace z důvodu ochranných pásem telekomunikací, vodních zdrojů, obsah škodlivin), jejichž celkový podíl (dle osobních poznatků) může dosahovat 30 %. Dostaneme se tak k odhadovanému množství vytěžitelných zásob kameniva kolem 1,3 mld. m3 a životnosti 43 let. Ovšem ani toto číslo není konečné, protože zahrnuje i zásoby sice vytěžitelné, ale bez patřičného těžebního povolení, což opět dle osobních poznatků může činit dalších 30 %. Z původně uváděného čísla 4 mld. m3 se životností 133 let zbude 0,9 mld. m3 se životností 30 let. Vzhledem k nedostatku oficiálních údajů se jedná pouze o odborný odhad na základě analogie s těmi ložisky, ke kterým má autor přístup. Pokud by oficiální data existovala, nebudou se mnoho lišit. Jak vypnout časovanou bombu reálné životnosti současných využitelných zdrojů kameniva? Nejen rozšiřováním těžby v rámci současných využívaných ložisek, ale i uvážlivou otvírkou ložisek nových. Během posledních pěti let však počet těžených ložisek stagnoval a při současném stavu legislativy a veřejného mínění nelze předpokládat zásadní zvrat v tomto trendu. Naopak spotřeba kameniva ve stejném období narostla o 42 % (tab. 2). Je tedy nejvyšší čas přehodnotit názory, že těžba kameniva je činností pouze škodlivou a že jeho zdrojů je nejen dost, ale spíše až moc. Jinak zákonitě hrozí ne snad přímý nedostatek, ale určitě zvyšující se konečná cena kameniva vyvolaná celkovým omezováním dostupných zdrojů a narůstající dopravní vzdáleností. Martin Netoušek Českomoravský štěrk, a. s. Mokrá 359, 664 04 Mokrá tel.: 544 122 541, mob.: 606 712 293 fax: 544 122 571 e-mail : [email protected]


2/2008


MOŽNOSTI

VYUŽITÍ STAVEBNÍCH ODPADŮ BUILDING DEBRIS UTILIZATION MICHAEL STIBŮREK Článek rozebírá problematiku nakládání se stavebními odpady, věnuje se technologii recyklačního procesu a nastiňuje možnosti zapracování recyklátu z odpadů do stavebních hmot. The work is focused on the analysis of items related to treatment of building debris and furthemore related to possibilities of utilisation of building debris for recycling, with following usage of recycled debris in civil engineering industry. Problematikou opětovného využití materiálů a surovin již jednou použitých se lidstvo zabývá odnepaměti. O systematičtějším přístupu k otázkám zhodnocení stavebních sutí lze však hovořit až po druhé světové válce v souvislosti s obnovou válkou zničených objektů. Zcela cílevědomě se problematice recyklace odpadů věnují odborná pracoviště ve vyspělých zemích přibližně posledních třicet let a to jak z důvodu rostoucí devastace životního prostředí a nedostatku primárních přírodních surovin, tak i díky přísnějším zákonům na ochranu životního prostředí. Snahy o snižování spotřeby energií, ochranu primárních přírodních surovinových zdrojů a obecně o ochranu životního prostředí vedou většinu zemí EU k jednoznačné legislativní podpoře využívání stavebních odpadů jako druhotných surovin. Pro dosažení těchto cílů je však nezbytný objektivní odhad vlivu stavebních materiálů na jednotlivé složky životního prostředí (ovzduší, vodu, půdu), což vyžaduje především podrobnou znalost jejich vlastností, uplatňujících se v interakci s jednotlivými složkami životního prostředí. Vzhledem k mimořádné složitosti problematiky, zahrnující interakce různých materiálů s různorodým prostředím, však dosud chybí ověřené metody a zkušenosti pro odhad těchto vlivů. Způsoby, jimiž stavební činnost ovlivňuje životní

prostředí jsou značně rozmanité a mnohdy vedou ke změnám charakteru krajiny, vlastností povrchových i podzemních vod apod. Dostatečně alarmující by pro nás měly být prognózy z vyspělých zemí EU, které jsou v oblasti nakládání se stavebními odpady mnohem dále. Jejich studie nám předpovídají enormní nárůst stavebních odpadů. Vyplývá to ze současného trendu rozsáhlých stavebních rekonstrukcí, modernizací, popř. demolic v minulosti špatně udržovaného stavebního fondu. Odpady jsou měřítkem vztahu a odpovědnosti lidí ke svému okolí; je již obecně známo, že skládky jsou tím posledním a nejméně vhodným řešením jejich likvidace. VLIV

SKLÁDEK NA ŽIVOTNÍ

PROSTŘEDÍ

Skládkování je obvykle nejsnazším, nejrozšířenějším a v případě navážek stavebních odpadů i nejlevnějším způsobem likvidace odpadů. Podstata ohrožování životního prostředí skládkami spočívá v tom, že složení odpadů se významně liší od okolního prostředí. Na zřizování skládek měla v minulosti větší vliv naléhavost potřeby, místní podmínky a možnosti nežli akceptování náročných ekologických a hygienických požadavků. Ke skládkování se používalo (a mnohdy ještě používá) opuště-

ných lomů, pískoven, bažinatých pozemků apod., bez ohledu na to, že volné skládkování může způsobit kontaminaci podzemních i povrchových vod, zhoršuje hygienu prostředí a má přímé závažné dopady na rostlinná a živočišná společenstva v dané lokalitě. Pseudo skládky (terénní úpravy) Nejedná se v pravém slova smyslu o skládky, ale oficiálně o tzv. stavby zemních těles, rekultivace vytěžených území, terénní úpravy apod. Ve většině případů jde pouze o nekontrolované zavážení vytěžených povrchových prostor (rekultivace), nebo o tzv. terénní úpravy (obr. 1), (protihlukové bariéry, zemní tělesa pro vodojemy atd.). Firmy zabývající se nakládáním se stavebním odpadem se tímto způsobem zbavují odpadu za nejnižší možnou cenu. Na rozdíl od zabezpečených řízených skládek, jejichž provoz je upraven přesnými pravidly, se těchto pseudo skládek inertních odpadů nachází v krajinném prostředí nepoměrně více. Řízené skládky tuhých komunálních odpadů (TKO) Zaplňovat moderní řízené skládky recyklovatelným velkoobjemovým stavebním odpadem, který bývá často inertní, je značně neekonomické a je to v rozporu se zásadami trvale udržitelného rozvoje. V posledních letech se začínají již i v ČR

1

Obr. 1 Terénní úpravy nebo černá skládka? Fig. 1 Landscaping or dumping place? BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

45



2 Obr. 2 Postupná demolice stavební konstrukce Fig. 2 Demolish of engineering construction Obr. 3 Výplňové zdivo v hrázděné konstrukci Fig. 3 Beam filling (frame house)

v některých areálech moderních řízených skládek budovat stacionární recyklační zařízení pro zhodnocení stavebních odpadů. V takovýchto zařízeních se původce stavebního odpadu může této komodity jednak „zbavit“ levněji nežli uložením na řízenou skládku, ale rovněž si odtud může produkt recyklace odvézt (recyklát určité frakce a druhu), což přispívá i k vytíženosti automobilů dopravce. Provozovatel v areálu zpravidla prodává i primární přírodní suroviny (štěrk, písek). ZHODNOCENÍ STAVEBNÍCH ODPADŮ – RECYKLACE Cílem řešení této problematiky je tzv. bezodpadová technologie, zajišťující zapracovávání odpadů do různých druhů a typů stavebních hmot, ve stavební či jiné výrobě nebo zapracování ve formě různých stabilizátů. V intencích zákona č. 185/2001 Sb., O odpadech, je nutné 46

3

zpracovat odpady tak, aby je bylo možné dále využívat. To se u stavebních odpadů přímo nabízí jejich mechanickou, fyzikální nebo chemickou úpravou, případně dalšími recyklačními postupy. Stavební odpady je možné zhodnotit jako druhotnou surovinu pro další výrobu stavebních hmot. Zapracováním odpadních produktů do výrobních technologií dochází ke snížení vyluhovatelnosti toxických látek do vodných výluhů. Tím se zamezí, aby toxické látky pronikaly do vodního prostředí, půdy a ovzduší a následně do celého ekosystému. Technologie recyklací Zařízení pro recyklaci stavebního odpadu je v zásadě technologicky velmi podobné tomu, které je běžně používáno v úpravnách těženého přírodního kameniva. Vlastní recyklace může probíhat buď přímo v místech vzniku odpadů za pomoci mobilních recyklačních zařízení nebo ve stacionárních recyklačních závodech. Vlastní technologický postup zahrnuje : • demolici stavební konstrukce (odstřel, strojní bourání, demontáž), (obr.2) • úpravu stavebního odpadu (zdrobnění

hydraulickým kladivem, kleštěmi, vypálení armatury, separaci nežádoucích materiálů), • drcení stavebního odpadu v recyklačním zařízení, • třídění recyklátu na požadované frakce. Základním prvkem každé recyklační linky jsou drtiče a třídiče. V recyklačních linkách se zpravidla provádí dva druhy separace nežádoucích materiálů. V prvé řadě se jedná o separaci ocelových součástí (výztuž, spojovací materiál), která se běžně provádí elektromagnetickými separátory. Druhým typem separace je odstranění lehkých a prachových částí suchými popř. mokrými odlučovači. Logickou částí většiny recyklačních technologií je roztřídění podrcených produktů na upotřebitelné frakce. Pro třídění recyklátu se v praxi používají převážně vibrační třídiče. Vlastní třídění zpravidla zajišťují kyvná plochá síta. VYUŽITÍ

RECYKLÁTU

VE STAVEBNICTVÍ

Při použití recyklátů ve stavební výrobě je nezbytné zajistit jejich potřebnou kvalitu, a to jak ve fázi vytváření stavebního odpadu (dbát na důsledné třídění stavebního odpadu již v místě vlastní demolice), tak


2/2008

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES i ve fázi úpravy těchto materiálů recyklační linkou. Možnosti využití recyklátu ve stavebnictví jsou relativně široké, nicméně značně proměnlivé vlastnosti této suroviny mnohdy stavebníka odradí. Beton z recyklované betonové drtě (z recyklovaného betonu) Kvalita betonu z recyklátu závisí v prvé řadě na složení původního betonu, na vhodné technologii, ale také na konkrétním použití recyklovaného betonu. Zejména drobné frakce betonového recyklátu obsahují velký podíl cementového kamene, který bývá z části korodován, povrchové vrstvy obsahují CaCO3 vzniklý karbonatací. Z tohoto důvodu je použití frakce 0 až 4 mm omezeno na 20 až 40 % v podílu drobné frakce kameniva. Optimální velikost maximálního zrna je 16 nebo 22 mm. Pro zajištění lepší pevnosti nového betonu je třeba při třídění z recyklátu vyloučit cizorodé částice zvláště organického charakteru (dřevo, plasty, asfalty apod.). Beton vyrobený z recyklované betonové drtě musí kromě ekologické nezávadnosti zajišťovat samozřejmě bezpečnost na požadovanou dobu životnosti tzn. vyhovovat technickým normám. Z našich i zahraničních výzkumných prací vyplývají následující obecné poznatky pro složení betonu vyrobeného z drceného betonu : • zrna drceného betonu mají poměrně dobrý tvar, nižší objemovou hmotnost a vyšší nasákavost, • hrubá frakce drceného betonu prakticky neovlivní zpracovatelnost čerstvého betonu ve srovnání s přírodním kamenivem, • drobná a jemná frakce má zpracovatelnost horší, • nedoporučuje se používat betonové drtě s vyšším obsahem jak 1 % SO3, • doporučuje se používat max. velikost zrna drtě 16 až 22 mm, jinak mohou vznikat trhliny, • drť z betonu s nízkou pevností neovlivňuje pevnosti recyklovaného betonu, • při změnách teploty a vlhkosti se

ZA JÍMAVÉ

recyklovaný beton chová stejně jako beton z přírodního kameniva, • pevnost v tlaku recyklovaného betonu ve srovnání s tradičním betonem je nižší o 4 až 20 %, • modul pružnosti recyklovaného betonu je o 10 až 30 % nižší, než betonu z přírodního kameniva. Beton vyrobený z recyklované betonové drtě je dnes v pozemním stavitelství využíván výhradně pro nenosné části stavebních konstrukcí, např. jako beton pro konstrukce podlah, popř. pro výrobu tvárnic pro výplňové zdivo ap. Významné možnosti uplatnění recyklovaného betonu jsou v inženýrském stavitelství při výstavbě místních komunikací. Cihlobeton z cihelného recyklátu Využití asanovaného zdiva bylo v Evropě již prakticky vyzkoušeno po obou světových válkách, např. jako výplňové zdivo v hrázděných stavebních konstrukcích (obr.3). Demolice, které v současnosti probíhají, se převážně týkají právě objektů cihelných, popř. objektů ze smíšeného zdiva z počátku století. Recyklační zařízení se však většinou orientují na recyklaci betonu. Při drcení a třídění cihelné sutě je určitým problémem rozdílná tvrdost jednotlivých cihel v závislosti na jejich výpalu. Na objemové hmotnosti cihel, na druhu a podílu ztvrdlé malty, popř. na obsahu kontaminantů závisí finální vlastnosti cihelného recyklátu. Vzhledem ke značné variabilitě mechanicko fyzikálních a chemických vlastností vstupního materiálu se dá pouze těžko uvažovat o udržení trvalé kvality produkovaného cihlobetonu. Možnosti použití cihlobetonu v pozemním stavitelství jsou obdobné jako u betonu vyrobeného z recyklované betonové drtě, tzn. do podlah s využitím jeho relativně příznivějších tepelně izolačních vlastností, popř. pro výrobu lisovaných tvárnic pro nenosné zdivo. Zdící malty z recyklátu Při recyklaci betonových konstrukcí vzniká velký podíl frakce 0 až 4 mm, toto

množství se pohybuje okolo 50 %. Použití této frakce jako kameniva do betonu je nevhodné jelikož obsahuje velké množství cementového kamene a CaCO3 vzniklého karbonatací povrchových vrstev. Tato drobná frakce může být však velmi úspěšně použita pro výrobu zdící malty. Zdících malt z recyklátů může být díky jejich relativně vyššímu tepelnému odporu s výhodou využito při realizaci zdiva s vyššími tepelně izolačními nároky. EKONOMICKÉ

PODMÍNKY PRO

VYUŽITÍ RECYKLÁTŮ PŘI SROVNÁNÍ S PŘÍRODNÍMI MATERIÁLY

Pro další použití recyklátu ze stavebních odpadů ve stavební výrobě je nezbytné provádět systematické analýzy chemického složení této komodity, a to jak z důvodu případného negativního ovlivňování životního prostředí, tak i z hlediska zajištění požadované jakosti pro další použití. Zkoušky vyluhovatelnosti jsou poměrně složitou a nákladnou záležitostí, proto recyklát vzniklý recyklací stavebních odpadů má v konkurenci s přírodními materiály (u nichž se provádí pouze omezené penzum zkoušek) na trhu daleko nevýhodnější postavení. I při snaze provozovatelů recyklačních zařízení udržet co nejnižší ceny recyklací, mnohdy na samé hranici rentability (i za současného trendu růstu cen primárních surovin a dopravy), není zatím v ČR rozdíl mezi cenami recyklátu a cenami primárních surovin takový, aby motivoval stavebníky využívat recyklát. Pro utváření podmínek pro fungující systém recyklací stavebních odpadů je důležitá podpora prohlubování důvěry k recyklovaným materiálům. Je čas začít vnímat recyklaci z hlediska budoucnosti dalších generací jako nutnost.

Ing. Michael Stibůrek, Ph.D. Fakulta životního prostředí ČZU v Praze Katedra staveb a územního plánování Kamýcká 1176, 165 21 Praha 6–Suchdol e-mail: [email protected]

INTERNETOVÉ ADRESY

Sluňákov – centrum ekologických aktivit města Olomouce, o. p. s., www.slunakov.cz „Obojživelné“ domy plující na duté betonové kostce, Maasbommel, Nizozemí, www.goudenkust.nl/verkoop The Biosphere and Flower Pavilon, Postdam, Německo, www.barkowleibinger.com


2/2008

47



NÁRODNÍ

TECHNICKÁ KNIHOVNA NATIONAL TECHNICAL LIBRARY JAN ŽEMLIČKA Příspěvek je věnován energetické náročnost budovy Národní technické knihovny (NTK) a řešení větrání, vytapění a klimatizace s ohledem na využití akumulačních schopností stavebních konstrukcí. The paper describes the energy efficiency of the National Technical Library (NTK) building and its systems for ventilation, heating and cooling which utilize accumulation properties of the building structures.

a zároveň se dosáhne rovnoměrnějšího osvětlení, především kanceláří, během dne a v průběhu roku. K minimalizaci energetické náročnosti rovněž přispívá umístění velkoplošných místností u vnějšího obvodového pláště s orientací JV, JZ a optimalizovaná plocha transparentních výplní v 2. NP až 6. NP, která nepřesahuje 50 až 70 % plochy obvodového pláště příslušejícího danému prostoru. Transparentní plochy obvodového pláště jsou opatřeny účinnou ochranou proti tepelným ziskům z vnějšího prostředí (vnější clonění).

ARCHITEKTONICKÉ

PROVOZ

ŘEŠENÍ

BUDOVY A PARAMETRY

BUDOVY Z HLEDISKA ENERGETICKÉ

VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ Z HLEDISKA

NÁROČNOSTI

ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI

Energetická náročnost budovy je dána především architektonickým návrhem, fyzikálními vlastnostmi použitých stavebních materiálů a jejím provozem. Budova NTK je architektonicky řešena jako kompaktní celek s minimálním členěním. Tím je dosaženo velice dobrého poměru plochy obvodových konstrukcí ke kubatuře a k užitné ploše objektu. Energeticky výhodné je i oddělení prostor podzemních garáží technickým podlažím od nadzemní části objektu, která má vyšší nároky na vnitřní prostředí. V nadzemních podlažích je při dispozičním řešení respektována orientace budovy ke světovým stranám. Velkoprostorové místnosti jsou umístěny u JV, JZ a SZ fasád, kancelářský trakt je umístěn u fasády SV. Tím se sníží tepelná zátěž z vnějšího prostředí (sluneční záření)

Provoz budovy (počet osob, provozní doba) a zvolené parametry vnitřního prostředí (teplota, relativní vlhkost) ovlivňují nejen spotřebu energií, ale mají přímý vliv na volbu vytápěcích a chladících zařízení, výši instalovaného výkonu, a tím i výši prvotních investic. Je třeba pečlivě zvážit, jaké budou provozní doby, především v letních měsících, a jaká bude návštěvnost v průběhu celého roku. Rovněž při zadání parametrů vnitřního prostředí je třeba zvážit, zda je nutno striktně dodržovat v daném prostoru teplotu a relativní vlhkost v úzkých hranicích a zda je přípustné krátkodobé vybočení ze zadaných hranic. Daleko důležitější než udržovaní teploty a relativní vlhkosti v úzkých hranicích je zamezit skokovým změnám, což je při daném architektonickém řešení NTK zaručeno. 1

48

ŘEŠENÍ

TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ PRO

VYTÁPĚNÍ A KLIMATIZACI

Optimalizované architektonické a konstrukční řešení umožňuje nejen účinné využívání akumulačních schopností budovy, ale vedle klasických systémů pro vytápění, chlazení a klimatizaci i nasazení systémů, které jsou zatím v České republice málo známé – velkoplošné systémy vytápění a chlazení místností doplněné o plně automatické přirozené větrání. Přirozené větrání je zároveň využíváno pro noční předchlazování betonových konstrukcí v letním období. Navržené řešení vede ke snížení instalovaného chladícího a vytápěcího výkonu při zachování tepelné pohody. VYTÁPĚNÍ

A CHLAZENÍ

VELKOPLOŠNÝMI SÁLAVÝMI PLOCHAMI

Sálavé teplo a chlad z obvodových stavebních konstrukcí umožňují vytápět místnosti na nižší teplotu v otopném období (2 až 4 °C) a naopak připustit vyšší teplotu v letním období (1 až 2 °C) při zachování tepelné pohody, neboť výsledná teplota, kterou v daném prostoru pociťujeme, je dána jak teplotou vzduchu v daném prostoru, tak i teplotou povrchů, které nás obklopují. Sálavé plochy mohou být v různém provedení: • aktivace betonového jádra (PVC potrubí o průměru cca. 20 mm zabetonované přímo v nosné konstrukci objektu), • kapilární trubičky (průměr cca. 2 mm) zabudované pod omítkou (strop, stěny),

2


2/2008


3

• zavěšené sálavé panely (kovové, sádrokartonové atd.), • podlahové vytápění s možností přichlazování. U budovy NTK byla pro vytápění a chlazení volných výběrů a kancelářských prostor navržena aktivace betonového jádra (používaná zkratka TABS nebo BKT) doplněná otopnými registry. V kombinaci s velkorozponovou konstrukcí s modulem 15 x 15 m a s oboustranně předepnutou stropní deskou se jedná dle dostupných informací o první stavbu tohoto druhu ve světě. CO

JE AKTIVACE BETONOVÉHO

TABS? Během krátké doby se chlazení a vytápění místností pomocí aktivace betonového jádra stává v západní Evropě stále častěji konkurencí klasických klimatizačních systémů. Při TABS je potrubí pro vytápění a chlazení integrováno přímo ve stavební konstrukci, většinou v neutrální ose betonových stropů. Topné nebo chladící medium odevzdává akumulační hmotě stavební konstrukce teplo nebo chlad. Potrubí z plastu, většinou dimenze 20 x 2 mm nebo 17 x 2 mm, je vkládáno do stavební konstrukce zároveň s armováním, a to buď ručně nebo ve formě topných registrů. Běžná rozteč potrubí je 150 mm. Topné registry jsou dodávány na stavbu předhotovené. Systémy s vloženým potrubím ve stavební konstrukci jsou známy již dlouhou dobu, především pod označením Crittall. Jejich většímu rozšíření však bránila nejen materialová základna (ocelové potrubí), ale i vysoká energetická náročnost budov a tehdejší systémy měření a regulace. Překvapující je, že hlavními průkopníJÁDRA

4

ky těchto systémů jsou převážně architekti, neboť systém TABS jim umožňuje větší variabilitu při navrhování interiérů (odpadnou rušivé elementy jako FCU, indukční jednotky atd.). Přitom si ale neuvědomují, že využití těchto systémů umožňuje teprve z energetického hlediska dobré architektonické řešení, to znamená především nízká plošná tepelná zátěž a dobré akumulační schopnosti nosných konstrukcí. Aktivace betonového jádra je vhodná pro kompaktní budovy s nízkými tepelnými ztrátami a nízkými tepelnými zisky, s velkoprostorovými kancelářemi, studovnami, výstavními sály apod. Dále je vhodná pro prostory, které nemají požadavek na přesnou regulaci teploty v jednotlivých místnostech v letních měsících. Pro případ vytápění je nutné kombinovat tento systém s jiným systémem (VZT, otopné plochy). Vždy je třeba dbát na to, aby se povrchová teplota stropu/podlahy co nejvíce přibližovala teplotě místnosti. Tím se plně využije autoregulace, to znamená – při zvýšení odchylky vnitřní teploty od požadované teploty v místnosti se zároveň zvyšuje i chladicí (topný) výkon a naopak. Navíc lze při aktivaci betonového jádra plně využít odpadního tepla od chladících zařízení. Aktivace je vhodná v kombinaci s tepelnými čerpadly nebo se slunečními kolektory, nebo lze využít spodní vody pro přímé chlazení. Výhody: • žádná údržba otopných ploch, • žádný hluk, • možnost využití nízkopotencionálního tepla při vytápění (od cca. 24 °C) a vyšších teplot vody při chlazení (nad 18 °C),


2/2008

Obr. 1 Stropní konstrukce s armováním, předpínacími kabely a potrubim systému TABS Fig. 1 Floor slabs with reinforcement, prestressed cables and the TABS piping Obr. 2

Fig. 2

Instalace potrubí TABS, jednotlivé okruhy systému TABS se překrývají, při poškození jednoho okruhu je minimalizován vliv na funkci systému The TABS piping being installed, the individual TABS circuits overlap each other, if one circuit is damaged, the impact on the functionality of the whole system is minimized

Obr. 3 Sekce stropu s potrubim v levo před betonáží, v pravo po betonáži Fig. 3 Floor slab with the piping before concreting (left), and after concreting (right) Obr. 4 Betonáž stropů s instalovaným potrubím systému TABS Fig. 4 Concreting of floor slabs with the TABS piping

• vysoká tepelná stabilita objektu, • vysoký podíl sálavého chladu umožňuje snížit žádanou teplotu ve vnitřních prostorách při dodržení tepelné pohody, a tím snížit nejenom náklady na vytápění, ale i na zvlhčovaní vzduchu, • využití autoregulačních schopností při dimenzování otopných ploch na povrchovou teplotu blízkou teplotě v místnosti, • nižší provozní náklady a vyšší hygiena provozu oproti klasickým systémům chlazení, např. pomocí vzduchotechniky nebo fan-coils a vytápění deskovými tělesy nebo konvektory, 49



5

Obr. 5 Rozdělovač a sběrač jednotlivých okruhů TABS umístěný ve zdvojené podlaze Fig. 5 Headers of the individual TABS circuits are located in raised floor.

• plná možnost využití akumulačních schopností budovy pro noční předchlazovaní, a tím možnost zmenšení instalovaného výkonu na zdroji chladu (dle typu budovy až o 40 %), • využití strojního chlazení v nočních hodinách, kdy toto pracuje s vyšší účinností, • životnost systému srovnatelná se životností budovy, • zkrácení doby výstavby, umělohmotné potrubí pro vytápění a chlazení je vkládáno do stropů již ve fázi hrubé stavby při betonáži. Nevýhody: • vysoká tepelná setrvačnost, tzn. pomalá reakce na změny vnitřních stavů, TABS nelze využít pro malé místnosti s rychle proměnnou tepelnou zátěží, • vyšší pořizovací náklady oproti ostatním způsobům chlazení a vytápění, • nízký chladící výkon na m2 plochy vzhledem k malému teplotnímu rozdílu u chladícího media mezi přívodem a zpátečkou, • větší dopravní množství chladícího a topného média, a tím i větší dimenze potrubí, 50

• nutnost instalovat v místech s vysokou tepelnou zátěží (např. zasedací místnosti) dodatečný systém, • omezena možnost regulace v jednotlivých místnostech, • nutnost doplňkového systému pro vytápění vzhledem k velké tepelné setrvačnosti, • nemůže být použito zavěšených podhledů, • vysoké nároky na koordinaci betonářských prací a pokládaní potrubí pro vytápění a chlazení v době hrubé stavby. BUDOVA NÁRODNÍ TECHNICKÉ KNIHOVNY Na projektu knihovny jsme s architekty z ateliéru Projektil spolupracovali společně již od začátku. Původní energetický koncept (soutěž) spočíval ve dvojité fasádě, s ventilátory, které transportovaly vzduch uvnitř vzduchové mezery v zimním a přechodném období z osluněné na neosluněnou fasádu. Hlavní myšlenkou byla minimalizace tepelných ztrát a předehřev větracího vzduchu pro vzduchotechnická zařízení. Projekt čtyři roky ležel a po zkušenostech s jinými objekty jsme dospěli k názoru, že dvojitá fasáda není z energetického hlediska u knihovny odůvodnitelná – zkomplikuje celou stavbu a jsou i jiné možnosti, jak udělat tento objekt energeticky úsporný. S investorem jsme znovu konzultovali a následně změnili zadání. S architekty jsme se soustředili na úpravu dispozic a rozložení instalačních šachet, celoplošné prosklení bylo z velké části nahrazeno fasádou s parapety, individuální studovny byly přemístěny od fasády k atriím, prostory se stejnými funkcemi a s vysokými nároky na větrání a chlazení byly soustředěny do celků u instalačních šachet. Tím byly sníženy energetické nároky natolik, že bylo možno nejen minimalizovat zdroj tepla a chladu, ale pro chlazení a temperování mohla být zvolena aktivace betonových ploch (TABS). Pro větrání byl zvolen tzv. hybridní systém, tzn. minimalizace strojního větrání a zároveň využití plně automatizovaného přirozeného větrání okny v přechodném období. Pro TABS byla zvolena dimenze potrubí 20 x 2 mm a rozteč 200 mm. Potrubí bylo vkládáno do stavebních konstrukcí ručně. Jednotlivé sekce potrubních celků odpovídají sekcím postupu

betonáže. V každé sekci je několik okruhů délky cca. 80 m. Celkový počet okruhů je 970. Konce okruhů jsou vyvedeny buď do zdvojené podlahy nebo pod strop (6.NP), kde jsou napojeny na rozdělovač/sběrač. Celkem bylo položeno cca. 49 000 m potrubí (obr. 1 až 5). REALIZACE TABS V ČESKÉ REPUBLICE V České Republice byly k dnešnímu dni s TABS realizovány: • budova firmy Schwan Cosmetics v Českém Krumlově, 1 100 m2, • Informační Centrum TU Liberec, 1 200 m2, • budova KIC (Knihovnicko-Informační Centrum) v Hradci Králové, 3 400 m2, • budova NTK v Praze, cca. 10 000 m2. ZÁVĚR Základní podmínkou pro využití sálavých systémů pro vytápění a chlazení, především pak využití TABS, je energeticky úsporné architektonické řešení budovy. V neposlední řadě je nutné upozornit investora a provozovatele především na nevýhody těchto systémů a na nutnost správného provozu. Na optimalizaci energetického konceptu budovy NTK spolupracovali: Investor

Národní Technická Knihovna, Ing. Martin Svoboda

Architekt:

Projektil Architekti, s. r. o., Mgr. akad. arch Roman Brychta, Ing. arch. Petr Lešek, Ing. Ondřej Hofmeister

Generální projektant

Helika, a. s., Ing. Petr Jileček, Ing. Karel Vácha

Projektant HVAC

Zemlicka + Pruy, Ingenieur-Planung GmbH, Ing. Jan Žemlička PBA International Prague, s. r. o., Pavel Žemlička, Ing. Josef Smrž

Termická simulace objektu

Ing. Miloš Lain, Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D.

Dodavatel systemu BKT

UPONOR, s. r. o.

Montážní firma systému TABS

OHL ŽS, a. s., koordinace Bohumír Lisý

Ing. Jan Žemlička Zemlicka + Pruy, Ingenieur-Planung GmbH Dresdner Str. 22, D-92 318 Neumarkt/OPf e-mail: [email protected] www.zem-pruy.com


2/2008

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

BETONOVÉ

KONSTRUKCE PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU CONCRETE STRUCTURES FOR SUSTAINABLE CONSTRUCTION PETR HÁJEK Beton je vzhledem ke svým mechanickým vlastnostem, trvanlivosti, dostupnosti výchozích surovin a možnosti variabilního návrhu nepochybně nejrozšířenějším konstrukčním materiálem pro výstavbu budov, mostů, silnic, tunelů, přehrad a dalších staveb. Možnost realizace subtilních betonových konstrukcí zvyšuje potenciál uplatnění betonu v energeticky efektivní výstavbě budov. Využívání optimalizovaných betonových konstrukcí představuje potenciál ke zvýšení komplexní kvality staveb z hlediska kritérií udržitelné výstavby. Concrete is due to its mechanical properties, durability, availability of resources and ability of variable design the mostly widespread structural material for construction of buildings, bridges, roads, tunnels, dams and other structures. The possibility to construct subtile concrete load bearing structures increases the potential for the use of concrete in energy efficient buildings. Utilization of optimized concrete structures represents a potential for increase of complex quality of construction from the point of view of sustainable aspects. Výroba betonu na jednoho obyvatele se ve vyspělých zemích pohybuje mezi 1,5 až 3 t ročně. Z toho vyplývá značná spotřeba primárních neobnovitelných surovin (na výrobu cementu, těžbu štěrků a kameniva) a velká spotřeba energie. Těžba surovin, transport, výroba stavebních prvků, vlastní výstavba a další kroky životního cyklu jsou spojeny s produkcí škodlivých emisí (CO2, SO2 aj.) a spotřebou energie, které jsou svázané s existencí každého materiálu v konkrétní konstrukční situaci a v konkrétním čase. Nové druhy vysokohodnotných betonů dosahují výrazně lepších vlastností nejenom z hlediska mechanické odolnosti, trvanlivosti a odolnosti při mimořádných zatíženích. Současně umožňují realizaci konstrukcí s menší spotřebou materiálu a energie. Přitom často využívají odpadové materiály z jiných procesů ve vlastní skladbě betonové směsi ale i při výrobě cementu. Navíc akumulační vlastnosti betonu mohou v určitých případech při-

spívat k energetickým úsporám provozu budov. Zvlášť v českých podmínkách, kde je tradice betonového stavitelství včetně prefabrikace velmi vysoká, lze prostřednictvím optimalizace managementu, technologií výroby a procesu návrhu betonových staveb dosáhnout významných příspěvků k řešení globálních cílů v oblasti udržitelné výstavby. ENVIRONMENTÁLNÍ

VÝHODY

BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Snížení spotřeby primárních zdrojů, využití odpadových surovin • Při návrhu optimalizovaných vylehčených průřezů a v kombinaci s použitím vysokohodnotných betonů lze realizovat subtilní betonové konstrukce se spotřebou betonu o 40 až 60 % menší než při použití standardního řešení. S tím jsou spojeny i menší dopravní a manipulační nároky. • Tepelně akumulační vlastnosti betonu mohou za určitých předpokladů přispívat k úsporám energie potřebné pro vytápění a chlazení vnitřního prostředí budov. • Nové technologie betonu umožňu-

jí využití průmyslových odpadů jako druhotných surovin ve skladbě betonové směsi: popílek, struska, mikrosilika apod. Tím dochází k úspoře primárních surovinových zdrojů. • Beton z demolic může být 100% recyklován a využit jako náhrada kameniva v konstrukci zemních těles u dopravních, vodních ale i pozemních staveb. V menší míře lze využít recyklovaného betonu i jako náhrady za kamenivo v betonu novém. • Betonové konstrukce s vysokou trvanlivostí a dlouhou životností jsou z hlediska Obr. 1 Vývoj součinitelů prostupu tepla obvodových konstrukcí budov – požadované hodnoty Fig. 1 Development of heat transfer coefficients for outsider walls – required values Obr. 2 Měrná potřeba tepla na vytápění budov různých úrovní energetického standardu Fig. 2 Specific heat demand for different energy standard

1

/D YEV[

#

#

abtdOXQ\]`[O \hY]S\SÙSbWQYÝR×[ ÔaWd\R×[


2/2008

^ÂSR

2

51

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

celého životního cyklu méně energeticky i materiálově náročné s ohledem na nižší nároky na údržbu, rekonstrukce i demolice. • Kvalitně provedený betonový povrch nevyžaduje další interiérové a exteriérové povrchové úpravy. Snížení množství emisí a odpadů • Výroba betonu a prefabrikovaných betonových prvků „na míru“ pro konkrétní konstrukce umožňuje redukci odpadu ve výrobě i na stavbě. • Beton lze často vyrábět z místních zdrojů, čímž lze redukovat náklady a environmentální dopady způsobené dopravou (emise, hluk, prašnost). • Při využití doplňkových cementujících materiálů – popílku anebo strusky jako náhrady za energeticky náročný portlandský cement lze snížit hodnoty svázané (embodied) energie a svázaných emisí CO2 a SOx. EKONOMICKÉ

VÝHODY

BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Úspory v nákladech na realizaci • Při realizaci subtilních betonových konstrukcí lze dosáhnout redukce nejenom materiálových nákladů ale především nákladů dopravních a manipulačních. • Ačkoliv je jednotková cena vysokohodnotných betonů vyšší než u běžného betonu, může při použití menšího množství kvalitnějšího betonu vycházet výsledná cena konstrukce výhodněji. Další úspory jsou spojeny s větší trvanlivostí a životností konstrukce, a tím menšími náklady na údržbu, opravy, demolice a novou výstavbu. • Menší plocha průřezů betonových prvků (tloušťka nosných stěn aj.) se může výrazně projevit v efektivitě výstavby budov v územích s regulovanou zastavěností (viz dále). Úspory v rámci životního cyklu • V porovnání s jinými materiály mají betonové konstrukce dlouhou životnost, jsou odolné vůči klimatickým vlivům, dobře odolávají opotřebení provozem, málo podléhají degradačním účinkům. S tím souvisí i menší náklady na provoz, údržbu a demolice. • Konstrukce z vysokohodnotných betonů mají v porovnání s jiným konstrukčním řešením zpravidla větší trvanlivost (úspory v údržbě, opravách) a životnost (úspory související s delším využitím konstrukcí). 52

• Betonové konstrukce mohou vzhledem ke svým akumulačním schopnostem přispět v určitých situacích ke snížení provozních nákladů na chlazení a vytápění budov.

Další možností je používání lehkých konstrukčních betonů. V těchto případech je však třeba řešit otázku zvýšeného rizika koroze výztuže v pórovité struktuře lehkého betonu.

SOCIÁLNÍ

Optimalizace složení čerstvého betonu – vysokohodnotné betony Vysokohodnotné betony lze použít pro optimalizované tvary železobetonových průřezů, které mohou být s ohledem na mechanické vlastnosti materiálu velmi subtilní. Často se využívá kompozitních vláknobetonů vyztužených ocelovými, skelnými nebo plastovými vlákny.

VÝHODY BETONOVÝCH

KONSTRUKCÍ

Zajištění kvalitního vnitřního prostředí budov • Dobré akustické vlastnosti – betonové stěny a stropy vykazují v porovnání s jinými konstrukčními řešeními vysoké hodnoty vzduchové neprůzvučnosti. • Kvalitně provedené betonové povrchy stěn, sloupů a podhledů stropů, se snadno udržují, dobře se čistí a mají dlouhou trvanlivost. • Betonové konstrukce nejsou zdrojem toxických emisí nebo těkavých organických látek. • Beton umožňuje značnou flexibilitu návrhu vzhledem k možnosti téměř libovolného tvarování prvků limitovaného pouze statickými požadavky spolehlivosti. • Při využití velkorozponových železobetonových konstrukcí zastropení lze vytvořit variabilní vnitřní prostor umožňující adaptaci vnitřního uspořádání prostoru v průběhu životnosti nosné konstrukce budovy. Zajištění větší bezpečnosti • Vyšší bezpečnost betonových konstrukcí před vznikem požáru, působením větru, a působením vody. • Vyšší bezpečnost betonových konstrukcí před mimořádnými účinky seismicity, explozí a teroristických útoků. KONSTRUKČNÍ

PRINCIPY

Optimalizace tvaru – vylehčení železobetonové konstrukce Optimalizace tvaru s cílem snížení spotřeby materiálu vede k subtilním vylehčeným průřezům konstrukcí. Klasický přístup odlehčení ve formě kazetové nebo žebrové konstrukce je pro velké rozpony používán i v současných stavbách. Zachování rovného podhledu betonové stropní konstrukce při současné snaze o snížení plošné hmotnosti vede k vylehčování jádra železobetonového průřezu různými typy vložek z lehkých materiálů. Tímto způsobem lze dosahovat vylehčení stropní desky a současně úspory betonu o 30 až 50 %. Stejným způsobem lze vylehčovat i betonové základové desky.

Využití recyklovaných odpadových materiálů Recyklované odpady mohou být využity ve vlastní betonové směsi nebo pro výrobu bednicích prvků event. dalších komponentů. Pro zvýšení pevnosti a zpracovatelnosti se využívá popílku, strusky nebo křemičitého úletu, které nahrazují primární kamenivo a vzhledem k cementujícím vlastnostem snižují spotřebu energeticky náročného portlandského cementu. Použitý beton z demolic staveb lze plně využít jako zásypový materiál, nahrazující přírodní kamenivo v zemních tělesech. Betonové prefabrikované dílce s integrovanými funkcemi Prefabrikace umožňuje navrhování integrovaných konstrukčních prvků složitějších tvarů, uzpůsobených k efektivnějšímu využívání betonové konstrukce i pro zajišťování jiných funkcí. V případě železobetonových dutinových panelů lze např. využít akumulačních vlastností hmoty betonu ve vnitřní části panelů pro vylepšení tepelné stability vnitřního prostředí budovy v letním i zimním období (do dutin panelů je vháněn teplý nebo studený vzduch ze vzduchotechnického systému, který temperuje okolní hmotu a ta po změně teploty předává teplo/chlad do interiéru sáláním nebo prostřednictvím vzduchotechnického systému). Panely mohou obsahovat zabudované rozvody instalací, nebo instalační vložky pro dodatečné vkládání instalačních rozvodů elektřiny, vody, vytápění nebo vzduchotechniky. UPLATNĚNÍ

BETONU V ENERGETICKY

ÚSPORNÝCH KONSTRUKCÍCH BUDOV

Energetické požadavky Vývoj požadavků na tepelněizolační vlast-


2/2008

VĚDA SCIENCE

nosti konstrukcí budov v uplynulých třiceti letech výrazným způsobem ovlivnil způsob navrhování budov (obr. 1). Současná norma ČSN 73 0504-2 (2007) Tepelná ochrana budov dále zpřísňuje požadavky na stavební konstrukce tak, aby byly z hlediska tepelně technického v souladu s obdobnými normami vyspělých evropských zemí ve srovnatelných klimatických podmínkách. Požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla UN pro vnější stěny budov je v případě tzv. těžkých konstrukcí 0,38 Wm-2K-1, pro lehké obvodové konstrukce je dokonce ještě přísnější 0,3 Wm-2K-1. Důvodem mírnější hodnoty pro těžké typy obvodových konstrukcí jsou jejich lepší akumulační vlastnosti umožňující do určité míry vyrovnávat výkyvy vnitřních teplot v budovách. Mezi těžké typy patří veškeré vrstvené obvodové konstrukce obsahující betonové stěny. Kromě požadovaných hodnot uvádí norma i hodnoty doporučené, nastavující úroveň, která by se postupně měla stát běžným standardem. Pro těžké obvodové konstrukce je doporučená hodnota UN = 0,25 Wm-2K-1 a pro lehké typy UN = 0,2 Wm-2K-1. V souvislosti se zvyšujícími se cenami energií postupně narůstá i počet investorů (především těch, kteří jsou současně koncovými uživateli), kteří požadují od projektanta minimálně dosažení doporučených hodnot. Kromě požadavků na součinitel prostupu tepla jednotlivých konstrukcí jsou stanoveny i požadavky na střední hodnotu tohoto součinitele pro celou budovu. Dále se sleduje i měrná potřeba tepla na vytápění (obr. 2). Jestliže většina realizovaných staveb před rokem 2002 vykazuje spotřebu větší než 200 kWh/m2 ročně a současná výstavba se pohybuje zpravidla v hodnotách 80 až 140 kWh/m2 ročně, nízkoenergetická a pasivní výstavba jde ještě výrazně dále. Nízkoenergetický dům je dům, jehož měrná potřeba tepla na vytápění je maximálně 50 kWh/m2 ročně. Za pasivní dům je považován takový, jehož měrná potřeba tepla nepřesáhne 15 kWh/m2 ročně. V současné době se stále zvyšuje tlak na navrhování energeticky úsporných budov. Důvody jsou nejen ekonomické (zvyšující se ceny energií) ale i environmentální (využívání neobnovitelných zdrojů energie z fosilních paliv vede k vyčerpávání zdrojů a současně ke zvyšování emisí CO2 přispívajícímu ke globálním klimatickým změnám).

Vývoj obvodových konstrukcí Jak změna uvedených požadavků souvisí s navrhováním nosných konstrukcí a především s betonovými konstrukcemi? Jestliže před rokem 1979 odpovídal normový požadavek na tepelný odpor obvodové stěny zdi z plných cihel tloušťky 450 mm, v současnosti bychom ze stejného materiálu museli realizovat obvodovou stěnu o tloušťce více než 1,2 m. Tak, jak se měnily požadavky na izolační vlastnosti obvodových konstrukcí, vyvíjely se i nové technologie a materiály pro konstrukce obvodových stěn. Docházelo k postupnému vylehčování materiálu pro zdicí bloky, a tím byly dosahovány požadované tepelně technické parametry při zachování běžných tloušťek obvodových konstrukcí do 400 až 500 mm. Oprávněné zpřísnění požadavků od roku 2002 však výrazně omezilo možnosti používání jednovrstvého zdiva a pouze některé zdicí bloky požadovaným hodnotám vyhovují. Doporučené hodnoty lze efektivně dosahovat pouze vrstvenými konstrukcemi s účinnou tepelně izolační vrstvou, např. z polystyrenu nebo z izolačních desek na bázi minerálních vláken. Posun k vrstveným konstrukcím s tepelně izolační vrstvou na vnější straně, která řeší i související problémy izolačně slabších míst (tepelných mostů) v oblasti napraží oken apod., je zřejmý. Přidáváním další izolační vrstvy na obvodové zdivo však narůstá tloušťka stěny. V případě běžné stěny z keramických dutinových bloků tloušťky 450 mm zateplené vrstvou polystyrenu na úroveň U = 0,15 Wm-2K-1 (tj. úroveň odpovídající nízkoenergetickému řešení domu) vychází tloušťka tepelné izolace 140 mm a celková tloušťka obvodové stěny 580 mm (bez uvažování omítek). Stejných tepelně technických parametrů lze dosáhnout použitím betonových dutinových tvárnic tloušťky 200 mm s tepelnou izolací z polystyrenu tloušťky 210 mm; celková tloušťka je nyní 410 mm, nebo v případě železobetonové stěny tloušťky 100 mm s izolací tloušťky 230 mm, tj. celkem 330 mm. Skladba s betonovými tvárnicemi je tedy o 170 mm a s železobetonovou stěnou dokonce o 250 mm tenčí než s keramickými tvárnicemi. Význam tloušťky obvodových konstrukcí Tloušťka obvodové stěny představuje v řadě případů limitující parametr efektivnosti developerského záměru výstavby


2/2008

AND

A VÝZKUM RESEARCH

budov v lokalitách s předem stanovenou regulací zastavěnosti území. Regulace je vztažena k vnějším rozměrům budov. Nicméně developera zajímá plocha vnitřních prostor, které prodává – přes velikost vnitřní užitné plochy objektu se realizuje výnos a zisk. Zde platí jednoduchá závislost: čím tenčí bude obvodová konstrukce, tím větší bude užitná plocha objektu, a tím větší bude výnos a zisk. Uvažujme případ dvoupodlažního rodinného domu o půdorysných rozměrech 10 x 10 m na pozemku s regulovanou zastavěností při jeho max. využití. Vnitřní délka obvodových stěn v obou podlažích je přibližně 72 m. Při rozdílu celkové tloušťky stěn 170 mm bude užitná plocha domu s tenčími obvodovými stěnami o cca 12 m2 větší, v případě rozdílu 250 mm dokonce 18 m2 větší. To představuje pro uživatele plochu jednoho pokoje, pro developera větší výnos z prodeje domu o 540 tis., resp. o 810 tis. Kč (při uvažování prodejní ceny 45 tis. Kč/m2). Část z většího výnosu snadno pokryje i mírně zvýšené náklady na realizaci, s ohledem na větší množství tepelné izolace, případně náročnější kotevní techniku. Výhody subtilních betonových konstrukcí jsou z uvedeného příkladu zřejmé. PŘÍKLADY

UDRŽITELNÉ VÝSTAVBY

Z BETONU

Nízkoenergetický rodinný dům Dvoupodlažní nízkoenergetický dům u Prahy byl navržen na měrnou potřebu tepla na vytápění 30 kWh/m2 ročně. Nosná obvodová konstrukce je navržena z tvárnic Liapor M tloušťky 240 mm s vnějším kontaktním zateplením deskami z minerálních vláken v tloušťce 220 mm (obr. 3). Dosažený součinitel prostupu tepla U = 0,17 Wm-2K-1. Jihozápadní fasáda domu je opatřena subtilní kovovou konstrukcí ochozu a dřevěnými lamelovými zastiňovacími panely bránícími nechtěným pasivním solárním ziskům. Vytápění je teplovzdušné s rekuperací. Solární systém pokrývá 60 % energie pro ohřev vody. Energetická a materiálová koncepce je popsána v [6]. Index, Dubai, Spojené Arabské Emiráty V roce 2008 bude dokončena 328 m vysoká osmdesáti podlažní budova Index v Dubai navržená architektem Normanem Fosterem (obr. 4). Ve spodní části bude 53

VĚDA


3a) 4

3b)

dvacet pět podlaží kanceláří a v horní čtyřicet sedm bytových podlaží s 520 luxusními byty. V době dokončení půjde o budovu s nejvýše umístěnými byty na světě. Mezi kancelářskou a obytnou částí bude přes výšku dvou podlaží vybudováno rekreační zařízení s bazénem, tělocvičnou, restaurací aj. V návrhu budovy byla zohledněna minimalizace účinků slunečního záření na vnitřní prostředí. Budova je orientována tak, aby východní a západní železobetonová jádra akumulovala sluneční záření, a chránila tak stropní desky od intenzivního slunečního záření. Na jižní fasádě jsou navrženy stínicí prvky k omezení solárních zisků. Environment Park, Torino, Itálie Komplex budov Environment Park byl postaven na místě brownfieldu po zrušené průmyslové zástavbě v blízkosti centra italského Torina. Nosná konstrukce zkušebních laboratoří je tvořena železobetonovým prefabrikovaným sloupovým systémem, který je zakrytý zemním valem a vrstvou zeminy se zavlažovacím rozvodem umožňujícím vegetaci intenzivní zeleně (tráva, keře – obr. 5). Obvodové konstrukce jsou ze železobetonových prefabrikovaných panelů a předpokládá se jejich zakrytí vysázenými popínavými keři.

5

54

Energetický systém využívá v maximální míře obnovitelné zdroje energie, včetně fotovoltaického systému. Středisko ekologické výchovy Sluňákov, Horka u Olomouce Novostavba budovy Střediska ekologické výchovy ve Sluňákově navržená architektonickým ateliérem Projektil Architekti byla dokončena koncem roku 2006 (obr. 6). Nosná konstrukce je tvořena kombinací železobetonové části, která je zasypána valem, a dřevěné konstrukce v průčelí. Železobetonová konstrukce tvoří oporu pro zemní val, ve kterém je ve třech výškových úrovních umístěn zemní výměník tepla. Železobetonová konstrukce zároveň umožňuje svojí akumulační hmotou vyrovnávání vnitřních teplot v zimním a letním období, a přispívá tak k nízkoenergetickému konceptu budovy. Autorem energetické koncepce je J. Tywoniak. Nové ústředí ČSOB Group Kancelářská budova v Praze-Radlicích pro 2 500 zaměstnanců byla navržena Ing. arch. Josefem Pleskotem, AP Atelier. Půdorys o rozměrech 72,9 x 218,7 m je členěn pomocí atrií, dvorů, světlíků a hlubokých zářezů po obvodě budovy, které umožňují propojení interiéru s okolní pří-

6


2/2008

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Obr. 3 Dům F – a) obvodová konstrukce z tvárnic Liapor M 240 před realizací zateplovací vrstvy z desek z minerálních vláken; b) objekt po provedení izolační vrstvy a povrchové úpravy (foto J. Tywoniak) Fig. 3 House F – a) wall from Liapor M 240 concrete blocks before realization of thermal insulation from mineral fibres; b) building after realization of insulation layer and surface finish (photo J. Tywoniak) 7 Obr. 4 Výšková budova Index – Dubai během výstavby (únor 2008) Fig. 4 High-rise building Index – Dubai during construction (February 2008) Obr. 5 Environment Park, Torino, Itálie – Intenzivní zelená střecha na železobetonové prefabrikované konstrukci zkušebních hal Fig. 5 Environment Park, Torino, Italy – Intensive green roof on the prefab RC structure of testing halls Obr. 6 Středisko ekologické výchovy Sluňákov, Horka u Olomouce Fig. 6 Centre for environmental education, Sluňákov, Horka by Olomouc Obr. 7 Ústředí ČSOB v Praze Radlicích, železobetonová nosná konstrukce s maximálním uplatněním zeleně v interiéru budovy i exteriéru – intenzivní zelená střecha, popínavé rostliny na povrchu pláště budovy Fig. 7 Headquarter of CSOB bank in Prague, Radlice. RC structure with maximal utilization of green in interior and exterior of building – intensive green roof, climbing plants on the fasade

rodou a zajišťují denní osvětlení. Nosná konstrukce je železobetonová, převážně monolitická s osovou vzdáleností sloupů 8,1 x 8,1 m. Železobetonová konstrukce (pohledový beton bez další povrchové úpravy) přispívá svojí akumulací k vyrovnávání vnitřních teplot. Konstrukce metra trasy B procházející šikmo pod budovou je přemostěna železobetonovou konstrukcí tak, aby se vibrace nepřenášely do budovy. Objekt je navržen citlivě ve vztahu k místnímu prostředí s maximálním zapojením vnější i vnitřní zeleně. Zeleň je

uplatněna na fasádách, střechách, terasách, ale i ve vnitřních atriích (obr. 7). ZÁVĚR Potřeba zvýšení efektivity využívání přírodních zdrojů, snížení míry znečišťování prostředí, zajištění kvalitního prostředí pro existenci a produkci lidí, a to při současném zajištění ekonomické efektivity patří mezi současné priority stavebnictví. Betonové konstrukce mají dobré předpoklady, aby vytvářely kvalitní základ pro řadu stavebních aplikací, které si kladou za cíl dosáhnout nejvyšších parametrů z hlediska kritérií udržitelné výstavby. V případě betonových konstrukcí jsou klíčové následující otázky, cíle a úkoly: • uplatňování komplexní optimalizace materiálových a energetických toků a z toho vyplývající minimalizace environmentálních dopadů s uvážením celé délky „života“ konstrukce a celkových nákladů; zásadní je minimalizace spotřeby energie a současně minimalizace emisí a odpadů svázaných se stavební činností; • snižování environmentální zátěže od výrobních technologií – optimalizace výrobních technologií cementu, betonu, betonových prvků a konstrukcí, optimalizace složení betonové směsi; • optimalizace tvaru a vyztužení betonové konstrukce – optimální volba nosného systému a skladby konstrukčních prvků, optimalizace spotřeby betonu a výztuže při zachování požadovaných funkčních vlastností, spolehlivosti a trvanlivosti; • uplatňování prefabrikovaných demontovatelných konstrukcí, tj. s možností následného použití některých prvků i po ukončení životnosti původního objektu; • přednostní používání recyklovatelných materiálů a materiálů recyklovaných.


2/2008

Uvedené cíle i již provedené realizace dávají jasný signál odborníkům stavařům a betonářům, že v nadcházejícím období budou muset (pokud budou chtít uspět v širší evropské konkurenci na stavebním trhu) při návrhu a realizaci betonových staveb ve větší míře vnímat a uplatňovat nové požadavky a kritéria vyplývající z globálních aspektů trvale udržitelného rozvoje. Tento výsledek byl získán za finančního přispění MŠMT ČR, projekt 1M0579, v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS s využitím výsledků projektu GAČR 103/08/1658.

Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. Katedra konstrukcí pozemních staveb Stavební fakulta ČVUT v Praze e-mail: [email protected]

Literatura: [1] fib bulletin 21: Environmental Issues in Prefabrication, State-of-the-art –report, fib 2003 [2] fib bulletin 23: Environmental Effects of Concrete, State-of-the-art –report, fib 2003 [3] fib bulletin 28: Environmental Design, State-of-the-art –report, fib 2004 [4] Van Acker A.: State and Developments in Precast Concrete Construction, Prefabrikace a betonové dílce 2003, ČBS ČSSI, Pardubice, 2003 [5] Hajek P.: Integrated Environmental Design and Optimization of Concrete Floor Structures for Buildings. In: Proc. Sustainable Building 2005, Tokyo, 2005 [6] Tywoniak J.: Nízkoenergetické domy. Principy a příklady, GRADA 2005, 2006

55

VĚDA


HODNOCENÍ

POUŽITÍ RECYKLOVANÉHO BETONU JAKO BĚŽNÉHO STAVEBNÍHO MATERIÁLU ASSESSMENT OF USING RECYCLED CONCRETE AS ORDINARY BUILDING MATERIAL NATALIYA POKORNÁ, PETR ŠTEMBERK, ALENA KOHOUTKOVÁ Článek popisuje metodu hodnocení použití recyklovaného betonu pro konstrukční prvky pozemních staveb z hlediska statického, ekonomického a ekologického. Metoda je předvedena na příkladech kvantitativního určení vhodnosti možných konstrukčních řešení. The paper describes a method of assessment of using recycled concrete for various structural members with respect to statics, economy and ecology. The method is demonstrated in examples of quantitative assessment of applicability of possible structural designs. Správným trendem ve stavebnictví je alespoň částečné nahrazení základních přírodních materiálů materiály recyklovanými. Tento přístup je nejen šetrný k životnímu prostředí, ale je též ve shodě s efektivním využitím přírodních zdrojů. V České republice je tato problematika rozpracována v dokumentu „Surovinová politika v oblasti nerostných surovin a jejich zdrojů“ schváleném vládou České republiky 13. prosince 1999. V případě recyklace stavebního odpadu, se jedná hlavně o šetření přírodních zdrojů a snížení počtu skládek stavebního odpadu. Největší využití recyklovaných staviv se očekává v lokalitách s nedostatkem přírodních zdrojů, protože přírodní stavební hmoty, jako například stavební kamen, mají malou přidanou hodnotu, a tudíž jejich cena je přímo ovlivněna náklady na dopravu. Na druhou stranu, projektanti se obávají snížených mechanických vlastností recyklovaných staviv, což brání jejich širšímu využití. Tento článek se zabývá vyhodnocením železobetonových konstrukčních prvků a konstrukcí, které jsou zhotoveny z betonu s recyklovaným kamenivem. Metoda vyhodnocení je krátce popsána a její použitelnost je předvedena na ilustrativních příkladech. Fuzzy logika je podstatou vyhodnocovací metody, proto je stručně představena stejně jako 56

aplikují na každém α-řezu. Více lze nalézt například v [2]. Na rozdíl od klasické logiky, která uvažuje pouze dva stavy: pravdu a nepravdu, fuzzy logika je schopna uvažovat také stavy přechodné mezi těmito stavy absolutní pravdy a absolutní nepravdy. Na toto může být pohlíženo jako na matematický nástroj, který umí pracovat s nepřesným popisem, jako např. „trochu dražší“. Další podrobnosti lze nalézt např. v [3].

fuzzy výpočet, který je použit v analýze konstrukcí. Hlavním cílem tohoto článku je napomoci rozšíření používání betonu s recyklovaným kamenivem. Kvantitativní informace o provedení konstrukce z recyklovaného betonu, a zejména o její ceně, mohou pomoci přesvědčit projektanty o využívání recyklovaných materiálů také pro vícepodlažní objekty. FUZZY MNOŽINY Nejistota přítomná ve vstupních parametrech může být popsána pomocí teorie fuzzy množin [1], kde neurčité hodnoty jsou definovány jako fuzzy množiny. Na rozdíl od klasické teorie množin, příslušnost prvku k fuzzy množině zahrnuje též hodnoty mezi 0 a 1, kde 0 znamená „nenáleží“ a 1 znamená „rozhodně náleží“ k dané fuzzy množině. Obvykle je fuzzy množina představována slovním označením. Pokud je fuzzy množina představována číslovkou, nazývá se fuzzy číslem. Pojem fuzzy číslo vznikl ze zkušenosti každodenního života, kdy mnoho jevů, které mohou být kvantitativně určeny, nejsou zcela charakterizovány přesnými čísly. Příklad fuzzy čísla je uveden na obr. 1, kde μ představuje funkci příslušnosti a a1 a a2 znázorňují interval reálných čísel (α-řez) odpovídající dané hodnotě funkce příslušnosti, například α = 0,5. Fuzzy číslo může být vyjádřeno nominální hodnotou a funkcí příslušnosti na každé straně nominální hodnoty, nebo množinou α-řezů. V případě, kdy fuzzy čísla jsou definována množinou α-řezů, úloha fuzzy výpočtů se redukuje na známé početní operace na intervalech, které se Obr. 1 Příklad odhadu ceny (v eurech) pomocí fuzzy čísla Fig. 1 Example of price estimation (in Euro) with fuzzy number

I K +

STRUČNÝ

Protože všechny předběžné odhady při navrhování obsahují neurčitosti ve vstupních údajích, měla by se neurčitost uvažovat po celou dobu výpočtu tak, aby projektant mohl vyhodnotit její vliv a podle toho se rozhodovat. Zde metoda návrhu používá teorii fuzzy množin a veškeré kvantitativní údaje, které obsahují neurčitost, jsou vyjádřeny pomocí fuzzy čísel. Na obr. 1. je příklad ceny recyklovaného kameniva do betonu. Takto vyjádřené informace o materiálových vlastnostech, složení betonové směsi a cenách jsou použity při návrhu, při kterém se postupovalo podle Eurokódu 2. Každý konstrukční prvek je navržen a posouzen na mezní stav únosnosti a použitelnosti, zatímco systém určuje optimální rozměry průřezu odpovídající minimální ceně. V této fázi systém nabízí všechna blízká řešení, jejichž cenový rozptyl zasahuje do rozptylu řešení s minimální cenou. Na základě těchto informací se projektant může dále rozhodovat s ohledem na své priority, jako například minimalizovat množství cementu, pokud

O

O

POPIS METODY

VYHODNOCENÍ

+

+O

+#

+

O

+#

+#

+

!

O

#

O

%


1S\OI3c`]K

2/2008

VĚDA SCIENCE

Vlastnosti a ceny Pevnost v tlaku [MPa] Modul pružnosti [GPa] Měrná hmotnost [kg/m3] Součinitel dotvarování [-] Nejnižší cena [Euro] Nejvyšší cena [Euro]

0 18 26,2 2358 2,5 61,5 70,7

Podíl recyklovaného kameniva [%] 30 50 70 16,8 15,2 14,5 24,9 23,6 22,3 2326 2303 2274 3,0 3,3 3,6 55,6 51,5 47,4 64,7 60,2 54,6

Tab. 1 Vstupní parametry pro analýzy Tab. 1 Input parameters for analyses

chce projektant zahrnout další environmentální aspekty. Výsledky pro každý konstrukční prvek jsou pak dále kombinovány a je určena celková cena konstrukce. Systém je navržen tak, že může pracovat pouze s jedním druhem betonu pro celou konstrukci, což je reálný přístup. Rozhodování použité při optimalizaci konstrukce je založeno na pravidlech fuzzy logiky IF-THEN. To znamená, že v algoritmu jsou použity fuzzy množiny, které vyjadřují blízkost řešení k mezním hodnotám, jako je maximální povolený průhyb, a na základě odpovídajících hodnot funkcí příslušnosti jsou přijímána odpovídající rozhodnutí. PŘÍKLADY POUŽITÍ Vstupní parametry uvažované v příkladech jsou uvedeny v tab. 1, která obsahuje údaje o betonu vyrobeném z recyklovaného kameniva [4]. Betonové směsi byly připraveny se stejným vodním součinitelem a téměř shodným množstvím cementu. Množství recyklovaného kameniva z celkově použitého množství je uvedeno v procentech v horním řádku tabulky. Pevnost v tlaku a měrná hmotnost byly taktéž převzaty z [4]. Modul pružnosti byl určen podle vztahu z Eurokódu 2 a jeho změna v závislosti na procentu recyklovaného kameniva byla získána z [5]. Součinitel dotvarování byl odhadnut na základě zkušeností s recyklovaným betonem. Nejnižší a nejvyšší ceny betonu s použitím přírodního kameniva (0 %) byly převzaty ze současných ceníků několika českých výrobců betonu. Pro jiné poměry byla cena vypočtena s ohledem na ceny přírodního kamene a kameniva z recyklovaného betonu. Z porovnání hodnot uvedených v tab. 1 je patrné, že pokud projektant zvolí beton vyrobený pouze z recyklovaného kameniva, cena recyklovaného betonu je podstatně nižší než cena běžného betonu vyrobeného z přírodního kameniva. Průměr-

Tab. 2. Šest nejlepších řešení pro nosník Tab. 2. First six solutions for girder Cena nosníku [Euro] MInimum Maximum 44,0 49,5 46,2 51,6 47,0 53,5 47,6 53,1 48,6 54,9 52,6 55,9

1 2 3 4 5 6

Obr. 2 Příklad určení ceny betonu (v eurech) Fig. 2 Example of estimation of price of concrete (in Euro)

Průměr 46,8 48,9 50,3 50,3 51,7 49,3

A VÝZKUM RESEARCH

Automatizovaný výběr optimálního složení směsi pro zajištění nejnižší ceny konstrukčních prvků V této analýze je použit automatizovaný algoritmus pro výběr optimálního složení betonové směsi pro získání nejnižší ceny jednotlivých konstrukčních prvků soustavy: nosník, deska a sloup. Je uvažováno pět různých betonových směsí podle množství recyklovaného kameniva (v procentech z celkově použitého kameniva), které jsou uvedeny v tab. 1. Ceny betonových směsí, které se různí podle výrobců, jsou vyjádřeny pomocí fuzzy čísel, kde minimální a maximální ceny z tab. 1 jsou použity jako hranice α-řezu pro α = 0 a jejich průměr je cena pro α = 1. Příklad takového použití je uveden na obr. 2. V celé analýze je uvažována standardní ocel B500C s přesnou cenou 0,80 Euro za 1 kg. V analýze byl uvažován nosník o rozpětí 5,5 m s průřezem 550 mm vysokým zatížený užitným zatížením 12 kN/m. Rozměry bednění je možno modulově měnit po 5 mm ve třech směrech. Tab. 2 shrnuje prvních šest nejlepších řešení, jejichž cenové rozsahy zahrnují minimální ceny. Beton se 30 % recyklovaného kameniva vykazuje nejnižší cenu a nejmenší množství cementu, nicméně toto řešení ubírá 50 mm světlé výšky podlaží. Výsledky jsou uvedeny na obr. 3. Tab. 3 obsahuje výsledky analýzy nosníkové desky o rozponu 2,5 m a výpočet je vztažen na šířku 1 m. Bylo uvažováno zatížení 2 kN/m2. V případě desky nejméně nákladné řešení představuje beton se

100 13,5 21,0 2245 4,0 40,4 47,6

ná cena je přibližně 66 % ceny betonu z přírodního kameniva, zatímco pevnost v tlaku je nižší pouze o 25 %. To znamená, že již dnes je výkonnostní poměr (cena k vlastnostem) vyšší u betonů vyrobených z recyklovaného betonového kameniva. Nicméně projektanti nyní nejsou ochotni používat recyklované stavební materiály z nejrůznějších důvodů, především z důvodu těžko předvídatelné funkčnosti konstrukce z dlouhodobého hlediska. Přinejmenším musí projektant vzít v úvahu rostoucí součinitel dotvarování, který předznamenává problémy se splněním kritérii mezního stavu použitelnosti. Vliv poměru recyklovaného kameniva, které nahrazuje přírodní kamenivo, je určen za použití běžných návrhových postupů pro železobetonové konstrukce podle Eurokódu 2. Je však třeba přijmout předpoklad, že hodnoty 28denní pevnosti betonu v tlaku uvedené v tab. 1 jsou charakteristické hodnoty. Tento předpoklad je pro naše účely přijatelný.

Pořadí

AND

Podíl recyklovaného kameniva 30 % 70 % 100 % 0% 30 % 50 %

Výška x šířka [mm] 550 x 200 550 x 250 550 x 300 550 x 200 500 x 250 550 x 250

Množství cementu [kg] 214 259 293 221 243 262

I K


$#

2/2008

$$

%%

1S\OI3c`]K

57

VĚDA


! "

#

Obr. 3 Šest nejlepších řešení pro nosník Fig. 3 First six solutions for girder

$

4c\YQS^ÂaZcÈ\]abWIµK

& $ " "

""

"$

"&

#

#

#"

#$

1S\O\]a\YcI3c`]K

100 % recyklovaného kameniva. Pouze tři první řešení se překrývají. Průměrná cena betonové desky vyrobené z přírodního kameniva byla o 2,77 Eura vyšší než nejvýhodnější cena. Výsledek je zobrazen na obr. 4. V analýze sloupu byl použit pouze mezní stav únosnosti. Sloup o výšce 4 m byl zatížen silou 2 MN. V tomto případě bylo nejméně nákladným řešením použi-

tí betonu s výhradně přírodním kamenivem, nicméně cena pro beton se 70 % recyklovaného kameniva se příliš neliší. Čtyři nejlepší výsledky jsou uvedeny v tab. 4 a na obr. 5. Automatizovaný výběr optimálního složení směsi pro zajištění nejnižší ceny celé konstrukce V této analýze se uvažuje soustava z typic-

Tab. 3 Tři nejlepší řešení pro desku Fig. 3 First three solutions for slab

Pořadí Průměr 14,6 16,4 16,5

1 2 3

Cena desky [Euro] MInimum 13,6 15,4 15,5

Maximum 15,6 17,5 17,5

Podíl recyklovaného kameniva 100 % 50 % 70 %

Tloušťka desky [mm] 110 100 110

Množství cementu [kg] 89 87 94

Cena sloupu [Euro] MInimum Maximum 33,7 38,2 33,9 38,5 36,3 42,1 36,5 42,1

Podíl recyklovaného kameniva 0% 70 % 100 % 50 %

Rozměry

Množství cementu [kg] 179 220 262 221

Tab. 4 Čtyři nejlepší řešení pro sloup Tab. 4 First four solutions for column

Pořadí Průměr 35,9 36,2 39,2 39,3

1 2 3 4

[mm] 350 x 350 400 x 400 450 x 450 400 x 400

! 4c\YQS^ÂaZcÈ\]abWIµK


Obr. 5 Čtyři nejlepší řešení pro sloup Fig. 5 First four solutions for column

& $ "

!

"

& $ "

"

#

$

1S\ORSaYgI3c`][K

58

Obr. 4 Tři nejlepší řešení pro desku Fig. 4 First three solutions for slab

!

kých konstrukčních prvků v jednom podlaží. Protože je v celé konstrukci použit jeden druh betonu, je minimalizována celková cena konstrukce. To znamená, že o složení směsi rozhodují konstrukční prvky s největším objemem. Typicky se jedná o desku. Konstrukce je ukázána i se všemi nezbytnými rozměry na obr. 6. Uvažované zatížení působící na desku je 3 kN/m2. Aby se simuloval vliv vyšších podlaží, bylo uvažováno zatížení působící na sloup 2 MN. Celkové výsledky jsou uvedeny v tab. 5. a na obr. 7. Nejméně finančně náročné řešení je samozřejmě pro beton se 100 % recyklovaného kameniva. Z tab. 6 je zřejmé, že o ceně rozhodují deska a trámy. Druhé nejvýhodnější řešení je pro beton s výhradně přírodním kamenivem. Pokud by byla jediným kritériem cena, zvítězila by varianta se 100 % recyklovaným kamenivem. Pokud by však bylo uvažováno také množství použitého cementu, byla by preferována varianta s výhradně přírodním kamenivem. Také by mělo být zváženo snížení světlé výšky podlaží o 10 cm. V případě vodorovných prvků byl rozhodující mezní stav použitelnosti, a to zejména mezní průhyb. Tab. 6 shrnuje normalizované ceny a množství cementu pro každý konstrukční prvek, kdy cena byla normalizována ve vztahu k ceně betonu s výhradně přírodním kamenivem. Z tab. 5 také podle očekávání vyplývá, že s výjimkou druhého nejlepšího řešení pro beton s přírodním kamenivem, kdy nejlepší materiálové vlastnosti betonu, zejména modul pružnosti a součini-

%

&

!!

!"

!#

!$

!%

!&

!'

"

"

"

1S\OaZ]c^cI3c`]K


2/2008

VĚDA SCIENCE

Tab. 5 Pět nejlepších výsledků pro typické podlaží řešené konstrukce Tab. 5 First five solutions for structure

Poř. 1 2 3 4 5

ZÁVĚR V tomto článku byla prezentována metoda hodnocení konstrukce vyrobené z recyklovaného kameniva. Aby bylo možno vzít v úvahu odlišnosti v cenách materiálů, které mohou ovlivnit výslednou cenu konstrukce, byla použita jednoduše srozumitelná fuzzy čísla. Výsledek prezentované analýzy odhalil, že nehledě na snížení materiálových charakteristik betonu s recyklovaným kamenivem, zvláště časově závislých vlastností, které vyžadují použití masivních průřezů, levnější betony s recyklovaným kamenivem jsou již dnes plně konkurenceschopné. Také možný nárůst poplatků na skládkách (již dnes se běžně platí recyklační poplatek při koupi elektrospotřebičů) a různých dotací může učinit recyklované kamenivo ještě mnohem zajímavější. Skutečností však zůstává všeobecná neochota projektantů používat recyklované kamenivo, která může být odstraněna jednoduchými metodami poskytujícími kvantitativní informaci o navržených konstrukcích a jejich ekonomické výhodnosti, jak bylo uvedeno na příkladech v tomto článku.

Normalizované Normalizovaná množství cena cementu [%] [%]

tel dotvarování dovolují zmenšit velikosti průřezu a tak snížit cenu, vyšší poměr levnějšího recyklovaného kameniva způsobí nižší cenu konstrukce.

Podíl recykl. kameniva [%] 100 0 70 50 30

Cena konstrukce [Euro] Prům.

MIn.

Max.

1269 1346 1347 1361 1399

1184 1269 1268 1272 1310

1354 1424 1426 1449 1487

Deska Trámy Průvlaky Sloupy Deska Trámy Průvlaky Sloupy

A VÝZKUM RESEARCH

AND

Výška desky

Průřez trámu

Průřez průvlaku

Přůřez sloupu

[mm] 120 100 120 110 110

[mm] 500 x 250 150 x 200 500 x 250 150 x 250 450 x 250

[mm] 700 x 400 600 x 300 700 x 350 650 x 350 650 x 300

[mm] 450 x 450 350 x 350 400 x 400 400 x 400 400 x 400

Podíl recylkovaného kameniva [%] 30 50 70 100 94 94 110 104 107 100 107 107 115 108 98 106 104 112 121 118 130 105 119 128 124 122 119

0 100 100 100 100 100 100 100 100

[m] 3,30 3,40 3,30 3,35 3,35

[kg] 8328 6789 8195 7691 7524

100 83 97 105 106 106 123 137 142

Tab. 6 Ceny a množství cementu pro každý konstrukční prvek řešené konstrukce Tab. 6 Prices and amounts of cement for each structural member of analysed structure Tato práce byla finančně podpořena Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky, projekt MSM6840770003, kterému tímto děkujeme.

Obr. 6 Typické podlaží řešené konstrukce Fig. 6 Analyzed floor structure

Ing. Nataliya Pokorná tel.: 224 354 624 e-mail: [email protected] Doc. Ing. Petr Štemberk, Ph.D. tel.: 224 354 364 e-mail: [email protected] Doc. Ing. Alena Kohoutková, CSc. tel.: 224 353 740 e-mail: [email protected] všichni: Katedra betonových a zděných konstrukcí Fakulta stavební, ČVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6

Obr. 7 Pět nejlepších výsledků pro typické podlaží řešené konstrukce Fig. 7 First five solutions for structure

Literatura: [1] Zadeh L. A.: Fuzzy sets, Information and Control, 3/1965, str. 338–353 [2] Kaufman A., Gupta M. M.: Introduction to fuzzy arithmetic: Theory and application, Van Nostrand Reinhold Company, Inc., New York, 1985 [3] Ross T. J.: Fuzzy logic with engineering applications, McGraw-Hill, New York, 1995 [4] Topcu, B.: Properties of concretes with waste concrete aggregate, Cement and Concrete Research, 34/2004, str. 1307–1312 [5] Khatib J. M.: Properties of concrete incorporating fine recycled aggregate, Cement and Concrete Research, 35/2005, str. 763–769

Text článku byl posouzen odborným lektorem.

RSaYO

aZ]c^

"[ ^`×dZOY

#[


! "

#


#[

b`t[

Světlá výška Množ. podlaží cementu

& $

" #

#

!

!#

"

"#

#

1S\Obg^WQY{V]^]RZOÐÂSÈS\{Y]\ab`cYQSI3c`]K

2/2008

59

VĚDA


ŽIVOTNOST

A SPOLEHLIVOST STAVEB SERVICE LIFE AND RELIABILITY OF BUILDING STRUCTURES BŘETISLAV TEPLÝ V příspěvku se pojednává o životnosti a spolehlivosti stavebních konstrukcí a jejich vzájemné vazbě i s ekonomickými důsledky. Zdůrazňuje se ekonomický dopad pro klienta a účelnost jeho spoluúčasti při rozhodování o těchto vlastnostech již při projektové činnosti. Uvádí se definice životnosti, jednotlivé fáze životního cyklu a definice spolehlivosti. The paper deals with service life and reliability of building structures mutual effects with the economical implications as well as with the usefulness of client’s collaboration in this respect during the design period. The durability is defined, the different periods in the whole life of structure are mentioned; also the reliability measures are explained. „Životnost“ a „spolehlivost“ jsou dvěma důležitými vlastnostmi staveb/konstrukcí, navzájem propojenými. Nejprve se pokusíme o vysvětlení těchto pojmů: V souvislosti s životností se často hovoří o trvanlivosti stavebních materiálů, výrobků, konstrukcí či stavebních objektů jako celku. Trvanlivost je vztažena ke schopnosti zachovat specifické užitné i jiné vlastnosti na požadované úrovni, během daného časového rozpětí a za daných podmínek provozu a působení prostředí, tj. za běžné, nebo projektem předpokládané (lépe: předepsané) údržby. Jinak řečeno, trvanlivost je obecný výraz pro schopnost odolávat degradaci vnějšími vlivy a opotřebení provozem. Výslednicí trvanlivosti všech komponentů je pak životnost stavebního prvku, konstrukce, objektu, která je vlastně kvantifikací trvanlivosti (vyjádřenou obvykle v rocích). Nepochybně každý „účastník“ stavební činnosti a užívání stavby má zájem na tom, aby byla dostatečně bezpečná, a to po dobu celého jejího životního cyklu. To se týká zejména nosných konstrukcí. Samozřejmě to nemůže být dáno jen nějakým verbálním ujištěním, odhadem či zkušeností, je nutno to doložit a kvantifikovat – a to lze provést právě pomocí hodnoty příslušné míry spolehlivosti. SPOLEHLIVOST Spolehlivost patří k základním požadavkům při navrhování či posuzování nosných stavebních konstrukcí (a na ty se v dalším omezíme), ale je nutno přiznat, že v současných předpisech a normách je kvantifikace spolehlivosti konstrukcí jaksi skryta – při postupu dle základní metody, tj. metody dílčích součinitelů spolehlivosti se míra spolehlivosti explicitně nestanovuje (viz ČSN [1], příslušné Eurokody i ISO). Projektant nemůže tedy v tomto ohledu vyhodnocovat alternativy konstrukčních řešení, srovnávat, optimalizovat, případně navrhnout konstrukci s nějakou specifickou, předem zadanou hodnotou míry spolehlivosti. Připomeňme, že míra spolehlivosti je popsána teoretickou pravděpodobností poruchy pf, resp. indexem spolehlivosti β a odpovídá některému z mezních stavů; o mezních stavech podrobněji viz např. [2]. Bylo by jistě účelné, kdyby inženýr měl dostatečné znalosti o pravděpodobnostní problematice a mohl se sám lépe orientovat v různých návrhových situacích a jim odpovídající spo60

lehlivosti. Normy sice připouštějí možnost navrhovat konstrukce pomocí plně pravděpodobnostních metod, kterými lze spolehlivost kvantifikovat, použití takových metod však vyžaduje znalost statistických a pravděpodobnostních postupů a také statistická hodnocení nejistot obsažených ve vstupních veličinách; pravděpodobnostní metody proto nejsou zatím běžně aplikovány. Vyšetřovat je nutno mezní stavy únosnosti a použitelnosti (vč. hledisek trvanlivosti). Pro únosnost vždy, a pro použitelnost často (např. u limitů deformací), jsou mezní stavy a relevantní hodnoty míry spolehlivosti předepsány (ČSN, Eurokódy) a projektant nemá důvod v tomto ohledu nijak zasahovat. Poznamenejme, že se obvykle pro mezní stavy únosnosti indikuje návrhová (cílová) hodnota indexu spolehlivosti βd = 3,8 a pro mezní stav použitelnosti βd = 1,5 pro referenční dobu 50 let. Jak bylo uvedeno výše, při navrhování konstrukce se zpravidla postupuje metodou dílčích součinitelů spolehlivosti, tzn. aktuální spolehlivost návrhu je dána dosti složitou kombinací charakteristických hodnot vstupujících veličin a dílčích součinitelů spolehlivosti. Inženýr proto i z těchto důvodů nemůže hodnotit/optimalizovat celkové náklady, protože některé jejich součásti jsou ovlivněny hodnotami pravděpodobnosti dosažení mezních stavů, které reflektují uvažovanou situaci v rámci životního cyklu stavby – blíže viz [3]. Připomeňme, že pro jevy související s životností, které obvykle neohrožují přímo bezpečnost lidí a základní funkce objektu, ale mají výrazný ekonomický dopad pro klienta (investora, uživatele), je nutno rozhodnutí o definici životnosti a tomu přidružené hodnotě pravděpodobnosti (nebo indexu spolehlivosti) ponechat jemu! Investor by tedy měl zodpovědně rozhodnout také • o volbě/definici mezního stavu/stavů životnosti (použitelnosti) a relevantní návrhové hodnotě indexu spolehlivosti pro nosné konstrukce; • o limitech dalších užitných vlastností (a případně jim odpovídajících mezních stavech). Například u betonových konstrukcí: dle rozhodnutí investora je možno omezit životnost okamžikem depasivace výztuže (výztuž ještě nekoroduje, přitom jistě lze uvažovat βd < 1,5), nebo až jistým stádiem, kdy by díky korozi nosné výztuže došlo buďto ke korozním „výkvětům“, ke vzniku trhlin či odpadávání krycí vrstvy betonu, nebo ke snížené únosnosti díky úbytku výztuže korozí a pod. Při rozhodování o tomu odpovídajících hodnotách indexu spolehlivosti pak je možno uvážit i vyměnitelnost prvku, či jeho přístupnost pro údržbu. To vše jistě vyžaduje též brát ohled nejenom na působení prostředí (exposiční podmínky), ale též na předpokládanou degradaci materiálů, konstrukčních prvků i celku v čase. Přitom musí být uvažován důsledek údržby, oprav, resp. výměny některých částí ve vztahu k cenovým relacím. To pak umožní objektivněji hodnotit a srovnávat alternativní řešení, příp. omezit riziko neplánovaných a neekonomických důsledků, tj. náklady i provoz optimalizovat. Je vidět, že současné hodnocení životnosti a spolehlivosti je pro tyto účely nezbytné; Eurokódy, resp. příslušné ČSN k tomu ale nedávají jasné návody. Správná prognóza životnosti i hodnocení spolehlivosti mohou být relativně složité úlohy, při jejichž řešení se uplatní množství faktorů. Některé z nich nemusí být


2/2008

VĚDA SCIENCE

Předinvestiční fáze

Investiční fáze Projektové práce Realizace

Údržba

Provozní fáze Plánované opravy, výměny Návrhová životnost

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Rekonstrukce

Likvidace

Upravená životnost Životní cyklus stavby Životní cyklus projektu Tab. 1 Fáze životního cyklu Fig 1 Phases of construction Literatura: [1] ČSN EN 1990 Zásady navrhování. Česká technická norma, ČNI, 2003 [2] Teplý B.: Mezní stavy včera, dnes a zítra. Stavební obzor, 7/2005, str. 193–6 [3] Teplý B.: Trvanlivost – náklady – spolehlivost konstrukcí. Beton TKS 3/2005, str. 3–5.

ZÁVĚR Z uvedeného vyplývá, že životnost i spolehlivost jsou vzájemně provázané hodnoty; ekonomicky přiměřené životnosti stavby lze dosáhnout právě jen ve vazbě na spolehlivost. Tento příspěvek byl vypracován v rámci činnosti centra CIDEAS – projekt 1M0579 ( MŠMT ČR). Uvedené výsledky též souvisejí s řešením projektu 103/06/1562 uděleného Grantovou agenturou ČR. Text článku byl pospouzen odborným lektorem.

předem dostatečně známy a řada z nich má náhodný charakter. Vzhledem k těmto nejistotám (náhodnostem) souvisejících veličin a jevů je potřebné dát přednost pravděpodobnostním metodám před postupy deterministickými.


RSTAB RFEM

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 2/2008

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 ...

www.dlubal.cz

Program pro výpočet rovinných i prostorových prutových konstrukcí

Demoverze zdarma ke stažení

ŽIVOTNOST V úvodu byla životnost definována jako kvantifikace trvanlivosti. Doplňme ještě, že při projektování nové konstrukce hovoříme o návrhové životnosti, u konstrukce již provozované pak o životnosti zbytkové; jejich ukončení nastává v okamžiku, kdy sledovaný prvek, konstrukce nebo objekt již nemohou dále plnit některou svoji funkci (resp. více funkcí či dokonce všechny funkce) buďto vůbec, nebo jen s nedostatečnou spolehlivostí. Kromě těchto důvodů může být také životnost ukončena z důvodů zastarání či zásadní změny požadovaných funkcí, příp. jako důsledek jiného rozhodnutí majitele. Rekonstrukce, resp. neplánované opravy vedou obvykle k upravené životnosti (vesměs k jejímu prodloužení). Dalším pojmem je životní cyklus stavby, příp. životní cyklus projektu (záměru); které fáze, resp. které úkony mohou zahrnovat, vysvítá z následujícího schématu – tabulky (které ovšem neznázorňuje všechny varianty a možné návaznosti). Zabývejme se dále jen základními případy životnosti, tj. návrhovou či zbytkovou životností. Ukončení takové životnosti je možno definovat okamžikem, kdy by již byla dosažena jistá nepřijatelná mez některého z mezních stavů použitelnosti, únosnosti, resp. mezních stavů trvanlivosti. Rozhodnutí o tom, která situace/mezní stav bude pro daný případ použita jako mezní, závisí nejenom na konstrukčních a technologických okolnostech, ale zejména na výše zmíněných ekonomických důsledcích. Jinými slovy, zda úvahy o optimalizaci nákladů a provozu povedou např. k minimalizaci údržby a oprav a tedy ke zkrácení doby do zahájení nákladnějších oprav, rekonstrukcí, příp. k zahájení likvidační fáze, či zda bude přínosnější zvolit vyšší životnost zvýšením investičních nákladů a důslednou údržbou. Znovu připomínáme, že různým mezním stavům přísluší různá hodnota indexu spolehlivosti a tedy i různá ekonomická náročnost. V řadě případů, tj. kromě mezních stavů únosnosti, rozhodnutí závisí zejména na klientovi.

Prof. Ing. Břetislav Teplý, CSc. Stavební fakulta TU v Brně Veveří 331/95. 602 00 Brno tel.: 541 147 642 e-mail: [email protected]

61 20.9.2006 8:31:45

SANACE REHABILITATION

BIOKOROZE

BETONU A MOŽNOSTI OPTIMÁLNÍ SANACE BIOCORROSION OF CONCRETE AND POSSIBILITIES OF OPTIMAL SANATION LIBUŠE ĎURĎOVÁ, PAVEL LEBER Biokoroze základů staveb je destrukcí betonové hmoty podmíněnou geologickými, hydrogeologickými a půdními poměry, v níž se projevuje rozklad vlivem biochemických, chemických a mikrobiologických procesů vlivem organismů ve vodách podzemních, povrchových a atmosférických. Základní typy biokoroze souvisejí se zvýšenou koncentrací síranů a chloridů, proces ovlivňuje teplota, použitá aditiva, mechanické a chemické poškození betonu. Možnosti prevence biokoroze souvisejí s volbou hornin bohatých SiO2 a s nižším obsahem Fe minerálů, s výběrem cementu a aditiv, technologických postupů a armatur. Včasná indikace počátku procesu biokoroze (např. pomocí měření na bázi kapacitní impedanční metody) a řádná sanace mohou zastavit proces destrukce. Biocorrosion of buildings is a synergic process iniciated by complex of factors joint with biochemical effects of metabolisms and activities of living organisms and their relicts including antropogenic intervention of man. Process of biocorrosion of building fundamentals is destruction of concrete matter, which is determined by geological, hydrogeological and soil conditions, where chemical reactions within ground, surface and atmosferic water play the main role. Destruction process of biocorrosion is increased by water contamination and is influenced by temperature. An article presents division of basic types of biocorrosion, cases of aggressive ground water chemical composition contributing to biocorrosion, and possibility of modification of capacity impedance method for measuring of biocorrosion progression is underlined. There are listed biochemical, chemical and microbiological processes joint with biocorrosion related to increased concentration of sulphates and processes connected with sulfuretum. Attention is payed to negative role of additives and impregnations, mechanical and chemical demage of concrete surface leading to biocorrosion. Conclusions summarize steps of sanation of concrete with emphasizing of rocks, which by high content of SiO2 and lower content of Fe minerals are suitable for preparation of concrete with supposed better resistibility to biocorrosion. VZNIK BIOKOROZE biokoroze staveb je synergický proces iniciovaný komplexem činitelů spojených s biochemickými projevy metabolismu živých organismů i reliktů včetně antropogenních zásahů člověka. Při studiu geneze podzemních vod a posuzování jejich agresivity je důležitý stav nasycení vody vůči atmosféře a okolnímu horninovému prostředí s ohledem na rovnovážný stav tohoto systému. Atmosféra transportem bakterií a zejména znečištění SO2 vedoucím k agresivitě srážek podstatně přispěla k acidifikaci půd, hornin a vod a k procesům koroze a biokoroze stavebních hmot. Při hodnocení nasycení roztoku elektrolyty je důležitý součin rozpustnosti definovaný rovnovážným stavem mezi disociovanými ionty v roztoku a příslušnou pevnou fází [1, 2]. Při vzniku biokoroze stavebních materiálů jsou významné různé typy agresivních vod působících u základů staveb, zdiva, jenž jsou posilovány vlivem agresivních srážek a vodních par 62

poškozujících stavby průsakem do pórů. Živé organismy svou přítomnosti a svými metabolity iniciovaly změny a degradující biochemické procesy buď přímo už na počátku nebo došlo k infikaci až později ve vzdušném, vodním či půdním prostředí specifického chemického složení, zásobeného dostatečně živinami a s vodou s pH příznivým k rozvoji mikroorganismů. V prostředí vody, půdy a par je obtížné odlišení priority procesu, který inicioval biokorozi [3]. Výzkum příčin biokoroze betonu a všech stavebních hmot vlivem bakterií a agresivity síranů a chloridů, spolu s poznatky o mikrobiologickém a biochemickém průběhu biokoroze umožňují předcházet procesům destrukce a včas je sanovat. ZÁKLADNÍ DĚLĚNÍ BIOKOROZE Biokoroze jako obor s širokým rozvojem v praxi je autory [4, 6,7] prací dělena na podobory zahrnující procesy od poškození silnic, betonových staveb moří, pevnin a sladkovodních nádrží, přes rozklad technických materiálů na skládkách, poškození zdiva a střech způsobených vzduchem šířenými mikroorganismy až po rozklad implantátů v tělech živých organismů v medicíně. Biokoroze vedle studia procesů degradace hledá využití svých poznatků pro získávání energie v procesu řízeného rozkladu hmoty a v preventivní ochraně před biokorozí, čímž se řadí mezi vědní obory budoucnosti. Základní členění biokoroze zahrnuje: • biodeterioraci technických materiálů (zahrnuje spektrum od anorganických stavebních hmot, přes kovy, plasty, papír až po aktuální elektrotechniku a její poškozování), • biodegradaci technických materiálů – studuje rozklad odpadu na skládkách a její význam poroste s objemy odpadů. Stane se pravděpodobně v budoucnosti sférou uměle řízených procesů biolikvidace a získávání prvků z odpadů zpět urychlováním mineralizace prvků v rámci přírodních cyklů prvků, • bioredempci polymerních implantátů – v tělech živočichů a lidí studuje rozklad polymerů, hledá ochranu pro implantované látky. Další členění procesů v biokorozi je obdobné jako v mikrobiologii či medicíně na tři hlavní etapy: • infekce – stadium je obtížně postižitelné, neboť přenos bakterií pro infekci je možný kdekoliv vzduchem, • inkubace – úsek od infekce přes skrytý mikrobiologický rozvoj až po zjevné projevy zhoršení technického stavu, • manifestace – období, kdy je zjevné významné poškození. PŘÍPADY AGRESIVNÍCH VOD U destrukce stavebních hmot se uplatňuje chemické složení vody, což se projevuje v následujících případech agresivních vod [8], umožňujících bakteriím rozvoj v rámci biochemického procesu, nebo přispějí k rozkladu svým chemickým procesem: • vody s nízkým obsahem rozpuštěných látek, které rozpouštějí Ca(OH)2, vzniklý při hydrataci cementu, což vede k hydrolytickému rozkladu křemičitanů a hlinitanů, • kyselé vody s obsahem silných minerálních kyselin (huminová kyselina neutralizuje Ca(OH)2, potom váže Ca do komplexních hemických sloučenin),


2/2008

SANACE REHABILITATION • vody s agresivním CO2, který reaguje s Ca(OH)2, vzniklým při hydrataci cementu, což vede k dalšímu hydrolytickému uvolnění Ca(OH)2 rozkladem křemičitanů a hlinitanů, • vody s vysokou koncentrací sulfátů, které reagují s hlinitanem trivápenatým 3CaO•3Al2O3 za vzniku jehlicovitých krystalů ettringitu 3CaO•3Al2O33CaSO4•31H2O, který nabývá na objemu a krystalizačním tlakem narušuje beton. Vysoké koncentrace síranů jsou typické pro AMD (kyselé báňské vody), jenž se u nás nevyskytují, avšak na Slovensku u výtoků z dolů jsou častým jevem, dále jsou typické pro odpadní vody z výroby antibiotik a pro průsaky ze skládek, • vody s vysokou koncentrací chloridů (posypy komunikací, mořské vody, výluhy ze skládek, odpadní vody a vazby na ložiska halogenidů: halitu NaCl, sylvínu KCl, karnalitu KClMgCl2•6H2O). K poškození betonových konstrukcí dojde, pokud se k vyztužení betonu nepoužije antikorozní ocel, • vody s vysokou koncentrací hořčíku (maximum je 100 mg•l-1), kde ionty Mg2+ reagují s Ca(OH)2 vzniklým při hydrataci cementu, za vzniku Mg(OH)2 málo rozpustného ve vodě. Ke ztrátě pevnosti betonu může dojít i výměnou iontů Ca2+ za Mg2+ v Ca křemičitanech a hlinitokřemičitanech. Vody s vysokou koncentrací hořčíku jsou vzácné a váží se na síranové vody u Šaratic na jižní Moravě, • vody s koncentrací amoniaku nad 80 mgl-1, • vody s vysokou koncentrací sulfanu, oxidujícího na H2SO4, • vody s vysokou koncentrací alkalických iontů (Ca silikáty přecházejí na Na silikáty snáze vyluhovatelné vodou, stejně tak jako zásadité hlinitany přecházejí na Na alumináty za pH nad 12). V podmínkách České republiky je častěji sledována koroze síranová a pro její ověřování je zde výzva pro firmy, aby vyvinuly vhodná čidla na měření korozního proudu, určení hloubky, do níž dochází v důsledku průniku nežádoucích iontů nebo karbonatace k depasivaci vyztužené ocele zalité betonem a k plnému nástupu koroze a biokoroze. Chloridová biokoroze se projevuje vlivem mořské vody u staveb na pobřeží, u průsaků ze skládek, z průmyslových odpadů a z posypů silnic, pokud se na ní současně podílejí živé organimy. Síranová biokoroze vzniká při růstu koncentrace síranů v podzemní vodě za účasti bakterií Acidithiobacillus thiooxidans a Acidithiobacillus ferrooxidans a samozřejmě též antropogenními vlivy jako průsaky ze skládek, odpadních vod z průmyslu a z hnojiv. Formy oxidace pyritu zahrnují škálu reakcí prezentujících rozmanité formy geneze síranů i jejich redukci. MOŽNOSTI OVĚŘENÍ BIOKOROZE MĚŘENÍM K ověření koroze a biokoroze betonu je u nás běžný odběr poškozeného vzorku na povrchu stěn betonu a jeho fyzikální a chemické analýzy. V zahraničí se přes deset let využívají u chloridové koroze různá čidla. Od antikorozních čidel ve formě ocelových žebříčků zalitých do povrchové vrstvy betonu se postoupilo k patentovaným antikorozním čidlům. Aparatury umožňují sledovat rychlost pronikání chloridů (pomocí stanovení difůzního koeficientu s faktorem stárnutí alfa) a místní prahové hodnoty chloridové iniciace, což jsou dva hlavní parametry prognózy délky doby zbývající do nástupu koroze. Vedle systémů tzv. anodické a katodické ochrany se nabízí možnosti ověřování postupu biokoroze na podobné bázi, jako je popsáno při monitorování poškozování ochranných [9] hrází BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

toků průsakem vody v rámci sledování vývoje abraze na březích toků, kde se používá kapacitní impedanční metoda – elektrická impedanční spektrometrie [9]. Principem je měření frekvenční charakteristiky impedance testované látky v komplexním tvaru, tj. závislost odporu a reaktance materiálu na kmitočtu napájecího signálu. Vhodnou modifikací zařízení by bylo možné metodu použít pro zjišťování koroze a biokoroze u stavebních hmot, jak potvrdil autor elektronického zařízení. BIOCHEMICKÉ,

MIKROBIOLOGICKÉ A CHEMICKÉ

PROCESY SPOJENÉ S BIOKOROZÍ BETONU PŘI ZVÝŠENÉ KONCENTRACI SÍRANŮ

Geneze síranů v podzemní vodě [10] je uváděna ze zdrojů: • zvětrávání minerálů sádrovce CaSO4.2H2O a anhydritu CaSO4, • oxidace sulfidických rud (pyrit FeS2, markazit FeS2, galenit PbS, sfalerit ZnS, chalkopyrit CuFeS2 a celá řada vzácnějších sulfidů) vzdušným kyslíkem, přičemž se na procesu podílejí litotrofní bakterie rodu Acidithiobacillus thiooxidans a Acidithiobacillus ferrooxidans. U oxidace pyritu jsou dvě formy reakce: abiologická a katalyzovaná bakteriemi. Bakterie katalyzují reakci: FeS2 + 3,5 O2 + H2O → Fe2+ + 2 SO42- + 2 H+

(1)

Biologicko-chemická oxidace elementární síry: Acidithiobacillus thiooxidans

S0 + 1,5 O2 + H2O ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ SO42- + 2 H+

(2)

Biologicko-chemická oxidace dvojmocného železa: Acidithiobacillus ferrooxidans

4 Fe2+ + 4 H + + O2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 4 Fe3+ + 2 H2O (3) Trojmocné železo podléhá abiotické hydrolýze a dochází k acidifikaci prostředí za nízkých hodnot pH podle vztahu: Fe3+ + 3 H2O → Fe (OH)3 + 3 H+

(4)

• zdrojem síranů jsou rovněž odpadní vody z mnoha druhů průmyslu s dominantním chemickým a farmaceutickým průmyslem, ropnými rafineriemi a těžbou kovů, • nadměrné hnojení strojenými hnojivy jako je K2SO4 a dalšími látkami se sírany. Ve vodě jsou sírany sledovány i z technického hlediska, neboť jejich korozívní účinek spočívá ve vzniku Candlotovy soli, která je hydratována, a tím způsobuje mechanické rozrušování betonu. Železo Fe3+ je silným chemickým oxidačním činidlem vůči sulfidům a jeho vznik biologicko-chemickou oxidací z Fe2+ je klíčovou reakcí v procesech zvětrávání sulfidů [11, 12, 14]. NEJČASTĚJŠÍ

PROCESY BIOKOROZE SPOJOVANÉ

SE SULFERETEM Z KOLOBĚHU SÍRY

V cyklu síry se po rozkladu rostlinných a živočišných bílkovin pomocí bakterií Pseudomonas a Clostridium apod. v sulfuretu v disimilačním procesu uvolňuje sulfan reagující za vzniku sulfidů. Biologicko-chemicky může být sulfan oxidován také bakteriemi fotolitotrofními nebo chemotrofními – zelenými sirnými bakteriemi Chlorobiaceae a purpurovými sirnými bakteriemi Chromatiacea [15]. Sulfan může být oxidován na elementární síru. Sulfidy jsou oxidovány bakteriemi Acidithiobacillus ferrooxidans a Leptospirillium ferrooxidans na S0, která je bakteriemi Acidithioba2/2008

63


Obr. 1 Čistá bakteriální kultura síran-redukujících bakterií rodu Desulfovibrio, vzorek z podzemní vody vrtu HV-2A (po 4. kultivaci), Mikulčice, okres Hodonín, světelný mikroskop NIKON E-400, olejová imerze, zvětšení 5000 krát, barveno podle Grama Fig. 1 Clear culture of sulphate reducing bacteria of gen. Desulfovibrio, sample from groundwater of well HV-2A (after 4th cultivation), Mikulčice, District Hodonín, light emission microscop NIKON E-400, oil immersion, enlargement 5000x, dyed according to Gram

cillus thiooxidans oxidována na sírany. Tyto sírany jsou redukovány bakteriemi SRB síran-redukujícími (Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfosarcina) na formu S2-. Elementární síra může být redukována na sulfidickou pomocí bakterií rodů Desulfomonas a Desulfomicrobium. SRB disimilují látky a redukují sírany na sulfan S2- [11, 12, 13]. SRB

SO42-

+ 4H2 +

H+

→ HS + 4H2O

(5)

Obr. 2 Barevné změny selektivní živné půdy DSM-63, během kultivace síran-redukujících baktérií v lahvích: 1 – před vytěsněním kyslíku, 2 – po vytěsnění kyslíku inertním dusíkem a po inokulaci, 3 – vznik černých precipitátů – počátek růstu SRB, 4 – stav po intenzivním růstu SRB Fig. 2 Development of colour changes of selective nutrition liquid DSM-63, during cultivation of sulphate-reducing bakteria in bottles: 1 – before expulsion of oxygen, 2 – after expulsion of oxygen by inert nitrogen and after innoculation by sample water, 3 – genesis of black precipitates – start of growth of SRB, 4 – state after intensive growth of SRB

Cr6+ +3 H2S → 2Cr 3+ + 3S0 + 6H+

(9)

Ionty Fe2+ vznikající z Fe3+ podle rovnice: 2Fe3+ + H2S → 2 Fe2+ + S0 + 2H+

(10)

Může následovat další oxidace Fe2+ [13] pomocí Acidithiobacillus thiooxidans na Fe3+ podle rovnice: Acidithiobacillus ferrooxidans

ΔG0′ = – 152 kJ.mol –1

4 Fe2+ + 4H++ O2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 4 Fe3+ + 2H2 O (11)

• autotrofní redukce síranů: MECHANICKÉ

SRB

4H2+

SO42-

→

S2-

+ 4H2O

ΔG0′ = – 152,4 kJ.mol

(6)

–1

• heterotrofní redukce je nekomplexní a komplexní: a) Nekomplexní heterotrofní oxidace organického substrátu: S účastí Desulfovibrio desulfuricans, Desulfotomaculum ruminis, Desulfomonas pigra: SRB

2 CH3CHOHCOO- + SO42- → 2 CH3COO- + + 2HCO3- + H2S ΔG0′ = – 159,9 kJ.mol

(8)

–1

b) Komplexní heterotrofní oxidace organického substrátu: S konečným produktem CO2 a H2O ji uskutečňují Desulfobacter postgatei, Desulfoccocus niacini, Desulfosarcina varieta: SRB

4 CH3COCOONa + 5 MgSO4 → 5 MgCO3 + + 2Na2CO3 + 5H2S + 5CO2 + H2O

(8)

Sulfan má redukční vlastnosti – u kovů Fe, As a Cr probíhají reakce např.: 64

A CHEMICKÉ POŠKOZENÍ BETONU VEDOUCÍ

K BIOKOROZI

Předpokladem působení bakterií v procesu biokoroze jsou vodní prostředí, teplota, živiny podle druhu mikroorgamismů a mechanické poškození povrchu hmoty, jenž často zahajuje destrukci. Prvotní poškození betonu je obvykle způsobováno agresivními chemikáliemi, tepelnými trhlinami v čerstvě položeném betonu, praskáním při zamrznutí tekutin v trhlinách, procesy vápenatého a hořečnatého rozpínání [16]. Stejně tak betonu ohrožuje alkalická reakce použitého kameniva, podobně jako běžné znečištění betonu minerálními tuky a oleji, které jsou živinami pro bakterie a vedou k biokorozi, spolu s otěrem povrchu a kavitacemi skrytými uvnitř, když při výrobě nebyly dodrženy technologické parametry. Účinky par vedou k prostupování vody betonem a ke změně objemu při vysychání. Podobně vlivy tepla vedou ke změnám u ploch betonu s nerovnoměrným tepelným zatížením. K příčinám závad, jenž vedou k vážnému poškození a k biokorozi betonu (obr. 4 až 8), patří nevhodné umístění ocelové výztuže a nosných kabelů, předčasné odbednění, nesprávné umístění bednění sloupu, rozměšování betonu, nesprávná úprava povrchu a sklonu desky, vznik trhlin od plastického sedání a smršťování, použití nevhodných druhů a množství cementu do betonu [16].


2/2008

SANACE REHABILITATION Poruchy povrchu mohou mít různý původ a charakter: • proces rozkladu způsobený chloridy s nebezpečím u pobřežních betonových staveb a v ČR u objektů dálnic, • rozklad způsobený sírany z důlní vody, z mělké i hluboké podzemní vody, úniky ze skládek a odpadních vod, • rozklad způsobený vodami s agresivním CO2 (riziko u staveb z betonu v regionech s vodami s úniky CO2 po doznělé sopečné činnosti a v okolí minerálních zdrojů, u rozkladu kontaminace organickými látkami), • rozklad vodami s nízkou mineralizací – tzv. hladovými vodami v horských regionech s mělkým zvětralinovým pláštěm, • proces rozkladu způsobený biokorozí ocelové výztuže, • proces rozkladu způsobený karbonatací, • poškození povrchů agresivními chemickými látkami. NEGATIVNÍ ROLE ADITIV A IMPREGNACÍ Snaha eliminovat objemové změny a potíže při zpracovávání betonu za různých klimatických podmínek vedla k vývoji aditiv a plastifikátorů, které jsou při použití v betonu živinami pro mikroorganismy a procesu biokoroze tvoří ideální podmínky: • urychlovače tuhnutí a zpomalovače tuhnutí, • přísady: provzdušňovací, vodotěsnící, protizmrazovací, hydrofobizační, • plastifikátory, • pigmenty do betonu. METODY OCHRANY POVRCHU BETONŮ Biokoroze často nastává u zabetonovaných ocelových vložek (u předpjatých betonů, železobetonů) při poklesu pH pod 9 a u prvků se zabetonovanými ocelovými segmenty. Biokorozi kovových součástek v betonu lze zamezit jejich nátěrem vhodnou látkou: • impregnací • nátěry epoxidy, silany, polymery a novějšími látkami. Epoxidy byly natírány na armatury, avšak výsledky a zejména nejnovější závěry k tomuto postupu jsou negativní [18]. Silany a siloxany jsou používány jako hydrofobizační nátěry, aby nedocházelo k poklesu pH pod 9, což obvykle způsobí CO2 reakci s Ca(OH)2 v procesu karbonatace. U silanů s novými funkčními skupinami v např. organoaminovou R-NH2 – [19] se v agresivním prostředí jako je mořská voda prokázal vysoký stupeň ochrany. Nabízejí se povrchové úpravy [16] jako omítání ochranné vrstvy, elastomerové membrány (tekuté a foliové) a další formy ochrany zvenčí: • oplášťování pilířů, • provedení těsnící injektáže proti vodě – záchytná penetrace v těsném okolí a zázemí betonových objektů, • těsnící vložky – těsnění proti tlakové vodě, • těsnění spár s cílem výplně proti vodě, • ovlivňování elektromagnetického chování – aktivní katodická ochrana. ZÁVĚRY

A POSTUP SANACE BETONU POŠKOZENÉHO

BIOKOROZÍ

Ověření stupně biokoroze a rozkladu betonu Metody zkoušek pro posuzování betonu [16] jsou detailně rozpracovány včetně norem pro posuzování betonu a doplňkových předpisů pro diagnostiku užívanou v České republice. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Obr. 3 Vrt indikačního systému VIS 20 v nivě Moravy u Mikulčic, okres Hodonín, s koncentracemi síranů nad 480 mgl-1, avšak s minimální koncentrací dusičnanů Fig. 3 Borewell of indication system VIS 20 in the floodplane of the Morava river by Mikulčice, district Hodonín, with concentration of sulphates over 480 mgl-1, but with minimum concentration of nitrates

Po vizuálním vyšetření a průzkumu je lokalizováno oddělování vrstev betonu, je měřena se korozní aktivita a v případě betonů s ohrožením chloridovou korozí i obsah chloridů a hloubka karbonatace. Bývá proveden petrografický a fyzikálně – chemický rozbor. Následuje: • lokalizace dutin, trhlin a voštinových hnízd (měření pomocí odrazu, ultrazvukové zkoušky, prohlížení vnitřku konstrukce), • lokalizace zabetonované ocelové výztuhové konstrukce, • sledování posunů a ověření přídržnosti nanesených a krycích vrstev se zkouškou odtrhem, • polní testy pevnosti v tahu, odrazové a penetrační metody. Odstranění betonu poškozeného biokorozí Je nutno odstranit beton poškozený biokorozí až nanezkorodované jádro, což se ověřuje vhodnými měřidly (např. vodivostním čidlem). Pokud neodstraníme partie betonu zasažené mikrobiologickým rozkladem a zasolením, biokoroze se vrátí. Výroba betonu odolného vůči biokorozi Při výrobě betonu, který bude odolný vůči biokorozi, lze výsledný efekt ovlivnit volbou hornin vhodného minerálního složení do kameniva, volbou cementu a aditiv zvyšujících odolnost betonu. Při výrobě jsou aplikovány technologicky nutné přípravky, které nicméně mohou mít na postupu nové biokoroze svůj podíl, neboť jsou většinou vyrobeny na organické bázi, a jsou tedy živinami pro mikroorganismy: • zpomalovače tuhnutí – zpomalují hydrataci, • protizmrazovací přísady – urychlují dosažení pevnosti, • vodotěsnící přísady, • hydrofobizační přísady – vytvářejí na povrchu pórů povlak odpuzující vodu a snižují jejich propustnost. Pro složení betonu budou do kameniva použity vybrané horniny bohaté SiO2 (diatomit, křemenný písek nebo sedimenty a magmatity bohaté SiO2 ), jenž lze případně pomlet. Vhodné křemenné horniny jsou na severu Moravy z lokalit: Velká Kraš, Vikýřovice, Dětkovice. V Čechách jsou vhodné lokali2/2008

65


Obr. 4 Poškození mostu biokorozí vlivem kontaminované vody z vozovky, růst řas na straně vystavené slunci, pod armaturou patrné vysrážené bílé pruhy průsaku výluhu z betonu, pravděpodobně ettringitu a vápence dle RTG analýz vzorků Fig. 4 Demage of bridge by biocorrosion by effect of contaminated water from the road, the growth of algae on side exposed to the sun, below armature obvious precipitated white strips of penetrations of leach from concrete, probably ettringite and calcite according to samples X-ray analysis Obr. 5 Koroze a biokoroze na betonu mostní konstrukce Fig. 5 Corrosion and biocorrosion of concrete of the bridge Obr. 6 Jednobuněčná zelená řasa Trebouxia z betonového mostu Fig. 6 One cellular green alga Trebouxia from concrete bridge Obr. 7 Počáteční vývojové stadium lišejníku z betonu mostu, kde se nacházejí mycotrofní řasy žijící v symbióze s houbami Fig. 7 Early development stage of lichen from concrete of bridge, where mycotrophic alga are living in symbiosis with fungi Obr. 8 Prvoci (jednobuněčné mikroorganismy) žijí v symbioze s řasami na betonu mostní konstrukce Fig. 8 Protozoa (one cellular microorganisms) are living in symbiosis with alga on concrete of bridge structure

66


2/2008

SANACE REHABILITATION Literatura: [1] Apello C. A., Postma D.: Geochemistry, Groundwater, and Pollution. Rotterdam: Bakema, 1994, 536 [2] Domenico P. A., Schwarz F., W.: Physical and Chemical Hydrogeology. New York: John Willey and Sons, 1990, 824 [3] Ledererová J., Chromková I., Svoboda M.: Ochrana základů stavebních konstrukcí proti biokorozí. Závěrečná zpráva projektu FT –TA /018, Brno: VÚSTAH, 2007 [4] Zyska B.: Mikrobiologiczna korozja materialow, Warszawa: WTN, 1977, 280, ISBN 80-86165-30-2 [5] Biskupič J.: Chémia vody, 1981, Bratislava [6] Hueck H. J.: Material und Organismen. 1, 1, 1965 [7] Wasserbauer R.: Biologické znehodnocení staveb. Praha: ARCH. 2000, 257 [8] Grünwald A.: Voda, ovzduší, chemie. Praha: ČVUT, 1999 [9] Milerski R., Mičín J., Veselý J.: Vodohospodářské stavby, Brno: VUT, Akad. Nakl. CERM, 2005 [10] Grünwald A.: Hydrochemie, Praha: ČVUT, 1993 [11] Kušnierová M., Luptáková A.,Vašková H., Jaško V.: Biogenic hazardeous factors of old mines remainings in Smolník: In 4th Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava: VŠB-TU, 565-570, 1998 [12] Luptáková A., Kušnierová M., Fečko P.: Minerálne biotechnologie II. Sulfuretum v prírode a priemysle. Ostrava: VŠB TU Ostrava, hornicko-geologická fakulta, 2002 [13] Fečko P., Kušnierová M., Čablík V., Pečtová I.: Environmentální biotechnologie. Ostrava: VŠB TU Ostrava, hornicko-geologická fakulta, 2004 [14] Kupka D.: Oxidácia dvojmocného železa baktériami Thiobacillus ferrooxidans. Doktorandská dizertačná práca, Košice: Ústav geotechniky SAV. 2001 [15] Imay K.: Utilization of sulftate-reducing and photolithotrophic bacteria in biohydrometallurgy. In Processes metallurgy 4, New York: Elsevier, 1998. 383-394 [16] Emmons P. H., Drochytka R., Emmons E. A., Jeřábek Z.: Sanace a údržba betonu v ilustracích. Brno: Akad. Nakl. CERM, 1999 [17] Matoušek M., Drochytka R.: Atmosférická koroze betonů. Praha:IKAS, 1998 [18] Rostam S.: Trvanlivost a provozní životnost betonových mostů – inteligentní návrh, reálná výstavba a předpokládaná údržba. Praha: Beton TKS, 2004/5 [19] Litera J.: Protectosil®CIT – inhibitor koroze nové generace. Sborník z konference 11. betonářské dny 2004, Hradec Králové, prosinec 2004. 247-251

uhlíková ocel pokrytá antikorem nebo více vrstvami epoxidu, avšak náročný postup není trvanlivý (ověřeno v USA). V praxi se používá ochrana výztuže polymer-cementovými směsmi. Volba složení betonu Před doplněním betonu do formy je nutno namíchat beton optimálního složení blízkého k původnímu, avšak s aplikací protikorozního přípravku. Beton by měl složením odpovídat lepším technickým parametrům, než byly původně, avšak natolik blízkým, aby hmota byla homogenní. Při aplikaci do bednění je nutné maximální zhutnění. Optimální je použití polosuchého betonu. Penetrační nátěry betonu se provádějí přesto, že látka na bázi organiky bude živinou vhodnou pro bakterie, jak se to projevilo u rozkladu izolací. Úpravy dna a stěn výkopu proti vzlínání vlhkosti Po odstranění bednění je vhodné vložit pod beton na dno a stěny výkopu nepropustnou fólii proti vzlínání vlhkosti. Potom vyplnit prostor výkopu těsně zhutněnou vhodnou suchou zeminou – například: • suchá zemina s bentonitem a s hmotou odpuzující vodu (water-repellent: W-R) • čistý křemitý písek s W-R hmotou • čistý křemitý písek, W-R hmota a suchý bentonit 1 : 1 : 1. ZÁVĚR V České republice je nejčastější formou biokoroze betonu rozklad spojený s působením vody se zvýšenou koncentrací síranů a chloridů, kde se procesu účastní známé druhy bakterií sirných, železitých a redukujících sírany za rozvoje biochemických procesů rozrušujících beton mostů, silnic a základů staveb. Metody používané v zahraničí k měření postupu chloridové biokoroze u betonu přímořských staveb by mohly přispět v ČR v oblastech síranové biokoroze k vývoji přístrojů pro včasné zachycení procesu biokoroze a k sanaci, čímž se ušetří značné finanční prostředky. Příspěvek byl vypracován za podpory MPO ČR v rámci projektu č. FT-TA /018 „Ochrana základů stavebních konstrukcí proti biokorozí“ a FI-MI /052 „Stavební hmoty a výrobky odolné proti mikroorganismům“. Text článku byl posouzen odborným lektorem.

RNDr. Libuše Ďurďová e-mail: [email protected]

ty: Jeníkov–Lahošť, Stránce, Černava-Tatrovice, Drahoňův ÚjezdBechlov, Chomutov–Horní Ves, Kaliště, Kbelnice, Kublov, KyšicePohodnice, Litohlavy–Smrkový vrch, Lužice u Mostu, Sklenná Huť, Střelná, Tachov–Světecká hora, Železná, Krašovice. Eventuálně lze použít odpad keramického průmyslu a porcelánek z Čech a Moravy (Poštorná). Zabezpečení tvaru betonu Pro přípravu betonu je nutno zabezpečit bednění vhodných rozměrů, je třeba starší osekaný beton očistit od prachu, důkladně navlhčit a v bednění umístnit výztuž s napojením na starou. Pro výztuž by byla ideální antikorozní ocel, která je nákladná, dále BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Ing. Pavel Leber Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s. Hněvkovského 65, 617 00 Brno tel.: 544 234 146, 723 116 819

Obr. 1 a 2 Kultivace, identifikace a fotografie Alena Luptáková, Úst. geotechniky SAV, Košice Obr. 3 až 5 Libuše Ďurďová Obr. 6 až 8 Identifikace a fotografie Marvan Pet, Markéta Fránková, Limni, s. r. o., Brno

2/2008

67

SOFTWARE SOFTWARE

NOVÝ

SOFTWARE NA STATIKU A NAVRHOVÁNÍ SPŘAŽENÝCH BETONOVÝCH MOSTŮ NEW SOFTWARE FOR STATIC ANALYSIS AND DESIGN OF COMPOSITE CONCRETE BRIDGES LIBOR ŠVEJDA Statický výpočet a navrhování vícetrámových mostů spřažených z předpjatých nebo železobetonových mostních prefabrikátů a monolitické mostovky je poměrně častou úlohou inženýrské praxe. Četnost tohoto typu konstrukcí a náročnost jejich návrhu vyžaduje optimální softwarovou podporu. Osvědčený mostařský software RIB PONTI lze tak nyní rozšířit na funkční rozsah PONTI betonverbund pro zpracování těchto typů mostů. A static analysis and design of multiple girder composite bridges containing prestressed or reinforced beams and monolithic deck is a rather frequent engineering task. Quite a large number of this construction pattern and the demand factor of their design call for an optimal software aid. The proofed software RIB PONTI for static analysis and design of bridges can be enhanced to functional range of PONTI betonverbund for processing these construction types. Nový softwarový systém PONTI betonverbund umožňuje analýzu zejména následujících typů konstrukcí: • prefabrikované trámové mosty jako roštové systémy, • kombinované prefabrikované trámové a deskové (skořepinové) konstrukce, • celkové výpočetní modely včetně mostních opěr a založení na pilotách.

68

Nový systém je vybaven grafickým prostředím 3D na výpočty a navrhování předpjatých a železobetonových nosníků spřažených s monolitickou deskou. Do výpočtu je zahrnuta celková historie statického systému, průřezů, zatížení a předpětí. K významným vlivům dále patří sekundární efekty v důsledku dotvarování a smršťování. Návrhy a posouzení spřažené konstrukce probíhají volitelně podle mostních norem EC2, DIN-Fachberichte nebo ÖNORM. MOSTAŘSKÝ

SOFTWARE PRO

STAVEBNÍ PRAXI

S funkčním rozšířením spřažených betonových průřezů se softwarový systém PONTI stává ještě výkonnějším inženýrským nástrojem, který optimálně podporuje jednotlivé pracovní kroky profesním uživatelským prostředím. Návrhové algoritmy generují přehledné grafické průběhy, které např. obsahují stupeň využití k jednotlivým mezním stavům. Je možné řešení např. následujících úloh: • časově závislý vznik průřezů z prefabrikované a monolitické části (historie průřezů), • časově závislá zatížení s rozdílným okamžikem aktivace (historie zatížení), • předpětí s různým okamžikem aktivace, např. při dvoustupňovém předpětí (historie předpětí), • typ předpětí s dodatečnou soudržností, bez soudržnosti nebo s okamžitou sou-

držností (tj. předpětí prefabrikátu v licí formě), • různé stavy statického systému a propojení prostých nosníků do spojitých nosníků (historie statického systému), • lineární výpočet vnitřních účinků pro všechna vnější zatížení a vynucená přetvoření, dvojstupňové předpětí, sekundární efekty (dotvarování + smršťování) s automatickým generováním příslušných návrhových kombinací, • návrh předpjatého betonu na rovinný ohyb se zohledněním dotvarování, smršťování a relaxace, • kompletní návrhy předpjatého betonu pro mezní stavy únosnosti, použitelnosti a únavy včetně životnosti, • návrh výztuže na štěpení v kotevní oblasti předpínacích lan prefabrikátů. NADŘAZENÁ

ORGANIZACE

SPŘAŽENÝCH PRŮŘEZŮ

Na rozdíl od monolitických mostů je popis spřažených betonových průřezů podstatObr. 1 Panely definice spřažených průřezů PONTI betonverbund Fig. 1 Dialogs for definition of concrete composite cross sections in PONTI betonverbund Obr. 2 Schéma stavebních stádií spřaženého prefabrikovaného mostu Fig. 2 Schematic layout of construction stages of a composite precast bridge


2/2008

SOFTWARE SOFTWARE

Obr. 3 Přiřazení variant průřezu pro různé oblasti a stádia mostních nosníků Fig. 3 Setting of cross section variants to different areas and stages of the bridge beams Obr. 4 Pohyblivá zatížení typu Tandem systém na spřaženém mostě Fig. 4 Flowing traffic loads Tandem system acting on the composite bridge

ně komplikovanější a má pro řešení úlohy zásadní význam. Během návrhu konstrukce vede každá změna průřezu, resp. jeho dílčích částí, zpravidla ke změnám tuhosti celého statického systému a ke změnám zatížení od vlastní tíhy. Z těchto důvodů je důležité, aby byla datová správa spřažených betonových průřezů a z nich vyplývajících variant průřezů co nejpřehlednější. Stejně tak se automaticky zohledňují spolupůsobící šířky desky. Jako parametrizované dílčí průřezy prefabrikátů jsou k dispozici obdélníkový průřez, průřez T nebo průřez zdvojené T (I), popř. s bočními náběhy horní a dolní pásnice. Průřezy prefabrikátů mohou být symetrické podél svislé osy, resp. ve zvláštních případech i nesymetrické. Návrhy a posouzení uvažují i v těchto případech rovinný ohyb. Jednotlivým částem průřezu lze přiřazovat různé druhy betonů. ZADÁVÁNÍ NEZÁVISLE NA SÍTI KP PONTI betonverbund zohledňuje všechny technologické zvláštnosti spřažených betonových mostů, které vyplývají ze spřažení dvou různých částí průřezu a mají tak podstatný vliv na jejich tuhostní a deformační chování. Zohlednění úseků betonáže, oblastí vzniku trhlin v betonové desce nad podporami a její spolupůsobící oblasti je v maximální míře automatizováno. Pro každý stavební stav se zohled-

ňuje vliv montážní a zatěžovací historie a redistribuce, včetně vlivů historie průřezů pomocí techniky jejich tzv. variant. Dle potřeb statického návrhu mohou být nosníky modelovány s konstantní výškou nebo s náběhy. ZOHLEDNĚNÍ HISTORIE VÝSTAVBY Každý statický model spřaženého mostu musí zohledňovat vlivy vzniku trhlin v betonu, vlivy historie výstavby a zatížení a vlivy dotvarování a smršťování. Změny statického modelu v důsledku jiné skladby průřezů, úseků betonáže, materiálů, uložení, tuhosti kloubů apod. probíhají v oddělených stavebních stavech. Výkonné funkce přitom zajišťují bezpečnou a rychlou změnu variant průřezů závislých na zatížení. Vzhledem k tomu, že se při definici tuhosti jednotlivých průřezů aplikuje tzv. metoda celkového průřezu, přistupují do výpočtu automaticky další, fiktivní stavební stavy pro sekundární zatížení v důsledku dotvarování a smršťování, poklesů podpor a popř. vynucených přetvoření. Bez zapracování vlivů etapovité výstavby do výpočetního modelu nelze vyhovět požadavkům aktuálních evropských norem. VÝKONNÁ TECHNOLOGIE MKP Programový systém plně využívá funkční spektrum systému FEM TRIMAS. Vyšetření deformací a vnitřních účinků probíhá moderní technologií konečných prvků (KP). Obsažená knihovna konečných prvků umožňuje řešení nejrůznějších inženýrských úloh v oblasti staveb mostů: • prostorové příhradové a nosníkové pruty, • prostorové deskové, stěnové a zakřivené skořepinové prvky, • objemové a kontaktní prvky (v případě rozšíření o vrstevnatý model podloží).


2/2008

V systému TRIMAS lze modelovat jak prostorové prutové, tak i kombinované prutové a plošné konstrukce. Obvykle se uvažuje s tuhostí nosníků v podélném směru a příčným roznosem zatížení přes ortotropní desku. Podrobný popis tohoto systému MKP však překračuje rámec tohoto příspěvku. PRAKTICKÉ

ZADÁVÁNÍ VNĚJŠÍCH

ZATÍŽENÍ

Možné je zadávání všech běžných typů zatížení nezávisle na dělení sítě KP, jako např. bodová zatížení, lineárně proměnná spojitá zatížení, nosníková zatížení, teplotní zatížení, vynucené deformace, libovolná plošná zatížení a pojezd pohyblivých zatížení. Každý zatěžovací stav se z hlediska zvolené normy a typu konstrukce klasifikuje svým tzv. atributem. Předdefinovány jsou veškeré běžné typy mostních zatížení s příslušnými kombinačními součiniteli dle nastavené normy. Program umožňuje až šest různých jízdních pruhů. Z přiřazení atributů zatěžovacím stavům jsou automaticky sestaveny veškeré potřebné návrhové kombinace. Zadání spojitých zatížení probíhá s odkazem na absolutní nebo relativní délku základny danou začátkem a koncem zatěžované osy. Definice os je libovolná, tj. mohou být tvořeny např. po jednotlivých polích nebo konstrukčních dílcích. Generování pojezdu zatěžovacích vlaků probíhá automatizovaně pomocí obsažených normových (EC, DIN) nebo vlastních zatěžovacích maker. Zatěžovací makro se přitom pohybuje s předepsaným krokem podél libovolné osy s nebo bez excentricity k ose zatěžovaného dílce a vytváří tak jednotlivé zatěžovací stavy. Obalová křivka těchto zatěžovacích stavů se automaticky vyhodnocuje vylučujícím způsobem a je obsažena v příslušných návrhových kombinacích. 69

SOFTWARE SOFTWARE

ZOHLEDNĚNÍ HISTORIE ZATĚŽOVÁNÍ Historie zatěžování musí korespondovat s procesem výstavby. Roznos příčného zatížení na spřažené nosníky se uskutečňuje nejlépe ortotropně působící deskou (staticky skořepinou) vozovky. Zatížení vlastní tíhou se stanovuje vždy z aktuálních parametrů spřažených průřezů. Principiálně se všechna zatížení mostu rozdělují do tří skupin: Zatížení na prefabrikát: prefabrikáty, zatížení od betonáže, 1. stupeň předpětí Zatížení na spřažené prefabrikáty: zatuhnutí, 2. stupeň předpětí, vystrojení konstrukce a poklesy podpor Krátkodobá zatížení: proměnná zatížení, únavová zatížení, klimatická zatížení, vítr, rozjezdové a brzdné účinky

Obr. 7 Panely definice předpětí Fig. 7 Dialogs for prestressing definition Obr. 8 Schéma postupu klasifikace zatížení a sestavení návrhových kombinací Fig. 8 Schematic layout of loads classification and load combination for design

70

Sekundární zatížení: vynucená přetvoření z dotvarování a smršťování Každý zatěžovací stav je v souladu se svojí aktivací přiřazen určitému stavebnímu stavu. Výkonné funkce pro zatěžovací modely proměnného zatížení pro silniční, železniční mosty a lávky pro pěší a cyklisty dle normy Eurocode podporují rychlé a efektivní zpracování krátkodobých zatížení. SEKUNDÁRNÍ EFEKTY Generování všech sekundárních zatížení od zatížení betonáží, vystrojení konstrukce, smršťování a vynucených přetvoření probíhá samočinně formou ekvivalentních teplotních zatížení. K již existujícím stavebním fázím vyplývajícím z úseků betonáže a krátkodobým zatížením jsou programem automaticky dogenerovány další tzv. sekundární stavební stavy. PŘEDPĚTÍ

SPŘAŽENÝCH

BETONOVÝCH NOSNÍKŮ

Vedle vícelanového předpětí prefabrikátů v licí formě je možný 2. stupeň předpětí s dodatečnou soudržností nebo bez soudržnosti.

Obr. 5 Schéma výstavby mostu a redistribuce vnitřních účinků Fig. 5 Schematic layout of construction stages of a bridge and redistribution of internal forces Obr. 6 Normové (EC2) rozlišení oblastí spolupůsobící šířky mostovky podél mostních trámů Fig. 6 Standard (EC2) for effective width of flanges alongside the bridge beams

Charakteristické body křivky předpínacího kabelu se popisují ve dvou konstrukčních rovinách – v půdoryse a v náryse. Tyto konstrukční roviny odpovídají rozvinutému tvaru obecně zakřivených vztažných os. Kontrolní body křivky v náryse a půdoryse jsou vzájemně nezávislé. Výsledná prostorová křivka kabelu – kubický spline – vzniká složením zadání z obou rovin. Křivky kabelů mohou být v nárysné rovině generovány různým způsobem: • automatická standardní křivka s horní a dolní polohou krytí a polohou inflexního bodu od podpor,


2/2008

SOFTWARE SOFTWARE

• dialogové zadání souřadnic bodů křivky vztažené na počátek příslušné osy, • odkazem na geometrii/výsek již existujícího referenčního kabelu, • posuvem, překlopením o 180° a kopírováním po úsecích, • rovnoměrným rozložením kabelů v definované oblasti půdorysu (u plošných systémů). Praktickou pomůckou je automatická kontrola dodržení přípustných poloměrů křivostí.

VÝKONNÁ TECHNOLOGIE KOMBINACÍ Přiřazením tzv. atributů zatěžovacím stavům jsou generovány veškeré kombinace zatěžovacích stavů v souladu s evropskou mostní normou EN 1991-2 a dále popř. i s ČSN 73 6203. Tato nastavení lze dále libovolně upravovat a doplňovat. Šablony kombinačních stavů generují veškeré nutné kombinace pro posuvy, reakce a vnitřní účinky dle typů zatěžovacích stavů a příslušných kombinačních součinitelů.

VŠESTRANNÉ PODMÍNKY PŘEDPĚTÍ V zásadě jsou na každém konci předpínacího kabelu možné čtyři podmínky předpětí: předepnout, popustit, dopnout, zakotvit s pokluzem. Tyto podmínky se definují prostřednictvím předpínací síly nebo zadáním procenta z dovolené předpínací síly. Každá fáze předpětí se zobrazuje graficky formou průběhu předpínací síly podél konstrukce. Dále lze definovat tři podmínky předpětí: • dodržení dané síly na daném místě, • dodržení dosavadní síly na daném místě, • dodržení dané síly na libovolném místě. Ze zadané geometrie předpínacích kabelů lze generovat výkres mřížky a exportovat ho, např. ve formátu DXF do libovolného systému CAD.

NÁVRHY SPŘAŽENÉHO BETONU Ve funkčním systému PONTI betonverbund jsou aplikovány následující návrhové postupy, které jsou vedeny časově závisle pro každý nosník, a to až v šesti různých časových okamžicích: Mezní stav únosnosti • únosnost na rovinný ohyb s normálovou silou • únosnost na posouvající sílu a kroucení • smyková únosnost ve spřahovací spáře Mezní stav únavy • únava měkké a předpjaté výztuže • tlaková únava betonu • ekvivalentní rozkmit únavového porušení měkké a předpjaté výztuže Mezní stav použitelnosti • dekomprese • omezení tlakových napětí v betonu • omezení napětí v měkké výztuži

• omezení napětí v předpínací výztuži • minimální výztuž (široké trhliny) • stabilita trhlin Konstrukční detaily • výztuž na štěpení kotevní oblasti předpínacích kabelů prefabrikátu Koncepce evropských návrhových norem vychází ze systému „tří komponent“, které rovným způsobem zohledňují mezní stavy únosnosti, použitelnosti a životnosti. PŘEHLEDNÉ VÝSTUPY Selektivní výstup výsledků s okamžitým náhledem dokumentu je konfigurovatelný prostřednictvím zobrazované struktury obsažených kapitol. Všechna zadání systému a výsledky se graficky zobrazují. Zobrazení výsledků je volitelné buď přímo na statickém modelu, nebo na zvoleném trámu mostu ve formě průběhů. Výstupní protokol obsahuje jak alfanumerické, tak i grafické výsledky. Výstupy jsou k dispozici i ve formátu čitelném např. pro MS Word.

Ing. Libor Švejda RIB stavební software, s. r. o. Zelený pruh 1560/99, 140 00 Praha 4 tel.: 241 442 078, mobil: 608 953 721 fax: 241 442 085 email: [email protected], http://www.rib.cz

Obr. 9 Schéma koncepce navrhování dle nových evropských norem Fig. 9 Design philosophy of the new European standards Obr. 10 Vyhodnocení návrhů formou diagramů a přehledných sestav Fig. 10 Design evaluation by means of charts and well-arranged lists


2/2008

71

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

SVAŘOVÁNÍ

BETONÁŘSKÉ OCELI WELDING OF REINFORCING STEEL JIŘÍ BARTÁK, MARKÉTA ŠILHAVÁ Článek předkládá požadavky vztahující se ke zajištění kvality svařování betonářské oceli (požadavky na kvalifikovaný personál, pracoviště i dokumentaci a záznamy) a popisuje způsob dokládání splnění nejen těchto požadavků – posouzení schopnosti výrobce ke svařování certifikačním orgánem Technického a zkušebního ústavu stavebního Praha, s. p. The article brings requirements related to provide quality of welding of reinforcing steel (requirements to skilled employees, workplace even documentation and records) and describes the way to prove fulfilling not only these requirements – assessment producer ability to welding by certification body of the Technical and Test Institute for Construction Prague (TZUS Praha, s. p.), state enterprise. Beton je relativně křehký konstrukční materiál vyznačující se nízkým poměrem pevnosti v tahu k pevnosti v tlaku. Pro vyztužování betonu se prakticky výhradně používají ocelové výztuže nebo sítě. Při zpracování betonářských ocelí se svařování prosadilo hlavně při výrobě prefabrikátů, při jejich montáži na stavbách a při přípravě výztuže v monolitických stavbách betonovaných na staveništích. Betonářská ocelová výztuž se zpravidla dodává ve tvaru tyčí kruhového průřezu s hladkým případně žebírkovaným povrchem, vzniklým válcováním za tepla nebo válcovaných profilů. Jakost materiálů betonářských ocelí a různé postupy používané při jejich výrobě a také specifický tvar vnějšího profilu vyžadují pro zabezpečení požadované jakosti svarových spojů provedených z těchto ocelí zvláštní kvalifikaci svářečského personálu. Na základě studií vlastností svarových spojů betonářské oceli a jejich chování v železobetonových konstrukcích byly do této oblasti svařování zavedeny samostatné přístupy a postupy. Byly také vypracovány podrobné předpisy a pokyny pro svařování betonářských ocelí, zkoušení a hodnocení svařitelnosti betonářských ocelí a pro zkoušení svarových spojů betonářských ocelí. Jestliže na počátku svařování betonářských ocelí byla za jedinou použitelnou metodu svařování ve stavebnictví 72

považováno svařování elektrickým obloukem obalenou elektrodou, dnes je zcela samozřejmé použití obloukového svařování v ochranné atmosféře aktivního plynu plným nebo plněným drátem, odporové bodové a stykové svařování a svařování aluminotermické. Ať už výrobce svařuje na stavbě nebo v dílně, je nezbytné dodržet předpisy jak pro zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a požární ochrany, tak také pro zajištění kvality svařování. Otázka bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a požární ochrany při svařování je ošetřena právními předpisy. Dokládání kvality prakticky všech produktů nebo služeb, které jsou předmětem obchodu, se v posledních letech stalo nezbytností i v České republice. Jedním z předpisů pro zajištění kvality při svařování je norma ČSN EN ISO 17660-1: Svařování – Svařování betonářské oceli – Část 1: Nosné svarové spoje z července 2007. Tato norma je rozšířením požadavků řady ISO 3834: Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů, především pak ČSN EN ISO 3834-3: Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů – Část 3: Standardní požadavky na jakost. Norma ČSN EN ISO 17660-1 uvádí požadavky jak na svařované materiály, tak na svářečský personál. Definuje požadavky na svářečský dozor, svářeče, svářečské operátory, seřizovače odporového svařování i platnost kvalifikační zkoušky svářeče. Pracovníci svářečského dozoru, kteří pracují v oblasti svařování betonářských ocelí, si musí rozšířit svoji kvalifikaci doplňujícím vzděláním, které je definováno dokumentem EWF „doc. EWF 544-01 – Speciální kurz pro svařování betonářských ocelových výztuží na úrovni specialisty.“ Toto pravidlo je navrženo tak, aby poskytlo doplňující vzdělání ve svářečské technologii, která je požadována pro pracovní pozice ve svařování betonářských ocelí. U svářečů je vzhledem ke specifičnosti používaných betonářských ocelí vyžadována specifická úroveň zručnosti a pracovních znalostí a pro zabezpečení požadované jakosti svarových spojů na těchto ocelích je třeba zavést zvláštní postupy. Pro každou metodu svařování použí-

vanou v dílně nebo na montáži musí mít výrobce k dispozici dostatečný počet kvalifikovaných svářečů se speciálním výcvikem pro svařování betonářských ocelí. Svářeči pro nenosné svarové spoje musí podstoupit výcvik ke svařování nenosných svarových spojů a musí předvést, že jsou schopni zhotovit vyhovující spoje. Svářeči pro provádění nosných svarových spojů tyčí z betonářských ocelí musí mít zkoušku svařování koutových svarů podle ISO 9606 – 1 nebo její ekvivalent. Dále musí postoupit dodatečný výcvik ke svařování odpovídajících svarových spojů a musí je úspěšně svařovat. Svářečští operátoři a seřizovači odporového svařování, plně mechanizovaného nebo automatického svařování si musí udržovat platnost svého osvědčení ke svařování betonářských ocelí podle ČSN EN 1418. Norma ČSN EN ISO 17660-1 přistupuje ke svařování jako k procesu, vyžaduje postup pro svařování (WPS). Tento postup musí mimo jiné zahrnovat informace o prováděných kontrolách a zkoušení nebo rozsah kvalifikace průměrů tyče z betonářské oceli a tloušťky materiálu. Postupy svařování musí být zhotoveny v souladu s ISO 15609-1 „Stanovení a kvalifikace postupů svařování kovových materiálů – Stanovení postupu svařování – Část 1: Obloukové svařování“, ISO 15609-2, Stanovení a kvalifikace postupů svařování kovových materiálů – Stanovení postupu svařování – Část 2: Plamenové svařování“ nebo ISO 15609-5 „Stanovení a kvalifikace postupů svařování kovových materiálů – Stanovení postupu svařování – Část 5: Odporové svařování“. WPS však musí být doplněna o dodatečné základní parametry (např. smykový součinitel, druhy svaru podle ISO 17660, max. CET betonářské oceli). Před svařováním ve výrobě musí být všechny postupy kvalifikovány zkouškou. Rozsah kvalifikace u základních proměnných musí odpovídat požadavkům příslušných mezinárodních norem pro kvalifikaci postupů různých metod svařování. Norma ČSN EN ISO 17660-1 uvádí pokyny jak pro výrobní zkoušky svarů, provádění a kontrolu svařované beto-


2/2008

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION nářské oceli ve výrobě, tak pro kontrolu a zkoušení zkušebních vzorků. Výrobní zkoušky svarů se provádějí z důvodů ujištění, že za místních výrobních podmínek v dílně nebo na montáži se dosahuje požadované kvality svaru v souladu s kvalifikací postupu svařování. Počet zkušebních kusů musí splnit každý svářeč a pro každou WPQR. Výrobní zkoušky musí být svařeny všemi zúčastněnými svářeči v nejobtížnější výrobní poloze. V případě nepřerušované výroby a při využívání téhož kvalifikovaného dílenského postupu svařování musí být stanovena doba mezi výrobními zkouškami a ta nesmí přesáhnout 3 měsíce. V ostatních případech a na montáži se vyžaduje jedna série zkoušek na počátku každé zakázky a pak každý měsíc. Zkušební vzorky musí být svařovány podle odpovídající specifikace postupu svařování. Základním kritériem při posuzování způsobilosti k výrobě svařovaných částí z betonářských ocelí je, že dodavatel má k dispozici: • Vypracovaný a zavedený odpovídající systém jakosti min. v rozsahu požadavků jakosti při svařování dle ČSN EN ISO 3834-3 prověřený auditem. • Vhodné a provozně bezpečné technické zařízení a vybavení pro požadovaný druh prací. • V potřebném počtu způsobilé technické pracovníky (znalé zákonných ustanovení, předpisů a souvisejících norem, interních dokumentů) pro výkon činností související např.: - s výkonem svářečského dozoru dle ČSN EN ISO 14731, - se zpracováním projektové a výrobní dokumentace, - s kontrolou a zkoušením svarových

spojů z betonářských ocelí (ČSN EN ISO 15630 -1 a 2) - doškolení svářečského dozoru v souladu s doc. EWF 544-11 pro svařování betonářských ocelí. • Odpovídající počet kvalifikovaných výrobních pracovníků pro výrobu v souladu s ČSN EN ISO 17660-1 a 2. • Zpracované a schválené postupy svařování – WPS v rozsahu požadavků ČSN EN ISO 15609-1, 2 a 5. Pro výrobce pak vyvstává otázka, jakým způsobem dokladovat splnění těchto požadavků zákazníkovi. Jednou z možností je posouzení schopnosti výrobce ke svařování certifikačním orgánem Technického a zkušebního ústavu stavebního Praha, s. p., způsobilým k provedení certifikace podle ČSN EN ISO 17660-1 dle interního postupu IP CO 01. V rámci certifikačního auditu je pak posouzen soulad technického zařízení výrobce, kvalifikace pracovníků, systém řízení výroby a kontroly s požadavky normy ČSN EN ISO 17660-1. V rámci auditu musí pracovníci svářečského dozoru prokázat své technické znalosti svařování betonářské oceli a musí prokázat svou schopnost zajistit a správně vyhodnotit vady ve svarových spojích betonářské oceli, musí také během auditu prokázat, že jsou schopni provádět a vyhodnocovat kvalifikační zkoušky svářeče pro svařování betonářské oceli. Po úspěšném auditu je výrobci vystaven certifikát o posouzení dílny / montáže. Platnost získaného certifikátu je tři roky a na základě úspěšného opakovaného posouzení může být prodloužena na další tři roky. Pokud již nadále neplatí požadavky, na jejichž základě byl certifikát vydán, certifikát ztrácí platnost. Je také

005 5

Literatura: [1] Nekolný Z., Novák M., Plíva L.: Příručka svařování betonářské výztuže; SNTL, 1979 [2] Pytlík P.: Technologie betonu; VUT v Brně, nakladatelství VUTIUM, 2000 [3] Hela R.: Technologie stavebních dílců, VUT v Brně, Akad. nakl. CERM, s. r. o., Brno, 2001 [4] ČSN EN ISO 17660-1 Svařování – Svařování betonářské oceli – Část 1: Nosné spoje [5] ČSN EN ISO 3834-1 Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů – Část 1: Kritéria pro volbu odpovídajících požadavků na jakost [6] ČSN EN ISO 3834-3 Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů – Část 3: Standardní požadavky na jakost [6] ČSN EN ISO 3834-3 Požadavky na jakost při tavném svařování kovových materiálů – Část 5: Dokumenty, kterými je nezbytné se řídit pro dosažení shody s požadavky na jakost podle ISO 3834-2, ISO 3834-3 nebo ISO 3834-4

možné změnit rozsah kvalifikace certifikátu v průběhu doby jeho platnosti. V takovém případě je však nutné provést odpovídající posouzení výrobce. Ing. Jiří Barták, CSc. Škola welding, s. r. o. www.skola-welding.cz Ing. Markéta Šilhavá Technický a zkušební ústav stavební Praha, s. p. www.tzus.eu

=5 knxurydÐáÊÏÓÓÓudkdÏ whoÜÝĂÍËÓËËÍÌÊÏÊÓÐ id{ÝĂÍËÓËËÍÌÊÌËÊË lqirÿqhndsÜfrp

zzzÜqhndsÜfrp BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

73

SPEKTRUM SPECTRUM

ODBORNÁ

EXKURZE

ČBS DUBAJ 2008

Sedmá odborná exkurze České betonářské společnosti ČSSI vedla v únoru a březnu 2008 do Spojených arabských emirátů (SAE). Těžištěm šestidenního programu byla mimořádně intenzivní výstavba Dubaje, jeden den byl věnován i sousednímu Abu Dhabi, kde jsou po nástupu šejcha Khalifa bin Zayeda al Nahyana v roce 2004 zahajovány stavební projekty ještě grandióznější. O exkurzi byl mezi členy i nečleny ČBS obrovský zájem, takže byly poprvé uspořádány turnusy dva, každý pro 50 osob. Příjem přihlášek musel být už po dvou dnech od vyhlášení zastaven, i tak se nedostalo na dalších 25 zájemců. Počet a rozsah čerstvě dokončených a zejména rozestavěných projektů je v Dubaji zcela výjimečný i ve světovém měřítku a je nemožné věnovat se v rámci tohoto informativního článku blíže byť jedinému z nich. Časopis BTKS ale plánuje, že se v rámci jednotlivých tematických čísel k nejzajímavějším projektům v SAE 1

vrátí. Až nepochopitelný rozsah a tempo výstavby v Dubaji jsou výsledkem několika specifických faktorů: • Vládnoucí rod Maktoumů, se snaží – vzhledem k docházejícím zásobám ropy – zajistit budoucí prosperitu emirátu intenzivním rozvojem obchodu a turismu. Jen délka pobřeží se z přirozených 72 km má zvýšit umělými stavbami na více než pětinásobek. • Vládcové Dubaje i Abu Dhabi usilují o jedinečné postavení svých emirátů, a to nejen v rámci blízkovýchodního regionu. Jejich snem je vybudovat nové prestižní centrum globalizovaného světa 21. století srovnatelné s nejvýznamnějšími metropolemi Západu a východní Asie. Po nejvyšším mrakodrapu, nejdražším hotelu a největších umělých ostrovech se bude stavět největší letiště, největší obloukový most atd. • Disponibilní kapitál suverénních státních fondů zemí Perského zálivu (ale např. i velkých investorů z Ruska a Izraele) nachází uplatnění v masivních investicích do výstavby bytových, kancelářských a hotelových kapacit v očekávání jejich následných ziskových prodejů a pronájmů. • Dubaj přitahuje svým stavebním boomem statisíce chudých dělníků z Indie, Bangladéše a Pákistánu, kterým dává – v absolutní hodnotě sice bídně placenou, přesto ale stabilní a relativně slušnou – práci, která umožňuje uživit a pozdvihnout celé rodiny v jejich mateřských zemích. • Dubaj i Abu Dhabi přitahují relativní štědrostí svých vládců a jejich potřebou doslova se předvádět světu i špičkové architekty, inženýry a technology z celé planety. Kombinace lukrativnosti zakázek, velkého prostoru pro tvůrčí kreativitu a bezprecedentní rychlosti přechodu od záměru k realizaci všech staveb tak ústí doslova v magickou stavební horečku, která k sobě dokáže po léta poutat leccos a leckoho. Výsledky jsou ohromující. První odborný den exkurze byl věnován prohlídce Dubai Mari2

74


2/2008

SPEKTRUM SPECTRUM

na, nové městské části Dubaje vyrůstající od roku 2001 cca 20 km západně od historického středu města. Oblast má délku 3,5 km a šířku 1,5 km a je soustředěna kolem uměle vybudovaného jezera propojeného na obou koncích s mořem (obr. 2). Urbanistické řešení Mariny je jedinečným projektem kanadské architektonické kanceláře HOK, v němž má po dokončení nalézt domov 150 000 lidí. V roce 2004 byla dokončena první etapa se šesti výškovými budovami a 64 obytnými domy s nákladem 1,2 mld. dirhamů (5,3 mld. Kč), to ovšem byl jen začátek. V současnosti představuje Marina dech beroucí soubor cca 220 výškových budov, z nichž většina je buď těsně dokončena, nebo ve stavu pokročilé výstavby. V části Upper Marina přitom vyrůstá ojedinělý soubor mrakodrapů výšky až 500 m (Pentominium 516 m, DAMAC Heights 460 m, Princess Tower 414 m, Marina 101 412 m, 23 Marina 395 m, Elite Residence 380 m atd.). Druhý den se exkurze zaměřila na Downtown Burj Dubai, tedy na oblast budoucího nového vlastního centra Dubaje, kterým se stává bezprostřední okolí nejvyšší stavby světa, mrakodrapu Burj Dubai Tower (BDT), očekávaná výška 818 m. V horečném tempu se zde dokončuje Dubai Mall, největší současné nákupní centrum světa (plocha 1 022 000 m2, 1200 obchodů, 30 mil. plánovaných návštěvníků, rozpočtový náklad 2,6 mld. dirhamů, tj. 11,5 mld. Kč) zahrnující mj. dva velké obchodní domy, největší akvárium světa a kluziště. V těsném sousedství vyrůstá impozantní Burj Dubai Lake Hotel, 306 m vysoká stupňovitá budova čočkovitého půdorysu vsazená do dvoupatrové podnože nesoucí mj. bazény a park. Exkurze vedla do dokončeného Old Town Island, jednoho z distriktů Downotown ležícího přímo přes umělé jezero proti BDT (obr. 3). Vlastní Burj Dubai Tower je v současnosti cca 645 m vysoká, je ve fázi montáže „pevné“ ocelové konstrukce, která bude sahat mezi 586 m a 696 m. V jejím nitru se postupně smontuje vrcholová část věže, která se – zavěšená na předpínacích lanech – následně vyzdvihne o 112 m pomocí lisů firmy VSL. Vysouvání špičky BDT je plánováno na červen 2008. Třetí den bylo na programu 160 km vzdálené Abu Dhabi. Zemřelý šejch Zayed inicioval v posledních letech svojí vlády dva impozantní stavební projekty: velkou mešitu (Grand Mosque), která je prakticky dokončena, a spektakulární most (Sheikh Zayed Bridge), který je již řadu let v rozpaky vzbuzující fázi rozestavěnosti. Velká mešita je skvostné dílo, a to jak po stavební stránce, tak i co do řešení a úrovně interiérů. Osově symetrická hlavní budova obsahuje velkou modlitebnu (cca 115 x 50 m), dvě menší modlitebny – pro muže a pro ženy a vstupní síň. Na hlavní budovu navazují tři křídla arkád vymezujících nádvoří (17 000 m2) pro 30 000 věřících. Mešita má čtyři minarety vysoké 107 m. Veškeré nosné konstrukce mešity jsou z monolitického betonu, dnes pečlivě obloženého bílým mramorem. Stěny, stropy i podlahy modliteben jsou mimořádně nádherné, výtvarně i technicky nápaditě, precizně provedené. Podlaha hlavní modlitebny je pokryta údajně největším souvislým kobercem světa (5627 m2, 47 t, Irán), hlavní lustr (výška 15 m a průměr 10 m, Německo) je údajně největším lustrem na světě. Skutečností je, že návštěva areálu

3

Grand Mosque byla jedním z vrcholných zážitků exkurze (obr. 4). Na mostě Sheikh Zayed Bridge se pracuje podle návrhu celebrity současné světové architektury Zahy Hadid od roku 2004. Krajně neobvyklá, až kontroverzní stavba měla být dokončena v roce 2007, nabírá však velké zpoždění (obr. 5). Teprve během letošního léta mají být osazeny ocelové „oblouky“ prvního, nejmenšího pole. Dodavatelská firma (Archirodon Construction, Řecko) dnes hovoří o dokončení stavby nejspíše v roce 2010. Na stavbu nelze dost dobře brát měřítka standardní mostní konstrukce, neboť jí jednoduše není. Hlavním záměrem mezitím zesnulého vládce bylo vybudovat monumentální vstup do města, čím spektakulárnější, tím lépe. Výsledkem je konstrukce nesmírně náročná staticky, projekčně, materiálově a technologicky. O ekonomické a funkční efektivitě nemá smysl uvažovat. Lze jen doufat, že po svém dokončení bude most přece jen natolik působivý, aby dal zapomenout na všechna negativa provázející jeho zrod. Lomené rámové „oblouky“ mají ve výsledku evokovat tvar písečných dun a obklo4

5

Obr. 1 Medinat Jumeirah, turistický a zábavní komplex jako kreace na téma ideálu tradičního arabského města Obr. 2 Dubai Marina Obr. 3 Atraktivní propojení Old Town Island s jezerem obklopujícím Burj Dubai Tower Obr. 4 Sněhobílá silueta Grand Mosque v Abu Dhabi Obr. 5 Rozestavěný Sheikh Zayed Bridge BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

75

SPEKTRUM SPECTRUM

6 7

8

9

76

povat mostovku mezi nimi jakoby proplouvající. Most bude dlouhý 842 m, jeho šířka je 67,4 m. Největší ze třech polí má rozpětí 140 m. Mostovka je z předpjatého betonu, komorová. Podpěry a spodní části oblouků jsou betonové, střední části oblouků jsou ocelové, komorového průřezu. Rozpočtové náklady činily 175 mil. USD (2,8 mld. Kč), výši skutečných nákladů nebude snadné zjistit. Na rozdíl od Dubaje, který musí budovat ostrovy umělé, má město Abu Dhabi, které samo leží na ostrově, ve svém sousedství řadu ostrovů přirozených. Na dvou z nich – ostrovech Saadyiat a Reem byla zahájena grandiózní výstavba celých nových měst. Platí přitom, že emirát Abu Dhabi je co do finančních zdrojů podstatně bohatší než emirát Dubaj a že po generační výměně vládnoucích šejků v obou emirátech lze od roku 2005 vysledovat stopy jistého soupeření ve velkoleposti stavebních projektů. Tomu odpovídá i míra velkorysosti, s níž jsou dnes budovány ať už Cultural District na ostrově Saadyiat (rozpočtové náklady 27 mld. USD, tj. 432 mld. Kč, obr. 6) nebo tři distrikty (Shams, Najmat a Pearl celkem pro 280 000 obyvatel, rozpočtové náklady 15,4 mld. USD, tj. 246 mld. Kč) na ostrově Reem. Termíny plánovaného dokončení těchto projektů padají do let 2012 až 2018. Protože je vlastní přístup na ostrov Saadyiat, kde nyní navíc probíhají především zemní práce a zasíťování území, dost obtížný, shlédli účastníci exkurze o budovaném Cultural District skvělou výstavu v proslulém Emirates Palace. Její dominantou jsou čtyři výjimečné objekty čtyř světově proslulých architektů: • Guggenheim Abu Dhabi (Frank Gehry), dosud největší z muzeí Guggenhaimovy nadace, které bude vystavovat moderní umění; • Louvre Abu Dhabi (Jean Nouvel), který se stane domovem trvalé sbírky klasického umění a příležitostných výstav předjednaných většinou s francouzskými muzei a galeriemi; • Performance Arts Centre (Zaha Hadid), v jehož pěti sálech celkem pro 6300 návštěvníků najde místo pět scén: muzikálová, operní, koncertní, činoherní a multimediální; • Maritime Museum (Tarao Ando), které bude věnované přírodě, historii a současnosti Perského zálivu a jeho významu pro Spojené arabské emiráty. Na ostrově Reem je výstavba distriktu Al Shams v plném proudu


2/2008

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 6 Model budoucího Cultural District na ostrově Saadyiat Obr. 7 Rozestavěný skelet Sky Tower Obr. 8 Montáž typického prostého pole viaduktu metra zavážecím mostem Obr. 9 Buňková výroba segmentů spojitých trojpolových mostů metra Obr. 10 Pohled na průčelí Festival Power City Obr. 11 Večeře v Burj al Arab za účasti Ing. Jiřího Zavadila (druhý zleva) Obr. 12 Velvyslankyně ČR v SAR Věra Jeřábková při projevu v hotelu Sands Abu Dhabi

a exkurze měla možnost zavítat díky pozvání firmy Doka na staveniště Sky Tower, budoucí nejvyšší budovy oblasti (360 m). Mrakodrap oválného půdorysu má tuhé obdélníkové železobetonové jádro betonované do samošplhacího bednění Doka a mohutné obvodové kruhové sloupy tvořené ocelovými rourami vyplněnými železobetonem (obr. 7). Pro spodní část Sky Tower je používán vysokopevnostní beton C80/95. Náplň čtvrtého dne exkurze tvořila výstavba dubajského metra. Laskavostí firmy VSL Gulf bylo možno navštívit výrobnu mostních segmentů, z nichž je budována převážná část tras metra, a dále dvě staveniště, na nichž probíhala montáž viaduktů. Převážně se jedná o prostá pole rozpětí 28/32/36 m (6/7/8 segmentů dl. 4 m + dva pilířové segmenty dl. 2 m) montovaná celkem devíti zavážecími mosty metodou spínání celých polí najednou (obr. 8). K tomu dále přistupuje celkem šestnáct trojpolových spojitých mostů proměnné výšky (všechny jsou shodné: 44 + 72 + 44 m) budovaných v místech křížení viaduktu metra s jinými komunikacemi. Segmenty těchto viaduktů mají komorový průřez a jsou montovány klasickým vahadlovým způsobem od středních pilířů. Běžné segmenty mají korýtkový tvar, koleje vagonů metra jsou na nich uloženy přímo, bez štěrkového lože, prostřednictvím dodatečně betonovaných nálitků. Fascinující je rozsah a rychlost výstavby, kdy během první etapy (start prací říjen 2005, ukončení září 2009) bude zprovozněno 35 km prvních dvou linek. V prefě VSL se vyrábějí segmenty ve špičce na deseti dlouhých drahách a v šedesáti výrobních buňkách současně (obr. 9). Celkem bude pro první etapu metra vyrobeno přes 17 000 segmentů. Poslední den exkurze byl věnován areálu Festival City, dalšímu z velkých projektů, kterými se Dubaj rozšiřuje podél prokopávaných kanálů do vnitrozemí. Dokončení Festival City se plánuje na rok 2015. Jedná se o komplex budov, umělých lagun s přístavy jachet, parků a zařízení pro kulturní a sportovní aktivity i odpočinek, který se potáhne v délce cca 4 km podél stávajícího Dubajského zálivu (Creek). V areálu jsou dnes hlavní koncertní a divadelní sály Dubaje, do budoucna se plánuje výstavba nové budovy opery na umělém ostrově v prohloubeném „Creeku“ a navazující distrikt The Lagoons. I v dnešní, rozestavěné podobě už je ovšem Festival City ukázkou kultivovaného prostředí komplexních služeb, které posouvá podobu obvyklých nákupních a kulturních center dál směrem k sofistikovanému zakomponování zeleně do exteriéru a interiéru budov a provázání vodních ploch umělými kanály s jednotlivými stavebními objekty (obr. 10). Vedle uvedených staveb a lokalit měli účastníci exkurze možnost seznámit se s řadou dalších projektů (areál Medinat Jumeirah (obr. 1), Jumeirah Gataway Tower, vlastní výstavba Palm Jumeirah, výstavba Shiekh Zayed Road, Business Bay, Dubailand, Arabian Ranches aj.). Atraktivní byla i prohlídka slavného hotelu Burj al Arab spojená s večeří v jeho 27. patře (obr. 11). Vzhledem k významu pobytu sto předních odborníků z ČR v SAE bylo BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

10

poprvé rozšířeno dosavadní, ryze technické zaměření exkurzí ČBS o poskytnutí širších informací o situaci a možnostech projekčních, stavebních a jiných obchodních aktivit v regionu. S tímto záměrem byl v Abu Dhabi uspořádán společný oběd a diskuze účastníků exkurze s velvyslankyní ČR v SAE JUDr. Věrou Jeřábkovou, CSc., a obchodním radou ČR Ing. Jiřím Rakem (obr. 12), večeře v Burj al Arab se pak zúčastnil a promluvil na ní i ředitel Czech Trade v Dubaji Ing. Jiří Zavadil. Všechna tato setkání byla kromě svojí informační hodnoty cenná a příjemná i po společenské stránce, a ČBS věří, že i ona přispěla k celkově, zdá se, výbornému ohlasu odborné exkurze Dubaj 2008 mezi jejími účastníky.

Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA Výkonný ředitel ČBS [email protected] www.cbsbeton.eu

11

12

2/2008

77

SPEKTRUM SPECTRUM

REŠERŠE VLIV

ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

KAMENIVA NA SMRŠŤOVÁNÍ BETONU OD VYSYCHÁNÍ

Tadashi Fujiwara Kamenivo zabírá velkou část objemu betonu a ovlivňuje vlastnosti betonu. Popsaný výzkum zjišťuje vliv vlastností kameniva na objemové změny způsobené vysycháním betonu. Předpokládalo se, že kamenivo omezuje smršťování cementové pasty a že vlastní smršťování kameniva lze zanedbat. Avšak podle výsledků získaných z experimentálního výzkumu není smršťování kameniva tak zanedbatelné a je v úzkém vztahu k celkovému smršťování betonu. Lehké kamenivo s nízkým modulem pružnosti méně omezuje možné smršťování cementové pasty, a tudíž bylo očekáváno velké smršťování betonu, ale skutečné smršťování lehkého betonu je poměrně malé. Experiment ukázal, že vzhledem k malému smršťování lehkého kameniva je i smršťování lehkého betonu poměrně malé. Smršťování běžného kameniva je obecně větší než lehkého kameniva, a proto je nezbytné věnovat použití běžného kameniva pozornost. NÁVRH

VNITŘNÍHO KLIMATU BUDOV

–

VYTÁPĚNÍ

A CHLAZENÍ S BETONEM

Rakouský cementářský svaz (VÖZ) na svých webových stránkách www.zement.at věnuje značný prostor informacím o příspěvku betonu a betonových konstrukcí k udržitelnému rozvoji. Zajíma-

Obr. 1 Délkové změny dvou druhů kameniv a cementové pasty Journal of Advanced Concrete Technology: Effect of Aggregate on Drying Shrinkage of Concrete, February 2008, Vol. 6, No. 1, str. 31 až 44

vé jsou např. informace o využití akumulačních schopností betonu k vytápění a chlazení stavebních objektů. Vedle množství statistických vyhodnocení dlouhodobých sledování různých veličin jsou zde i příklady konkrétních realizací. Inspirativní jsou ukázky využití geotermální energie a tepla generovaného průjezdem vlaků (Tunnelenergie) v Lainzer tunelu, nebo v tunelech vídeňského U-Bahnu (metra). Získané teplo je využíváno i k vytápění budovy školy (obr. 2). Rohože s hady jemných polyetylénových trubic, ve kterých proudí ohřívaná voda, jsou spolu s izolací vloženy mezi primární a sekundární ostění tunelu. Komplikace, které vložení absorbčních rohoží mezi ostění tunelu nebo do jiných podzemních konstrukcí (pilotové stěny) způsobí, jsou bohatě vyváženy úsporami na klasickém vytápění nebo chlazení objektů. V roce 2006 vydal VÖZ v edici Expertenforum Beton publikaci Klimadesign – Heizen und Kühlen mit Beton (v redakci). jm Obr. 2 a) získávání energie v Lainzer tunelu, b) absorbční rohož mezi ostěními raženého tunelu (Expertenforum Beton 2006, Klimadesign – Heizen und Kühlen mit Beton)

78


2/2008

PROFILES PROFILES

SUSTAINABLE CONCRETE –

UDRŽITELNÝ BETON NEBO

TAKÉ DLOUHODOBĚ FUNGUJÍCÍ BETON

Concrete Centre jako zástupce britského betonářského průmyslu, bylo ustanoveno hlavním konzultantem v otázkách využití a vývoje betonu dle podmínek vyžadujících splnění kritérií udržitelného rozvoje. Centrum připravilo a v roce 2007 zprovoznilo nové webové stránky www.sustainableconcrete.org.uk. Zájemci zde najdou nejen nové informace z oblasti, ale i vysvětlení různých „mýtů“, které jsou s betonem spojovány. V roce 2007 vydalo Concrete Centre také tistěnou publikaci stejného názvu – Sustainable concrete (ve formátu PDF je dostupná na webových stránkách centra na adrese www.concretecentre.com). Kromě řady různých doporučení a rozborů, jak přistupovat k betonu jako materiálu, který může významně přispívat k využití druhotných surovin, uvádí publikace i údaje o dosaženém stavu – uvádíme dva příklady: Druhotné materiály, odpady z jiných průmyslových odvětví, jsou vstupními surovinami cementářského a betonářského průmyslu. Zejména užití vysokopecní strusky a elektrárenského popílku přináší z hlediska ochrany prostředí velký užitek. Za jeden rok je to: • snížení emisí CO2 o 1,5 mil t

• snížení primární nutné energie k výrobě cementu o 2 000 mil. kWh • úspora 1,5 mil t vápence • úspora 1,5 mil t ukládaného odpadu Výhody využití těchto materiálů nejsou jen v uvedených úsporách. Jejich vhodné chemické vlastnosti v kombinaci s Portlandským cementem umožňují vyrábět extrémně trvanlivý beton, odolný zejména proti průniku chloridových jontů, sloučenin síry a dalších chemikálií. Prestižním příkladem je Spinnaker Tower postavená v přístavu v jihoanglickém Portsmouthu (obr. 3). Mletá granulovaná vysokopecní struska (GGBS) nahradila 50 % cementu v betonu použitém v této konstrukci. Zhruba polovina betonu vyrobeného ve Velké Británii je ve stavbách použita jako beton vyztužený. Na rozdíl od konstrukční oceli se betonářská výztuž (pruty a sítě) ve Velké Británii vyrábí výhradně ze šrotu, tzn. že výztuž je po zbourání betonové budovy znovu recyklována. Ačkoliv výroba oceli je extrémně energeticky náročná, spotřeba energie na tunu betonářské výztuže je o polovinu nižší než při výrobě tuny konstrukční oceli ze železné rudy. z materiálů Concrete Centre připravila Jana Margoldová

Obr. 3 Spinnaker Tower v Portsmouthu, Velká Británie

2. MEZINÁRODNÍ SYMPOZIUM ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE Počátkem letošního března pořádal Institut konstrukčního inženýrství Stavební fakulty University of Kassel (Německo) druhé mezinárodní sympozium Ultra High Performance Concrete (UHPC). UHPC – beton se zvláště vysokými užitnými vlastnostmi nabízí nejen vysokou tlakovou pevnost ale také vysokou duktilitu a mnohem větší trvanlivost než běžné betony. To umožňuje stavět konstrukce trvanlivé a ekonomické, které však jsou současně velmi subtilní, co se týká rozměrů. Během posledních čtyř let, které uplynuly od minulé konference, se UHPC dostal do povědomí odborníků po celém světě. Přispělo k tomu nejen užití UHPC na významných a zajímavých stavbách, ale také informace o postupujícím výzkumu chování materiálu samotného, o optimalizaci jeho výroby a chování konstrukcí z něj vybudovaných. Ve více než sto přednáškách vyslovených na sympoziu byl představen široký přehled všech aspektů UHPC od materiálovách zdrojů, mikro a makro struktur, mechanického chování, trvanlivosti konstrukcí až po specifika navrhování konstrukcí a prvků z tohoto moderního materiálu. jm BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2008

79

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,


KONFERENCE A SYMPOZIA V

ČR

GL ASSF I B R E R EI N FORCED CONCR ETE – GRC 2008 Kongres Termín a místo konání: 20. až 23. dubna 2008, Praha Kontakt: e-mail: [email protected] (informace), [email protected] (registrace) www.concrete.org MOST Y 2008 13. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 24. a 25. dubna 2008, Brno Kontakt: e-mail: [email protected], www.sekurkon.cz NOVÉ B ETONÁŘSKÉ NOR MY (2008) 2. seminář Termín a místo konání: 5. května 2008, Praha, Masarykova kolej ČVUT Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbsbeton.eu SANACE 2008 18. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 22. a 23. května 2008, Brno, Rotunda pavilonu A, Brněnské výstaviště Kontakt: e-mail: [email protected], www.sanace-ssbk.cz, tel.: 541 421 188, mobil: 602 737 657, fax: 541 421 180 TECH NOLOGI E, P ROVÁDĚN Í A KONTROL A B ETONOV ÝCH KONSTR U KCÍ 7. konference Termín a místo konání: 28. a 29. května 2008, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbsbeton.eu NON-TR ADITIONAL CEM ENT AN D CONCR ETE 3. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 10. až 12. června 2008, Brno Kontakt: e-mail: [email protected], www.fce.vutbr.cz/stm/fracture/symposium2008/default.htm B ETONÁŘSKÉ DNY 2008 15. mezinárodní konference Termín a místo konání: 19. a 20 listopadu, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbsbeton.eu ZAHRANIČNÍ


B ETONTAG 2008 Rakouské betonářské dny Termín a místo konání: 24. a 25. dubna 2008, Vídeň, Rakousko Kontakt: www.concrete-austria.com SAF E, AF FOR DAB LE, AN D EF F ICI ENT Konference o betonových mostech 2008 Termín a místo konání: 4. až 6. května 2008, Hyatt Regency, St. Louis, Missouri, USA Kontakt: www.nationalconcretebridge.org LI F E N EEDS CONCR ETE SOLUTIONS 19. mezinárodní kongres BIBM Termín a místo konání: 7. až 10. května 2008, Vídeň, Rakousko Kontakt: Austrian Precast Concrete Association, e-mail: [email protected], www.bibm2008.com TAI LOR MADE CONCR ETE STR UCTU R ES: N EW SOLUTIONS FOR OU R SOCI ET Y fib sympozium Termín a místo konání: 19. až 21. května 2008, Amsterdam, Nizozemsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.fib2008amsterdam.nl TH E CONCR ETE F UTU R E 3. mezinárodní konference Termín a místo konání: 21. až 23. května 2008, Yantai, Čína Kontakt: www.cipremier.com N ET WOR KS FOR SUSTAI NAB LE ENVI RON M ENT AN D H IGH QUALIT Y OF LI F E Termín a místo konání: 22. až 25. května 2008, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: www.secon.hr

80

INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY (ICT) FOR BRIDGES, BUILDINGS AND CONSTRUCTION PRACTICE IABSE konference Termín a místo konání: 4. až 6. června 2008, Helsinky, Finsko Kontakt: e-mail: [email protected] ANALY TICAL MODELS AN D N EW CONCEPTS I N CONCR ETE AN D MASON RY STR UCTU R ES 6. mezinárodní konference Termín a místo konání: 9. až 11. června 2008, Lodž, Polsko Kontakt: www.amcm2008.p.lodz.pl TH I N WALLED STR UCTU R ES 5. mezinárodní konference Termín a místo konání: 18. až 20. června 2008, Surfers Paradise, Gold Coast, Australie Kontakt: [email protected] FOOTB R I DGE 2008 3. mezinárodní konference Termín a místo konání: 2. až 4. července 2008, Porto, Portugalsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.footbridge2008.com IAB MAS‘08 – B R I DGE MAI NTENANCE, SAF ET Y AN D MANAGEM ENT 4. mezinárodní konference Termín a místo konání: 13. až 17. července 2008, Seoul, Korea Kontakt: www.iabmas08.org F R P COM POSITES I N CIVI L ENGI N EER I NG 4. mezinárodní konference Termín a místo konání: 22. až 24. července 2008, Zurich, Švýcarsko Kontakt: www.cice2008.org CIVI L ENGI N EER I NG 7. fib mezinárodní PhD. sympozium Termín a místo konání: 10. až 13. září 2008, Stuttgart, Německo Kontakt: e-mail: [email protected], www.iwb.fib08.uni-stuttgart.de CR EATI NG AN D R EN EWI NG U R BAN STR UCTU R ES, TALL B U I LDI NGS, B R I DGES AN D I N F R ASTR UCTU R E IABSE kongres Termín a místo konání: 14. až 19. září 2008, Chicago, USA Kontakt: IABSE Chicago 2008, Organising Committee CR EEP, SH R I N K AGE AN D DU R AB I LIT Y OF CONCR ETE AN D CONCR ETE STR UCTU R ES – CONCR EEP 8 8. mezinárodní konference Termín a místo konání: 30. září až 2. října 2008, Ise-Shima, Japan Kontakt: http://concrete-lab.civil.nagoya-u.ac.jp/concreep8/ CONCR ETE ENGI N EER I NG I N U R BAN DEVELOP M ENT 4. středoevropský betonářský kongres • project development and financing • traffic structures • water and environment • residential and office buildings • architectural shapes in urbanistic views Termín a místo konání: 2. a 3. října 2008, Opatia, Chorvatsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.grad.hr/4ccc UTI LIZ ATION OF H IGH-STR ENGTH AN D H IGH-P ER FOR MANCE CONCR ETE 8. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 27. až 29. října 2008, Toshi Center Hotel, Tokio, Japonsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.jci-web.jp/8HSC-HPC/, více www.betontks.cz CONCR ETE – 21ST CENTU RY SU P ER H ERO fib sympozium Termín a místo konání: 22. až 24. června 2009, Londýn, Velká Británie Kontakt: fib group UK, c/o The Concrete Society, e-mail: [email protected], www.fiblondon09.com IABSE SYM POZI U M Termín a místo konání: 13. až 18. září 2009, Bangkok, Thajsko


2/2008

POZVÁNKA

ODBORNÉ ZAMĚŘENÍ A CÍL ŠKOLENÍ Základové a pažící betonové konstrukce stejně jako podzemní betonové části budov i průmyslových a inženýrských staveb bylo vždy nutno chránit proti působení a pronikání podzemní vody a zemní vlhkosti. V posledních letech se vývoj této ochrany ubírá směrem k zajištění trvalé vodonepropustnosti samotné betonové konstrukce. Takové vodonepropustné betonové konstrukce (vžilo se pro ně označení „bílé vany“) již není potřeba dále izolovat vnějšími izolačními vrstvami, které jsou – kromě svojí pracnosti a relativně vysoké ceny – navíc v horizontu požadované životnosti konstrukce (běžně 80/100 let) nedostatečně spolehlivé a prakticky neobnovitelné. Bílé vany se rozšířily zejména v Německu a Rakousku, dvou betonářsky velmi vyspělých zemích, s nimiž má ČR navíc mnohé vazby technické i obchodní, ale i v dalších zemích. Řada bílých van byla úspěšně realizována i v České republice. Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) ve spolupráci s ČBS Servis, s. r. o., vydala v roce 2006 v edici svých technických pravidel (TP ČBS) překlad rakouské směrnice Vodonepropustné betonové stavby – bílé vany (Richtlinie Wasserundurchlässige Betonbauwerke – Weisse Wannen, 12/2002). Tím dostala i technická veřejnost v ČR ucelený technický předpis komplexně pojednávající o tomto progresivním a perspektivním typu betonových konstrukcí. V roce 2007 realizovaly ČBS/ČBS Servis ve vazbě na vydaný předpis první dva běhy jednodenního školení o bílých vanách, které měly široký ohlas. Vzhledem k trvajícímu zájmu o tuto problematiku vás nyní zveme na 3. běh školení. SBOR LEKTORŮ Ing. Pavel Kasal, Ph.D. Ing. Pavel Lebr Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA

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

3. BĚH

NÍ ŠKOLE

Jaroslav Klíma Ing. Jan Perla Doc. Ing. Július Šoltész, PhD.

Školení

TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ Školení je jednodenní a bude se konat v Brně ve středu 14. května 2008 v hotelu Avanti, Střední 61. PŘIHLÁŠKY Řádně vyplněnou závaznou přihlášku na školení zašlete jednotlivě za každého vámi přihlašovaného účastníka, a to přednostně pomocí on-line formuláře na webové stránce ČBS www.cbsbeton.eu, příp. i poštou, faxem, nebo e-mailem na kontaktní spojení uvedené na této pozvánce.

BÍLÉ VANY VODONEPROPUSTNÉ BETONOVÉ KONSTRUKCE

POŘADATEL Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) ORGANIZÁTOR ČBS Servis, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 ☎ 222 316 195, 222 316 173 222 311 261 [email protected] URL www.cbsbeton.eu UZÁVĚRKA ZÁVAZNÝCH PŘIHLÁŠEK ÚČASTI: 25. DUBNA 2008!

14. května 2008 Brno, hotel Avanti

POZVÁNKA

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

CÍL A ZAMĚŘENÍ KONFERENCE 7. ročník jarní konference Technologie betonu bude Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) už podruhé pořádat v prostorách Domu hudby v Pardubicích. Konference o technologii betonu – významné, rychle se rozvíjející odborné disciplíně – tam získala větší prostor a vhodnější prostředí, což se v roce 2007 potvrdilo dalším vzrůstem zájmu stavebních techniků a inženýrů o tuto akci. Přesun konference do Pardubic umožnil zvětšit prostor pro neformální setkání odborníků a uspořádat společenský večer v oblíbeném hotelu Labe, s nímž se počítá i v letošním roce. Technologie betonu 2008 bude svojí náplní už tradičně hlavně reprezentativní průřezovou konferencí věnovanou nejnovějšímu vývoji technologie betonu. Snahou vědeckého výboru konference bude ovšem profilovat program přednášek podle aktuálně „nejživějších“ témat, k nimž se budou také vztahovat úvodní přednášky vyzvaných odborníků. Konferenci opět 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 A Novinky v technologii betonu B Nové metody a postupy zpracování čerstvého betonu C Vývoj v předpisech a aplikaci samozhutnitelného betonu D Vodonepropustnost a mrazuvzdornost betonu E Souvislosti nových norem pro provádění betonových konstrukcí F Vyztužování a svařování výztuže G Realizace staveb s uplatněním inovativních technologických postupů H Jakost, zkoušení a certifikace

7. konference

TECHNOLOGIE BETONU Technologie, provádění a kontrola betonových konstrukcí

2008

1993  2008 15 let

28. a 29. května 2008 Pardubice, Dům hudby

TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ Konference a doprovodná výstava se budou konat ve středu 28. května a ve čtvrtek 29. května 2008 v Koncertním sále Domu hudby v Pardubicích. VĚDECKÝ VÝBOR Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc., předseda Ing. Vlastimil Bílek, Ph.D. Ing. arch. Petr Lešek Ing. Jiří Dušek Ing. Michala Hubertová, Ph.D. Ing. Pavel Kasal, Ph.D. Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA Ing. Michal Števula, Ph.D. Ing. Jan Tichý, CSc. Ing. Vladimír Veselý POŘADATEL Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) ORGANIZÁTOR ČBS Servis, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 ☎ 222 316 195, 222 316 173 222 311 261 [email protected] URL www.cbsbeton.eu

...KOMPLETNÍ TECHNIKA PRO BETONÁŘSTVÍ Značka CIFA Vám přináší kvalitní a kompletní řešení technologického procesu betonářství již od 7. července 1928, kdy byla založena. Nabízíme tedy více než 80 let zkušeností a tradice. Vše od míchání k přepravě, čerpání a pokládání betonu je posláním betonářské techniky CIFA. Dnes má CIFA zastoupení na všech významných světových trzích s kompletním výrobním sortimentem, který nemá ve srovnání s jinými značkami, co do škály výrobků a zařízení, konkurenci. Z tohoto důvodu je potřeba říci, že pokud se rozhodnete pro nákup jakéhokoliv výrobku značky CIFA, společně s ním kupujete dlouholeté zkušenosti a know-how, a to jak u procesu mísení, přepravy a čerpání betonu tak i projektování bednění.

Zveme Vás na naši expozici a setkání na stavebním veletrhu IBF v Brně ve dnech:

22. – 26. dubna 2008

Více informací na: www.cifa.cz

Obchodní zastoupení a technická podpora: AGROTEC a.s., Divize stavební techniky Ing. Martin Buček - VOLEJTE: (00420) 724 313 099 PIŠTE: [email protected]

2008 B ETON PRO UDRŽITELNOU VÝSTAVBU

Recommend Documents