2008 P OZEMNÍ STAVBY. pour féliciter 2009

POZEMNÍ

STAV BY

pour féliciter 2009

6/2008

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

JOSEF GOČÁR

3/N

ĚMECKÁ CENA ZA BETONOVOU ARCHITEKTURU

VE SLUŽBÁCH MĚSTA HRADCE KRÁLOVÉ

/26

ZAJÍMAVÁ KONSTRUKCE BUDOVY GALERIE FÉNIX – CLARION CONGRESS HOTEL

/23

2008

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

3 3 / AK

DMINISTRATIVNÍ CENTRUM AVČÍ HORY

V

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

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

16/ V

ÝVOJ BETONOVÝCH MRAKODRAPŮ: OD INGALLS K BURJ DUBAI

TERASOVÝ DŮM PRAZE 5 KOŠÍŘÍCH

/20

Ročník: osmý Číslo: 6/2008 (vyšlo dne 15. 12. 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 /2

Jana Margoldová

TÉMA N Ě M EC K Á

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

C E NA Z A B ETONOVOU

ARC H ITE KTU R U

2008

/3

P RO F I LY B ETONÁŘSKÉ SP OLEČ NOSTI A VE SVĚTĚ –2. ČÁST Vlastimil Šrůma V ADY

A P OR U C HY STAVE B

V

VĚDA

E VROPĚ /10

–

A VÝZKUM

S TANOVE N Í

P OVRC HOVÉ P ÓROVITOSTI

P OH LE DOV ÝC H B ETON Ů

/52

Rudolf Hela, Jan Přikryl

R IZI KOV Ý FA KTOR

VE STAVE B N ICT VÍ

/15

JIří Dohnálek

S TAV E B N Í

T E R ASOV Ý DŮ M V P R A ZE 5 K OŠÍ Ř ÍC H Pavel Hnilička

C E NTR U M

/16 /20

/33

H I S TO R I E

M AT E R I Á L Y

/26

/38

C E M E NT A STAVE B N Í Jan Gemrich

/43

CHEMIE

MOŽNOSTI TEC H NOLOG I E V YSOKORYC H LOSTN ÍC H

VODN ÍC H PA PRSKŮ PŘ I SANAC ÍC H B ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í

Lenka Bodnárová, Libor Sitek, Rudolf Hela, Josef Foldyna B EZESPAR É

Jaroslav Halvonik

/56

N AVR HOVÁ N Í Jiří Máca

/65

KO NSTR U KC Í NA Ú Č I N KY ZE M ĚTŘ ESE N Í

S VA ŘOVÁN Í B ETO NÁŘSKÉ V ÝZTU ŽE – HOSP ODÁR N É Ř EŠE N Í Jiří Šmejkal, Jaroslav Procházka

/70

P ROF . I NG . B Ř ETISL AV T E PLÝ , CS C ., PĚTASE DM DESÁTI LET Ý

/55

Ž IVOTN Í J U B I LE U M I NG . V L ADI M Í R A T VRZN Í K A , CS C .

/76

Ž IVOTN Í J U B I LE U M I NG . D I M ITR I J E P U M E HO , D R S C .

/78

BETONÁŘSKÉ

/79

/44

DODATEČ N Ě PŘ E DPÍ NAN É

B ETONOVÉ P ODL AHY

Pavel Vaněk, Pavel Smíšek

/50

S E M I NÁŘ E ,

DNY

2008

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

FIREMNÍ

/80

P R E Z E N TAC E

Mott MacDonald SSBK Ing. Software Dlubal JUNIORSTAV Betosan SMP CZ MABA Prefa VSL fib Sympozizum BETONOVÉ POVRCHY

/9 /14 /43 /53 /55 /69 /75 /3. /3. /4 .

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 6/2008

Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7 Sazba: 3P, s. r. o., Radlická 50, 150 00 Praha 5 Tisk: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5

A TECHNOLOGIE

O H N IVZDOR NÝ B ETON Bernd Van den Bossche

N OVÉ

C E RT I F I K AC E

AKTUALITY

K AVČ Í H ORY

J OSE F G OČÁR V H R A DC I K R Á LOVÉ Jakub Potůček

•

LOK ÁLN E P ODOPR ET ÝC H DOSI E K

Z A J Í MAVÁ KONSTR U KC E B U DOV Y G A LE R I E F É N IX – C L AR ION C ONG R ESS H OTE L Martin Čvančara /23 A DM I N ISTR ATIVN Í Zdeněk Zítek

J AKOST

Z AVÁ DĚ N Í ČSN EN 1992-1-1 N AV R HOVÁN Í B ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í DO PR AXE – P R ETL AČ E N I E

KONSTRUKCE

V Ý VOJ B ETONOV ÝC H M R A KODR A PŮ : OD I NGALLS K B U R J D U BAI – DOKONČ E N Í Mir M. Ali

NORMY •

Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., 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.

STR. OBÁLKY STR. OBÁLKY STR. OBÁLKY

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, 604 237 681 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, studentské 270,- Kč (včetně poštovného, 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: Mercedes-Benz Museum ve Stuttgartu, foto: Christian Richters BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVODNÍK EDITORIAL

MILÉ

ČTENÁŘKY, MILÍ ČTENÁŘI,

polovina adventu už je za námi a čas vánoční se už kvapem blíží. Je to období očekávání. Křesťanské náboženství to má jednoduché; příběh, který se váže k noci z 24. na 25. prosince, je známý a neměnný. O očekávání se sice mluví, ale ve skutečnosti se nic nečekaného nestane. Zato media a marketinkové triky obchodníků nás masírují očekáváním krásných Vánoc už od konce října. Vzpomínám na ten čas dětského těšení a očekávání, zda se mi splní má nevyslovená přání. Ta přání všednodenní někdy nedokážeme, nebo nechceme jasně vyjádřit. Místo „přeju si, aby...“, nebo „chci, aby ...“ řekneme raději neurčité „očekávám, že...“ a aktivitu přehodíme na druhou stranu stolu. Někdy neřekneme nic, a když se situace nevyvíjí podle našich představ, dříve či později naznačíme, že naše očekávání byla jiná. Kdo je však měl tušit? I nám samotným může být za těžko si v sobě ta očekávání formulovat ve slovech, abychom je dokázali sdělit, někdy se v nás odehrávají jen v úrovni emocí a pocitů. Během posledního roku se mi slovo očekávání začalo spojovat s pojmem pohledový beton. Mluví se o něm stále častěji, ale je jasné, že představy o něm jsou různé. Ta různost pohledů se však obvykle ukáže, až je hotovo. Dokud se projekt připravoval, stačilo pouze sdělení, že ta plocha bude z pohledového betonu a očekávalo se, že všem zúčastněným je jasné, o co jde a že všichni si ji představují stejně. Ta různorodost přístupu se objeví nejpozději s odbedněním první hotové plochy (v lepším případě se jedná o zkušební vzorek pohledového betonu), a začnou diskuze, co je a co není reálné. Stavebník/investor očekává za přiměřené (= nízké) náklady co nejlepší (= maximální) výsledek, který by pokryl jeho potřeby sdělené i všechna nevyslovená přání (předal snad jejich seznam architektovi, aby ten si je odškrtal?). Architekt očekává, že jeho návrh plní sdělené (i ty tušené) potřeby stavebníka a od stavitele (stavební výroby) očekává, že porozumí způsobu, kterým popisuje navržené řešení a uskuteční ho přesně podle jeho představ. Stavební výroba očekává za nízké vložené náklady maximální zisk. Není na tom nic divného, v podstatě to není ani špatné, pokud se jim podaří splnit očekávání stavebníka. Diskutovat, tedy vzájemně komunikovat, otevřeně argumentovat, obhajovat svůj názor, snažit se o pochopení názoru ostatních, jejich pravidla a formu, moc z toho jsme se v našich školách nenaučili. Jak z toho ven (mám na mysli pouze ten pohledový beton)? Je řešením připravit na vše normy, aby vše bylo nezpochybnitelně definováno? A dokážeme při přípravě norem předvídat všechny situace? Když slyším stesky na neexistenci normy na pohledový beton u nás, ať už ze strany architektů nebo stavební výroby, vybavím si ty krásné betonové stavby, které se objevují znovu a znovu v nových číslech zahraničních architektonických časopisů. Že by tam měli tak prozíravé normotvůrce, kteří už pod paragrafy a číslované odstavce zahrnuli barevný beton všech odstínů červené, od růžové po temně rezavou, zelený, černý, žlutý, betony režné, hrubé, různě zdrsněné, nebo s nahodile rozhozenými či naopak zcela pravidelný2

mi otisky mušlí, trav, listů, betony hladké, broušené a vyhlazené do vysokého lesku a všechny ty další, které si právě teď architekti a designéři vymýšlejí. Z příběhů jednotlivých staveb je zřejmé, že více než o normy a předpisy se opírali o vzájemnou komunikaci, jejíž výsledek byl formulován do smluv. Někdy ta komunikace, pod kterou byla zahrnuta i výroba všech zkušebních vzorků, dokud se zúčastněné strany nedohodly na jejich vzhledu, trvala dlouho, roky. Jindy, pokud se vycházelo už ze známého, opakovaně odzkoušeného a výrobou byla pověřena osvědčená firma, bylo vše hotovo raz dva. Kromě úspěšných realizací jsou překvapivě prezentovány i chyby nebo nepodařená řešení. Dokonce o úskalích betonových povrchů vydalo knihu renomované nakladatelství. Vychází se ze známého úsloví, že chybami se člověk učí. Autoři příspěvků buď nemuseli dát své texty ke schválení PR oddělením svých zaměstnavatelských firem, nebo jsou v těchto odděleních natolik osvícení PR manažeři, kteří si uvědomují, že se firma neshodí před zákazníky, pokud připustí, že obtíže byly, a její odborníci je vyřešili, a doporučí tak přímo konkurenci, jak jim předcházet. Příště třeba zase oni nebudou muset opakovat chyby, kterými už prošli jiní. Je k naší škodě, že zodpovědnými PR pracovníky našich stavebních organizací bývají jen zřídka stavební odborníci. Nedokáží tedy ocenit důležitost způsobu řešení problému, neuvědomují si, že to může posunout odvětví (i jejich firmu) dál, když se nebude opakovaně řešit už vyřešené, odborně je to nezajímá, vidí v tom pouze černou čmouhu přes usilovně budovanou nablýskanou fasádu firmy. Očekávání těchto dnů jsou směřována nejen k Vánocům, ale i k budoucím projevům a dopadům hospodářské krize, která se rozlévá po celém světě. I v obdobích, kdy se relativně daří, je v naší společnosti vidět, že nemáme mnoho chuti nést přímou osobní zodpovědnost za svá rozhodnutí. Dá se očekávat, že přicházející období bude v tomto směru náročnější a bude nekompromisně vyžadovat mnohá rozhodnutí. Pro dny nejbližší vám na závěr přeji, aby se vaše vánoční očekávání beze zbytku naplnila, užili jste si klidu a pohody dle svých představ. Pro příští týdny a měsíce vám přeji dostatek sil a správných podkladů pro vaše rozhodování. My v redakci se budeme snažit pro vás i nadále připravovat zajímavé a poučné příspěvky odevšad, kde se děje něco kolem betonu. Třeba vám pomohou nasměrovat vaše očekávání do splnitelných oblastí.

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Jana Margoldová

6/2008

TÉMA TOPIC

NĚMECKÁ

CENA ZA BETONOVOU ARCHITEKTURU 2008 THE ARCHITECTURE IN CONCRETE AWARD FOR OUTSTANDING BUILDINGS IN GERMANY

Letos již po sedmnácté uděloval Německý federální svaz cementářského průmyslu (BDZ) společně se Svazem německých architektů (BDA) prestižní ceny za betonovou architekturu. Komise, v jejímž čele stál hamburgský architekt Jan Störmer, vybírala nejlepší stavby ze 121 přihlášených návrhů. V článku představujeme čtenářům dvě ze tří vítězných staveb, Mercedes-Benz Museum ve Stuttgartu a konverzi válečného bunkru v Berlíně na prostory sbírek moderního umění a jednu ze čtyř staveb, které získaly čestné uznání – přístavbu a vestavbu zámku Freudenstein ve Freibergu pro Saský důlní archiv a mineralogické sbírky. The prestigious Architecture in Concrete Prize awarded for the 17th time by the Federal Association of the German Cement Industry (BDZ) has been divided. The price was offered in coo-

peration with the Association of German Architects (BDA). This year the jury, under the chairmanship of Hamburg architect Jan Störmer, had 121 submissions from which to make their choice. There are introduced two of three winners MercedesBenz Museum in Stuttgart, House of Boros Collection in Berlin – the conversion of a war bunker and one of four honourable mentions – Saxony Mining Archive and Mineral Collection in Castle Freudenstein in Freiberg.

Obr. 1 Situace Fig.1 Layout Obr. 2 První 3D návrh prostorově zakřivené plochy Fig. 2 1st 3D design Twist & Legend space Obr. 3 Opakování prvku ve spirále Fig. 3 Twist reccuring element Obr. 4 a) Počítačový 3D model, b) prostorový řez Fig. 4 a) Computer 3D model, b) 3D section

1

2

3

4a

4b


6/2008

3

TÉMA TOPIC

5 Obr. 5 Prostorová plocha bednění s osazenou betonářskou výztuží a rozvody pro sprinklery Fig. 5 Space surface of scafolding with located reinforcement and sprincler units Obr. 6 Hotový přechodový prvek Fog. 6 Mock-up twist Obr. 7 a) Ochrana rohů sloupu během stavby, b) ochrana výztuže Obr. 7 a) Protection of column corners, b) protection of reinforcement

7b

7a

4

6

MERCEDES-BENZ MUSEUM VE STUTTGARTU Vítězství stavby Mercedes-Benz Musea ve Stuttgartu (Ben van Berkel/UNStudio) komise zdůvodnila slovy: „komplexní revoluční projekt z hlediska betonové konstrukce i nového přístupu k muzejnímu objektu – výjímečné výzvy vyžadují výjímečná řešení. Architekti navrhli dynamický prostorový systém, který brilantním způsobem reprezentuje svůj obsah, historii motorizmu. Architekti s inženýry využili všechny dostupné možnosti současného technického pokroku v projektování i stavební výrobě, např. stěny z pohledového betonu ve tvaru prostorových ploch s dvojitou křivostí si vyžádaly inovativní přístup nejen v návrhu a sestavení bednění, ale i ve způsobu ukládání betonu.“ Realizace stavby s velmi náročnou geometrií byla možná pouze za použití nejnovějších počítačových a softwarových systémů k projektování a navrhování staveb. Silným dojmem na komisi zapůsobil flexibilní, členitý, ale v podstatě nepřerušený vnitřní prostor, který kurátorům dává naprostou volnost pro obměňování uspořádání rozsáhlých sbírek. Je to mistrovský kousek betonového stavitelství, který se již stal ikonou moderní muzeální architektury [1, 2]. O návrhu budovy architekt Ben van Berkel říká: „Základním motivem pro návrh konstrukce muzea byl jetelový trojlístek, matematicky vyjádřen třemi vzájemně se překrývajícími kruhy. Jejich průnik tvoří trojúhelník se zaoblenými stranami – prostorné atrium na celou výšku muzea, ze kterého vybíhají vodorovně jednotlivá plata s výstavními prostory na výšku jednoho nebo dvou podlaží. Je to komplexní prostor, návštěvník muzeum nevnímá jako trojlístek. Pomocí strohého modelu jsme byli schopni si uspořádat všechny představy o vnitřní infrastruktuře, výstavních prostorách, programu i o vlastní nosné konstrukci. Sledovali jsme představu, jak se návštěvník pohybuje chrono-


6/2008

TÉMA TOPIC

8 9a

9b

Obr. 8 Pohled na staveniště Fig. 8 View of the building site Obr. 9 a) Zbrušování pohledových povrchů betonové konstrukce, b) výsledek Fig. 9 a) Abrasion of fair-face concrete, b) final surface

logicky uspořádanými expozicemi od shora dolů, sleduje vodicí linii jakoby cestoval časem. Linie je chvílemi stěnou, později stropem nebo podlahou a končí v prostoru, a stírá tak rozdíly mezi linií, plochou a objemem.“ Výstavní prostor architekt popisuje slovy: „Budova se kolem Vás otáčí, ovíjí Vás svými protiklady; teď vidíte předměty a lidi, teď ne. Může to trvat šest hodin, než si prohlédnete všechna auta, všechna vyobrazení. Určitě navštívíte budoBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2008

5

TÉMA TOPIC

vu několikrát než si o ní uděláte představu. A v kterémkoli bodě bude pro vás obtížné určit, kde právě jste. Můžete být na správném místě ve špatném prostoru nebo ve správném prostoru na špatném místě. Budova se bude neustále otevírat a překvapovat vás. Svou cestu však neztratíte.“ www.mercedes-benz.com/museum Autor fotografií a obrázků: 1 až 9a UNStudio, 9b až 12 Christian Richters

Architektura Návrh konstrukce Management projektu Dodavatel 10

11a

Architektonická soutěž Otevření muzea

UNStudio, Amsterdam, The Netherlands Werner Sobek Engineering & Design, Stuttgart Wenzel + Wenzel, Karlsruhe ARGE Neues Mercedes-Benz Museum: Ed. Züblin AG, Stuttgart Wolff & Müller GmbH & Co. KG, Stuttgart 2002 květen 2006

11b Literatura: [1] The 2008 Architekturpreis Beton, opus C, Concrete Architecture & Design, 2/2008, str. 12–17 [2] UNStudio: Digital modernity in fair-faced concrete, opus C, Concrete Architecture & Design, 2/2008, str. 18–25 [3] Podklady a materiály architektonického studia UN Studio, Amsterdam Obr. 10 Z přípravy expozice muzea Fig. 10 During the arrangement of the expositions Obr. 11 Průhledy výstavními prostory a, b) Fig. 11 Views through expositions a, b)

12

6

Obr. 12 Pohled na dokončené muzeum Fig. 12 View of the completed building


6/2008

TÉMA TOPIC TRVAN LIVOST A PŘ IZPŮSOB IVOST Trvanlivost a přizpůsobivost materiálu jsou dvě nejvýraznější vlastnosti další z vítězných staveb – konverze historického monumentu, protileteckého válečného bunkru na prostory sbírek současného umění. Protiletecký kryt byl postaven v Berlíně v roce 1942 pro německou železniční společnost. Měl chránit cestující, kteří přijížděli na Friedrichstrasse Bahnhof, v případě náletu bombardérů nepřítele. Objekt navržený architektem Karlem Bonatzem mohl na pěti podlažích ochránit až tři tisíce lidí. Symetricky uspořádaný vnitřní prostor obepínají 1,8 m silné obvodové betonové zdi a nahoře je překryt 3 m silnou plochou betonovou střechou. Čtyři identické fasády z režného betonu inspirované klasickou architekturou byly zdobeny jemnými detaily. Do budovy vedou ze všech čtyř stran zdvojené vchody tak, aby se všichni dostali do úkrytu co nejrychleji (obr. 13). V roce 2003 koupil objekt Christian Boros a oslovil ateliér Realarchitektur, aby zde navrhnul pro něj a jeho rodinu byt a výstavní prostory a depozitáře pro jeho sbírku současného umění. Šedesát let starý betonový blok teď slouží zcela novému účelu. Fasády byly očištěny, šrámy z války však na nich zůstaly ponechány jako svědectví. Vybrané vnitřní stěny a stropy (některé 2,3 m tlusté) byly vyřezány diamantovou pilou. (Celkem bylo z objektu vyřezáno a jinak vybouráno 750 m3 betonu.) Došlo tak ke spojení prostorů vertikálně i horizontálně. Ve všech podlažích jsou výstavní prostory uspořádány v kruhu kolem centrálního otevřeného prostoru. Uspořádání exponátů bylo navrženo architekty v úzké spolupráci s jejich autory a majitelem sbírky Christianem Borosem (obr. 14). Otevření a spojení prostorů umožňuje prohlížet si vystavená díla z různých úrovní a lépe pochopit záměr jejich autorů. Nový prostor je nesmírně různorodý, jen některé stěny jsou omítnuty, většina povrchů zůstala původní, pouze surový režný beton. O to silněji působí v kontrastu s vystaveným uměním. Na střeše objektu vznikl nový půdní byt. Nejprve bylo ze 3 m tlusté střechy vyřezáno 150 m3 betonu. Stavba zde tedy probíhala více odnímáním materiálu, než jeho přidáváním. Z povrchů stěn nového bytu tak vystupují jako připomínky minulosti zbytky původní ocelové výztuže. Pojetí otevřeného obytného prostoru a jeho zařízení je však nekompromisně moderní a současné. Projekt Architektonický návrh Statika Projekt Realizace

Boros Collection, Berlín Realarchitektur Ingenieurbüro Herbert Fink a Christian Bergholz 2003 2004 až prosinec 2007

13

14a 14b

Autor fotografii Noshe / Andreas Gehrke

Obr. 13 Sbírka současného umění Christiana Borose v rekonstruovaných prostorách původního protileteckého krytu v Berlíně Fig. 13 Boros’s Collection of contemporary art in reconstructed object of Air raid Bunnker in Berlin Obr. 14 Rekonstruované výstavní prostory a), b) Fig. 14 Reconstructed exhibition staces a), b) BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2008

7

TÉMA TOPIC

17

15

A1

16a

16b

V E S TAV B A A P Ř Í S TAV B A – H I S T O R I E A S O U Č A S T N O S T Přizpůsobivost kombinovaná s masivností materiálu, to jsou nejvýraznější rysy Saského důlního archívu a sbírky minerálů, jež jsou nově umístěny na zámku Freudenstein ve Freibergu. Zámek Freudenstein, původně románské panské sídlo, byl

18

8

během století často přestavován a upravován dle požadavků majitelů. Prošel několika transformacemi i z hlediska využití, ze sídla na zbrojnici, nemocnici a nakonec sýpku. Po té co se dostal do majetku města Freiburg byla v roce 2005 vyhlášena soutěž o řešení nového využití interiérů zchátralé dominanty města. Vyhrál ji architektonický atelier AFF Architects z Berlína. Na otázku jak ochránit historické knihy a mapy nevyčíslitelné hodnoty, které měly být v objektu uloženy, před působením střídání vlhkosti a světla odpověděli architekti svérázně: postavit dům v domě. Pouze 156 týdnů uběhlo mezi rozhodnutím poroty a dokončením přestavby. Od podzimu 2008 se zámek stal novým domovem nejucelenějšího archívu historických dokumentů (map a textů) o dolování v Evropě a snad největší světové sbírky minerálů. Při příchodu do prostorného čtvercového nádvoří tzv. Nového zámku si návštěvník ihned všimne tmavošedé betonové přístavby vstupních prostor. Pokračování budovy je vestavěno do původního kostelního křídla zámku. Jeho loď za svými

19a

19b


6/2008

mohutnými zdmi bezpečně ukrývá ve vestavěném betonovém bloku na čtyřech podlažích celou historii saského dolování. Nová konstrukce jakoby prorůstá historickými zdmi zámecké kaple a středověké zbrojnice a původními okenními otvory vystrkuje konzoly současných stíněných oken. Prof. Arthur Ruegg o betonu řekl: „Z hlediska architektonického výrazu, kterého mělo být dosaženo, není možné betonu přisuzovat pozitivní nebo negativní působení – je nevinný.“ Jeho nevinnost společně s jedinečnou čitelností starého a nového propůjčují objektu neopakovatelnou atmosféru. Kontrast betonových povrchů (tmavý uhelnatý, strukturovaný, hladký) a pečlivě opravených historických částí potvrzují koncepční a současně kreativní metody přístupu. Uvažujeme-li o působení jednotlivých použitých materiálů, musíme uznat, že nejvýraznější dojem zanechávají otesané betonové hrany. Antracitově zbarvená cementová matrice drží zrna křemene, která se třpytivě lesknou odštípnutými plochami. Homogenní hrubý povrch betonu promyšleně kontrastuje se světlými povrchy historických obvodových zdí. Projekt Klient Uživatel Architektonický návrh Konstrukce Soutěž Realizace

Zámek Freudenstein Město Freiberg Saský státní důlní archiv, TU Berkakademie Freiberg, Mineralogické oddělení AFF Architects, Berlín Ingenierbüro Dr. Krämer GmbH, Berlín 2005 březen 2006 až leden 2008

Literatura: [1] Materiály AFF Architects, Berlin [2] The 2008 Architecturpreis Beton, opus C, Concrete Architecture & Design, 2/2008, pp. 12–16 [3] AFF Architekten: Terra Mineralia, opus C, Concrete Architecture & Design, 4/2008, pp. 24–31

Fotografie: arch. atelier AFF Architects Připravily Lucie Šimečková a Jana Margoldová

Obr. 15 Vnitřní nádvoří zámku s tmavou betonovou dostavbou nového vstupu do archívu a sbírek Fig. 15 Antracite concrete extension of the new entry into the archive and collections in the castle inward quadrangle Obr. 16 Schematické řezy přestavbou a) podélný, b) příčný Fig. 16 Section scheme, a) longitudinal, b) cross-section Obr. 17 Vnitřní betonová dostavba Fig. 17 Internal concrete extension Obr. 18 Betonový blok archívu prorůstá historickou budovou Fig. 18 A concrete house included into a historical house Obr. 19 Spojení nových a původních materiálů v interiérech, a) vstupní hala, b) čítárna Fig. 19 Connection of new and original materials in interiors, a) entrance hall, b) reading room

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

BETONÁŘSKÉ

SPOLEČNOSTI V EVROPĚ A VE SVĚTĚ – 2. ČÁST EMINENT CONCRETE SOCIETIES OF THE WORLD – PART TWO

VLASTIMIL ŠRŮMA Dokončení článku z čísla 5/08

RAKOUSKO Rakouská betonářská společnost ÖVBB je dnes České betonářské společnosti v souhrnu rozhodně nejbližší, a to především obdobnou velikostí, středoevropskou mentalitou a technickými podmínkami na stavbách. Množství společných akcí a projektů se zvyšuje, obě země jsou členy Středoevropské betonářské iniciativy CCC a aktuálně začaly spolupracovat na kurzech BETONakademie (obr. 7)

i v češtině pro podmínky vzdělávání technické veřejnosti v ČR. Charakterem svojí členské základny a postupnou transformací svého zaměření od „čistého“ betonu směrem ke komplexním a co nejefektivnějším technologiím jde ovšem ÖVBB ve stopách německého DBV. I v ÖVBB jsou dnes řádnými členy pouze stavební firmy (spíš ty větší a největší) a jsou to dnes proto ony, kdo generuje cíle a technické zaměření současných projektů společnosti. Rakouská ÖVBB vydává kvalitní a pro podmínky stavebnictví ČR relativně dobře aplikovatelná technická pravidla (Richtilinie – obr. 8b). Ta také v několika případech tvoří základ zpracovávaných technických pravidel ČBS. Významnou akcí jsou Rakouské betonářské dny pořádané (střídají se s německými) každý sudý rok (obr. 9a). Vzhledem k vynikajícímu uplatnění rakouských firem a technologií po celém světě

se na rakouském Betontagu lze efektivně seznámit s řadou významných staveb. O značném vlivu a vysoké prestiži ÖVBB na rakouském betonářském trhu svědčí i zavedený a respektovaný systém udělování „certifikátů“ kvality (tzv. ÖVBBGütezeichen) těm firmám a výrobkům (obr. 9b), které splňují kritéria daná pravidly ÖVBB. S K A N D I N ÁV I E

A

FINSKO

V každé ze skandinávských zemí (včetně Finska) působí relativně malá, ovšem vesměs velmi vyspělá betonářská společnost zabezpečující vývoj a transfer know-

7a 7b

10

8a

11b

8b

9b

10

11a

9a


6/2008

PROFILY PROFILES how kolem betonu pro potřebu místních stavebních firem a konzultačních kanceláří. Na severu Evropy je v důsledku klimatických podmínek na vysoké úrovni betonová prefabrikace a tradičně je zde těsná vazba mezi stavebními inženýry a architekty, jinde zřídka vídaná. Zvlášť výrazné jsou tyto dva rysy ve Finsku, kde např. u časopisu Betoni čtenář neví, zda je to periodikum zaměřené víc na architekturu a design nebo na beton (obr. 10). Švédská betonářská společnost pořádá jednou za čtyři roky jakési rozšířené Betonářské dny nazývané „Betonová horečka“ (obr. 11a) – komplexněji pojatou akci, kde se kromě obvyklých technických přednášek, výstavy atd. snaží formou anket, diskuzí, vystoupením přizvaných odborníků z jiných vědních a společenských oborů a atraktivním společenským programem podnítit vždy vlnu zájmu o beton a možnosti jeho nových aplikací ve stavebnictví. Švédský Betongföreningen je také jednou z betonářských společností, která pravidelně uděluje domácím i zahraničním významným osobnostem čestné medaile (obr. 11b).

F R A N C I E , B E LG I E , I TÁ L I E , ŠPAN Ě LSKO

Skupina těchto významných evropských zemí buď nemá betonářské společnosti (Francie, Španělsko) a jejich činnost je soustředěna v sekcích šíře působících inženýrských svazů (typicky francouzská AFGC) (obr. 13), anebo jsou jejich společnosti natolik soustředěné na dění uvnitř svých zemí, že nejsou na mezinárodní scéně nijak zvlášť viditelné. To je případ Belgické betonářské společnosti, finančně navíc závislé na svazu producentů cementu a pojiv v Belgii, ale i případ italského Aicapu. Nesporným handicapem je v případě těchto svazů i jistá jazyková bariéra, která znesnadňuje komunikaci (webové stránky těchto společností jsou např. pouze v národních jazycích). Škoda je to zejména v případě Francie, která stále zůstává v oblasti betonu jedním z hlavních motorů technologických inovací, neotřelých technických řešení a skvělých, působivých staveb. SPOJENÉ

Již před řadou let se betonářské společnosti Skandinávie propojily v Nordic Concrete Federation, která dodnes vydává vědecký betonářský časopis a pořádá Skandinávské betonářské dny (obr. 12). Tradičně hlavním odborným zaměřením je chování a trvanlivost betonu v klimaticky tvrdých severských podmínkách.

S T ÁT Y A M E R I C K É

Spojené státy jsou jistým světem samy o sobě a nelze na pár řádcích jejich betonářské svazy zevrubněji charakterizovat. Vedle dominantní, globálně aktivní ACI (American Concrete Institute) půso-

Obr. 7 Rakouský projekt systému školení BETONakademie Fig. 7 Austrian system of training courses BETONakademie Obr. 8 Základní dokumenty vydávané rakouskou ÖVBB: a) Informační čtvrtletník, b) Richtilinien Fig. 8 Basic documents issued by Austrian ÖVBB: a) Member information quarterly, b) Richtlinies Obr. 9 Významný projekt ÖVBB: a) Rakouské betonářské dny, b) certifikace Fig. 9 ÖVBB’s eminent project: a) Austrian Concrete Day, b) Certification Obr. 10 Finský vynikající časopis o betonu a architektuře Betoni Fig. 10 Outstanding Finnish journal on concrete and architecture Betoni Obr. 11 Významné projekty Švédské betonářské společnosti: a) festival „Betonová horečka“, b) Zlatá medaile za zásluhy o beton Fig. 11 Important projects of Svenska Betongföreningen: a) Festival Betongfeber, b) Gold Medal Obr. 12 Významný společný projekt skandinávských betonářských společností: Skandinávské betonářské dny Fig. 12 Important projects of Nordic Concrete: Nordic Concrete Day Obr. 13 Informační občasník francouzské AFGC Fig. 13 Member information leaflet of French AFGC Obr. 14 Periodika vydávaná ACI: a) Informační občasníky pro členy, b) časopis Concrete International Fig. 14 Periodical issued by ACI: a) Member information, b) Concrete International journal

12

13


14a 6/2008

14b

11

PROFILY PROFILES

bí v mezinárodním měřítku ještě minimálně dvě další významné instituce, a to PCI (Precast Concrete Institute) a PTI (Post-Tensioning Institute). Kromě ukázek základních periodik (obr. 14) lze jen doporučit návštěvu jejich webových stránek, zejména webu ACI, kde lze nalézt mj. linky na desítky dalších, více specializovaných svazů působících v USA (nejen) v oblasti betonového stavebnictví. Pro ACI jsou charakteristické systematičnost a značné nasazení, s nimiž působí i mimo území USA v úsilí rozšířit členskou základnu, typicky v Jižní Americe, Asii a Africe. Nijak zvlášť skrývaným cílem je dosáhnout přes zahraniční členy aplikace technických norem, navazujících předpisů i technologických standardů a zvyklostí USA a ACI v projektové a stavební praxi co největšího množství cizích zemí. V takto „harmonizovaném“ prostředí stavebních projektů v těchto zemích se pak následně severoamerické firmy snadněji obchodně prosadí. Tento dravý aspekt aktivit ACI a její, řekněme typická, podprahová mocenská arogance jsou dlouhodobě citlivým tématem jak vztahu ACI s fib, tak ale např. i s Japonským betonářským institutem a Australskou betonářskou společností, viz dále. JIŽNÍ AMERIKA

A AFRIKA Největší jihoamerickou betonářskou společností je brazilský IBRACON, ale relativně vyspělé betonářské společnosti lze nalézt i v Argentině, Mexiku a samozřejmě v Chile. Jejich historickou slabostí byla dlouho absence vlastních technických norem, což se mění až v posledních letech. Vliv ACI a amerických standardů je tu tradičně velmi silný. Tak jak tento kontinent ovšem nabírá na ekonomické síle a roste životní úroveň obyvatel, nabírají na významu, počtu členů a rozsahu aktivit i místní betonářské společnosti. Pro zahraničního zájemce neznalého španělštiny, resp. portugalštiny jsou webové stránky těch-

12

15

16

to společností nesrozumitelné, angličtiny v nich je poskrovnu. Tradičně velmi vyspělou (ale v Africe žel stále víceméně jedinou) je Jihoafrická betonářská společnost. Vzhledem k historickému vývoji a angličtině má tradičně úzké vazby na společnosti UK, USA a Austrálie. JAPONSKO

Vedle USA je Japonsko zemí s nejhustší strukturou různě působících (i regionálně a resortně) inženýrských svazů a společností více či méně se specializujících na určité typy konstrukcí nebo technologií. Dominantní je ovšem Japonská betonářská společnost (Japan Concrete Institute – JCI), která je v oboru betonářského výzkumu a aplikovaného know-how v této zemi bez konkurence a vydává (částečně i v angličtině) výjimečně hodnotné publikace a mj. i časopis Japan Concrete Journal (obr. 15). Ještě těsně po roce 2000 jezdili evropští experti vést do Japonska odborné workshopy, dnes se (a to platí i o dalších zemích jihovýchodní Asie) proud špičkových technických poznatků vyrovnává, někdy dokonce obrací. AUSTRÁLIE Jednu z nejvyspělejších betonářských společností na východní polokouli představuje dlouhá léta Australská betonářská společnost (Concrete Institute of Australia – CIA). Regionální členění, vyspělý klubový a spolkový život, propracovaný systém odborných kurzů a zajímavé, nápadité časopisy a prezentační materiály jsou pro tuto velkoryse se projevující společnost příznačné. Návštěva webo-

17 Obr. 15 Vysoce uznávaný Japan Concrete Journal Fig. 15 Highly appreciated Japan Concrete Journal Obr. 16 Informační leták australského CIA Fig. 16 Information leaflet of Australian CIA Obr. 17 Cenný materiál vydaný ECSN – soubor Best Practices /in Concrete/ Fig. 17 Valuable material issued by ECSN – set of Best Practices /in Concrete/

vých stránek CIA je prakticky vždy atraktivní už pro množství technických materiálů, které nabízí volně ke stažení, samozřejmě v přístupné angličtině. Vedle skandinávských zemí je Austrálie také zemí kladoucí největší důraz na zdařilé architektonické ztvárnění konstrukcí a staveb z betonu. ECSN

Engineer Concrete Societies Network

Dvanáct evropských betonářských společností vytvořilo v roce 1993 již výše zmíněné ECSN. Členskými státy jsou dnes: Belgie, Česká republika, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Norsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko a Velká Británie. Francie a Španělsko se projektů ECSN ovšem již delší dobu neúčastní. Aktivity a projekty ECSN jsou v podmínkách ČR relativně dobře známy, podrobnosti lze nalézt na webových stránkách tohoto sdružení. Aktuálně lze připomenout soutěž Vynikající evropská betonová konstrukce 2006 až 2007, jejíž vítězové budou vyhlášeni na letošních 15. Betonářských dnech v Hradci Králové.


6/2008

PROFILY PROFILES Celkově není ECSN v současnosti v nijak oslnivé kondici. Toto sdružení vždy bylo a pravděpodobně i bude neocenitelnou platformou výměny nápadů a zkušeností mezi jednotlivými národními společnostmi. V rovině vzájemného přebírání projektů, dorovnávání úrovně těch větších a zdatnějších společností těmi menšími a méně rozvinutými, i co do bilaterální spolupráce a výpomoci funguje ECSN téměř ideálně. Dlouhodobě se ovšem nedaří nalézat a efektivně realizovat společné, „evropské“ projekty. V nesnadné době v tom není ECSN jiná než mnohé další celoevropské instituce.

jekty především v regionu jihovýchodní Asie a usiluje o koordinaci technické (hlavně normativní) politiky adekvátní podmínkám v této oblasti světa. U jejího zrodu stály Japonsko a Austrálie, které cítily potřebu instituce tvořící jistou protiváhu vlivu ACI v regionu. Navíc dozrála v průběhu 90. let potřeba vytvoření vlastních asijských betonářských a stavebních norem, o něž by bylo možno opřít návrh a realizace často mimořádných konstrukcí ve zvlášť náročných podmínkách východní a jihovýchodní Asie (seizmicita oblasti, sopky, tajfuny, cunami aj.). T Y P O LO G I E

AC F

Závěrem je třeba se zmínit o významné východoasijské betonářské iniciativě, jejíž počátek sahá ještě do 90. let a která vyústila v roce 2004 v založení Asijské betonářské federace (Asian Concrete Federation – ACF). V současnosti tvoří federaci ACF betonářské společnosti těchto dvanáct asijských zemí: Austrálie Indonézie Indie Malajsie Japonsko Korea Nepál Filipíny Singapur Thajsko Tchaj-van Vietnam

BETONÁŘSKÝCH

SPOLEČNOSTÍ

Concrete Institute of Australia Indonesian Society of Civil and Structural Engineers Indian Concrete Institute Institution of Engineers Malaysia Japan Concrete Institute Korea Concrete Institute Nepal Concrete Institute Philippine Institute of Civil Engineers Singapore Concrete Institute Thai Concrete Association Taiwan Concrete Institute Vietnam Concrete Association

Třináctým členem je vlivná a významná ICCMC (International Committee on Concrete Model Code for Asia, www. iccmc.org), Mezinárodní komise pro tvorbu jednotných asijských betonářských norem, obdoba evropské CEN tvořící a spravující mj. eurokódy. ACF je víc než jen obdobou evropské ECSN, je v současnosti navíc asociací velmi agilní. ACF organizuje mj. každoroční mezinárodní konference zaměřené na aktuální problémy a významné pro-

V té či oné podobě má svoji „betonářskou společnost“ téměř každá stavebně vyspělá země světa. I když v řadě z nich (východní Evropa, Rusko, státy SNS, Blízký a Střední východ aj.) jsou spolkové aktivity kolem betonu včleněny do širších asociací – většinou spolků stavebních inženýrů, nebo je v menší míře suplují svazy výrobců cementu (např. Egypt nebo Sýrie) – a betonářské společnosti navenek samostatně nevystupují. Obdobné jsou i proklamované cíle, které si tyto společnosti napříč zeměkoulí kladou do svých „Missions and Visions“: transfer technických znalostí, podpora pokrokových (tj. efektivních, efektních a samozřejmě – jak jinak – environmentálních) betonových konstrukcí a staveb s podstatným podílem betonu jako stavebního materiálu. Spíš než v nepřehledném a přece jen vzdálenějším světě, snazší a užitečnější je zorientovat se doma v Evropě. Samostatné betonářské společnosti jsou v Evropě doménou její vyspělé západní a severní části, Česká republika je jedinou (snad čestnou) výjimkou. Ať už haleno do sebevzletnějších slov, betonářské společnosti jsou především produktem obchodních, příp. kariérních zájmů specifického spektra subjektů dostatečného počtu a úrovně (projektantů, stavebních firem, výrobců stavebních hmot, výzkumných a akademických pracovníků) spjatých v daném státě s betonem a betonovým stavebnictvím. Pokud takové spektrum v dané zemi chybí (např. Slovensko nebo Maďarsko), betonářskou společnost nelze založit, neboť k ní chybí motivace. Co do charakteru a financování existují dnes v Evropě betonářské společnosti trojího typu: • společnosti opírající se o kapitál a vliv


6/2008

producentů stavebních hmot, především cementu (typicky Belgie a Dánsko). Motivace a schopnost těchto společností působit v širokém spektru dnes obvyklých projektů a aktivit je omezená. • společnosti opírající se o kapitál a vliv velkých komplexních stavebních firem (typicky Německo a Rakousko). Tyto společností reprezentují z hlediska podpory progresivních konstrukcí a staveb možná nejlepší variantu pro budoucnost – ovšem za cenu jistého sejití z cesty „pravověrného betonu“. • společnosti udržující co největší nezávislost na jakýchkoliv vlivných a vlivových obchodních nebo zájmových (univerzity) skupinách daného státu (typicky Nizozemsko, Skandinávie, snad i ČR). Jak už to bývá, výhody takto koncipovaných společností (nezávislost a tím i značná míra svobody v aktivitách, obchodní neutralita a s tím se nabízející role určitého arbitra a gestora – např. před státem) jsou vyvažovány některými nevýhodami (náročnější financování, obtížné definování a vyvažování přínosů pro druhově velmi různorodé členy a partnery, nesnadné motivování odborníků pro práci ve společnosti, která cíleně jako by „pro nikoho z nich nepracovala“ atd.). Nicméně schopnost těchto společností působit v širokém spektru možných a žádoucích aktivit a projektů je relativně velmi vysoká. To nejpodstatnější ovšem je, že dlouholetá praxe jasně prokázala přínos a tím i životaschopnost betonářských společností ať toho či onoho typu v kontextu stavebnictví vyspělých zemí. Nejen vnitřní podmínky v těchto zemích, ale i cesty budoucího technického vývoje betonu jako konstrukčního materiálu budou tyto jednotlivé typy betonářských společností dále měnit. Beton, konstrukce z něho vytvořené, ale zejména odborníci nejrůznějšího zaměření, kteří v oboru betonu působí, betonářské společnosti ovšem evidentně potřebují. A to ať je povzbuzením, ale samozřejmě stejně tak i trvalým závazkem i pro Českou betonářskou společnost.

Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA Česká betonářská společnost ČSSI a ČBS Servis, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 195 (-173), fax: 222 311 261 e-mail: [email protected], www.cbsbeton.eu

13

PROFILY PROFILES

VADY

A PORUCHY STAVEB VE STAVEBNICTVÍ

–

RIZIKOVÝ FAKTOR

JIŘÍ DOHNÁLEK Sanace betonu a železobetonu je nepochybně obor s dobrou perspektivou. Důvodů pro toto tvrzení je víc. Zmiňme se o dvou, které si začínáme nebo budeme uvědomovat stále naléhavěji. Prvním aspektem je globální hysterie týkající se problematiky klimatických změn. Komentovat spory o podíl lidské činnosti na registrovaných trendech je zbytečné. Evropská unie, jejímiž jsme členy, však uchopila toto téma jako zásadní a transformovala ho do byrokratických direktiv. Výsledkem jsou tzv. emisní povolenky. Pro následující období Česká republika a zejména české cementářství obdrželo výrazně méně emisních povolenek, než odpovídá jeho stávající produkci. Současně nelze prakticky žádným technicky dostupným opatřením při výrobě cementu emise výrazněji snížit. V případě cementu je „přitěžující“ i okolnost, že již při rozkladu vápence dochází k primárnímu uvolňování značného množství oxidu uhličitého, který je pak následně sekundárně doplňován oxidem uhličitým, který vzniká při spalovacím procesu. Pokud tato strategie zůstane zachována, stane se cement, zejména cement portlandský, výrazně dražším materiálem, než odpovídá stávající úrovni. Je to tedy zřejmý důvod, proč železobetonové konstrukce spíše opravovat a prodlužovat jejich životnost, nikoliv řešit situaci automaticky snesením konstrukce staré a náhradou konstrukcí novou. Druhým aspektem, který bude vést k poptávce po sanaci betonu a železobetonu i staveb obecně, je klesající dostupnost kvalifikovaných pracovníků prakticky všech profesí v českém stavebnictví. Nechci poukazovat na zánik řady učebních oborů nebo na personálně mizivé obsazení učňovského školství. Kvalita pracovníků na všech úrovních bude tedy pro stavební firmy do budoucna významným limitujícím faktorem, a to nejen z hlediska kapacitního, ale především s ohledem na výrazně stoupající riziko vad, které s tím přímo souvisí. Zatímco budoucímu zdražování cementu se nelze vyhnout žádnou firemní strategií, v případě snížení rizika vad a poruch je situace příznivější. Není nic jednoduššího než poučit se z cizích chyb a nezdarů a minimalizovat tak riziko, že stejných chyb se dopustím sám.


V kontextu výše uvedeného proto Sdružení pro sanace betonových konstrukcí ve spolupráci s Kloknerovým ústavem ČVUT v Praze pořádá již více než patnáct let kvalifikační kurzy zaměřené na sanace betonu a železobetonu a na problematiku vad a poruch staveb. Za dobu konání kurzů absolvovalo tento vzdělávací program několik tisíc inženýrů a techniků, ale i stavebních dělníků. Kurzy zprostředkují rozsáhlé poznatky a konkrétní zkušenosti odborníků jak z vysokých škol, tak ze stavební praxe. Obsah přednášek je jednotlivými autory průběžně doplňován. Kurzy se tak stávají unikátním zdrojem informací v oblastech, ke kterým neexistuje standardní odborná literatura. Kurzy jsou současně akreditovány Českou komorou autorizovaných inženýrů a techniků a všichni úspěšní účastníci obdrží osvědčení o jejich absolvování, které je ceněným kvalifikačním dokladem. Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc. Prezident Sdružení pro sanace betonových konstrukcí

6/2008

15

STAVEBNÍ KONSTRUKCE STRUCTURES

VÝVOJ

BETONOVÝCH MRAKODRAPŮ: OD INGALLS K BURJ DUBAI EVOLUTION OF CONCRETE SKYSCRAPERS: FROM INGALLS TO BURJ DUBAI MIR M. ALI Článek popisuje historii vývoje vysokých betonových budov, evoluci betonových mrakodrapů, od patnáct poschodí vysokého the Ingalls Building po moderní mrakodrapy Petronas a Jin Mao. Vývoj a inovace probíhaly v technologiích výstavby, bednění, míchání betonu, jeho dopravy a pumpování, byly zavedeny nové příměsi a přísady, které zlepšily zpracovatelnost betonu a přispěly k jeho širšímu použití na vysokých a velmi vysokých budovách. První část článku byla uveřejněna v předchozím čísle časopisu. This paper has provided a broad overview of different historic developments for concrete high-rise buildings. The evolution of concrete skyscrapers from the first reinforced concrete high-rise, the Ingalls Building, which was 15 stories high to modern skyscrapers Petronas and the Jin Mao is discussed. How new innovations in construction technology such as the advances in formwork, mixing of concrete, techniques for pumping, and types of admixtures to improve quality have all contributed to the ease of working with concrete in high-

rise construction is also briefly discussed in the paper. The first part of this article was published in the previous issue of the journal. T R E N DY

První vysoká železobetonová budova Ingalls Building byla popsána v první části článku. Její nosnou konstrukci tvořil skeletový systém (sloupy a nosníky) o patnácti podlažích celkové výšky 64 m. Návrh konstrukce i způsob její výstavby odráží stav vědění o betonovém stavitelství dosažený v prvních letech 20. století. Mohutné sloupy a nosníky jsou kombinovány s plochou stropní deskou vyztuženou ve dvou směrech. U podpor je v nosnících navržena šikmá výztuž. Ve sloupech jsou vně podélné výztuže vloženy třmínky nebo šroubovice k zamezení vybočení tlačené výztuže. Jako svislá i vodorovná výztuž byly použity, dle Ransomeho patentu, zastudena kroucené pruty čtvercového průřezu. Od dokončení Ingalls Building až do šedesátých let jen zřídka některá nová betonová budova přesáhla dvacet podlaží. Od té doby však bylo na celém světě postaveno mnoho

7

16

V E V Ý S TAV B Ě V Y S O K Ý C H

BUDOV

8

vysokých betonových budov. V článku si ukážeme některé z nich. Marina City Twin Towers byly postaveny v roce 1962 v centru průmyslového parku. Architekt Bertrand Goldberg je navrhnul tak, že obsahují vše, co jejich obyvatelé potřebují k běžnému životu, zábavu, parkování i kanceláře, vše dohromady. V Marina City najdete kino, bowlingové dráhy, obchody, kanceláře, restaurace, shromažďovací prostory, tělocvičnu, bruslařský okruh, parkoviště pro auta ale i lodě a samozřejmě byty. Původně byly byty navrženy pro jednotlivce nebo bezdětné mladé páry a mezi těmito skupinami obyvatel města byl o ně skutečně velký zájem. „Věže“ byly první dvě konstrukce postavené pro smíšené využití v centru Chicaga a se 179 m výšky se ve své době staly nejvyššími železobetonovými budovami na světě. Podle Goldbergova návrhu měla nosná konstrukce kruhový půdorys využívající HVAC systém a snižující plochu servisního jádra, což bylo v té době novátorské. Dalším průkopnickým prvkem bylo dvacet pater garáží přímo pod devíti sty byty. Projektant navrhnul kruhové ztužující jádro na základě předpokladu, že to zajistí přenesení příčného zatížení z kteréhokoliv vodorovného směru. Během stavby byl projekt modifikován a hluboko vykonzolované stropy byly podepřeny dvěma řadami sloupů, což zkrátilo volné rozevření „okvětních plátků“. I přes omezení přenáší kruhové jádro 70 % celkového příčného zatížení. Jádro, působící jako válcová smyková stěna, je zeslabeno šachovnicově umístěnými dveřními otvory. Jejich plocha je zcela minimální tak, aby požadovaná tuhost jádra zůstala zachována. Water Tower Place (obr. 7) je další vysokou betonovou budovou postavenou v centru Chicaga. 262 m vysokou budovu navrhli v roce 1975 Loebl, Schlossman, Dart & Hackl opět pro kombinované užití. V budově je obchodní centrum, kanceláře a nad nimi byty. Pevnost použitého betonu se zvýšila až na 62,1 MPa. Takovou pevnost však měla pouze jedna z jedenácti použitých betonových směsí, jejichž pevnost se měnila od 20,7 MPa pro desky do 62,1 MPa pro sloupy. Tato budova demonstruje možnosti použi-


6/2008

STAVEBNÍ

té betonové technologie, která se snažila na vysokých budovách soupeřit s ocelí, přestože v té době bylo v betonu dosaženo pouze 2/3 výšky nejvyšších budov s ocelovou nosnou konstrukcí. Konstrukční systém Water Tower kombinuje ztužující vnější železobetonový rámový tubus s vnitřními ocelovými sloupy a spřaženými ocelobetonovými stropními deskami. Budova One Magnificent Mile v Chicagu dokončená v roce 1983 byla navržena ateliérem SOM. Současně je jednou z posledních staveb, jejíž realizaci řídil Khan. Návrh One Magnificent Mile vycházel z konceptu svazku tubusů, který byl úspěšně prověřen v ocelové verzi na konstrukci Sears Tower. Proto se ho inženýři z ateliéru Skidmore, Owings a Merrill rozhodli převést do železobetonu. Nosná konstrukce One Magnificent Mile sestává ze tří šestiúhelníkových tubusů svázaných k sobě (obr. 6, z první části článku, pozn. red.), což dává konstrukci požadovanou tuhost. Stejně jako v případě Sears Tower i zde tubusy končí v různých výškách, čímž se postupně snižuje svislé zatížení. Onterie Centrum z roku 1985 v Chicagu, další budova ateliéru SOM, je obecně považována za poslední práci Fazlura Khana. Konstrukční systém je třírozměrná příhradovina ze železobetonu. Opět zde byl úspěšně převzat systém původně používaný pro ocelové konstrukce, jako v případě ocelové věže budovy Hancock. Výsledkem je betonová konstrukce tubusu s viditelnými vnějšími šikmými výztuhami (obr. 3, z první části článku, pozn. red.). Diagonální výztuhy John Hancock Centra prochází spojitě bez přerušení přes několik pater, což bylo v betonové verzi nemožné. Diagonálního ztužení bylo v případě Onterie Centra dosaženo vyplněním okenních otvorů šikmo pod sebou betonem. Tím vznikl vizuální dojem, že budovu dokola obepínají šikmá táhla. Železobetonovou konstrukci 311 South

Wacker Drive z roku 1990 je už možno zařadit mezi velmi vysoké budovy (obr. 8). Je vysoká 295 m a v konstrukci byl použit beton o pevnosti až 82,7 MPa. Konstrukční systém tvoří opět modifikovaný tubus s vnějšími betonovými sloupy, vnitřními sloupy ocelovými a kompozitními ocelobetonovými stropními deskami. 311 je známa jako dobrý příklad interakce vnějšího rámu s vnitřními smykovými stěnami. Budova je navržena tak, že poměr tuhostí vnějších a vnitřních nosných prvků zůstává konstantní po celé výšce budovy. Beton dvou pevností 68,9 a 82,7 MPa byl pomocí samošplhací pumpy se samostatným výložníkovým ramenem pumpován až na vrchol konstrukce. Dodatečně předpínané stropní desky umožnily snížit spotřebu výztužné oceli, zatímco úspor v objemu betonu bylo dosaženo použitím štíhlých průřezů z materiálu vysoké pevnosti. Pro výstavbu byly použity dvě sady překládaného bednění sestavované v pětidenním cyklu. One Peachtree Centrum postavené v roce 1991 v Atlantě, ve státu Georgia, má šedesát dvě podlaží o celkové výšce 257 m. V konstrukci typu svazku tubusů byl použit beton na sloupy a smykové stěny ve třech různých pevnostech 58,6, 68,9 a 82,7 MPa. Autoři projektu použili technologii vyvinutou v šedesátých a sedmdesátých letech společností Material Service Corporation v Chicagu.

KONSTRUKCE STRUCTURES

Architektonické požadavky volných vnitřních prostor s minimem sloupů byly vyřešeny pomocí dodatečně předpínaných stropních konstrukcí s rozponem 15,2 m z vysokopevnostního betonu (HSC). Pro dosažení předepsaných pevností materiálu byla použita silica fume a žulové kamenivo. Budova se stala pozoruhodnou tím, že minimum svislých vnitřních nosných prvků umožňuje členit volný prostor dle aktuálních požadavků nájemce (na patře lze pronajmout až třicet šest samostatných kanceláří). Dvě velmi vysoké budovy postavené na přelomu dvacátého a jednadvacátého století, kde byl beton použit jako hlavní konstrukční materiál společně s ocelí, jsou Petronas Towers (obr. 9) v Kuala Lumpur, v Malaysii (svého času nejvyšší budova na světě) a Jin Mao (obr. 10) v čínské Shanghai. Jsou to výborné příklady, chceme-li ukázat, jakého obrovského pokroku bylo dosaženo ve vývoji technologie jednoho materiálu během století. Pro konstrukci 452 m vysoké Petronas Towers byl použit pro sloupy, vnitřní jádro i kruhové nosníky vysokopevnostní beton, stropní konstrukce (nosníky a desky) jsou ocelové. Vhodně zvolenou kombinací materiálů byla dosažena optimální cena při vysoké rychlosti výstavby a zajištění možné budoucí přestavby budovy. Jádro společně s rámy budovy zajišťují požadovanou příčnou tuhost

Obr. 7 Water Tower Place Fig. 7 The Water Tower Place Obr. 8 311 South Wacker Drive Fig. 8 311 South Wacker Drive Obr. 9 Petronas Towers Fig. 9 Petronas Towers Obr. 10 Budova Jin Mao Fig. 10 The Jin Mao building BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

9 5/2008

10

17

STAVEBNÍ


11 12

13 Obr. 11 Taipei 101 Tower Fig. 11 Taipei 101 Tower Obr. 12 Dancing Tower od Zahy Hadid v Dubai Fig. 12 Dancing Tower from Zaha Hadid in Dubai Obr. 13 The Sail @ Marina Bay od Petera Prana v Singapuru Fig. 13 The Sail @ Marina Bay from Peter Pran in Singapore Obr. 14 Burj Dubai, a) celkový pohled, b) ustupující fasáda Fig. 14 Burj Dubai, a) general view, b) tapered form

konstrukce po celé výšce. 421 m vysoký Jin Mao z roku 1999 má smíšený konstrukční systém, který je tvořen ocelovými příhradovými nosníky, které propojují vnitřní betonové jádro s vnějšími kompozitními „mega“ sloupy. VYSOKÉ BUDOVY V MEZIČASE Během poslední dekády se hlavní proud vývoje velmi vysokých budov přesunul ze Severní Ameriky do Asie. Nejvýznamnějším rysem vysokých budov postavených v této době v různých asijských zemích je přechod od jejich původně převážně mezinárodního architektonického stylu k výrazně regionálním architektonickým prvkům na fasádách i v interiérech. Tento trend je zřetelně patrný i na známých budovách, jako jsou Jin Mao v Šanghaji, Petronas Tower v Kuala Lumpur nebo Taipei 101 Tower v Taipei (obr. 11). Přes18

tože i mezi nimi jsou velké odlišnosti, celkově jejich směřování ukazuje architekturu v nových souvislostech. Ve spojení s žádoucím zvyšováním tuhosti vysokých budov proti účinkům zatížení větrem směřuje současný vývoj v jejich návrzích k výraznému zlepšení aerodynamických vlastností konstrukce. Toho lze dosáhnout řadou úprav v rozložení hmoty celé konstrukce a jejich tvarů. Příkladem mohou být zkosené nebo zaoblené hrany staveb, proudnicový tvar vnějších obrysů, zužující se tvary, otvory v plášti budovy, různé rýhy a drážky na fasádě. Na Shanghai World Financial Center a Kingdom Center v Riyadhu jsou použity otvory v kombinaci se zužujícími se tvary. Aerodynamické tvary obecně snižují odezvu konstrukce na podélné proudění vzduchu stejně jako množství a veli-

kost vibrací vyvolaných vzdušnými víry při nepravidelných nárazech větru. Zatímco nepravidelné tvary staví před inženýry z hlediska návrhu nosné konstrukce budovy náročné úkoly, mohou být naopak výhodou při snižování účinků větru na konstrukci a hledání řešení její lepší odezvy na ně. Současná pluralita architektonický stylů podporuje rozdílnost, tomu vyhovují hospodárné aerodynamické tvary vedoucí k zkrouceným, zužujícím se nebo jiným formám s nespojitostmi a fasádami tvarovanými průniky několika rovin. Nový přístup zřejmý na současných návrzích vysokých budov je reakcí na krabicové formy moderní a post-moderní architektury. 610 m vysoká Chicago Spire Tower, která je nyní ve výstavbě dle návrhu architekta Santiaga Calatravy, je smíšenou ocelobetonovou konstrukcí, kde však je beton hlavním konstrukčním materiálem. Při navrhování a rozvíjení nových systémů by se nemělo zapomínat na studie účelnosti konstrukce a její finanční náročnosti. Takové studie, jsouli skutečně komplexní včetně celkových nákladů, dovolují zodpovědně posoudit konstrukci i z hlediska ubývajících přírodních zdrojů a zamezit jejich plýtvání. Počet nových projektů vysokých budov volných forem narůstá každým dnem. Beton, jako tvárný materiál, velmi ochotně přijímá nové formy. V minulosti bylo pár takových projektů představeno architekty jako jsou Peter Eisenman nebo Frank Gehry, ale nebyly nikdy realizovány. V kontextu návrhů různých tubusů je možno za konstrukci volných forem považovat i One Magnificent Mile Building v Chicagu. Dnes je navrhováno mnoho budov ve vol-


6/2008

STAVEBNÍ

ných formách a řada z nich je skutečně stavěna. Konstrukční návrh takové budovy nepravidelných tvarů byl v minulosti nesmírně náročný. Nyní to lze s podporou sofistikovaných projektových systémů a počítačové analýzy konstrukce zvládnout relativně snadno. Spoléhajíce na silnou podporu konstrukčních inženýrů, hledají někteří architekti stále odvážnější tvary pro své návrhy. K takovým (poetickým, filmovým, ukloněným ad.) patří např. Dancing Tower Zahy Hadid v Dubai (obr. 12) a Oil Company Headquarters v Jeddah a The Sail @ Marina Bay v Singapuru (obr. 13) od Petera Prana. Vývoj nových technologií vychází z nových potřeb, jejich využití vede k vyšší efektivnosti celého procesu výstavby. Vysoké betonové budovy, na jejichž počátku stál Ingalls Building, vyrostly do megakonstrukcí typu Burj Dubai s více než 150 podlažími (obr. 14), který by měl být v době svého dokončení v roce 2009 nejvyšší budovou světa. Z ÁV Ě R A D O P O R U Č E N Í Výsledky výzkumu a vývoje betonu (materiálu a konstrukcí), kterých bylo dosaženo v první polovině dvacátého století, využíváme dodnes. V článku jsou uvedeny některé významné body, které se týkají zejména vysokých budov. Železový beton byl vynalezen před více než stoletím. Během toho relativně krátkého času se z materiálu s velmi omezeným použitím stal nejužívanějším stavebním materiálem dneška s neobvykle širokým uplatněním. První betonové budovy byly těžké a masivní. Vnitřní prostor byl omezen masivní betonovou nosnou konstrukcí. Dnes, díky novým znalostem a pokročilé technologii, jsou betonové konstrukce vysoké, štíhlé a elegantní. Smykové stěny, inovativní konstrukční systémy, vysoká pevnost materiálu umožňují navrhovat prostory s minimem svislých nosných prvků. HSC a lehký konstrukční beton dovolují snižovat průřezy nosných prvků a omezovat množství použité výztuže. Díky rychlému vývoji betonových konstrukcí a technologii materiálu se použití betonu při stavbách vysokých a velmi vysokých budov rok od roku zvyšuje. Schopnost betonu přejímat přesně vnitřní tvar bednění je široce využívána při estetickém ztvárnění povrchů konstrukcí. Již v roce 1972 Khan předpovídal [11], že beton je ten správný materiál pro budou-

cí vysoké budovy. Nedávno dokončená 66podlažní Plaza Office Tower v Shanghai je celá postavena z betonu a její nosná konstrukce je navržena tak, aby dokázala vzdorovat větru síly tajfunu. Joseph Colaco řídil studii, která ukázala proveditelnost stavby mrakodrapu vysokého jednu míli – pro Chicago ho v padesátých letech navrhoval Frank Lloyd Wright – pomocí současně dostupných technologií [12]. Jako konstrukční materiál si vybral beton, protože je odolný požáru a vhodně navržený monolitický beton dokáže absorbovat objemové změny od teploty, smršťování a dotvarování i pohyb v podloží. Důležitá byla také přirozená tuhost konstrukce a její celková bezpečnost. Ve srovnání s ocelí mají betonové vysoké konstrukce větší hmotu, a tím i vyšší tlumící účinek, který pomáhá snižovat vnímání pohybů konstrukce. Těžší konstrukce vykazují také větší stabilitu vůči možnému převrácení působením příčných vodorovných zatížení. Colaco dále ukazuje, že užití betonu nebo kompozitních materiálů na konstrukční systémy mrakodrapů je velmi efektivní z finančního hlediska. Nové konstrukční systémy spolu s využitím vhodných, a nyní velmi populárních, kompozitních systémů umožnily rychlé zvyšování betonových staveb během posledních čtyř dekád. Časová náročnost je nyní stejná jako při výstavbě ocelové konstrukce. Ačkoliv ocel zůstává pro svou pevnost a duktilitu stále významným konstrukčním materiálem vysokých a velmi vysokých budov, lze očekávat, že během dalších let bude postaveno velké množství vysokých budov v různých světových metropolích právě z betonu.


14a 14b

Autor děkuje svým bývalým studentkám Cheryl Bicknell a Karen Hu za jejich pomoc a příspěvek k výzkumu, který předcházel přípravě tohoto článku. Fotografie na obr. 7 až 10 jsou z archívu autora, obr. 11 – photo credit to Shaw Shieh, Evergreen Consulting Engineering Ltd., obr. 12 – photo credit to Zaha Hadid Architects, obr. 13 – photo credit to Peter Pran, NBBJ, and Publicis Singapore, obr. 14 a, b – photo credit to Robert Lau Mir M. Ali Professor and Chairman, Structures Division School of Architecture, University of Illinois Urbana-Champaign, Champaign, IL 61820, USA e-mail: [email protected]


6/2008

Literatura: [11] Khan F. R.: Future of High Rise Structures, Progressive Architecture, October 1972a. [12] Colaco J. P.: The Mile High Dream, Civil Engineering, ASCE, April, 1986, pp. 76–78

19

STAVEBNÍ


TERASOVÝ DŮM V PRAZE 5 KOŠÍŘÍCH TERRACE-TYPE HOUSE IN KOŠÍŘE, PRAGUE P AV E L H N I L I Č K A

beton opěrných zídek a schodišť doplněný kameny skládanými do drátěných košů, ocel zábradlí a teplé odstíny modřínových prken a měděných kazet. This paper describes the project of a terrace-type house in Košíře, Prague, constructed in a slope, in the place of a former family house. The terrace arrangement of the house made it possible to add a roof garden to each of the four flats, thus building a housing quality which resembles a family house, without great demands on space. The facade is made of black, coloured concrete in combination with copper coffers; grey concrete was used in battering walls and an outside staircase; surface concrete of staircase walls captures interest in the interior.

Příspěvek popisuje projekt terasového domu v Košířích postaveného ve svažitém terénu na místě původní vilky. Terasové uspořádání objektu umožnilo ke každému ze čtyř bytů přiřadit střešní zahradu a vystavět tak kvalitu bydlení podobnou rodinnému domu, bez velkých plošných nároků. Ve vnějších prostorách se uplatňuje černý probarvený beton „soklu“, šedý

Kousek za odbočkou z rušné pražské ulice se rozevírá klidné lesnaté údolí. Ulice, které jím probíhají, jsou lemovány činžovními vilami z přelomu století a novějšími bytovými domy. Po okolí jsou rozesety původní hospodářské usedlosti romantic-

1

2b

SKLAD NÁěADÍ,STROJģ, ZAHRAD. NÁBYTKU,

KOMPOST

2%

2%

KNIHY

TV

CHAISE LONGUE

OBÝVACÍ PROSTOR 78,22 m2

SDK podhled 3x175/280

16x175/280

LAVICE

KVċTNÍK

KVċTNÍK

KVċTNÍK

WC 2,46 m2

PěEDSÍĕ 9,48 m2

BOTNÍK

LAVICE

LAVICE

KVċTNÍK

LAVICE

S SKLAD 5,73 m2

DċTSKÝ KOUTEK

KOMORA 4,83 m2 SDK podhled

A

KOUP. 3,56 m2 OHNIŠTċ

POKOJ 14,61 m2

ŠATNA 6,44 m2

KVċTNÍK

5x180/270

16x180/270

KVċTNÍK

VINNÝ SKÍPEK

OHNIŠTċ

0 1

5

10

20m

2a

2c 0 1

5

10

20m

kých názvů. Dramatické modelování terénu a návaznost na přírodní park poskytují oblasti výborné podmínky pro kvalitní bydlení městského typu v činžovních vilách. Na pozemku dnešního terasového domu stávala ve svahu zhruba 10 m vysoko nad ulicí vilka, respektive polovina dvojdomku, která u sousedů nebyla dostavěna. Parcela je extrémně strmá, na délce zhruba 55 m má více než 20m převýšení. Majitelé vilky si pro překonání této výšky pořídili malou osobní lanovku, která ovšem neodpovídala jejich představám, stejně jako samotný domek. Rozhodli se proto využít prudkého svahu, vystavět terasový dům a na jeho vršku se usídlit v novém pohodlném bytě. Princip terasového uspořádání umožnil ke každému bytu přiřadit střešní zahradu – velmi žádaný venkovní prostor. Bylo tak možné vystavět kvalitu bydlení podobnou rodinnému domu, avšak „městsky zahuštěnou“ bez obrovských plošných nároků, které si současná výstavba kolonií rodinných domů v sídelní kaši vynucuje. Dům je členěn na čtyři byty, z toho jeden mezonetový. V patře na úrovni ulice je garáž pro osm automobilů, vstupní hala a sklípky pro každý z bytů. Domem prochází výtah, ze kterého se vstupuje přímo do jednotlivých bytů. Společné komunikační prostory tvoří pouze vstupní hala. Schodiště je vytaženo ven z domu. Majitelé bytů tak mohou po holandském způsobu vstupovat do svých jednotek přímo z venkovního prostoru. Spodní tři byty mají terasy na východ a jih, zatímco horní byt má terasu na východ a na západ navazuje na soukromou zahradu. Dům je tvarován na dva základní objemy: na spodní „sokl“ a horní „korunu“. Spodní část soklu se výrazně zakusuje do svahu a v podstatě kopíruje terén. Cílem je, aby co nejméně vystupovala ven a aby působila co nejvíce spjatá se zemí. To ještě časem podpoří zelené teraObr. 1 Původní stavba Fig. 1 Original construction Obr. 2 Výkresová dokumentace: a) skica, b) situace, c) řez Fig. 2 Drawing documentation: a) sketch, b) situation, 3) section Obr. 3 Pohledy na objekt Fig. 3 Views of the house

20


6/2008

STAVEBNÍ

sy porostlé trávou, drobnými keři, popínavou zelení a menšími stromy uloženými do květníků. Členění domu na dva díly se odráží i v materiálovém řešení – spodní díl je proveden v černém probarveném betonu a horní díl je zabalen do pláště měděných kazet podle principu Semperova oblékání domu. Černý probarvený beton byl vybrán podle černé břidlicové skály pod domem. Měděné opláštění „koruny“ navozuje dojem střechy, báně, která sedí jako nástavba na soklu. Skládací okenice jsou ve stejném modulu jako pevné kazety a tak při jejich zavření splynou s fasádou v jeden objem ponechaný ve své fyzické syrovosti. Spodní i horní díl domu je tvarován ve stejném modulu, přičemž měděné kazety prolínají i dolů ve formě okenic. Konstrukční princip tvoří stěnový nosný systém ze železobetonu v suterénu doplněný sloupy. Stavba je izolována proti zemní vlhkosti bentonitovými rohožemi. Obvodové zdivo je sendvičové s tepelnou izolací tloušťky 150 mm, horní měděná vrstva je odvětraná na dřevěném roštu. Ploché střechy jsou izolované asfaltovými pásy. Tloušťka vegetační vrstvy je minimálně 200 mm. Vnitřní dělící příčky jsou keramické. Okna jsou dřevěná s izolačním dvojsklem doplněná z interiéru deštěním na tloušťku stěny. Podlahy jsou masivní dřevěné v kombinaci s litým teracem a litými barevnými stěrkami. Dveře jsou dřevěné v úpravě podle přání jednotlivých majitelů bytů. Byty jsou vytápěny samostatně plynovými kotli. Ve vnějších prostorách se uplatňuje černý probarvený beton „soklu“, šedý beton opěrných zídek a schodišť doplněný kameny skládanými do drátěných košů, ocel zábradlí a teplé odstíny modřínových prken a měděných kazet.


3a

PROČ BETON? Beton jsem volil proto, že se nejvíce hodil pro konstrukce v prudkém svahu. A jestliže se už jednou beton používá, tak je škoda ho zakrývat. Jako materiál je pro mě de facto umělým kamenem, tedy něčím vznešeným. Líbí se mě jeho masivnost a kompaktnost. Litím do forem nabízí velké možnosti a dům se tak může stát zároveň sochou. Možnost probarvení směsi mě zaměstnávala již dávno a jsem rád, že jsme ji na tomto projektu mohli použít. V soutěži Grand Prix architektů 2008 získala tato stavba cenu v kategorii Novostavba (pozn. redakce).

3b


6/2008

21

STAVEBNÍ


Klient Autor

Spoluautor Návrh zahrady Generální dodavatel Projekt Termín realizace

Kuprum Development, s. r. o. Ing. arch. Pavel Hnilička, Ing. arch. Petra Bláhová – Kandusová, Ing. arch. Veronika Hamšíková, Ing. arch. Jan Dluhoš, / Hnilička – Císler – architekti Ing. arch. Petr Tej, Ing. arch. Tereza Růžičková, Ing. arch. Helena Šonská Ing. arch. Mikoláš Vavřín L – stav, s. r. o. podzim 2004 až podzim 2005 jaro 2006 až podzim 2007 Fotografie: Jaroslav Hejzlar (3b, 4, 5, 7), Filip Šlapal (3a, 6)

4

5

6 7

arch. Pavel Hnilička Hnilicka Cisler Architekti Cukrovarnická 46, 162 00 PRAHA 6 tel.: 233 344 575, 777 123 581 fax: 233 344 505 e-mail: [email protected], www.hca.cz

Obr. 4 Venkovní betonové schodiště Fig. 4 Outside concrete staircase Obr. 5 Materiálové variace – beton, měď, dřevo a kámen Fig. 5 Material variations – concrete, copper, wood, and stone Obr. 6 Pohledový beton v interiéru Fig. 6 Surface concrete in the interior Obr. 7 Pohled do zahrady Fig. 7 View of the garden

22


6/2008

STAVEBNÍ

ZAJÍMAVÁ KONSTRUKCE CONGRESS HOTEL

Nosná konstrukce budovy, která procházela složitým vývojem, má několik velmi zajímavých detailů. Within the load-bearing structure of the building with difficult development there are several very interesting details. A R C H I T E K T O N I C K O - S TAV E B N Í A URBANISTICKÉ ŘEŠENÍ

Multifunkční budova Galerie Fénix – Clarion Congress Hotel v Praze Vysočanech je objekt o celkových půdorysných rozměrech 185 x 105 m. Budova má tři suterény a devět nadzemních podlaží. Zjednodušeně lze říci, že ve druhém

GALERIE FÉNIX – CLARION THE GALERIE FÉNIX – CLARION

BUDOVY

INTERESTING STRUCTURE OF CONGRESS HOTEL MARTI N ČVANČAR A


a třetím suterénu jsou podzemní garáže pro osobní automobily. V zadním traktu je v prvním suterénu tzv. zastřešený hospodářský dvůr s parkováním pro autobusy a zásobovací vozy. V prvním podzemním a prvním nadzemním podlaží jsou obchodní prostory nákupní galerie, kde je cca osmdesát obchodů na celkové ploše přesahující 12 000 m2 s dominantním supermarketem na ploše 1 600 m2. Ve druhém nadzemním podlaží je kongresové centrum se vzájemně propojitelnými a variabilními kongresovými sály celkové plochy 4 000 m2 a na ploše cca 1 200 m2 se zde rozkládá rozsáhlé wellness a fitness centrum. Nad nimi je technologic-


1

2

3

4

6/2008

ké mezipatro, nad kterým je pět podlaží hotelových pokojů a jedno podlaží technologických prostor. Hostům je zde k dispozici pět set padesát devět pokojů nejvyšší interiérové kvality včetně dvaceti pěti luxusních apartmá. Budova je významnou dominantou náměstí OSN v Praze-Vysočanech a při své délce uzavírá celou západní stranu náměstí. V suterénu je propojena s vestibulem stanice metra Vysočanská, hmotově pak navazuje na Vysočanskou radnici a urbanisticky koresponduje s ostatními objekty kolem náměstí. Galerie Fénix je také zastávkou dvaceti pěti linek MHD, které spojují Vysočany s dalšími částmi Prahy.

23

STAVEBNÍ


Developer Generální projektant Architekt Statické řešení Generální dodavatel TDI Náklady

Czech Property Investments, a. s. Sdružení Atrea, s. r. o., Deltaplan, s. r. o, Hexaplan, s. r. o. Ing. D. Mrkos, CSc. INTERSTAT, s. r. o. PSJ Holding, a. s. K4, a. s. 2,5 mld. Kč

NOSNÁ KONSTRUKCE OBJEKTU Hlavní budova, která se skládá ze tří dilatačních celků, má nosnou konstrukci suterénů a prvních dvou nadzemních podlaží železobetonový skelet se základním rastrem sloupů 8,1 x 8,1 m, nad kterým je roznášecí rošt, protože ve vyšších podlažích konstrukce přechází ve stěnový systém příčných stěn v rastru 4,05 m. Čtvrtý a pátý dilatační celek tvoří tzv. hospodářský dvůr s hlavní prostorou v prvním podzemním podlaží. S P O D N Í S TAV B A Spodní stavba byla ovlivněna skutečnos-

tí, že byl zhotoven jeden dilatační celek až po úroveň přízemí a poté z finančních důvodů byla stavba na dva roky zastavena. Objekt je založen na základové desce tloušťky 400 mm se zesílením na 1 400 mm pod sloupy. Obvodové stěny suterénu první budované části jsou tvořeny milánskými stěnami tloušťky 600 mm, obvodové stěny nově budovaných celků jsou tloušťky 300 mm, betonované do jednostranného bednění. Suterén v nově budovaných částech je opatřen proti zemní vlhkosti povlakovou izolací. Základová spára se nachází nad hladinou podzemní vody a zajištění stavební jámy bylo v první části provedeno kotvenou milánskou stěnou, v nové části kotvenou berlínskou stěnou zastříkanou torkretem, na který byla natažena izolace. Stěny komunikačních jader jsou tloušťky 200 mm a oválné sloupy o rozměrech 700 x 1 000 mm jsou pravidelně rozmístěné v rastru 8,1 x 8,1 m. Stropní desky jsou pnuté ve dvou směrech, mají tloušť-

ku 180 a 280 mm a jsou zesíleny hlavicemi celkové tloušťky 330 a 400 mm. H O R N Í S TAV B A Horní stavba je v prvních dvou podlažích tvořena komunikačními jádry, kruhovými sloupy o průměru 600 a 700 mm a stropními deskami tloušťky 180 mm, které jsou zesíleny hlavicemi na celkovou tloušťku 400 mm. Pod třetím nadzemním podlažím je roznášecí rošt. V rastru sloupů 8,1 x 8,1 m byly navrženy trámy šířky 400 mm a celkové výšky 1,97 m s prostupy o velikosti 1 500 x 1 200 mm. Tyto trámy nesou nosnou konstrukci tvořenou stěnovým systémem nosných stěn tloušťky 200 mm v rozteči 4,05 m, přes které jsou pnuté stropní desky konstantní tloušťky 175 mm. V jižní části půdorysu je velký kongresový sál zastřešený prostorovou ocelovou konstrukcí o rozměrech 40 x 30 m schopnou nést těžké akustické dělící stěny a bohatou audio, video a osvětlovací techniku. Prostorová ocelo-

Obr. 1 Pohled na nosnou konstrukci monolitického skeletu v průběhu výstavby Fig. 1 Elevation on the monolithic load-bearing skeleton during the construction Obr. 2 Průhled nad hlavním vstupem do hotelu Fig. 2 Vista above the hotel main entrance Obr. 3 Pohled do budoucího kongresového sálu Fig. 3 View into the future congress hall Obr. 4 Konstrukce vnější vzduchotechnické šachty Fig. 4 Structure of the peripheral air shaft Obr. 5 Krása monolitu Fig. 5 Beauty of the cast-in-place concrete

5

Obr. 6 Celkový pohled na budovu z náměstí OSN (východní fasáda) Fig. 6 General view of the building from the UNO square (East facade)

6

24


6/2008

STAVEBNÍ


7 9

8 Obr. 7 Pohled z křižovatky Sokolovská – Freyova Fig. 7 Overall elevation on building from the UNO square (east facade) Obr. 8 Západní fasáda Fig. 8 West facade Obr. 9 Monolitické čtvrtkruhové schodiště Fig. 9 Cast-in-place concrete quarter-circle staicase

vá konstrukce je na jedné straně uložena na železobetonových konzolách vycházejících z hmoty objektu a na druhé straně na štíhlé čelní stěně výšky 12 m při tloušťce 300 mm, zesílené pilastry 1 x 0,6 m. Tato stěna je přímo nad hlavním vstupem do hotelu a je uložena na 12 m vysokých kruhových sloupech o průměru 600 mm stojících na stropě suterénu. HOSPODÁŘSKÝ DVŮR Na západní straně budovy je tzv. hospodářský dvůr o rozměrech 36 x 100 m. Ten slouží jako zásobovací dvůr pro obchody nákupní galerie a také jako prostor pro parkování autobusů pro hotelové a kongresové hosty. Prostor šířky 36 m je doplněn jednou řadou vnitřních sloupů, které jsou propojeny průvlaky délky 8,1 m

nesoucí spojité dvoupolové nosníky s rozpětím 24 + 12 m celkové výšky 1,4 m. Konstrukce byla betonována s nadvýšením 60 mm. SM RŠŤOVAC Í SE KTORY Budova je rozdělena na pět dilatačních celků a v průběhu výstavby byla rozdělena na třináct smršťovacích sektorů předělených smršťovacími pruhy nebo dilatací. Pro eliminaci důsledků reologických procesů byla navržena betonáž samostatných sektorů maximální délky cca 30 m. Betonáž tzv. smršťovacích pruhů byla předepsaná s odstupem šedesáti dnů. Tím bylo eliminováno značné tahové napětí, které by bylo do konstrukcí vnášeno a případně by muselo být přeneseno přídavnou tahovou výztuží.


6/2008

Z ÁV Ě R Slavnostní otevření proběhlo dne 12. března 2008 velkolepou party. „Projekt Galerie Fénix & Clarion Congress Hotel Prague se zařadil k nejvýznamnějším a největším stavbám v sedmnáctileté historii PSJ,“ sdělil František Vaculík, ředitel PSJ, a. s. Zdeněk Havelka, generální ředitel Czech Property Investments, potvrdil, že se jedná o jednu z největších investic společnosti. Celkové náklady odhadujeme na 2,5 mld. Kč.

Ing. Martin Čvančara Interstat, s. r. o. Zlatnická 1128/6, 110 00 Praha 1 tel.: 732 223 838 e-mail: [email protected]

25

HISTORIE HISTORY

JOSEF GOČÁR

V HRADCI KRÁLOVÉ JOSEF GOČÁR IN HRADEC KRÁLOVÉ 1

J A K U B P OT Ů Č E K Článek mapuje více než třicetileté působení architekta Josefa Gočára v Hradci Králové, které přineslo městu téměř tři desítky projektů a realizací a několik urbanistických studií. The modern Hradec Králové is the life-work of the architect Josef Gočár (1880-1945). Gočár‘s more than thirty years‘ work gave it almost two dozen schemes and completed projects, splendidly illustrating the development of the architect‘s thinking, and a number of ingenious town planning studies. Moderní Hradec Králové je životním dílem architekta Josefa Gočára (1880 až 1945). Dílem, které svým rozsahem, kvalitou ale i komplexně pojatým řešením nemá v českých zemích, snad kromě Zlína, obdoby. Gočárova více než třicetiletá práce dala městu téměř tři desítky projektů a realizací, skvěle ilustrujících vývoj architektova myšlení, a několik geniálních urbanistických studií, díky nimž je Hradec Králové i dnes jedním z měst s nejlepšími podmínkami pro život. Těžko bychom si však mohli představit uskutečňování Gočárových architektonických a urbanistických vizí bez významné podpory. Tu architekt našel v osobě Františka Ulricha, dlouholetého starosty města a jeho ideového tvůrce. Byl to právě Ulrich, který v mladém projektantovi rozpoznal talentovaného umělce, schopného naplnit své vize, tak jako je dříve zhmotnili Hubert Gessner a především Jan Kotěra. 26

Podporu, které se architektovi dostalo od počátku jeho tvůrčí práce, zúročil František Ulrich během dvacátých let, kdy se Gočár stal výhradním projektantem nového Hradce Králové, rodícího se podle jeho urbanistických koncepcí. Většinu svých nejvýznamnějších staveb Josef Gočár sice realizoval v červeném režném zdivu, „v demokratické cihle“, kterou město Hradec Králové přijalo vzhledem ke své tradici za svou, významně mu ovšem napomohl i beton, materiál ze kterého na sklonku prvního desetiletí 20. století realizoval jednu z vůbec prvních železobetonových staveb neindustriálního charakteru, monumentální schodiště u kostela Nanebevzetí Panny Marie. Počátky Gočárovy systematické spolupráce s městem Hradcem Králové sice nespadají do roku 1905, tehdy zde mladý Gočár, ještě student Kotěrovy školy architektury na pražské Uměleckoprůmyslové škole, realizoval svůj první návrh – výtvarné řešení fasády činžovního domu stavitele Černého (obr. 2). Dům, z jehož zdobné fasády se do dnešních dnů dochovaly jen fragmenty, pojal mladý architekt v duchu geometrické secese, jejímiž abstrahovanými ornamenty dekoroval meziokenní plochy a vyplnil jimi pro budovu tolik typické štíty. Po krátké pauze se v roce 1909 Josef Gočár vrátil do Hradce Králové, aby pro pět místních stavebníků vypracoval návrhy jejich staveb. Šlo o průčelí domu MUDr. Šely v Kuklenách, vilu pro Antonína Petrofa (obr. 3), kostel pro Evangelickou reformovanou církev, budovu Lutherova ústavu s modlitebnou (obr. 4) a konečně již zmíněné schodiště u barokního kostela Nanebevzetí Panny Marie, které jediné z této řady se dočkalo provedení (obr. 5). Předcházející rok lze označit za mezník v Gočárově profesním životě. Opustil Kotěrův ateliér a začal samostatně projektovat. Koncem roku 1908 jej František Ulrich vyzval k vypracování schodiště na místě renesanční vodárenské věže zvané Kropačka zbořené o dva roky dříve. Její likvidace v podstatě ukončila několik let trvající diskusi o nutnosti vybudovat nový vstup do prostoru historického jádra. Již koncem 19. století vypracovala Městská technická kancelář na popud představitelů města několik návrhů vstupu do tohoto pro-

storu. První projekty předpokládaly vést z místa klasicistního schodiště, zvaného Bono publico, serpentinu, která by končila právě u zbořené Kropačky. Komplikované řešení pozastavilo složité jednání o vykoupení nutných pozemků, proto již zmíněná kancelář navrhla projekt komunikace pro pěší, který však „... postrádal ... architektonické úpravy...“ [1]. Její monumentální neobarokní projekt komunikace ale narazil na odpor, navíc způsob řešení, založený na vyhlídkových podestách, by skýtal jen tristní pohled na neupravené a zbídačené dvorky a zahrady jižních teras historické části města. Svůj projekt vypracoval Gočár zřejmě na přelomu roku 1908 a 1909, neboť dne 11. února poslal Ulrichovi kompletní dokumentaci s popisem svého díla: „…projektovány jsou schody ze žuly, ohradní zdi schodů, jakož i architektura zakončující prospekt ulice myšlena jest ze zdiva betonového. Povrch betonu zpracoval by se tak, aby činil dojem as jemně štokované žuly [2]. Městská rada Gočárův projekt schválila dne 15. května roku 1909. Výslednou podobu návrhu významně determinoval požadavek alespoň částečně zakrýt nevábné pohledy. Koncept Gočárova schodiště působícího dojmem metafyzické chiricovské kulisy nemá však s myšlením tohoto italského malíře mnoho společného. Gočárův inspirační impuls lze spatřovat spíše v názorech významného německého architekta Petera Behrense. Jeho architektonickou i teoretickou činnost tehdy bedlivě sledovala generace mladých českých architektů, která některé jeho realizace a esej z roku 1908 „Co je monumentální umění?“ publikovala ve druhém ročníku časopisu Styl. Podle Behrense představovalo monumentální umění „…nejvyšší a vlastní výraz kultury určité doby“ [3]. Gočárovo dílo lze tudíž i přes jeho nevelké rozměry vnímat jako monumentální architektonický počin, neboť monumentalita podle Behrensova přesvědčení nespočívá ve velikosti díla, nýbrž v jeho nadčasovosti. Důležitou roli zde rovněž hrála absence umělecky pojatého detailu. Schodiště, koncipované na principu pouhého kontrastu odlehčujících oblouků s čistou masou betonových stěn, se krátce po svém dokončení roku 1910 setkalo s ostrou kritikou. Díla,


6/2008

HISTORIE HISTORY

2

3

Obr. 1 Josef Gočár Fig. 1 Josef Gočár Obr. 2 Nájemný dům stavitele Černého, 1904 až 1905 Fig. 2 Apartment block for Černý the builder, 1904-1905 Obr. 3 Vila Antonína Petrofa, 1909 Fig. 3 Villa for Antonín Petrof, 1909 Obr. 4 Lutherův ústav s modlitebnou, 1909 Fig. 4 Lutheran Institute with chapel, 1909 Obr. 5 Schodiště u kostela Nanebevzetí Panny Marie, 1908 až 1910 Fig. 5 Staircase at the Church of the Assumption of the Virgin Mary, 1908-1910 Obr. 6 Státní koželužská škola, 1923 až 1924 Fig. 6 State Tannery School, 1923-1924

posměšně přezdívaného díky charakteristickému osvětlovacímu tělesu U tří tupláků, se ale zastal přední místní propagátor moderní stavební kultury, architekt František Tichý, který poznamenal: „Chceme-li míti Hradec Králové městem krásným, pak obraceti se musíme o návrhy k architektům opravdu vynikajícím…Buďme rádi, že smysl pro krásu v Hradci se zmáhá a jděmež dál přes ty, kteří smysl ten od přírody nemají nebo u nichž vzbuzen nebyl, poněvadž nedostalo se jim potřebného vzdělání“ [4]. Důležitým mezníkem pro meziválečnou královéhradeckou architekturu se stal rok 1922, kdy se do města vrátil Josef Gočár, aby pro místní filiálku Anglobanky navrhl administrativní budovu. Budova Anglobanky byla realizována v letech 1922 až 1923 jako první Gočárova poválečná stavba v Hradci Králové. Formál-

4

5

6


6/2008

27

HISTORIE HISTORY

ně sice ještě vykazuje specifika rondokubistické architektury – zejména konkávně prohnuté nároží a atika – v typu užitého dekoru je již patrná snaha vedoucí k postupnému zjednodušení. Dynamicky působící obloučkový dekor, kterým Gočár rozhýbal průčelí své o jeden rok starší pražské Legiobanky, nahradil na královéhradecké budově poněkud klidněji působícím geometrickým ornamentem. Působivější dojem vyvolává pouze téměř renesanční atika, která v tehdejší Gočárově tvorbě představovala nový prvek, „…prvek soustavy hluboce protvořené, rytmizované, jakoby nekonečně se pohybující hmoty“ [5]. Stejně tvarovanou dekorativní hmotu, ovšem stylizovanou do symbolického písmene M, protínající celou výšku domovního průčelí, přenesl Gočár i na tři okolní budovy. Zadání vyžadovalo upravit prostor tehdejšího Husova náměstí tak, aby nová vizuálně sjednocená fronta domů umožnila vzniknout velkolepé kulise, před níž Gočár situoval pomník prezidenta Masaryka s bronzovou sochou od Otto Gutfreunda. V průběhu stavby Anglobanky roku 1923 byl Josef Gočár vyzván, aby se zúčastnil užší soutěže na Státní odbornou školu koželužskou. V realizaci této školní budovy, která proběhla v letech 1923 až 1924, je patrný odklon od umělcovy dosavadní rondokubistické orientace. Ve své podstatě jsou sice detaily průčelí koželužské školy tvořeny ještě na stejných plastických principech jako v případě Anglobanky, tedy blízkých kubistickému myšlení, ale v celkové podobě je již zřejmá snaha o dosažení naprosté účelnosti. Celkovou podobu budovy bezesporu ovlivnila i tehdejší holandská architektura, na kterou podle Oldřicha Starého reagovala právě Gočárova koželužská škola osobitou syntézou dekorativní tzv. amsterodamské školy

7

Wendingen s esteticky chápaným konstruktivismem (obr. 6). Městské zastupitelstvo usilovalo již od počátku dvacátého století o novou gymnaziální budovu. Dlouholetá očekávání se naplnila až po dvaceti letech. Koncem roku 1922 uzavřelo město s příslušnými ministerstvy dohodu, podle níž stát financoval stavbu gymnázia a město Hradec Králové věnovalo potřebný pozemek a část finančních prostředků. Následujícího roku „…ministerstvo veřejných prací rozhodlo se pro stavební místo…“ [6] na dnešním Tylově nábřeží a ještě téhož roku vítězně vyšel z užší soutěže návrh Josefa Gočára. Stavba Rašínova gymnázia proběhla v letech 1925 až 1927. V návrhu gymnázia architekt navázal na dispoziční i architektonické řešení starší koželužské školy, ale celkový výraz budovy ještě více zjednodušil. Plochy stěn školní budovy, opět z červeného režného zdiva, členil jen jemným vertikálním rytmem. Ve vstupním průčelí, založeném na pravoúhlém půdorysu a poukazujícím na otevřenou knihu, je zřetelná Gočárova snaha vytvořit vlastní osobitý architektonický jazyk, charak8

28

teristický syntézou klasicizující a puristické architektury. K výrazným klasicizujícím prvkům, užitým v tomto případě, náleží přísná symetričnost budovy, předsunutá římsa nebo chrámové schodiště se Štursovým Vítězem, vztyčeným na vysokém dříku (obr. 7). Gočár ale ve svém návrhu z roku 1923 s plastikou nepočítal. Sochu Vítěze se zřejmě rozhodl před královéhradecké gymnázium umístit až dodatečně, po úspěchu svého pavilónu na mezinárodní výstavě dekorativních umění v Paříži v roce 1925. Tuto hypotézu podporuje i velmi podobný způsob adjustace sochy. Jeho ideální výšku, jak v Paříži, tak i v Hradci Králové, odvodil architekt od vzájemného poměru. Výška sloupu činí dvojnásobek výšky Štursovy plastiky. Paralelně s Vítězem byl u budovy gymnázia osazen i Gutfreundův československý státní znak, přenesený rovněž z pařížské výstavy dekorativních umění. Další významný obrat v Gočárově dosavadní architektuře přinesl rok 1925, kdy město vypsalo užší soutěž na komplex obecných, měšťanských a mateřských škol, ke které kromě Gočára přizvalo ještě tři místní projektanty, Oldřicha

9


6/2008

HISTORIE HISTORY

Fig. 7 Fig. 7

Rašínovo státní gymnázium, 1923 až 1927 Rašín State Grammar School, 1923–1927

Obr. 8 Obecné a měšťanské školy, 1925 až 1927 Fig. 8 Primmary and council schools, 1925–1927 Obr. 9 Mateřská škola, 1927 až 1928 Fig. 9 Nursery School, 1927–1928 Obr. 10 Ambrožův sbor Církve československé husitské, 1925 až 1928 Fig. 10 Ambrose Church of the Czechoslovak Hussite Church, 1925–1928

10a

Lisku a Václava a Jana Rejchlovy. Gočárův vítězný návrh představil nové řešení školních budov, koncipovaných jako uzavřený, symetricky orientovaný soubor „...v přímé souvislosti s novou regulací této části města...“ a výškově navazující na „...budovu státního gymnázia“ [7]. Koncepci školního provozu, způsobu výuky i architektonickou podobu, kterou v návrhu souboru škol architekt uplatnil, silně ovlivnily zkušenosti ze dvou zahraničních cest. V roce 1924 Gočár jako nově zvolený profesor pražské Akademie výtvarných umění podnikl cestu do Amsterodamu, Haarlemu a Hilversumu. Následujícího roku odjel do Paříže, aby vyhledal vhodný pozemek pro svůj projekt československého pavilónu na Mezinárodní výstavě dekorativních umění. Při návštěvě Holandska se Gočár kromě nové architektury setkal i s hnutím usilujícím o reformu výuky, které jej natolik zaujalo, že některé z jeho postulátů uplatnil v komplexu královéhradeckých škol (obr. 8). V některých aspektech se dokonce přiblížil i pozdějšímu hnutí, propagujícímu školy na volném vzduchu, tzv. opene luchtschool, jak je označovali Holanďané, kteří koncem dvacátých let postavili první typy těchto škol. Královéhradecké školy nejsou sice školami na volném vzduchu a vzhledem k době vzniku projektu by jimi ani nemohly být. Přesto Gočár využil možnosti propojení interiéru s exteriérem – tělocvična oddělená skleněnou otevíratelnou stě-

nou navazuje přímo na sportovní areál v zeleni, do jehož středu oproti holandské praxi architekt navrhl umístit velký plavecký bazén. Okna učeben orientoval vůči ideálnímu jihovýchodnímu světlu. Novum v tehdejší české architektuře školních budov představovaly „rovné střechy školských křídel (...), opatřeny částečně betonovými kryty...“, které měly být „...používány jako sluneční lázně pro žactvo“ [8]. Tedy obytné střechy, vůbec první u nás, jejichž kořeny sahají do Francie, k průkopníkovi funkcionalistické architektury Le Corbusierovi, s jehož pavilónem revue ľ Esprit Nouveau se Gočár seznámil patrně osobně na pařížské Mezinárodní výstavě dekorativních umění nebo prostřednictvím časopisu Styl, který podrobně o výstavě informoval. Jisté zalíbení zřejmě v Le Corbusierově architektuře Gočár našel, což dokládá vřelý zájem o jeho architekturu a osobní kontakty se samotným umělcem. Ve svých vzpomínkách se Le Corbusierův český spolupracovník architekt Jan Sokol zmiňuje o Gočárově setkání s Le Corbusierem, jehož se zúčastnil v roli zprostředkovatele a tlumočníka – „V té době přijel do Paříže i Gočár. (...) Čekal už na mne s obvyklým havana v ústech a hned ohlásil, že se přijel podívat, co tu teď dělá ten „Kurbysíř“, a abych mu dělal průvodce“, uvedl Sokol [9]. Jejich setkání sice proběhlo až později, v roce 1928, nicméně se oba architekti „...již dlouho znali...“ [9]. Soubor královéhradeckých škol, realizova-


6/2008

10b

ný v letech 1926 až 1928, dobře ilustruje změnu architektova myšlení. Definitivně se rozloučil s dekorativním pojetím architektury a vydal se na cestu směrem k funkcionalismu. Součástí školního areálu je i mateřská škola (obr. 9). Jestliže se ve vedlejších školních budovách prolínají ještě starší vlivy s novými, režná architektura blízká holandskému architektu Dudukovi s funkcionalismem, tak architektura mateřské školy, zejména její elegantně prohnuté dvorní průčelí, je již čistým produktem nové Gočárovy funkcionalistické orientace. Na soutěžním návrhu z roku 1925 načrtl školku jako přízemní objekt s výrazně předsunutou střechou, bez terasy a výrazné vertikální dominanty, komínu centrální kotelny. Do definitivní podoby rozpracoval Gočár její architekturu roku 1927. Výraz školky předurčila rovněž vodní hladina zamýšleného bazénu, jenž se měl rozprostírat pod její terasou. Vodní hladina v člověku dvacátých let asociovala moře, které vyvolávalo touhu po plavbě na obrovském transatlantickém parníku, považovaném za jeden z inspiračních zdrojů progresivní architektury 20. let. Architektura mateřské školky prostřednictvím své nautické mluvy tento pocit navozovala. Prosklená a zaoblená terasa totiž asociuje kapitánský můstek imaginárního zaoceánského parníku s mohutnými komíny. Posledním Gočárovým dílem, které tvoří kompoziční součást komplexu škol, 29

HISTORIE HISTORY

Obr. 11 Ředitelství ČSD, 1928 až 1932 Fig. 11 Headquarters of Czechoslovak Railways, 1928–1932 Obr. 12 Okresní a finanční úřady, 1932 až 1936 Fig. 12 District council and tax office, 1932–1936 Obr. 13 Regulační studie Jungmannovy třídy s návrhem nového Ulrichova náměstí, 1924 Fig. 13 Town structure study of 1924 for the right hand side of the Labe river basin Ulrich Square

11

vzešlého ze soutěže na regulační plán města z roku 1925, představuje Ambrožův sbor – soubor budov fary, sídla biskupa, kostela a kolumbária navržený pro Církev československou husitskou (obr. 10). Na prvním perspektivním nárysu z regulačního plánu je již naznačena jeho celková realizovaná podoba i půdorysná dispozice sboru, kterou předurčil atypický trojúhelníkový tvar stavební parcely. Tento neobvyklý útvar se Gočárovi jakoby nechtěně objevil při rozvrhování pravoúhlých domovních bloků v regulaci pravostranné labské kotliny. Výraznější rozdíl oproti dnešnímu stavu vykazuje pouze těleso chrámové lodi, kterou architekt koncipoval ještě na principech střídání vertikálních objemů hmot s horizontálními. K zjednodušení chrámové lodi dospěl v březnu následujícího roku, kdy vypracoval definitivní stavební plány. Architektura Ambrožova sboru se velmi podobá, vzhledem k době svého vzniku, architektuře vedlejších obecných a měšťan-

ských škol. Vizuální účinek vychází z kontrastu barevných hmot, červených cihelných budov fary a administrativy s bílou železobetonovou zvonicí a lodí kostela, kterou Gočár navrhl jako skutečnou loď, archu Noemovu, v soudobém funkcionalistickém hávu. Gočár se pravděpodobně také inspiroval podobou biblického Šalamounova chrámu. Podle Heraina Gočárovo „…řešení na pozemku trojúhelníkovém přispělo k postupnému řazení a zužování staveb v otevřeném bloku…“ [10], který byl v návaznosti na Ambrožův sbor v blízkém okolí koncipován a v průběhu třicátých let postupně realizován. Vznikl tak neobyčejně působivý architektonicko-urbanistický celek s výrazným dálkovým point-de-vue ve věži kostela. Koncem dvacátých let, počínaje rokem 1928, začal Josef Gočár pracovat na projektu budovy ředitelství ČSD, budoucí dominantě Ulrichova náměstí (obr. 11). Tento úřad byl sice ve městě zřízen již roku 1920, avšak sídlil v nevyhovují12

30

Obr. 14 Severní fronta Ulrichova náměstí, konec 20. let Fig. 14 Norther frontage of Ulrich square, the end of 20’s

cím areálu bývalých kasáren. Gočár představil koncepci monumentální architektury, asociující svými charakteristickými rysy architekturu rychlíkových vozů. Výrazně horizontální pojetí průčelí s pravidelným rytmem oken tak připomíná expres, jenž jakoby právě zastavil v železniční zastávce. Narážka na toto téma je patrná také v interiérech budovy, zejména v případě obou ochozových hal, ze kterých se do kanceláří vstupuje jakoby do vlakového kupé. Koncepci takto pojatého ústředního prostoru nepředstavil Gočár ve své realizaci ředitelství ČSD, dokončeného roku 1932, jako první. Toto prvenství v české architektuře náleží patrně architektům Oldřichu Tylovi a Josefu Fuchsovi, kteří tento v administrativních budovách nový prostorotvorný prvek uplatnili ve svém proslulém pražském Veletržním paláci z let 1924 až 1928. Avšak ani tito architekti, ani Adolf Benš, autor dalšího takto koncipovaného provozu budovy, neumožnili jeho průchodnost na všech čtyřech stranách ochozu, jak to učinil Gočár, který pro snadnější provoz úřadu spojil ochozy uprostřed komunikační lávkou. Všechny architektonické projekty, které Josef Gočár v průběhu dvacátých a třicátých let pro město Hradec Králové vypracoval, se podařilo bez větších obtíží uskutečnit. Své realizace se naopak nedočkal projekt městské galerie, jež by bezesporu představovala vrcholné dílo Gočárovy meziválečné tvorby. Příběh městské galerie se začal odvíjet od roku 1919. Tehdejší královéhradecký biskup Josef Doubrava odkázal zatím ještě neexistující instituci soubor asi jednoho sta obrazů, kreseb


6/2008

HISTORIE HISTORY

13

a grafik. Na tento základ pak chtěly navázat svou činností místní umělecké spolky, uměleckoprůmyslové muzeum, soukromí sběratelé a další mecenáši. Záštitu nad projektem převzala Spořitelna královéhradecká, která „…dala svým nákladem vypracovati ideové náčrtky (…) u vynikajícího odborníka...“ Josefa Gočára [11]. Představenstvo spořitelny nezvolilo Gočára jen na základě jeho vítězného návrhu Státní galerie v Praze z roku 1923, ale rovněž proto, že architekt „…otázku galerií důkladně studoval v cizině…“ [11]. Gočár s budovou městské galerie na Eliščině nábřeží počítal již během detailního rozpracování regulace tohoto území z roku 1927. Výstavbu předpokládal provést ve třech etapách, vždy podle aktuálních potřeb. Projekt galerie vytvořil již v roce 1930 a pojal ji jako jednoduchou a monumentální stavbu, k níž mělo být použito „...betonu, železné konstrukce, izolačního materiálu a skla (...). Z vysoké haly z přízemí je přístupný velký, podlouhlý sál, určený plastice, grafice, projektům architektonickým, kresbám a podobně...“, popisuje projekt František Tichý [11]. V roce 1931 vyzval nový starosta města, továrník Josef Pilnáček, Josefa Gočára, aby se společně s několika místními architekty zúčastnil užší soutěže na návrh budov pro potřeby finančních a okresních úřadů. Gočár založil úřady na symetrické půdorysné dispozici ve tvaru symbolického písmene H, na pozemku bývalého pevnostního kavalíru (obr. 12). Provozy obou institucí od sebe důsledně oddělil, ale přece je subtilní střešní deskou vizuálně spojil v jeden architektonický celek. Vznikl tak jakýsi vítězný oblouk,

který by sloužil jako symbolický vstupní portikus do zahrady v nádvoří budovy, jež měla být neodmyslitelnou součástí architektury. Počítal i s budoucím působivým průhledem skrze portikus na vzrostlou zeleň nového japonizujícího parku, který pro pozemky za komplexem úřadů navrhl. V projektu úředních budov dospěl Josef Gočár k vrcholu svého architektonického a urbanistického umění, mistrovsky uvedl v soulad architekturu s přírodou a překonal svou vizi Hradce Králové jako města, jímž plynule prochází krajina. Krajina již neprochází jen jeho ulicemi, ale prostupuje i jeho architekturou. Gočárův záměr bohužel nemohl být naplněn, poněvadž během detailního provádění stavebních plánů byl tento požadavek zrušen. Architekt proto dodatečně upravil dispozici vstupu, do jehož parteru vložil konkávně prohnutý společný vchod a obě křídla vizuálně sjednotil dvojicí sloupů. Takto pojatý princip, sjednocující solitérní budovy navzájem spolu nesouvisející v jednolitý architektonicko-urbanistický celek, uplatnil již ve svém regulačním návrhu úpravy prostoru kolem galerie umění z roku 1927. Komplex úředních budov, slavnostně otevřených dne 4. listopadu roku 1936, zůstal posledním realizovaným dílem architekta Josefa Gočára v Hradci Králové. Výše naznačený soubor projektů a realizací, ve valné většině realizovaný městem ku jeho prospěchu a kráse, by představoval úctyhodné dílo. Gočár však tyto stavby nekoncipoval jen jako pouhé solitéry, rozprostřené na území města, nýbrž je zcela koncepčně zasazoval do širších souvislostí, detailně promyšlených


6/2008

14

během urbanizace jednotlivých městských zón, které byly neodmyslitelnou součástí jeho regulačního plánu, který ve druhé polovině 20. let pro Hradec Králové vypracoval. Společně s Hradcem Králové se během 20. a 30. let utvářelo i další nové městské centrum, Baťův Zlín, jenž vznikal jako město ve volné krajině. Hradec Králové se naopak měl stát městem, do něhož jeho okolní krajina plynule vstupuje. Josef Gočár si uvědomil tuto možnost, a proto ve své regulaci města, započaté roku 1925, přišel s koncepcí rozdělit městský celek na několik satelitů, obepínajících historické centrum a navzájem od sebe oddělených pásy zeleně, vstupující do intravilánu obce především kolem obou toků – Labe a Orlice. Prvním urbanistickým prostorem, který Gočár navrhl vytvořit, bylo dnešní Masarykovo, tehdejší Husovo náměstí, jehož severozápadní část uzavřel architekt monumentální půlkruhovou frontou domů. Ta posloužila jako výrazná pohledová kulisa pomníku prezidenta Masaryka, který Gočár navrhl společně se sochařem Otto Gutfreundem. K řešení dalších urbanistických úprav města byl Gočár pověřen výhradně samotným starostou Ulrichem. V letech 1926 až 1928 detailně rozpracoval úpravu Eliščina nábřeží a okolí Kotěrova muzea, které zamýšlel dostavět v souladu s Kotěrovým návrhem. V roce 1927 navrhl prodloužit Eliščino nábřeží, do jehož prostoru situoval městskou galerii, sokolovnu a městské lázně. Ve stejné době, počínaje rokem 1926, pracoval současně i na další úpravě, školním bloku v Zálabí a úpra31

HISTORIE HISTORY

15

vě prostoru pro Církev československou husitskou. Na stavbu Rašínova gymnázia navázal komplexem obecních a měšťanských škol, mateřskou školou a několika otevřenými domovními bloky. Nejvýznamnějším urbanistickým prostorem v Hradci Králové, který se konstituoval již od konce 20. let, bylo Ulrichovo náměstí (obr. 13 a 14). Definitivní podobu náměstí navrženého roku 1926 významně determinovala změna dvou stavebníků. Severní frontu získal pro stavbu svého obytného domu a centrály svých textilních podniků továrník Rudolf Steinský-Sehnoutka a protější parcelu převedlo město za symbolickou částku do majetku Československých drah. Tedy původně uvažované společensko-kulturní středisko se změnilo v administrativněfinanční centrum, v noci zářící reklamními neony, které „…působí velmi esteticky…“ a přispívají tak „… i k ozdobě města“ [12]. V roce 1930 doplnil Gočár svou koncepci Ulrichova náměstí o tzv. klidovou zónu, dlážděnou velkými betonovými deskami, a do jejího středu situoval zamýšlený pomník Františka Ulricha. Podle architekta Oldřicha Šmídy, kterého Gočár pověřil dohledem nad realizováním náměstí, nebyl Gočár spokojen s umístěním pomníku, několikrát měnil jeho stanoviště a nakonec konstatoval, „...že k takto koncipovanému náměstí se žádná socha nehodí“ [13]. Záměrem celkového regulačního plánu města Hradce Králové, dokončeného architektem Josefem Gočárem v roce 1928, bylo vytvořit novou harmonickou aglomeraci, jíž prorůstají pásy zeleně, které od sebe oddělují plánovaná satelitní předměstí (obr. 15 a 16). Gočárův plán tak reaguje na soudobé americké a anglické urbanistické tendence. Tyto pásy pak stanovují ideální velikost pěti Gočá32

16

rových satelitních předměstí a „…doplňují plánovitě zřízený celkový obvod města, do kterého jsou společně zasazeny centrální město a předměstí“ [14]. Po obvodu města vede Gočár okružní komunikaci, autosilnici, kterou „…je třeba vésti co možno nejdále od města…“ [14]. Tato komunikace navzájem propojuje jednotlivá předměstí, do kterých jsou z centra města vedeny radiální ulice. Obytné zóny Gočár rozdělil na části s rodinnými a nájemnými domy, které jsou seskupeny do pravoúhlých otevřených domovních bloků, jihovýchodně orientovaných. V rámci pozdějších úprav regulačního plánu vypracoval ještě Josef Gočár ve spolupráci s dendrologem V. Kamenickým zahradní úpravu v severovýchodním sektoru města, jenž měl mít podle požaLiteratura: [1] SOkA HK, fond Městský úřad Hradec Králové, inv. č. 1751, oddíl Gočárovy schody, karton č. 336, technická zpráva Městské technické kanceláře [2] SOkA HK, fond Městský úřad Hradec Králové, inv. č. 1751, oddíl Gočárovy schody, karton č. 336, dopis Josefa Gočára F. Ulrichovi ze dne 11. 2. 1909 [3] Behrens P.: Co je monumentální umění? Styl II, 1910, s. 109 [4] Schody do Komenského třídy. Ratibor XXVII, 1910, č. 16, s. 7 [5] Benešová M.: Architektura kubismu, in: Vojtěch Lahoda – Mahulena Nešlehová – Marie Platovská… (eds.), Dějiny českého výtvarného umění 1890–1938 (IV/1). Praha 1998, s. 352 [6] Domečka L.: Třicet let veřejné činnosti JUDra. F. Ulricha. Hradec Králové 1925, s. 44

Obr. 15 Schéma regulace Hradce Králové – komunikace, satelity a zelené pásy, kolem 1925 Fig. 15 The systeme of five town districts (satellites), 1925 Obr. 16 Definitivní regulační plán města Hradce Králové, 1926 až 1928 Fig. 16 Hradec Králové town structure plan, 1926–1928

davků nového starosty Josefa V. B. Pilnáčka charakter japonské zahrady. Mgr. Jakub Potůček Muzeum moderního umění Olomouc e-mail: [email protected]

[7] Kubíček A.: K pracím Josefa Gočára. Styl VII (XII), 1926 až1927, s. 153 [8] Užší soutěž na stavbu obecných a měšťanských škol v Hradci Králové. Styl VI (XI), 1925 až 1926, s. 153 [9] Sokol J.: Dlouhá léta s architekturou. Praha 1996, s. 22 [10] Herain K.: Ulrichův Hradec Králové. Umění III, 1930, s. 350, 352 [11] Tichý F.: O galerii umění v Hradci Králové. Osvěta lidu XXXIII, 1930, č. 79, s. 5 [12] Archiv stavebního úřadu města HK, katastr HK, čp. 854, žádost města ze dne 24. 8. 1938, aby továrník R. Steinský-Sehnoutka umístil neonovou reklamu na dům čp. 854 Jiřího Čerycha. [13] Benešová M., Toman F., Jakl J.: Salón republiky. Hradec Králové 2000, s. 73 [14] Stubben J.: Zelené plochy ve městech a jejich okolí. Styl VII (XII), 1926–1927, s. 23 a 24


6/2008

STAVEBNÍ


ADMINISTRATIVNÍ

CENTRUM KAVČÍ HORY KAVČÍ HORY ADMINISTRATION CENTRE

1

ZDENĚK ZÍTEK Článek je zaměřen na konstrukci nové administrativní budovy postavené v posledních dvou letech v Praze na Pankráci. Důraz je kladen na konstrukci spodní stavby postavené ve formě bílé vany a užití betonových fasádních panelů. This article focuses on the construction of an administration centre built in Pankrác, Prague, in the last two years. The emphasis is put on the substructure constructed as a white bath and the use of facade panels made of concrete.

České televize na části pozemku, s nímž se počítá pro výstavbu dalšího administrativně obchodního centra a bytových domů. Budova zaujímá přibližně plochu obdélníku o rozměrech 110 x 150 m. Skládá se z pěti částí. Rozhodující podíl vnitřních ploch je využit pro administrativní účely. Jsou koncipovány tak, aby byla zaručena maximální flexibilita jak pro dis-

poziční uspořádání, tak pro možnost pronájmu různých částí stavby s autonomním provozem podle požadavků jednotlivých nájemců. Celková plocha kanceláří je 34 000 m2, obestavěný prostor je 280 000 m3. Typologicky se jedná o administrativní budovu s blokem konferenčních místností ve 3. NP, stravovacím zařízením ve 2. NP, obchodní plochou v 1. NP a nezbytným technickým 2

C H A R A K T E R I S T I K A S TAV BY Administrativní centrum Kavčí Hory je v Praze 4 v sousedství komplexu budov

Obr. 1 Celkový pohled na budovu administrativního centra Fig. 1 General view of the building of the administration centre Obr. 2 Uprostřed prosklená fasáda spojovacího objektu, po stranách fasáda křídel Fig. 2 Glassed facade of the connecting structure in the middle, facade of the wings on the sides BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2008

33

STAVEBNÍ


3

zázemím. Podzemní část má čtyři podlaží, určená pro sedm set parkovacích míst a technické zázemí. V prostorách podzemního parkingu byly vytvořeny podmínky pro ochranu všech cca dvou tisíc sto zaměstnanců v případě mimořádné události. Na realizaci železobetonové konstrukce administrativního centra bylo spotřebováno 30 000 m3 betonu a 4 000 t oceli. ARCHITEKTONICKÉ

ŘEŠENÍ

A D M I N I S T R AT I V N Í H O C E N T R A

Z podélného spojovacího objektu vystupují čtyři křídla (obr. 1). Tři z nich jsou vzájemně podobná. Mají šest nadzemních podlaží, v koncích se zešikmeným průčelím. Čtvrté křídlo je půdorysně širší, členitější a se svými dvanácti nadzemními podlažími tvoří dominantu budovy zdůrazněnou ocelovým žárově pozinkovaným příhradovým stožárem umístěným na střeše. Ačkoliv je budova řešena jako jeden architektonický celek, je z provozních důvodů rozdělena na dvě přibližně stejné části, z nichž každá má svůj vstup a samostatné technické zázemí. Významným architektonickým prvkem stavby je fasáda s vysokým podílem prosklených ploch, které spolu s členě-

ním vnitřního prostoru na převážně halové kanceláře přispívají k transparentnosti stavby a jejímu optickému vylehčení. Fasáda zároveň ovlivňuje energetickou bilanci stavby. Spojovací objekt je celoplošně prosklený na jižní i severní straně determálními dvouskly s odlišným tepelným odporem podle míry osvitu (obr. 2). Vzhledově je zasklení ale shodné. Jižní strana je vybavena vnějšími žaluziemi s elektrickým pohonem, centrálně ovládanými řídící jednotkou a s možností lokální korektury. Severní strana je stíněna vnitřními roletami s manuálním ovládáním. Nižší křídla mají do 2. NP fasádu kombinovanou ze železobetonových prefabrikátů, které zakrývají sloupy nosné konstrukce. Mezilehlou plochu uzavírá prosklená fasáda stejného typu jako u spojovacího objektu. Ve vyšších podlažích mají křídla fasádu z pásových oken a železobetonových parapetů, které překrývají obklady z kovového kompozitního materiálu. Křídla končí ostrou svislou hranou krytou železobetonovými prefabrikáty z pohledového betonu (obr. 3). Čtvrté, dominantní křídlo, má v hlavní hmotě stejný typ fasády. Věžovitá část křídla je naopak ve vysoké míře kryta fasádními železobetonovými prefabrikáty z pohle-

4

34


6/2008

STAVEBNÍ


Obr. 3 Zakončení křídel, uvnitř hrany je vertikální vzduchotechnický kanál Fig. 3 End of the wings; a vertical airconditioning channel inside the edge

5

Obr. 4 Prostor s konferenčními sály s modrým fasádním pláštěm – část krajního (čtvrtého) křídla Fig. 4 Space with conference halls with blue facade skin – a part of the end (forth) wing Obr. 5 Stavební jáma administrativního centra v srpnu 2006 Fig. 5 Construction pit of the administration centre in August 2006

dového betonu. Z křídla částečně vystupuje prostor s konferenčními sály s pásovými okny a barevně odlišeným kompozitním obkladem (obr. 4). Součástí projektu je veřejné prostranství navazující na stavbu, řešené převážně jako zelené parkové plochy. Mezi křídly jsou částečně otevřená atria se zelení a parkovými úpravami, která vizuálně propojují stavbu s okolním prostředím (obr. 1). Z A LO Ž E N Í Administrativní centrum Kavčí Hory je založeno v geologicky složitém a nepravidelném prostředí pankrácké a vinohradské terasy. Ve čtvrtohorách ovlivnila charakter stavebního pozemku Vltava, jejíž řečiště bylo později zaplněno nánosy a také postiženo tektonickými vlivy a vulkanickou činností. Při zemních pracích byly zastiženy navážky, písčité hlíny, písčité štěrky, jíly, různě navětralé břidlice až po křemence a obtížně těžitelné kompaktní horniny. Tomu odpovídala výpočtová únosnost základových půd v rozmezí 150 kPa až více než 1 MPa a variabilní způsob založení stavby. Proto je objekt založen plošně ale také na železobetonových pilotách vetknutých do skalního podloží. Stavební jáma byla zajištěna záporovým pažením a svahováním (obr. 5). Podzemní část stavby je provedena jako bílá vana. Přednost tohoto způsobu založení spočívá především v tom, že zjednodušuje postup výstavby, využívá vodotěsnost konstrukčního betonu a snižuje náklady. Proto také v zahraničí je založení bílou vanou podstatně více rozšířené než u nás. Např. podle osm let starého průzkumu bylo v Německu 84 % občanských staveb a 77 % bytových staveb založeno tímto způsobem.

Konstrukčně je podzemní část administrativního centra prostorová stěnová konstrukce se sloupy v modulové síti 8 100 x 8 100 mm a 8 100 x 5 400 mm na podkladě typologického rastru 1 350 x 1 350 mm, které se uplatňují i v nadzemní části. Vzhledem ke střední síranové a uhličité agresivitě podzemní vody je z betonu C30/37-XA2, hodnoceného po devadesáti dnech. Použitý beton má podle postupů ČSN EN 12390-8 dostatečnou vodotěsnost a spolu s tloušťkou základové desky (většinou 500 mm) a tloušťkou stěn (300 mm) splňuje základní požadavek na vodotěsnost betonu jako hydroizolační hmoty podle Technických pravidel ČBS 02, jediného uceleného dokumentu pro návrh bílých van v české technické legislativě. Hodnocení betonu po devadesáti dnech má pro použití u bílé vany velký význam. Především umožňuje použít pro betony pevnostní třídy C30/37 cement CEM II/A-S 32,5 nebo CEM II/B-S 32,5, které mají zvýšenou odolnost proti agresivnímu prostředí a jsou zvlášť vhodné pro trvalý kontakt s vodou. Jejich nárůst pevnosti a vodotěsnosti je ale poněkud pomalejší než u betonů z CEM I 42,5, takže dosažení předepsaných parametrů po dvaceti osmi dnech není zcela spolehlivé. Přitom po devadesáti dnech naroste pevnost betonu v tlaku téměř o jednu pevnostní třídu a velikost průsaku podle normové zkoušky klesne v průměru o polovinu. Uvedené zpomalení nárůstu pev-


6/2008

nosti není překážkou při výstavbě, protože tento beton s předepsaným hodnocením po devadesáti dnech dosahuje po dvaceti osmi již minimálně 80 až 85 % jmenovité pevnosti. Pokud bychom trvali na hodnocení pevnosti a vodotěsnosti po dvaceti osmi dnech, bylo by často nutné právě kvůli pomalému nárůstu parametrů použít místo C30/37 beton C40/45, a to zpravidla již s cementem CEM I 42,5. Vodotěsnost vany jako konstrukce je však podmíněna ještě dalším faktorem, a tím je míra vyztužení. Jak známo, přirozenou vlastností betonu je jeho smršťování, provázené v konstrukci tvorbou trhlin. Dostatečná míra a správný způsob vyztužení pomáhají rozložit vznikající trhliny na množství neškodných úzkých trhlinek, které neohrožují vodotěsnost a většinou se pro vodu úplně uzavírají tzv. procesem „samohojení“. V našem případě se vycházelo z výpočtové šířky trhlin 0,2 mm, což rovněž odpovídá kritériu podle TP ČBS 02. Celý objekt je rozdělen do osmi dilatačních celků, které probíhají i celou nadzemní částí objektu. Jejich návrh byl výrazně ovlivněn architektonickým řešením stavby. Dilatace jsou řešeny standardně dilatačními pásy a smykovými trny. Všechny pracovní spáry uvnitř těchto dilatačních celků jsou zalomené a těsněné expanzními bentonitovými profily 30 x 25 mm s ochrannou mřížkou, která je chrání před mechanickým poškozením během betonáže. Tento druh těsnění pracovní spáru a její bezprostřední okolí v jistém smys35

STAVEBNÍ


6

7

Obr. 6 Vibrační stůl s dokončeným panelem Fig. 6 Vibro-plate with a finished panel Obr. 7 Okraj panelu, který nebyl po betonáži zakryt Fig. 7 Edge of the panel which has not been covered after concreting Obr. 8 Formy pro rohové panely Fig. 8 Forms for corner panels Obr. 9 Venkovní skládka panelů s rámy Fig. 9 Outside stock of panels 8

lu i injektuje. Působením vody se rozpíná a vtlačuje částice bentonitu do okolních trhlin a kapilár. Velkou předností tohoto druhu těsnění je také jeho flexibilita, která zajišťuje spolehlivou vodotěsnost pracovních spár i v procesu dosedání stavby a smršťování betonu. Rovněž umožňuje prakticky nepřerušenou betonáž. Minimální přestávka před betonáží sousedního pracovního záběru je přibližně dva dny, což je doba podstatně kratší než doba nutná pro položení navazující ocelové výztuže. Kromě toho není nutné vynechávat v konstrukci smršťovací pásy s poněkud problematickou účinností, které jsou navíc pro stavbu z provozních důvodů velmi nepříjemné. Kolem spodní stavby je vedena obvodová drenáž. Vnitřní povrchy stěn bílé vany se neupravovaly. Nulové podlahy v suterénu, které tvoří horní líc pojížděných stropů, jsou povrchově upraveny epoxidovým systémem s pružnou polyuretanovou membránou. Pro nejnižší podlahu, která je zároveň horním lícem základové desky, byl zvolen epoxidový systém s nižším difúzním odporem. Je to nutné proto, že z betonu postupně uniká v počátečním období nadbytečná záměsová voda, jejíž množství nelze z technologických důvo36

9

dů zredukovat a to nezávisle na tom, zda je stavba založena jako bílá vana nebo jako konstrukce s povlakovými izolacemi. Kromě toho u bílé vany trvale proniká betonem základové desky difúzí z vnějšího prostředí velmi malé množství vody v plynné fázi. V obvyklých podmínkách to je v množství pod 1 g/m2 den, což při provozu garáží nemá měřitelný vliv na vlhkost vzduchu v prostoru. Přesto je ale nutné i tomuto nepatrnému množ-

ství umožnit dlouhodobě průchod nátěrem, aby nedošlo ke snížení jeho soudržnosti s betonem nebo dokonce k separaci parciálním tlakem vodní páry. N A D Z E M N Í Č Á S T S TAV BY Je převážně z monolitického železobetonu s obvodovými stěnami zateplenými minerální vlnou. Prefabrikace se uplatnila jen u některých schodišť a na části fasádního pláště. Konstrukčně je stavba mono-


6/2008

STAVEBNÍ

litický skelet se železobetonovými sloupy, průvlakovými stropy a předsazenou zavěšenou fasádou. Rozměry a tvary sloupů se mění v závislosti na zatížení a dispozici. Ve spodních podlažích jsou sloupy až 650 x 650 mm, v horních podlažích jsou čtvercové 500 x 500 mm a kruhové průměru 500 mm. Tuhost konstrukce je zajištěna monolitickými schodišťovými a výtahovými objekty a příčnými stěnami. Stropní konstrukce jsou navrženy s respektováním požadavku minimalizovat konstrukční výšku podlaží a současně dosáhnout co nejsnazšího vedení instalací TZB. Jsou proto složeny z plochých deskových hlavic tloušťky 300 mm nad sloupy a slabších desek tloušťky 200 mm v polích. Na konci křídel budovy jsou stropy v místech, kde je vynechána část dvou nejnižších nadzemních podlaží (obr. 3), vylehčeny vložkami. Konce křídel jsou podpírány monolitickými sloupy, které procházejí až do nejvyššího patra a je v nich ukryt vertikální vzduchotechnický kanál. Světlá výška podlaží byla zvolena jednotně 3 000 mm s ohledem na poměrně vysoký podíl halových kanceláří, ačkoliv pro buňkové kanceláře je přípustná minimální výška 2 800 mm. Střechy objektu jsou ploché s obrácenou skladbou, izolované živičnými pásy a zasypané kačírkem. Jsou odvodněné systémem gravitačních vyhřívaných střešních vpustí. Na střeše jsou instalována zařízení pro čištění a údržbu fasád se spouštěnými gondolami. FASÁDNÍ

P R E F A B R I K ÁT Y

Z POHLEDOVÉHO BETONU

Samotné fasádní prefabrikáty představovaly pro výrobu poměrně náročný prvek, mj. i vzhledem k variabilitě jejich rozměrů. Ale největším problémem bylo dosažení rovnoměrné barevnosti povrchů. Z konstrukčního hlediska byly vyráběny tři druhy prefabrikátů: plošný obdélníkový, rohový a nárožní, všechny v řadě rozměrových modifikací. Pro fasádní prefabrikáty byl použit stejný beton C30/37 XF1 z cementu CEM 42,5 II/A-S a kameniva s maximálním zrnem 8 mm. Všechny prefabrikáty byly vybaveny pro použití manipulačních kotev a pro osazení vodicích trnů, které zaručovaly přesnou vzájemnou polohu prefabrikátů ve svislém směru. Kromě toho měly zabudované prvky pro montáž dílce na nosnou konstrukci budovy. Při přípravě výroby bylo zkušebně vyro-

beno množství prefabrikátů s různými kombinacemi cementů, odformovacích přípravků a kameniva, které měly sloužit jako referenční, a to hlavně pro posuzování jakosti a barevnosti povrchu. Již při zkušební výrobě se potvrdila známá zkušenost, že zejména udržení stejné barvy povrchu při opakované výrobě stejných prefabrikátů je nesmírně obtížné, a proto již v této fázi doporučoval výrobce jemné pískování fasádního povrchu. Výrazně by se tím odstranily diference v barevném podání a prospělo by to i kvalitě povrchu. Pískování však bylo odmítnuto. Přitom z běžné pohledové vzdálenosti není změna charakteru betonového povrchu pískováním prakticky patrná. Plošné prefabrikáty se vyráběly ve vodorovných formopodložkách na vibračních stolech s kontaktním povrchem z lamina (obr. 6). Výroba probíhala ve 24hodinových cyklech. Po naplnění formy a zhutnění byl povrch betonu zakryt fólií, a to jednak pro ošetřování betonu ale také pro udržení rovnoměrného barevného podání na celém povrchu. Při absenci zakrytí se tvořil po obvodu pohledové plochy pruh s odlišným barevným odstínem (obr. 7). Pro udržení stejné barevnosti bylo nutné použít na celý prefabrikát beton ze stejné záměsi. Dále se ukázalo, že pro rovnoměrnost barevného podání je třeba ukládat beton z dopravního prostředku po ploše formy co nejrovnoměrněji. Větší následné rozhrnování betonové směsi po ploše formy mělo na barevnost velmi negativní vliv. Po odbednění byly prefabrikáty přesunuty na tři dny do svislých rámů v hale s trvale udržovanou teplotou na úrovni 12 až 15 °C. Potom byly vyváženy ven, ale opět do svislých rámů aby nedošlo k deformacím a zejména barevným vadám vlivem srážek a působením prokládacích prvků (obr. 8). Rohové a nárožní prvky byly vyráběny zcela obdobným způsobem, ale ocelové formy měly tvar V (obr. 9). Beton se plnil do jednoho ramene a plnění bylo ukončeno až když betonová směs vytékala z druhého ramene. Před transportem na stavbu prošly prefabrikáty přísnou kontrolou, protože dodatečné opravy na stavbě byly prakticky nemožné. Každý byl označen číslem, které přesně určovalo jeho polohu v budoucím fasádním plášti. Fasádní dílce byly dopravovány z výrobny na Kavčí Hory na návěsech ve svislé poloze, mj.


6/2008


i proto, aby nebylo nutné řešit jejich otáčení na stavbě. Vlastní montáž na nosnou konstrukci pomocí prvků z nerezové oceli byla poměrně pracná a náročná na přesnost. SANAC E P OR UC H V podzemní části je někdy nutné sanovat ojedinělé průsaky, které mohou být důsledkem dosedání stavby nebo chyb při její realizaci. Případné vlhnutí v ploše se jednoduše odstraní prostředky vyvolávajícími těsnicí krystalizaci jako např. Xypex. Netěsnosti v pracovních spárách nebo v trhlinách se sanují injektáží. V souvislosti s poruchami vodotěsnosti je třeba upozornit na zdánlivé plošné průsaky, které svým vzhledem mohou dezorientovat i zkušené techniky a vést ke zbytečným reklamacím. Vznikají zejména u mladé stavby při určitých klimatických změnách kondenzací vzdušné vlhkosti na chladných betonových plochách, zejména u vjezdů, a to nezávisle na typu založení stavby. Zpravidla během několika dnů zmizí. Jako prevence poruch vodotěsnosti – kromě již zmíněné míry vyztužení, vhodného rozdilatování a použití těsněných pracovních spár – je účelné uplatnit opatření pro tvorbu plánovaných trhlin. Používají se k tomu vložené prvky, které zeslabí konstrukci a následně vzniklou trhlinu utěsní. Jsou to různé „trhací plechy“ a plastové vložky s bentonitovými pásky nebo profily z hydrofilních polymerů. Užitečné jsou rovněž tenké dřevěné lišty, vkládané do bednění, které zeslabí krycí vrstvu. Trhlina v betonovém povrchu se vytvoří v připraveném žlábku. Zpravidla je mělká a následně se uzavře vyplněním žlábku sanační hmotou s kompenzovaným smrštěním na bázi cementu. Vlastník Projekt Architektonické řešení Developer Zhotovitel

Europolis Projekční kanceláří AGN, s. r. o. Spojprojekt, a. s. Ing. akad. arch. Michal Gabriel Ing. arch. Milan Vít Hochtief Development, později Europolis Hochtief CZ, a. s.

Zdeněk Zítek Hochtief CZ, a. s. Divize Praha, o. z. tel. 606 635 021 e-mail: [email protected]

37

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGY

OHNIVZDORNÝ

BETON FIRE RESISTING CONCRETE BERND VAN

DEN

BOSSCHE

Bezpečnost tunelů nabývá v posledních letech na důležitosti. Ochrana proti účinkům ohně je jednou z položek, která musí sloužit k ochraně uživatelů tunelu. Na kvalitních betonech dochází k jevům, jako je „explozivní odprýskávání“. Degenerace mechanických vlastností betonu a výztuže může mít za následek nebezpečnou ztrátu stability betonových konstrukcí. Myšlenku „ohnivzdorného betonu“ přinesl joint venture Besix-Dura Verner-GTI v průběhu výběrového řízení na „Zakrytí A2“ v Utrechtu. Po přijetí předložené nabídky proběhl devítiměsíční výzkum zahrnující studium literatury, testování zkušebních záměsí, testování čerstvého a zatvrdlého betonu. Byly vyrobeny rozměrné zkušební vzorky z dodatečně předpjatého betonu, u nichž byla testována konformita s požární křivkou RWS. Po ukončení výzkumu byl beton použit na stavbě. Příspěvek se zabývá výzkumem a zkouškou „ohnivzdorného betonu“, dávkováním jednotlivých složek a ošetřováním betonu na stavbě. Tunnel safety is gaining importance the last few years. Fire protection is one of the items that has to protect the users of the tunnel. Effects like “explosive scaling” occur on good quality concrete. Degeneration of the mechanical properties of concrete and rebar will also provoke dangerous instability of concrete constructions. During the tender on the ‘Overkapping A2’ in Utrecht the idea of ‘fire resisting concrete’ was launched by the joint venture Besix-Dura Vermeer-GTI. After acceptance of tender, a nine-month investigation was performed, starting with a literature study, to trial mixes, testing of fresh concrete and tests on hardened concrete. Large post-tensioned specimens were made and tested on conformity with the RWS-fire curve. After investigation the concre-

1

38

te was applied on the building site. This paper will treat the whole investigation and testing of the ‘fire resisting concrete’, the dosing of the primary materials and the treatment of the concrete on the building site. Katastrofální požáry v tunelech mají na svědomí mnoho obětí a závažných poškození tunelů. Poškození vzniklá při požárech jsou způsobena progresivním drolením a odprýskáváním betonu až do hloubky 300 mm. Při takovéto hloubce narušení betonu se do přímého kontaktu s ohněm dostává i výztuž, která tak ztrácí své mechanické vlastnosti. Tragické případy, např. požár v Gotthardském tunelu v roce 1984, v Eurotunelu v roce 1996, v tunelu Mont Blanc v roce 1999 s počtem čtyřicet jedna oběť nebo požáru v tunelu Kitzsteinhorn v roce 2000 s počtem sto padesát pět obětí, přiměly příslušné úřady k tomu, aby přehodnotily svůj pohled na konstrukční řešení tunelů s ohledem na možnost požáru. Holandské ministerstvo pro veřejné práce (RWS) převedlo tento pohled do pravidel ROBK. U posledních výběrových řízení na veřejné tunely je ochrana proti účinkům požáru aktuální otázkou. Aby bylo vyhověno specifikacím na krycí konstrukce dálnice A2, stanovilo RWS maximální teploty betonu a ocelové výztuže. Tyto teploty bylo nutné experimentálně ověřit. SPEC I FI K AC E RWS – Z ÁK AZN Í K Smlouva na realizaci zakrytí dálnice A2 v Utrechtu zahrnuje návrh i stavbu. Tunel je nutné navrhnout tak, aby byla v případě požáru zaručena bezpečnost konstrukce a dostatečně dlouhý čas pro únik osob z tunelu, popřípadě pro poskytnutí pomoci. Byly stanoveny dva typy zón. „Normální“ zóna s odolností proti požáru po dobu 1 h a „bezpečná zóna“ (únikové koridory a technické stavby) s odolností proti požáru po dobu 2 h.

U jednohodinové odolnosti nemůžeme počítat s oblastí betonu namáhanou v tlaku, u níž teplota přesáhne 380 °C. V tahově namáhaných oblastech betonu nesmí teplota ocelové výztuže překročit teplotu nezbytnou k udržení stability konstrukce. To znamená, že teplota betonu ve vzdálenosti 25 mm od výztuže nesmí překročit 380 °C. V případě dvouhodinové odolnosti nesmí teplota ocelové výztuže v oblasti namáhané tahem překročit 250 °C. To znamená, že teplota betonu ve vzdálenosti 25 mm od výztuže nesmí překročit 380 °C. Taktéž nemůžeme počítat s oblastí betonu namáhanou v tlaku, u níž teplota přesáhne 380 °C. Tyto teploty je nutné ověřit v souladu s dokumentem Ochrana tunelů proti účinkům požáru, číslo GT-98036a (98-CVB-R1161a). I N T E R P R E TAC E

V PRŮBĚHU

VÝBĚROVÉHO ŘÍZENÍ

Možnosti předejít progresivnímu drolení pomocí přídavku PP vláken vzešla z technologického oddělení Besix. Poté byla provedena rešerše literatury. Projektová studie byla vypracována s použitím referenčních projektů v Norsku, Anglii a Austrálii. Informace dodavatelů a laboratoří, v nichž se testy odolnosti proti účinkům požáru prováděly, nebyly veřejně dostupné a byly chráněny intelektuálním vlastnictvím. Dodavatelé Besix-Dura Verner-GTI na sebe vzali riziko a poprvé použili „ohnivzdorný beton“ v projektu tunelu v zemích Beneluxu, přestože přesné dávky a typ PP vláken ani zpracovatelnost vláknobetonu nebyly známy. Pronikání žáru do betonu bylo v návrhu spočítáno tak, aby byla specifikována minimální krycí vrstva betonu (s nejrůznějšími variantami, ochranou proti účinkům požáru, PP vlákny, …). S těmito informacemi byl „ohnivzdorný beton“ ekonomicky zajímavější než možnost použít ohnivzdornou izolaci.

Obr. 1 Jednohodinová a dvouhodinová odolnost proti účinkům požáru podle požární křivky RWS Fig. 1 The one and two hours fire resistance are according the RWS fire curve BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2008

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

1 Obr. 2 Požární křivka RWS Fig. 2 RWS fire curve Obr. 3 Výpočet distribuce teploty Fig. 3 Calculated temperature distribution

P Ř Í P R AV Y P O P O D E P S Á N Í S M LO U V Y Jakmile byla výstavba předána vítězným dodavatelům, započaly práce na projektové přípravě. Současně s přípravou probíhal i výzkum vlastností betonu a jeho složek. Nejprve byla vytvořena směrnice, která zakotvila všechny nezbytné kroky. Tento „Plán zkoušek“ a „Protokol o betonu“ RWS přijalo na samotném začátku. Plánování s cílem mít recepturu hotovou včas bylo následující: • začátek přípravy staveniště: srpen 2006, • volba dodavatele (dodavatelů): září 2006, • zkušební záměsi: září/říjen 2006, • vzorky pro požární zkoušku: začátek listopadu 2006, • požární zkoušky: únor/březen 2007, • první ukládka: březen 2007. Dodavatel PP vláken, který byl zvolen nejen na základě ekonomické výhodnosti, ale také z důvodu technické kompetence dle referenčních projektů, nám poradil použít vlákna o rozměru 32 μm x 12 mm namísto obvyklých 18 μm x 6 mm. Přestože kratší vlákna by teoreticky měla být nejefektivnější, doporučený rozměr poskytoval uspokojivé výsledky ohledně odprýskávání (viz Závěr) a měl výhodu nižšího obsahu zachyceného vzduchu v čerstvém betonu a lepší zpracovatelnosti (a tudíž i menších dávek plastifikátoru). Jako kamenivo byl použit vápenec. Drcený vápenec byl zvolen proto, že při

1

výhodách, které přinášel, byly dodatečné náklady relativně menší. Beton s vápencovým kamenivem má nižší Youngův modul pružnosti a menší koeficient teplotní roztažnosti. Protože vápencové kamenivo má při vysokých teplotách téměř totožné vlastnosti jako cementová pasta, je účinek drolení a odprýskávání menší. ZKOUŠKY

Koeficient teplotní roztažnosti [10-6/°C] E-modul [GPa]

Vápenec

Štěrk

8

12

30,5

35,0

Tab. 1 Tabulka rozdílů mezi přírodním štěrkem a vápencem Tab. 1 Table of differences between gravel and limestone

BETONU

Navržené směsi Konstrukční řešení požadovalo beton dvou kvalit: základové desky, stěny: C28/35 XD3, samonosné panely C35/45 XD3. Podle specifikací bylo možné zvýšit hodnotu vodního součinitele na 0,5 při použití cementu CEM III/B. Byl použit cement CEM III/B 42,5 N LHHS ENCI. Dávkování PP vláken bylo stanoveno podle kategorie na 1, 1,5, 2 a 3 kg/m3. Ve výsledku tedy bylo třeba navrhnout a vyzkoušet osm záměsí. Zkušební záměsi Byly provedeny následující zkoušky: Čerstvý beton: • rozlití 0’ a 60’, • zkouška rozlitím na vibračním stole 0’ a 60’, • obsah vzduchu, • hmotnost, • obsah vody žíháním. Vizuální: • zpracovatelnost a čerpatelnost Zatvrdlý beton: • pevnost v tlaku po 3, 7 a 28 dnech, • pevnost v příčném tahu po 3, 7 a 28 dnech, • zkouška vodotěsnosti, • hydratační teplo v izolované formě, • graf zkoušky zralosti, • objemová hmotnost.


6/2008

První dvě zkušební záměsi byly provedeny podle receptury. Použití PP vláken a hyper-plastifikátorů způsobilo u čerstvého betonu rozměšování. Při menší dávce plastifikátoru ztratil beton zpracovatelnost. Řešením tohoto problému bylo zvýšení objemu jemných podílů (< 250 μm) plnivem. Po dávce 20 kg/m3 vápencového plniva byl výsledek přijatelný. Zkouška rozlitím provedená podle EN 12350-2 neposkytla spolehlivý výsledek. Vlákna propojila zrna kameniva a zabránila tečení betonu. Zkouška rozlitím na vibračním stole provedená podle EN 12350-5 byla dobrou alternativou a odpovídala specifikacím NEN EN 206-1. Byly použity různé hyper-plastifikátory. Některé z nich zvýšily obsah vzduchu v čerstvém betonu až na 6,3 %. Při použití ostatních typů byl obsah vzduchu mezi 1,5 a 2 %. Závěry ze zkušebních záměsí • stanovení dávky plastifikátoru, • stanovení typu plastifikátoru, • přídavek plniva za účelem stabilizace směsi, • zkouška rozlitím není spolehlivá, • zkouška rozlitím na vibračním stole musí mít hodnotu výsledku 460 až 480 mm, 39



4

5

6

počtu parametrů záměsi a umístění v konstrukci. Z tohoto důvodu byl návrh zkušebního vzorku proveden konstrukčním oddělením. V průběhu zkoušky je nutno uvažovat rozdíly mezi stěnami a panely. Zkušební vzorky musí splňovat požadavky na beton pro výstavbu tunelů. Ošetřování betonového povrchu bylo velmi důležité, neboť vlhkost vzorků musela být stejná jako vlhkost betonů v tunelu během provozu.

Tloušťka byla zvolena podle nejmenší tloušťky stěn: 400 mm. Bylo zavedeno dodatečné předpětí, aby normálové síly ve zkušebním vzorku odpovídaly zatížení skutečné betonové stěny v tunelu. Po odlití a odbednění byly jednotlivé prvky ošetřovány zakrytím textilií zadržující vodu a skladovány na pozemku dodavatele v Utrechtu po dobu tří měsíců. U prvních testovaných vzorků byly použity různé typy distančních vložek za úče-

7

• zpracovatelnost byla delší, než 60‘, • pevnost v tlaku byla ve stanovených mezích. Zkouška ohněm – vzorky Pro splnění požadavků (viz Specifikace RWS) bylo nutné provést zkoušku ohněm. Cílem zkoušky byla následující měření: • teplota ve vzdálenosti 25 mm od ocelové výztuže, • teplota výztuže, • intenzita odprýskávání betonu. Poslední položka závisí na značném 40

8

Zkouška byla považována za úspěšnou v případě, že byly úspěšné dva testy ohněm provedené na jednom konstrukčním prvku. Z každé záměsi byly vyrobeny dva zkušební vzorky. Záměs s obsahem 1,5 kg/m3 PP vláken nebyla testována. Celkem bylo vyrobeno dvanáct zkušebních vzorků, šest na stěny a šest na stropní panely. Vzorky musely být co největší, aby se vyloučily vedlejší účinky. Z praktických důvodů byly rozměry vzorků 2,5 x 5 m.

lem prozkoumání jejich vlivu na explozivní odprýskávání. Vzorky byly osazeny teploměrnými sondami ve vzdálenosti 75, 100 a 125 mm od povrchu vystaveného žáru. Čidla byla umístěna na více než deseti místech a počítalo se i se záložními umístěními. Pomocí těchto tepelných čidel lze vytvořit obraz šíření teploty do hloubky 125 mm betonu. Zkouška ohněm Abychom předešli případným diskusím mezi zadavatelem a zhotovitelem po pro-


6/2008


9

10

11

14 13

12 Obr. 4 Fotografie vláknobetonu Fig. 4 Photograph of fiber concrete Obr. 5 Prefabrikovaná výztuž určená do vzorků Fig. 5 Prefabricated rebars for specimens Obr. 6 Betonáž vzorků a ošetřované vzorky Fig. 6 Pouring of the specimens and cured specimens Obr. 7 Fotografie zkoušky ohněm na stropní desce Fig. 7 Photograph of the roof fire-test Obr. 8 Zkouška ohněm na desce stěny Fig. 8 Wall fire-test

Obr. 9 Vývoj teploty v čase, uprostřed stropního vzorku a ve třech různých hloubkách (75, 100 a 125 mm) Fig. 9 Temperature evolution in time, in the middle of the roof specimen, on three depths (75,100 and 125 mm)

Obr. 12 Vývoj teploty v čase, uprostřed stěnového vzorku a ve třech různých hloubkách (75, 100 a 125 mm) Fig. 12 Temperature evolution in time, in the middle of the wall specimen, on three depths (75,100 and 125 mm)

Obr. 10 Obrázek vyhřátého povrchu, stropní vzorek, po ochlazení Fig. 10 Picture of heated surface, roof specimen, after cooling down

Obr. 13 Obrázek vyhřátého povrchu, stěnový vzorek, po ochlazení Fig. 13 Picture of heated surface, wall specimen, after cooling down

Obr. 11 Hloubka odprýskávání, stropní vzorek, po ochlazení Fig. 11 Depth of spalling, roof specimen after cooling down

Obr. 14 Hloubka odprýskávání, stěnový vzorek, po ochlazení Fig. 14 Depth of spalling, wall specimen after cooling down


6/2008

41



Literatura: [1] Ernst & Shon – Bautechnik 78 (2001) : Vershuche zum Brandverhalten van Tunnelinnenschalenbeton met Faserzusatz [2] Neville A. M.: Properties of concrete (1991) [3] Efectis : report nr R0347 (2007)

15

vedení zkoušek, byl o zkoušce vypracován protokol založený na smluvním dokumentu „Ochrana tunelů proti účinkům požáru“, číslo GT-98036a (98-CVBR1161a) a měl následující požadavky: • specifikace pece, • teplotní křivka RWS, • teplotní tolerance pece, • záznam teploty, • analýza zkoušek, • zprávy o zkoušce, • videozáznam. Celkem bylo provedeno pět zkoušek, tři „stropní“ vzorky a dva stěnové. Teplota snímaná čidly byla během zkoušky průběžně zobrazována v reálném čase v laboratoři. Videozáznam byl také v reálném čase viditelný v laboratoři a na záznamu je i časomíra. Předtím, než byly vzorky uloženy v peci, byly bez ohřevu skladovány v laboratoři po dobu nejméně tří dnů. Účelem bylo dosáhnout relativní vlhkosti betonu srovnatelné s hodnotami, které by beton měl v tunelu. V tomto čase bylo provedeno i dodatečné předpětí. U vzorků určených pro stropy se jednalo o napětí 14 N/mm2, které bylo realizováno pomocí táhel 11 ∅ 32 FeP1230 s rozložením 880 kN na každé táhlo. Táhla byla vložena excentricky, aby byly simulovány excentrické síly v desce. Vzorky pro stěny byly předpjaty na 15,3 N/mm2 táhly 6 ∅ 32 FeP1230 s rozložením 910 kN na každé táhlo. Tato táhla byla vložena centricky. Výsledky zkoušky Jedna ze zkoušek musela být ukončena pro nadměrné explozivní odprýskávání. Záměs proto nebyla přijata. Výsledky zbývajících čtyř zkoušek byly uspokojivé co do odprýskávání a poskyt42

Obr. 15 Obrázek vyhřátého povrchu, stropní vzorek s explozivním odprýskáváním s maximální hloubkou 125 mm, po ochlazení Fig. 15 Picture of heated surface, roof specimen with explosive spalling with a maximum depth up to 125 mm, after cooling down

ly i dostačující množství informací k určení vztahů teplotní distribuce v betonovém krytí pro jednohodinovou a dvouhodinovou odolnost vůči účinkům požáru. Na obr. 9 až 14 jsou vyobrazeny výsledky zkoušky ohněm provedené na stropních a stěnových deskách. Aby bylo možné určit nezbytné betonové krytí, byla provedena statistická analýza výsledků čtyř úspěšných zkoušek ohněm. V případě požáru v délce 60 min by mělo dostačovat krytí o síle 50 mm, pokud bereme v úvahu pouze teplotní distribuci. K tloušťce je ovšem potřeba připočítat materiál, který odprýská. Z tohoto důvodu je pro hodinový požár nutné minimální krytí o síle 75 mm. Dodavatel navíc přidal ještě dodatečnou toleranci pro provedení. Totéž bylo provedeno i pro požár o délce působení 120 minut. V tomto případě je z hlediska teplotní distribuce nutné krytí o síle 75 mm. Po započítání odprýskané vrstvy je minimální krytí 100 mm. Dodavatel navíc přidal ještě dodatečnou toleranci pro provedení. Neakceptovaná zkouška Jak jsme již zmínili, v jedné ze zkoušek došlo k nadměrnému explozivnímu odprýskávání. Následkem toho teplota ve vzorku velmi rychle narostla. Riziko zborcení bylo vážné, proto byla zkouška po 35 min zastavena. D O D AT E Č N É Z K O U Š K Y Abychom mohli započítat účinek smrštění hmoty betonu stropních desek, byly provedeny dodatečné zkoušky záměsi, která vyhověla při zkoušce ohněm. Výsledek E-modulu byl díky vápencovému kamenivu spolu s PP vlákny příznivý a koeficient roztažnosti lineární. Při pou-

žití cementu s nízkým vývinem hydratačního tepla jsou nutná opatření proti vzniku trhlin zcela minimální. Byly provedeny následující zkoušky: • smršťování mladého betonu, • dotvarování mladého betonu, • E-modul mladého betonu a po 28 dnech, • adiabatický vývoj, • koeficient lineární roztažnosti po 28 dnech. Z ÁV Ě R Je možné navrhnout konstrukci tunelu z ohnivzdorného betonu a ochrannou vrstvou betonu. Použití ohnivzdorného betonu je výhodnější, než použití ohnivzdorných vrstev. Integrace pasivní ochrany proti účinkům požáru do samotné konstrukce je levnější, konstrukce je méně citlivá na zatékání a má větší odolnost proti mechanickému poškození v případě nehod. Během vlastní stavby lze cyklus výroby zkrátit na jeden den, takže výsledkem je produktivní týdenní cyklus. PP vlákna mají příznivé vlastnosti i pokud jde o účinky cyklického zmrazování. Nicméně je nezbytné provést intenzivní výzkum každé receptury a ve všech konstrukčních řešeních. Odprýskávání a distribuce teploty závisí na mnohých parametrech. Výsledky tohoto projektu proto nelze generalizovat nebo použít v jiných projektech.

Bern Van den Bossche Besix, n. v. tel.: +32(0) 240 26 492 mob.: +32(0) 475 610 998 fax: +32(0) 240 26 292 e-mail: [email protected]


6/2008


A STAVEBNÍ CHEMIE bodem mrazu. Většina výrobců uvádí použitelnost do –10 °C. Většinou vykazují i plastifikační účinky. Při laboratorních testech těchto přísad je třeba sledovat i případné dlouhodobé negativní působení na fyzikálně mechanické vlastnosti zatvrdlého betonu. Těsnící přísady zabraňují průsakům vody do zatvrdlého betonu a malt. Při procesu tvrdnutí betonu se odpařuje tzv. technologická voda, která je potřebná pro dosažení zpracovatelné konzistence, avšak na vlastní hydrataci se prakticky nepodílí. Po jejím odpaření vznikají v zatvrdlém betonu póry snižující jeho odolnost proti průsaku kapalin. Těsnící přísady mají tyto póry zmenšit a utěsnit. Plastifikátory a provzdušňovadla těsnost betonu zvyšují. Nejen při aplikaci cementu v maltách a betonech, ale i při samotné výrobě cementu se využívají mlecí přísady při mletí slinku s hlavními složkami podle ČSN EN 197-1. Hlavní účinek těchto přísad spočívá v potlačení zpětné aglomerace již rozemletých zrn, a tím k lepšímu využití energie vynakládané na mlecí proces. Důsledkem jejich působení je i snížená tendence k vytváření kleneb a nálepků v silech na cement a také vyšší trvanlivost vůči působení vzdušné vlhkosti. Některé z mlecích přísad mají hydrofobizující účinky na cement, jiné zase mají i mírně plastifikující nebo provzdušňující účinky na betonovou směs. Ing. Jan Gemrich Svaz výrobců cementu ČR, www.svcement.cz

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

B E T O N • T E C H N O L O G I E • K O N S T R U K C E • S A N Inzerce A C E 96.5x132 6 zrcadlo / 2 0(Beton 081

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

1

Program pro výpočet konstrukcí metodou konečných prvků

Statika, která Vás bude bavit ...

Program pro výpočet rovinných i prostorových prutových konstrukcí

www.dlubal.cz

Klasifikace přísad stavební chemie pro malty, omítky a především betony je složitá, protože jejich specifické účinky se až na výjimky překrývají. Proto je účelné provádět klasifikaci podle hlavního účinku zejména podle ČSN EN 934-2 Přísady do betonu. Plastifikační přísady jsou nejčastěji používanou přísadou a jejich spotřeba tvoří přes 80 % z celkového objemu všech přísad. Jejich základ tvoří vesměs lignosulfonany, sulfonované naftalenderiváty (syntetické třísloviny) a fenol- nebo melaminformaldehydové pryskyřice. Novější přísady jsou pak na bázi polykarboxylátů a akrylátů. Při použití vykazují zlepšení zpracovatelnosti čerstvého betonu, zvyšují jeho konečnou pevnost a snižují množství potřebné záměsové vody. Optimalizují obsah vzduchu v čerstvém betonu, a tím příznivě ovlivňují po vytvrdnutí jeho celkovou pórovitost. Zabraňují rozměšování čerstvého betonu (transportbetonu). Provzdušňovací přísady při správné aplikaci zabezpečují trvanlivost betonu proti destrukčním účinkům střídavého zmrazování a rozmrazování. Při optimálním provzdušnění zvyšují i jeho odolnost proti působení síranových agresivních vod, což je zakotveno jako jedno z možných opatření proti síranové korozi v ČSN P ENV 13670 Provádění betonových konstrukcí. Proces urychlení tvrdnutí betonu za použití chemických přísad patří z hlediska výroby betonových prefabrikátů i při betonáži monolitických konstrukcí k nejdůležitějším a nejžádanějším zásahům. V principu se jedná o urychlení nárůstu počátečních pevností betonu bez urychlení procesu tuhnutí, aby nedošlo ke zhoršení jeho zpracovatelnosti a zhutnění. Chemicky se jedná vesměs o elektrolyty zvyšující iontovou sílu vodného nosiče cementové disperze. Urychlovače tvrdnutí se dělí na chloridové a nechloridové. Z chloridových je nejčastěji používaný chlorid vápenatý. Vykazuje dobré vlastnosti, ale lze jej stejně jako tuto celou skupinu přísad používat pouze pro přípravu prostých betonů bez ocelových výztuží. Silné korozivní účinky mají i ostatní rozpustné halogenidy, ale také řada nechloridových přísad např. ze skupiny thiokyanatanů (rhodanidů). Při zkoušení urychlovačů je třeba sledovat nejen jejich krátkodobý efekt na beton, ale také se zaměřit na dlouhodobé sledování jejich vlivu na fyzikálně mechanické vlastnosti, především na pevnost a smršťování. Urychlovače tuhnutí zkracují dobu přeměny tekuté (kašovité) fáze v pevnou. Jejich účinky bývají často směšovány nebo zaměňovány s účinky urychlovačů tvrdnutí, které působí zvyšování počátečních pevností již pevné fáze. Vzhledem k tomu, že se jedná o přísady po chemické stránce prakticky totožné, je třeba přesně dodržovat předepsané dávkování, aby nedocházelo ke zhoršení zpracovatelnosti a zhutnění směsi. Kombinované urychlovače (tuhnutí, tvrdnutí) jsou vhodné především pro stříkané betony, omítky a pro zimní betonáže. Zpomalovače tuhnutí (retardéry) jsou přísady prodlužující dobu zpracovatelnosti čerstvého betonu nebo maltové směsi. Jsou používány především pro transportbetony, expedované na velké vzdálenosti, a pro přerušované betonáže. Mechanizmus jejich účinku spočívá ve vytvoření izolační vrstvy na povrchu cementových zrn, bránící styku s záměsovou vodou. Chemicky se jedná o látky na bázi fosfátů nebo cukrů. Většina z nich má zároveň plastifikační účinky. Protizmrazovací přísady zvyšují schopnost tvrdnutí betonu pod

Demoverze zdarma ke stažení

CEMENT

43

15.7.2008 7:47:00



NOVÉ

MOŽNOSTI TECHNOLOGIE VYSOKORYCHLOSTNÍCH VODNÍCH PAPRSKŮ PŘI SANACÍCH BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ NEW POTENTIAL OF HIGH SPEED WATER JETS TECHNOLOGY IN REPAIR OF CONCRETE STRUCTURES LE N K A BODNÁROVÁ, LI BOR SITE K, R U D O L F H E L A , J O S E F F O L DY N A Příspěvek přináší informace z oblasti výzkumu zaměřeného na sledování působení vysokorychlostních vodních paprsků na beton různé kvality. Paper presents information on research focused on observation of effects of high speed water jets on different quality concretes.

D=2/ D=2<ÎB@GA9/

A;@=D/1Î B@GA9/

/0@/H7D=

H/=AB¿=D/1Î B@C0713 A;A(D=2/ /0@/H7D=DH2C16 D=2<Î>/>@A39

/0@/H7D<ÎD=2<Î >/>@A39

1

2

44

Dostatečné a šetrné odstranění degradovaných vrstev betonu je velmi důležitým krokem při sanacích konstrukcí. Jednou z metod běžně používaných pro odstraňování porušených vrstev betonu je technologie vysokorychlostního vodního paprsku. V rámci experimentů byly ověřovány různé typy vysokorychlostních paprsků. Kromě klasické technologie, kdy je využíván vodní paprsek kontinuální generovaný jednou tryskou, jsme sledovali také rotační paprsky generované více tryskami (tyto jsou používané zejména při sanačních zásazích na větších plochách). Nově ověřovaný byl paprsek plochý a paprsek plochý pulzující. Spojení vodních paprsků s akustickým generátorem pulzů totiž skýtá nové možnosti použití (viz např. [1] a [2]). Takto modifikovanými paprsky lze dosáhnout velmi zajímavých výsledků i při porušování pevných betonů, a to při relativně nízké energetické náročnosti. Velmi slibným se zdá být zejména plochý pulzující paprsek, který by tak byl pro použití při sanacích zcela novou technologií. Obr. 1 Rozdíl mezi vodním a abrazivním vodním paprskem Fig. 1 Difference between water and abrasive water jets Obr. 2 Základní typy složených vysokorychlostních vodních paprsků: a) rotační, b) kmitavý kolmý, c) kývavý, d) kmitavý šikmý (D – šířka drážky, d – průměr stopy paprsku na ploše, v0 – obvodová rychlost, vk – efektivní rychlost kmitavého nebo kývavého pohybu, vp – rychlost pohybu řezného nástroje, m – počet paprsků řezného nástroje) Fig. 2 Basic types of high speed water jets creating multiple motion of nozzles: a) rotating, b) oscillating – perpendicular, c) swinging, d) oscillating – oblique (D – width of the kerf, d – jet spot diameter, v0 – circumferential velocity, vk – effective velocity of oscillating or swinging motion, vp – tool traverse rate, m – number of nozzles)

V Y S O K O RY C H LO S T N Í

VODN Í PAPRSKY

Základní informace Snahou při sanačním zásahu je šetrné odstranění porušených vrstev betonu, samozřejmě při přijatelné ekonomické náročnosti. Jednou z možností je použití kontinuálního vodního paprsku generovaného jednou tryskou, případně použití kontinuálního paprsku abrazivního. Kontinuální paprsek představuje proud kapaliny pohybující se rychlostí až 800 m s-1 (v závislosti na tlaku vody). Při použití tohoto typu paprsků pro řezání, čištění a další aplikace dochází k porušení materiálu složitými fyzikálními procesy při změně kinetické energie proudu kapaliny na energii tlakovou při dopadu paprsku na povrch materiálu. Řezné schopnosti kontinuálního paprsku se výrazně zvýší, pokud do paprsku přidáme abrazivní částice. Voda urychluje abrazivní částice až na konečnou rychlost při nárazu na povrch materiálu. Porušování materiálů působením tohoto paprsku je podobné vysokorychlostní erozi zjištěné při dopadu pevných částic na materiál. Voda slouží nejen k urychlování částic abraziva, ale také jako médium k neustálému vyplavování spotřebovaného abraziva a zbytků řezaného materiálu, takže dopadající paprsek působí přímo na nově vznikající povrch. Schématicky je kontinuální vodní paprsek a kontinuální abrazivní paprsek zobrazen na obr. 1. Modifikací jednoho paprsku jsou tzv. několikanásobné (složené) paprsky schopné ošetřit při jednom průchodu větší plochu konstrukce. Pro odstranění degradovaného betonu při sanacích se s úspěchem již řadu let používají paprsky generované více tryskami. Cílem použití těchto vícenásobných paprsků je pokrytí větší plochy při jednom průchodu paprsku a také rovnoměrnější rozložení energie paprsků po ošetřované ploše konstrukce. Obr. 2 schematicky znázorňuje různé typy složených paprsků s opako-


6/2008

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y vaným průchodem jednotlivých paprsků po porušované ploše. Pulzující vodní paprsek Pokud bude naším cílem rozložení energie paprsku na větší plochu, máme kromě použití vícenásobných soustav trysek ještě jednu možnost – použití tzv. plochého (vějířovitého) paprsku. Tento typ paprsku není při sanačních zásazích v současné době používán. Důvodem je nedostatečná energie paprsku generovaného jedinou tryskou. Protože se jeho energie rozloží do poměrně velké šířky, není při běžně užívaných parametrech (tlak vody, průtok vody) paprsek schopen beton dostatečně porušit. Plochý vodní paprsek se s úspěchem používá pro speciální aplikace (čištění, odstraňování okují z povrchů apod.). Pro odstraňování poměrně pevného betonu je třeba plochý vodní paprsek vhodně upravit a rozložit jeho energii. Pokud do běžného vodního paprsku prostřednictvím akustického generátoru (obr. 3) zavedeme vysokofrekvenční pulzace [3], je pulzující paprsek schopný 4

>Âd]R bZOY]d{ YOÔZW\g

/YcabWQYt Y][]Ò

9OÔZW\]dÝ dZ\]d]R

/YcabWQYÝPcRWx

3

i při použití běžných vysokotlakých zařízení, užívaných k sanacím, porušit také pevný beton. Stejného zvýšení účinnosti lze dosáhnout i s paprskem plochým pulzujícím [4]. Na obr. 4 je zobrazen plochý pulzující vodní paprsek. Ve struktuře paprsku jsou zřetelné oblasti, kde dochází ke shlukování kapaliny vlivem nestejné rychlosti částic proudu způsobené tlakovými pulzacemi ve vysokotlakém systému. Jednotlivé shluky kapaliny po dopadu na porušovaný materiál způsobí krátkodobý nárůst tlaku na tzv. impaktní hodnotu. Ta je několikrát vyšší než stagnační tlak, kterým by na povrch materiálu Obr. 3 Schéma vysokotlakého systému s integrovaným akustickým generátorem tlakových pulzací Fig. 3 Schematic drawing of the highpressure system with integrated acoustic generator of pressure pulsations Obr. 4 Plochý pulzující vodní paprsek – fotografováno běžnou digitální kamerou, osvětlení pulzním laserem Fig. 4 Flat pulsating water jet – photograph taken by standard digital camera, illuminated by pulsed laser

Tab. 1 Příklad receptury betonových vzorků Tab. 1 Example of formulations for concrete specimen processing

E X P E R I M E N TÁ L N Í P R O G R A M Před zahájením vlastních zkoušek rozpojování betonů vodními paprsky bylo třeba nejprve vybrat reprezentativní vzorky betonů. Byly připraveny vzorky, které vykazovaly reálné korozní zatížení, se kterým se můžeme při sanacích betonových konstrukcí setkat. Po řízené degradaci vyrobených betonových vzorků jsme měli k dispozici maximum informací o vstupních materiálech, způsobu výroby vzorků a podmínkách korozního působení. Následně byly popsány vlastnosti betonů (referenčních i degradovaných). Všechny tyto získané informace slouží také k sestavení matematického modelu porušování materiálu. Korozní zatížení Z hlediska působení okolního prostředí se setkáváme s celou řadou korozních vlivů a jejich kombinací. Pro degradaci betonových vzorků jsme vybrali typické příklady korozního porušení, se kterými se můžeme v reálných podmínkách setkat: • CO2 v kombinaci s vysokou vlhkostí vzduchu, • SO2 v kombinaci s vysokou vlhkostí vzduchu,

Cement CEM I 42.5 R Mokrá [kg] Písek 0–4 mm, lokalita Žabčice [kg] Kamenivo 8–16 mm, lokalita Želešice, amfibolitické kamenivo [kg] Voda [kg] Vodní součinitel w Konzistence – Stupeň sednutí Pevnost betonu v tlaku po 28 dnech [MPa]

6/2008

B`gaYO

působil běžný kontinuální paprsek. Cyklické vysokofrekvenční (20 kHz) zatěžování povrchu porušovaného materiálu změnami tlaku způsobí jeho porušení při několikanásobně nižších tlacích vody (30 MPa), než jsou tlaky v současnosti běžně užívané (150 až 200 MPa).

Receptury betonů


>cZacXQ Ô^àSY

(1) C25/30 380 860 970 209 0,55 S3 28

(2) C35/37 480 820 926 208 0,43 S3 39

45


Tlak kapaliny [MPa] 350 250 40


Tlak kapaliny [MPa] 30

Průměr vodní trysky [mm] 0,1 0,1 1,98

Plochá tryska Lechler průměr [mm] 2,05

Tab. 4 Parametry vysokorychlostního vodního paprsku plochého (kontinuálního i pulzujícího) Tab. 4 Parameters of high speed flat water jet (both continuous and pulsating)

Tab. 2 Parametry kontinuálního vodního paprsku bez přídavku abraziva Tab. 2 Parameters of continuous water jet without abrasives Tlak kapaliny [MPa]

Průměr vodní trysky [mm]

Průměr abrazivní trysky [mm]

250

0,25

1,0

150

0,25

1,0

Použité abrazivo Granát GBK 80, množství 250 g/min, frakce 0,12 – 0,35 mm Granát GBK 80, množství 250 g/min, frakce 0,12 – 0,35 mm

Tab. 3 Parametry abrazivního vysokorychlostního paprsku Tab. 3 Parameters of abrasive water jet Tlak kapaliny [MPa] 30

Hlavice Barracuda dvě trysky průměr [mm] 1,19

Otáčky [ot/min] 1020

Tab. 5 Parametry vysokorychlostního vodního paprsku rotačního (kontinuálního i pulzujícího) Tab. 5 Parameters of high speed rotating water jet (both continuous and pulsating)

=RP`[ObS`WtZch^]d`QVc PSb]\]d{V]dh]`Yc =RP`[ObS`WtZchd\WbÂ\dàbdg PSb]\]d{V]dh]`Yc

5

xSZ\^]VZSR

P]x\^]VZSR

• působení roztoku síranů, • působení roztoku chloridů, • působení roztoku dusičnanů, • působení mrazu, opakované zmrazování, • působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek. Vlastnosti betonových vzorků Byly připraveny různé typy betonových vzorků. Pro zahrnutí běžně používaných betonů byly vzorky vyrobeny z betonů třídy C25/30, C30/37, C45/55. Betony byly po dobu 28 dní uloženy v podmínkách normálního zrání. Po 28 dnech byla část betonů uložena jako referenční (v normálním prostředí), část betonů byla vystavena uvedeným typům korozního působení. Definování vlastností betonů Všechny připravené betonové vzorky byly detailně popsány. Definovali jsme jejich fyzikálně-mechanické a chemické vlastnosti. Byla sledována pevnost betonu v tlaku, pevnost betonu v tahu za ohybu, pevnost povrchových vrstev betonu v tahu, objemová hmotnost, nasákavost, stanovení pH, rentgenová difrakční analýza, diferenční termická analýza, stanovení obsahu a rozložení pórů, stanovení míry porušení vzorků, určení stupně karbonatace, určení stupně sulfatace a další doplňující zkoušky dle typu korozního prostředí. Při zjišťování fyzikálně-chemických vlastností betonů byl materiál pro stanovení odebírán ze dvou míst na každém korodovaném betonu (obr. 5):

Obr. 5 Schematické znázornění míst odběru materiálu pro zjišťování fyzikálněchemických vlastností betonů Fig. 5 Schematic drawing of locations of material sampling for physicalchemical properties of concretes Obr. 6 Řezná hlavice pro generování abrazivního vysokorychlostního vodního paprsku Fig. 6 Cutting head for abrasive high speed water jet generation

# $

6

46

"

7

Obr. 7 Rotační řezná hlavice Barracuda™ s dvěma vodními tryskami Fig. 7 Self-rotating cutting head Barracuda™ equipped by two water nozzles


6/2008

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y • první vzorek byl odebrán z povrchové vrstvy betonu do hloubky cca 5 mm, • druhý vzorek byl odebrán z míst, kde končily řezy provedené technologií vysokorychlostního vodního paprsku, cca 20 mm od povrchu vzorku. Stanovení vlastností vzorků z této vrstvy jsme provedli pro potvrzení skutečnosti, že fyzikálně-chemické vlastnosti betonu se v průřezu vzorku skutečně mění. Dále jsme tímto zjistili vlastnosti vrstvy, která zůstala po aplikaci paprsku zachována, a ověřili jsme, že řez byl proveden až do vrstvy betonu, která je svými fyzikálně – chemickými vlastnostmi vyhovující. Použité zařízení Pro rozpojování betonů v laboratorních podmínkách bylo použito experimentální zařízení Ústavu Geoniky AV ČR, v. v. i. V Ostravě. Pro nižší tlaky a vyšší průtoky vody (kontinuální a pulzující rotační a ploché paprsky) bylo použito vysokotlaké plunžrové čerpadlo KUNZ Hranice. Zařízení je schopné přivádět do trysky až 43 l vody za minutu při tlaku až 120 MPa. Pro vysoké tlaky a nízké průtoky (zejména abrazivní paprsek, obr. 6) jsme využili čerpadlo PTV na bázi multiplikátoru tlaku Flow Systems schopné dodávat vodu o tlaku až 415 MPa. Jako řezné nástroje ke generování vysokorychlostních vodních paprsků byly použity různé typy trysek. Běžný kruhový paprsek byl generován standardními vodními tryskami, k vytvoření plochých paprsků jsme použili plo-

Obr. 8 Schematické znázornění postupu řezání betonového vzorku kontinuálním, pulzujícím a abrazivním paprskem a plochým (kontinuálním i pulzním) paprskem Fig. 8 Schematic illustration of concrete specimen cutting procedure by round continuous, pulsating and abrasive jets as well as flat jets (both continuous and pulsating) Obr. 9 Schematické znázornění postupu řezání betonového vzorku rotačním (kontinuálním i pulzujícím) vysokorychlostním paprskem Fig. 9 Schematic illustration of concrete specimen cutting by rotating high speed water jets (both continuous and pulsating)

dgbd]ÂS\ÝÂSh ÂShO\t^Z]QVO

8

ché trysky Lechler typ 602571 s úhlem rozstřiku 15°. Dále byla použita rotační řezná hlavice Barracuda (StoneAge) osazená dvojicí vodních trysek odkloněných od svislé osy (obr. 7). U všech typů trysek byl alternativně předřazen akustický budič vytvářející akustické vlny o frekvenci 20 kHz. Pohyb paprsku nad rozpojovanými vzorky byl veden pomocí X-Y stolu. Vzdálenost rozpojovaného betonu od trysky byla u plochého paprsku pulzujícího i kontinuálního udržována 40 mm. Při použití rotačního kontinuálního paprsku byla vzdálenost od trysky 20 mm, u pulzního 40 mm z důvodu vyšší účinnosti paprsku ve větší vzdálenosti od trysky kvůli rozpadu paprsku na shluky vody. Ultrazvukový výkon při řezání pulzními paprsky byl nastaven na maximum. Rychlost řezání byla ve všech případech 0,2 m min-1, stejnou rychlostí byly řezány drážky také kontinuálními paprsky. U každé drážky byl změřen rozpojený objem a provedena makroskopická analýza povrchu po řezání paprskem. Proces porušování betonů Na betonových vzorcích byly vytvořeny drážky kontinuálním vodním paprskem, kontinuálním pulzujícím paprskem, abrazivním vodním paprskem, rotačním kontinuálním a rotačním pulzujícím paprskem, plochým kontinuálním a plochým pulzujícím paprskem (obr. 8). Postup při porušování degradovaného betonu rotačním vysokorychlostním vodním paprskem v laboratorních podmínkách je znázorněn na obr. 9. Výsledky Výsledky porušování betonů vysokorychlostními vodními paprsky vyplývají z dlouhodobého a rozsáhlého výzkumu. S ohledem na rozsah článku uvádíme pouze některé typické či zajímavé příklady, na konci pak prezentujeme nejdůležitější zjištění a závěry. Názornou představu výsledků porušo-


6/2008

`]bOx\ b`gaYO

PSb]\]dÝ dh]`SY

9

vání betonů různými typy vysokorychlostních vodních paprsků poskytuje fotodokumentace (obr. 10, 11, 12). Kromě vizuálního zhodnocení (i s použitím snímání porušeného povrchu mikroskopem s různým zvětšením) byl hodnocen také objem rozpojeného materiálu, případně hloubka vytvořené drážky v betonu a přítomnost/absence trhlin v okolí provedené drážky. Příklad drážek po řezání rotačním paprskem a rotačním pulzujícím paprskem v betonu vyrobeném ze dvou výrazně odlišných vrstev je zobrazen na obr. 12. Vlastnosti vrchní neprobarvené vrstvy byly záměrně zhoršeny vysokou dávkou záměsové vody při výrobě vzorku. S H R N U T Í P O Z N AT K Ů V laboratorních podmínkách byla provedena řada zkoušek porušování různých typů betonových vzorků. Jako referenční vzorky byly použity betony uložené v normálním prostředí. Další vzorky betonů byly vystavené působení různých typů korozních prostředí (působení CO2, SO2 v kombinaci s vysokou vlhkostí vzduchu, betony vystavené působení síranů, chloridů, dusičnanů, betony vystavené opakovanému zmrazování a betony vystavené 47


10


11 Obr. 10 Drážka po rozpojování betonu třídy C25/30, vysokorychlostní vodní paprsek kontinuální, tlak vody 40 MPa, průměr vodní trysky 1,98 mm, rychlost řezání 5 m min-1, Průměrná hloubka řezu 6,3 mm Fig. 10 Concrete C25/30 exposed to continuous high speed water jet, water pressure: 40 MPa, nozzle diameter: 1.98 mm, traversing velocity: 5 m min-1, standoff distance: 20 mm. Average depth of cut: 6.3 mm

Obr. 11 Drážka po rozpojování betonu třídy C25/30, vysokorychlostní vodní paprsek kontinuální pulzní, tlak vody 40 MPa, průměr vodní trysky 1,98 mm, rychlost řezání 5 m min-1, průměrná hloubka řezu 9,6 mm Fig. 11 Concrete C25/30 exposed to pulsating high speed water jet, water pressure: 40 MPa, nozzle diameter: 1.98 mm, traversing velocity: 5 m min-1, standoff distance: 140 mm. Average depth of cut: 9.6 mm

Obr. 13 Měrná energie potřebná k rozpojení 1 cm3 betonu u uvedených typů paprsku (tlak vody 30 MPa, rychlost řezání 0,2 m min-1) Fig. 13 Specific energy required for disintegration of 1 cm3 of concrete for tested jet types (water pressure: 30 MPa, traversing velocity: 0.2 m min-1)

13

působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek). Přínosem ve zkoumání výsledků interakce beton-vysokorychlostní vodní paprsek bylo použití různých typů vysokorychlostních vodních paprsků. Vedle klasické technologie, kdy je využíván kontinuální vodní paprsek generovaný jednou tryskou, byly použity rotační paprsky generované více tryskami používané zejména při sanačních zásazích na větších plochách. Nově byly ověřovány paprsky plochý, plochý pulzující a rotační pulzující. Poznatky získané při porušování různými typy paprsků byly vzájemně porovnávány a vyhodnoceny. Kompletní výsledky experimentálních 48

12

prací jsou v současné době zpracovávány a budou využity při tvorbě modelu porušování degradovaných stavebních materiálů vodními paprsky. POR UŠOVÁN Í

BETONŮ

Paprsek (kontinuální a pulzující) Při porušování betonů slouží zejména k laboratorním a výzkumným účelům, jednoduše lze zhodnotit účinnost takového paprsku zjištěním hloubky drážky paprskem vytvořené. Pro ošetření větších ploch betonu není vhodný. Jako kývavý či kmitavý se jednotlivý paprsek v praxi užívá pro demolice do velkých hloubek. Pulzující paprsek má v porovnání s kontinuál-

Obr. 12 Drážky po rozpojování betonu třídy C40/45 s vrchní vrstvou horších vlastností (beton třídy C20/25 s vysokou dávkou záměsové vody: a) rotační pulzující vodní paprsek, tlak vody 30 MPa, průměr vodních trysek 2 x 1,47 mm, rychlost řezání 0,5 m min-1, Vr rozpojený objem = 6 200 mm3, b) rotační kontinuální vodní paprsek, tlak vody 30 MPa, průměr vodních trysek 2 x 1,47 mm, rychlost řezání 0,5 m min-1, Vr rozpojený objem = 2 400 mm3 Fig. 12 Example of slots created by rotating pulsating water jet (A) and rotating continuous water jet (B) in concrete C40/45 with worse properties of upper layer (concrete C20/25, high amount of mixing water. Vr – disintegrated volume, water pressure: 30 MPa, nozzle diameter: 2 x 1.47 mm, standoff distance: 40 mm (pulsating) and 20 mm (continuous), traversing velocity: 0.5 m min-1)

ním vždy vyšší účinnost, hloubka drážky (v závislosti na typu a pevnosti betonu a parametrech paprsku) je zhruba 1,5 až 2krát větší. Kontinuální paprsek vylamuje kusy betonu, drážky po řezání pulzujícím paprskem jsou pravidelnější bez výraznějších odštěpků. Spodní plocha drážky je drsnější u pulzujícího paprsku než u paprsku kontinuálního. Toho lze využít v aplikacích, kde je nutná dobrá přilnavost nanášených vrstev nebo nových materiálů ke zkoumanému povrchu. Kontinuální abrazivní paprsek Vzhledem k jinému mechanizmu porušování (než u paprsku bez abraziva) dochází k výraznému rozpojování betonu řezáním


6/2008

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y Literatura: [1] Foldyna J., Sitek L., Švehla B., Švehla Š.: Utilization of ultrasound to enhance high-speed water jet effects, Ultrasonic Sonochemistry, 2004: 131–137 [2] Foldyna J., Sitek L., Jekl P., Martinec P., Nováková D., Wolf. I., Švehla B.: Testing of pulsating jets in a granodiorite quarry. Nowoczesne metody eksploatacji węngla i skał zwięzłych. Monografie. AGH Kraków, 2007, pp. 67–80, ISBN 83-915742-9-6 [3] Sitek L., Bodnárová L., Foldyna J., Hela R., Ščučka J., Jekl P., Nováková D.: Pulzující rotační vodní paprsek při odstraňování povrchových vrstev. Sborník příspěvků Sanace 2007. Brno, p. 341–348. ISBN 1211-3700 [4] Sitek L., Martinec P., Foldyna J., Ščučka J., Bodnárová L, Hela R., Mádr. V.: Ploché vodní paprsky při porušování betonu. Sborník příspěvků Sanace 2008, Brno [5] Hilmersson S.: Hydrodemolition of concrete structures: basics and field experience. Water Jet Applications in Construction Engineering, 1998, A. A. Balkema, Rotterdam, Brookfield: p. 163–176 [6] Toutanji H., Ortiz G.: The effects of surface preparation on the bond interface between FRP sheets and concrete members, 2001, Composite Structures 53, 457–462

v závislosti na pohybu hlavice. Ukázalo se, že rotační pulzující paprsek za stejných podmínek vždy rozpojí větší objem betonu, než paprsek kontinuální a to zhruba 2,3 až 6,3krát v závislosti na druhu betonu a parametrech paprsku. Výrazný vliv má zejména rychlost řezání: zatímco energie kontinuálního paprsku při vyšších rychlostech k rozpojení povrchové vrstvy betonu nestačí, pulzující paprsek je schopen beton velice slušně rozpojovat. Plochý paprsek (kontinuální a pulzující) Tento typ paprsku se zatím při ošetřování betonu nepoužívá vzhledem k jeho nízké účinnosti. Z výsledků měření však vyplývá, že plochý pulzující paprsek rozpojí cca 7,2krát větší objem zkoumaného betonu za stejných podmínek než paprsek plochý kontinuální. Zajímavé je porovnání účinnosti plochého pulzujícího paprsku s paprskem rotačním kontinuálním (obr. 13), který se běžně při sanacích používá. Plochý pulzující paprsek je schopen rozpojit zhruba dvojnásobný objem při jinak stejné energetické náročnosti. Protože akustická energie nutná k vytvoření pulzů v pulzujícím paprsku představuje zanedbatelnou část z celkové energie potřebné na generování paprsku (asi 1 až 2 %), ukazuje se, že pulzující plochý paprsek se může v budoucnu stát vážným konkurentem rotačních hlavic [4]. ROZP OJOVÁN Í

do velkých hloubek. V praxi slouží k řezání betonových dílců a částí konstrukcí případně k vytváření hlubokých zářezů do konstrukce. Hloubka řezu závisí výrazně na struktuře betonu (velikost a pevnost kameniva, přítomnost pórů, armování apod.) a parametrech paprsku. Boční plochy řezu mají ve větších hloubkách typický „drážkovaný“ vzhled (podobné u všech paprskových technologií – laser, plasma apod.) Rotační paprsky (kontinuální a pulzující) Běžně používaná technologie k ošetření větších ploch betonu – čištění, odstraňování povrchových vrstev apod. Nejjednodušší jsou rotační hlavice osazené dvěma tryskami, existují však nástroje i s několika desítkami trysek. Zde pak nastává problém s vhodným umístěním trysek v hlavici tak, aby byla energie paprsků po ploše rozložena co nejpravidelněji

ního nebo pulzujícího) vykazuje nenarušený beton vyrobený bez technologické nekázně. Nejméně odolné jsou betony málo pevné, betony vystavené nejrůznějším povětrnostním vlivům a betony s vysokým množstvím záměsové vody. K VA L I TA O Š E T Ř E N É P LO C H Y B E T O N U Pozitivně můžeme hodnotit také působení pulzního paprsku z hlediska kvality ošetřeného povrchu betonu. Zatímco kontinuální paprsky odstraní pouze povrchovou část cementového kamene, případně u rotačního kontinuálního paprsku jen částečně odkryjí kamenivo uvnitř betonu, pulzující paprsky odstraní cementový kámen až na kamenivo, které pak reliéfně vystupuje z nově vytvořeného povrchu. Literatura uvádí (např. [5], [6]), že na povrchy ošetřené technologií vysokorychlostních vodních paprsků velmi dobře přilnou sanační malty. Vzhledem ke skutečnosti, že povrch nově vytvořený pulzujícími paprsky vykazuje větší skutečnou plochu v porovnání s paprsky kontinuálními, lze očekávat ještě lepší přilnavost nově nanesených sanačních hmot. Prezentovaná výzkumná práce byla podpořena grantovým projektem GA ČR reg. č. 103/07/1662, projektem cíleného výzkumu AVČR č. 1QS300860501 a projektem AV0Z30860518. Text článku byl posouzen odborným lektorem.

DEG E N E ROVANÝC H Č I

JINAK NARUŠENÝCH VRSTEV BETONU

Technologie vysokorychlostního paprsku je selektivní, při vhodném nastavení parametrů paprsku tedy odstraní pouze zkorodovanou či jinak narušenou vrstvu betonu a „zdravý“ beton nerozpojí. Navíc v materiálu nevytváří trhliny, které mohou celou konstrukci výrazně oslabit. Tato vlastnost platí obecně pro paprsky kontinuální i pulzující, pulzující paprsek však odstraní narušenou vrstvu rychleji za jinak stejných pracovních podmínek. Z hlediska sledování porušování různých typů degradovaných betonů vodními paprsky se jako určující ukázaly parametry vrchní vrstvy betonu, zejména přítomnost trhlin v betonu, porušení povrchových vrstev betonu nebo naopak, v určitých fázích působení agresivních látek a částečné uzavření pórů na povrchu vzorku. Největší odolnost proti průniku paprsku (ať už kontinuál-


6/2008

Ing. Lenka Bodnárová, Ph.D. tel.: 541 147 509, fax: 541 147 502 e-mail: [email protected] Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc. tel.: 541 147 508, fax: 541 147 502 e-mail: [email protected] oba: Fakulta stavební VUT v Brně Ústav technologie stavebních hmot a dílců Veveří 95, 602 00 Brno www.fce.vutbr.cz/thd Ing. Libor Sitek, Ph.D. e-mail: [email protected] Ing. Josef Foldyna, CSc. e-mail: [email protected] oba: Ústav geoniky AV ČR, v. v. i. Studentská 1768, 708 00 Ostrava – Poruba tel.: 596 979 111

49



BEZESPARÉ DODATEČNĚ POST-TENSIONED SLABS P AV E L V A N Ě K , P AV E L S M Í Š E K Technologie dodatečně předpínaných betonových podlah se celosvětově používá již několika desítek let. Je vhodná pro středně a těžce zatížené podlahové konstrukce, např. logistické terminály, hangáry, sklady a výrobní haly. Předností dodatečně předpínaných podlah je jejich kvalita: konstrukce bez trhlin, minimalizace nebo úplné vyloučení dilatačních spár, vyšší zatížitelnost, odolnost na otluk a obrus a tedy i minimální náklady na údržbu. The technology of post-tensioned slabs on grade has been used worldwide for tens of years. It is particularly suitable for medium and heavy loaded slabs, container terminals, aircraft hangars, warehouses and shops. The benefit of post-tensioned slabs is high quality: crack-free ground slabs, less or elimina-

PŘEDPÍNANÉ BETONOVÉ PODLAHY ON GRADE

tion of joints, increased load capacity, resistence to abrasion and impact loads and thus minimum maintenance costs. Princip dodatečně předepnutých podlah spočívá ve využití předpětí, které je do desky vnášeno obousměrným, centricky uloženým předpínacím systémem (obr. 3). Tlak vnášený do betonové desky předpětím aktivně působí proti tahovým napětím v betonu, která jsou vnášena do konstrukce podlahy užitným zatížením (pojezd vozidel, nohy regálů a kontejnerů atd.), působením prostředí (gradient teploty, tření o podloží), smršťováním betonu a nerovnoměrným sedáním podloží. Předpětí betonové podlahy je navrženo tak, aby tahová napětí od nejnepříznivější kombinace zatížení nepřekročila ohybovou tahovou únosnost betonu (obr. 4). Vzhledem k tomu, že předepnutí zamezuje růstu tahového namáhání desky vli-

vem smršťování betonu, je možné navrhovat velké dilatační celky bez nutnosti prořezávání. Nejsou výjimkou bezesparé podlahy o rozměrech přesahujících 100 m, v některých případech dokonce blízko hodnotě 200 m. Trvalé dilatace jsou obecně nejproblémovější částí betonových podlah, jejich údržba, případně cenově náročné opravy mají rozhodující vliv na náklady během životnosti konstrukce. Proto omezení množství dilatací nebo nejlépe jejich úplná eliminace zásadně přispívá ke snížení nákladů na dlouhodobou údržbu. Stlačení betonu a tedy konstrukce bez jakýchkoliv trhlin spolu s vhodnou pevností betonu a povrchovou úpravou zajišťují vysokou odolnost proti nárazu a otěru. Méně povrchových opotřebení a otluků znamená opět nižší provozní náklady. Na obecně vyšší vstupní investiční náklady dodatečně předpínaných betonových podlah v porovnání

2a 2b

1 Obr. 1 Nestlé Chile S.A., celková plocha 30 000 m2 Fig. 1 Nestle Chile S.A., total area 30,000 m2 Obr. 2 Coles Myer NDC Austrálie, a) sklad, b) vnější manipulační plochy, celkem 67 000 m2 Fig.2 Coles Myer NDC Australia, a) warehouse,, b) external pavement, total area 67,000 m2

3

50

Obr. 3 Obousměrně uložený předpínací systém Fig. 3 Post-tensioning system placed in two ways

Obr. 4 Princip předpínaných bezesparých podlah Fig. 4 Principle of the post-tensioned slab on grade Obr. 5 Betonážní záběry v rozsahu 1 500 až 3 000 m2 jsou běžné Fig. 5 Slab pours of 1,500 to 3,000 m2 are common Obr. 6 Předpínací kabely uložené do podlahy hangáru v Mošnově Fig. 6

Placed post-tensioned cables of the slab on grade in the hangar in Mošnov Obr. 7 Pasivní kotvy VSL SF-6 Fig. 7 Pasive anchors VSL SF-6


6/2008

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y s konvenčními řešeními má pozitivní vliv menší tloušťka dodatečně předepnuté podlahy, tento rozdíl je cca 30 %. Kromě snížení objemu výkopových prací a materiálové náročnosti se toto pozitivně odráží v možnosti zvětšení betonážních záběrů, a tím v efektivnějším využití pracovní síly a strojního vybavení. Při optimálních podmínkách je možné během dvou týdnů uložit 7 500 až 10 000 m2 desek (obr. 5). První realizací bezesparé dodatečně předepnuté betonové podlahy v České republice je podlaha Opravárenského centra pro opravu letadel na letišti Mošnov o rozměrech 146 x 77 m. Podlaha je dimenzována na pojezd a montážní podepření letadel Boeing 747 a 777, která vyvozují maximální charakteristické bodové zatížení 300 kN. Významným zatěžovacím stavem je také tepelný gradient od podlahového vytápění s teplotou média 45 °C. Vzhledem k nutnosti spádování podlahy pro případ rozlití leteckého paliva do šesti podlahových vpustí je deska proměnné tloušťky

200 až 300 mm. Při návrhu byl kladen zvláštní důraz na vyšetření dlouhodobých objemových změn podlahy a minimalizaci návrhových dilatačních posunů v oblasti návaznosti betonové podlahy na vpusti, kde z požárních důvodů bylo nutné zajistit těsnost. Provádění konstrukce podlahy bylo zahájeno ukládkou podlahového vytápění, následovala instalace čel pracovních spár a ukládka předpínacích kabelů s kotvami do celkem šesti betonážních úseků velikosti 1 875 m2 (obr. 6). Pro dodatečné předepnutí byl použitý předpínací systém bez soudržnosti VSL S6 Monostrand (obr. 7). Postup betonáží a předpínání jednotlivých úseků byl optimalizován v hodinách. Pokud by některá z činností přesáhla vymezený časový úsek, zejména provedení předepnutí, znamenalo by to zpoždění o celý pracovní den. Ukládka předpínací výztuže, betonáž podlahy a dodatečné předepnutí proběhlo během pěti týdnů. Dodavatelem podlahy byla OHL ŽS, a. s., VSL SYSTÉMY (CZ), s. r. o., byly koordinátorem technologie předepnuté podla-

hy, dodavatelem předpětí a ve spolupráci s projekční kanceláří HELIKA, a. s., autorem projektu podlahy. Expertní analýza objemových změn byla provedena Stavební fakultou ČVUT. Vstupní investiční náklady dodatečně předpínaných podlah jsou v porovnání s tradičními konstrukcemi průmyslových podlah nižší u silně zatížených desek velkých rozměrů. Vzhledem ke své mimořádné kvalitě a s uvažováním celkových nákladů během užívání konstrukce může být tato technologie výhodná i pro méně zatížené podlahy. V některých oblastech, např. v Austrálii, se dodatečně předepnuté podlahy staly standardem, jiná řešení se zde z důvodu nižší kvality a užitné hodnoty prakticky nenavrhují.

Ing. Pavel Vaněk Ing. Pavel Smíšek 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

4a - železobetonová deska

4b

5 6

Dilatace nebo trhlina - Předepnutá deska

Deska je včas předepnuta – eliminace tahových napětí

7


6/2008

51

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

STANOVENÍ

POVRCHOVÉ PÓROVITOSTI POHLEDOVÝCH BETONŮ DETERMINATION OF SURFACE POROSITY OF THE FACE CONCRETES RU DOLF HE L A, JAN PŘ I KRYL Pohledový beton je v poslední době velmi populární formou povrchové úpravy betonových konstrukcí. Architekty, projektanty či investory jsou často kladeny nároky na kvalitní povrch betonu. V případě hladkých, dodatečně neupravovaných ploch je požadován brilantní povrch bez povrchových pórů a kolísání barevnosti plochy. Ovšem beton jako složitý heterogenní materiál má v mnoha případech omezené možnosti pro dosažení jeho bezchybného povrchu. Pro definici kvality povrchu a jeho následnou klasifikaci mohou sloužit některé moderní metody a postupy, které jsou založeny na digitalizaci povrchu betonu. The face concrete is recently more popular form of surface finishing of concrete structures. Demands of highquality surface of concrete are required by architects, designers and investors. In the case smooth, additionally unfinishing area is required dashing cover without surface porosity and without changing color of surface. Indeed, concrete is difficult heterogeneous material and has limited opportunities for reaching of faultless surface in many cases. Some modern methods and principles, which are concerned with digitalization of surface can serve for definition quality of surface and his subsequently classification. Pojem „pohledový beton“ je obtížně definovatelný, zjednodušeně řečeno je to

1

52

beton, u kterého se po odbednění neprovádějí žádné další povrchové úpravy. „Pohledovost“ jako taková je subjektivní představa pozorovatele, která je dána konstrukčním, strukturním či barevným členěním objektu a vzdáleností pozorovatele od povrchu atd. Ovšem beton dle složení a okolních podmínek může obsahovat značné množství povrchových pórů, které jsou v mnoha případech způsobeny nadbytečným množstvím záměsové vody a nevypuzeného vzduchu. Dalším vlivem může být technologická nekázeň při zhotovování pohledových konstrukcí jako např. nevhodný způsob ukládání, nekvalitní povrch bednění atd. Vzniklé povrchy je nutno analyzovat, vyhodnotit a zařadit do příslušné kategorie příslušné směrnice či normy (pokud existují) nebo porovnat s hodnotami danými například kvalitou referenční stavby či podmínkami smlouvy o stavební dílo. Dřívější pokusy založené na obkreslování povrchu přes kopírovací papír byly značně nepřesné a zdlouhavé, proto jsou hledány cesty jak analýzu urychlit a zpřesnit. S TA N O V E N Í

V E L I K O S T I A P LO C H Y

a tak se následně snižuje riziko vzniku tzv. sporných obrazových pixelů při vyhodnocování daným softwarem. Fotografie by měla být pořízena digitálním fotoaparátem s dostatečným rozlišením (optimálně alespoň 6 Mpx). Důležité je také nastavení fotoaparátu. Fotografie povrchů je nutno pořizovat s co nejmenší kompresí, tím zůstane ponecháno větší množství detailů. Možností je také použití převratné novinky, takzvaného třívrstvého čipu, kde každý pixel získává informaci o všech třech barvách, ze kterých je pak složena výsledná barva pixelů. VOLBA OBJEKTIVU Volba objektivu ovlivní přesný výsledek nejvíce. Zvolený objektiv musí splňovat požadavky na: • Přenos kontrastu, musí mít dobrý parametr v distorzi, tedy zakřivení rovnoběžných hran do soudkovitého nebo poduškovitého zkreslení. Tyto vady jsou způsobeny umístěním clony v objektivu a jsou tím menší, čím blíže je clona středu optické soustavy. Z toho vyplývá, že toto pravidlo nelze dodržet u zoom objektivů, proto pro přesnější pořízení

PÓRŮ NA ZTVRDLÉM BETONU

Metoda pro vyhodnocení pórovitosti povrchu betonu je založená na digitálním záznamu daného povrchu. Tím je pořízení digitálního obrazu betonové plochy a jeho převedení do grafického softwaru. Volba fotoaparátu je pro zachycení detailů povrchu důležitá. Obecně platí, čím vyšší rozlišení fotoaparátu, tím je vyšší přesnost detekce daného póru,

Obr. 1 Barevný obraz betonového povrchu v systému LUCIA G 5.1. Fig. 1 Colour image of the concrete surface in LUCIA G 5.1. system Obr. 2 Binární obraz betonového povrchu v systému LUCIA G 5.1. Fig. 2 Binary image of the concrete surface in LUCIA G 5.1. system

2


6/2008

fotografie je vhodné tzv. pevné sklo se střední ohniskovou vzdáleností. • Sférické zkreslení, kdy se paprsky na okrajích lámou více a tím se body na snímači jeví rozostřené. Této vadě pomůže, když je při vlastním focení nastaven čas a clona do takového poměru, aby clona mohla být poněkud přivřená a čas se mírně prodlouží. Pak paprsky z okrajů čoček výslednou sférickou aberaci tolik neovlivní. Objektiv by měl mít i tzv sférické členy. Test objektivu lze provést vyfocením testovacího terče a vyhodnotit výsledek. Vhodné jsou kvalitní pevné objektivy s ohniskovou vzdáleností kolem 50 mm. P Ř Í P R AVA Z A Ř Í Z E N Í Fotoaparát je nutné opatřit stativem, který umožňuje alespoň vertikální pohyb. To znamená, že je možno pohybovat se po výšce zkoušeného betonového prvku. Tím je umožněno pořízení více fotografií ze stejné ohniskové vzdálenosti, a tím je možno například vyhodnotit dané póry po výšce prvku kolmo na jeho hutnění. KALI B R AC E Kalibrační měrkou je nutno opatřit každou fotografii, jedná se o přiložení měrky známé velikosti v rohu obrazu. K tomu postačuje běžná měrka na trhliny s příslušnou přesností a rozlišením stupnice. OSVĚTLENÍ Zkoušenou betonovou plochu je vhodné nasvítit ze strany, a to tak, že je např. halogenový reflektor umístěn rovnoběžně s plochou prvku. Tím se póry do jisté

velikosti zvýrazní vlastním stínem. Co se týká kaveren, ty je pak nutno z nasvícené strany dokreslit již v softwaru ručně. Intenzita osvětlení je v rozporu s viditelností tmavých míst v pórech, proto je nutno vystihnout poměr světla a stínu a určit tím jakýsi kompromis při osvětlování. Je možno svítit i dalším doplňkovým světlem a jednostranné stíny tak mírně změkčit. VYHODNOCENÍ Může být prováděno např. na softwaru LUCIA G 5.1. (obr. 1) či jeho novějších verzích. Fotografie jsou zkalibrovány a postupným prahováním jsou detekována místa s nižší a následně s vyšší světlostí. Výsledkem je překrytý binární obraz (obr. 2 a 3), který software změří a vyhodnotí do histogramů daných tříd velikosti a plochy pórů zastoupených procentuálně v ploše obrazu. PRAKTICKÉ

POKYNY PRO

V Y H O D N O C E N Í N A S TAV E N I Š T I

Pro objektivní vyhodnocení pohledových ploch je nutno stanovit minimální množství pořízených fotografií na daný konstrukční prvek. U velkých konstrukčních prvků (stěny či desky) s plochou větší než 10 m2 je to minimálně jedna fotografie na každých 5 m2. U menších prvků do 10 m2 (jednopodlažní sloupy, průvlaky apod.) jsou to minimálně dvě fotografie na plochu 5 m2. Místa je pak třeba volit tak, aby byla fotografie pořízena v různých oblastech prvku. Tím je možno předejít opakovanému analyzování stejného nebo podobného místa v rozsahu konstrukce.

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Třídy pórů [mm] < 0,01 – 0,025) < 0,025 – 0,05) < 0,05 – 0,075) < 0,075 – 0,1) < 0,1 – 0,25) < 0,25 – 0,5) < 0,5 – 0,75) < 0,75 – 1) < 1 – 2,5) < 2,5 – 5) < 5 – 7,5) < 7,5 – 10) < 10 – 25) < 25 – 50) < 50 – 75) < 75 – 100) < 100 – 200)

Rakouská směrnice

VĚDA SCIENCE

Podíl pórů [%] 0,00 0,00 0,00 18,56 36,89 31,94 8,42 2,32 1,69 0,12 0,02 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tab. 1 Procentuální zastoupení pórů daných velikostních tříd Tab. 1 Percentage representation of pores of the given size classes

Pro detailnější analýzu povrchu je možno předem vypracovat plán pro vyhodnocování se zakreslenou sítí analyzovaných míst. P Ř Í P R AVA P O V R C H U Povrch betonu by měl být dostatečně povrchově suchý, to znamená, že beton by měl být vyzrálý natolik, že nebudou výrazně vystupovat místa s vyšší vlhkostí. Taková místa mohou ovlivňovat výpočet plošné pórovitosti (obr. 5). Extrémní případ ukazuje obr. 6, kdy se při detekci pórů vyskytují vodní kapky.

Termín konání: 4. února 2009 v prostorách Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně Záštitu nad akcí převzal rektor VUT v Brně Prof. Ing. Karel Rais, CSc., MBA a děkan Fakulty stavební Prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc. Pořadatel nabízí řadu možností prezentace firem, mimo jiné ve sborníku přednášek a na webu konference. Kontakt: Ing. Božena Vacenovská Ústav technologie stavebních hmot a dílců, FAST VUT v Brně, Veveří 95, 602 00 Brno tel.: +420 541 147 521, email: [email protected] http://juniorstav2009.fce.vutbr.cz


6/2008

53

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

4

Obr. 3 Překrytý obraz betonového povrchu v systému LUCIA G 5.1. Fig. 3 Overlapped image of the concrete surface in LUCIA G 5.1. system Obr. 4 Fotografie povrchu betonu s přiloženým měřidlem pro kalibraci Fig. 4 Photo of the concrete surface with an added calibration scale Obr. 5 Vlhká místa na povrchu betonu, zde sice není měření zkresleno, ale v jistých případech může dojít k nepřesnostem ve vyhodnocování Fig. 5 Moist spots on the surface of concrete; measurement is not distorted, but in certain cases inaccuracies may occur in assessment

3

5

V Ý S L E D N É H O D N OT Y Pro ukázku je vyhodnocen povrch z fotografie na obr. 4. Jedná se o jednopodlažní sloup výšky 3 m a fotografie byla pořízena ve výšce 1,7 m. Byla zabrána plocha v rozsahu 34 054 mm2, plošná pórovitost odpovídá 1,34 % v rozsahu 0 až 20 mm ve smyslu velikosti pórů. Například rakouská směrnice užívá omezený interval a to 1 až 15 mm, ale z výsledné tabulky 1 je patrno, že právě póry do velikosti 1 mm mají největší podíl na pórovitosti povrchu betonu. V oblasti vymezené rakouskou směrnicí pak povrch z obr. 4 vykazuje plošnou pórovitost 0,03 % a to bez problému splňuje nejpřísnější kategorii P4 této směrnice. Z ÁV Ě R Pro objektivní analýzu pórovitosti ztvrdlého betonu je možno postupovat dle uvedené metodiky, ale pro zařazení vyhodnoceného povrchu do kategorie bude nutno stanovit oblast tzv. viditelných pórů a tu omezit maximálním stupněm pórovitosti v procentuálním podílu z celku. Ukazuje se, že oblast velikosti pórů 1 až 54

6

15 mm z rakouské směrnice tvoří průměrně 10 % veškerých povrchových pórů vyskytujících se v povrchu běžného vibrovaného transportbetonu. Proto kategoriím pohledových betonů v této směrnici vyhoví téměř každá betonová plocha. Tento příspěvek vznikl za finanční podpory projektu GAČR 103/05/H044 Stimulace vědeckého rozvoje doktorandů na oboru stavebně materiálové inženýrství a Výzkumného záměru VV CEZ MSMT 0021630511,DT2. Text článku byl posouzen odborným lektorem. Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc. tel.: 541 147 508, fax: 541 147 502 e-mail: [email protected] Ing. Jan Přikryl tel.: 541 147 521, fax: 541 147 502 e-mail: [email protected] oba: Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební, ÚTHD Veveří 95, 662 37 Brno www.fce.vutbr.cz/thd

Obr. 6 Analyzovaný povrch obsahující vodní kapky Fig. 6 Analyzed surface containing water drops

Literatura: [1] Richtlinie Geschalte: Betonflächen, Österreichische Vereinigung fűr Beton und Bautechnik, Juni 2002 [2] Hela R., Přikryl J.: Pohledové povrchy stavebních konstrukcí. Stavitel, 2007, roč. 2007, č. 12, s. 14–15. ISSN: 1210-4825 [3] Hela R., Přikryl J.: Problematika pohledových betonů. Výzkumná zpráva CIDEAS. 2007. s. 1–22. [3] Hela R., Přikryl J.: Samozhutnitelný beton pro provádění pohledových konstrukcí. In 13. BETONÁŘSKÉ DNY 2006, Sborník ke konferenci. 1. Hradec Králové: ČBS Servis, s. r. o., 2006. s. 151–160. ISBN: 80-903807-2-7


6/2008

AKTUALITY

P R O F . I N G . B Ř E T I S L AV T E P LÝ , C S C . , Možná je to jihomoravskou – vpravdě vinařskou – rodnou hroudou, nicméně letos na podzim se 75. narozenin dožil prof. Ing. Břetislav Teplý, CSc., v nevídané svěžesti duševní i tělesné! Můžeme se s ním běžně setkávat na půdě řady vysokých škol, nejčastěji však přece jenom na domovské Stavební fakultě VUT v Brně, kde při odborné a vědecké práci rozvíjí témata související se spolehlivostí konstrukcí a metodami odhadu životnosti zejména železobetonových konstrukcí s ohledem na jejich degradaci. Díky jeho enormnímu nasazení byla získána, úspěšně řešena a završena řada grantových projektů Grantové agentury ČR, Ministerstva školství aj. Profesor Teplý se stále angažuje v činnosti řady organizací: RILEM, komise Stavebního inženýrství při Polské akademii věd v Katovicích, mezioborové komise Ministerstva školství ČR pro posuzování vědeckých záměrů, je členem Inženýrské Akademie ČR; podílí se na posuzování doktorandských, docentských i profesorských prací jako oponent nebo člen komisí. Je čestným členem České betonářské společnosti. Jako odborník v oblasti pravděpodobnostních přístupů posuzování a navrhování nosných staveb zastává pozici stálého hosta Vědecké rady Stavební fakulty VUT v Brně. Neuvěřitelná publikační aktivita profeso-

PĚTASEDMDESÁTILETÝ

ra Teplého snáší soustavně přísná měřítka vysokoškolské výzkumné i pedagogické práce. Je autorem vysokoškolských skript, spoluautorem knih a více než dvou set odborných článků nebo konferenčních příspěvků; např. v roce 2008 publikoval v tomto časopise (Beton TKS) dva články a u dalšího je spoluautorem. Přednáší na řadě konferencí domácích i zahraničních – shodou okolností se právě v den svých narozenin navracel z Opatije z betonářského symposia středoevropských zemí 4CCC. Podílí se na řešení vědecko-výzkumného záměru fakulty a několika grantových projektů, velmi úspěšně vede tým Centra integrovaného navrhování progresivních stavebních konstrukcí CIDEAS – garantuje zde oddíl Teoretické základy integrovaného navrhování. A že se členové jeho týmu často musejí zapotit – to když jim při plnění některého z termínů stojí jako čert na duši! Profesor Teplý ovšem nezanedbává ani společenský život odborné – přesněji přímo mezioborové – komunity, nevynechává příležitost k pohybovým aktivitám v okolí chalupy na Vysočině, avšak „nepohrdne“ ani sportovními výkony v blízkých či vzdálených mořích, či horách! Že přitom stále spojuje odpočinek s prací lze doložit například přiloženým snímkem! Přejme profesoru Břetislavovi Teplé-


6/2008

1

mu do mnoha dalších let pevné zdraví pro přehršle jeho aktivit a poklid v rodinném přístavu! Pavla Rovnaníková a Zbyněk Keršner

Obr. 1 Prof. Břetislav Teplý při měření deformací dotvarováním na vlastním prototypu konstrukce

55

NORMY •

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

Z AVÁ D Ě N Í Č S N E N 19 9 2 - 1- 1 N AV R H OVÁ N Í B E TO N OV ÝC H KONSTRUKCÍ DO PRAXE – PRETLAČENIE LOKÁLNE

PODOPRETÝCH DOSIEK I N T R O D U C T I O N O F Č S N E N 19 9 2 - 1- 1 D E S I G N O F C O N C R E T E STRUCTURES TO PRACTICE – PUNCHING OF FLAT SLABS J A R O S L A V H A LV O N I K Príspevok sa zaoberá návrhovými modelmi, ktoré sú uvedené v norme ČSN EN 1992-1-1 na návrh lokálne podopretých dosiek a základových pätiek z hľadiska pretlačenia. Krehký charakter zlyhania pri pretlačení radí túto problematiku k najnáročnejším v oblasti navrhovania železobetónových a predpätých doskových konštrukcií. Príspevok je zároveň pokračovaním série článkov venovaných zavádzaniu EC 2 do praxe v Českej a Slovenskej republike. This article deals with design models for design of flat slabs and footings for punching which is used in standard ČSN EN 19921-1. Brittle mode of the failure makes design for punching one of the most complex procedure in the field of designing of reinforced concrete and prestressed concrete slab structures. The article also relates to the set of articles concerning of EC2 implementation into design practice in the Czech and Slovak republic. Pretlačenie je namáhanie, s ktorým sa možno stretnúť pri návrhu železobetónových alebo predpätých doskových konštrukcií, ako sú lokálne podopreté stropné dosky, základové dosky, príp. základové pätky, kde dochádza ku koncentrovanému zaťaženiu na malej ploche Aload. Túto plochu obyčajne predstavuje kontaktná plocha medzi stĺpom a doskou. Prenos zaťaženia z (do) dosky sa realizuje na veľmi malej oblasti šmykovými sila-

mi sprevádzanými vznikom koncentrovaných hlavných napätí, ktoré sú príčinou vzniku šikmých trhlín. Šikmé trhliny sa šíria od okraja zaťažovanej plochy Aload (líce stĺpa, steny) smerom do poľa pod sklonom 22° až 30°. Šmyková odolnosť železobetónovej konštrukcie bez šmykovej výstuže je v tomto prípade zaistená najmä zaklinením zŕn kameniva v šikmej trhline. V okamihu prekročenia šmykovej odolnosti sa nosný prvok náhle bez varovania poruší. Pretlačenie možno preto charakterizovať ako krehké porušenie. Navyše zlyhaním jednej oblasti dochádza k preťaženiu susedných oblastí, čo môže viesť k progresívnemu (reťazovému) zrúteniu celej konštrukcie. ZÁKLADNÝ KONTROLNÝ OBVOD Tvar oblasti porušenia (zrezaný kužeľ – kruhový stĺp alebo zrezaný ihlan – obdĺžnikový stĺp) určuje polohu rezu, v ktorom pôsobiaca šmyková sila priamo ovplyvňuje napätosť v šikmej trhline. Tento rez sa označuje ako základný kontrolný obvod a v Eurokóde sa uvažuje vo vzdialenosti 2d od líca podpery, kde d je účinná výška (obr. 1). Pokiaľ je šmyková odolnosť prvku v pretlačení zaistená v rámci základného kontrolného obvodu bez šmykovej výstuže, nie je treba overovať ďalší kontrolný obvod. Vzhľadom na ortogonálne vystuženie prvku pozdĺžnou výstužou určí sa účinná výška dosky d ako priemerná hodnota účinných výšok z oboch navzájom kolmých smerov (1). /Z]OR

Q]bθ≥ #

θ

R V

θ HOÍOÐ]dOQWO^Z]QVO/Z]OR

2

Q

HtYZOR\ÝY]\b`]Z\Ý]Pd]R

1

c

O

P

c

R

Q

c

/Z]OR

/Z]OR

/Z]OR R

R

R

3

O

c

/Z]OR

]YÒX R]aYg

R R

R

θ

R

P

]YÒX R]aYg

Poloha základného kontrolného obvodu Position of a basic control perimeter Účinná výška prvku s nábehmi Effective depth of a member with variable depth Vplyv tvaru Aload na tvar a dĺžku kontrolného obvodu u1 Influence of Aload shape on the length and shape of control perimeter u1 Obr. 4 Vplyv polohy Aload na tvar a dĺžku kontrolného obvodu u1 Fig. 4 Influence of Aload position on the length and shape of control perimeter u1 Obr. 5 Vplyv otvoru na dĺžku kontrolného obvodu u1 Fig. 5 Influence of opening on the length and shape of control perimeter u1

]YÒX

c

c

]bd]`

ŗ

R R

/Z]OR

ŗ > ŗ

R

c

R

/Z]OR

Obr. 1 Fig. 1 Obr. 2 Fig. 2 Obr. 3 Fig. 3

R

ŗ ŗ ]bd]`

≤$R

ŗ≤ ŗ

4

56

5


6/2008

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

`Q]\b

/ R

θ

/ R

ŗ6

Q

`Q]\bSfb `Q]\bW\b

`Q]\bSfb `Q]\bW\b

θ

θ

R6

V6

β≥θ

ŗ6

aR]aY]dÝ[ h]aZ\S\[

0 θ

R6

V6 ŗ6 < V6

`Q]\b

θ

θ

ŗ6

ŗ6

θ + $$∞ aV`P]d]c VZOdWQ]c

6

`Q]\bW\b+#Q R6

Q

θ + $$

`Q]\bSfb+#Qŗ6 R6

7

Obr. 6 Poloha základného kontrolného obvodu ak ℓH < 2hH Fig. 6 Position of the basic control perimeter if ℓH < 2hH Obr. 7 Poloha základného kontrolného obvodu ak ℓH > 2(hH + d ) Fig. 7 Position of the basic control perimeter if ℓH > 2(hH + d )

;3R

R

R

Q

Obr. 8 Šmykové napätia na u1 od časti nevyrovnaného momentu Fig. 8 Shear stress due to unbalanced bending moment at u1

Sŗ R

Obr. 9 Geometrické premenné na stanovenie Wi a β Fig. 9 Geometrical variables for Wi and β calculation

d = deff = 0,5 (dy + dz)

Q

Rŗ

R

8

(1)

V prípade premennej výšky prierezu, napr. u dosiek s nábehmi (obr. 2), sa za účinnú výšku d uvažuje tá, ktorá je v mieste obvodu ohraničujúceho plochu Aload. Kontrolný obvod vo vzdialenosti menšej ako 2d je treba uvážiť tam, kde proti koncentrovanému zaťaženiu pôsobí veľký protitlak, spôsobený napr. reakciou podložia (základové dosky a pätky), alebo ak veľké koncentrované zaťaženie pôsobí vo vnútri oblasti ohraničenej základným kontrolným obvodom. Dĺžka základného kontrolného obvodu sa označuje u1, dĺžka ďalších kontrolných obvodov ui (i ≥ 2). Dĺžku a tvar kontrolných obvodov ovplyvňuje: • tvar plochy s koncentrovaným zaťažením Aload (pôdorysný tvar stĺpa) (obr. 3), • poloha plochy Aload v konštrukcii (krajný stĺp, rohový stĺp) (obr. 4), • poloha otvorov v blízkosti plochy Aload (obr. 5), ak je otvor vo vzdialenosti väčšej ako 6d od líca stĺpa, jeho vplyv sa zanedbáva, • usporiadanie dosky s nábehmi, resp. dosky s hlavicami v mieste podopretia (obr. 6 a 7). Určenie kontrolného obvodu závisí od geometrického usporiadania nábehu (hlavice) vo vzťahu k uvažovanému sklonu šikmej trhliny. Pre prípady podľa obr. 6 (ℓH < 2hH) polohu základného kontrolného obvodu možno určiť vo vzdialenosti rcont od stredu obdĺžnikového stĺpa, s pôdorysnými rozmermi c1 a c2, ako menšiu z hodnôt (2) a (3), ak ℓ1 ≤ ℓ2: `Q]\b = R + #$ ll `Sa^ `Q]\b = R + $'l ,

Ph

(2), resp. (3)

kde d je účinná výška dosky podľa obr. 6, sa určia nasledovne: l = Q + l6 O l = Q + l6 . Pre prípady, kde ℓH > 2hH (obr. 7), je treba určiť dve polohy základného kontrolného obvodu. Prvú vo vzdialenosti rcont,int BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Pg

9

od stredu stĺpa, tj. v rámci hlavice alebo nábehu s účinnou výškou dH, a druhú vo vzdialenosti rcont,ext v doske s účinnou výškou d. V oboch prípadoch sa uvažuje sklon šikmej trhliny θ = 26,6°. Pôdorysný tvar kontrolného obvodu závisí od pôdorysného tvaru stĺpa resp. nábehu. Ak je tvar stĺpa, príp. nábehu obdĺžnikový, potom bude mať kontrolný obvod tvar podľa obr. 3b, ak je kruhový, potom aj tvar kontrolného obvodu bude kruhový (obr. 3a). Š M Y K O V É Z AŤ A Ž E N I E V norme sa veľkosť šmykového zaťaženia vyjadruje šmykovým napätím vEd [MPa], ktoré sa vypočíta zo šmykovej sily VEd od zaťažení pôsobiacich za oblasťou ohraničenou uvažovaným kontrolným obvodom a od nevyrovnaného ohybového momentu MEd, ktorého časť sa vnáša do (zo) stĺpa tiež šmykovými napätiami. Šmykové napätia v ľubovoľnom kontrolnom obvode ui sa potom dajú vypočítať: ; c D d3R = β 3R YRS β =+ Y 3R , (4), (5) cW R D3R E kde d je účinná výška dosky, d = deff , k súčiniteľ závislý od pomeru dĺžok strán stĺpa c1 a c2 (obr. 8), ktorý vyjadruje podiel nevyrovnaného ohybového momentu MEd, ktorý sa vnáša do stĺpa prostredníctvom šmykových napätí vEd , (tab. 1), MEd veľkosť nevyrovnaného momentu, ktorý sa vnáša do (zo) stĺpa, VEd veľkosť šmykovej sily od zaťaženia, ktoré pôsobí za oblasťou vymedzenou kontrolným obvodom ui, ui dĺžka uvažovaného kontrolného obvodu, u1 dĺžka základného kontrolného obvodu, W1 modul odporu základného kontrolného obvodu (obr. 8). Tab.1 Tab.1 c1/c2 k

Hodnoty k pre pomery c1/c2 Values of k for ratio c1/c2 ≤ 0,50 0,45

1,0 0,60

2,0 0,70

≥ 3,0 0,80

Hodnotu modulu odporu možno vo všeobecnosti vypočítať: EW = ∫ Sl Rl , 6/2008

57

NORMY •


≤ #Q≤#R

a)

b) c

c

R Q

R

R

R

10

kde eℓ je vzdialenosť dĺžkového elementu kontrolného obvodu dℓ od osi, ku ktorej je vztiahnutý nevyrovnaný moment MEd (obr. 9). Vnútorné stĺpy Pre vnútorné obdĺžnikové stĺpy (obr. 8) možno hodnotu W1 v mieste základného kontrolného obvodu vypočítať: (6)

V prípade vnútorných kruhových stĺpov s priemerom D možno hodnotu W1 vyjadriť v tvare: `Q]\b aW\( ϕ ) `Q]\b Rϕ = " ( `Q]\b ) = " ( 2 + R ) . (7)

U vnútorných obdĺžnikových stĺpov namáhaných nevyrovnanými momentmi pôsobiacimi v dvoch navzájom kolmých rovinách možno súčiniteľ β vypočítať: ⎛ Sg ⎞ ⎛ S ⎞ β =+& ⎜ ⎟ + ⎜ h ⎟ , ⎝ Pg ⎠ ⎝ Ph ⎠

(8)

kde bz, by sú rozmery podľa obr. 9, ey = Mz,Ed /VEd a ez = My,Ed / VEd, Mz(y),Ed nevyrovnané momenty pôsobiace v rovinách kolmých na os z (y). Krajné a rohové stĺpy Ak nevyrovnaný moment v krajných stĺpoch s obdĺžnikovým prierezom pôsobí iba v rovine kolmej na okraj dosky (orientovaný smerom do vnútorného poľa), možno šmykové napätia vypočítať tak, že pôsobiaca šmyková sila sa podelí plochou (u1*d), ako keby moment nepôsobil. Premenná u1* je dĺžka kontrolného obvodu vypočítaná podľa obr. 10a. Ak je krajný stĺp zaťažený nevyrovnanými momentmi v obidvoch navzájom kolmých smeroch, potom šmykové napätia sa vypočítajú podľa vzťahu (4), kde súčiniteľ β sa určí podľa vzorca:

β= 58

c c∗

+Y

c S , E Ô`

d\b`]a\Ýab¦^

kde epar je excentricita šmykovej sily VEd v smere osi, ktorá je rovnobežná s okrajom dosky, u1 dĺžka základného kontrolného obvodu podľa obr. 4, W1 modul, ktorý pre krajný stĺp na obr. 10a možno vypočítať podľa: E = #Q + QQ + " Q R + & R + π R Q .

Obr. 12 Odporúčané hodnoty β Fig.12 Recommended values for β

∫

YÒX\Ýab¦^

β+#

12

Obr. 11 Ekvivalentný kontólny obvod u1*: stenové podpery Fig. 11 Equivalent control perimeter u1* : wall supports

π

β+"

R R

11

Obr. 10 Ekvivalentný kontrolný obvod u1*: a) krajný stĺp, b) rohový stĺp Fig. 10 Equivalent control perimeter u1*: a) edge column, b) corner column

E = "

Q R

Q

E = #Q + Q Q + " Q R +$ R + π R Q .

β+#

Q

≤ #R ≤ #Q

Q

`]V]dÝab¦^

c

c

R

Q

≤ #Q≤#R

≤ #Q≤#R

≤ #R ≤ #Q

(9)

(10)

V prípade, že nevyrovnaný moment pôsobiaci v rovine kolmej na okraj dosky je orientovaný smerom von z vnútorného poľa dosky, je treba použiť vzorec (4) a pri výpočte W1 uvažovať excentricitu, meranú od ťažiska kontrolného obvodu u1, stanoveného podľa obr. 4. V prípade rohových stĺpov ak nevyrovnané momenty pôsobia smerom do poľa, možno predpokladať, že šmykové napätia sú rovnomerne rozložené na dĺžke kontrolného obvodu u1* podľa obr. 10b a súčiniteľ β vypočítať:

β = c c∗ .

(11)

Stenové podpery Norma ČSN EN 1992-1-1 nedefinuje ako exaktne stanoviť dĺžku kontrolného obvodu u stenových podpier, resp. podpier, kde jeden rozmer podpery je významne väčší ako druhý. Preto v tomto prípade je potrebné považovať nasledovné riešenie ako odporúčanie autora príspevku. Efektívna dĺžka ekvivalentného kontrolného obvodu sa môže stanoviť podobným spôsobom ako v prípade krajných stĺpov (obr. 11). Šmykové napätie v základnom kontrolnom obvode sa získa predelením priečnej sily VEd, ktorá pripadá na uvažovaný okraj podpery, súčinom dĺžky kontrolného obvodu u1* a účinnej výšky prierezu d. Pri tomto riešení môže byť problémom stanovenie hodnoty priečnej sily pripadajúcej na uvažovaný okraj podpery, a to najmä v prípade dlhej stenovej podpery, alebo ak priľahlé polia v smere dlhšieho rozmeru podpery majú rôzne rozpätia. Ak má napr. stenová podpera dĺžku c1 = 3 m určite časť zaťaženia stečie do podpery v smere c2 cez neuvažovanú časť kontrolného obvodu (c1 – 3d). V takom prípade je najlepšie určiť priečnu silu zo zaťažovacej plochy dosky, ktorá pripadá na uvažovaný okraj. Zjednodušený spôsob určenia β Tam, kde stropná konštrukcia (vrátane stĺpov) nie je súčasťou horizontálneho stuženia objektu, možno uvažovať súčiniteľ β v závislosti od polohy stĺpa, hodnotou podľa obr. 12. VÝP OČ ET ŠMYKOVE J ODOLNOSTI V PR ETL AČ E N Í Porušenie prvku v dôsledku pretlačenia môže nastať dvoma rôznymi spôsobmi, pričom obidva majú krehký charakter. Prvý predstavuje rozdrvenie tlakových betónových diagonál na styku plo-


6/2008

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N chy Aload s doskou, napr. u základových konštrukcií s veľkou reakciou podložia, alebo v prípade ak je v oblasti ohraničenej základným kontrolným obvodom umiestnené veľké koncentrované zaťaženie, alebo ak sa navrhne do tejto oblasti veľmi silné šmykové vystuženie. Druhý spôsob porušenia vzniká prekročením šmykovej odolnosti vRd,c v mieste šikmej trhliny vo vnútri uvažovaného kontrolného obvodu ui. Pokiaľ je účinok zaťaženia väčší ako vRd,c, je treba do tejto oblasti navrhnúť aj šmykovú výstuž. Maximálna šmyková odolnosť v pretlačení je definovaná odolnosťou betónovej tlakovej diagonály v mieste styku stĺpa a dosky (12). Ak je účinok zaťaženia väčší, ako šmyková odolnosť vRd,max, je treba zväčšiť hrúbku dosky, príp. prierez stĺpa, alebo zvýšiť kvalitu betónu. d@R[Of = # ν TQR ≥ d 3R[Of = β

D3R , c R

(12)

kde ν je redukčný súčiniteľ, ν = 0,6(1 – fck/250), u0 dĺžka obvodu prierezu stĺpa: • vnútorný stĺp: u0 = 2(c1 + c2), • krajný stĺp: u0 = c2 + 3d ≤ 2c1 + c2, • rohový stĺp: u0 = 3d ≤ c1 + c2, β súčiniteľ podľa vzťahu (5), alebo podľa obr. 12. Šmykovú odolnosť prvku v pretlačení bez šmykovej výstuže v základnom kontrolnom obvode možno vypočítať: !

d @RQ = 1@RQ Y ( ρl TQ Y )

(

)

+ σ Q^ ≥ d [W\ + σ Q^ , (13)

kde CRd,c je empirický súčiniteľ, fck charakteristická pevnosť betónu [MPa], γC parciálny súčiniteľ spoľahlivosti pre betón, γC = 1,50 (1,20), k súčiniteľ vplyvu výšky prierezu, Y =+ ( R ) ≤ , (d dosadit v [mm]), ρℓ priemerná hodnota stupňa vystuženia súdržnou pozdĺžnou výstužou, ktorá sa nachádza v úseku šírky dosky c1(2) + 6d pre základný kontrolný obvod u1, pre ďalšie kontrolné obvody ui sa uvažuje s výstužou na šírke ohraničenej kontrolným obvodom zväčšeným o d na obe strany,

ρl = ρl h ρl g ≤

,

(

)

σ Q^ = # σ Qg + σ Qh ,

(15)

σc,y(z) normálové napätia v smeroch y (z) od osových síl NEd,y a NEd,z, σ Qg = <3Rg /Qg `Sa^ σ Qh = <3Rh /Qh , Acy(z) prierezová plocha betónového prierezu v smere y (z), d [W\ = !# Y !

TQY I;>OK ,

(16)

Šmyková odolnosť v pretlačení základových pätiek a základových dosiek Šmyková odolnosť v pretlačení základových pätiek a dosiek sa overuje aj na súbore kontrolných obvodov, ktoré ležia vo vnútri oblasti ohraničenej základným kontrolným obvodom u1. Pri výpočte sa hľadá kritický kontrolný obvod, v ktorom platí (vRd,ca – vEd,a) = min. Minimálna vzdialenosť kontrolného obvodu od líca stĺpa sa uvažuje amin = 0,5d. Šmykové napätie vEd sa vypočíta s redukovanou hodnotou sily VEd,red, ktorá sa určí tak, že VEd sa zníži o hodnotu, ktorú prenáša základová pôda cez kontaktné napätia vo vnútri oblasti ohraničenej kontrolným obvodom ua: d3RO =

D3R`SR

⎡ ; c ⎤ βO ^`Wx][ βO = ⎢+ Y 3R O ⎥ , R cO D3R`SR EO ⎥⎦ ⎢⎣

(17), (18)

kde ua je dĺžka kontrolného obvodu vo vzdialenosti „a“ od líca stĺpa, Wa modul odporu vypočítaný pre kontrolný obvod ua EO = #Q + Q Q + Q O + " O + π O Q .

(19)

Vplyv vzdialenosti kritického obvodu a ≤ 2d na šmykovú odolnosť v pretlačení sa zohľadní vzťahom: R R ! . (20) d@RQO = 1@RQ Y ( ρl TQY ) ≥ d O O l[W\ Šmyková odolnosť v pretlačení prvkov so šmykovou výstužou Ak šmykové napätia v základnom kontrolnom obvode prekro-

(14)

ρℓy(z) stupeň vystuženia pozdĺžnou výstužou v smere y (z):

( )

ρl g = ∑ /ag Pg Rg ρl h = ∑ /ah ( Ph Rh ) ,

∑ Asy(z) súčet plôch pozdĺžnej výstuže v ťahanej oblasti na úseku šírky by(z), σcp priemerná hodnota normálového napätia [MPa], tlak (+) P

O

Obr. 13 Kontrolný obvod: a) uout (radiálne rebríčky), b) uout,ef (ortogonálne rebríčky) Fig. 13 Control perimeter: a) uout radial arrangement, b) uout,ef ortogonal arrangement Obr. 14 Usporiadanie šmykovej výstuže Fig. 14 Arrangement of shear reinforcement R

> R

R #R a`

< #R

≤ R

R ab

α

#R >!R

a`

a`

c]cb

Y]\b`]Z\Ý]Pd]Rc]cb

13 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

a`

14 6/2008

≤%#R

59

NORMY •


≤ #R

< #R

R dÝabcÐ^`]bW `SÍOh]d{[ch`bS\Wc

≈ R

15 17

R RŗPR

RŗPR

R RŗPR

čia šmykovú odolnosť vRd,c, je nutné do oblasti ohraničenej kontrolným obvodom navrhnúť šmykovú výstuž. Výstuž môže mať formu strmienkov, zváraných rebríčkov, ohybov, príp. špeciálnych oceľových tŕňov. Poloha kontrolného obvodu, pre ktorý už nie je treba šmykovú výstuž, sa zistí z jeho dĺžky uout, resp. uout,ef (obr. 13), ktorá sa vypočíta:

c]cb = β

D3R R d @RQ

.

(21)

Šmyková výstuž môže byť potom ukončená smerom dovnútra kontrolného obvodu vo vzdialenosti ≤ 1,5d od kontrolného obvodu uout, (obr. 13). Šmyková odolnosť v pretlačení prvku so šmykovou výstužou sa dá vypočítať podľa vzorca:

d @RQa = %#d @RQ +

# R , /ae TgeRST aW\ α s` R cW

(22)

kde Asw je plocha šmykovej výstuže v jednom obvode okolo stĺpa, sr vzdialenosť jednotlivých obvodov šmykovej výstuže v radiálnom smere (obr. 13), fywd,ef efektívna návrhová hodnota medze klzu šmykovej výstuže, závislá od dĺžky zakotvenia,

TgeRST = # I;>OK + # R , pričom d sa dosadzuje v [mm],

(23)

α uhol, ktorý zviera šmyková výstuž s rovinou dosky (obr. 14). K O N Š T R U K Č N É Z Á S A DY Minimálny stupeň vystuženia šmykovou výstužou musí spĺňať požiadavku:

ρae = 60

/ae a` ab

(# aW\α + Q]a α )

≥ ρae[W\ = &

TQY TgY

, (24)

16

kde Asw1 je plocha jedného prúta šmykovej výstuže, sr, st vzdialenosť prútov strmeňov v radiálnom, tangenciálnom smere (obr. 13 a 14), α uhol, ktorý zviera šmyková výstuž s pozdĺžnou nosnou výstužou (obr. 14). Šmyková výstuž musí byť zároveň náležite zakotvená, aby sa dala využiť na uvažovanú efektívnu hodnotu medze klzu. Strmene, spony, rebríčky Ak sa použije konštrukčné usporiadanie šmykovej výstuže podľa obr. 13a, tak minimálny počet radov výstuže v radiálnom smere ma byť dve. Súčasne vzdialenosť prútov šmykovej výstuže v tangenciálnom smere (pozdĺž kontrolného obvodu) nemá byť väčšia ako 1,5d pre prúty v oblasti ohraničenej základným kontrolným obvodom u1. V ďalšom kontrolnom obvode sa môže táto vzdialenosť zväčšiť na 2d. Šikmé ohyby Šikmé ohyby (obr. 15) možno započítať do šmykovej odolnosti vRd,cs, ak prechádzajú plochou s koncentrovaným zaťažením Aload, alebo nie sú od jej okraja vzdialené viac ako 0,25d. Aj jeden rad ohybov sa z hľadiska konštrukčného usporiadania považuje za dostatočný. V Ý S T U Ž P R OT I R E ŤA Z O V É M U Z R Ú T E N I U Zlyhanie pretlačením má krehký charakter. Prvok pred porušením nesignalizuje preťaženie a náhle zlyháva. V prípade lokálne podopretých dosiek sa zaťaženie po porušení jednej lokálnej oblasti presúva na ďalšie oblasti, ktoré ležia v jeho okolí. To vedie vo väčšine prípadov k ich preťaženiu a následnému porušeniu. Takto sa pôvodne lokálna porucha šíri po celej konštrukcii, až spôsobí jej celkový kolaps, tzv. reťazové zrútenie. Proces je veľmi rýchly, progresívny, a nastáva bez zjavnej výstrahy. Aby sa mu predišlo, je potrebné zaistiť, aby lokálna oblasť aj po šmykovom zlyhaní bola schopná naďalej prenášať väčšiu časť zo zaťaženia, ktoré prenášala pred porušením. Na tento účel slúži doplnková pozdĺžna výstuž, ktorá sa umiestni pri spodnom povrchu dosky tak, aby prechádzala nad podperným prvkom (stĺp, stena, pilier) vo vnútri jeho prierezu, ktorý je ovinutý strmeňmi. Model pôsobenia výstuže proti reťazovému zrúteniu po pretlačení je znázornený na obr. 16. Ušmyknutá doska sa zavesí na túto výstuž, ktorá musí byť preto dostatočne zakotvená do dosky, najmenej na dĺžke (ℓbd + d). Plocha výstuže proti reťazovému zrúteniu sa navrhne tak, aby preniesla celkovú reakciu FEd v podpernom prvku od zaťaženia stropnou konštrukciou. Do plochy výstuže sa započítavajú všetky prúty, ktoré prechádzajú jadrom podperného prvku:

/a`_R = 43R TgR .


(25) 6/2008


R+!#

#

c

c Y]\b`]Z\Ý ]Pd]R

<3R ;3R d3R

O

R

R $× +%

Q

$,!R

c]cb

VT

σURSTT PSTT+PT S

< #R+ $"

S

18 Y]\b`]Z\Ý ]Pd]R

Obr. 15 Usporiadanie ohybov na pretlačenie Fig. 15 Arrangement of bend-ups for punching

cO

Obr. 16 Pôsobenie výstuže proti reťazovému zrúteniu Fig. 16 Reinforcement preventing progressive collapse

O ŗT

Obr. 17 Usporiadanie výstuže proti reťazovému zrúteniu (model CEB-FIP MC-90) Fig. 17 Arrangement of reinforcement preventing progressive collapse (model CEB-FIP MC90)

Q Q

Obr. 18 Usporiadanie šmykovej výstuže na pretlačenie v lokálne podopretej doske Fig. 18 Arrangement of shear reinforcement in flat slab Obr. 19 Kontrolné obvody pre základovú pätku Fig. 19 Control perimeters for footing

O

/O PT

19

PR Í KL AD 1: PR ETL AČ E N I E STROPN E J DOSKY Overte šmykovú odolnosť lokálne podopretej dosky hrúbky 220 mm, zaťaženej rovnomerným zaťažením s intenzitou fd = 16 kN/m2. Doska je podopretá stĺpmi s rozmermi c1 × c2= 0,4 × 0,4 m. Reakcia v podpere je REd = 800 kN a do podpery sa vnáša nevyrovnaný ohybový moment s veľkosťou MEd = 80 kNm. Doska je v nadpodperovej oblasti vystužená 10∅14/m v smere rozmeru stĺpa c1, a 8∅14/m v smere c2. Krytie výstuže betónom cnom = 30 mm. Železobetónová doska aj stĺpy budú vyrobené z betónu triedy C25/30 a vystužené výstužou B 500B – 10505(R).

R g = V − Q \][ − #φa =

− ! − " = &! I[K

R h = V − Q \][ −#φa =

− ! −# " = $' I[K

(

)

R = R STT = # R g + R h = # ( &! + $' ) = %$ I[K c =

(Q

+ Q ) + " π R = $ + " !" %$ = !& I[K

E = # Q + Q Q + " Q R +$ R + π R Q E = # " + " " + " " %$ +$ %$ + π %$ " = "$ I[ K / = ( Q + "R ) ( Q + "R ) + π ( R ) − " ( R ) = ! # I[ K D = @ − T / = & −$ ! # = %%' IY
3R

R

pre pomer c1/c2 =1,0 sa z tab. 1 získa súčiniteľ k = 0,60

β = + Y

;3R c D3R E

= + $

& !& = $ %%' "$

Overenie maximálnej šmykovej odolnosti prvku v pretlačení:

( Q + Q ) = ( " + " ) = $ I[K ν = $ (− T # ) = $ (− # # ) = #" c =

QY

d @R[Of = #ν TQR = # #" $$$% = "# I;>OK d 3R[Of = β

D3R[Of

& = $ = ! ! I;>OK < d @R[Of = "# I;>OK c R $ %$


6/2008

61

NORMY •


Šmyková odolnosť prvku v základnom kontrolnom obvode:

Y = + ( R )

#

= + ( %$ )

#

= $$ →

Y=

/ag

/ag = # π φa = # !' −" I[ K →

# !'−" = = &" ρag = P R g &!

/ah = & # π φa = !# −" I[ K →

ρah =

/ah P Rh

=

!# −" = %! $'

ρl = ρag ρah = &" %! = %& !

d @RQ = 1@RQ Y (ρ l TQY )

=

! & I;>OK %& # ) = $"% I;>OK ( # #

d [W\ = !# Y TQY = !# I;>OK( )

( #)

#

= "'# I;>OK

Overenie šmykovej odolnosti prvku v základnom kontrolnom obvode u1:

D3R

d 3R = β

= $

R c

%%' = !"& I;>OK > d @RQ = $"% I;>OK %$ !&

Do dosky je nutné navrhnúť šmykovú výstuž! Dĺžka kontrolného obvodu, v ktorom je splnená podmienka vRd,c > vEd:

c]cb = β

D3R d @RQ R

= $

%%' = %'"! I[K $"% %$

Kontrolný obvod uout s dĺžkou 7,94 m leží vo vzdialenosti 5,7d = 1 m od líca stĺpa. Šmyková výstuž môže byť ukončená vo vzdialenosti (5,7–1,5)d = 0,74 m od líca stĺpa. Šmykovú výstuž budú tvoriť radiálne uložené oceľové tŕne (studs) podľa obr. 13a s priemerom ∅st = 8 mm a osovou vzdialenosťou tŕňov v radiálnom smere sr =120 mm < 0,75d =132 mm. Vzdialenosť tŕňov v tangenciálnom smere v mieste základného kontrolného obvodu bude st = 200 mm < 1,5d = 264 mm. Počet prútov v základnom kontrolnom obvode nt = u1 / st = 3,812/0,20 = 19 → návrh 20 ks

/ae = /ae = π & " = # −" I[ K TgeRST = # I;>OK + R #I;>OK + # %$ # + '" I;>OK < TgeR = "!"& I;>OK # R /ae TgeRST R c a` # %$ # −" '" = %# $"% + = "#" I;>OK > d 3R = !"& I;>OK %$ !&

d @RQa = %#d @RQ + d @RQa

Pre zaujímavosť bolo urobené overenie šmykovej odolnosti v kontrolnom obvode vzdialenom 4d = 0,7 m od líca stĺpa. Overenie v zásade nie je treba urobiť, ak sa nemení plocha šmykovej výstuže Asw a jej vzdialenosť v radiálnom smere a ak sú splnené uvedené konštrukčné zásady.

c =

(Q

+ Q ) + &π R = $ + & !" %$ = $ ! I[K

/ = ( Q + &R ) ( Q + &R ) + π ( "R ) − " ( "R ) = !$'" I[ K D = @ − T / = & −$ !$'" = %"IY
3R

%" = &I;>OK %$ $ ! Rc # %$ # −" '" = %# $"% + = '& I;>OK > d 3R = &I;>OK %$ $ !

d 3R = β d @RQa 62

D3R

R

= $


6/2008

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N Konštrukčné zásady Vzdialenosť prútov šmykovej výstuže v tangenciálnom smere nemá prekročiť st,max = 2d = 0,352 m. Dĺžka kontrolného obvodu vo vzdialenosti (5,7–1,5)d = 4,2d = 0,74 m je

c! =

(Q

+ Q ) + π ( " R ) = $ + !" " %$ = $ $ I[K

ab = c! = $ $ = !! [ < ab[Of = !# I[K Stupeň vystuženia šmykovou výstužou:

ρae =

/ae a` ab

# =

TQY # −" # = !! ≥ ρae[W\ = & = & = & !! TgY #

P R Í K L A D 2 : P R E T L A Č E N I E V Z Á K L A D O V E J P ÄT K E Navrhnite základovú pätku zaťaženú v mieste spojenia so stĺpom kombináciou vnútorných síl NEd = –3 300 kN, MEd = 140 kNm a VEd = 50 kN. Návrhovú odolnosť základovej pôdy uvažujte Rgd = 0,5 MPa. Rozmery stĺpa c1 × c2 = 0,50 × 0,50 m. Pätka bude vyrobená z betónu triedy C25/30 a vystužená výstužou B500 – 10505(R). Minimalizujte hrúbku pätky. Rozmery pätky: bf = 2,7 m; ℓf = 2,7 m; hf = 0,6 m Pozdĺžna výstuž : 23 × 16 v oboch smeroch Asz = Asy = 46,2.10-4 m2 Krytie výstuže betónom: c = 60 mm, Účinná výška prierezu: d = 600 – 60 – 2 . 16/2 = 526 mm Overenie maximálnej šmykovej odolnosti pri pretlačení Napätie v základovej škáre:

S+;3R D3R VT <3R +" # $ ! !+# I[K PSTT +Pµ S+ %µ # + #'%I[K → /STT + #'% %+% I[ K

σ UR +<3R / T + ! ! % + "#!I;>OK c =

(Q

+Q )=

( # + # ) =

I[K

E = #Q + QQ = # # + # # = !%# I[K

β = + Y

(;

+ VT D3R ) c

3R

D3R[Of

E

= + $

(" + $ # ) !&%

= % !%#

ν = $ (− TQY # ) = $ (− # # ) = #" d @R[Of = # d TQR = # #" $$$% = "# I;>OK D3R[Of = <3R − σ UR Q Q = ! ! − "#! # # = !&% I;
β D3R[Of c R

=

% !&% = !#"" I;>OK < d @R[Of = "# I;>OK # $

Overenie šmykovej odolnosti pri pretlačení pre kontrolné obvody vo vzdialenosti 0,5d ≤ a ≤ 2d Šmyková odolnosť v kontrolných obvodoch vo vzdialenosti 0,5d ≤ a ≤ 2d:

ρl =

/a^`]d lT R

d @RQ ( O ) =

=

"$ −" = ! $ ) Y = + % # $

! ! R # $ & I;>OK 1@RQ Y (ρ l TQY ) = $% ( ! $ # ) # O O

d [W\ = !# Y ! d [W\ ( O ) =

I[[K = + = $% R # $

#

TQY = !# I;>OK ($% )

( #)

#

= !$ I;>OK

R # $ d [W\ = !$ I;>OK O O


6/2008

63

NORMY •


Šmykové zaťaženie v kontrolných obvodoch vo vzdialenosti 0,5d ≤ a ≤ 2d:

cO = c ( O ) = ( Q + Q ) + π O R¦ÐYOY]\b`]Z\{V]]Pd]Rcd]dhRWOZS\]abWÇ O·]RZQOab¦Ô EO = # Q + Q Q + Q O + " O + O π Q → / ( O ) = ( Q + O ) ( Q + O ) + ( π − " ) O

βO = + Y

;3R cO D3R`SR EO

^Z]QVO^wbYgYb]`tZSÐd]d\b`WY]\b`]Z\{V]]Pd]Rc

D3R`SR O = σ UR ⎡⎣ PT l T − / ( O ) ⎤⎦ = "#! ⎡⎣ % − / ( O ) ⎤⎦

→ d 3R O = βO

D3R`SR ( O ) R c ( O)

Výpočet šmykového zaťaženia a odolnosti v pretlačení pre jednotlivé kontrolné obvody je zhrnutý v tab. 2 a 3. Tab. 2 Overenie odolnosti základovej pätky voči pretlačeniu pre d = 0,526 m Tab. 2 Overenie odolnosti základovej pätky voči pretlačeniu pre d = 0,526 m a [m] 0,5d 0,75d 1,0d 1,25d 1,5d 1,75d

u(a) [m] 3,652 4,479 5,305 6,131 6,957 7,784

A(a) [m2] 0,993 1,528 2,171 2,923 3,784 4,753

VEd,red(a) [MN] 2,833 2,581 2,278 1,924 1,519 1,063

βa – 1,099 1,088 1,084 1,086 1,095 1,122

vEd(a) [MPa] 1,62 1,192 0,885 0,648 0,455 0,291

vRd,c(a) [MPa] 1,561 1,041 0,780 0,624 0,520 0,446

vmin(a) [MPa] 1,439 0,959 0,719 0,576 0,480 0,411

Tab. 3 Overenie odolnosti základovej pätky voči pretlačeniu pre d = 0,626 m Tab. 3 Overenie odolnosti základovej pätky voči pretlačeniu pre d = 0,626 m a [m] 0,5d 0,75d 1,0d 1,25d 1,5d

u(a) [m] 3,967 4,950 5,933 6,917 7,900

A(a) [m2] 1,184 1,882 2,733 3,739 4,898

VEd,red(a) [MN] 2,742 2,413 2,012 1,538 0,992

βa – 1,097 1,087 1,087 1,098 1,132

vEd(a) [MPa] 1,211 0,847 0,589 0,390 0,227

vRd,c(a) [MPa] 1,361 0,908 0,681 0,545 0,454

vmin(a) [MPa] 1,371 0,914 0,685 0,548 0,457

Z tab. 2 vyplýva, že základová pätka s účinnou výškou d = 0,526 m (hf = 0,6 m) nevyhovuje z hľadiska šmykovej odolnosti v pretlačení v kontrolných obvodoch vzdialených 0,5d až 1,3d od okraja stĺpa. Ak sa chceme vyhnúť návrhu šmykovej výstuže, je treba zväčšiť hrúbku pätky hf o 100 mm, overenie v tab. 3. Pri výpočte šmykovej odolnosti pätky so zväčšenou hrúbkou bola uvážená rovnaká plocha pozdĺžnej výstuže, čo spôsobilo zníženie stupňa vystuženia ρℓ. Preto je výsledná šmyková odolnosť vRd,ca nižšia ako u pätky hrúbky 600 mm. Literatúra: [1] ČSN EN 1992-1-1 Navrhování betonových konstrukcí: část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby [2] Procházka J., Štěpánek P., Krátký J., Kohoutková A., Vašková J.: Navrhování betonových konstrukcí 1: Prvky z prostého a železového betonu, ČBS Servis, s. r. o., 2007 [3] Bilčík J., Fillo L., Benko V., Halvoník J.: Betónové konštrukcie, Bratislava: Vydavateľstvo STU, 2008, s. 374.

Text článku byl posouzen odborným lektorem. Doc. Ing. Jaroslav Halvonik, PhD. Stavebná fakulta STU Radlinského 11, 813 68 Bratislava 1 Slovensko e-mail: [email protected] http://www.svf.stuba.sk

MEDAILE WILHELMA EXNERA TU VE VÍDNI ZA ROK 2008 V neděli 23. listopadu t. r. byla profesoru Zdeňku P. Bažantovi, W.P. Murphy Professor, McCormick Institute Professor, z Northwestern University v Illinois, USA, udělena Technickou univerzitou ve Vídni Medaile Wilhelma Exnera za rok 2008. Vídeňská univerzita tak ocenila celoživotní práci profesora Z. P. Bažanta, zejména jeho přínos v oblasti predikce dotvarování a smršťování betonu a jejich vlivu na chování konstrukcí, rozpoznání vlivu velikosti konstrukcí na jejich skutečné chování a řadu dalších stěžejních prací v oboru mechaniky stavebních konstrukcí a dalších materiálů.

64


6/2008


NAVRHOVÁNÍ

KONSTRUKCÍ NA ÚČINKY ZEMĚTŘESENÍ DESIGN OF STRUCTURES FOR EARTHQUAKE EFFECTS JI Ř Í MÁCA Jsou popisovány základní zásady návrhu konstrukcí v seizmických oblastech podle Eurokódu 8. Jsou uvedeny požadavky na chování, seizmické zatížení a metody výpočtu budov a inženýrských konstrukcí. Basic principles concerning design of structures in seismic regions given in Eurocode 8 are described. Performance requirements, seismic actions and methods of analysis of buildings and engineering works are given. Eurokód 8 (EC8) shrnuje hlavní principy a zásady navrhování stavebních konstrukcí v oblastech ohrožených zemětřesením. Je završením zhruba dvacetiletého úsilí Evropské komise pro normalizaci vypracovat jednotný předpis pro celé evropské území. Je pravdou, že většina Evropy (zejména její severní část) patří k oblastem s nízkou nebo prakticky žádnou seizmicitou. Do této kategorie patří i území České republiky, proto se EC8 uplatní při projektování běžných staveb zcela výjimečně a pro stavby mimořádného významu (např. jaderné elektrárny) je třeba volit postupy, které přesahují rámec EC8. I když naše země patří k oblastem s nízkou seizmicitou, neměl by EC8 zůstávat zcela stranou zájmu našich stavebních inženýrů. Jsme součástí Evropy, proto se jeho znalost jistě uplatní při zpracování zakázek pro cizinu. Dále je nutné též uvážit, že se změnou mapy seizmických oblastí podle Národní přílohy EC8 se podstatně rozšířilo území s tzv. malou seizmicitou, kde již musí být zjednodušeným způsobem respektována některá ustanovení EC8. V EC8 lze též nalézt i zajímavé poznatky, které lze uplatnit nejen při návrhu seizmicky odolných staveb. Jsou zde uvedena mnohá doporučení týkající se zejména návrhu konstrukcí s vyšší duktilitou, spojů a detailů přátelských konstrukci apod. To vše jistě může ocenit každý přemýšlivý inženýr, který má zájem navrhovat zajímavé a netradiční konstrukce. ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA EC8 Norma ČSN EN 1998-1 Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení –

Část 1: Obecná pravidla, seizmická zatížení a pravidla pro pozemní stavby, která byla přijata do systému ČSN v září 2006, je první částí souboru norem pro navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení (EN 1998, Eurokód 8). Tato první část je určena pro projektování a provádění nosných konstrukcí pozemních staveb v seizmických podmínkách. Definuje základní pojmy a požadavky na seizmickou bezpečnost pozemních staveb, charakter a velikost seizmických zatížení v návaznosti na mapu seizmických oblastí České republiky. Uvádí principy navrhování konstrukcí pozemních staveb včetně základů. Odkazuje při tom na základní Eurokódy platné pro projektování staveb z různých materiálů (EN 1990 až 1997 a 1999), které doplňuje speciálními požadavky plynoucími z charakteru seizmického zatížení a z chování betonu, oceli, spřaženého ocelobetonu, dřeva a zdiva v seizmických situacích. Zahrnuje i návrh staveb seizmicky izolovaných v základu. Eurokód 8 byl vypracován příslušnou komisí Evropského výboru pro normalizaci v Bruselu (CEN/TC205/SC8). Protože zemětřesení představuje i v evropském kontextu velmi závažný společenský, technický i ekonomický faktor, bylo s prací na normě začato již krátce po rozhodnutí o tvorbě evropských norem v roce 1975. Tato dlouhá doba zpracování byla způsobena různým přístupem a různou úrovní teorie a praxe zúčastněných zemí v projektování seizmicky odolných staveb, kterou bylo třeba sjednotit, především však rozvojem vědeckého přístupu k problému zmenšení lidských i ekonomických ztrát způsobených zemětřeseními. Šlo o rozvoj v metodách stavební mechaniky, v poznávání zemětřesení jakožto geofyzikálního jevu, v experimentálních metodách umožňujících výzkum chování různých typů konstrukcí a stavebních materiálů při přetížení a při únavě (především nízkocyklové), v definici oblastí ohrožených zemětřesením a v systematickém sledování a vyhodnocování vlivu skutečných katastrofálních zemětřesení na stavby. Konečná verze Eurokódu 8 je rozdělena do šesti částí (v závorce je uveden termín zavedení českého překladu do systému ČSN):


6/2008

• EN 1998-1 Obecná pravidla, seizmická zatížení a pravidla pro pozemní stavby (09/2006) • EN 1998-2 Mosty (05/2007) • EN 1998-3 Posuzování a opravy pozemních staveb (05/2007) • EN 1998-4 Zásobníky, nádrže a potrubí (12/2007) • EN 1998-5 Základy, opěrné a zárubní zdi a geotechnická hlediska (07/2007) • EN 1998-6 Věže, stožáry a komíny (02/2007) Celkový rozsah EC8 je kolem šesti set stran, což je úctyhodné. Odráží se skutečnost, že norma zahrnuje celé území Evropy, tedy i oblasti s vysokou seizmicitou – jako např. Řecko, Portugalsko nebo Itálie. Právě zkušenosti těchto zemí s ničivými zemětřeseními z posledních cca čtyřiceti let byly do normy zahrnuty, stejně tak i nejnovější poznatky o seizmickém riziku a odpovídajícím návrhu seizmicky odolných staveb. V ČSN EN 1998-1 je železobetonovým konstrukcím věnována Kapitola 5 v rozsahu čtyřicet stran, stejně tak je jim věnována odpovídající pozornost i v dalších částech EC8. Značná pozornost je věnována konstrukčním pokynům reflektujícím poznatky ze skutečných zemětřesení z celého světa. Jde zejména o využití možnosti plastického přetváření konstrukce spolu se zajištěním odpovídající duktility. Z Á K L A D N Í P O Ž A D AV K Y N A V Ý P O Č E T PODLE EC8 EC8 se používá pro navrhování a realizaci pozemních staveb a inženýrských konstrukcí v seizmických oblastech. Hlavním účelem je zajistit, aby v případě zemětřesení: • byly uchráněny lidské životy, • byly omezeny škody, • konstrukce důležité pro ochranu obyvatel zůstaly schopné provozu. Ustanovení EC8 nelze použít pro konstrukce mimořádného významu, jako jsou jaderné elektrárny, těžební plošiny v moři, velké přehrady, visuté mosty apod. Konstrukce v seizmických oblastech musí být navrženy a provedeny tak, aby splňovaly následující dva požadavky, každý s příslušným stupněm spolehlivosti. 65

NORMY •


Požadavek vyloučení zřícení – mezní stavy únosnosti Konstrukce musí být navržena a provedena tak, aby vydržela návrhovou hodnotu seizmického zatížení bez zřícení celku nebo její části, aby si podržela svou konstrukční celistvost a zbytkovou únosnost po zemětřesení. Návrhová hodnota seizmického zatížení se vyjadřuje pomocí: • referenčního seizmického zatížení, které je definováno jako návrhové seizmické zatížení dané pro skalní podloží a konstrukce běžného významu. Jedná se jediný parametr – referenční špičkové zrychlení agR (tzv. peak ground acceleration PGA) pro podloží typu A (skalní horninový masiv) – definovaný národními úřady pro každou seizmickou oblast. Referenční špičkové zrychlení agR odpovídá pravděpodobnosti výskytu 10 % během padesáti let, tj. době návratu 475 let, pro konstrukce běžného významu. • součinitele významu γI , zohledňujícího různou úroveň spolehlivosti. K rozlišení spolehlivosti slouží roztřídění konstrukcí do tříd významu, kdy každé třídě je přiřazen součinitel významu. Pro konstrukce běžného významu je součinitel významu roven jedné. Pro pozemní stavby se zavádí čtyři třídy s hodnotami součinitele významu uvedenými v tab. 1. Výsledné návrhové seizmické zatížení ag pro skalní podloží je pak dáno jako součin součinitele významu a referenčního špičkového zrychlení (ag = γI agR). V posudku musí být prokázáno, že nosný systém má odolnost a kapacitu disipovat energii, což se při výpočtu projeví velikostí součinitele duktility q a určením odpovídající třídy duktility. V mezním případě se hysterezí disipovaná energie považuje za nulovou a součinitel duktility nelze v obecném případě uvažovat větší hodnotou než 1,5 (přisuzuje se možnosti navýšení pevnosti). U disipativních konstrukcí se součinitel duktility zavádí větší než tato mezní hodnota vzhledem k hysterezní disipaci energie, k níž dochází hlavně v předem vybraných částech konstrukce, zvaných disipativní zóny nebo kritické oblasti. Dále musí být prokázáno, že konstrukce jako celek je stabilní jak proti převržení, tak proti usmýknutí, základová konstrukce i základová půda jsou schopny odolávat účinkům zatížení bez významných trvalých deformací a chování nenosných prvků neohrozí 66

osoby a nemá nepříznivý účinek na odezvu nosných prvků. Požadavek omezeného poškození – mezní stavy omezeného poškození Konstrukce musí být navržena a provedena tak, aby vydržela seizmické zatížení o větší pravděpodobnosti výskytu, než je návrhová hodnota seizmického zatížení, beze škod a bez takových s nimi spojených omezení provozu, že by jejich cena byla neúměrně vysoká ve srovnání s cenou stavby. Seizmické zatížení uvažované pro požadavek omezeného poškození má pravděpodobnost překročení 10 % za dobu deset let a dobu návratu devadesát pět let. Nejsou-li přesnější informace, lze pro posouzení požadavku omezeného poškození použít návrhovou hodnotu seizmického zatížení redukovaného součinitelem ν, který se doporučuje 0,5 pro konstrukce třídy I a II, pro konstrukce třídy III a IV se doporučuje hodnota 0,4. Odpovídající stupeň spolehlivosti proti nepřípustnému poškození musí být zajištěn zpravidla dodržením mezních hodnot deformací. U konstrukcí, důležitých pro ochranu osob, musí být pro zemětřesení o určité době návratu prokázáno, že nosný systém má dostatečnou odolnost a tuhost k tomu, aby se ve stavbách udržely funkční životně důležité provozy. S E I Z M I C K É Z AT Í Ž E N Í Pro účely EC8 se musí rozdělit území státu na seizmické oblasti podle stupně ohrožení. Ohrožení uvnitř každé oblasti se považuje za konstantní. Pro většinu aplikací EC8 je ohrožení popsáno jedním parametrem, kterým je hodnota referenčního špičkového zrychlení agR pro skalní podloží. Referenční špičkové zrychlení pro dané oblasti lze odvodit z mapy seizmických oblastí uvedených v Národní příloze (obr. 1). EC8 zavádí pojem „velmi malá seizmi-

cita“ a „malá seizmicita“. Za případy velmi malé seizmicity, kdy není třeba dodržovat ustanovení EC8, se v ČR považují takové, kdy hodnota součinu agS (= agR γI S), použitého pro výpočet seizmického zatížení, není větší než 0,05g (g je tíhové zrychlení). Parametr S závisí na typu podloží a nabývá hodnot 1,0 (skalní podloží) až 1,8 (málo únosné podloží). Za případy malé seizmicity se v ČR považují takové, kdy hodnota součinu agS (= agR γI S), použitého pro výpočet seizmického zatížení, není větší než 0,10g. Zde se požaduje pouze zjednodušený výpočet seizmické odezvy – obvykle se provádí pouze výpočet na únosnost bez průkazu požadavků na duktilitu a disipaci energie (přitom i v tomto případě je možné, budou-li dodrženy alespoň základní požadavky na duktilitu, redukovat zatížení pomocí součinitele q). Zhruba pro polovinu území České republiky jsou špičkové hodnoty zrychlení agR stanoveny maximálně 0,04g, proto pro běžné konstrukce se bude jednat o velmi malou seizmicitu. Naopak nejvyšší seizmicita se předpokládá v okresech Frýdek-Místek, Cheb, Karviná, Ostrava-město – 0,10g až 0,12g, v okresech Bruntál, Náchod, Nový Jičín, Opava, Sokolov, Tachov – 0,08g až 0,10g, což převyšuje hranice stanovenou pro malou seizmicitu. Část území zejména v okolí hranic (cca jedna třetina, vyznačená na mapě šedou barvou), kde se předpokládá hodnota αgR 0,04g až 0,08g, pro běžné konstrukce se zde bude jednat o malou seizmicitu. Zde bude nutné se výpočtem seizmické odolnosti konstrukcí zabývat alespoň ve zjednodušené podobě, což bude proti dosud platné české normě podstatné rozšíření území ohroženého zemětřesením a tedy i zvýšení počtu staveb posuzovaných na seizmické zatížení. Pro stanovení dynamického účinku seizmického otřesu na konstrukci je nutné kromě návrhového zrychlení ag zohlednit

Tab. 1 Součinitel významu Tab. 1 Importance factor Třída I. II. III.

Součinitel významu γI 0,8 1,0 1,2

IV.

1,4

Stavba stavby malého významu (např. zemědělské stavby) stavby běžného významu stavby, jejichž seizmická odolnost je důležitá z hlediska následků spojených s jejich zřícením (např. školy, společenské haly, kulturní instituce, atd.) stavby, jejichž neporušenost během zemětřesení je životně důležitá pro ochranu občanů (např. nemocnice, hasičské stanice, elektrárny, atd.)


6/2008


1

2 Obr. 1 Fig. 1

Mapa seizmických oblastí ČR (převzato z [1]) Map of seismic zones of the Czech Republic

Obr. 2 Spektra pružné odezvy typu 1 pro půdy typu A až E (převzato z [1]) Fig. 2 Type 1 elastic response spectra for ground types A to E Obr. 3 Duktilita pružně-plastické konstrukce Fig. 3 Ductility of elasto-plastic structure

3

též frekvenční složení daného otřesu – to se do výpočtu zavádí pomocí tzv. spektra odezvy (response spektrum). Spektrum odezvy udává závislost maximálního účinku otřesu (maximální zrychlení, rychlost nebo posunutí) na vlastní periodě a útlumu soustavy s jedním stupněm volnosti. Pro účely návrhu konstrukcí je obvyklé spočítat spektrum odezvy pro několik různých (očekávaných) časových průběhů zemětřesení (akcelerogramů), provést obalovou křivku a její vyhlazení, a získat tak návrhové spektrum. V EC8 jsou uvedeny dva typy spekter podle očekávané intenzity otřesu. Pro stavby ve východní části České republiky (okresy na Moravě) se pro výpočet vodorovného seizmického zatížení použijí spektra pružné odezvy typu 1 podle obrázku 13.2, popsaného parametry uvedenými v EC8. Toto návrhové spektrum Se je uváděno jako graf závislosti zrychlení na vlastní periodě pro různé typy podloží (charakterizované parametrem S).

Obr. 4 Modální analýza pomocí spektra odezvy Fig. 4 Multi-modal response analysis

4

Pro stavby na území Čech platí spektrum typu 2, ve sporných případech je třeba konzultovat s odborným geofyzikálním pracovištěm. Pro nejjednodušší model konstrukce, tj. pro soustavu s jedním stupněm volnosti, lze tak ze spektra odezvy pro danou vlastní periodu a útlum soustavy přímo odečíst velikost maximálního zrychlení a stanovit maximální hodnotu očekávané seizmické síly F = m Se, kde m je hmotnost soustavy. To platí pro elastický výpočet – využijeme-li však duktilitu konstrukce, je nutné tuto sílu redukovat součinitelem duktility q. D U K T I L I TA Zatížení zemětřesení bude prakticky vždy patřit k zatížením mimořádným, takže by bylo nehospodárné trvat na udržení konstrukce v pružném stavu a nevyužít jejích plastických rezerv. Tím, že dochází v některých místech konstrukce k plastickým přetvořením, pohlcuje se účinkem hystereze pohybová energie vnáše-


6/2008

ná do konstrukce z pohybujícího se podloží a její pohyb se tlumí. Lze říci, že již po mnoho let je dostatečná tažnost – duktilita, důsledně dodržená v celé konstrukci (včetně spojů a detailů), považována za hlavní podmínku seizmické odolnosti staveb; teprve od nedávné doby se pro získání seizmické odolnosti uplatňuje další metoda – seizmická izolace budov. Pro řešení pružně-plastického chování byla před časem vyslovena (a od té doby i celkem slušně experimentálně ověřena) Tab. 2 Součinitel působení q podle typu budovy Tab. 2 Ductility factor g for structural type Typ budovy Obrácené kyvadlo Systémy poddajné v kroucení Rámové, stěnové a duální systémy

Střední duktilita 1,5

Vysoká duktilita 2

2

3

3 4,5 – max. 4,5 – max. 6,75

67

NORMY •


hypotéza, že maximální posunutí, které dosáhne konstrukce během zemětřesení, je přibližně stejné ať jde o konstrukci chovající se pružně anebo pružně-plasticky. Tato hypotéza, současně s přijetím předpokladu ideálně pružně-plastické konstrukce, vede k tomu, že konstrukce může být při výpočtu považována za pružnou bez ohledu na to, jaká napětí v ní vycházejí. Musí však být schopna plastického přetváření a při něm vydržet deformaci, jaká vyšla pro konstrukci pružnou. Prakticky to zároveň znamená (obr. 3), že pokud jde o napjatost, je možno počítat konstrukci jako pružnou a její zatížení redukovat poměrem možného plastického posunutí a posunutí příslušné mezi pružnosti, tj. počítat posunutí dle odpovídajícího zatížení Fe = Fs /q, kde Fe je seizmická síla s uvážením součinitele duktility, Fs seizmická síla působící na pružnou konstrukci, q součitel duktility. Pokud je třeba znát skutečné posunutí konstrukce při zemětřesení ds, pak je nutné posunutí de (získané elastickým řešením na zatížení Fe) zvětšit poměrem q = ds /de, kde ds je posunutí odpovídající skutečnému zemětřesení, de posunutí vypočtené. Tento poměr možného (požadovaného) plastického posunutí a posunutí na mezi pružnosti vyjadřuje duktilitu konstrukce a do výpočtu se zavádí jako součinitel duktility q. Jedná se tedy o parametr stanovený normou za předpokladu, že bude proveden průkaz dostatečné duktility. Pro železobetonové budovy je možné volit hodnoty součinitele duktility q uvedené v tab 2. Nízká duktilita, která se dá očekávat u běžných dobře provedených konstrukcí, se připouští pouze v oblastech s nízkou seizmicitou. Konstrukce střední a vysoké duktility musí být schopné pohlcovat (rozptylovat) energii a vykazovat plastické působení ve všech částech konstrukce tak, aby k porušení plastickému docházelo dříve než ke křehkému lomu i při opakovaném cyklickém zatížení. Nejmenší duktilita (1,5) je u konstrukcí typu tzv. obráceného kyvadla, tj. svislé konzoly s velkou hmotou ve vrcholu (konstrukce s 1 stupněm volnosti), kde je vlastně jediná možnost plastické deformace a pohlcování energie v místě vetknutí, bez další možnosti redistribuce momentů. Tato hodnota součinitele q může být zavedena do výpočtu pro každou konstrukci bez průkazu duktility. 68

VÝPOČET SEIZMICKÉ ODEZVY Odezvu na seizmické zatížení je možné řešit několika způsoby. EC8 připouští tyto základní metody výpočtu: • výpočet pomocí příčných sil (lineární analýza využívající pouze první tvar kmitání konstrukce, lateral force metod), • modální analýza pomocí spektra odezvy (lineární analýza používající více vlastních tvarů, multi-modal response analysis), • nelineární výpočet metodou statického přitěžování (fyzikálně nelineární výpočet, pushover method), • nelineární dynamický výpočet časového průběhu odezvy (obecně nelineární dynamická odezva na akcelerogram, dynamic time-history analysis). Základní metodou výpočtu podle EC8 je modální analýza pomocí spektra odezvy. Pro složitější soustavy (např. vysoké konstrukce) je často nezbytné použít při analýze více vlastních tvarů a řešení provést rozkladem do několika nejnižších tvarů. Princip řešení v návaznosti na použití spektra odezvy je ukázán na obr. 4. EC8 udává kritéria pro určení počtu významných vlastních tvarů, které je třeba vzít v úvahu při výpočtu odezvy. Kriterium je založené na tzv. efektivní modální hmotnosti Mi, odpovídající vlatnímu tvaru i, definované jako: Mi = [{ϕ}T[M]{i}]2/{ϕ}T[M]{ϕ},

(1)

kde [M] je matice hmotnosti, {ϕ} je vlastní tvar i; {i} je sloupcový vektor s prvky rovnými 1 nebo 0, které představují posunutí odpovídající příslušným stupňům volnosti, je-li základ zatížen jednotkovým posunutím ve směru uvažovaného seizmického zatížení. Obvykle se požaduje, aby součet efektivních modálních hmotností vlastních tvarů kmitání, uvažovaných při výpočtu, byl roven nejméně 90 % celkové hmotnosti konstrukce. Je-li konstrukce modelována jako soustava s několika stupni volnosti, je vodorovná síla Fk působící na hmotu mk při kmitání ve tvaru i dána pomocí příslušné hodnoty návrhového zrychlení Sai (pořadnice ze spektra odpovídající vlastní periodě Ti a danému útlumu) vztahem

∑ [ XφX 4Y =

X

∑ [ XφX

[ Yφ Y AO ,

(2)

kde ϕj je X pořadnice i-tého vlastního tvaru v bodě j.

Výslednou odezvu lze získat kombinací příspěvků jednotlivých tvarů (tzv. Square Root of the Sum of the Squares). Jestliže všechny významné tvary kmitání odezvy mohou být považovány za vzájemně nezávislé (je splněno, jestliže předcházející vlastní perioda kmitání dosahuje nejvýše 90 % velikosti periody následující), maximální hodnota EE účinku seizmického zatížení může být vyjádřena pomocí vztahu: 33 =

∑ 3 3W

,

(3)

kde EE je uvažovaný účinek seizmického zatížení (síla, posun atd.), EEi je hodnota účinku seizmického zatížení při kmitání v i-tém tvaru. Jestliže není splněna podmínka vzájemné nezávislosti tvarů, musí být použit přesnější způsob výpočtu kombinace modálních maxim, např. úplná kvadratická kombinace (tzv. Complete Quadratic Combination). Z ÁV Ě R Zemětřesení představuje pro stavební konstrukce opravdu nepřirozený stav – místo převážně statickému svislému zatížení je konstrukce nucena vzdorovat zatížení vodorovnému, navíc rychle vzrůstajícímu a opakovanému, střídajícímu tahtlak. To vše jsou charakteristiky, které příliš neodpovídají schopnostem betonu. Optimální kombinace betonu s ocelovou výztuží, vyzkoušená a ověřená dlouholetým teoretickým i experimentálním výzkumem ve všech rozvinutých zemích, stále zdokonalovaná a vtělená do konstruktivních zásad a předpisů, umožňuje používat tento stavební materiál všude, kde to je výhodné, tedy i v seizmických oblastech. Vyžaduje to ovšem od projektanta dobrou znalost jak charakteru zemětřesení, tak působení konstrukce a vlastností betonu. Pojetí návrhu seizmicky odolných konstrukcí uplatňované v EC8, založené především na koncepci pohlcování energie vnášené z podloží do konstrukce, staví projektanta před málo obvyklé úkoly. Využívání plastické rezervy, obsažené v součiniteli duktility, vyžaduje, aby projektant poskytl konstrukci dostatek disipativních zón, kde bude možné tyto plastické deformace realizovat. Současně to vyžaduje vyhýbat se materiálům a detailům náchylným k porušení křehkým lomem, analyzovat možné působe-


6/2008

STRUCTURES

Literatura: [1] ČSN EN 1998-1 Eurokód 8: Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení – Část 1: Obecná pravidla, seizmická zatížení a pravidla pro pozemní stavby. ČNI Praha 2006. [2] Máca J., Fischer O.: Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení – Eurokód 8. In: 11. Betonářské dny 2004, s. 203–212, ČBS Praha 2004.

ní konstrukce při přetížení, určit pořadí vzniku plastických kloubů a mechanizmus celkového kolapsu konstrukce včetně jejích nenosných částí, které však mohou ohrozit životy lidí. V článku byly popsány základní požadavky na výpočet seizmicky odolných konstrukcí uplatňované v EC8 Byly charakterizovány jednotlivé složky seizmického zatížení a popsána základní metoda výpočtu odezvy konstrukcí – modální analýza pomocí spektra odezvy. Z mapy seizmických oblastí ČR je zřejmé, že ustanovení EC8 nemusí být respektována pouze na cca polovině území (v oblastech s tzv. velmi malou seizmicitou, tj. v centrální části ČR), na zbývající části území je nutné (na rozdíl od předchozí české normy) zabývat se výpočtem seizmické odolnosti konstrukcí alespoň ve zjednodušené podobě. Je proto vhodné, aby i čeští statici a projektanti byli s EC8 obeznámeni.

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.

Zavěšený most přes řeku Ohři v Karlových Varech

Autor děkuje za podporu MŠMT – (výzkumný záměr č. 03 CEZ MSM 6840770003 „Rozvoj algoritmů počítačových simulací a jejich aplikace v inženýrství“. Text článku byl posouzen odborným lektorem. Prof. Ing. Jiří Máca, CSc. Stavební fakulta ČVUT v Praze Katedra mechaniky Thákurova 7, 166 29 Praha 6 tel.: 224 354 500, fax: 224 310 775 e-mail: [email protected]

Most pod Špičákem na D8

SEDM D ES ÁT É

NAROZENINY SLOVA

DÁ L N I C E

Společnost Mott MacDonald upozornila na sedmdesáté výročí slova dálnice, které vzniklo v souvislosti se započetím stavby „autostrády“ a potřebou zavést vhodný český název pro tento nový typ komunikace. Z dopisu Velitele SDS, gen. Ing. V. Noska, v. r., na adresu Ministerstva národní obrany ze dne 15. listopadu 1938: „Věc: Návrh nového slova „Dálnice“ místo „Autostráda“ Při započetí přípravných prací pro stavbu „autostrády“ je potřeba zavésti vhodný český název pro tento pojem. Dosud používané výrazy nejsou buď české /„autostráda“/ nebo jsou tvořeny proti duchu jazyka jako např. „autodráha“ otrockým překladem /z něm. „Autobahn“/. Ani jeden z používaných výrazů nekryje mimo to plně myšlený pojem, neboť „autostráda“ nebude vyhražena jen autům, nýbrž i jiným vozidlům. Motocyklům, jízdním kolům, v budoucnu snad i trolejbusům, případně jiným dnes neznámým vozidlům. Naproti tomu základním a nesporně hlavním rysem myšleného pojmu je uskutečnění dálné /dálkové/ dopravy různými vozidly, spojení dálných/vzdálených krajů. Navrhuji proto, aby obdobně slovům silnice, železnice, zavedeno bylo slovo „dálnice“. Žádám MNO, pres. 3. oddělení o posudek, zda není proti zavedení tohoto slova námitek po stránce jazykové.“


Rekonstrukce mostu přes řeku Ohři v Libochovicích

www.smp.cz

6/2008

69

NORMY •


SVAŘOVÁNÍ

BETONÁŘSKÉ VÝZTUŽE WELDING OF REINFORCING STEEL JIŘÍ ŠMEJKAL, J A R O S L AV P R O C H Á Z K A Předpisy a podmínky pro vytvoření hospodárného plnohodnotného svarového spoje betonářské výztuže. Instruction and conditions for build up economical full-value welded joint of reinforcing steel. ÚVOD Svařování lze použít k napojení, stykování a ke kotvení betonářské výztuže. Pokud je svar správně navržen a proveden, je to z hlediska spotřeby materiálu nejhospodárnější spolehlivé řešení spojů betonářské výztuže. Při svařování dochází k tepelnému ovlivnění základního materiálu betonářské výztuže. Vzhledem k tomu, že se dnes většinou používají oceli s pevností zvýšenou řízeným ochlazováním, kdy povrchová vrstva je únosnější než jádro, může neodborné svařování nega-

– –

HOSPODÁRNÉ ŘEŠENÍ ECONOMICAL SOLUTION

tivně ovlivnit pevnost betonářské výztuže, a tím i výrazně snížit únosnost daného prvku. Zkouškami bylo prokázáno, že u běžně používané výztuže 10505.9 při jejím zahřátí na teplotu cca 500 °C (teplota červeného žáru) značně klesá pevnost výztuže. Proto je nutné věnovat postupu svařování maximální pozornost, a to jak u nosných, tak u nenosných svarů. Neodborně provedený nenosný svar může totiž snížit únosnost nosné výztuže. NOR MY

PRO SVAŘOVÁN Í

BETONÁŘSKÉ VÝZTUŽE

Základní norma pro svařování betonářské výztuže je ČSN EN 17660 Svařování betonářské oceli [1]. Další důležitou normou je ČSN EN 287-1 [2], která definuje zkoušky svářečů. Tato norma bude co nejdříve nahrazena normou ISO 9606-1 [3], která bude záhy převedena do soustavy ČSN. Svářečský dozor je definován v normě ČSN EN ISO 14731 [4].

Tab. 1 Chemické složení v hmotnostních procentech dle ČSN EN 10080 [6] Tab. 1 Chemical composition in mass per cent according ČSN EN 10080 [6] Analýza Tavební Výrobková

Uhlík C max 0,22 0,24

Síra S max 0,050 0,055

Fosfor P max 0,050 0,055

Dusík N max 0,012 0,014

Měď Cu max 0,80 0,85

Max. uhlíkový ekvivalent 0,50 0,52

Tab. 2 Přípustné postupy svařování dle ČSN EN 1992-1-1 [8] Tab. 2 Admissible welding procedures according ČSN EN 1992-1-1 [8] Zatěžovací stav

Převážně statický

Způsob svařování odporové svařování ruční obloukové svařování a obloukové svařování s plněnou elektrodou (111 a 114) obloukové svařování v ochranné atmosféře2 (135 a 136) svařování třením (42) odporové bodové svařování (24)

Nikoliv převážně statický

odporové svařování (24) ruční obloukové svařování (111 a 114) obloukové svařování v ochranné atmosféře2 (135 a 136)

SVAŘOVÁN Í P ODLE ČSN E N I S O 176 6 0 - 1 A 2 [ 1 ] Norma platí pro svařované spoje výztuže ze svařitelné betonářské oceli a korozivzdorné betonářské oceli, prováděné ve výrobnách nebo na montáži. Norma stanovuje požadavky na materiál, navrhování a provádění svarových spojů, svářečský personál, požadavky na kvalitu, kontrolu a zkoušení. Pro každý svar je nutné vypracovat specifikaci technologického postupu svařování (WPS), která musí odpovídat kvalifikaci postupu svařování uvedenému ve WPQR. WPQR je protokol o schválení (tzv. kvalifikaci) postupu svařování podle ČSN EN ISO 15614-1 [5] sloužící k prokázání schopnosti zhotovitele splnit předepsanou jakost svarových spojů. WPQR musí být vypracován akreditovanou laboratoří na základě výsledků zkoušek svarů. Specifikaci postupu uvedeného ve WPS musí potvrdit stavební dozor, teprve potom mohou být zahájeny svařovací práce na stavbě. Spoje specifikované v ČSN EN 17660-1 [1] jsou navrhovány pro plné využití nosnosti tyče. U křížových spojů musí být v návrhu stanovena pevnost ve smyku. Ocel pro betonářskou výztuž nemá přesně vymezené chemické složení. Pro svařitelnou ocel je v normě ČSN

Tažené tyče 1

Tlačené tyče 1

tupý spoj tupý spoj s ϕ ≥ 20 mm, příložkové, přeplátované a křížové spoje3, spoj s jinými ocelovými prvky příložkové, přeplátované a křížové spoje3 spoj s jinými ocelovými prvky – tupý spoj s ϕ ≥ 20 mm tupý spoj, spoj s jinou ocelí přeplátovaný spoj4 křížový spoj2, 4 tupý spoj tupý spoj s ϕ ≥ 14 mm

–

tupý spoj s ϕ ≥ 14 mm

– spoj4

přeplátovaný křížový spoj2, 4

odporové bodové svařování(24) Poznámky 1. Lze svařovat pouze tyče přibližně stejného jmenovitého průměru 2. Přípustný poměr průměrů spojovaných tyčí ≥ 0,57 3. Pro nosné spoje ϕ ≤ 16 mm 4. Pro nosné spoje ϕ ≤ 28 mm

70


6/2008

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N EN 10080 [6] definována omezení nutná pro svařitelnost. Jedná se o uhlíkový ekvivalent a o omezení obsahu některých dalších prvků. Hodnota uhlíkového ekvivalentu Ceq se vypočte podle následujícího vztahu (1) Ceq = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 , (1) ve kterém symboly chemických prvků představují jejich obsah v hmotnostních procentech vynásobených 100. Maximální hodnoty jednotlivých prvků a uhlíkového ekvivalentu nesmí přesahovat hodnoty v tabulce 1. Výrazně nižší hodnoty uhlíkového ekvivalentu mohou mít také vliv na kvalitu svaru. Přípustné postupy svařování podle namáhání spoje v souladu s ČSN EN 1992-1-1 [8] jsou uvedeny v tabulce 2. Seznam způsobů svařování vhodných pro svařování betonářské výztuže podle ČSN EN ISO 4063 [7] je uveden v tabulce 3. U postupu svařování se uvádí mimo jiné způsob svařování podle ČSN EN ISO 4063 [7] a označení elektrod. V tabulce 4 jsou srovnána původní značení elektrod se značením podle ČSN EN ISO 2560 [9]. Svařovací materiály u nosných svarových spojů musí mít minimální mez kluzu v tahu nejméně 70 % meze kluzu základního materiálu – betonářské výztuže. U tupých nosných svarů musí být mez kluzu v tahu přídavných materiálů stejná nebo větší než mez kluzu svařované betonářské oceli. PODMÍNKY

Tab. 3 Seznam způsobů svařování pro betonářskou výztuž Tab. 3 List of the welding processes for reinforcement Způsob svařování 111 114 135 136 21 23 24 25 42 47

Název ruční obloukové svařování obalenou elektrodou obloukové svařování plněnou elektrodou bez ochranného plynu obloukové svařování tavící se elektrodou v aktivním plynem MAG-svařování obloukové svařování plněnou elektrodou v aktivním plynu bodové odporové svařování výstupkové svařování odtavovací stykové svařování stlačovací stykové svařování třecí svařování tlakové svařování s plamenovým ohřevem

Tab. 4 Bázické elektrody Tab. 4 Base electrodes Elektroda původní označení 1 EB121 EB123 EB124 EB125 EB127

Původní norma ČSN a TDP

Původní označení

2 05 5027 05 5029 05 5031 05 5030 05 5031

3 E44.83 E48.83 E48.93 E52.33 E62.33

Minimální mez kluzu [MPa] 4 380 420 420 460 500

Pevnost v tahu [MPa] 5 470-600 500-640 500-640 530-680 560-720

Tažnost [%]

ČSN EN ISO 2560 [9]

6 20 20 20 20 18

7 E38 3 B 4 2 H5 E42 3 B 4 2 H5 E42 4 B 4 2 H5 E46 2 B 4 2 H5 E50 A B 4 2 H5

Poznámka: V označení elektrody podle ČSN EN ISO 2560 [9] (tabulka 4 sloupec 7) jednotlivá písmena a čísla znamenají: • první písmeno značí typ elektrody – drát E, plněná elektroda T1) • další číslo je mez kluzu ve smyku svařovacího materiálu • dále je uveden charakter práce s elektrodou – nárazová práce svarového kovu (Z,A,0,2,3,4,5,6) • označení druhu obalu (A-kyselý, C-celulózový, R-rutilový, B-bázický); pro svařování betonářské výztuže jsou vhodné bázické elektrody, protože minimalizují teplotu základního materiálu • označení výtěžnosti svarového kovu a druh proudu (1,3,5,7 – střídavý proud, 2,4,6,8- stejnosměrný) • označení polohy svařování (1-všechny, 2-všechny mimo svislé shora, 3-tupý svar v poloze vodorovné, koutový v poloze úžlabí a vodorovné,4-tupý v poloze vodorovné a koutový svar do úžlabí, 5-svislá shora a 3) • obsah vodíku ve svarovém kovu – jedná se o maximální přípustné množství H v ml/100g svařovacího kovu (H5, H10 a H15ml/100g). 1) Plněné elektrody představují novější typ elektrod, který zefektivňuje a zkvalitňuje provedení svaru, udrží nižší obsah vodíku ve svarovém spoji a snižuje vnášené teplo. Na stavbách zatím nejsou časté.

PRO ÚSPĚŠNÉ

SVAŘOVÁN Í B ETONÁŘSKÉ V ÝZTUŽE

• Před zahájením svařování je nutné ověřit kvalitu betonářské výztuže. V současné době se vyrábí betonářská výztuž válcovaná za tepla s řízeným ochlazováním, nebo za studena tvářená. Starší betonářské výztuže jsou mikrolegované, které jsou z hlediska svařování méně vhodné, ale méně teplotně ovlivnitelné. • Při svařování betonářské výztuže je nutno postupovat dle ČSN ISO 17660-1 a -2 [1]. Výrobci musí splňovat vhodné kvalitativní požadavky stanovené v ISO 3834-3 a ISO 17660-1 [1]. Výrobce musí mít k dispozici nejméně jednoho pracovníka svářečského dozoru, který splňuje ISO 14731 [4]. Svářečský dozor je odpovědný za kvalitu svarových spojů. Svářečský dozor

musí zajistit, že svařování odpovídá ISO 15609-1,-2 nebo -5 [10]. Na pracovišti musí být dostupná specifikace postupu svařování WPS a kvalifikace postupu svařování WPQR. Postupy svařování musí být v souladu s ISO 15609-1, -2, -5 [10] nebo ISO 15620 [11] . • Rozlišují se nosné a nenosné svary. Nosné svary mohou být uvažovány ve výpočtu v plném průřezu, nenosné se neuvažují. Nenosné svary nesmí snižovat únosnost základního materiálu. Nosné i nenosné svary musí být prováděny se stejnou pečlivostí • Svářeč a svařovaný spoj musí být chráněny proti přímým účinkům povětrnostních vlivů, jako je vítr, déšť a sníh. V oblasti svařovaného spoje a v místě dotyku se musí odstranit z povrchu


6/2008

veškerá špína, tuk, oleje, vlhkost, koroze a okuje, povlaky a nátěry a vše, co může negativně ovlivnit kvalitu svaru. I vzdušná vlhkost negativně ovlivňuje kvalitu svaru, při velkých vlhkostech se nesmí svařovat. Při svařovaní při nízkých teplotách musí být učiněna vhodná opatření dle instrukcí pro svařování. Svařování v prostředí pod 0 °C není přípustné. • Při použití způsobu svařování 135 a 136 musí být chráněna místa svařování proti větru a jiným pohybům vzduchu. • Při svařování tyčí s průměrem ds > 40 mm je nutné předehřátí. • Každý svar musí být vizuálně kontrolován. Pro nosné svary platí stupeň jakosti C podle ISO 5817 [13]. • Při svařování ohnutých betonářských 71

NORMY •


Obr. 1 Označování svarů a – charakteristický rozměr svaru v mm, z – základní značka svaru – tvarem charakterizuje geometrii svaru, b – doplňující značka povrchu svaru – plochý svar, převýšený svar, vydutý svar, c – doplňující značka svaru – přivařená podložka, odnímatelná podložka, délka – délka svaru ve tvaru : počet svarů × délka svaru (délka mezery) Fig. 1 Weld joint marking

P O

h

R{ZYO

Q

^]abc^ adOÂ]dt\

1 Tab. 5 Základní značky svarů Tab. 5 Basic weld joint marks svar

zobrazení

značka

svar

zobrazení

značka

koutové oblý 1/2

oblý 1/2

3" "0 6#

3" "0 6#

OÐ![[

$

*

$

O

P OÐ![[ "#

OÐ![[

3" "0 6#

*

Q

"#

*"[[

R

2

$ f&"

Ra

$Ra

O

[W\"Ra

[W\ Ra

[W\!Ra

[W\Ra $ f#"

Obr. 3 Přeplátovaný svarový spoj přesahem a) jednostranný, b)oboustranný Fig. 3 Lap joint a) single sided, b) double sided

3" !0" 6#

Ra

$Ra

O

[W\ #Ra

[W\ Ra [W\%Ra

[W\ #Ra [W\!Ra

3

72

OZNAČOVÁN Í SVAR U Označování svarů je definováno v normě

Obr. 2 Tupé spoje – a) oboustranný tupý V-svar, b) jednostranný tupý V-svar, c) Oboustranný poloviční tupý V-svar, d) Jednostranný tupý V-svar na podložce Fig. 2 Butt joints – a) double V butt weld, b) single V butt weld, c) double bevel butt weld d) single V butt weld with backing

3" !0" 6#

[W\"Ra

tyčí musí být vzdálenost tupých spojů nejméně 2ds a pro stykování přesahem 1ds od počátku ohybu. U křížových spojů mohou být styky umístěny v ohybech. • Při svařování způsoby 21 a 23 musí být použito zařízení se synchronním řízením. Zařízení musí být schopno zajistit reprodukovatelné nastavení svařovacího proudu, svařovací doby a elektrodové síly. • Při svařování způsoby 24 a 25 musí být použito svařovací zařízení s vhodným jmenovitým elektrickým výkonem pro předmětné svařování. • Při svařování způsobem 47 se musí použít svařovací stroj s hydraulickým stlačováním s měřením hydraulického tlaku. • Při svařování drátovými elektrodami je nutné používat pouze vakuová balení elektrod.

Obr. 4 Přeplátovaný svarový spoj s příložkami a) jednostranný, b) oboustranný Fig. 4 Strap joints a) single sided, b) double sided Obr. 5 Křížové spoje a) jednostranný svar, b) oboustranný svar Fig. 5 Cross joint a) single sided, b) double sided


6/2008

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N ČSN EN 22553 [12]. Označení svaru obsahuje velikost svaru a, základní značku spoje z, doplňkovou značku spoje b a c, údaje o rozměru spoje – délka a popis postupu svařování. Na obrázcích 1 až 12 jsou příklady značení svarů, jedná se o zvolená značení vycházející ze zvoleného průměru spoje a doporučené elektrody.

P Ř E P L ÁT O V A N Ý S P O J S P Ř Í L O Ž K A M I Obdobně jako u přeplátovaného spoje může být natočení prutů u přeplátovaného spoje s příložkami libovolné. Hodnota ds je jmenovitý průřez tenčího ze spojovaných prutů. Typický přeplátovaný spoj s příložkami je na obrázku 4. Při svařování je důležitý směr svařování a bod inicializace elektrody. Pokud mají příložky a tyče stejné mechanické vlastnosti, musí být celková plocha průřezu dvou příložek stejná a nebo větší, než plocha průřezu spojovaných betonář-

Ra

[W\!Ra

[W\ Ra [W\Ra

[W\"Ra

$Ra

$Ra

[W\"Ra [W\!Ra [W\!Ra []Ð\t^`]dSRS\

$ $&f#"

3" !0" 6#

[W\!Ra

Ra

$Ra $Ra

P

[W\ #Ra [W\ Ra [W\ #Ra

[W\!Ra

[W\%Ra

4

3" !0" 6#

O

[W\!Ra

3" !0" 6#

P

A4!

a[` bOV]d{aZg

ských tyčí. Pokud příložky nemají stejné mechanické vlastnosti, plocha příložek musí být odpovídajícím způsobem upravena. Vychází se přitom z poměru jednotlivých mezí kluzu. K Ř Í Ž O V Ý S P O J P R O V E D E N Ý Z P Ů S O BY 111 , 11 4 , 1 3 5 A 1 3 6 Typická křížová spojení jsou na obr. 5. Minimální tloušťka kořene svaru a ≥ 0,3 ds a minimální délka svaru l ≥ 0,50 ds. Hodnota ds je menší z obou průměrů spojovaných tyčí. Pro návrh svaru je rozhodující směr působící síly, která je kotvená příčným prutem. Na výkresech musí být stanoven požadovaný smykový součinitel křížového spoje SF. Klasifikace smykové pevnosti je uvedena v příloze G normy ČSN EN 17660-1 [1].. Třídy smykového součinitele SF30 až SF80 odpovídají procentu jmenovité meze kluzu tažené tyče. Hodnoty smykového součinitel nižší než pro SF30 a vyšší než pro SF80 se nedoporučují.


5

$ f

$

6/2008

[W\!Ra A4#

Raa

P Ř E P L ÁT O V A N É S P O J E Na obrázku 3 jsou příklady přeplátovaných spojů přesahem. Hodnota ds je jmenovitý průřez tenčí ze spojovaných tyčí. Natočení tyčí vzhledem k žebírkům může být libovolné. Doporučený postup svařování podle DIN 4099-1 [14] : • Elektrody inicializovat ve spáře, místo inicializace musí být následně přežíháné. • Směr svařování při vodorovné poloze od konců ke středu, při svislé poloze je od spodního konce vzhůru (označeno šipkami na obr. 3).

3" !0" 6#

O

Ra

TUPÉ SPOJE Na obrázku 2 jsou znázorněny tupé nosné spoje, které jsou realizované způsoby 111, 114, 135 a 136. Připravený spoj musí mít úkosy, příprava spoje se provádí broušením nebo řezáním plamenem. Vzdálenosti uvedené na obr. 2 jsou doporučené hodnoty podle předpisu DIN 4099-1 [14]. Přesné hodnoty vycházejí z technologického předpisu pro požadované svary (WPS). Tupý spoj se provádí obvykle se 6 až 9 vrstvami, mezi vrstvami se svar musí vychladit. Tupý spoj se provádí u průměrů 16 až 28 mm. U tupých spojů realizovaných způsoby 24, 25 a 47 nesmí hodnota vzdálenosti os tyčí překročit 10 % jmenovitého průměru tyče ds. Svařovány mohou být spolu pouze tyče stejného průměru.

$ "f&"

SVAROV Ý

a[` bOV]d{aZg

S P O J S J I N Ý M I O C E LO V Ý M I

ČÁSTMI

Při svařování s jinými ocelovými částmi se obvykle používá částí z oceli S235, tedy s nižší pevností základního materiálu části než má výztužná tyč z betonářské oceli B500. O výsledné únosnosti přípoje rozhoduje nižší pevnost základního materiálu spojovaných částí. Jiné než uvedené rozměry se musí prokázat zkouškami a výpočtem. Detail styku musí být uveden v projektové dokumentaci. Příklady spojení jsou na obrázcích 6 až 8. Minimální tloušťka připojované ocelové části je t ≥ 0,40 ds a tmin = 4 mm. Světlá vzdálenost mezi pruty e ≥ ds + 2t. ČE LN Í SVAROVÉ SP OJ E Příklady čelních svarových spojů jsou na obrázcích 9 až 11. Čelním svarovým spojem obvykle kotvíme betonářskou výztuž. Pokud se přivařuje k desce více betonářských tyčí, musí být mezi tyčemi minimálně mezera trojnásobku průměru tyče ds. Tímto způsobem lze vytvo73

NORMY •


$ "f&"

3" !0" 6#

[W\!Ra

Ra [W\"Ra

b "[[ b "Ra

[W\"Ra

řit plnohodnotné zakotvení betonářské výztuže.

P

[W\!Ra

O

[W\ Ra Ra

[W\Ra

b

b

6

[W\ Ra

$ f&

P

O

Ra

ÐSP`YO

[W\!Ra

[W\ Ra b

>`×ÂSh dÝhbcÐS

[W\!Ra

Ra

3" !0" 6#

b "[[ b " Ra

[W\"Ra

b

b

7 8

$ &

[W\!Ra

3" !0" 6#

b "[[ b " Ra

a

R

a

R

[W\"Ra

b

Ra

a

a

+ O 3" !0" 6#

"R

b

+

3" !0" 6#

O

b

"# b Ra

a

$ "

74

"R +

Ra

11

Ra

O

3" !0" 6#

&

&

"R

&

Z ÁV Ě R Nosné ale i nenosné svary mohou snižovat únosnost betonářské výztuže, pokud byl základní materiál nevhodně teplotně ovlivněn. Nosné svary se provádějí pouze v místech předepsaných statikem. Mají se provádět mimo místa maximálního namáhání betonářské výztuže. Nenosné svary se nepodílejí na nosné funkci, slouží ke stabilizaci spojené výztuže, popřípadě k elektrickému provázání výztuže na stavbách s rizikem bludných proudů. Nevhodným provedením mohou vážně poškodit staticky nutnou výztuž. Svařování výztuže musí být prováděno pouze odborně způsobilou osobou, kontrolováno pouze odborně způsobilým dozorem. Technologický postup svařování musí být definován k tomu odborně způsobilým technologem. A všech-

10 [Of #Ra

b " * Ra

9

[Of #Ra

b "[[

NE NOSN É SVAROVÉ SP OJ E Dle ČSN EN ISO 17660-2 [1] nesmí nenosné svary ovlivnit plnou únosnost a tažnost výztuže a postup svařování nesmí způsobit zkřehnutí materiálu. Nenosné svary je nutno provádět se stejnou pečlivostí jako nosné svary. Nenosné svary se používají pro zajištění tvaru armokošů a pro vodivé propojení armokošů při nebezpečí bludných proudů. Délka svarů je u nenosných svarů redukována a závisí na účelu nenosného svaru. Musí být definována ve WPS. Příklad přeplátovaného svarového spoje je na obrázku 12.

b

"[[

b

" * Ra

b

12 Obr. 9 Čelní svarový spoj při průchodu tyče Fig. 9 Transverse end plate joints Set-through bar

Obr. 11 Čelní svarový spoj nasazením tyče Fig. 11 Transverse end plate joints Set-on bar

Obr. 10 Čelní svarový spoj vsazením tyče Fig. 10 Transverse end plate joints Set-in bar

Obr. 12 Přeplátovaný svarový spoj přesahem Fig. 12 Strap joint


6/2008

ny svary ať nosné nebo nenosné lze provádět pouze se souhlasem statika. Pro většinu svarového napojení betonářské výztuže na stavbě existují alternativní metody ke svařování. Svařování může provádět pouze příslušně vyškolený svářeč dle optimalizovaného technologického postupu odborného pracovníka. Svary musí kontrolovat k tomu odborně způsobilý svářečský dozor. O svařování se musí vyhotovit patřičná dokumentace. Pokud je to možné, má se počet svarů redukovat a svary umísťovat mimo místa plného využití materiálu. Literatura: [1] ČSN EN ISO 17660-1 a -2 Svařování betonářské oceli – Část 1: Nosné svarové spoje a Část 2 : Nenosné svarové spoje. ČNI 2007 [2] ČSN EN 287-1 Zkoušky svářečů – Tavné svařování – Část 1: Oceli. ČNI 2004 [3] ISO 9606-1 Zkoušky svářečů – Tavné svařování – Část 1: Oceli. Připravována [4] ČSN EN 14731 Svářečský dozor – Úkoly a odpovědnost. ČNI 2007 [5] ČSN EN ISO 15 614-1 Stanovení a kvalifikace postupů svařování kovových materiálů – Zkouška postupu svařování – Část 1: Obloukové a plamenové svařování a obloukové svařování niklu a slitin niklu, ČNI 2006 [6] ČSN EN 10080 Ocel pro výztuž do betonu – Svařitelná betonářská ocel – Všeobecně ČNI 2005 [7] ČSN ISO 4063 Svařování a příbuzné procesy – Přehled metod a jejich číslování. ČSN 2001 [8] ČSN EN 1992-1-1 Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. ČNI 2006 [9] ČSN EN ISO 2560 Svařovací materiály – Obalené elektrody pro ruční oblou-

ZA JÍMAVÉ

Tento příspěvek vznikl za podpory grantu GAČR 103/06/1562. Ing. Jiří Šmejkal, CSc. ŠPS statická kancelář Lísková 10, 312 16 Plzeň tel.: 739 613 929, 602 461 064 e-mail: [email protected] Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Stavební fakulta ČVUT v Praze Katedra betonových a zděných konstrukcí Thákurova 6, 166 29 Praha 6 tel.: 224 354 633, 233 335 797 e-mail: [email protected]

[10]

[11] [12]

[13]

[14]

[15]

kové svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí – Klasifikace. ČNI 2007 ČSN EN 15609-1, -2, -5 Stanovení a kvalifikace postupů svařování kovových materiálů – Stanovení postupu svařování – Část 1: Obloukové svařování ČNI 2005. Část 2: Plamenové svařování ČNI 2003. Část 5: Odporové svařování ČNI 2005. ČSN ISO 15620 Svařování – Třecí svařování kovových materiálů- ČNI 2002 ČSN EN 22553 Svarové a pájené spoje – Označování na výkresech. ČNI 1998 ČSN EN ISO 5817 Svařování – Svarové spoje oceli, niklu, titanu a jejich slitin zhotovené tavným svařováním (mimo elektronového a laserového svařování) – Určování stupňů jakosti. ČNI 2008 DIN 4099-1 a -2 Schweißen von Betonstahl Teil 1: Ausführung. Teil 2: Qualitätssicherung DIN 2003-08 Rußwurm D., Fabritius E.: Bewehren von Stahlbeton – Tragwerke nach DIN 1045-1:2001-7. Institut für Stahlbetonbewehrung e.V. Düsseldorf 2008

INTERNETOVÉ ADRESY

René van Zuuk – Kancelářská budova Zilverparkkade http://www.archiweb.cz/buildings.php?action=show&id=1616 Dosmasunoarquitectos – 102 sociálních bytů v Carabanchel http://www.archiweb.cz/buildings.php?action=show&id=1804 Atelier Zhanglei – Slit House http://archrecord.construction.com/features/designvanguard/2008/ atelierzhanglei/default.asp Cadaval & Solā-Morales – TDA House http://archrecord.construction.com/features/designvanguard/2008/ cadaval/default.asp BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6/2008

zpsupuêz}vkpksh

kls{hêisvj mBê>êê Bêêêê? êdêBêê?êê êBêêêê ê:UêB dê5êBêêO?êê êBêBBêS Bêd5Bêêê5 WêBê êê?Bê ê? ê5êê5ê 5Wêê5W

thihêwêêê PêqêoOê¥¤© £©¡ê¨¡ê}BêêsWB {®ê£¨¡ê¢ªê§ªê¡¡ m®ê£¨¡ê¢ªê§ªê§¥ Í

75

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

ŽIVOTNÍ

JUBILEUM

ING. VLADIMÍRA TVRZNÍKA, CSC.

1

Obr. 1 „Divokým Kurdistánem” aneb trasování horské silnice Taslooja – Derbendi Khan (70 km), Kurdistán, Irák, 1976 Obr. 2 Jeden z pěti mostů se samonosnou svařovanou výztuží v Basře, Irák, 1967 (Ing. Tvrzník uprostřed) Obr. 3 Stavba mostu Jadiriyah přes Tigris v Bagdádu (délka 1281 m, šířka 32 m), Irák, 1981

Jubilant se narodil v listopadu 1923 v Domaslovicích u Českého Dubu. Doba okupace se podepsala na životě jeho rodiny, která byla vystěhována z pohraničí, a proto na vysokou školu, Fakultu inženýrského stavitelství ČVUT, přichází až v roce 1947. Po jejím ukončení, s vyznamenáním, v roce 1952 byl po krátké projekční praxi přijat ke studiu vědecké aspirantury u věhlasného profesora Bechyně. Studium se stalo základem jejich celoživotního přátelství. Tématem jeho disertační práce byly betonové obloukové mosty, získané poznatky úspěšně uplatnil následně v praxi. Jako projektant Dopravoprojektu v Praze navrhl obloukový most přes Vltavu ve Zbraslavi o rozpětí 86 m, postavený podle jeho patentu bez skruže technologií samonosné svařované výztuže v letech 1961 až 1964. O deset let později byl podobnou technologií, opět dle jeho návrhu, postaven most přes Ohři u Lokte s rozpětím 126 m. Technologie byla uplatněna i při soutěži na přemostění nuselského údolí na počátku 60. let, kdy návrh jubilanta postoupil do druhého kola a byl oceněn odměnou. Kromě technologie samonosné svařované výztuže, kterou uplatnil i při návrhu přemostění Vltavy u Roztok pro zavěšenou konstrukci, byl též iniciátorem výstavby mostů z předpjatého betonu na výsuvné skruži. Konkrétně mostu ve Hvězdonicích na dálnici D1 z počátku 70. let, kdy již působil ve funkci ředitele Pragoprojektu, projektového, inženýrského a konzultačního ústavu pro silniční a mostní stavby v Praze. Byl jeho zakladatelem, získal pro něj spolupracovníky,

vybudoval na svou dobu nevídané sídlo v Praze 4 Na Ryšánce, včetně špičkového technického vybavení na tehdejší světové úrovni; zajistil i pozemky pro výstavbu řadových domků pro zájemce z řad zaměstnanců. Druhou, snad ještě významnější a velmi úspěšnou oblastí činnosti jubilanta, je jeho působení v zahraničí. V roce 1964 byl přijat v konkurzu na mostního inženýra Generálního ředitelství silnic a mostů v Bagdádu, Irák, kde setrval poprvé do roku 1968. Toto období lze charakterizovat velkým pracovním nasazením jubilanta, který vyprojektoval, dozoroval a dovedl do realizace řadu významných mostních projektů. Současně v Iráku vytvořil a udržoval vysoce hodnocený image českého a slovenského stavebního inženýra. Toto vše se zúročilo při jeho druhém, téměř sedmiletém pobytu v Bagdádu, tehdy již jako hlavního zahraničního experta State Organisation for Roads and Bridges (SORB). Během svého působení umožnil stovkám českých i slovenských stavebních inženýrů získat praxi a uplatnit se v tvrdých zahraničních podmínkách, zásluha, která ještě čeká na úplné docenění a poděkování. Desítky z těchto odborníků jsou nebo byli čelnými představiteli firem nejen v ČR a SR, ale i v cizině, nebo patří mezi přední specialisty ve svém oboru. Z řady dalších zahraničních aktivit jubilanta je nutné zmínit účast v mezinárodním týmu expertů pro posouzení dopravní sítě na africkém kontinentu na přelomu let 1968 a 1969. Později se zasloužil také o účast Pragoprojektu na projektu Transsa-

3

2

76


6/2008

AKTUALITY TOPICAL

harské dálnice, dále supervize významných mostních staveb v Sýrii i v dalších zemích. Jubilant vždy byl a stále je aktivním účastníkem odborných konferencí, kongresů a autorem celé řady článků a pojednání, ve kterých se kriticky dotýká problémů současného mostního stavitelství. Přes svůj důchodový věk pracuje stále jako poradce pro mosty v pražské kanceláři britské projektové a konzultační firmy Mott MacDonald Praha, ostatně založené v ČR jedním z jeho vděčných žáků z Iráku. Podílel se mimo jiné na kritickém zhodnocení původní koncepce výstavby 80 km dálnice D47 a na přípravě a zpracování podkladů pro přijatou koncepci

BETON – POVRCH

postupu opravy Karlova mostu v Praze. Karlovu mostu v Praze, bezesporu jednomu z pěti nejkrásnějších mostů naší planety, zasvětil cele své působení v posledních letech jako projektový manažer prováděné opravy. Za celoživotní práci a aktivitu ve své inženýrské i manažerské činnosti se jubilantovi dostalo řady ocenění jak v zahraničí, např. Zlatá medaile prezidenta SORB, tak i od několika významných světových stavebních firem, ale i firem u nás. V roce 1999 obdržel Mimořádné uznání Ministerstva dopravy a spojů ČR a v roce 2001 Čestné členství České betonářské společnosti ČSSI.

SUBJECTS

Jsou-li mostní inženýři považováni za šlechtu stavebních inženýrů, pak s nejvyšší úctou vzdáváme hold inženýru Tvrzníkovi jako vévodovi tohoto stavu. Jménem všech dřívějších i dnešních spolupracovníků, zejména pak vděčných spolupracovníků na zahraničních misích, i všech přátel přejeme inženýru Vladimíru Tvrzníkovi další léta plné aktivní činnosti a životní pohody. Ing. Karel Dahinter, CSc. SMP CZ Ing. Jaromír Kačena Mott MacDonald Praha

ARCHITEKTURY

Ve dnech 1. až 30. října t. r. proběhla v brněnské Galerii architektury výstava Beton – Povrch architektury, která provázela vydání samostatné přílohy časopisu Beton TKS Povrchy betonu. V rámci doprovodného programu se v Domě pánů z Kunštátu uskutečnily čtyři přednášky. Finský designér Samuli Naamanka, autor průmyslového vzoru „grafického betonu“, představil tento povrchový pohledový materiál a jeho možnosti, Ing. Antonín Jančařík prezentoval realizace staveb s použitím grafického betonu v České republice, Ing. arch. Zdeněk Fránek představil stavby z pohledového betonu na Moravě v přednášce s názvem Zářící beton a v závěrečné přednášce Beton konstrukčním materiálem, beton výtvarným prostředkem přiblížili Ing. arch. Michal Juha a Ing. arch. Jan Topinka stavbu Výukového centra lékařské fakulty v Hradci Králové. O výstavu i přednášky byl velký zájem, o čemž svědčily plné přednáškové sály a návštěvní kniha, ve které byla řada zajímavých postřehů a poděkování.

1 2

Obr. 1 Vernisáž v brněnské Galerii architektury dne 1. října 2008 Obr. 2 Finský designér Samuli Naamanka a Jutta Telivuo, konzultantka společnosti Graphic Concrete Ltd. Obr. 3 Ing. Jančařík při prezentaci staveb z grafického betonu v České republice v sále v Domě pánů z Kunštátu

3


6/2008

77

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

ŽIVOTNÍ

JUBILEUM

ING. DIMITRIJE PUMEHO, DRSC.

Ing. Dimitrij Pume, DrSc., významný odborník v oblasti výzkumu zděných a betonových konstrukcí, se v prosinci letošního roku dožívá významného jubilea osmdesáti let. Narodil se dne 6. prosince 1928 v Praze v rodině zemědělského inženýra Dr. Ing. Nikolaje Pumeho. Vysokoškolské vzdělání získal v Praze na ČVUT, kde v letech 1948 až 1953 vystudoval s výborným prospěchem Fakultu inženýrského stavitelství obor konstruktivní a dopravní. Po ukončení studia byl D. Pume přijat do Ústavu stavebních hmot a konstrukcí v Praze a po složení příslušných zkoušek se stal pod vedením prof. Dr. Ing. K. Hrubana vědeckým aspirantem pro obor Statika zděných konstrukcí. Od října 1956 se stal vedoucím mechanické zkušebny ústavu, kde realizoval ve větším rozsahu zatěžovací zkoušky zděných stěn, které se staly základem české databáze experimentálně stanovených hodnot pevnosti různých druhů zdiva. Tato databáze byla doplňována až do dnešní doby a došla významného uznání v mezinárodním měřítku při zpracování Eurokódu 6 v evropské komisi CEN/TC 250/SC 6. V roce 1958 D. Pume úspěšně obhájil svou kandidátskou disertační práci, která obsahovala původní teoretické řešení vzpěrné únosnosti zděných pilířů s uvažováním nelineární závislosti napětí v tlaku na poměrném stlačení zdiva. Teoreticky odvozené hodnoty únosnosti pilířů byly v práci ověřeny experimentálně stanovenými hodnotami. Prof. Hruban věnoval posudku disertační práce mimořádnou pozornost, protože se jednalo o zpřesnění jeho původního řešení únosnosti zděných pilířů namáhaných svislým zatížením. Práce byla v rozšířené formě publikována jako monografie Únosnost a stabilita zděných pilířů, nakladatelství VÚPS Praha, 1962. V roce 1964 byl D. Pume pověřen funkcí experta Úřadu pro normalizaci a měření pro obor Navrhování zděných konstrukcí a stal se v tomto oboru nástupcem profesora Hrubana. D. Pume vykonává tuto funkci doposud, od roku 1993 jako předseda technické normalizační komise Zdivo a zděné konstrukce (TNK 37) Českého normalizačního institutu, což bylo oceněno v letošním roce udělením Ceny a uznání Vladimíra Lista za dlouhodobý významný přínos v oblasti normalizace zdiva a zděných konstrukcí. Od roku 1963 se odborná činnost D. Pumeho začala soustavně rozšiřovat, zejména do oblasti navrhování nosných betonových konstrukcí pozemních staveb. Zvláštní pozornost D. Pume věnoval problematice únosnosti a tuhosti styků panelových konstrukcí, zejména styků stěnových a stropních dílců železobetonových nosných konstrukcí jak v experimentální tak teoretické rovině. V roce 1983 vyšla souběžně v českém nakladatelství SNTL a ruském Strojizdat-Moskva publikace Únosnost a tuhost styků panelových konstrukcí tříčlenného kolektivu autorů E. Horáček, V. Lišak a D. Pume. Celkový počet autorových uveřejněných původních prací dosahuje čísla osmdesát jedna, 78

z nich je jedenáct knižních publikací (dvě české monografie, jedna zahraniční monografie, osm samostatných prací v knižních publikacích dvou až pěti autorů), třicet prací uveřejněných v zahraničí a čtyřicet prací v České republice. V roce 1967 byl D. Pume jmenován soudním znalcem pro obor Statika pozemních staveb. Dosud vypracoval sto sedmdesát znaleckých posudků, z nichž převážná většina se týká jednak poruch nosných zděných a betonových konstrukcí pozemních staveb, jednak jejich navrhování při přestavbách. Od roku 1969 pracuje D. Pume ve Stavebním ústavu, nyní Kloknerově ústavu ČVUT, a stal se členem pracovní komise CIB W 23 Wall structures v mezinárodní organizaci Conceil International du Batiment pour la Recherche, I Etude et la Documentation (CIB). Tato komise vypracovala návrh evropského normalizačního předpisu pro navrhování zděných konstrukcí. V roce 1986 pak byla ustavena další pracovní komise čítající pět členů, jejímž úkolem bylo vypracovat předpis pro navrhování zděných konstrukcí při přestavbách. Předsedou této komise byl zvolen D. Pume. Byl vydán předpis ve formě oficiální publikace CIB, který vzbudil nečekanou pozornost v odborných kruzích USA. Byly vypracovány odborné přednášky na dané téma a předneseny na pěti univerzitách USA (Washington, Boston, Chicago, Los Angeles a Austin). V roce 1993 byla vydána nakladatelstvím ARCH, Praha úspěšná česká publikace odborníků Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí pod vedením D. Pumeho jako hlavního autora. V roce 1998 D. Pume úspěšně obhájil svou doktorskou disertační práci Výpočtové modely prvků a styků betonových a zděných konstrukcí. Z politických důvodů nebyla obhajoba v dřívější době možná. Práce byla vydána jako monografie (Structural Models of Joints between Concrete Wall Elements), CTU Prague. V roce 2004 Vědecká rada ČVUT udělila D. Pumemu Felberovu zlatou medaili I. stupně. Po dobu více než třiceti let, co se jubilant věnuje technické normalizaci, se stal autorem řady původních ČSN a významnou měrou přispěl k zavádění evropských norem do systému českých předpisů. Do konce roku 2005 byl zpracovatelem úkolu mezinárodní spolupráce s technickými komisemi CEN/TC 127 a CEN/TC 250/SC6, dlouhodobě zajišťoval mezinárodní spolupráci s ISO/TC 179. D. Pume se zásadním způsobem podílel na zpracování klíčového Eurokódu pro navrhování zděných konstrukcí ČSN EN 1996-1-1 včetně vypracování Národní přílohy. Je zpracovatelem norem zkušebních metod pro zdivo a většiny zkušebních norem pro zdicí prvky. Rád bych závěrem popřál vzácnému jubilantovi jménem svým i jménem spolupracovníků a přátel do dalších let pevné zdraví, pohodu a neutuchající zájem o dění v oboru betonových a zděných konstrukcí. Doc. Ing. Karel Lorenz, CSc.


6/2008

AKTUALITY TOPICAL

BETONÁŘSKÉ

DNY

SUBJECTS

2008

Na konci posledního listopadového týdne t. r. proběhly v Hradci Králové tradiční Betonářské dny. Slavnostní ráz dalo letošnímu setkání betonářů 15. výročí založení České betonářské společnosti, které bylo vzpomenuto v úvodním referátu předsedy ČBS Ing. Milana Kalného, a zejména vyhlášení „Evropské betonářské ceny za rok 2008“ ECSN (European Concrete Societies Network), kterému byla věnována čtvrteční první odpolední sekce ve velkém sále. Vítězem v kategorii budov bylo vyhlášeno nově přestavěné a rozšířené sídlo největšího norského vydavatele Gyldendal forlag v Oslu. V kategorii inženýrských konstrukcí a mostů zvítězil nový tunel Rodenrijsevaart v jižním Holandsku na silnici N470. Ceny přítomným architektům a projektantům vítězných staveb předával pan Dick Stoelhorst, sekretář ECNS. (Více o „European Concrete Award 2008“ najdete v BETON TKS 1/2009). Čestným členem České betonářské společnosti byl jmenován Ing. Václav Mach, první předseda Svazu podnikatelů ve stavebnictví a zakládající člen ČSSI. Úvodní vyzvané přednášky byly zaměřeny na nové materiály a inovace a vývoj tradičních technologií a přednesli je přední odborníci v daných oborech: • „Innovative use of post-tensioning in buildings“, Dr. Hans Rudolf Ganz, VSL Management, Švýcarsko • „Pioneering development of prestressed concrete“, Dr. Gordon M. Clark, Gifford Ltd., UK


• „Dubai and Abu Dhabi Towers – current possibilities and future prospects of self-climbing formwork systems“, Dipl. Ing. Martin Hörlesberger, Doka Gulf FZE, Rakousko • „Sklovláknobeton – cesta ke zlepšení čistoty fasád a kvality ovzduší našich měst“, Prof. Peter J. M. Bartos, GRCA, UK Pestrý odborný program jednání konference byl rozdělen do sekcí: • budovy • beton v životním prostředí člověka • výzkum a technologie • mosty • modelování a navrhování K ústní prezentaci příspěvku formou přednášky byli přípravným vědeckým výborem vyzváni autoři pouze těch nejzajímavějších a nejhodnotnějších ze zaslaných. Ostatní vybrané příspěvky byly prezentovány formou posterů ve foyer Konferenčního centra. Mnoho účastníků přijíždí na Betonářské dny zejména pro jejich vyhlášené společenské večery. A není se co divit. Středeční zahajovací společenský večer se letos konal v prostorách nově otevřeného Knihovnického a informačního centra. V novém členitém prostoru orámovaném kombinací režného betonu a knih se s dobrým jídlem a pitím všem velmi líbilo. Příjemný večer byl naplněn i zajímavým programem, vyhlášení nejlepších bakalářských, diplomových a dizertačních prací zaměřených na beton a betonové konstrukce, koncert chlapeckého pěveckého sboru Boni Puery, přednáška o architektuře XX. století v Hradeckém kraji a noční prohlídka vlastní budovy knihovny, takže půlnoc přišla dříve, než ji kdo čekal. Čtvrteční večer proběhl již tradičně ve velkém sále Konferenčního centra Aldis, pouze tam se více než sedm set přihlášených může sejít a pozdravit se s přáteli a známými. Vždyť si to vzájemně slibovali už od léta. Příště na shledanou už 25. a 26. listopadu 2009 na 16. Betonářských dnech a to už není ani za rok! Jana Margoldová

6/2008

79

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR

J U N IORSTAV 11. odborná konference doktorského studia Termín a místo konání: 4. února 2009, Fakulta stavební VUT v Brně Kontakt: Ing. Božena Vacenovská, e-mail: [email protected], http://juniorstav2009.fce.vutbr.cz TECH NOLOGI E B ETON U 8. konference Termín a místo konání: březen/duben 2009, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected] MOST Y 2009 14. mezinárodní sympozium • Výstavba, správa a údržba mostních objektů v ČR • Mosty v Evropě a ve světě • Mosty v ČR – věda a výzkum • Mosty v ČR – projekty a realizace mostních staveb Termín a místo konání: 23. a 24. dubna 2009, Brno Kontakt: e-mail: [email protected], www.sekurkon.cz SANACE 2009 19. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 13. až 15. května 2009, Brno, Rotunda pavilonu A, Brněnské výstaviště Kontakt: e-mail: [email protected], tel.: 541 421 188, mob.: 602 737 657, fax: 541 421 180, www.sanace-ssbk.cz N ICOM3 – NANOTECH NOLOGY I N CONSTR UCTION 3. mezinárodní sympozium nanotechnologie ve stavebnictví Termín a místo konání: 31. května až 2. června 2009, Praha Kontakt: e-mail: [email protected], www.conference.cz/nicom3/ B ETONÁŘSKÉ DNY 2009 16. mezinárodní konference Termín a místo konání: 25. a 26. listopadu 2009, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected]

ZAHRANIČNÍ

KONFERENCE A SYMPOZIA

53. B ETONTAG Německé betonářské dny • Application-oriented research for concrete • Market situation regarding the future of concrete – Global indicators, technical developments and cost trends • From reserche into practise Termín a místo konání: 10. až 12. února 2009, Neu-Ulm, Německo Kontakt: e-mail: [email protected], www.betontage.de ITA-AITES WOR LD TU N N EL CONGR ESS Kongres a veletrh • Risk analysis, finances and contractual relationships • Geological and geotechnical investigations • Tunnelling in soft ground with shotcrete method • Cut- and cover constructions • Mechanized tunnelling • Monitoring, settlement control • Quality Management • Miscellaneous (storing facilities, etc) • Architectural design, structural design and management policy • City, tunnel, environment and safety • Maintenance, repair and rehabilitation • Special tunnels (long tunnels) Termín a místo konání: 23. až 28. května 2009, Budapešť, Maďarsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.bcwtc.hu

80

CONCR ETE: 21ST CENTU RY SU P ER H ERO fib sympozium • Sustainability, Durability • Materials, Structure & Construction • Design & Analysis 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 CONCR ETE SOLUTIONS 3. mezinárodní konference • Electrochemical Repair of Structures • Repair with Composites • Testing and Inspection • Repair with Sprayed Concrete • Repair Strategy and Whole Life Costing Termín a místo konání: 29. června až 2. července 2009, Padova/ Benátky, Itálie Kontakt: e-mail: [email protected], www.concrete-solutions.info CON MAT’09 Konference Termín a místo konání: 24. až 26. srpna 2009, Nagoya, Japonsko Kontakt: www.jci-web.jp/conmat09/index.html SUSTAI NAB LE I N F R ASTR UCTU R E 33. IABSE sympozium • Planning, Analysis and Design, Execution • Operation, Monitoring, Maintenance and Repair • Disaster Prevention and Mitigation • Computational Methods and Software • Innovative Materials, Design, Construction and Operation that promote Environmental Quality, Resource Efficiency, Economic Vitality and Public Safety Termín a místo konání: 9. až. 11. srpna 2009, Bangkok, Thajsko Kontakt: [email protected], www.iabse.org/conferences/ bangkok2009/index.php I NOVATIVE CONCR ETE TECH NOLOGY I N P R ACTISE 5. středoevropský kongres CCC Termín a místo konání: 24. až 25. září 2009, Baden, Rakousko Kontakt: e-mail: [email protected], www.CCC2009.at B ETONTAG 2010 Rakouské betonářské dny Termín a místo konání: 22. a 23. dubna 2010, Vídeň, Rakousko Kontakt: www.ovbb.at CODES I N STR UCTU R AL ENGI N EER I NG – DEVELOP M ENTS AN D N EEDS FOR I NTER NATIONAL P R ACTISE IABSE – fib konference Termín a místo konání: 3. až 5. května 2010 Kontakt: www.iabse.org/conferences/Dubrovnik2010/ TH I N K GLOBALLY B U I LD LOCALLY 3. mezinárodní fib kongres a sympozium Termín a místo konání: 29. května až 2. června 2010, Washington, USA Kontakt: www.fib2010washington.com CONCR ETE ENGI N EER I NG FOR EXCELLENCE AN D EF F ICI ENCY fib sympozium Termín a místo konání: 6. až 8. června 2011, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected]


6/2008

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

fib Symposium

2011

PRAGUE 2011 6-8 June 2011, Clarion Congress Hotel Centre, Prague Czech Republic Organisers fib - International Federation for Structural Concrete Link to website: http://fib.epfl.ch CBS - Czech Concrete Society/ Czech fib National Member Group www.cbsbeton.eu Organising Agency CBS Servis Ltd. Samcova 1, 110 00 Prague 1, Czech Republic Tel.: +420 222 316 173, e-mail:fi[email protected]

www.fibprague2011.com

Scientific Committee Chairman: György L. BALÁZS (Hungary), fib Deputy President Co-Chairman: Milan KALNÝ (Czech Republic), President of Czech Concrete Society Organising Committee Chairman: Vlastimil ŠRŮMA (Czech Republic), Managing Director of Czech Concrete Society

SVAZ

VÝROBCŮ CEMENTU

SVAZ

VÝROBCŮ BETONU

ČESKÁ

ČR

ČR

BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST

SDRUŽENÍ

ČSSI

PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

TBG BETONMIX a.s.

2008 P OZEMNÍ STAVBY. pour féliciter 2009

Recommend Documents