2008 V ÝŠKOVÉ STAVBY A KONSTRUKCE

5/2008

VÝŠKOVÉ

STAV BY

A KONSTRUKCE

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

3/

ZALOŽENÍ ČESKÉ BETONÁŘSKÉ SPOLEČNOSTI

SOUČASNÉ

SVĚTOVÉ TRENDY VÝSTAVBY MRAKODRAPŮ

12/ O

BLOUKOVÉ MOSTY A VÝZVY

–

/20

INSPIRACE

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

3 4 / –V

YSOKÉ BUDOVY VÝZVA PRO KONSTRUKČNÍ BETON V NOVÝCH OBLASTECH

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

KONTROLNÍ VĚŽ MEZINÁRODNÍHO LETIŠTĚ ARLANDA VE STOCKHOLMU

4 0 / RV

/38

YSOKÁ ŠKOLA NÁMOŘNÍ PŘEPRAVY, OTTERDAM

ČERPÁNÍ

SAMOZHUTNITELNÉHO BETONU

/50

Ročník: osmý Číslo: 5/2008 (vyšlo dne 13. 10. 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

Milan Kalný, Michal Števula

15

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

ČBS

LET

Z A LOŽE N Í Č ESKÉ B ETONÁŘSKÉ SP OLEČ NOSTI Pavel Čížek, Jaroslav Procházka, Vlastimil Šrůma

/3

B ETONÁŘSKÉ SP OLEČ NOSTI Vlastimil Šrůma

/8

O B LOU KOVÉ MOST Y – Milan Kalný

V

E VROPĚ

A VE SVĚTĚ

I NSPI R AC E A V ÝZV Y

/12 M ATE R IÁLOVÉ

TÉMA S O U Č ASN É SVĚTOVÉ Vlastimil Šrůma P OČÁTKY A V Ý VOJ Mir M. Ali

S TAV E B N Í V YSOKÉ

TR E N DY V ÝSTAVBY M R A KODR A PŮ

/20 /28

–

/34

Hugo Corres, J. Romo, E. Romero

V YSOK Á ŠKOL A Jakub Kynčl

NOVÉ V ÝŠKOVÉ B U DOV Y

V PR AŽSKÝC H

LETIŠTĚ

NÁMOŘ N Í PŘ E PR AV Y

V YSOČAN EC H

D ODATEČ N É

– R OT TE R DA M /40

K OLB E N T OWE R /42

A TECHNOLOGIE P O J IVA A EVROPSKÉ N O R MY

/47

PŘ E DPÍ NÁN Í VE VÍC E P ODL A ŽN ÍC H

B U DOVÁC H

Pavel Vaněk

VĚDA

/48

A VÝZKUM

Č E R PÁ N Í SAMOZH UTN ITE LN É HO B ETON U Dimitri Feys, Ronny Verhoeven, Geert De Schutter

Sazba: 3P, s. r. o., Radlická 50, 150 00 Praha 5 Tisk: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5

MODE LU KONSTR U KC E Z ALOŽE N É

NA PŘ ET VÁ R NÝC H ZE M I NÁC H

/67

Aleš Pražák

NORMY • /38

/46

C E M E NT , HYDR AU LIC K Á Jan Gemrich

A N A LÝZ A

/50

J AKOST

•

C E RT I F I K AC E

B ETONÁŘSK Á V ÝZTU Ž – EVROPSKÉ TR E N DY Jiří Šmejkal, Jaroslav Procházka

/70

AKTUALITY P R O F . I NG . V L A DI M Í R K Ř ÍSTE K , D R S C . – SE DM DESÁTI LET Ý Jan L. Vítek

/76

RECENZE,

/78

REŠERŠE

S E M I NÁ Ř E ,

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

FIREMNÍ

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

/62

A R L A N DA

H I S TO R I E M AT E R I Á L Y

ODOLNOST ŽE LEZOB ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í

Libor Švejda, Pavel Marek

V ÝZVA PRO KONSTR U KČ N Í B ETON

K ONTROLN Í VĚŽ M EZI NÁRODN Í H O VE S TOC K HOLM U Jana Margoldová

P OŽ Á R N Í

A ZÓ NOVÁ M ETODA PŘ I NAVR HOVÁ N Í SLOU PŮ

KONSTRUKCE

B U DOV Y

Omar Rodrigo Bacarreza, Jan Zatloukal, Petr Konvalinka /57

SOFTWARE

B ETONOV ÝC H M R AKODR APŮ

V NOV ÝC H OB L ASTEC H

S TU DI E

MODE LY PRO ČASOVĚ Z ÁV I S LO U

ANYLÝZU B ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í

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

/80

P R E Z E N TAC E

CIFA-Agrotec Českomoravský beton / 4 3 , 4 . MEVA Bednící Systémy Ing. Software Dlubal VSL SYSTEMY (CZ) RIB Betosan SMP CZ Mott MacDonald

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 5/2008

Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 www.betontks.cz Redakce, objednávky předplatného a inzerce: tel.: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected] Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH 630 Sk (+ poštovné a balné 6 x 35 = = 210 Sk), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000

/19 STR. OBÁLKY

/44 /47 /49 /61 /69 /77 /79

Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. Foto na titulní straně: Kontrolní věž mezinárodního letiště Arlanda ve Stockholmu, foto: Ake E. Lindman BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVODNÍK EDITORIAL

O

PROFESIONALITĚ

Milé čtenářky, vážení čtenáři, na počátku každé nové činnosti je zájem a nadšení, a i když se daří, je dobré po čase přejít na profesionální bázi. Pokud se dělá vlastní práce naplno, není obvykle na dobrovolné aktivity už dost prostoru. Klient, to znamená zákazník a spotřebitel, má právo věci a služby požadovat, srovnávat a vybírat, a jeho zájem a hodnocení dává i potřebnou zpětnou vazbu pro rozhodnutí, do čeho se příště pustit, kam investovat, co rozvíjet. Rozvoj je nutno financovat, nejlépe z vlastních zdrojů vybraných od spokojených zákazníků, neboť dotace státní správy a sponzorů se hledají velmi těžko. A protože zákazník je dnes obklopen ze všech stran mnoha podněty, je třeba o jeho přízeň neustále pečovat a připravovat mu nové atraktivní nabídky. Česká betonářská společnost ČSSI vznikla před 15 lety díky dobrovolné činnosti skupiny nadšenců, kteří ve své vlastní činnosti v oborech betonových a zděných konstrukcí byli skutečnými profesionály. Cítili potřebu nejen se scházet

a informovat, ale také zajistit pro svou profesi další rozvoj – od výzkumu přes projektování a realizaci staveb až po marketing, tedy v nejširším významu celou technologii tohoto procesu. Od samého počátku byla rovněž patrná snaha aktivně se zapojit do činnosti mezinárodních odborných společností působících v našem oboru a sjednotit vlastní roztříštěnou základnu. Dnes lze konstatovat, že i obě tyto snahy se podařily. ČBS je vnímána v ČR i mezinárodně jako stabilní, silná a funkční společnost. O značné prestiži ČBS svědčí i skutečnost, že se nám podařilo získat právo organizace dalšího sympózia fib v roce 2011, tedy vrcholné celosvětové akce v oboru betonových konstrukcí. Rozvoji našeho oboru určitě prospívá rostoucí ekonomika a vysoká investiční aktivita v ČR. Na druhé straně vnímáme přetíženost klíčových firem a pracovníků působících v oboru a nedostatek kvalifikovaných lidských zdrojů. Zajištění odborných aktivit ČBS bez co nejširšího zapojení kompetentních autorů a lektorů není myslitelné a musí patřit k hlavním prioritám v dalším období. Je potěšující, že se budou moci spolehnout na plnou profesionální podporu sekretariátu ČBS a společnosti ČBS servis, s. r. o., která zajišťuje organizačně nejen téměř všechny konferenční a školi-

BETON

SPECIÁL A VÝSTAVA

A

POVRCHY,

Vážení čtenáři, zhruba tři roky po prvním vyslovení myšlenky vydat speciální číslo našeho časopisu zaměřené na stále častější využití betonu jako výtvarného prostředku v architektuře, se Vám dostávají do rukou Povrchy betonu. Na začátku jednoduchá myšlenka postupně dostávala pevnější obrysy a tempo práce od oddychového mířilo ke spalujícímu finiši, asi jako když se při jízdě v zimě na dálnici vynoříte z mlhy a ticha a zjistíte, že se vše řítí na Vás a kolem Vás, přičemž brzdy jsou zapovězeny pro nebezpečí smyku. Rozvoj technologie návrhu a výroby čerstvého betonu spolu s vysoce kvalitním 2

zpracováním při výrobě umožňuje použít beton způsobem, který byl před patnácti lety nemyslitelný. Díky stavbám realizovaným u nás ztrácí pojem pohledový beton přídech exotiky a věci uskutečnitelné jen v zahraničí. Beton je základním konstrukčním materiálem a nově i výtvarným prostředkem současné architektury. Některé výsledky těchto nových přístupů Vám přinášíme prostřednictvím speciálního čísla časopisu POVRCHY BETONU a dvou výstav BETON – POVRCH ARCHITEKTURY. První z nich se uskuteční 1. až 30. 10. 2008. v Galerii Architektury v Brně, druhá 20. 1. až 17. 2. 2009 (předběžný termín) na Staroměstské radnici v Praze. Obě výstavy budou doplněny vyzvanými přednáškami. Program brněnské výstavy naleznete na třetí straně obálky a na internetových stránkách www.betontks.cz a www.svb.cz.

cí akce, ale i publikační činnost. Chtěl bych za tuto práci všem pracovníkům a zejména Ing. Vlastimilu Šrůmovi, CSc., MBA, veřejně poděkovat. Další mé poděkování patří redakci tohoto časopisu a partnerským svazům, neboť časopis Beton TKS bude jistě i nadále hlavní a kvalitní platformou pro publikování aktuálních informací o betonových konstrukcích a aktivitách kolem nich. ČBS jako odborná společnost bude muset v budoucnosti ještě více sil a prostředků investovat do přípravy technického a informačního zázemí nutného pro stále probíhající vývoj předpisů a podmínek nutných pro každodenní práci svých členů. Bez ohledu na to, že se všichni pohybujeme v silně konkurenčním prostředí, které má stále daleko k tzv. dokonalému trhu, a vzhledem k nedokonalé legislativě, která se navíc velmi často mění, máme hodně společných zájmů. Věřím, že „technická pravda“ je exaktní a v zájmu nás všech je standard této technické pravdy nastavit, udržovat a chránit. Nikdo to za nás neudělá. ČBS už profesionální zázemí vytvořila, využívejme ho tedy maximálně. Těším se, že se společně setkáme na jubilejních 15. BD v Hradci Králové a výročí ČBS řádně oslavíme. Ing. Milan Kalný předseda ČBS

POVRCHY BETONU

Všechny Vás srdečně zveme

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Michal Števula

5/2008

15

15 LET YEARS OF

ČBS CBS

ZALOŽENÍ ČESKÉ

BETONÁŘSKÉ SPOLEČNOSTI FOUNDING OF CZECH CONCRETE SOCIETY 1a

2

1b

P AV E L Č Í Ž E K , J A R O S L AV P R O C H Á Z K A , VLASTIMIL ŠRŮMA Článek je připomenutím důvodů a okolností vzniku České betonářské společnosti ČSSI před patnácti lety a současně přibližuje první roky činnosti ČBS, pro které bylo příznačné hledání stabilního statutu společnosti, výrazné změny v charakteru členské základny a značné aspirace, které rychle přerostly reálný potenciál vedení společnosti daný tehdy činností pouze na dobrovolné bázi. This article describes principal reasons and circumstances which lead to the Czech Concrete Society foundation 15 years ago. It deals also with some basic factors and problems that have been characteristic for the starting years of CBS functioning. Searching for a robust statute, sharp changes and merging of CBS membership and rising aspirations not properly corresponding to voluntary basis of CBS governance at that time are among them. VZNIK ČBS Stavební inženýři dokázali najít organizační základnu již před druhou světovou válkou ve Spolku inženýrů a architektů, kde se v rámci pravidelných setkání konaly přednášky vynikajících odborníků v oboru betonových a zděných konstrukcí (profesorů Bechyněho, Hrubana, Ing. Reicha

a řady dalších). Spolková činnost se rozvíjela i po druhé světové válce, v šedesátých letech byl založen Český svaz stavebních inženýrů (ČSSI), který začal velmi nadějně pracovat, ale po roce 1968 byl zrušen. Po obnovení činnosti ČSSI koncem roku 1989 se převážná část stavebních inženýrů vrátila do tohoto svazu. Ve snaze zlepšit a rozšířit činnost v oboru betonových konstrukcí do dalších oblastních poboček ČSSI byla na základě jednání zástupců většiny oblastních poboček ČSSI ustavena dne 8. prosince 1992 v Pardubicích za účasti předsedy ČSSI Ing. Miloslava Pavlíka republiková zájmová skupina ČSSI nazvaná Česká betonářská společnost (ČBS) ČSSI. Tato společnost okamžitě zahájila svou činnost. P O Č ÁT E Č N Í S T R U K T U R A Č B S V základní preambuli nově ustavené společnosti bylo sdružovat členy ČSSI se zájmy v oborech betonových a zděných konstrukcí a napomáhat tak v rozvíjení všech aktivit v oblastech projekce, realizace, zkušebnictví, vědy a výzkumu těchto konstrukcí. Prvním významným úkolem bylo vybudování sítě poboček ČBS při všech oblastních, popř. místních pobočkách ČSSI v ČR. Řízení tohoto úkolu bylo svěřeno výkonnému výboru ČBS, jehož předsedou byl zvolen Prof. Ing. Jiří Bradáč, CSc., z oblastní pobočky ČSSI Brno a tajemníkem Ing. Pavel Čížek z oblastní pobočky ČSSI Pardubice. Zvoleni byli dále


5/2008

Obr. 1 a) Bulletin České betonářské společnosti 0/93, b) Časopis Beton a zdivo 1–2/1993 Fig. 1 a) Bulletin of Czech Concrete Society 0/93, b) Journal Concrete and Masonry 1–2/93 Obr. 2 Ukázka obálky časopisu Beton a zdivo Fig. 2 Sample of Concrete and Masonry journal

tři další místopředsedové, a to z oblastních poboček Ostrava, Praha a Plzeň, a také hospodář. Pro usměrňování a kontrolu práce výkonného výboru byl navržen rozšířený výbor, jehož členy kromě výkonného výboru byli předsedové dalších oblastních poboček, zástupci realizační sféry, zejména sponzoři, zástupci vysokých i průmyslových škol a výzkumu, jakož i zástupci ČR ve významných mezinárodních organizacích. Nejvyšším orgánem ČBS bylo plénum, sestávající z rozšířeného výboru a delegátů volených oblastními pobočkami, které se scházelo zejména při příležitostech pořádání větších betonářských akcí. Dále bylo navrženo a schváleno čestné předsednictvo ČBS jako stálý poradní orgán ČBS v oblasti odborné a v oblasti mezinárodních vztahů. Významným úkolem byla i koordinace činnosti ČBS a Českého komitétu FIP. V čestném předsednictvu byli zástupci vysokých škol, výzkumných a zkušebních ústavů z Prahy, Brna a Bratislavy. 3

15 15

LET ČBS YEARS OF CBS

3a

O K O L N O S T I S TA R T U Č I N N O S T I Č B S Těžiště práce ČBS bylo v oblastních, popř. místních pobočkách ČSSI, které se konstituovaly v průběhu ledna až března 1993 na ustavujících valných hromadách v Praze, Českých Budějovicích, Plzni, Karlových Varech, Ústí nad Labem, Liberci, Pardubicích, Hradci Králové, Brně, Zlíně, Olomouci a Ostravě. Na ustavujících valných hromadách bylo zvoleno vedení oblastních poboček ČBS ČSSI, zástupci v rozšířeném výboru ČBS a projednány náměty na hlavní oblasti činnosti ČBS. Zájem o členství v ČBS fyzických i právnických osob byl poměrně velký, neboť nově vznikající realizační a projekční firmy většinou neměly dostatek prostředků na financování vlastního rozvoje a výzkumu (řada útvarů technického rozvoje firem byla zrušena), do ČR se začalo dovážet množství nových zahraničních výrobků a technologií, připravoval se přechod na soustavu evropských norem pro navrhování a provádění betonových, zděných a spřažených konstrukcí. Připravovala se certifikace, která měla vytlačit konkurenci s nižší kvalitou a úměrně tomu v té době i nižšími cenami. V překotném procesu transformace ekonomického systému se značně oslabil přísun technických informací, a to jak zánikem některých odborných periodik, tak též sníženou frekvencí u nás pořádaných mezinárodních, republikových nebo regionálních odborných sympozií, konferencí, seminářů a školení. Přitom si řada podnikatelů uvědomovala, že postupná stabilizace trhu v konkurenčním prostředí přinese úspěch pouze těm, kterým se podaří udržet kontakt s technickým rozvojem. Tuto situaci si 4

3b

výkonný výbor ČBS uvědomoval a snažil se napomoci jejímu zlepšení. Navázal na úspěšné působení kdysi rozpuštěného a znovu obnoveného ČSSI, na aktivity v oblasti betonových konstrukcí rozvíjené v rámci zanikajících stavebních společností ČSVTS a v pražské oblasti na dlouholetou činnost Komise statiků. Odbornou činnost ČBS nebylo možné zajistit bez vazby na významné mezinárodní organizace, které dlouhodobě shromažďují a posuzují výsledky vývoje a výzkumu sledovaného oboru ve svých členských zemích a vypracovávají informační materiály a mezinárodní doporučení ovlivňující rozvoj oboru (CEB, FIP, IABSE, CIB, RILEM ad.). Nadto byl navázán poměrně úzký kontakt s několika betonářskými společnostmi zvlášť blízkými ČBS (Německo: Deutcher Beton- und Bautechnik-Verein E. V., Nizozemsko: Dutch Concrete Society, UK: The Concrete Society, USA: ACI-American Concrete Institute aj.). PRVNÍ AKCE, ČASOPIS BAZ První akcí ČBS byla „nultá“ velice úspěšná konference Spřažené betonové konstrukce, kterou uspořádala 9. prosince 1992 ČBS ČSSI OP Pardubice ve spolupráci s Kloknerovým ústavem ČVUT v Praze. Tato akce navazovala přímo na ustavení ČBS ČSSI při OP ČSSI v Pardubicích. Již v polovině roku 1993 vyšlo „nulté“ číslo informačního Bulletinu České betonářské společnosti (obr. 1a) s oznámením o založení společnosti, s nabídkou aktivit a řadou odborných článků. Koncem roku 1993 pak vyšlo první dvojčíslo časopisu Beton a zdivo 1-2/1993 (obr. 1b), které obsahovalo příspěvky přednesené na 1. konferenci o betonových a zděných

3c

Obr. 3 a) První předseda redakční rady časopisu Prof. Ing. Milík Tichý, DrSc., s Ing. Pavlem Čížkem, b) Tajemnice ČBS Ing. Věra Prokopová, c) Pozdější předseda redakční rady Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. Fig. 3 a) Initial editor in chief of CBS journal Prof. Ing. Milík Tichý, DrSc., with Ing. Pavel Čížek, b) CBS secretary Ing. Věra Prokopová, c) Subsequent editor in chief Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. Obr. 4 Betonářské dny 1994, Ing. Pavel Čížek a Prof. Jan Vamberský (Nizozemsko) Fig. 4 Czech Concrete Days 1994, Ing. Pavel Čížek and Prof. Jan Vamberský (The Netherlands)

konstrukcích, která se konala 9. a 10. prosince 1993 v Pardubicích. Jak již bylo uvedeno, v prvním období bylo těžiště práce ČBS ČSSI v oblastních pobočkách, z nichž některé se též soustřeďovaly na uspořádání celonárodních konferencí, školení, výstav apod. Velmi

4


5/2008

15

aktivní v této činnosti byly OP v Pardubicích, v Praze, v Hradci Králové aj. Počátkem roku 1994 začal čtvrtletně vycházet časopis Beton a zdivo vydávaný OP ČBS v Pardubicích (obr. 2). Vydavatelství obětavě řídila Ing. Věra Prokopová, předsedou redakční rady byl do roku 1996 Prof. Ing. Milík Tichý, DrSc., následně pak Prof. Ing. Petr Hájek, CSc., kteří spolu s redakční radou zajistili trvalou vysokou odbornou úroveň tohoto periodika (obr. 3a až 3c). Časopis dostávali všichni členové ČBS v rámci členských příspěvků, ty ovšem zdaleka nepokrývaly náklady na jeho produkci. Proto byla snaha financovat vydávání časopisu ale i pořádání dalších akcí ČBS sponzorskými příspěvky právnických, popř. i fyzických osob. Časopis Beton a zdivo byl po celou dobu své existence členy ČBS velmi ceněn, především pro množství užitečných odborných informací, které pravidelně přinášel. Jeho úroveň byla oceňována i řadou evropských betonářských společností. Časopis vycházel až do roku 2000 (měl celkem sedm ročníků), kdy byl nahrazen obdobně úspěšným časopisem BETON TKS.

Z A LO Ž E N Í B E T O N Á Ř S K Ý C H D N Ů V roce 1994 byla zahájena tradice dvoudenních konferencí Betonářské dny. Hned na zahajovací ročník této konference byli pozváni i zahraniční účastníci, kteří významně přispěli k jejímu zajímavému a úspěšnému průběhu (obr. 4a až 4c). Každoroční dvoudenní celostátní odborné betonářské setkání Betonářské dny se pak od roku 1994 konalo v Pardubicích ještě devětkrát, než muselo být v roce 2004 pro narůstající zájem z kapacitních důvodů přemístěno do Hradce Králové. Betonářských dnů se pravidelně zúčastňují pozvaní zahraniční odborníci a zástupci spřátelených evropských betonářských společností, kteří vždy přinášejí cenné poznatky a zkušenosti z vývoje betonu a betonových konstrukcí ve svých zemích. Zástupci některých zahraničních společností, kteří významně přispěli k odborné činnosti ČBS ČSSI, byli jmenováni čestnými členy ČBS ČSSI (obr. 5a až 5c). Betonářské dny začala brzy doprovázet specializovaná výstava firem působících v oblasti navrhování, provádění a kontroly betonových konstrukcí, výrobců

15 LET YEARS OF

ČBS CBS

materiálů a všeho, co souvisí s betonem a zdivem. V rámci Betonářských dnů se pravidelně konají i večerní společenská setkání, která umožňují navázání společenských kontaktů a vzájemnou výměnu zkušeností jejich účastníků. Velmi cenné rady byly v počáteční fázi činnosti ČBS poskytnuty přátelskými betonářskými společnostmi Německa, Nizozemska a Velké Británie. Na základě doporučení tehdejšího Deutcher BetonVerein E. V. byla ČBS také jedním ze zakládajících členů Evropské sítě betonářských společností ECSN. Dr. Stiller z německého Beton-Verein byl jmenován v roce 1994 prvním čestným členem ČBS. ZAH R AN IČ N Í SP OLU PR ÁC E Na setkání představitelů evropských betonářských společností, které se uskutečnilo v říjnu 1994 v Amsterodamu, byly formulovány teze týkající se založení Asociace evropských betonářských společností. Tyto teze byly pak následně projednány v evropských betonářských společnostech. Zhodnocení závěrů jednotlivých projednávání bylo pak předmětem jednání představitelů evropských betonářských společností, které se uskutečnilo Obr. 5 Jmenování čestných členů ČBS: a) Ir. Dick Stoelhorst (Nizozemsko), b) Dr-Ing. Hans-Ulrich Litzner (Německo), c) Prof. Ing. Jiří Bradáč, CSc., blahopřeje Prof. Petrovi Bartošovi (Velká Británie) Fig. 5 Appointment of honorary members of CBS: a) Ir. Dick Stoelhorst (The Netherlands), b) Dr-Ing. Hans-Ulrich Litzner (Germany), c) Prof. Ing. Jiří Bradáč, Csc., congratulates on being named to Prof. Peter Bartos (Great Britain)

5a

Obr. 6 Zasedání výboru ECSN Fig. 6 ECSN board meeting

5b

5c BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

6 5/2008

5

15 15


17. března 1995 ve Wiesbadenu. Zasedání ve Wiesbadenu se zúčastnili představitelé betonářských společností Belgie, České republiky, Dánska, Německa, Finska, Francie, Irska, Nizozemska, Norska, Severního Irska, Španělska, Švédska a Velké Británie. Zástupci všech zemí vyslovili souhlas svých národních společností se založením Evropské sítě betonářských společností – ECSN (European Concrete Societies Network), jakož i se základním programem této společnosti, tj. s odhodláním usilovat o rozvoj betonu, jakožto stavebního materiálu, i betonových konstrukcí s tím, že asociace se bude starat o navazování spolupráce mezi jednotlivými společnostmi a o jejich vzájemnou informovanost. Brzy se k ECSN připojilo i Rakousko. ČBS ČSSI jako jediná betonářská společnost z bývalého bloku socialistických zemí se stala jedním ze zakládajících členů ECSN, která dnes sdružuje betonářské společnosti dvanácti evropských zemí. Výbor ECSN, který činnost sdružení řídí, tvoří reprezentanti jednotlivých národních společností. Na výročních zasedáních výboru ECSN se vždy hodnotí činnost členských betonářských společností a rozhoduje se o společných pro-

jektech (obr. 6). Kromě vzájemné informovanosti a pomoci národních betonářských společností, byla vyvíjena spolupráce i v rámci evropských grantů (pomůcky pro zavádění Eurokódů, novinky v rámci betonového stavitelství, další vzdělávání pracovníků v oblasti betonu atd.), pořádají se soutěže o vynikající evropskou betonovou konstrukci, organizují se odborné exkurze atd. Č B S / Č B Z V E 2 . P O LO V I N Ě 9 0. LET V roce 1996 se rozšířila ČBS i o zájemce z oblasti zděných konstrukcí a změnila svůj název na Českou společnost pro beton a zdivo (ČBZ) při ČSSI. Během roku 1997 došlo rovněž k propojení činnosti ČBZ ČSSI a Českého národního komitétu FIP, které vyústilo v hromadný vstup dosavadních členů komitétu do řad kolektivních členů ČBZ k termínu 1. ledna 1999. ČBZ ČSSI se v té době odborně podílela na uspořádání tří mezinárodních výstav o betonu, jejichž realizátorem byla

obchodní společnost AXIS. První mezinárodní výstava CONCON `96 byla uspořádána v květnu 1996 v Praze pod mottem „Moderní technologie a nové materiály“ (obr. 7). Ke spolupráci se společností AXIS bylo přistoupeno, protože tehdejší ČBZ ČSSI neměla dostatečně vybavený sekretariát ani zkušenosti a potenciál pro organizaci takové výstavy. Odborné semináře v rámci výstavy však byly pořádány ČBZ ČSSI. Z řad vystavovatelů i návštěvníků byla výstava, které se zúčastnilo kolem sedmdesáti vystavovatelů, hodnocena velmi kladně. Proto výbor ČBZ ČSSI rozhodl o konání výstav ve dvouletém cyklu. Druhá mezinárodní výstava CONCON 1998 byla uspořádána v lednu 1998 ve Veletržním paláci v Praze, opět ve spolupráci s firmou AXIS, pod mottem „Mezinárodní spolupráce v oblasti betonu“. V rámci této výstavy byly uspořádány odborné semináře o navrhování a provádění betonových podlah, trhlinách v betonových konstrukcích a o moderních trendech ve vyztužování betonových konstrukcí. 9b

Obr. 7 První mezinárodní výstava betonového stavitelství CONCON ’96 Fig. 7 First International Exhibition of Concrete Construction CONCON ’96 Obr. 8 Seminář pořádaný v rámci výstavy CONCON 2000 Fig. 8 Seminar organized within the frame of exhibition CONCON 2000 Obr. 9 fib sympózium pořádané v Praze v roce 1999: a) R. Tewes a M. Kalný při zahájení, b) sborník Fig 9 fib Symposium Prague 1999: a) R. Tewes and M. Kalný in opening, b) proceedings

8 7

6


9a

5/2008

15

10a

ČBS CBS

10b

Obr. 10 Výbor ČBZ ČSSI zvolený v roce 2000 Fig. 10 CBZ board elected in 2000

Třetí mezinárodní výstava betonu a betonových konstrukcí CONCON 2000 proběhla též v Praze, opět se dvěma odbornými semináři (obr. 8), ovšem za znatelně menšího ohlasu. V té době už navíc začal pracovat profesionální sekretariát ČBZ a i z tohoto důvodu ztratila další spolupráce s firmou AXIS odůvodnění. ČBZ ČSSI začala organizovat i soutěž Vynikající betonová konstrukce, a to v dvouletých cyklech. Soutěž se týká betonových konstrukcí v kontextu celé stavby, tj. jejich komplexního návrhu a realizace. V soutěži jsou hodnoceny jak betonové budovy, tak inženýrské stavby. Výsledky soutěže o vynikající betonovou konstrukci byly poprvé vyhlášeny v listopadu 1997 v Pardubicích při zahájení Betonářských dnů 1997. ČBZ ČSSI organizovala kolem roku 2000 i několik specializovaných seminářů zaměřených na problematiku navrhování betonových konstrukcí, provádění betonových konstrukcí, technologii betonu, navrhování zděných konstrukcí atd. ČINNOST

15 LET YEARS OF

V MEZINÁRODNÍCH

ODBOR NÝC H ORGAN IZ AC ÍC H

Členové ČBZ ČSSI začali pracovat a nadále pracují i v řadě komisí a subkomisí CEN. V těchto orgánech se uplatňovali buď v rámci přímé spolupráce na vytváření evropských norem, nebo formou jejich připomínkování. ČBZ ČSSI přispívala i k rozvoji výzkumu tím, že vyhledávala aktuální problémy, na které by se měl výzkum soustředit, v několika případech i doporučila sponzorování některých úkolů výzkumu významným stavebním firmám. Mnoho stavebních podniků drasticky zredukovalo, nebo zcela zrušilo svá oddělení technického rozvoje,

i když v některých případech po zhodnocení slabých výsledků jejich práce. Řada problémů při plnění náročných požadavků investorů, některé nezdary a havárie, jakož i nutnost zavádění nových technologií zřetelně ukázaly, co nemístná šetrnost v oblasti rozvoje může způsobit. Členové ČBZ ČSSI pracovali a pracují i v řadě mezinárodních betonářských asociací; zastupovali ČR jako členové v Euromezinárodním výboru pro beton CEB, v Mezinárodní federaci pro předpjatý beton FIP, v Mezinárodním výboru pro stavební výzkum a dokumentaci CIB, v Mezinárodním sdružení zkušebních a výzkumných laboratoří pro materiály a konstrukce RILEM, v Mezinárodním sdružení pro mosty a stavební konstrukce IABSE, v Americké betonářské společnosti ACI a jinde. Aktivní účastí v těchto organizacích zajišťovali plynulý přísun nejnovějších informací ze zahraničí. V roce 1998 na 1. valném shromáždění Mezinárodní betonářské federace FIP/fib došlo ke sjednocení světových betonářských asociací CEB a FIP do fib. První akce této nové organizace byla organizována ČBZ ČSSI společně s českým komitétem FIP jako „fib Symposium 1999“, které se konalo ve dnech 13. až 15. října 1999 v Praze pod mottem „Konstrukční beton – most mezi národy“. Toto symposium bylo účastníky hodnoceno po stránce odborné i organizační jako velmi zdařilé (obr. 9a a 9b). V roce 2000 pak došlo ke spojení ČBZ a českého komitétu FIP. Z ÁV Ě R V lednu roku 1996 byl zvolen předsedou ČBZ ČSSI Ing. Pavel Čížek, v závěru roku 1999 pak Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. Za jejich předsednictví se stále rozšiřovala činnost ČBZ ČSSI. Výbor zvolený v roce 1999 je na obr. 10a a 10b.


5/2008

Veškerá činnost v rámci ČBS/ČBZ ČSSI v letech 1993 až 1999 nebyla honorovaná, byla založená na dobrovolnosti a nesporném entuziazmu. Navzdory tomu se její činnost rychle vyvíjela a společnost si záhy vydobyla vysoký odborný i společenský kredit. Brzy se ovšem ukázalo, že se takto koncipovaná společnost rychle dostane v důsledku omezených kapacit pracovních i finančních na hranice svých sil, které jsou na hony vzdáleny jejím rostoucím ambicím a koneckonců i potřebám vlastní členské základny. ČBS/ČBZ po celá 90. léta hledala svůj pevný, funkční a zároveň perspektivní statut a prošla při tom řadou výrazných změn koncepčních i personálních. Na základě zkušeností a rady spřátelených evropských společností bylo proto v roce 1999 rozhodnuto zřídit profesionální sekretariát ČBS/ČBZ ČSSI, který od roku 2000 umožnil postupně výrazné rozšíření a zkvalitnění činnosti společnosti. Podobný sekretariát s profesionálními pracovníky mají všechny vyspělé evropské betonářské společnosti. V závěru roku 2001 pak došlo po dohodě členské základny k návratu k původnímu názvu Česká betonářská společnost ČSSI. Ing. Pavel Čížek Statika Čížek, s. r. o. Štrossova 567, Pardubice e-mail: [email protected], www.statikacizek.cz Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Katedra betonových a zděných konstrukcí Fakulta stavební ČVUT v Praze Thákurova 6, 166 29 Praha 6 e-mail: [email protected] Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA Výkonný ředitel ČBS ČSSI e-mail: [email protected], www.cbsbeton.eu

7

15 15


BETONÁŘSKÉ

SPOLEČNOSTI V EVROPĚ A VE SVĚTĚ – 1. ČÁST EMINENT CONCRETE SOCIETIES OF THE WORLD – PART ONE

VLASTIMIL ŠRŮMA Tento článek přináší stručné shrnutí charakteru a činnosti zahraničních betonářských společností a nejvýznamnějších nadnárodních, regionálních sdružení těchto společností. Je ponecháno na čtenáři, zda a nakolik využije prakticky nezměrný prostor informací a poznatků okolo betonu, k nimž se lze dostat prostřednictvím v článku uvedených webových stránek těchto společností a jejich služeb a produktů. This article briefly summarizes some essential features of foreign concrete societies, both inside and outside the European continent, their regional federations included. There are list of actual websites and set of pointed up-to-date information in this article, and so it depends only on reader’s willingness how deep to dive into endless space of concrete information from around the globe. OKNA

Země

V souvislosti s 15. výročím vzniku České betonářské společnosti (ČBS) přináší tento článek stručný pohled na podobu a činnost obdobných betonářských společností v zahraničí. Takový pohled může být poučný hned ze dvou důvodů. Jednak si lze srovnáním s principy fungování a paletou aktivit zahraničních společností udělat docela dobrý obrázek, jak je na tom vlastně dnešní ČBS, a kam lze asi tak čekat, že se na základě porovnání podmínek činnosti bude v dalších letech vyvíjet (dobrou vypovídací hodnotu má zejména srovnání se zeměmi obdobné velikosti – např. s Rakouskem nebo Nizozemskem). Jednak lze z činnosti, tj. služeb a produktů vyspělých betonářských společností čerpat množství technických a obchodních informací pro bezprostřední denní praxi. V dnešním globalizovaném, internetem propojeném světě totiž nabízejí nejvyspělejší betonářské společnosti na svých stránkách bezplatně ke stažení leccos technicky zajímavého a obchodně užitečného – to platí hlavně o největších státech typu USA, Velké Británie, Austrálie nebo Japonska. Čas věnovaný cílené návštěvě webů těchto společ-

Jméno

Web

Rok založení

Počet členů kol. + ind.

www.betonverein.de

1898

75 + 420 (2008)

www.concrete.org.uk

1966

600 + 1000 (2007)

www.betonvereniging.nl

1927

2400 (2007)

www.concrete-austria.com, www.ovbb.at

1907

35 + 145 (2007)

www.betong.se

1912

40 + 830 (2004)

www.betoniyhdistys.fi

1926

55 + ? (2008)

www.betong.net

1954

915 (2004)

www. danskbetonforening.dk

1947

65 + 1300 (2008)

www.concrete.ie

1973

80 + ? (2008)

1980

600 (2007)

www.associazioneaicap.it

1971

22 + ? (2008)

www.afgc.asso.fr

1998

102 + 840 (2008)

www.cbsbeton.eu

1993

110 + 240 (2008)

1904

20 000 (2008)

1972

85 + 400 (2008)

1979

?

1965

365 + 7600 (2008)

1982

8500 (2008)

1978

?

1970

85 + ? (2008)

1980

27 + ? (2008)

www.ecsn.net

1993

12 zemí

www.tekna.no

1957

5 zemí

www.acf-org.com

2004

12 zemí

Evropa Německo Velká Británie Nizozemsko Rakousko Švédsko Finsko Norsko Dánsko Irsko Belgie

D O S V Ě TA V Y S P Ě L É H O

BETONU

8

Tab. 1 Základní údaje zahraničních betonářských společností Tab. 1 Essential data of the most eminent foreign concrete societies

Itálie Francie ČBS

Deutscher Beton- und Bautechnik Verein (DBV)/Německá společnost pro beton a stavební technologie The Concrete Society/Betonářská společnost Spojeného království Betonvereniging/Nizozemská betonářská společnost Österreichische Vereinigung für Beton- und Bautechnik (ÖVBB)/ Rakouská společnost pro beton a stavební technologie Svenska Betongföreningen/Švédská betonářská společnost Suomen Betoniyhdistys/Finská betonářská společnost Norsk Betonforening (NB)/Norská betonářská společnost Dansk Betonforening (DBF)/Dánská betonářská společnost The Irish Concrete Society/Irská betonářská společnost Groupement Belge du BétonBelgische BetonGroepering (BGG-GBB)/Belgická betonářská společnost Associazione Italiana Celcestruzzo Armato e Precompresso (Aicap)/ Italská betonářská společnost Association Française de Génie Civil (AFGC)/Francouzský svaz stavebních inženýrů Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS)

www.groupementbeton.be

Svět – výběr USA Brazílie JAR Japonsko Indie Singapur Austrálie Nový Zéland

American Concrete Institute (ACI)/ www.concrete.org Americká betonářská společnost Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACOM)/Brazilská betonářská www.ibracon.org.br společnost Concrete Society of Southern Africa/ www.concretesociety.co.za Jihoafrická betonářská společnost Japan Concrete Institute (JCI)/ www.jci-net.or.jp Japonská betonářská společnost Indian Concrete Institute (ICI)/ www.indianconcreteinstitute.org Indická betonářská společnost Singapore Concrete Institute (SCI)/ www.scinst.org.sg Singapurská betonářská společnost Concrete Institute of Australia (CIA)/ www.concreteinstitute. Australská betonářská společnost com.au New Zealand Concrete Society (NZCS)/ Betonářská společnost www.concretesociety.org.nz Nového Zélandu

Regiony Evropa Skandinávie Jihovýchodní Asie

European Concrete Society Network (ECSN)/Sdružení evropských betonářských společností Nordic Concrete Federation (NCF)/ Skandinávská betonářská federace Asian Concrete Federation (ACF)/ Asijská betonářská federace


5/2008

15

ností je tak bez výjimky efektivním průhledem do světa vyspělého světového betonu pro každého, kdo o to stojí. NĚMECKO Německá betonářská společnost (Deutscher Beton- und Bautechnik Verein – DBV) je vůbec nejstarších betonářskou společností světa, byla založena ještě v 19. století (1898). Je vedle britské a americké betonářské společnosti také institucí největší, nejváženější a finančně nejsilnější. Je to velmi vyspělá betonářská společnost země, se kterou má Česká republika mnohačetné, mimořádně významné vazby v nejrůznějších oblastech, betonové stavebnictví samozřejmě nevyjímaje. Není účelem tohoto článku postihnout vliv DBV na obchodní vztahy Německa a ČR, stačí jen připomenout množství na území ČR působíObr. 1 Organigram DBV Fig. 1 Organigram of DBV 1

cích firem, které jsou v majetku německých vlastníků, a množství staveb a provozů na území ČR, které jsou předmětem zájmu i německých subjektů. Na druhou stranu Německo bylo a stále je obrovským rezervoárem vyspělého know-how, a to nejen ve vlastním betonu, ale dnes ještě více v technologiích s betonem spjatých a v progresivních oblastech jeho aplikace. Německý Betonverein významně pomohl ČBS v jejím vzniku v polovině 90. let a pomohl jí – jako dosud jediné existující betonářské společnosti z bývalého východního bloku! – i v začlenění do Sdružení evropských betonářských společností (ECSN). DBV v průběhu svojí historie prošel řadou vývojových fází a dramatických změn, z nichž tou zatím poslední byla v průběhu 90. let probíhající transformace někdejší ryze „betonářské“ společnosti na moderní „technologickou“ společnost, která dnes funguje spíš jako výzkumně-technická instituce generující špičkové know-how podle potřeb velkých sta-

15 LET YEARS OF

ČBS CBS

vebních firem, dnes jediných řádných členů DBV. Několik základních poznámek k dnešní DBV: • řádnými členy jsou pouze stavební firmy (dodavatelé), • jiné firmy, projekční kanceláře, univerzity apod., a jednotlivci jsou „pouze“ mimořádnými členy, • významný podíl na obnově a vzestupu Německa v 50. až 70. letech, stavební boom po sjednocení Německa v letech 1989 až 1995, nárůst členů o bývalou NDR, • od roku 1995 do 2006 setrvalý pokles obratu stavebnictví i pokles členů (řádných ze 124 na 85, mimořádných z 477 na 390), od roku 2005 stabilizace a mírné zlepšení, • od dubna 1999 nové stanovy: změna forem členství, změna výše příspěvků – řádní členové už neplatí podle hrubého zisku (byly problémy s dokládáním jeho výše), platí podle vykázaného obratu (výnosů) dosaženého na území Německa,

Ì×âäZ Þèåã×Ú×

ÆÛÚéÛÚäßÙêìå

ÆÈ

Éê×ìÛØän êÛÙÞäåâåÝßÛ

Éê×ìÛØän ã×êÛèßZâï

Ìáåääe nðÛän

·Úãßäßéêè×ÙÛ ¼ßä×äÙÛ

Éê×ìÛØän æåè×ÚÛäéêìn

Xßìåêän æèåéêÛÚn

ÌfÚ× ×ìðáëã

ÆèåàÛáêåìZän

Ã×êÛèßZâï æèåØÛêåä

ÌÙÞåÚ ÀßÞåìÙÞåÚ

ÊÛÙÞäßÙáe æèåØâeãïåÙÞè×äï æèåéêÛÚn

½è×äêï ä×Ì×Ì

Éê×ìÛØän ìèåØ×

Áåìåìe ã×êÛèßZâï

ÐZæ×Ú

ÈÛÙïáâ×ÙÛ ¾åéæåÚ×Ûän éåÚæ×Úï

Äåìe êÛÙÞäåâåÝßÛ

GnðÛän à×áåéêß

ÄÛáåìåìe ã×êÛèßZâï

ÉÛìÛè

ÅÙÞè×ä×æÚï ×ìåÚänÙÞðÚèåà

ÌðÚfâZìZän Êè×äéÜÛè ðä×âåéên

ÌïØ×ìÛän ×ÚåáåäcÛänØëÚåì

Éæåàåì×Ùn ×êféäßÙnã×êÛèßZâï

ÉêÛÚ ÀßÞåðZæ×Ú

ÉäßåìZänÛãßén ¸ÛðæÛcäåéê æèZÙÛ

ÀßÞ

ËÚèßêÛâä ììåà

ÁåäÙÛæcänÛÛän

ºåÞâÛÚ ä×Úà×áåéên


5/2008

9

15 15


• po transformaci v roce 1999 je DBV technická instituce zaměřená na rozvoj betonu a betonářských technologií prioritně z hlediska potřeb generovaných jejími řádnými členy, tj. dnes stavebními firmami, které k tomu pro DBV naopak vytvářejí výší svých členských příspěvků přiměřeně dobré podmínky, • vzhledem k této skutečnosti nelze už dnes hovořit o „klasické“ nezávislosti DBV na vlivných zájmových skupinách stavebního trhu Německa, jako tomu bylo ještě v 90. letech a jak to pro betonářské společnosti propaguje např. ECSN. Obr. 1 ukazuje dnešní organizační schéma DBV, k tomu několik dalších postřehů. Německo je velmi rozvinutá země, problémy a dnešní procesy uvnitř jejího stavebnictví jsou v mnohém předobrazem zítřejších problémů (a cest jejich řešení) v dalších částech Evropy, ČR nevyjímaje. Typickými fenomény, které jiné státy obvykle zatím nesdílejí, jsou: • faktický důraz na životní prostředí a udržitelnou výstavbu: občané to požadují, veřejné rozpočty to umožňují, pro

2a

2b

stavební firmy je to perspektivní zdroj zakázek, • důraz na rekonstrukce, revitalizace, regenerace již existujících staveb: občané to požadují, veřejné rozpočty to podporují, pro stavební firmy je to technologicky nové a náročné, ale velkých stavebních investic „na zelené louce“ ubývá a nové už moc nebudou, Německo je víceméně „dostavěná“ země, • důraz na kombinaci stavebních materiálů a optimalizaci jejich použití, na provázanost technologie materiálů a stavebních technologií s nimi spjatými. DBV se, stejně jako všechny další betonářské společnosti, zaměřuje na podporu a rozvoj vědy a techniky orientovaných na beton, zároveň ale (DBV pracuje především pro stavební firmy) i na související stavební technologie. DBV tradičně vykonává stavební poradenství: Německo je rozděleno na pět oblastí, pro každou má DBV stavebního experta, který radí na stavbách, v laboratořích apod. DBV pořádá Dny stavebních technologií (Bautechnik- Tag) každý lichý rok, v roce 2009 budou v Drážďanech. Jsou vždy skvělou příležitostí seznámit se se skutečně špičkovými betonovými konstrukcemi a pokrokem v oboru betonu. DBV vyvíjí řadu aktivit a realizuje mnoho projektů. Zdrojem technických informací (v němčině) mohou být jednotlivé svazky vydávaných „merkblattů“ (technických pravidel) a „heftů“ (zpravidla souborů článků nebo příkladů k aktuálnímu tématu), (obr. 2). Rozsáhlá je i vzdělávací činnost, shodné kurzy probíhají vždy na různých místech Německa (obr. 3).

V E L K Á B R I TÁ N I E Vedle Německa (a v jiném stylu Francie) je nejvýznamnější evropskou betonářskou společností britská The Concrete Society UK. Její vliv je dán vedle tradice (formální vznik 1966, návaznost na spolky z počátku 20. století) i množstvím anglicky hovořících odborníků po světě, a zejména v bývalých britských koloniích a državách (Austrálie, Indie, Hongkong atd.). Z organigramu (obr. 4) je patrná výrazně jiná koncepce uspořádání než např. v Německu. Tradiční anglosaské uspořádání dodnes odráží demokratickou tradici regionálních skupin a zájmových klubů, kromě UK ji lze najít i v USA nebo Austrálii. Tyto společnosti si drží široké spektrum členské základny a tím i podstatně vyšší (relativní) nezávislost na vlivných hráčích stavebního trhu. Je to ovšem dáno tradičně velkým množství relativně menších podnikatelských subjektů, na rozdíl právě od dnešního Německa nebo Rakouska – a ovšem i Francie, kde koncentrace „moci“ v rukou velkých stavebních firem a stavebně-výrobních konglomerátů dosahuje nejvyšší úrovně. Concrete Society UK má mocný nástroj v precizních webových stránkách psaných univerzálně sdílenou angličtinou a v masivně distribuovaném časopise Concrete Engineering International (obr. 5c), který udržuje její aktivity (a na ně navázané obchodní zájmy) v meritu pozornosti desítek tisíc odborníků po celém světě. Má rovněž těsné vztahy s americkou ACI a společnostmi v Austrálii a např. v jižní Americe a v Japonsku.

Obr. 2 Obálky dvou základních řad technických dokumentů vydávaných DBV: a) DBV-Hefte, b) Merkblätter Fig. 2 Title pages of two of the most important DBV’s technical documents: a) DBV-Hefts, b) Merkblatts Obr. 3 Pozvánky na školení pořádaná DBV Fig. 3 Invitations to DBV’s training courses Obr. 4 Organigram Concrete Society UK Fig. 4 Organigram of the Concrete Society UK

3a

10

3b

3c

Obr. 5 Základní dokumenty vydávané Concrete Society UK: a) informační letáky, b) technická pravidla, c) časopis Concrete Engineering International Fig. 5 Basic documents issued by the Concrete Society UK: a) Information leaflets, b) Technical reports, c) Magazine Concrete Engineering International


5/2008

15

Skupiny pro významné oblasti

Regionální a klubová shromáždění

Skupiny se zvláštním zaměřením

Regiony

Valná hromada Výbor

15 LET YEARS OF

ČBS CBS

Technické projekty Supervize a technické poradenství

Skupina Navrhování

Výkonné řízení Ústřední kancelář

Projekty Kluby

Skupina Materiály Členové společnosti Projekty

Skupina Provádění Klienti a příznivci

Projekty

4 5a

5b

Concrete Society UK vydává skvělá technická pravidla (Technical Reports), která jsou pro svoji lapidárnost a srozumitelnou anglič-tinu i v podmínkách ČR efektivně k využití.

Hned po roce 2000 vznikla na území Velké Británie ještě další zajímavá a inspirující společnost, a to The Concrete Centre, do něhož vkládá prostředky hned několik mocných profesních svazů UK (readimix, cement, betonová prefabrikace aj.) a který s Concrete Society úzce spolupracuje. Smyslem tohoto centra je efektivní propagace betonu – kvalitní marketing, jehož produktem je řada zajímavých a využitelných materiálů zaměřených např. na vzhled a trvanlivost betonu.

ti, která např. od počátku předsedá ECSN, kterou také iniciovalo. Zcela výjimečným fenoménem jsou Holandské betonářské dny, které trvají sice jen jediný den, ovšem účastní se jich každoročně 4 000 až 5 000 expertů, a to včetně souběžné betonářské výstavy s více než 170 stánky (obr. 6b). Kultivovaný beton je v Nizozemsku obecně materiálem oblíbeným, a to od studenstkých závodů betonových kánoí, až pro špičkové kreace architektů a sochařů.

5c

NIZOZEMSKO Nizozemsko je zemí víceméně srovnatelnou s ČR, třebaže je zde počet obyvatel o 70 % vyšší. Nesrovnatelná je zatím ale celková vyspělost stavebního trhu, vyspělost a početnost skutečných odborníků akademické a výzkumné sféry, ale i správy na státní a lokálních úrovních. Po celých patnáct let existence ČBS slouží vedle Rakouska právě holandský Betonvereniging jako jistý předobraz možností a postupného vývoje naší betonářské společnosti. Historicky má Nizozemsko výjimečné množství středních a menších stavebních firem, projekčních kanceláří, různě zainteresovaných správ, institutů a výrobců všeho možného. Členská základna je zde proto velmi početná a „plochá“ – různorodá a demokratická. Nizozemsko je tradičně neobyčejně otevřené a participující, to platí i o jeho betonářské společnos-


5/2008

Obr. 6 Základní dokumenty, které vydává Betonvereniging: a) informační letáky, b) materiály k Holandským betonářským dnům Fig. 6 Basic documents issued by Betonvereniging: a) Information leaflets, b) Materials on Dutch Concrete Day

6a

6b

Pokračování článku v přístím čísle 6/08

11

S T5 A VL E BT N ČÍ BK SO N S T R U K C E 1 15

YEARS

OF

CBS

OBLOUKOVÉ

MOSTY – INSPIRACE A VÝZVY ARCH BRIDGES – INSPIRATION AND CHALLENGES MILAN KALNÝ Konstrukční beton je ideální materiál pro obloukové mosty. Probíhající vývoj v oblasti materiálů a stavebních technologií poskytuje mnoho příležitostí pro využití betonových nebo hybridních oblouků. Z historie stavebnictví známe řadu skvělých příkladů význačných obloukových mostů, které jsou inspirující i pro nové náročné projekty. Obloukové mosty jsou vhodné pro přírodní i městské prostředí. Jejich hlavní výhodou je přirozené předpětí vlastní tíhou a elegantní vzhled v souladu s krajinou, kde obloukové mosty často tvoří významné monumenty. Ekonomické důvody spojené s výstavbou však způsobily, že obloukové mosty se objevují poměrně málokdy, ačkoliv moderní oblouky mohou být rozumnou alternativou k jiným možnostem. Po delší době je v ČR nyní opět ve stavbě velký obloukový most přes chráněné Oparenské údolí na dálnici D8. The structural concrete is an ideal material for arch bridges. Ongoing development of materials and construction technology offer a lot of opportunities for application of concrete or hybrid arches. The history of engineering shows many brilliant examples of distinctive arch bridges and it is a source of inspiration for some new challenging projects. Arch bridges are suitable to both natural and urban environment. Their main advantage is natural prestressing by its self-weight and an elegant appearance in harmony with the landscape, where they often form its significant landmarks.

The economical aspects of their construction caused that arch bridges can be seen quite seldom, nevertheless, a contemporary arch can be viable alternative to other options. After a rather long period a large arch bridge is being built again in the Czech Republic on the D8 Motorway across a preserved Oparno valley. Beton a zejména železobeton se stal koncem 19. století ideálním materiálem pro stavbu obloukových mostů a postupně nahradil tradičně používaný kámen a zdivo. Díky své tvárnosti, pevnosti, trvanlivosti a uživatelem definovaným vlastnostem, což umožnil současný rozvoj technologie výroby a zpracování betonu, lze očekávat, že možnosti uplatnění betonu v konstrukčních systémech využívajících obloukového působení ještě zdaleka nejsou vyčerpány. Vývoj obloukových mostů ve světě stále pokračuje, dosažená rozpětí se zvětšují, konstrukce z nových materiálů mohou být subtilnější, kombinace materiálů a inovace v technologii výstavby poskytují velký prostor pro hledání individuálně tvarovaných konstrukcí vhodných pro daná rozmanitá prostředí. Ve výstavbě obloukových mostů lze sledovat tři základní vývojová období: do roku 1950 převládala stavba na klasické pevné skruži, v 60. letech nastupuje betonování nebo montáž letmo za pomoci aktivního provizorního vyvěšování závěsy s detaily odvozenými z technologie předpínání a v 90. letech nastupují hybridní konstrukce a progresivní kombinované technologie výstavby (obr. 1).

Obloukové konstrukce jsou založeny na 3 000 let starém objevu klenby v Mezopotámii, což je konstrukce, která se v přírodě běžně nevyskytuje. Zatímco trámové, zavěšené a visuté konstrukce mají své přírodní vzory, mezi nepravou „mykénskou“ klenbou a klasicky zaklenutým kamenným obloukem je převratný objev na počátku rozvoje starověkého stavebnictví. Idea jak přemostit velké rozpětí jednoduchou konstrukcí sestavenou ze stejných malých prvků s přirozenou pevností v tlaku je prostá a geniální současně. Pevnost oblouku je dána vhodně vedeným tvarem linie a uspořádáním jednotlivých skladebných prvků, k jeho vybudování byla dříve nutná znalost řemesla, dnes široký soubor znalostí o materiálech, konstrukcích a technologiích. Oblouk v kombinaci s mostovkou a základy představuje přirozený vyvážený systém, který velmi dobře ladí jak s volnou krajinou, tak i s urbanizovaným prostředím. Soulad tvaru a měřítka daný průběhem vnitřních sil, harmonie celku, detailů a okolí jsou v případě mnoha obloukových mostů vnímány podvědomě a nastavují standard elegance a krásy staveb. Ze všech různých typů mostů je oblouk nejvhodnější konstrukcí pro překročení překážek, jako jsou hluboká údolí s dobrými základovými poměry. Ploché oblouky se spolupůsobící mostovkou o jednom nebo více polích jsou velmi elegantní v městském prostředí. Ekonomické důvody však způsobily, že se s novými obloukovými mosty dnes setkáváme velmi zřídka. Často je nahrazují zavěšené konstrukce a letmo betonované rámy

Obr. 1 Přehled betonových obloukových mostů ve světě a v ČR Fig. 1 Review of concrete arch bridges in the world and Czech Republic Obr. 2 Most Risorgimento Fig. 2 Risorgimento Bridge Obr. 3 Most Salginatobel Fig. 3 Salginatobel Bridge Obr. 4 Most Sandö Fig. 4 Sandö Bridge Obr. 5 Most Tamins Fig. 5 Tamins Bridge 1

12

Obr. 6 Mosty na ostrově Krk Fig. 6 Krk Island Bridges BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

15

nebo spojité nosníky, které se vyznačují jednodušším prováděním a menšími nároky na technologické vybavení a zkušenosti dodavatele. Moderní metody výstavby oblouků s postupným vyvěšováním pomocí předpínací techniky umožňují návrat obloukových mostních konstrukcí do realizace. Dokončené mosty skutečně potvrzují, že i oblouk středního a velkého rozpětí může být někdy ekonomickou alternativou a všechna rizika návrhu a provádění mohou být snížena na minimum. Kvalitně provedené obloukové mosty mají dlouhodobou životnost prověřenou u některých typů konstrukcí stovkami let provozu. Využívají přitom jednu základní přednost,

kterou je optimální využití betonu “předepnutého” vlastní tíhou konstrukce. Obloukové konstrukce obvykle staticky spolupůsobí s rámovými mostovkami nebo jsou kombinované s táhly. Různé obloukové mosty jsou nezaměnitelné a tvoří výrazně charakteristický krajinný prvek. VÝVOJ

B E T O N O V Ý C H O B LO U K O V Ý C H

MOSTŮ VE SVĚTĚ

Rozvoj výstavby obloukových mostů z kamene nastal ve starověké Římské říši a znalost tohoto umění se udržela přes celý středověk až do 19. století. Známý Darbyho Ironbridge zahájil v roce 1779 éru litinových a později ocelových obloukových mostů. V letech 1812 až 1822

2

15 LET YEARS OF

ČBS CBS

zavádí inženýr Louis Vicat ve Francii průmyslovou výrobu cementu a ve stejném období používá prostý beton pro základy a oblouky mostu o sedmi polích délky 22 m. Tento první betonový masivní obloukový most na světě dodnes stojí a převádí národní silnici č. 20 přes řeku Dordogne u Souillacu. Vývoj železobetonu zahájil J. Monier v roce 1849, v roce 1867 tento materiál patentuje a v roce 1875 postavil první železobetonový obloukový mostek o rozpětí 16,50 m v zahradách hradu markýze de Tiliére u Chazeletu. V letech 1887 až 1891 již bylo postaveno tři sta dvacet betonových obloukových mostů v Německu, Rakousku, Maďarsku a Švý-

3 4

5

6 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

13

15 15

Č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30


Jméno mostu Wanxian přes Yangtze, Chong-qing Krk I přes Vinodolski K. Jiangjiehe přes Wu, Gui-zhou přes Colorado u Hoover dam (ve stavbě) Yongjiang, Guangxi Gladesville, Sydney Amizade přes Parana Chishi Datong, Gu-izhou Infante D. Henrique, Porto Almö Bridge, Stenungsund (zničený) Bloukrans Arrabida, Porto Fujikawa Sando, Kramsfors Chateubruand, St. Malo Tensho, Takamatu Los Tilos Wilde Gera Svinesund Šibenik Barelang Krk II přes Vinodolski K. Xiaonanmen, Si-chuan Beppu-Myouban Fiumarella Zaporoze přes Dněpr (siln.&žel.) Rio Zezere Kylltall Xuguo, He-nang Kashirajima Tab. 1 Přehled třiceti největších obloukových mostů ve světě (bez mostů typu CFST) Tab. 1 List of thirty longest arch bridges in the world (without CFST type)

Rok 1997 1980 1995 2008 1996 1964 1965 1997 2002 1980 1983 1963 2003 1943 1990 2000 2004 2000 2005 1966 1998 1980 1990 1989 1961 1952 1993 1999 2001 2003

Rozpětí [m] 420 390 330 323 312 305 290 280 280 278 272 270 265 264 261 260 255 252 247 246 245 244 240 235 231 228 224 223 220 218

7

8

Obr. 7 Most v Turku Fig. 7 Turku Bridge Obr. 8 Most Kylltal Fig. 8 Kylltal Bridge Obr. 9 Most Wanxian Fig. 9 Wanxian Bridge

carsku o rozpětích až 40 m podle patentu firmy Wayss & Freitag. V roce 1892 patentuje J. Melan v Rakousku samonosnou skruž z příhradově sestavené výztuže oblouku. Významný posun v technologii výstavby obloukových mostů znamenaly mosty přes Isar v německém Grünwaldu, trojkloubový oblouk o dvou polích délky 70 m a Gmündertorbel o rozpětí 79 m ve Švýcarsku od Mörsche z roku 1903, dále most Risorgimento v Římě (obr. 2), velmi smělý oblouk od Hennebiquea o rozpětí 100 m (1910), železniční viadukt Langwieser se 100m polem ve Švýcarsku od Züblina a Schürcha (1914) a Freyssinetův most v Plou14

Země Čína Chorvatsko Čína USA Čína Austrálie Brazílie/Paraguay Čína Portugalsko Švédsko Jižní Afrika Portugalsko Japonsko Švédsko Francie Japonsko Španělsko Německo Švédsko/Norsko Chorvatsko Indonésie Chorvatsko Čína Japonsko Itálie Ukrajina Portugalsko Německo Čína Japonsko

9

gastel přes řeku Elorn o rozpětí 186 m (1930), kde tři stejná pole byla vybudována na plovoucí skruži. Velmi výrazný přínos pro vývoj betonových obloukových mostů znamenala činnost švýcarských inženýrů Roberta Maillarta, autora unikátních mostů Salginatobel (obr. 3) o rozpětí 90 m z roku 1930, mostu Vessy o rozpětí 56 m z roku 1936, a Christiana Menna, který navrhl mnoho skvělých obloukových mostů, jako např. Tamins (obr. 5) s hlavním polem 100 m v roce 1962. Jejich mosty se vyznačují mimořádně citlivým přístupem k přírodnímu prostředí, jednoduchými tvary a efektním konstrukčním řešením.

Klasické období obloukových mostů budovaných obvykle na skruži končí se zavedením předpjatého betonu. Přesto však díky rozvoji technologie postupně rostou maximální dosažená rozpětí obloukových mostů – Sandö, 264 m, 1943 (obr. 4), Arrabida, 270 m, 1963, Gladesville, 305 m, 1964, Krk, 390 m, 1980 (obr. 6), Wanxian, 420 m, 1997 (obr. 9) a počet velkých realizovaných oblouků se stále zvyšuje. Při vhodných geologických podmínkách je oblouk stále velmi vhodnou mostní konstrukcí v širokém rozmezí od 40 do 250 m. Pro rozpětí větší než 80 m se dnes nejčastěji využívá techno-


5/2008

15

logie výstavby pomocí vyvěšování, příkladem zdařilé realizace je např. most Kylltalbrücke, 223 m, 1998 (obr. 8). Ploché městské mosty s nízkým vzepětím většinou kombinují obloukové působení s trámovou nebo rámovou mostovkou, k mimořádně povedeným realizacím patří např. most v Turku (obr. 7) z roku 1985, který má ve vrcholu tloušťku pouze 0,86 m na rozpětí 71,2 m, a jehož detaily navrhl ve stylu kvalitního finského designu M. Ollila. Od devadesátých let se pro oblouky největšího rozpětí velmi často používá hybridní technologie CFST (Concrete Filled Steel Tubes), jde o ocelové trubko-

vé konstrukce vyplněné vysokopevnostním betonem. Beton účinně brání lokálnímu boulení ocelových trubek a zajišťuje pevnost prvků v tlaku. Ocel pokrývá tahové namáhání a značně zvyšuje pevnost i tažnost betonu díky efektu ovinutí průřezu. Montáž mostu obvykle probíhá postupným vyvěšováním, otáčením nebo vysouváním větších ocelových dílů. Jejich menší hmotnost umožňuje běžnými montážními postupy překonat i velká rozpětí. Stabilita se zajišťuje kombinací pomocných podpor a závěsů podle místních podmínek. Po dokončení a uzavření ocelové konstrukce se postupně pumpuje beton odspoda čerpadly do jednot-

10

11

12

13

14

15


5/2008

15 LET YEARS OF

ČBS CBS

Obr. 10 Most přes Lužnici v Bechyni Fig. 10 Bechyně Bridge over the Lužnice Obr. 11 Most přes Vltavu ve Štěchovicích Fig. 11 Štěchovice Bridge over the Vltava Obr. 12 Most přes Lužnici v Táboře Fig. 12 Tábor Bridge over the Lužnice Obr. 13 Most přes Vltavu v Podolsku Fig. 13 Podolsko Bridge over the Vltava Obr. 14 Štefánikův most v Praze po rekonstrukci Fig. 14 Rehabilitated Štefánik Bridge in Prague Obr. 15 Most přes Váh v Komárně Fig. 15 Komárno Bridge over the Váh

15

15 15

Č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12


Jméno mostu Podolsko, přes Vltavu Oparno (ve stavbě) Loket, přes Ohři Senohraby, přes Šmejkalku Štěchovice, přes Vltavu Komárno, přes Váh Dolní Loučky (železniční) Borovsko Bechyně, přes Lužnici Píšť Zbraslav, přes Vltavu Tábor, přes Lužnici

Rok 1942 2010 1975 1944 1939 1958 1953 1942 1928 1942 1962 1936

Rozpětí [m] 150 135 126 120 114 112,5 110 100,6 90 90 86 81,6

Vzepětí [m] 41,8 29,9 38,5 25,5 19 8,5 29,7 18,5 38 20 12,75 20,4

Tloušťka [m] 2,00 / 2,00 1,30 / 2,40 2,00 / 2,34 1,20 / 1,20 2,20 / 1,20 1,12 / 8,96 1,50 / 2,50 0,70 / 1,30 2,00 / 4,20 0,60 / 1,10 1,10 / 1,60 0,56 / 1,03

16 17

Tab. 2 Přehled dvanácti největších obloukových mostů v ČR Tab. 2 List of twelve longest arch bridges in the Czech Republic Obr. 16 Most přes Vltavu ve Zbraslavi Fig. 16 Zbraslav Bridge over the Vltava Obr. 17 Most přes Ohři v Lokti Fig. 17 Loket Bridge over the Ohře

livých trubních profilů. Tímto způsobem byl dokončen i dnes největší hybridní most na světě přes řeku Yangtze v oblasti Wushan o rozpětí 460 m. Jen v Číně bylo do roku 2007 postaveno touto metodou 131 mostů o rozpětí přes 100 m, z toho 33 o rozpětí přes 200 m (viz obr. 1). VÝVOJ

B E T O N O V Ý C H O B LO U K O V Ý C H

ČR První železobetonový obloukový most s horní mostovkou byl postaven v roce 1903 přes Bečvu v Přerově o třech polích o rozpětí 22,4 m, tento most se nezachoval, neboť byl zničen za války. V Postoloprtech se nachází vícepolový trojkloubový most z prostého betonu z roku 1909 o rozpětích 31 m. Z prostého betonu byly postaveny i Mánesův most (1914) a Libeňský most (1928) v Praze. Podle vzoru železobetonového mostu v Hořepníku s dolní zavěšenou mostovkou (1912) od Stanislava Bechyně byla vybudována řada obdobných mostů přes Jizeru. Dalším mostařským dílem bylo přeMOSTŮ V

16

mostění Labe v Nymburce z roku 1912 s maximálním polem 40 m a přemostění Berounky v Plzni z roku 1917 dvěma poli o rozpětí 55 m. V roce 1928 byly dokončeny tři velké vetknuté obloukové mosty ze železobetonu – most přes řeku Moravu v Uherském Ostrohu s dolní mostovkou o rozpětí 53 m, přemostění hlubokého údolí řeky Lužnice v Bechyni (obr. 10) sdruženým mostem pro silnici a železniční trať s rozpětím oblouku 90 m a trojpolový most přes Vltavu v Kralupech nad Vltavou s poli 60 + 80 + 60 m. Od třicátých letech minulého století byla postavena řada obloukových mostních konstrukcí ze železobetonu s horní spolupůsobící železobetonovou mostovkou, např. Jiráskův most přes Vltavu v Praze (1933) a Švehlův most přes Lužnici v Táboře o rozpětí 82 m v roce 1936 (obr. 12). Při přípravě výstavby první československé dálnice z Prahy na Brno se překročila rozpětí obloukových mostů poprvé hranici 100 m – u dnes zatopeného mostu Borovsko a u dosud provozo-

vaného mostu v Senohrabech na úseku Praha-Mirošovice, jejich stavby byly zahájeny již v roce 1939. Mimo dálnici byly dokončeny i dva největší železobetonové obloukové mosty. Byl to most dr. Edvarda Beneše přes Vltavu ve Štěchovicích z roku 1939 (obr. 11) s komorovými oblouky a zavěšenou dolní mostovkou o rozpětí 114 m a největší český most ze železobetonu – elegantní oblouk o rozpětí 150 m v Podolsku se systémem odlehčovacích kleneb (obr. 13), který byl ve své době vysoce uznáván a oceněn na výstavách v roce 1938 v Paříži a o rok později v Lutychu a získal titul „Krásný most Evropy“. Po válce ještě několik let doznívá první etapa vývoje železobetonových obloukových mostů, než je nahradil nastupující předpjatý beton. Klasickým městským obloukovým mostem z té doby je pražský Štefánikův most přes Vltavu v Praze (obr. 14), postavený na ocelové trubkové skruži v roce 1951. V roce 1953 pak byl dokončen železniční obloukový most Dolní Loučky u Tišnova o rozpětí 110 m. K úspěšným realizacím českých inženýrů nepochybně patří i velmi smělý most přes Váh v Komárně (obr. 15) z roku 1958 od akademika St. Bechyně. Dva poslední velké mosty využívají již novou technologií výstavby. Most přes Vltavu ve Zbraslavi o rozpětí 86 m (obr. 16)


5/2008

15

je u nás prvním představitelem samonosné svařované výztuže kombinované s „B“ systémem, kdy obvyklé dřevěné bednění bylo nahrazeno drátěným pletivem doplněným ocelovou sítí. Další vývojový stupeň této technologie výstavby byl použit v roce 1975 při stavbě mostu přes Ohři u Lokte (obr. 17) o rozpětí 126 m z roku 1975 se samonosnou svařovanou výztuží oblouku kombinovanou s klasickým dřevěným bedněním. Použití obloukových konstrukcí ze železového betonu v mostním stavitelství pro rozpětí polí nad 40 m bylo pak až do dnešní doby pouze ojedinělé, např. u mostu přes Radbuzu v Plzni nebo nadjezdu nad silničním okruhem kolem Prahy u Ruzyně. V nedávné době bylo mnoho našich obloukových mostů rekonstruováno, často u nich stačil statický přepočet a sanace povrchů. TYPY

O B LO U K O V Ý C H M O S T Ů

A T E C H N O LO G I E V Ý S TAV BY

Základním prvkem obloukových mostů je tlačený oblouk, jehož střednice je navržena s ohledem na minimalizaci ohybového namáhání. Okrajové podmínky mají tři základní varianty: vetknutý oblouk (L : f = 2 až 10), dvoukloubý oblouk (L : f = 4 až 12), oblouk se třemi klouby (L : f = 5 až 12). Podle vztahu oblouku a mostovky máme oblouky s horní,

mezilehlou a dolní zavěšenou mostovkou. Ve většině případů oblouk staticky spolupůsobí s rámově připojenou horní mostovkou. Příčné řezy oblouků jsou obvykle plnostěnné desky nebo obdélníkové komorové průřezy, volba je dána zejména rozpětím a technologií výstavby. Variabilita možných uspořádání je velmi široká, jak lze vidět v následujících příkladech. Možnosti technologie výstavby jsou rozmanité podle místních podmínek: • klasická metoda výstavby na pevné skruži podepřené nad terénem je vhodná pro menší oblouky do cca 60 m, v současnosti je příliš nákladná, avšak do roku 1950 byla standardem pro většinu obloukových mostů (Sandö, Gladesville, Bechyně, Tábor, Podolsko), • výstavba na skruži podporované visutou pomocnou konstrukcí je vhodná pouze výjimečně pro nepřístupná údolí, • výstavba na samonosné skruži se používá nad nepřístupným terénem pro rozpětí do 60 m, samonosná skruž je velmi nákladná, • Melanovy oblouky se samonosnou betonářskou nebo tuhou výztuží. Průřez se obvykle betonuje po částech. Tato metoda se nyní často používá na Dálném Východě i pro velké rozpětí (Zbraslav, Loket, Wanxian), • betonáž oblouku po lamelách letmo s vyvěšováním z předmostí (Bloukrans),

18a


15 LET YEARS OF

ČBS CBS

• betonáž oblouku po lamelách letmo s vyvěšováním přes pomocný pylon (Seidelwitz, Oparno), • betonáž nebo montáž oblouku letmo spolu rámovou mostovkou a zpětným kotvením (Krk, Kylltalbrücke, Los Tilos), • betonáž oblouku po lamelách letmo s pomocnou stojkou a vyvěšováním přes pylon, • symetrická letmá výstavba vícepolových oblouků vyvážená pomocí pevného/provizorního pilíře nad společným základem (Sungai Dinding), • betonáž v téměř svislé poloze nad patkou s následným sklopením. V současnosti vhodné spíše pro ocelový nebo spřažený oblouk (Argetobel), • hybridní obloukové mosty typu CFST.

Obr. 18 Vizualizace alternativy mostu Lochkov Fig. 18 Visualization of the alternative proposal for Lochkov Bridge Obr. 19 Vizualizace mostu přes Oparenské údolí Fig. 19 Visualization of the Oparno Valley Bridge Obr. 20 Vizualizace mostu přes Sázavu na dálnici D3 Fig. 20 Visualization of the Sázava Bridge on the D3 Motorway

18b

20 5/2008

17

15 15


P R O J E K T O B LO U K O V É H O M O S T U PŘ ES OPAR E NSKÉ Ú DOLÍ Most se nachází v Chráněné krajinné oblasti České středohoří, v území které je součástí III. zóny CHKO. Mostním objektem přechází dálnice cennou lokalitu Oparenské údolí, proto byla návrhu přemostění a způsobu výstavby věnována značná pozornost. Během výstavby není možné provádět stavební práce v údolí mezi strmým svahem na pravém břehu Milešovského potoka a tratí ČD. Most je umístěn vysoko nad údolím a je opatřen protihlukovými stěnami tak, aby ani během provozu nedošlo k ovlivnění prostředí v Oparenském údolí. Architektonické působení mostu vyplývá z navržené konstrukce, která má optimalizovaný tok vnitřních sil a celkový tvar harmonizující s okolím (obr. 19). Obloukový železobetonový most byl zvolen s ohledem na požadované rozpětí cca 135 m, postup výstavby letmou betonáží s vyvěšováním, vyloučení stavební činnosti v Oparenském údolí, estetické působení a minimalizaci budoucí údržby. Patky oblouku, stejně jako všechny pilíře a opěry mostu jsou založeny vysoko nad údolím, kde jsou uloženy zvětralé a navětralé horniny skalního podloží v nevelké hloubce. Hladina podzemní vody byla zastižena pouze ve vrtech na dně údolí a při zakládání se neuplatní. Geologické poměry jsou příznivé pro plošné zakládání pilířů a opěr v hloubce cca 3 m pod terénem. Patky oblouku se zazubenou základovou spáru jsou založeny v úrovni 4 až 5 m pod terénem, kde na svahu u pražské opěry v místě patky se nacházejí navětralé ruly třídy R3 již v hloubce cca 3 m, u ústecké opěry je rozhraní R3 navětralých rul v hloubce cca 4,5 m. Puklinatost Literatura: [1] Bechyně S.: Betonové mosty obloukové, TP 66, SNTL 1962 [2] Billington D. P.: The art of structural design a Swiss legacy, Princeton University, 2003 [3] Troyano L. F.: Bridge Engineering a global perspective, Thomas Telford Ltd., 2003 [4] Radic J., Chen B.: Long arch bridges, Chinese-Croatian Joint Colloquium, 2008 [5] Kalný M., Kvasnička V., Němec P., Komanec J., Brož R.: Projekt a zakládání obloukového mostu Oparno, Betonářské dny, 2008

18

a úklon vrstev nejsou výrazné a umožňují zachycení značných vodorovných sil. Opěry mostu jsou navrženy jako masivní s přístupem k ložiskům z prostoru před lícem opěry a s možností kontroly mostních závěrů zespoda. Součástí opěr jsou zavěšená křídla. Z estetických důvodů je přední líc opěry zaoblen a částečně obložen kamenným obkladem z křemenného porfyru. Ze stejného materiálu jsou provedeny obklady svahu pod mostem a schodiště vedle křídel opěr. Samostatné pilíře a pilíře nad obloukem jsou navrženy jako stěnové plného průřezu. Každý sloup má opsaný půdorysný rozměr 5,5 x 1,1 m (0,8 m nad obloukem) se zkosením stěn k vnějším hranám a prolomením ve střední části. Prostupy nad obloukem umožňují prohlídky a údržbu, prostupy pod mostovkou prosvětlují konstrukci při šikmých pohledech a také usnadňují budoucí údržbu. Kromě krajních pilířů, na nichž jsou umístěna hrncová ložiska, jsou všechny ostatní pilíře spojeny klouby s mostovkou. Výška pilířů je proměnná v rozsahu od 10 až 31 m podle úrovně terénu pod mostem, pilíře nad obloukem mají výšku do 17 m. Železobetonový dvoutrámový oblouk tloušťky 1,3 až 2,4 m, šířky 7 m se skloněnými boky z betonu C45/55 je hlavním nosným prvkem mostu. Osa oblouku a osa všech pilířů na oblouku je přímá, směrové zakřivení mostu je dosaženo proměnným odsunem osy mostovky o cca ± 0,35 m. Podélně předpjatá desková mostovka má konstantní tloušťku 1,2 m. Příčný spád obou mostů je pravostranný 2,5 %, u ústecké opěry se zvětšuje až na 3,5 %. Šířka mostovky 14,3 m. Spodní deska průřezu je široká 7 m, vyložení konzol mostovky činí 3,5 m. Mostní závěry jsou navrženy povrchové těsněné lamelové závěry s úpravou pro snížení vlivů dynamických účinků a emise hluku. Po sejmutí ornice a provedení hrubých terénních prácí probíhá výstavba spodní stavby běžným způsobem. Základové bloky pilířů 2, 3, 12 a 13 jsou zajištěny zemními kotvami navrženými pro zachycení sil od provizorních závěsů. Výstavba mostu je navržena metodou letmé betonáže oblouku se zpětným vyvěšováním. Jako první bude stavěn levý most symetricky z obou stran údolí. Po dokončení patek oblouku, opěr a samostatných pilířů bude provedena část mostovky od opěr až za pilíře nad patkami oblouku. Krajní část oblouku v délce cca 11 m bude beto-

nována na pevném lešení, další lamely oblouku v délce maximálně 6 m budou betonovány pomocí speciálního betonážního vozíku letmo. Po dokončení každé lamely a přesunu vozíku do další polohy bude udržována stabilita rostoucí konzoly pomocí kabelových závěsů. Poslední třetina závěsů je vedena přes pomocný pylon umístěný nad pilířem u patky oblouku. Po dokončení a rozepření středu oblouku budou dokončeny pilíře nad obloukem včetně zbývající části mostovky a dokončeno mostní vybavení. Z ÁV Ě R Obloukové mosty představují nepochybně náročné konstrukce zejména z hlediska organizace a technologie výstavby, avšak málokteré jiné mosty se hodí více do přírodního i městského prostředí. Po dlouhém období je v ČR opět připraven k realizaci velký obloukový most. Stavba mostu Oparno byla zahájena v roce 2008, zhotovitelem mostu je Metrostav, a. s., divize 5, projektantem Pontex, s. r. o. Projektové řešení bylo prakticky bez připomínek schváleno všemi odpovědnými orgány, včetně odborů životního prostředí a správy CHKO, a setkalo se i s kladným přijetím veřejností. Autoři věří, že realizace tohoto mostu povede k prověření technologie výstavby oblouků s vyvěšováním a k rehabilitaci výstavby obloukových mostů. Nevyužitou příležitostí pro stavbu obloukového mostu se stal most přes Lochkovské údolí na Pražském silničním okruhu, kde autor se spolupracovníky navrhl pro zhotovitele nerealizovanou alternativu mostu (obr. 18a, b). Další možnosti, kde lze uplatnit tuto technologii je přemostění Vltavy na pražském silničním okruhu u Suchdola o rozpětí min. 200 m a přemostění Sázavy o rozpětí 252 m na dálnici D3 (obr. 20). Za nejvhodnější koncepční řešení pro obě lokality pokládá autor komorový železobetonový oblouk se spřaženou ocelobetonovou mostovkou. Fotografie © Tomáš Malý (11, 12, 13, 16), Milan Kalný (3, 7, 8, 14, 15, 17, 18, 19, 20) a archiv autora. Vizualizace Mojmír Kalný (18 a 19) a Ivan Kurovský (20). Ing. Milan Kalný Pontex, s. r. o. Bezová 1658, 147 14 Praha 4 e-mail: [email protected]


5/2008

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

STAVENIŠTNÍ STACIONÁRNÍ ČERPADLA CIFA Výškové budovy, ať už bytové nebo administrativní, se velmi často navrhují jako železobetonové skelety s tuhým jádrem a stěnovým nebo sloupovým nosným systémem. Z těchto důvodů je bezpodmínečně nutné být obeznámen s problematikou výroby – betonáže těchto prvků. V současné době existují dva základní druhy betonáže svislých a vodorovných konstrukcí: • pomocí věžového jeřábu s betonářským košem, • použití stacionárního čerpadla či autočerpadla a čerpání čerstvého betonu potrubím. Při zohlednění způsobu zpracování čerstvého betonu pro konkrétní stavbu z hlediska ekonomického, organizačního a technologického kritéria vyplývá, že čerstvý beton pro všechny konstrukce s objemem nad 40 m3 je u výškových budov efektivnější dopravovat pomocí čerpadla. Italská firma CIFA má ve svém výrobním programu úplný sortiment technologie pro výrobu, dopravu a ukládání betonu. Nezanedbatelnou část její produkce tvoří segment staveništních čerpadel. Staveništní čerpadla se na celkové produkci čerpadel betonu v sortimentu CIFA podílejí cca 30 % a jejich podíl neustále roste. V rámci výrobního programu se jedná o tři ucelené výrobní řady, pokrývající oblast výkonu od 37 až po 120 m3/h. Čerpadla jsou určena pro různorodé využití při čerpání betonu v tunelech, na otevřených staveništích a všude tam, kde je potřeba dopravovat beton na značné vzdálenosti, popř. do značných výšek. Všechny výkonové řady staveništních čerpadel jsou vybaveny rozvodem vody pro mytí s rychlospojkami a ostřikovací hadice jsou vybaveny mycími tryskami. Do standardní výbavy dále patří vodní čerpadlo s tlakem 20 barů, kabelovým dálkovým ovládáním, soupravou pro mytí potrubí, odkládací schránkou s nářadím

a při použití pohonu Dieselovým motorem je samozřejmostí akustický signál případné poruchy motoru. Jako pohonné jednotky jsou používány buď elektromotory s výkonem od 30 do 110 kW nebo motory DEUTZ o výkonu od 37 do 118 kW. V rámci výbavy na přání pak mohou být motory DEUTZ vybaveny katalyzátorem nebo vodním výfukem. Mezi výbavu na přání patří také elektrický vibrátor na roštu násypky, vícestupňové odstředivé vodní čerpadlo s výkonem 300 l/min a tlakem 20 barů, hydraulicky hnaný vícestupňový kompresor a další položky. Všechny typy staveništních čerpadel CIFA používají osvědčené čerpací jednotky s otevřeným hydraulickým okruhem.

til má proměnnou tloušťku stěny. Vymezovací kroužek mezi ventilem a otěrovou deskou umožňuje perfektní stírání betonu z desky a trvale udržuje konstantní vzdálenost mezi deskou a ventilem. Hydraulický systém s uzavřeným okruhem a reverzním chodem umožňuje dosažení vysokých provozních parametrů, zejména vysokého tlaku a výkonu. Čerpací jednotka typu HPG se vyznačuje plynulým a tichým chodem, vysokou spolehlivostí a snadnou a jednoduchou údržbou. Současně umožňuje konstrukce hydraulického okruhu snadné a rychlé přepnutí mezi nízkým provozním tlakem (HPC 1410) a vysokým tlakem (HPC 817). Staveništní čerpadla HPC jsou dodávána s pohonem samostatným Dieselovým motorem DEUTZ TCD 2013 o výkonu 190 kW, který je vybaven přehledným elektronickým panelem pro řízení všech funkcí motoru. Motor pohání hydraulické čerpadlo s axiálními písty. Celkový počet vyrobených kusů se stále stoupajícím počtem čerpadel svědčí o jejich spolehlivosti a oblíbenosti u zákazníků. CIFA je přesvědčena, že svou charakteristickou spolehlivostí a příznivým poměrem cena/výkon je schopna se na českém a slovenském trhu prosadit i v tomto segmentu strojů pro ukládání betonu. Jan Boštík Technická podpora a prodej techniky CIFA

Nejnovější typ čerpadla je inovovaný model HPC 1410 / HPC 817. Podstatnou změnou oproti dosavadním modelům je použití nové čerpací jednotky s uzavřeným hydraulickým okruhem typu HPC. Čerpací jednotka je vybavena S-ventilem z vysoce otěruvzdorné litiny a stejně jako u předchozích typů i tento S-ven-


5/2008

Obchodní zastoupení a technická podpora: AGROTEC a.s., Divize stavební techniky Ing. Martin Buček VOLEJTE: (00420) 724 313 099 PIŠTE: [email protected] Radek Vinkler VOLEJTE: (00420) 724 881 894 PIŠTE: [email protected]

Literatura: [1] Bajza A., Rouseková I.: Technológia betónu, Bratislava 2006

19

TÉMA TOPIC

SOUČASNÉ

SVĚTOVÉ TRENDY VÝSTAVBY MRAKODRAPŮ CURRENT TRENDS IN SKYSCRAPER CONSTRUCTION VLASTIMIL ŠRŮMA Cílem tohoto článku je přiblížit současné světové trendy ve způsobu využití, umístění a koncepčního řešení mrakodrapů, a to jak budov supervysokých (super-tall buildings, výška podle regulí [1] mezinárodně respektovaného CTBUH – Council for Tall Buildings and Urban Habitat – od 300 m, tedy od cca osmdesáti podlaží), tak i v dnešním způsobu chápání budov výškových (high-rise buildings, výška od 150 m). Článek se až na výjimky nezabývá budovami jen „vysokými“, tj. budovami podle regulí [1] mezi 23 a 150 m, kam zatím bez výjimky spadají i nejvyšší budovy v České republice. This study focuses on current trends in use, location and conceptual design of up-to-date skyscrapers, both the supertall buildings (over 300m in high following the regulations of the highly respected CTBUH – Council for Tall Buildings and Urban Habitat) and the so called high-rise buildings, i.e. buildings over 150m in high as widely approved. The article does not deal, with only minor exceptions, with buildings between 23 and 150m though they are commonly counted as „high“ in the Czech Republic where still no one skycraper is situated till now. Po desetiletích, kdy mezi mrakodrapy dominovaly americké kancelářské budovy, můžeme pozorovat v posledních dvanácti letech jednak postupný, ale významný posun od čistě administrativních objektů k budovám pro bydlení a smíšené, víceúčelové využití, jednak přesun těžiště výstavby výškových budov

1

ze Severní Ameriky do Asie. Na přelomu 20. a 21. století jsme zároveň svědky výrazných změn ve využití budov ve městech, která mají s mrakodrapy nejdelší zkušenost. V Chicagu byla nedávno celá skupina kancelářských budov transformována na bytové domy nebo budovy se smíšeným využitím a tento jev nabývá velkých rozměrů i v dnešním New Yorku. V centru Manhattanu se mění na rezidenční objekty řada velkých hotelů. Tato přestavba monumentálních budov v srdci New Yorku je sice působivá, s množstvím nových projektů, které se dnes realizují v Asii, ovšem nesnese srovnání. Je stále zjevnější, že plánovat dnes stavbu nové výškové budovy znamená už dopředu počítat s vysokou pravděpodobností toho, že ji dříve nebo později čeká změna využití a že je to třeba v projektu a při její realizaci zohlednit. Před neblahým 11. zářím 2001 stálo po světě dvacet osm mrakodrapů s výškou přes 300 m a jen dva další byly

Tab. 1 Deset nejvyšších budov světa – rok 1988 Tab. 1 Ten world’s tallest skyscrapers in 1988 Poř. 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

20

Budova Sears Tower One World Trade Center Two World Trade Center Empire State Building Aon Center John Hancock Center Chrysler Building JP Morgan Chase Tower Wells Fargo Plaza First Canadian Place

Město Chicago New York New York New York Chicago Chicago New York Houston Houston Toronto

Stát USA USA USA USA USA USA USA USA USA Kanada

Rok 1974 1972 1973 1931 1973 1970 1930 1982 1983 1975

Výška 442 417 415 381 346 344 319 303 302 298

Materiál Ocel Ocel Ocel Ocel Ocel Ocel Ocel Smíšený Ocel Ocel

Využití Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Smíšené Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře

Obr. 1 Soubor osmdesáti sedmi rozestavěných mrakodrapů Jumeirah Lake Towres v Dubaji Fig. 1 Set of 87 Jumeirah Lake Towers in Dubai under construction

ve výstavbě. V současnosti je dokončeno sice „jen“ třicet čtyři takto vysokých budov, více než šedesát dalších je už ovšem rozestavěno. Navzdory předpovědím o konci mrakodrapů jako následku zničení newyorských „dvojčat“ se stal pravý opak a mrakodrapy se dnes budují dříve nevídaným tempem. První boom výstavby výškových budov a mrakodrapů přišel počátkem 30. let a přinesl budovu Chrysleru (1930, 319 m) a těsně nato Empire State Building (1931, 381 m). Toto období vystřídala hospodářská krize, která znamenala nadlouho konec podobně smělých projektů. Na další vlnu mrakodrapů bylo třeba čekat až do počátku 70. let, kdy byly postaveny obě věže World Trade Center v New Yorku (1972 až 1973, 417 a 415 m) a chicagská Sears Tower (1974, 442 m). I toto vzepětí vystřídal určitý hospodářský (a motivační) útlum, který dalším podobným projektům už nedal vzniknout. Současný boom mrakodrapů, který nastartovaly Petronas Towers v Kuala Lumpuru (1998, 452 m), Jim Mao Tower v Šanghaji (1999, 421 m) a Burj Al Arab v Dubaji (1999, 321 m) se zatím zdá být bez konce. Jsme svědky stále nových vln výstavby celých skupin mrakodrapů v řadě oblastí světa, zejména v Asii


5/2008

TÉMA TOPIC a na Blízkém Východě, speciálně v Dubaji (obr. 1). Nelze přehlédnout také řadu velkých sídel, která se náhle v těchto letech stávají městy mrakodrapů, jako Moskva, Londýn, ale třeba i Panama City a Istanbul. A úplně nedávno se objevila zřetelná vlna nových mrakodrapů i v USA. Kromě prostého faktu, že je ve výstavbě ještě nedávno těžko představitelné množství výškových budov, a skutečnosti, že se jejich masová výstavba přesunula na východní polokouli, je důležitý i posun v účelu využití mrakodrapů a rovněž změna v hlavním konstrukčním materiálu výškových budov, kterým se jasně stává beton, a to beton stále vyšších pevností. Je to jasně patrné např. z přehledů deseti nejvyšších světových budov, které stály dokončeny v roce 1988, 1998 a 2008 a z výhledu deseti nejvyšších budov světa v roce 2011 (tab. 1 až 4 – zdrojem údaje z [1] až [3]). Mezi deset nejvyšších budov světa se v roce 1988 dostaly dva projekty v Hustonu jako výsledek tehdejšího místního ekonomického rozmachu (viz [4] a [5]). Všech deset nejvyšších budov je umístěno na severoamerickém kontinentu, stejně jako tomu bylo po dlouhá desetiletí předtím. Na seznamu se ale poprvé objevuje budova, v níž je tradiční ocel nosné konstrukce kombinována s betonem. V roce 1998 se mezi deseti nejvyššími mrakodrapy světa poprvé objevily budovy postavené v Asii. Prvním takto vysokým mrakodrapem, který byl navržen neamerickým architektem, se stala budova Central Plaza v Hongkongu (1992, 374 m, architekt Dennis Lau). Asijské projekty vyplňují dokonce přes 50 % tabulky a zároveň i desátá nejvyšší budova s velkou rezervou překonává hranici 350 m. Po řadu desetiletí byla budova Chrysler v New Yorku jediným mrakodrapem, jehož součástí byla špice. V roce 1998 tvořily budovy se špicí – trend zahájený v nové éře budovou Bank of China Tower v Hongkongu (1989, 367 m, I. M. Pei & Partners) – plných 60 % z nejvyšších deseti budov. Po více než století dominovala mrakodrapům jako konstrukční materiál ocel. Z tabulky je vidět, že čistě ocelové mrakodrapy tvořily v roce 1998 už jen 40 % nejvyšších deseti budov světa. Z přehledu nejvyšších mrakodrapů k roku 2008 je patrné dosažení naprosté „nadvlády“ Asie nad Severní Ameri-


Budova Petronas Tower 1 Petronas Tower 2 Sears Tower One World Trade Center Two World Trade Center CITIC Plaza Shung Hing Square Empire State Building Central Plaza Bank of China Tower

Město Kuala Lumpur Kuala Lumpur Chicago New York New York Kanton Shenzhen New York Hongkong Hongkong

Stát Malajsie Malajsie USA USA USA Čína Čína USA Čína Čína

Rok 1998 1998 1974 1972 1973 1997 1996 1931 1992 1989

Výška 452 452 442 417 415 390 384 381 374 367

Materiál Smíšený Smíšený Ocel Ocel Ocel Beton Smíšený Ocel Beton Smíšený

Využití Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře

Stát Tchaj-wan Čína Malajsie Malajsie USA Čína Čína Čína Čína USA

Rok 2004 2008 1998 1998 1974 1999 2003 1997 1996 1931

Výška 509 492 452 452 442 421 415 390 384 381

Materiál Smíšený Smíšený Smíšený Smíšený Ocel Smíšený Smíšený Beton Smíšený Ocel

Využití Kanceláře Smíšený Kanceláře Kanceláře Kanceláře Smíšené Kanceláře Kanceláře Kanceláře Kanceláře

Rok 2009 2010 2010 2011 2004 2011 2008 2010 1998 1998

Výška 819 609 577 541 509 501 492 484 452 452

Materiál Beton/ocel Smíšený Beton Smíšený Smíšený Smíšený Smíšený Smíšený Smíšený Smíšený

Využití Smíšené Smíšené Hotel Kanceláře Kanceláře Smíšené Smíšené Smíšené Kanceláře Kanceláře


Budova Taipei 101 World Financial Center Petronas Tower 1 Petronas Tower 2 Sears Tower Jin Mao Tower Two Int‘l Finance Center CITIC Plaza Shung Hing Square Empire State Building

Město Tchaj-pej Šanghaj Kuala Lumpur Kuala Lumpur Chicago Šanghaj Hongkong Kanton Shenzhen New York

Tab. 4 Deset nejvyšších budov světa – předpoklad roku 2011 Tab. 4 Ten world’s tallest skyscrapers – estimation in 2011 Poř. 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Budova Burj Dubai Chicago Spire Mekkah Royal Clock Tower Hotel World Trade Center One Taipei 101 Burj Al Alam Shanghai World Financial Center International Commerce Centre Petronas Tower 1 Petronas Tower 2

Město Dubaj Chicago Mekka New York Tchaj-pej Dubaj Šanghaj Hongkong Kuala Lumpur Kuala Lumpur

Stát SAE USA S. Arábie USA Tchan-wan SEA Čína Čína Malajsie Malajsie

Tab. 5 Deset nejvyšších betonových budov světa – předpoklad roku 2011 Tab. 5 Ten world’s tallest concrete buildings – estimation in 2011 Poř. 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Budova Mekkah Royal Clock Tower Hotel Dubai Towers Doha Trump International Hotel & Tower Princess Tower Marina 101 Al Hamra Tower Wanhao Financial Center Emirates Park Towers Hotel & Spa 1 Emirates Park Towers Hotel & Spa 2 CITIC Plaza


Město Mekka Dauhá

Stát S. Arábie Katar

Rok 2010 2010

Výška 577 437

Materiál Beton Beton

Využití Hotel Smíšené

Chicago

USA

2009

415

Beton

Smíšené

Dubaj Dubaj Kuvajt Chongqing

SAE SAE Kuvajt Čína

2009 2010 2010 2009

414 412 412 398

Beton Beton Beton Beton

Rezidenční Smíšené Kanceláře Kanceláře

Dubaj

SAE

2010

395

Beton

Smíšené

Dubaj

SAE

2010

395

Beton

Smíšené

Kanton

Čína

1996

391

Beton

Kanceláře

5/2008

21

TÉMA TOPIC

kou, na němž by ani v New Yorku zničená „Dvojčata“, která by mezi deseti nejvyššími budovami stále ještě zůstávala, nic nezměnila. Trend ústupu od oceli jako dominujícího konstrukčního materiálu nejvyšších budov, který lze vysledovat cca od roku 1998, se prohloubil, významnou roli v něm sehrál právě i kolaps ocelových věží World Trade Center po teroristickém útoku 11. září 2001. Na seznamu zůstávají dva americké mrakodrapy jako už jediní zástupci čistě ocelových konstrukcí. Předpokládaný seznam deseti nejvyšších budov, které by měly být dokončeny k roku 2011, potvrzuje dominanci Asie. USA se ovšem do seznamu vracejí, a to mj. i rezidenční věží Chicago Spire (2010(?), 609 m, Santiago Calatrava), která převezme status nejvyšší americké budovy. Oblast Perského zálivu se definitivně prosazuje jako jedna z nejvýznamnějších lokalit staveb mrakodrapů, a to je zde ve stavbě s dokončením brzy po roce 2010 několik dalších věží s výškou nad 500 m. Jen v Dubaji a Abu Dhabi se staví a připravuje výrazně víc mrakodrapů než v celé Severní Americe. Evropa je zcela v pozadí s jedinou výjimkou, a tou je Moskva. Dalším zřetelným trendem je změna ve využití mrakodrapů: dříve jasně dominující kancelářské budovy ustupují smíšeným koncepcím, kdy jsou jednotlivé části budov užívány ke zcela různým účelům. To souvisí se změnou systému vlastnictví budov a jejich pronajímáním. Stojí za povšimnutí, že s výjimkou Petronas Towers už žádný z mrakodrapů na seznamu nenese korporátní jméno. Materiálově smíšené konstrukční systémy vhodně kombinující beton a ocel se osvědčily a u nejvyšších budov v současnosti jasně převládají. Tab. 5 přináší pro zajímavost výhled nejvyšších budov světa pro rok

2011, jejichž nosné konstrukce lze klasifikovat jako čistě betonové. VÝVOJ

V UMÍSTĚNÍ A VYUŽITÍ

150 M Při bližším pohledu na vývoj umístění a využití budov nad 150 m lze snadno zjistit, že trendy zaznamenané u skupiny budov supervysokých platí pro soubor „všech“ výškových budov světa zcela shodně. Tab. 6 a 7 shrnují údaje o téměř 3 000 výškových budovách, které jsou k roku 2008 buď již dokončené, nebo jsou v pokročilé fázi rozestavěnosti. Podíváme-li se na to, kde se nacházela většina výškových budov v roce 1995, stále bylo ještě skoro 2/3 takto vysokých budov soustředěno na americkém kontinentu, v naprosté většině na území USA. Už to ale znamenalo oproti roku 1980 (85 %) významný pokles. V letošním roce (2008) tvoří americké výškové budovy (i včetně rozestavěných projektů) ovšem už jen necelých 28 % (!) a podíl rozestavěných výškových budov v této části světa nečiní ani 20 %. Nejaktivnější oblasti světa co do výstavby výškových budov jsou dnes jednoznačně na východní polokouli. Zatímco na Blízkém východě, ve východní Asii a v Austrálii bylo v roce 1980 dohromady ani ne 10 % výškových budov, v roce 1995 už přes 31 %. V současnosti činí podíl hotových a rozestavěných budov nad 150 m výšky v těchto částech světa téměř 69 %. A podíváme-li se na situaci v umístění rozestavěných výškových budov, zjistíme, že se jich právě v těchto oblastech staví přes 77 %! Jen na Blízkém Východě je v současnosti rozestavěno téměř čtvrtina všech nově budovaných mrakodrapů světa, přičemž ještě v roce 1980 zde taková budova nebyla prakticky žádná! Velké změny lze v průběhu posledních VÝŠKOVÝCH BUDOV NAD

Tab. 6 Vývoj v umístění budov výšky nad 150 m Tab. 6 Trends in location of high-rise buildings over 150 meters Kontinent/oblast světa

1980

1995

Americký kontinent Asie a Oceánie Blízký Východ Evropa Afrika Celkový počet výškových budov

84,9 % 9,9 % 0,0 % 4,3 % 0,9 %

64,5 % 31,2 % 0,1 % 3,7 % 0,5 %

324

820

22

2008 + rozestavěné budovy 27,7 % 59,0 % 9,8 % 3,3 % 0,2 % 2800 (odhad)

Pouze rozestavěné budovy 18,4 % 54,5 % 23,0 % 3,8 % 0,3 % 250 až 350 (odhad)

cca třiceti let vysledovat i ve využití výškových budov. Z tab. 7 je zřejmý významný pokles využití mrakodrapů jako kancelářských objektů (z 85 % v roce 1980 na 78 % v roce 1995 a na pouhých 47 % v současnosti). A podíváme-li se na všechny rozestavěné budovy nad 150 m, už jen necelých 27 % je jich stavěno jako kancelářské objekty. Opačný vývoj zaznamenaly rezidenční objekty, v kategorii mrakodrapů v roce 1980 naprosto okrajová záležitost (5 %). Ještě v roce 1995 tvořily výškové budovy určené k bydlení ani ne 10 %. Do roku 2008 ovšem tento poměr vyskočil přes 35 % a z nově rozestavěných mrakodrapů jich je jako rezidenční domy budováno už přes 47 %! Stabilní nárůst zaznamenává i smíšené využití výškových budov (5 % v roce 1980, 7 % v roce 1995, 11 % v roce 2008, ale už přes 17 % z celkového počtu v současnosti budovaných mrakodrapů) a tento trend se nezdá být u konce. Při pohledu na vývoj dokumentovaný tab. 6 a 7 (zdrojem údaje z [1]) lze lapidárně konstatovat, že dřívější místo severoamerických kancelářských mrakodrapů postupně zaujaly asijské výškové bytové domy. To je jedním z hlavních zjištění, které lze získat klasifikací velkého množství projektů výškových budov, které jsou právě v realizaci. SMÍŠENÉ

VYUŽITÍ JAKO NOVÝ TREND

SOUČASNÝCH VÝŠKOVÝCH BUDOV

Výškové budovy, jejichž účel je vícerý a využití smíšené a co nejuniverzálnější, nabývají na oblibě. Korporátní kancelářské budovy, ještě před pár desetiletími impozantní urbanistické monumenty mnoha měst, jsou postupně vytlačovány výškovými budovami záměrně stavěnými s víceúčelovým, smíšeným využitím. Součástí prakticky všech nových a v současnosti budovaných mrakodrapů největších

Tab. 7 Vývoj využití budov výšky nad 150 m Tab. 7 Trends in high-rise building use Dominantní využití budovy

1980

1995

Kanceláře Smíšené Rezidenční Hotel

84,7 % 5,2 % 5,2 % 4,9 %

78,3 % 6,6 % 9,6 % 5,5 %

2008 + rozestavěné budovy 47,3 % 11,0 % 35,3 % 6,4 %


Pouze rozestavěné budovy 26,8 % 17,7 % 47,3 % 8,2 %

5/2008

TÉMA TOPIC

3 Obr. 2 Uspořádání komplexu Roppongi Hills Fig. 2 Configuration of Roppongi Hills complex Obr. 3 Prostředí komplexu Roppongi Hills Fig. 3 Roppongi Hills environment Obr. 4 Mori Tower jako centrum Roppongi Hills Fig. 4 Mori Tower as a centerpiece of Roppongi Hills 2

výšek, ať už obsahují převážně kanceláře, nebo je jejich využití plánovaně smíšené – jako Petronas Towers, Taipei 101 nebo Burj Dubai – je špičkové nákupní centrum, atraktivní shopping mall s přehlídkou značkových obchodů světoznámých firem. Téměř až do přelomu tisíciletí byly až na výjimky všechny supervysoké budovy světa stavěny pro jediný, poměrně vyhraněný účel, většinou jako administrativní budovy naplněné kancelářemi. Od té doby rychle roste počet výškových budov určených pro smíšené využití a řada dříve jednoúčelových administrativních budov je dnes přebudovávána tak, aby byly schopny v další fázi své životnosti sloužit více účelům. V kategorii v současnosti rozestavěných výškových budov se dnes podíl takto profilovaných objektů už blíží 20 %. Narůstající oblibu smíšeného využití výškových budov lze vysvětlit několika jevy. V poměru k rychle rostoucímu počtu budovaných mrakodrapů relativně ubývá velkých nájemců z řad obchodních společností nebo státních organizací, které by byly schopny svými pracovníky tyto budovy naplnit a sebou neobsazené části budov dále efektivně pronajímat. Na druhou stranu je dnešní svět místem nakumulování obrovských volných finančních prostředků v řádu mezi deseti a dvaceti biliony dolarů, které lze mj. investovat i do vlastnictví celých sou-

borů výškových budov ve strategických oblastech s cílem se ziskem tyto budovy dále prodat nebo pronajímat jako celek nebo po jednotlivých rezidenčních nebo kancelářských jednotkách. Typickou oblastí, kde masově probíhá spekulace na zisky z důvodně očekávaného příštího rozvoje je Blízký východ. Souběžně s tím se – navzdory zdražující energii – stává jedním z nejrychleji rostoucích průmyslů světový turismus. A tak se velkým nájemcem mrakodrapů nového tisíciletí stávají vedle korporací i hotelové řetězce. Nahrává tomu i fakt, že zvláště ambiciózní lidé už se dnes nebrání bydlení ve velkých výškách, a to ani dlouhodobému; mnohdy naopak platí, že čím výše, tím lépe – čím vyšší číslo patra, tím vyšší je vnímaný společenský status jeho obyvatele. Dalším faktorem je skutečnost, že velké metropole dnes ze sociálních, environmentálních ale i ekonomických důvodů cíleně integrují řadu městských funkcí v rámci svých jednotlivých čtvrtí. To má např. za následek, že se dříve poměrně obvyklé „úřednické“ čtvrti doplňují právě víceúčelovými výškovými budovami nabízejícími kromě nákupů i odstíněné stravovací příležitosti, možnost zábavy a kultury a řadu dalších prakticky orientovaných služeb. Tento trend je v Evropě markantní např. v Moskvě, kde se právě takové výškové budovy staví


5/2008

4

po takřka čtyřiceti letech stavební odmlky, samozřejmě ve zcela změněném klimatu tohoto města. Donedávna nepředstavitelný nárůst výškových budov tohoto víceúčelového zaměření ale právě zaznamenává i Velká Británie, kdy např. londýnské centrum bude již rozestavěnými pěti budovami výšky 220 až 300 m do několika let změněno k nepoznání a kdy nové výškové ikony sanu23

TÉMA TOPIC

5

7

6 Obr. 5 Midtown Tower jako centrum Tokyo Midtown Fig. 5 Midtown Tower as a focal point of Tokyo Midtown Obr. 6 Prostředí komplexu Tokyo Midtown Fig. 6 Tokyo Midtown environment Obr. 7 Schéma komplexu Tokyo Midtown Fig. 7 Scheme of Tokyo Midtown complex

jící zároveň svoje okolí už získaly i Birmingham (10 Holloway Circus, 2006, 130 m, Ian Simpson Architects), Liverpool (West Tower, 2007, 140 m, Aedas Architects) nebo Manchester (Beetham Tower, 2006, 169 m, Ian Simpson Architects). Z dopadu několika již realizovaných výškových budov tohoto charakteru je zjevné, že se v rámci svého okolí stávají novým urbanistickým ohniskem přitahujícím přítomnost a žádoucí aktivity obyvatelstva, a to tím více, čím lépe dokáží svým koncepčním řešením vystihnout potřeby daného městského mikroregionu a čím úspěšněji se jim svoji architektonickou úrovní podaří danou oblast zkultivovat. Dle mého názoru výjimečně zdařilou ukázkou této kultivace, doslova komplexní stavebně-kulturní asanací dříve ne24

příliš vzhledného velkoměstského prostředí Tokia, se staly projekty Mori Tower v komplexu Roppongi Hills (2003, 238 m, Kohn Pedersen Fox Associates, www.roppongihills.com, obr. 2 až 4) a Midtown Tower v komplexu Tokyo Midtown (2007, 248 m, Nikken Sekkei Ltd., www.tokyomidtown.com, obr. 5 až 7). Podobně tomu věřme bude s Freedom Tower, dnes New World Trade Center One, (2011(?), 541 m, Daniel Libeskind a SOM, www.nyc-tower. com) budovanou na místě zničených „Dvojčat“ na newyorském Manhattanu, s rozestavěnou Russia Tower v Moskvě (2012(?), 612 m, Foster & Partners, www.russianland.com/projects/russiatower.php) a s první londýnskou budovou výšky nad 300 m, mrakodrapem Shard London Bridge (2011(?), 306 m, Renzo Piano) jehož stavba rovněž už začala. Ačkoliv tyto projekty tvoří jen malou část z celkového počtu v současné vlně stavěných výškových budov, právě odvaha a efektivnost, s jakou mění prostředí zavedených čtvrtí renomovaných měst, napovídají, že jsme možná svědky prvních zástupců skutečně nové generace výškových budov, která tím, že je svým účelem a uspořádáním vůči městskému prostředí otevřená a vstřícná, bude obyvateli měst také se zájmem a pochope-

ním přijata. To by mohlo vést k širšímu akceptování tohoto typu budov i v kontinentální Evropě, která se po událostech konce 60. let jako celek uzavřela do pasivního (a v mnohém velmi pohodlného) hyperkonzervatismu a v řadě projevů až hystericky odmítá jakékoliv výraznější změny podoby svých historických sídel vytvořených velmi kreativními prapředky, ovšem už ve středověku nebo nejméně v 19. století. SPECIFIKA

VÝŠKOVÝCH

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

Mrakodrapy tohoto využití jsou obdobně různorodé a zároveň v mnohém sobě podobné po celém světě. Typický půdorys patra je rovněž všude obdobný, nicméně evropské budovy mají díky přísnějším normám na přirozené osvětlení kancelářských prostor obecně menší vzdálenost pláště budovy od komunikačních jader. Tato minimální hodnota je normami přímo předepsaná např. ve Francii a v Německu, jiné evropské země (např. Belgie) předepisují minimální kvalitu osvětlení pracovního místa, což má obdobné důsledky. To má byť poněkud nepřímo za následek menší půdorysy evropských výškových budov určených ke kancelářskému využití, resp. omeze-


5/2008

TÉMA TOPIC Obr. 8 Výšková budova Vienna Twin Towers Fig. 8 Vienna Twin Towers Obr. 9 Hlavní atrium nákupního centra Langham Place v Hongkongu Fig. 9 Main atrium of Langham Place shopping mall in Hong Kong Obr. 10 Svislý řez komplexem Megabox v Hongkongu Fig. 10 Visual representation of Megabox interior arrangement 9 Obr. 11 Schéma uspořádání komplexu Megabox Fig. 11 Schema of Megabox principal arrangement

11

8

ní jednoho jejich půdorysného rozměru, oproti budovám např. americkým. Celkově náročnější, mnohdy velmi přísné požadavky na výškové budovy ve vyspělých evropských zemích tak vyvíjejí značný tlak na nápaditost architektů a schopnost inženýrů, což na druhou stranu vede k řadě progresivních, byť obecně dražších konstrukčních řešení, aplikovaných následně i v jiných částech světa. Z poslední doby je možné ilustrovat tento trend budovami Highlight v Mnichově (2003, 126 m, Murphy/Jahn, www.highlight-towers.com) a Vienna Twin Towers ve Vídni (2001, 126 m, Massimiliano Fuksas, www.businessparkvienna.com, obr. 8). Obecně lze konstatovat, že i v tom se projevuje pro moderní Evropu charakteristický, pro někoho ovšem možná poněkud konzervativní důraz na robustní, široce sdílenou kvalitu životního a pracovního prostředí, které jsou jasně upřednostňovány před realizací příliš výrazných projektů (a výškové stavby jsou jistě jejich ztělesněním), jejichž smysl není obecně srozumitelný a pozitivně vnímaný. Výškové budovy v některých oblastech ale svoje výrazné specifické rysy mají. Pro administrativní mrakodrapy v Hongkongu je např. charakteristická malá hloubka kancelářských prostor a často malý celý příčný půdorysný rozměr budovy a umístění komunikačních jader na bocích objektu. Z umístění většiny těchto budov na poměrně strmých svazích ostrova Hong Kong nebo při pobřeží poloostrova Kowloon je zřejmé, že právě takové řešení

10


5/2008

25

TÉMA TOPIC

Obr. 12 Vizualizace vnitřního uspořádání Tokyo International Forum Fig. 12 Visual representation of Tokyo International Forum interior arrangement Obr. 13 Schéma uspořádání budovy Tokyo Intarenational Forum Fig. 13 Schema of Tokyo International Forum arrangement Obr. 14 Celkový pohled na komplex Megabox Fig. 14 General view of Megabox complex Obr. 15 Vstupní atrium 1 komplexu Megabox Fig. 15 Entrance atrium of Megabox shopping mall

12

13

budov maximalizuje rozsah vnitřních prostor s výhledem na moře, což je přesně to, co nájemci těchto budov žádají. Přesunutí komunikačního a ztužujícího jádra asymetricky k okraji půdorysu, nebo umístění jader po stranách budovy jsou ovšem také jedinými logickými možnostmi, jak dosáhnout optimálního využití kancelářských pater budov malého půdorysného rozměru v prostředí tak drahých pozemků a tedy tak husté zástavby, jaké jsou charakteristické právě pro Hongkong. NÁKUPNÍ

A Z Á B AV N Í C E N T R A

ROSTOU DO VÝŠKY

Nákupní a zábavní střediska, která byla až donedávna v naprosté většině součástí i jinak (smíšeně) využívaných výškových budov a zaujímala v nich obvykle několik nejnižších podlaží, se v poslední době stávají stále častěji samostatnou kategorii využití budov nad 150 m výšky. 26

Rostou totiž do výšky víc a víc. Více než šestipodlažní obchodní domy a nákupní centra byly považovány za vysoké už před třiceti lety. Lze je najít většinou v Asii, typicky v Hongkongu a Singapuru, jinde jen výjimečně, např. v Chicagu (Water Tower Place, www.shopwatertower.com), které zůstává jedním z mála amerických měst, kde lidé vertikální uspořádání nákupního centra přijali. I dnes jsou nová nákupní a zábavná centra tohoto typu doménou Asie, jejich funkce je už zásadně propojená a jejich souhrnná výška od počátku tisíciletí dále vzrostla: z padesáti devíti podlaží Langham Place Tower v Hongkongu (2005, 255 m, www.langhamplace.com.hk, obr. 9) zaujímá komplexní nákupní a zábavní centrum plných patnáct pater. A nedávno dokončený Megabox, rovněž v Hongkongu (2007, 176 m, www.megabox. com.hk, obr. 10 a 11) mrakodrap s třiceti pěti podlažími, v sobě skrývá shopping mall nového typu o plných devatenácti (!) patrech. Nad oběma těmito projekty jsou umístěna další patra kanceláří, přičemž Langham Place ještě obsahuje hotel o čtyřiceti dvou podlažích situovaný za těsně probíhající ulicí a spojený s hlavní budovou prosklenou efektně položenou lávkou. Typickým znakem těchto vertikálních megastředisek je, že jsou jejich jednotlivé zábavní nebo nákupní zóny pro přehlednost sdruženy do určitých bloků vždy o třech až pěti podlažích a uspořádány kolem svého vlastního atria nebo vyvýšeného centrálního prostranství. Do každého takového tematicky vymezeného

bloku se lze od hlavních vchodů do komplexu dostat přímo tzv. expresními eskalátory často značných délek (přes 80 m v Langham Place). Ty se sice pohybují normální rychlostí, dopravují ale návštěvníky přes řadu podlaží vždy až do centra příslušného tematického bloku. Speciálními výškovými budovami se stávají i kongresové, vzdělávací a vědecké komplexy jako výraz skutečnosti, že tyto jednotlivé funkce se u velkých institucí stále více prolínají a navíc kombinují s kulturními potřebami zajišťovanými státem nebo městem. To vede k jejich soustřeďování do velkých, dnes často už výškových budov. Působivým příkladem tohoto typu budovy je jedenáctipodlažní Tokyo International Forum (1990, Rafael Viñoly Architecs, www.t-i-forum.co.jp, obr. 12 a 13). Tyto rozsáhlé, soběstačné komplexy už nic neváže na centra měst, potřebují naopak prostor pro parkoviště aut velkého množství svých návštěvníků. Langham Place je ještě situován do hustě osídlené oblasti poloostrova Kowloon poblíž stanice podzemní dráhy Mong Kok. Megabox leží ale ještě severněji a k nejbližší stanici metra, odkud jeho návštěvníky zatím zdarma přepravují speciální autobusy, je to přes 400 m. Teprve v budoucnosti se toto centrum stane součástí širšího komplexu několika nových administrativních budov realizovaných na místě někdejší přístavní periférie. Vertikální Megabox otevřený v červnu 2007 (obr. 14 a 15) zatím prokazuje svoji životaschopnost, počet jeho návštěvníků je údajně dostatečný a dále roste.


5/2008

TÉMA TOPIC

14

15

Tab. 8 Vývoj počtu budov nad 150 m výšky mezi lety 1901 a 2020 Tab. 8 Growing number of high-rise buildings during each decade since 1901 Desetiletí 1901–1910 1911–1920 1921–1930 1931–1940 1941–1950 1951–1960 1961–1970 1971–1980 1981–1990 1991–2000 2001–2010 2011–2020

JAK

Počet budov realizovaných v daném desetiletí 1 7 37 20 4 20 74 162 294 597 cca 1720–1780 3000 (odhad)

Celkový počet postavených budov na konci desetiletí 1 8 45 65 69 89 163 325 619 1216 cca 3000 6000 (odhad)

D LO U H O P OT R VÁ D N E Š N Í V L N A

O B L I BY V Ý Š K O V Ý C H B U D O V ?

Výrazný útlum ve výstavbě mrakodrapů, který nastal počátkem 70. let, byl výsledkem řady faktorů, z nichž možná nejvýznamnějším byla nechuť běžných obyvatel vyspělých zemí – zejména USA, které byly tradičním domovem supervysokých budov – právě proti těmto z jejich pohledu nabubřelým, samoúčelným, extrémně drahým a ještě ke všemu zranitelným konstrukcím. Navenek byla tato nechuť argumentována třeba jako odpor proti velkým, lidský rozměr jakoby ztrácejícím a neútulným prostranstvím, která tehdejší administrativní výškové budovy někdy provázela. V hlubší rovině to byl ovšem důsledek deziluze z politického vývoje na konci 60. let a následující vlna občanské skepse vyspělé euroamerické civilizace, která její obyvatele odvedla od zájmu o „velké společné projekty“ a jejich podpory k obecně mnohem konzervativnějšímu důrazu na individualizované zájmy soukromé a skupinové. Následující energetic-

Nárůst oproti předchozí dekádě [%]

83 99 90 96 cca 140 100 (odhad)

ká a hypoteční krize spolu s hrozbou teroristických útoků na výškové budovy jako koneckonců jeden ze symbolů západního světa pak mnohaletý chlad vůči mrakodrapům jen upevnily. Útlum stavby mrakodrapů trval ve světě až do počátku 90. let, v Evropě a USA ještě o deset let déle. Je příznačné, že byl přerušen startem výstavby mrakodrapů ve východní Asii a na Blízkém Východě, tedy v oblastech, které mezitím hospodářsky nesmírně vyspěly a které si navíc z minulosti vůči výškovým budovám nenesou žádnou zátěž. Z odhadu, dnes už do značné míry reálného, počtu projektů, které budou dokončeny do roku 2010, tedy do konce této dekády, a s využitím podkladů, které jsou běžně k dispozici (např. server CTBUH [1]) o výškových budovách nad 150 m realizovaných v minulosti, je patrné (tab. 8), že množství výškových budov se zvyšovalo mezi lety 1950 a 2000 každých deset let v průměru vždy na cca dvojnásobek. Během současné dekády lze ovšem očekávat nárůst výškových budov o plných


5/2008

Literatura: [1] Podklady serveru CTBUH (Council for Tall Buildings and Urban Habitat) [2] Podklady serveru SkyscraperCity (www.skycrapercity.com) [3] Podklady serveru Emporis (www. emporis.com) [4] Zaknic I., Smith M., Rice D.: 100 of the world’s tallest buildings, Imagis Publ., 1998 [5] Binder G. (editor): 101 of the world’s tallest buildings, CTBUH, 2006

140 % ve srovnání s jejich počtem v roce 2000, takže se jejich celkový počet v roce 2010 dá reálně odhadnout už na téměř 3 000! I kdyby současné tempo výstavby pokleslo zpět na průměrný nárůst 100 % během dalších deseti let, což asi nejde vzhledem k rizikovému hospodářskému vývoji v řadě oblastí světa vyloučit, i tak lze očekávat, že bude v roce 2020 na světě cca 6 000 budov s výškou nad 150 m. A i kdyby bylo v důsledku dnes nepředvídatelných událostí zastaveno zahajování nových projektů, už jen dobudování rozestavěných staveb zajišťuje současné vlně výškových budov trvání ještě na řadu příštích let.

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

27

TÉMA TOPIC

POČÁTKY A VÝVOJ K BURJ DUBAI

BETONOVÝCH MRAKODRAPŮ: OD

INGALLS

EMERGENCE AND DEVELOPMENT 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. 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 highrise construction is also briefly discussed in the paper. Pouze beton, jako žádný jiný stavební materiál, dává architektům a inženýrům na výběr jakou užít technologii výstavby, ale také jaké vlastnosti bude mít použitý materiál. Jestliže se architekt s inženýrem rozhodnou pro konstrukci z betonu, musí specifikovat množství proměnných: jeho konečnou pevnost, trvanlivost, systém bednění, požadavky na náběh pevností, vlastnosti, množství a umístění výztuže, vzhled pohledových ploch a mnoho dalšího. Výsledkem je, že oblast vysokých betonových budov se neustále rychle mění a jejich limity jsou opakovaně dosahovány a překračovány. První použil kompozitní konstrukci u skutečně vysoké budovy Fazlur Khan ze Skidmore, Owings & Merrill (SOM) v roce 1960. To otevřelo cestu k současným velmi vysokým budovám typu Petronas Tower a Jin Mao. 28

Cestujíce v čase člověk pozná, že umění primitivní přípravy a použití betonu bylo známo římským stavitelům i v Egyptě za vlády faraónů. Současný vývoj a výzkum nastartovali koncem devatenáctého a začátkem dvacátého století takoví muži jako Monier, Hennebique, Ransome a Talbot. Beton ve svých návrzích a konstrukcích budov užívali architekti a inženýři, např. Frank Lloyd Wright, Pier Luigi Nervi, Robert Maillart a trochu později Fazlur Khan. Jistě, betonové mrakodrapy se začaly stavět až o něco později, ale každý z jmenovaných přispěl svým podílem k vývoji a užití betonu v té podobě, jak ho známe dnes. D ÁV N Á H I S T O R I E Velmi vysoké budovy jsou relativně mladým doplňkem měst po celém světě. Až technologie devatenáctého století umožnily jejich vývoj. Železo, beton a zdivo jsou známé v civilizacích už dlouhou dobu, ale v jiné podobě. Zdivo je nejstarší materiál. Beton je naopak ve své dnešní podobě nejmladší ze tří jmenovaných. Výzkum ukázal, že staré civilizace (Féničané a jejich kolonie, Mykénská kultura na Kypru, Minoanská kultura na Krétě, Egypt a Mezopotámie) používali vápenec jako vazný prvek ve svých maltách. V konstrukcích starších než 1 200 př. n. l. byly nalezeny leštěné betonové podlahy a plochy s tvrdou barvenou omítkou. V prvních stoletích stejně jako dnes byly čas, peníze a lidské schopnosti velmi důležitými faktory při výběru stavebního materiálu [2]. Řemeslná dovednost byla požadována pro vybudování bednění, ale nebylo snadné najít zručné řemeslníky v dobách, kdy všechnu práci plnily velké skupiny obyčejných otroků [3]. S úpadkem Římského impéria se postupně zapomnělo i na možnosti, které poskytovaly cementové materiály. Pouze ruiny připomínaly římskou genialitu a historii betonu. Používání betonu bylo pro následující staletí ztraceno až do jeho znovuobjevení v devatenáctém století a postupně začal být využíván pro stavby velkých skladů, obytných budov a továren.

Za počátek historie a vývoje mrakodrapů lze považovat Stoletou výstavu uspořádanou v roce 1876 ve Filadelfii, USA. Nebyly zde ani mrakodrapy ani stavby, které by je připomínaly, byla zde však řada konstrukcí a dalších vystavených prvků, které byly těmi semínky, z nichž po několika impulzech začal klíčit další vývoj. Portlandský cement, už nějakou dobu známý a používáný v betonu a maltách převážně pro zdivo nízké jakosti, byl dovážen z Anglie a začal se uplatňovat ve významnějších zděných konstrukcích. Prvky ze železobetonu byly zatím vystavovány na výstavě jako neobvyklé kuriozity vzhledem ke svým specifickým možnostem, zatím však nebyla rozpoznána příležitost pro nejširší užití železobetonu. Pár vizionářů však již začalo tušit nové možnosti. To byla éra budování mostů, ne však vysokých. Ocelové válcovací stolice ustavily jejich standardizovaný vzhled, který se později promítnul i do tvaru ocelové kostry prvních mrakodrapů. Objev moderního železobetonu přišel na přelomu devatenáctého a dvacátého století. Wilkinson z New Castle, Anglie, François Hennebique, Francie, a Thaddeus Hyatt, USA, přispěli k jeho vývoji v devatenáctém století. Roku 1884 si E. L. Ransome nechal patentovat kroucený drát pro jeho lepší soudržnost s betonem. Roku 1904 vyšel první technický bulletin „Zkoušky vyztužených betonových nosníků“. Autorem byl Robert Talbot z University of Illinois at Urbana po sérii zkoušek, které byly uskutečněny v místních laboratořích. Se zkoušením materiálu se rozšiřovalo i jeho použití v Evropě i v Americe. Beton byl používán na stavbách továren, skladů, bytových i rodinných domů. Nejprve byly obvodové stěny zatěžovány nosníky, sloupy a stropními systémy, které imitovaly dva oblíbené a dosud používané materiály – ocel a dřevo. Tyto aplikace však nevyužívaly plný potenciál železobetonu. Na přelomu let 1901 a 1902 si nechal Randsome patentovat systém vnějších věnců, které umožňovaly


5/2008

TÉMA TOPIC stáhnout stěny jednotlivých podlaží nad sebou. Vyvinul také první prefabrikované stěnové prvky, které na stavbě kombinoval s monolitickými stropy a sloupy. Prefabrikovaný systém byl od počátku populární, neboť stavba probíhala rychleji a její průběh nebyl tolik ovlivňován chladným počasím. Tyto dvě inovace změnily vnější zdi, které do teď pouze nesly zatížení, v prvek systému, který působí dohromady. To vytvořilo podmínky pro užití betonu pro nosný skelet budovy s výplňovými stěnami, které chránily vnitřní prostředí [3]. Další inovace, která nahradila ve stavebním průmyslu tradiční postupy imitující použití oceli a dřeva, byly ploché stropní desky Roberta Maillarta místo dosud užívaných průvlaků a kolmých nosníků, které přenášely zatížení. Tyto průlomové změny s poznáním požární odolnosti betonu, vysoké únosnosti v tlaku a snížením přenášení zvuku učinily z železobetonu materiál se vzrůstající oblibou ke stavbě továren i rodinných domů na přelomu století. Bylo na investorech, aby přesvědčili veřejnost, že beton lze užívat i ve složitějších konstrukčních systémech než jen pro stavbu nízkých rodinných domů. Jako ocel mohl sahat po mracích.

zení k výstavbě ocelárny, dlouhá přeprava a vysoké přepravní náklady je třeba také započítat“ [4]. Harmonogram výstavby je vždy napnutý a betonová konstrukce může začít předzásobením místa výztuží. A Elzner dále pokračuje o stavbě Ingalls Building [4]: „Konstrukce je betonová krabice o stranách tlustých 8“, s betonovou podlahou a střechou, betonovými nosníky, betonovými sloupy a schody – žádná ocel. Ta je zastoupena výztužnými pruty v betonu, jejich konce jsou propojeny a tvoří tak z betonové konstrukce skutečný monolit pokryty z vnějšku obkladem ze 6“ tlusté bílé mramorové desky v prvních třech podlažích, v dalších jedenácti glazovanými šedými cihlami a bíle glazovanou terakotou v posledním podlaží a na obvodové římse… Neobjevily se žádné smršťovací trhliny, budova vydržela vzdorovat silným větrům, nejsou zde patrné žádné otřesy, to vše s betonovými stěnami pouze 8“ silnými, bez potrhaných desek plochy šestnáct čtverečných stop, a s bankovním sejfem na druhém podlaží, který váží nejméně sto tun (am. váh. jed. – pozn. red.).“ INOVAC E

V E S TAV E B N Í C H

T E C H N O LO G I Í C H

PRVN Í B ETONOVÉ M R AKODR APY Historie vysokých betonových budov je svázána s dvacátým stoletím. Ransomeho systém zabetonování čtyřhranných kroucených drátů jako kostry desek a betonových vnějších stěn byl použit na stavbě Ingalls Building v Cincinnati, Ohio, prvním patnáctipodlažním betonovém mrakodrapu postaveném roku 1903 A. O. Elznerem. Počáteční spekulace médií a některých skeptiků předpovídaly, že až budou odstraněny podpěry a vzpěry, budova vlastní vahou popraská a rozdrolí se. Jeden reportér u budovy dokonce hlídkoval celou noc, aby o katastrofě mohl přinést první zprávu. Předpovědi byly naštěstí mylné a budova zůstala stát. Následně obrovské požáry v městech po celém světě zničily řadů z prvních mrakodrapů postavených z oceli. Ocel se ve vysokém žáru stala tvárnou gumou, což vyvolalo znepokojení. Beton byl v té době již znám svou výbornou protipožární odolností ze staveb továren a skladů. V roce 1904 A. O. Elzner zmínil ve svém článku další výhodu betonu oproti oceli „…beton je podstatně levnější. Ocel vyžaduje velký kapitál a zaří-

Většina technologických změn ve výstavbě betonových konstrukcí se odehrála v první polovině dvacátého století. Pokrok v bednění, míchání betonu, technika pro pumpování a různé druhy přísad zlepšily výslednou kvalitu materiálu, ale přispěly i k jeho snazší zpracovatelnosti a jeho použití na vysokých budovách. Bednění Nejefektivnější koordinační plány pro vysoké budovy počítají s mnohonásobně opakovaným použitím bednění. Tradičně bylo používáno dřevěné bednění, ale vývoj technologií přinesl formy z kombinace dřeva a oceli, hliníkové, sklovláknové a plastové ad. Byly rovněž vyvinuty různé podpůrné systémy bednění, bednění rámové, nosníkové ad. Pro bednění stropů lze vybrané systémové prvky bednění velmi brzo pro stavbu zapůjčit. Bednicí prvky jsou v unifikovaných rozměrech umožňujících jejich spojování do větších celků a také opakované použití na různých částech stavby. Stropní bednění je sestaveno z ocelové příhradoviny, dřevěných latí, překližky a sklovláknových bednicích desek.


5/2008

Po uložení betonu, jeho dozrání do požadované pevnosti je bednění rozebráno, očištěno a přeneseno jeřábem na místo dalšího použití. Posuvné bednění je jiný typ, který lze také brzy opakovaně použít. Tři typy zvedáků, šroubový, hydraulický a pneumatický, jsou používány po celém světě k posunu bednění do vyšší úrovně zatímco beton tvrdne. Šroubový zvedák je ovládán ručně a je používán v částech světa s omezenou mechanizací. Hydraulické a pneumatické zvedáky jsou plně automatizované a posunují bednění zcela plynule vzhůru, zatímco je pumpován beton. Dalším typem opakovaně použitelného bednění je překládané bednění. Formy mají opět svůj zvedací systém, je však odlišný od předchozího. Po uvolnění spojek se desky odklopí od stěn (jako otevření dveří), očístí se, naolejují a přiklopí ke stěně o betonovanou úroveň výše. Dopravní systémy Použití betonu na vysokých stavbách bylo omezeno jeho obtížnou dopravou do výšky. Při stavbě Ingalls Building byly suroviny dováženy na staveniště a skladovány v suterénu. Míchání betonu probíhalo v místních míchačkách (byly vynalezeny v osmdesátých letech devatenáctého století). V roce 1913 začal převoz betonu na otevřených korbách náklaďáků. Cestou na stavbu však docházelo k rozmíšení směsi a na místě bylo nutné její nové přemíchání. Na stavby mrakodrapů bylo skutečně potřeba přepravit obrovské množství betonu a míchací vozy byly k dispozici až po roce 1920. V roce 1947 se objevil na scéně první hydraulicky ovládaný autodomíchávač. Doprava betonu byla jednou z vážných otázek při výstavbě vysokých budov a velkých projektů. Ruku v ruce s tím bylo třeba řešit, jak ukládat taková množství betonu. Postupy v této oblasti zůstávaly primitivní a vývoj stagnoval až do šedesátých let dvacátého století, kdy byly první hydraulicky ovládané pumpy montovány na automobilové podvozky. Od té doby je technologie dále zdokonalována a pumpování betonu je zcela běžnou záležitostí. V současnosti je beton pumpován do značných výšek. Stavitelé Jin Mao v čínské Šanghai pumpovali vysokopevnostní beton do výšky 366 m. Pumpování je omezováno plastickými vlastnostmi betonu, typem dostupných pump 29

TÉMA TOPIC

a trubkami potřebnými k dopravení čerstvého betonu na požadovanou úroveň. Pro takovou výšku jsou třeba vysokotlaké trubky. Také vlastnosti čerstvého betonu musely být upraveny, nejdříve bylo třeba zjistit, jak se bude pod tlakem v trubce chovat. V Ý V O J T E C H N O LO G I E B E T O N U Spolu s pokrokem v dopravě betonu, typech bednění, ukládání betonu do vysokých výšek i jeho mechanické a chemické vlastnosti prošly v minulém století velkým vývojem. Opět byly mnohé z nich vyvinuty již v první polovině století, ale platí i pro současné aplikace a dočkaly se dalších vylepšení. Lehký beton (LWC) Lze ho vyrábět z různých druhů kameniva, např. škváry, pemzy, vermikulitu, perlitu, herkulitu a zrnek zpěněného polystyrénu. Velmi lehké kamenivo jako zrnka zpěněného polystyrénu, perlit a vermikulit umožňují vyrobit betony váhy kolem 800 kg/m3. Jejich tlaková pevnost je 0,69 a 6,9 MPa – nemohou nést zatížení, mají však velmi dobré izolační vlastnosti. Střední skupina lehkých betonů obsahuje pemzu, strusku nebo herkulit, má tlakovou pevnost 6,9 až 17,2 MPa. Konstrukční lehký beton má minimální tlakovou pevnost 17,2 MPa, ale dosahuje až hodnot 41,4 MPa. Jeho váha se mění od 1 441 do 1 922 kg/m3. Nasákavost a velikost zrn kameniva, jejich tvar a povrchová textura ovlivňují vlastnosti lehkého betonu. Z lehkého betonu jako konstrukčního materiálu byly postaveny např. mnohaposchoďové rámové konstrukce budov, fasády, střešní skořepiny, lomenicové konstrukce, je používán v prefabrikaci, na výrobu trubek a rour ad. Lehký beton je velmi vhodný pro mnohaposchoďové budovy. Vyšší cena materiálu se vrátí v nižší váze konstrukce, což umožňuje menší průměry sloupů i základových prvků. Padesát dvě poschodí vysoký One Schell Plaza z roku 1971 v texaském Houstonu má konstrukci z lehkého betonu od shora až dolů a je dosud nejvyšší budovou na světě postavenou z lehkého betonu. Vysokopevnostní beton (HSC) HSC je znám také jako mikro silika beton nebo kondenzovaný silika fume beton (CSF). Silika fume je vedlejší produkt, 30

který vzniká při tavení křemíku a křemíko-železitých slitin v pecích vyhřívaných elektrickým obloukem. Jeho první konstrukční užití bylo v Norsku v roce 1971. CSF obsahuje Portlandský cement, vodu, drcené kamenivo, žulu nebo vápenec, jemný písek a superplastifikátory. Vše smícháno dohromady vytvoří produkt, který má po vytvrdnutí pevnost vyšší než 34,5 MPa, ale taky to může být až 138 MPa. HSC/CSF je vodonepropustný a vysoce pevný materiál, je však mnohem křehčí než běžný beton a musí být míchán a ukládán s velkou péčí. Přestože HSC vyžaduje speciální zacházení, je stále více a více ve stavebním průmyslu používán. Současným trendem je pumpovat ho do výšek. Bylo vyvinuto nové zařízení, které brání rozměšování materiálu a zůstává tak zachována vysoká pevnost betonu. HSC je užíván na stavby vysokých obytných domů a mrakodrapů, jako ty co byly postaveny, nebo jsou stavěny v Malaysii, Číně nebo v USA. Přitažlivost tohoto materiálu je v tom, že s vyšší pevností mohou být nosné prvky budov menší. Velikost sloupů z HSC je menší, a tím zůstane větší podlahová plocha budovy a majitel z pronájmu získá více. Vysoko užitný beton (HPC) Užívaní HPC skutečně začalo v roce 1927 když inženýři stavěli tunel pod Skalistými horami nedaleko Denveru a potřebovali nějakým rychlým způsobem zajistit nadloží tunelu. V tom čase byl HPC ve stádiu vývoje, nebyl však ještě zralý pro trh. Inženýři přesvědčili vědce, aby umožnili jeho užití a tunel byl skutečně budován s použitím tohoto materiálu. Proč se stavitelé tak zajímali o HPC? Odpověď leží v jeho schopnosti nabývat odpovídající pevnosti během 24 hodin, zatímco u běžného betonu to bývalo 7 dnů. Nejen tímto se HPC odlišuje od běžného betonu, ale také obsahem přísad a příměsí. HPC neznamená jen rychlejší nárůst pevnosti, je to směs, jejíž vlastnosti zahrnují vyší pevnost a lepší užitné vlastnosti z hlediska trvanlivosti, duktility, hustoty, stability směsi a chemické odolnosti ad. Toho lze dosáhnout volbou správných přísad v kombinaci s cementem, kamenivem a vodou. Stavební manažeři se snaží dosáhnout větší efektivnosti stavby snížením času na betonáže rychlejším dosažením pevností betonů, sni-

žováním objemu materiálů, které budou přenášet zatížení stavby při zvýšení její stability a tuhosti. Z údajů v literatuře je zřejmé, že HPC je velmi flexibilní z hlediska jeho aplikací na různých konstrukcích. Je dobře známo, že čas, mzdy a mzdové náklady významně ovlivňují stavební průmysl. HPC s jeho nižším poměrem vody a cementu mohou dosáhnout pevností 21,4 až 41,4 MPa za 24 hodin od betonáže. Tato skutečnost urychluje čas pro dokončení projektu a může snižovat náklady zkracováním délky prostojů, vyšším počtem opakovaného použití bednění ad. Vyšší pevnost, která může být dosažena u HPC, přináší také několik výhod do konstrukce, a to dělá tento beton zajímavější pro použití na vysokých budovách. ROZVOJ KONSTR U KČ N ÍC H SYSTÉ M Ů Požadavky na návrh konstrukce vycházejí z přírodních podmínek a užívání objektu lidmi. Konstrukce musí být navržena tak, aby byla schopná odolávat gravitaci, větru, vysokým i nízkým teplotám, vibracím, unesla vnitřní vybavení a sníh, chránila proti explozím a absorbovala hluk. K tomu přistupují podmínky využití objektu lidmi, jako pronajímatelný prostor, potřeby vlastníka, estetika, cena, bezpečnost a pohodlí. Ačkoliv jedna skupina nevylučuje druhou, pečlivé plánování a zvažování je nesmírně důležité, aby bylo ve výsledku dosaženo zahrnutí všech požadavků do projektu. Během historie výstavby vysokých budov došlo k obrovským změnám v technologiích. Část z nich byla vyvolána i změnou způsobu života lidí. V prvních letech mrakodrapů směřovaly v přízemí výklady obchodů přímo do ulice, nad nimi byly kanceláře a konečně v horních patrech byly byty obyvatel města. U těchto typů konstrukcí bylo obtížné navrhnout celkově výhodný konstrukční systém. Kanceláře měly velké nároky na otevřený prostor bez stěn a příček s vysokou úrovní zatížení jak mechanického, tak na elektrické rozvody, byty nad nimi naopak vyžadovaly intimnější prostory s hustší sítí svislých konstrukcí, požadavky na větrání a elektrické sítě nebyly tak vysoké. V bytové části byla možná nižší světlá výška místností, protože plocha bytu bývala pouze v jednom podlaží. Kanceláře mívaly vyšší žebrové nebo roštové


5/2008

TÉMA TOPIC stropy se spuštěnými podhledy, které zakrývaly systémy vytápění, ventilace a klimatizace a umožňovaly pokrýt plochu elektrickými rozvody dle aktuálního dispozičního uspořádání. S nárůstem automobilizmu přesunuli lidé své bydlení na předměstí a do práce začali pravidelně dojíždět. To omezilo smíšené požadavky na budovy a umožnilo vývoj nových forem vysokých budov, s většími rozpony svislých nosných prvků po celé výšce [5]. V posledních letech se vrací požadavky na smíšené užití vysokých budov. Obrat vyvolaly zvyšující se ceny ropy, nárůst zájmu o šetření přírodních zdrojů, vysoké časové nároky při každodenním dojíždění a stresy z dopravních komplikací během cesty. Architekti a inženýři se tedy vrátili k řešení otázek a výzev, jak vhodně strukturovat konstrukci, aby pokryla požadavky celodenního pobytu člověka. Vedle obchodů, služeb, kanceláří a bytů, potřebuje městský člověk taky někde zaparkovat své auto. Pokud uvažujeme o konstrukci samotné, existují dvě hlavní kategorie vysokých konstrukcí, konstrukce navržené na svislé a vodorovné zatížení a konstrukce navržené primárně na svislá zatížení. Protože mrakodrapy musí především vzdorovat velkým vodorovným zatížením od větru, odolnost sytému příčnému zatížení se stala velmi důležitou. Když se železobeton začal používat jako stavební materiál, existovala omezení výšky konstrukce, která z něho směla být postavena. Statici se postupně naučili propojit vlastnosti železobetonu a konstrukčních systémů. Fazlur Khan způsobil revoluci v projektování vysokých budov z oceli a betonu, když přišel se svým dobře známým diagramem rozdělení vhodnosti konstrukčních systémů dle počtu podlaží budovy [6, 7]. Určité systémy jsou vhodné pro jiné počty podlaží než systémy jiné (obr. 1).

1

mnoho tvarů, kruhové, křivkové, oválné, krabicové, trojúhelníkové nebo přímé. Často tvoří smykové stěny jádro budovy, kterým jsou vedeny hlavní svislé komunikační cesty, výtahy a schodiště, svislé rozvody TZB a jsou v něm umístěny sanitární jednotky, záchody, umývárny, kuchyňky nebo skladové prostory. Někdy, aby vyhověly externím požadavkům, jsou uspořádány v diagonálním systému. Jsou-li tyto stěny pečlivě projektovány a navrženy, mohou se stát prvkem konstrukce, který se podílí

Obr. 1 Vhodnost různých betonových konstrukčních systémů dle počtu podlaží budovy Fig. 1 Concrete systems that are suitable for different ranges of number of stories Obr. 2 Budova De Witt-Chestnut Apartment v Chicagu Fig. 2 DeWitt-Chestnut Apartment building in Chicago Obr. 3 Centrum Onterie v Chicagu Fig. 3 The Onterie Center in Chicago 2

3

Smykové stěny Systém se smykovými stěnami byl poprvé použit v roce 1940. Smykové stěny mohou být brány jako svislé, konzolové nosníky, které vzdorují příčnému zatížení větrem a seismickému zatížení, které je na ně přenášeno ze stropních konstrukcí, jež v tu chvíli působí jako membrány. Schopnost betonu tlumit vibrace a zajištění hmotnosti konstrukce z něj činí vhodnou volbu. Smykové stěny mají BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

31

TÉMA TOPIC

na přenosu jak svislého, tak vodorovného zatížení. Vlastnost betonu pohlcovat zvuk je činí vhodnými pro užití v hotelech a bytových domech ke snížení přenosu hluku mezi vnitřními samostatnými jednotkami. Rámový systém Momentovému zatížení odolné rámy jsou konstrukce, které mají tradiční uspořádání prvků nosník – sloup. Ty přenášení svislé zatížení ze stropního systému. Stropy mají funkci vodorovných ztužujících prvků a přenášejí vodorovná zatížení do nosníků a sloupů. V koncích, kde jsou nosníky podepřeny sloupy, přenášejí vysoké hodnoty momentového a smykového zatížení, a vše přebírají sloupy. Výsledkem je, že nosníky i sloupy musí mít poměrně velké průřezové rozměry. Rámový systém se smykovými stěnami Kombinovaný rámový systém se smykovými stěnami poprvé vážně studovaný Fazlurem Khanem [8] byl milníkem ve vývoji konstrukčních systémů vysokých betonových budov. V tomto systému centrální jádro nebo rozptýlené smykové stěny spolupůsobí s rámovou konstrukcí při spojení tuhými stropními konstrukcemi s membránovým chováním.

Třírozměrný rámový sytém Systém tvoří další krok ve vývoji konstrukčních systémů. V roce 1960 je Khan spokojen s jeho vývojem, představuje jeho spolehlivost a popisuje ho jako [9]: „třírozměrná prostorová konstrukce ze tří, čtyř i více rámů a příčného zavětrování nebo smykových stěn spojených přímo v krajích, nebo blízko nich, tvoří dohromady konstrukci podobnou svislému tubusu, která je schopná vzdorovat příčnému zatížení z kteréhokoliv směru vetknutím do základů.“

Systémy vícetubusových konstrukcí Existují různá uspořádání tubusových konstrukcí: pravoúhlé rámové, systémy šikmých vzpěr a rozpěr, tuhé jádrové stěnové tubusy, tubus v tubusu a svazek tubusů. Rámový nebo krabicový tubus je nejčastěji spojován s původní definicí tohoto typu konstrukčního systému. Budova DeWitt-Chestnut Apartment v Chicagu je rámový tubus. Tubus se vzpěrami je trojrozměrně ztužen nebo přímo tvoří obrovskou trojrozměrnou příhradovinu. Jeho jedi-

Tubusová konstrukce Ze své podstaty tuhá trojrozměrná konstrukce zajišťuje spolupůsobení celé budovy na přenesení momentového zatížení. Tubus může zahrnovat smykové stěny, sloupy, nosníky, všechny prvky spojené tak, aby působily jako jeden celek. Hlavním rysem tubusu jsou hustě rozmístěné obvodové sloupy propojené vysokými příhradovými nosníky, které tvoří základní kostru budovy a zajišťují její odolnost vůči příčnému zatížení. Okenní otvory obvykle pokrývají asi 50 % plochy fasády budovy. Velké otvory jako výlohy obchodů nebo vjezdy do garáží jsou možné díky mohutným nosníkům, jež tvoří jejich nadpraží, třebaže místně dochází k narušení uzavřeného tubusu konstrukce. Kon4

32

cept uzavřeného tubusu je konstrukčně i architektonicky vhodný pro beton jako použitý materiál, jak je to zřejmé z budovy De Witt-Chestnut Apartment v Chicagu (obr. 2), dokončené v roce 1965. Je první známou budovou postavenou Khanem v tomto konstrukčním systému.

Obr. 4 Brunswick Building v Chicagu Fig. 4 The Brunswick Building in Chicago Obr. 5 One Shell Plaza v Houstonu Fig. 5 One Shell Plaza in Houston Obr. 6 Budova One Magnificent Mile v Chicagu Fig. 6 One Magnificent Mile building in Chicago 5

6


5/2008

TÉMA TOPIC Literatura: [1] Malinwski R. a Garfinkel Y.: Prehistory of Concrete: Concrete Slabs Uncovered at Neolithic Archaeological Site in Southern Galilee, Concrete International, March, 1991, pp. 62–68 [2] Huxtable A. L.: Reinforced Concrete Construction: The Work of Ernest L. Ransome…1884–1911, Progressive Architecture, v. 38, September, 1957, pp. 138–142 [3] Harries K. A.: Reinforced Concrete at the Turn of the Century, Concrete International, January, 1995, pp. 58–62 [4] Elzner A. O.: The First Concrete Skyscraper, The Architectural Record, June, p. 515, 1904 [5] El Nimeiri M. M. a Khan F. R.: Structural Systems for Multi-Use High-Rise Buildings, Developments in Tall Buildings, Van Nostrand Reinhold Company, New York, p. 221, 1983 [6] Khan F. R.: Influence of Design

nečnou vlastností je, že jeho prvky mají osovou a malou nebo žádnou ohybovou deformaci. Příkladem tohoto systému je Centrum Onterie v Chicagu (obr. 3). Centrum Johna Hancocka, rovněž v Chicagu, je pozoruhodným příkladem stejného konstrukčního systému. Je postaveno z oceli. Stěny jádra tubusu mohou buď přenášet veškeré vodorovné zatížení, nebo mohou působit v interakci s rámy. Brunswick Building v Chicagu (obr. 4) je příkladem, kde stěny jádra působí v interakci s vnějším rámem z hustě umístěných sloupů. To dává budově vzhled systému tubus v tubusu, přestože byla navrhována na principu spolupůsobení smykových stěn a rámů.

[7]

[8]

[9]

[10]

Criteria on Selection of Structural Systems for Tall Buildings, Canadian Structural Engineering Conference, Montreal, Canada, March, 1972, pp. 1–15 CTBUH, Architecture of Tall Buildings, Council on Tall Buildings and Urban Habitat, Monograph 30, M. M. Ali and P. J. Armstrong, eds., McGraw-Hill, Inc., New York, 1995 Khan F. R. a Sbarounis J. A.: Interaction of Shear Walls and Frames in Concrete Structures under Lateral Loads, Journal of the American Society of Civil Engineers, 90 (ST3), June 1964 Khan F. R. a Rankine J.: Structural Systems, Tall Building Systems and Concepts, Council on Tall Buildings and Urban Habitat/American Society of Civil Engineers, Vol. SC, p. 42, 1980 Ali M. M.: The Art of Skyscraper: Genius of Fazlur Khan, Rizzoli International Publications, Inc., New York, 2001

Tubus v tubusu je systém rámového tubusu a spolupůsobících vnitřních a vnějších smykových stěn. Celek je dobře odolný příčnému zatížení. Příkladem systému je budova One Shell Plaza v Houstonu (obr. 5). Svazek tubusů bývá užíván v konstrukcích velmi vysokých budov jako způsob snižování plochy vystavené působení větru a možnosti vytváření intimějších bytových prostor v nejvyšších patrech. Násobné tubusy sdílejí vnitřní a přilehlé sloupy podle způsobu jejich vlastního spojení a propojení. One Peachtree Center in Atlanta nebo budova One Magnificent Mile v Chicagu (obr. 6) jsou příklady systému svazku tubusů. Sears Tower je z oceli, ale je pravděpodob-

ně nejznámějším zástupcem této kategorie. Detaily o zmíněných budovách a více o vysokých budovách navržených Khanem lze najít v literatuře [10]. Výběr konstrukčního systému na současném stavebním trhu je velmi komplexní proces. V letech, kdy byl stavěn Ingall‘s Building, existoval pouze jeden systém. Postavit bednění bylo složité, ale sestavit budovu nebylo tak náročné jako u dnešních systémů. Vývoj ve světě betonu od roku 1960 probíhal převážně v rozvíjení jednotlivých konstrukčních systémů, zejména tubusů a v užití kompozitních konstrukcí. Současnou výzvou pro architekty je, aby všechny systémy pracovaly společně na maximum svých kapacit a vytvářely uvnitř prostředí obyvatelné lidmi.

Pokračování (Trendy ve stavbě vysokých budov) v příštím čísle časopisu. Autor děkuje svým bývalým studentkám Cheryl Bicknell a Karen Hu za jejich pomoc a příspěvek k výzkumu, který předcházel přípravě tohoto článku. Fotografie jsou z archívu autora. Redakce se omlouvá za jejich zhoršenou kvalitu. Fotografie v lepším rozlišení se nepodařilo získat. Poprvé uveřejněno v Electronic Journal of Structural Engineering, Vol. 1, No. 1 (2001), pp. 2–14. V září 2008 aktualizováno autorem pro časopis Beton TKS.

Mir M. Ali Professor and Chairman, Structures Division School of Architecture, University of Illinois Urbana-Champaign, Champaign, IL 61820, USA e-mail: [email protected]

ZAJÍMAVÉ INTERNETOVÉ ADRESY http://en.structurae.de/index.cfm Structurae – Mezinárodní databáze a galerie staveb http://www.skyscraper.org/home.htm Internetové stránky Muzea mrakodrapů v New Yorku. Do února 2009 probíhá výstava s názvem VERTICAL CITIES: HONG KONG | NEW YORK. http://www.greatgridlock.net/NYC/nyc.html Studie o mrakodrapech v New Yorku s podtitulem Sto let výškových staveb. http://skyscraperpage.com/ Stránka pro milovníky mrakodrapů


5/2008

33

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

VYSOKÉ

BUDOVY – VÝZVA PRO KONSTRUKČNÍ BETON V NOVÝCH OBLASTECH HIGH RISE BUILDINGS. THE CHALLENGE OF A NEW FIELD OF POSSIBILITIES FOR THE USE OF STRUCTURAL CONCRETE HUGO CORRES, J. ROMO, E. ROMERO Článek rozebírá návrh a konstrukci několika středně vysokých budov (ne více než 250 m). Ve všech uvedených projektech je pro různé prvky použit konstrukční beton: stropy, kompozitní sloupy kombinující ocel s vysokohodnotným betonem, smykové stěny, vodorovné ztužující prvky ad. In this paper, the design and construction of several buildings of moderate height (no more that 250 m) are analyzed. In all these projects structural concrete has been used for different elements: floorings, special steel-concrete composite columns using high performance concrete, shear walls, stiffening floors etc. Už během posledních dekád 20. století a zejména od začátku 21. století propukla doslova exploze ve výstavbě nových vysokých a velmi vysokých budov. Zvyšu-

1a

je se i rychlost, s jakou budovy dosahují stále vyšších výšek. Zatím co ve 20. století byla maximální dosažená výška 500 m, během několika dalších let bude pravděpodobně zdvojnásobena a hodně se mluví o možnosti pokořit hranici 1 200 m. Beton s jeho novými užitnými vlastnostmi je pro tento typ konstrukcí, zejména středně vysokých, ideálním materiálem, s pomocí kterého lze vyřešit řadu otázek spojených s jejich návrhem a výstavbou. Z tohoto důvodu také mezinárodní organizace fib inicializovala sestavení nové pracovní skupiny (Task Group), která se zaměří na shromáždění a analýzu zkušeností získaných v této oblasti za poslední roky. V současnosti je v Madridu před dokončením výstavba čtyř budov výšky kolem 250 m. Pod jejich návrhy jsou podepsáni Norman Foster, Ribio & Alvarez-Salas, Cesar Pelli a Pei. Ve všech budovaných objektech je různým způsobem využit konstrukční beton, monolitické i prefabri-

kované technologie, běžný i lehký beton, běžný beton z hlediska zpracovatelnosti stejně jako samozhutnitelný (SCC), železobeton i předpjatý beton, jak předem předpjatý, tak dodatečně předpínaný. Beton byl využit i v celé řadě kompozitních konstrukčních prvků v kombinaci s ocelí. BETON

V KONSTRUKCI

VYSOKÝCH BUDOV

Základy Beton je běžně používán pro základy vysokých budov. Výsledky vývoje nových betonů však přináší nové možnosti. Pro betonové prvky s velmi hustou výztuží lze použít SCC betony. Návrh předpjatých základových prvků umožňuje řešit velmi vysoké koncentrace napětí, které se objevují v oblastech základových desek pod sloupy a stěnami. Výhodné je také předepnutí pilotových hlav při hlubinném zakládání nebo předpětí velkoprůměrových pilot. Svislé konstrukce Ve většině nově budovaných mrakodrapů v Madridu jsou použity kompozitní sloupy. Také v Torre de Cristal jsou kruhové sloupy, převážně namáhané tlakem, navr-

1b

Obr. 1 Pohled na mrakodrapy dokončované v Madridu Fig. 1 Views of skyscrapers presently under construction in Madrid Obr. 2 Základová deska Torre de Cristal (Skleněné věže) v Madridu Fig. 2 Foundation slabs of the Torre de Cristal (Glass Tower) in Madrid

2

34

Obr. 6 Komprozitní stropní deska – ztracené bednění z ocelového plechu s lehkým betonem v konstrukci Sacyr-Vallehermoso tower [2] Fig. 6 Composite steel deck with lightweight concrete solution for the floor structure. Sacyr-Vallehermoso tower [2]


5/2008

STAVEBNÍ


4a 5a

4b 5b

3 Obr. 3 Půdorys konstrukce Torre de Cristal celkové výšky 250 m, řezy kompozitními sloupy Fig. 3 Plan view of the structure of the Torre de Cristal with a total height of 250 m, cross section of the composite columns Obr. 4 Montáž kompozitních sloupů konstrukce Torre de Cristal Fig. 4 Assembly of the composite columns of the Torre de Cristal Obr. 5 Změna pevností betonu v tlaku po výšce konstrukce budovy Torre Espacio [2] Fig. 5 Variation of the concrete strength with the height of the tower in Torre Espacio [2]

ženy jako kompozitní prvky o průměru 0,95 m. V nižších patrech je pro tuhé vložky použita ocel typu HD s HISTAR S 460 v tloušťce až 120 mm. Sloup je uvnitř vyztužen běžnou betonářskou výztuží a vyplněn SCC betonem C45. Plocha výztuže v průřezu sloupu s rostoucí výškou budovy klesá. Vzhledem k neobvyklé tloušťce ocelových profilů a požadované vysoké rychlosti výstavby byly ocelové profily navrhovány výhradně jako tlačené působící v kontaktu s betonem. Tahové síly od lokálního namáhání ohybem přenáší pouze pruty výztuže. Z hlediska výstavby bylo nezbytné vymyslet systém napojování jednotlivých

6a BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

sloupů tak, aby byla zajištěna rovinnost a kolmost v jednotlivých spojích a předešlo se problémům ve stycích ve vyšších úrovních. Ocelové profily byly předem spojovány na výšku tří podlaží a na místo byly osazovány s již vloženou betonářskou výztuží. Použití SSC betonu bylo nezbytné vzhledem k velké hustotě výztuže, přítomnosti ocelových profilů v jednotlivých průřezech a minimalizaci obtíží při vlastním ukládání betonu. Při použití kompozitních prvků poměrně velkých průřezových rozměrů stačil beton třídy C45, přestože ve vysokých konstrukcích (zejména s menšími rozměry průřezů konstrukčních prvků) bývá užíván beton vyšších pevností. Pevnost pou-

6b

35

STAVEBNÍ


7

Obr. 7 Dutinové stropní panely v konstrukci Torre de Cristal Fig. 7 Hollow core slab solution for the floor structure, Torre de Cristal Obr. 8 Skrytá předpjatá železobetonová hlavice, Torre Espacio [2], a) schéma, b) konstrukce Fig. 8 Solution with prestressed slabs, Torre Espacio [2] Obr. 9 Šikmá fasáda Torre Espacio a vyrovnání vodorovných složek normálových sil předpětím ve skryté hlavici v desce Fig. 9 Inclination of the fasade columns of Torre Espacio and balancing of horizontal components by means of prestressing integrated in the slabs Obr. 10 Kompozitní předpjatý příhradový nosník v konstrukci Torre Espacio [2] Fig. 10 Composite prestressed load spanning beams in Torre Espacio [2] Obr. 11 Vodorovné ztužující prvky, Torre Espacio [2] Fig. 11 Elements in transition floors used for lateral stiffening, Torre Espacio [2]

žitého betonu obvykle s rostoucí výškou budovy výrazně klesá. Užití kompozitních sloupů s vysokopevnostním betonem potlačuje vliv rozdílných hodnot svislých posunů sloupů a středového jádra konstrukce. Konstrukční ocel brání dotvarování betonu v tlaku a vysokopevnostní beton má nižší hodnoty dotvarování než běžný beton. 8a

8b

9a

36

9b

Stropy V současné době je užívána řada různých typů stropních konstrukcí. V madridských věžácích jsou použity všechny hlavní typy. V Sacyr – Vallehermoso tower a the Caja de Madrid tower jsou použity klasické kompozitní systémy se stropní deskou z lehkého betonu. V Toore de Cristal je použit originální sytém zahrnující kompozitní trámovou vodorovnou nosnou konstrukci a desku sestavenou z prefabrikovaných dutinových stropních panelů. Toto řešení bylo přijato, protože umožňovalo zdvihnout do výšky betonové prvky daného objemu ale o menší hmotnosti, a tím zaručovalo vyšší rychlost výstavby. Vybranou technologií bylo možno sestavit jeden strop za jeden týden.


5/2008

STAVEBNÍ

V Torre Espacio tvoří vodorovné nosné konstrukce ploché desky se skrytými hlavicemi sloupů, které jsou dodatečně předpínané nesoudržnými předpinacími kabely. Toto řešení bylo vybráno, protože návrh konstrukce neumožňuje použít jednoduchou ocelovou stropní konstrukci. Předpjaté hlavice sloupů jsou velmi vhodné pro přenesení koncentrovaných smykových sil z oblasti desky v těsné blízkosti sloupů. Ve 3D sevření je beton schopen vzdorovat vyššímu tlakovému namáhání (confinement), pro hlavice byl použit vysokopevnostní beton a pro desky beton běžných pevností. Speciální prvky Nové architektonické požadavky si žadají nové použití konstrukčního betonu. Obr. 9 ukazuje fasádu Torre Espacio, jejíž geometrie se s výškou v každém podlaží trošku změní. To vyžaduje postupnou změnu nosných prvku v blízkosti fasády, což bylo vyřešeno proměnným sklonem krajních sloupů. Výsledné horizontální složky normálových sil jsou přenášeny do desky předpětím skrytých hlavic sloupů. U tohoto typu budov je velmi často potřeba v nižších podlažích, kde je koncentrace zatížení největší, vynechat některé svislé prvky nosné konstrukce pro uvolnění dispozice. V případě Torre Espacio bylo požadováno uvolnit přízemí a další dvě podlaží a nechat městský parter „vniknout” až do budovy. Do podlaží nad uvolněný prostor byly vloženy příhradové nosníky výšky přes jedno podlaží. Horní a dolní pás nosníku tvoří kompozitní prvky zabetonované do stropních desek. Táhla a vzpěry nosníku jsou ocelové komorové průřezy vyplněné betonem. U svislých vzpěr zatížených tlakem má betonová výplň dvojí roli: stabilizuje ocelové stěny a zvyšuje tlakovou únosnost. V případě tažených diagonál je ocelová obalující konstrukce předpjatá ke zvýšení nosné kapacity diagonály v tahu. Za účelem zvýšení účinnosti svislých stěn v přenášení vodorovného zatížení od větru jsou do konstrukce vkládána „ztužující” patra. Ztužující příčné a podélné nosné stěny jsou předpětím spojeny se stropními deskami a vytváří tak velmi účinný ztužující prvek. Obvykle jsou taková patra využívána jako technická podlaží, kde jsou umístěny rozvody inženýrských sítí a energií. Z ÁV Ě R E Č N É P O Z N Á M K Y Nové možnosti využití betonu z hlediska zvýšených pevností, inovačních technologií a konstrukčních požadavků rozšiřují uplatnění tohoto materiálu u všech typů konstrukcí včetně vysokých a velmi vysokých budov. Odpovídající, inteligentní a tvůrčí užití nových betonů rozšiřuje pole užití tohoto materiálu a otevírá nové, zatím nevyužité možnosti pro příští návrhy.

Hugo Corres Peiretti J. Romo E. Romero všichni: FHECOR Ingenieros Consultores Madrid, Španělsko e-mail: [email protected]



10a

10b 10c

10d

11a

11b

11c

Literatura: [1] Gómez Navarro M.: Proyecto y construcción de dos torres de 235 m de altura en Madrid: Similitudes y diferencias entre estructura mixta y estructura de hormigón. XVII Curso Master CEMCO. Jornada J5: ACHE y el hormigón estructural. Instituto Eduardo Torroja. Madrid, 15 de junio de 2007 [2] Gómez Hemoso J.: Proyecto y construcción de edificios altos. XVII Curso Master CEMCO. Jornada J5: ACHE y el hormigón estructural. Instituto Eduardo Torroja. Madrid, 15 de junio de 2007 [3] Romo Martín J.: Cargas horizontales – edificios en altura. Curso de Especialidad en Cálculo Estructural: Concepción Estructural del Edificio. Máster en Estructuras de la Edificación

5/2008

37

STAVEBNÍ


KONTROLNÍ VĚŽ VE STOCKHOLMU

MEZINÁRODNÍHO LETIŠTĚ

ARLANDA

ARLANDA CONTROL TOWER, STOCKHOLM

JANA MARGOLDOVÁ Nejvýraznějším prvkem nového mezinárodního letiště ve švédském Stockholmu (architektonický ateliér Winga° rdh) je centrálně umístěná kontrolní a řídící věž. Nosná konstrukce věže z monolitického betonu je skryta za výrazným černobíle pruhovaným pláštěm sestaveným z prefabrikovaných fasádních betonových panelů. The most expressive element of the new international aeroport Arlanda (Winga° rdh Arkitektkontor) near Swedish capital Stockholm is a control tower. A concrete structure of the double cylindrical shafts of the tower casted in situ is covered by a blackwhite striped facade coat from precast panels. Stockholmské mezinárodní letiště Arlanda leží asi 40 km severně od hlavního města Švédska v kraji zvaném Sigtuna. Na letiště se z centra města dostanete buď expresním vlakem nebo autobusem. Kapacita letiště v posledních letech vzrostla velkou přestavbou ze sedmnácti na dvacet pět milionů cestujících za rok. Byly postaveny nové dráhy, terminály a nová kontrolní a řídící věž, jejíž tvar a centrální pozice ji předurčily stát se emblémem nového letiště. V Ý P O V Ě Ď A R C H I T E K TA (TEXT RASMUS WAERN) Kompozice věže vychází z klasického rozdělení na základnu, dřík a hlavici a její návrh rozvíjí téma spolupůsobení protikladů. Věž je, podobně jako maják na pobřeží, černobíle pruhovaná. Na vrcholu jsou dvě místnosti pro řízení letového provozu, z horní jsou řízeny vzlety, přistání a okolní vzdušný prostor, ze spodní je sledován pohyb letadel na letišti kolem bran a jejich přejezdy k drahám. Zřetelné je i rozdělení prostorů technického vybavení a lidské pracovní síly barvami pláště. Téma se opakuje i na objektech tvořících základnu věže. Operátoři musí mít z řídícího centra umístěného na vrcholu věže přehled po celém letišti, a protože centrum je „raison détre“ (smysl existence) objektu, je dominantní, zatímco dřík věže je naopak 38

co nejštíhlejší. Z věže jsou řízeny vzlety a přistání i pohyb letadel po letišti a jejich krátkodobé parkování u bran, rozdělení na dvě funkce je zdůrazněno i vizuálně. Horní část je černá, spodní bílá. Stejně je rozdělení funkcí zřejmé v návrhu vzhledu dříku věže. Konstrukčně jsou to dva pylony kruhového půdorysu, které se částečně překrývají. Horní černou hlavu nese bílý tubus, nižší bílou naopak užší černý tubus. Na úzkých opakujících se proužcích na tubusech věží jsou „vyraženy“ citace z knihy Antoine de Saint-Exupery Kurýr na jih. „S návrhem přišla výtvarnice Silja Rantanen. To nás povzbudilo, neboť tím dostaly úzké proužky jasný smysl“, říká architekt Wingardh. Základna věže je více než jen technický užitkový objekt. Úkolem architekta bylo nejen naplnit užitné požadavky. Tak jako na mnoha jiných objektech chtěl i zde ukázat svůj obdiv k umění a architektuře poloviny dvacátého století. Forma a vzorek na budově připomínají tehdejší op art (optical art) a práce švédských umělců jako byly např. černobílé dekorace Stiga Lindberga. PR E FAB R I KOVANÝ B ETON Jádra dvojitého válcového dříku věže jsou z monolitického betonu. V jádru většího průměru jsou umístěny dva výtahy a všechny rozvody TZB, komunikačních sítí a energií, menším jádrem vede požární únikové schodiště. Fasádu tvoří zavěšené prefabrikované panely s leštěným černým a bílým povrchem. Byly vyráběny dva typy panelů. Panely kryjící řídící centra ve tvaru dvou obrácených nepravidelných misek byly zcela unikátní, každý byl originál, žádné dva se tvarově neopakovaly. Pro každý z nich bylo třeba připravit individuální formu přesných rozměrů, aby všechny přesně zapadly do vymezené plochy. Panely pro dříky věží vysoké 1,2 m byly silné 90 mm a délka jejich oblouku odpovídala čtvrtině volného obvodu dříku věže. Na vrcholu věže byl ukotven speciální jeřáb, který zvedal fasádní panely k místu jejich zavěšení. Fasádní panely byly zavěšovány na malé ocelové konzolky ukotvené v monolitickém betonu postupně ve směru shora dolů, což je opačně,

než by se očekávalo. Mezi fasádou a nosným jádrem je vzduchová mezera chránící monolitickou konstrukci před vysokým zatížením změnami teploty. Pro černé betonové prvky byl použit šedý cement, černé jemné i hrubé kamenivo z drceného mramoru, černý pigment a přísada způsobující 5% provzdušnění. K výrobě bílého betonu byl použit bílý cement, bílý pigment (oxid titaničitý TiO2) a bílé mramorové kamenivo. Ploché panely byly lity do dřevěných forem a odformovány po jednom dni. Pro zakřivené panely byly použity ocelové formy vyložené tenkou překližkou a byly odformovány po třech dnech. Pohledová plocha panelů byla leštěna za vlhka, nejprve hrubým diamantovým brusným kotoučem a poté jemným ze stejného materiálu, dokud nebylo dosaženo zcela hladké plochy. Póry, které se otevřely na hladkém povrchu byly vyplněny jemnozrnnou kaší z bílého nebo černého pigmentu a cementu odpovídající barvy. Po jednom až dvou dnech tvrdnutí byl povrch opět přebroušen, aby byl odstraněn přebytečný cement a bylo dosaženo hladkého a lesklého konečného povrchu. Bylo také potřeba vyřešit otázku možných vápenných výkvětů na pohledových plochách fasádních panelů. Pravděpodobnost jejich vzniku byla stejná na bílých i černých panelech, na bílých by však byly hůře viditelné. Předpoklad, že broušení za mokra by mohlo zamezit vzniku vápenných výkvětů se bohužel nepotvrdil, výkvěty se objevily. Protože panely byly poměrně brzy vyjmuty z forem a ponechány volně schnout na vzduchu, výkvěty se objevily na obou plochách panelů a jejich koncentrace nebyla tak vysoká, jako tomu bývá u sendvičových panelů, kde veškerá vlhkost, která během zrání a vysychání z prvku odchází, transportuje minerály pouze k jednomu povrchu. Letištní budova, která tvoří podnoží řídící věže má dvě podlaží. Její fasáda je opět tvořena černými a bílými prefabrikovanými panely. Tentokrát jsou to sendvičové panely: vnitřní nosný panel připevněný k rámové betonové nosné konstrukci má tloušťku 120 mm, izolace 150 mm


5/2008

STAVEBNÍ


Literatura: [1] Bennett D.: The art of precast concrete – colour, texture, expression, Birkhäuser – Publishers for architecture, Switzerland, www.birkhauser.ch, 2005, ISBN-13: 978-3-7643-7150-0, ISBN-10: 7643-7150-1 [2] Materiály ateliéru Winga° rdh Architektkontor AB

a vnější fasádní panel 80 mm – jedná se o osvědčený systém užívaný v celé Skandinávii. Vrstvy panelu jsou mezi sebou spojeny nerezovými kotvami. Většina panelů je 3,3 m vysoká a 7,2 m dlouhá. Sendvičové panely byly betonovány na sklápěcích stolech. Nejprve byla do formy nalita obarvená betonová směs, zatuhnutý beton byl překryt izolací, byla osazena výztuž a vybetonována nosná vrstva z běžného šedého betonu. Následující den byla forma otočena dnem vzhůru, pozdější pohledový povrch byl odkryt a panel byl přesunut ke konečné úpravě povrchu broušením a leštěním. Dokončené panely byly před transportem na stavbu uloženy na skládce opatrně proloženy dřevěnými distančními podložkami, aby nedošlo k poškození opracovaného povrchu. Celkem bylo vyrobeno 970 prefabrikovaných betonových fasádních panelu s upraveným leštěným povrchem, což včetně jejich instalace trvalo šest měsíců (stavební práce probíhaly i během nezvykle chladné zimy).

1

Klient Architekt

Luftfartsverket Winga° rdh Architektkontor AB Flygfältsbyra° n AB through Sven Statika Blomgren Hlavní dodavatel PEAB Sverige AB Výroba prefabrikátů Strangbetong Realizace 1999 až 2001 Celkové náklady 350 mil. SEK projektu

2 3

Fotografie: Ake E. Lindman

Obr. 1 Nové stockholmské letiště Arlanda Fig. 1 New airport Arlanda by Stockholm Obr. 2 Kontrolní a řídící centrum na vrcholu věže Fig. 2 Control centre on the top of the tower Obr. 3 Černobíle pruhovaný dvojitý válcový dřík řídící věže Fig. 3 Black and white stripped double cylindrical shaft of the control tower BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

39

STAVEBNÍ


VYSOKÁ

ŠKOLA NÁMOŘNÍ PŘEPRAVY, ROTTERDAM SHIPPING & TRANSPORT COLLEGE, ROTTERDAM JAKUB KYNČL Gigantický periskop tyčící se na břehu Maasy na konci jednoho z mol bývalého rotterdamského přístavu v sobě ukrývá mezinárodně známou námořní školu zaměřenou na logistiku a přepravu. Dům je součástí nově budovaného města na ploše bývalých doků a jeho tvůrci navrhli v okolí hned několik dalších velmi pozoruhodných městských domů. The gigantic periscope rising above the banks of the Maasa River at the end of a pier of the former Rotterdam port hides inside an internationally renowned naval school aimed at logistics and transport. The building is a part of a newly erected town on the area of the former docks; its architects have designed a couple of other exceptional town buildings in its vicinity. Zvolená lokalita není náhodou. Kromě tradice je tu ještě jeden ne jenom symbolický moment – z kongresového sálu, umístěného v dvacetimetrové konzole ve výšce 70 m, je výtečný výhled na největší evropský přístav a překladiště při ústí Maasy do Severního moře. Objekt je vertikálně a funkčně rozdělen do tří celků. V přízemní, půdorysně největší části, jsou situovány veřejné provozy školy: centrální hala, učebny s virtuálními výukovými simulátory, dokumentační, informační a mediální centrum, dvě velké restaurace, sportovní zázemí a dílny pro praktickou výuku. Dále je parter doplněn dvěma veřejnými prostory (knihkupectví a prostorná kavárna), které zde mají plnit funkci stimulátoru nově vznikající městské krajiny a jejího veřejného života. Hlavní objem vytvarovaný do formy věže v sobě obsahuje základní výukové prostory a v posledních dvou podlažích prostory administrativy školy, kabinety pedagogů a kanceláře několika spřízněných konzultačních firem. Komunikačním jádrem této části domu je eskalátorová hala počínající ve vstupní lobby a procházející celým objektem. V nejvyšší části – koruně věže – je situován konferenční sál pro tři sta lidí s obrovským oknem natočeným směrem k Severnímu moři a rotterdamskému pří40

1 2


5/2008

STAVEBNÍ

4a


5

• • •••• •

4b

Obr. 1 Celkový pohled na Rotterdamský přístav Fig. 1 General view of port in Rotterdam Obr. 2 Večerní pohled Fig. 2 Evening view Obr. 3 Sportovní sál v 3. NP Fig. 3 Sportshall on 3th floor Obr. 4 Řezy Fig. 4 Sections Obr. 5 Půdorys 1. NP Fig. 5 Plan of 1st floor

stavu (dokonalý tematický výhled nápadně připomíná proměnlivou velkoprostorovou tapetu). Druhé obdobně velké okno je v přízemí a nabízí výhled ze studentské kantýny do vod řeky Maasy. Koncept vertikální školy je podtržen existencí různých lodžií a volných prostorů, které nahrazují školní dvůr a na něž lze narazit v nejrůznějších mnohdy velmi nečekaných místech. Vertikálnímu a funkčnímu členění objektů odpovídá i řešení interiérů. V kontrastu tu proti

sobě stojí dva světy – klidný a nenápadný interiér školy a nápadné až komiksové řešení veřejných částí, které je tolik typické pro rukopis kanceláře Neutelings Riedijk Architecten, zde zhmotněné například v řešení prostorů obou restaurací Taverny u kouřícího námořníka a bombastické důstojnické kantýně. Toto balancování mezi kýčem a hravou architekturou „napěchovanou“ různými kulturními odkazy vyvolává příjemné smyslné napětí a očekávání nových zážitků. Industriální pokožka domu, podobně jako celé jeho tvarování a artikulování vyvolávají více než připomínky na vysokoškolské či administrativní budovy asociace s přístavní architekturou sil, hal, hangárů, doků, nákladních jeřábů či námořních transportních lodí. Směřování k ikonické architektuře obou architektů dosáhlo v případě Vysoké školy námořní přepravy dalšího vrcholu. Tento dům, vytvořený pro unikátní instituci se záměrem stát se ikonou, se skutečně novou ikonou stal.


5/2008

Autor

Projekční tým

Stavebník Projekt Realizace

Neutelings Riedijk Architecten – Willem Jan Neutelings, Michiel Riedijk Willem Jan Neutelings, Michiel Riedijk, Sven Verbruggen, Jago van Bergen, Wessel Vreugdenhill, Kenichi Teramoto, Elizabeth Eriksen, Sandra Schuster, Dimitri Meessen, Helena Casanova Stichting Scheepvaart en Transportonderwijs Rotterdam 2001 až 2002 2003 až 2005

Fotografie: Jeroen Musch. Tento článek byl poprvé otištěn v časopise Stavba 2/2008. Jakub Kynčl [email protected]

Fotografie z průběhu výstavby betonové konstrukce si můžete prohlédnout na internetových stránkách http://www.skyscrapercity.info/110. php?id=4&bid=166&limit=0 (pozn. redakce).

41

STAVEBNÍ


STUDIE

NOVÉ VÝŠKOVÉ BUDOVY V PRAŽSKÝCH VYSOČANECH Developerská společnost Codeco, a. s., oznámila, že na základě spolupráce s předními českými architektonickými ateliéry získala ideové studie na podobu nové výškové dominanty u stanice metra B Kolbenova v Praze 9 – Vysočanech. Nová výšková budova s názvem Kolben Tower bude vysoká cca 80 m a bude obsahovat hotel a administrativní a obchodní prostory. Výsledky soutěže budou podle posledních informací známy do konce roku 2008. Tento administrativně-obchodní komplex s tří- až čtyřhvězdičkovým hotelem bude dominantou multifunkčního areálu Kolbenova City Development (KCD), mezi ulicí Kolbenova a Parkem Rokytka,

tvořícího budoucí centrum nově vznikající pražské čtvrti Nové Vysočany. Na tomto území vznikají moderní komerční prostory, bytové objekty, restaurace, kavárny a obchody. V tomto roce začne v KCD výstavba administrativního objektu s názvem Kolben Cube, který nabídne více jak 22 000 m2 kancelářských a obchodních ploch s nejvyššími uživatelskými standardy. Zajištěním pronájmu byly pověřeny osvědčené mezinárodní agentury DTZ a King Sturge. Stavba bude dokončena na konci roku 2009. Cílem developera je přeměnit původní průmyslovou a nyní zchátralou část Prahy 9 v plnohodnotnou moderní sou-

1a

1b

5a

KOLBEN TOWER část města Prahy – Nové Vysočany. Postupně tak zrekonstruuje celý areál a vytvoří nový, samostatný urbánní celek – „městečko“. Mimo výstavbu administrativních a obchodních budov se počítá i s vybudováním asi 1 000 bytových jednotek v klidném prostředí u nově upraveného parku podél říčky Rokytky. U toho ale architektonický návrh nekončí. Počítá se s vybudováním míst pro trávení volného času, sportovišť i restaurací a kaváren. Codeco tak chce vybudovat „moderní městskou čtvrť pro moderní obyvatele“. Velkou výhodou nově vznikajícího „městečka“ je i bezprostřední návaznost na městskou hromadnou dopravu, zejména na stanici metra linky B, Kolbenova.

2

3

4

5b

Obr. 1 Dva návrhy společnosti Helika, a. s. Obr. 2 Návrh architektonického ateliéru Casua, spol. s r. o. Obr. 3 Návrh studia inženýrů a architektů Siadesign, s. r. o. Obr. 4 Návrh architektonického ateliéru Omicron-K Obr. 5 Návrh architektonického ateliéru VHE, s. r. o.

42


5/2008

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

TRANSPORTBETON NOVÉ GENERACE EASYCRETE® Současné zrychlující se tempo výstavby vyžaduje nové přístupy v technologiích při zachování nebo spíše zvyšování kvality díla. Je známo, že betonáž zavlhlých a tuhých betonů patří k nejtěžším pracím na stavbě. Jedním z výhodných inovativních řešení v oblasti betonových konstrukcí je použití značkového betonu Easycrete®. Českomoravský beton, a. s., člen HeidelbergCement Group, spolu se svými dceřinými společnostmi působí již řadu let na trhu stavebních hmot v České republice. Jak z názvu společnosti vyplývá, je její hlavní činností výroba transportbetonu všech druhů a tříd. V souladu s vývojovými trendy dodávají dceřiné společnosti skupiny Českomoravský beton již několik let na trh i tzv. samozhutnitelné betony, jejichž výrobu umožnila nejnovější řada plastifikátorů na bázi polykarboxylátů. Samozhutnitelné betony (nejen v zahraničí označované jako SCC betony) jsou betony, které jsou i přes svou tekutost vysoce stabilní – v bednění se samovolně roztékají do vzdáleností větších než 10 m. Jejich výhodou je to, že se při

1a

1b

ukládání do bednění na stavbě nemusí zhutňovat. Snižují se tak nároky na pracovní sílu, dodatečná technologická zařízení a veškerá hlučnost spojená s tímto procesem odpadá. Navíc kvalita povrchů samozhutnitelných betonů je vynikající. Pomáhá snížit počet a velikost pórů v betonu a vede k výsledné hladké a krásné pohledové ploše betonu. C O J E E A S Y C R E T E ®? Jedná se o lehce zpracovatelný až samozhutnitelný transportbeton vhodný k rychlému zhotovování základů (včetně pilot), hustě vyztužených konstrukcí stěn, sloupů a stropů, štíhlých konstrukcí a pohledových betonů, jež nevyžaduje náročné hutnění ponornými či příložnými vibrátory. Lehce se roztéká po bednění a vyplní bez problému všechny záhyby bednění – konstrukce. ČÍM JE TO UMOŽNĚNO? Easycrete® především obsahuje kamenivo do maximální velikosti zrna 16 mm, aktivní příměsi, které zlepšují rheologii betonu včetně finálního vzhledu povrchu konstrukce a v neposlední řadě je ke ztekucení betonu používáno nejmodernějších a nejúčinnějších přísad – polykarboxylátů. Značkový beton Easycrete® je samozřejmě betonem dodávaným v souladu s evropským standardem ČSN EN 206-1. Beton je dodáván všemi betonárnami skupiny Českomoravský beton, a. s., po celé ČR ve třech základních variantách: EASYCRETE® F; EASYCRETE® SF; EASYCRETE® SV. CO SE SKRÝ VÁ POD JEDNOTLIV ÝMI E A S YC R E T E ® F – T E K U T Ý

Použití Easycrete® se stále více prosazuje na stavbách, kde je třeba rychlosti a preciznosti. Více informací o produktu naleznete na www.easycrete.cz. Českomoravský beton, a. s. Beroun 660 266 01 Beroun tel.: +420 311 644 005, fax: +420 311 644 010 e-mail: [email protected]

Obr. 1

Demonstrace konzistence a tekutosti

Obr. 2

Zkouška rozlivu na stavbě

Obr. 3

Easycrete® F – realizace základové desky a pasů

Obr. 4

Easycrete® SF – Adidas Salomon Outlet Centrum – a) celkový pohled, b) pohledový beton v interiéru

3

N Á Z V Y?

TRANSPORTBETON PRO BĚŽNÉ POUŽITÍ

• Oblast použití: bytové stavby, základové desky a pasy, stropy, průmyslové podlahy, drátkobeton • Rozlití: mezi 560 mm a 620 mm • Lehce zpracovatelný beton třídy konzistence F5 • Zvláštní specifika: vysoký výkon při betonáži, snížené nároky na hutnění E A S YC R E T E ® S F –

4a

VELMI TEKUTÝ TÉMĚŘ

SAMOZHUTNITELNÝ TR ANSPORTBETON

1c

2

• Oblast použití: průmyslové stavby, základy, piloty, sloupy, stěny, vodotěsné stavební konstrukce (např. bílé vany, základové desky) • Rozlití: mezi 630 mm a 700 mm • Lehce zpracovatelný beton třídy konzistence F6 • Zvláštní specifika: možnost dosažení okamžitě kompaktního hladkého povrchu, možnost dokonalého zalití profilované výztuže, významně snížené nároky na hutnění

4b

E A S YC R E T E ® S V – S A M O Z H U T N I T E L N Ý H I G H -T E C H T R A N S P O R T B E T O N • Oblast použití: veškeré stavební konstrukce, které nelze vybetonovat betonem nižších konzistencí (např. tenké sloupy nebo stěny), bezhlučná betonáž. • Rozlití z obráceného Abramsova kužele: > 700 mm • Samozhutnitelný beton (SCC) • Zvláštní specifika: nejrychlejší betonáž, možnost zaplnění veškerých komplikovaných míst v bednění (komplikované detaily konstrukce), samozhutnitelný, možnost dosažení nejlepší kvality povrchu (pohledový beton).


5/2008

43

FS ITRA EV M E BN NÍ Í P K RO EZ N ES N TT RA U CK EC E COMPANY

P R E S E N TAT I O N

–

STÁLE AKTUÁLNÍ SYSTÉMOVÉ BEDNĚNÍ Již od sedmdesátých let minulého století – počátku své činnosti se německá firma Meva Schalungs Systeme GmbH snaží přicházet stále s novými, inovovanými bednícími systémy, s technickým řešením, které vždy spolehlivě splní všechny požadavky investorů i projektantů a svými parametry je naopak v oboru o krok vpřed. Proto jsou jednotlivé systémy stěnového i stropního bednění Meva také využívány u nejvýznamnějších, technicky náročných staveb současnosti. Je tomu tak i u stavby nejvyšší budovy světa BURJ DUBAI TOWER. Konsorcium firem Samsung, Besix a Arabtec, které budovu ve Spojených arabských emirátech staví, dostalo doporučení od projektového managementu Turner Corporation, aby použilo na bednění monolitických stropů budovy systém MevaDec. Tento systém zahrnuje tři metody, základní je FTE – metoda padacích hlavic, kde nosný systém tvoří hlavní nosníky uložené na padacích hlavicích namontovaných na stojky. Do nosníků jsou ukládány systémové bednící dílce, které je možné posunout nezávisle na umístění hlavic. V případě potřeby je možné změnit směr nosníků kolmo k původnímu. Další metodou

je HN- metoda hlavních a vedlejších nosníků, kdy na rošt takto z nich vzniklý se ukládá volný bednící plášť (překližka). Třetí metodou je pak metoda dílcová, kde jsou jednotlivé systémové dílce uloženy přímo na stojkovou hlavici. V tomto případě byla vybrána metoda FTE, která podle potřeby umožňuje betonáž desky tlusté 340 mm při použití hlavních nosníků délky 2100 mm. Jsou-li použity nosníky délky 1600mm, je možno betonovat desku o tloušťce až 440 mm. Je tím také naprosto přesně určen počet stojek, který vychází 0,27 a 0,35 stojky na m2 v závislosti na délce nosníků. Padací hlavice pak dovolují pokles celého bednícího pláště o 190 mm a je tak umožněno snadné vyjmutí bednících dílců a jejich osazení na dalším záběru betonáže. Tím, že stropní deska zůstává podepřena padacími hlavicemi navrženými s takovým půdorysným tvarem, aby bylo sníženo riziko vrubového namáhání, je možné odbedňovat již tři dny po betonáži, a tím podstatně urychlit a zhospodárnit výstavbu. Jako zajímavost z provádění betonářských prací je to, že zatím co u nás se v zimním období betonová směs zahřívá, zde se vzhledem k vysokým teplotám musela chladit. Bednící dílce

3a

1

3b

2

44


5/2008

S TFAI VR EE BMNNÍ Í KPOR NE SZ TE RN UT KA C E C O M PA N Y P R E S E N TAT I O N mají hliníkový rám z uzavřených profilů, do kterého jsou vloženy umělohmotné desky alkus tloušťky 10 mm. Byl tak zajištěn i požadavek na perfektní podhledovou plochu stropů. Při stavbě nejvyšší budovy v Evropě – MIRAX TOWER „Federace“ v Moskvě bylo naopak využito kvalit rámového stěnového bednění Mammut, kterým bylo bedněno vnitřní železobetonové šestiúhelníkové jádro. Únosnost tohoto bednění je 97 kNm-2 a je tak možné betonovat do výšky 4 m libovolnou rychlostí betonáže. Systém má velmi vhodně vyřešen modulový systém dílců (výška 1 250, 2 500 a 3 000 mm) s vnitřními a vnějšími rohy a může být použit v kombinaci se šplhacími lávkami KLK. Povrchová úprava dílců, odolná proti vrypům a škrábancům, vychází ze zkušeností automobilového průmyslu. Nyní MEVA tento systém ještě více inovovala vytvořením systému Mammut 350, kde dílce jsou výšky až 3 500 mm a únosnost se zvýšila až na 100 kNm-2 při dodržení rovinatosti dle normy DIN. Bednící plášť je rovněž z umělohmotných spřažených desek alkus. Budova je tvořena dvěmi věžemi. Tu prvou stavěla turecká firma Ant-yapi a má šedesát podlaží, druhá věž s osmdesáti pěti podlažími se ještě staví. Nižší je ve stadiu dokončování technologického dovybavení horních pater (bazény..). V České republice je bednění Meva známé od počátku devadesátých let a bylo použito stavebními firmami při výstavbě elektrárny Temelín, bytových objektů v Butovicích, na Černém mostě a Vysočanech v Praze, na rekonstrukci hradecké Filharmonie, pivovaru Budvar v Českých Budějovicích, ale i na stavbě obchodních center Smíchov a Nový Chodov, Pavilónu indonéské džungle v pražské ZOO, stanice metra Ládví a na stavbě Sazka arény (dnes O2 Aréna). Zde se uplatnil nejen stěnový systém Mammut, ale především podpěrné lešení MEP, které umožnilo betonáž průvlaků i stropních desek ve velkých výškách. Bednící systémy jsou řešeny tak, že je jimi možné provádět i pohledové betony s vysokými nároky na kvalitu povrchu betonu a firma má zpracovány i technologické postupy, které je plně mohou využít. Jednou z takových staveb je např. nová budova ČSOB v Praze-Radlicích. Meva svými inovacemi (např. pro trh v USA vyrábí Mammut Imperial s rozměry v palcích) sleduje nejen zvýšení bezpečnosti na stavbách, ale i větší hospodárnost a trvanlivost, která byla vysoká již u původních systémů (např. StarTec v našich podmínkách dosáhl 860 obrátek). K tomu firma zabezpečuje i potřebný servis včetně renovací ze svých evropských skladů. Rozsah a význam našich staveb vedl firmu MEVA k tomu, že letos založila v ČR přímo svojí dceřinou společnost MEVA Bednící Systémy, s. r. o., která poskytuje dodavatelům i investorům kvalitní technické zázemí pro zpracování jejich projektů.

4b

4a 5

4c 4d

Ing. Petr Lebeda, aut. ing. MEVA Bednící Systémy, s. r. o. Dopraváků 723, 184 00 Praha 8 – Dolní Chabry tel.: 283 085 333, fax: 283 085 383 e-mail: [email protected], www.meva-bs.cz

Obr. 1

Obchodní centrum Chodov – centrální hala – věže MEP, MevaFlex

Obr. 2

Stanice metra Ládví - Praha

Obr. 3

O2 Aréna – a) pohled na tribuny – věže MEP, MevaFlex, Mammut, b) vstupní hala – věže MEP, MevaFlex, Mammut

Obr. 4

Burj Dubai – a) celkový pohled, b, d) horní pohled na boční křídlo, c) spodní pohled na boční křídlo – MevaDec

Obr. 5

MIRAX TOWER „Federace“ Moskva – celkový pohled


5/2008

45

HISTORIE HISTORY

S T R Á N K A Z Č A S O P I S U B E TO N U . E I S E N , V Y D A V AT E L S T V Í W I L H E L M E R N S T & S O H N , I X . R O Č N Í K 1910 , H E F T 1 4 , S T R . 3 4 4 Stavba 43 m vysoké vodárenské věže ze železobetonu pro společnost Maggi-G. M. b. H. v Singen a. H. Autorem článku je Fritz Guske, hlavní inženýr společnosti Josef Krapp, Eisenbetonbau, Karlsruhe.

46


5/2008

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

CEMENT,

HYDRAULICKÁ POJIVA A EVROPSKÉ NORMY

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 5 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

V této části, v níž se budeme zabývat vztahem cementu a evropských norem, jednoznačně musíme mezi tyto pojmy vložit nezbytné slovo kvalita – jakost. Kvalita cementů vyráběných v Česku byla vždy totiž historicky na vysoké úrovni a rovněž byla určitým způsobem normalizována. Nicméně na samém počátku je nutno provést vysvětlení s rozdělením. Proč dělíme pojiva na hydraulická a vzdušná? Rozdělení je dáno charakterem tvrdnutí a odvozeně tedy nezbytně i složením. Vzdušná jsou taková pojiva, která tvrdnou pomalu na vzduchu reakcí s atmosférickým oxidem uhličitým a tedy se sestávají převážně z oxidu vápenatého nebo hydroxidu vápenatého. Sem patří převážně vzdušná vápna. Hydrauličnost je naopak schopnost po smíchání s vodou na kaši reagovat na málo rozpustné sloučeniny, které časem zpevňují a po zatvrdnutí si zachovávají svoji pevnost a stálost také ve vodě. Tím by ale měl tento pohled zpět skončit a při průmyslové výrobě je nutno si uvědomit, že výrobce nevyrábí pro trh bezejmenné hydraulické pojivo, ale konkrétní výrobek – Cement podle ČSN EN 197-1, čímž je jednoznačně a zcela přesně dána celá řada jeho vlastností, počínaje zastoupením jednotlivých složek (slinek, vysokopecní struska, pucolány, popílky, vápenec aj.) přes požadavky na fyzikální, mechanické a chemické vlastnosti a trvanlivost, dále přesné označování až po kritéria shody tak, aby výrobku „Cement“ podle této harmonizované normy s přílohou ZA mohlo být po veškerém splnění požadavků připojeno označení shody CE ve vazbě na směrnici EU o stavebních výrobcích. Cement podle ČSN EN 197-1 v normě označovaný jako Cement pro obecné použití je podrobován systému prokazování shody 1+ a je definicí určen k výrobě betonu, malty, injektážní malty a jiných směsí pro stavby a pro výrobu stavebních výrobků. Norma rozeznává pět následujících základních druhů cementů (CEM I Portlandský cement, CEM II Portlandský cement směsný – dále dělený na Portlandský struskový cement, Portlandský cement s křemičitým úletem, Portlandský pucolánový cement, Portlandský popílkový cement, Portlandský cement s kalcinovanou břidlicí, Portlandský cement s vápencem a Portlandský směsný cement, CEM III Vysokopecní cement, CEM IV Pucolánový cement, CEM V Směsný cement), rozdělených dále na dvacet sedm základních cementů. Tak například Portlandský směsný cement ČSN EN 197-1 CEM II/A-M (S-V-L) 32,5 R obsahuje celkové množství vysokopecní strusky (S), křemičitého popílku (V) a vápence (L) mezi 6 a 20 % hmotnosti, je pevnostní třídy 32,5 a s vysokými počátečními pevnostmi. Právě takové cementy v současné době přicházejí do nabídky a prodeje zejména z důvodu časově proměnlivé dostupnosti strusky a nedostatku povolenek na emise skleníkových plynů pro výrobu slinku. Samozřejmě, nemáme výrobky pouze podle ČSN EN 197-1, tedy Cementy pro obecné použití, byť to byla první evropská harmonizovaná norma na stavební výrobek, která byla zavedena do českého normalizačního systému.

Existuje řada dalších výrobků, např. ČSN EN 413-1 Cement pro zdění, dále ČSN EN 14216 Speciální cementy s velmi nízkým hydratačním teplem anebo dokonce ČSN EN 15368 Hydraulické stavební pojivo pro nekonstrukční použití. Lze najít i lokální pojiva pro zdění a omítání typu Multibat nebo Unimalt, popř. pojiva pro stabilizaci a úpravu zemin typu Georoc. Zákazník si vždy může vybrat, ale např. ČSN EN 206-1 Beton cituje, že vhodnost cementu (do betonu) je obecně prokázána, pokud vyhoví požadavkům ČSN EN 197-1. Do kvalitního betonu tedy pouze Cement pro obecné použití podle ČSN EN 197-1.

Demoverze zdarma ke stažení

JAN GEMRICH

47

15.7.2008 7:47:00

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGY

DODATEČNÉ PŘEDPÍNÁNÍ VE VÍCEPODLAŽNÍCH BUDOVÁCH P O ST - T E N S I O N I N G I N M U LT I - STO R EY B U I L D I N G S P AV E L V A N Ě K Vícepodlažní budovy se stávají stále častěji významným polem působnosti aktivit VSL, z nichž zejména aplikace dodatečného předpínání stropních konstrukcí může přinášet celou řadu výhod, jejichž stručný přehled je cílem tohoto článku. Multi-storey constructions are becoming more often a significant part of VSL activities, while particularly the application of post-tensioning in floor structures could bring several advantages. The conspectus of these advantages is the goal of this article. Plánování konstrukce a vyčíslení celkových nákladů závisí na správném odhadnutí mnoha proměnných, které utvářejí jeden komplexní výsledek. Je zřejmé, že nahlížení na konstrukci po jednotlivých částech, oddělování nákladů na výstav-

bu konstrukce od nákladů na její údržbu, hmotnosti stropů od nákladů na založení konstrukce a ostatní části konstrukce není vhodné. I když se cena za m3 předpínané stropní konstrukce může někdy sama o sobě jevit jako vysoká v porovnání s ostatními systémy, s uvážením celkových nákladů a budoucím přínosem daného řešení pro celý projekt docházíme často k opaku. Kdybychom uvažovali jen stavební náklady, je zřejmé, že optimalizace spotřeby materiálu nosné konstrukce povede jen k relativně malým úsporám vzhledem k tomu, že náklady na nosnou konstrukci tvoří v závislosti na typu budovy většinou jen 30 až 50 % celkových stavebních nákladů a zároveň může být až polovina tvořena náklady na pracovní sílu (obr. 1). Z tohoto pohledu mohou být nejvýznamnější úspory dosaženy prostředky, které pozitivně ovlivňují především pracnost, náklady na obvodový plášť, výtahy, vnitřní instalace a ostatní kompletační práce atd. Nejdůležitějším prvkem nosné konstrukce s ohledem na její náklady je

nosná konstrukce stropu. Z obr. 2 je zřejmé, že zatímco u nízkopodlažních budov se náklady na stropní konstrukci blíží 100 % z celkových nákladů na nosnou konstrukci, se vzrůstajícím počtem pater se tento podíl snižuje na úkor nákladů na sloupy, nosné stěny včetně jejich základů a na vodorovné ztužení. Návrh stropní konstrukce ovlivňuje náklady ve dvou směrech. Jednak má hmotnost stropů přímý vliv na vertikální nosné části konstrukce a na její založení, konstrukční výška se promítá do nákladů na obvodový plášť, svislé rozvody a komunikace. Návrh stropů také zásadně ovlivňuje celkovou dobu výstavby a s ní spojené náklady. Tyto předpoklady ukazují, že optimalizace stropů s ohledem na jejich hmotnost, konstrukční výšku a nároky na proveditelnost vede k úspěšnému návrhu celé stavby. Tabulka 1 shrnuje některé hlavní cíle při návrhu vícepodlažních budov, z nich plynoucí výhody a prostředky, jak jich lze dosáhnout. Dodatečné předpínání umožňuje optimalizovat návrh nosné konstrukce s ohle-

4

5

1 2

Obr. 1 Rozdělení celkových stavebních nákladů u budov Fig. 1 Split-up of Total Construction Cost for Buildings Obr. 2 Podíl nákladů na stropní konstrukce vzhledem k celkovým nákladům na konstrukci Fig. 2 Contribution of Floor Framing to Total Structural Cost Obr. 3 Tloušťka desky v závislosti na rozponu (minimální doporučená štíhlost) Fig. 3 Slab thicknesses as a function of span lengths (recommended limit slendernesses) Obr. 4 Dubai Tower, 46 podlaží, 42 000 m2 předpínaných stropů Fig. 4 Dubai Tower, 46 floors, 42.000 m2 PT floor area 3

48

Obr. 5 One Island East, Hong Kong, 70 podlaží Fig. 5 One Island East, Hong Kong, 70 floors BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

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 Tab. 1 Návrh vysokopodlažních budov – cíle, výhody a prostředky Tab. 1 High-rise building floor design – objective, benefits and means

dem na výše uvedené cíle díky mnoha výhodám této aplikace. Kromě v tabulce zmíněných musíme ještě uvést významně menší dlouhodobé deformace a omezení trhlin v předpínaných konstrukcích v porovnání s konstrukcemi ze železobetonu. Efektivita zvoleného řešení samozřejmě závisí na lokálním ekonomickém prostředí a ostatních okrajových podmínkách každého jednotlivého projektu. Díky výše uvedeným výhodám a souladu s trvale udržitelným rozvojem jsou konstrukční systémy s aplikací dodatečného předpínání využívány nejen stále častěji, ale stávají se při navrhování standardem. Ing. Pavel Vaněk VSL SYSTÉMY (CZ), s. r. o. V Násypu 339/5, 152 00 Praha 5 tel.: 251 091 684, fax: 251 091 699 e-mail: [email protected], www.vsl.cz

Cíl

Výhody

Minimální konstrukční výška podlaží

Úspory na svislých nosných prvcích, obvodovém plášti, stoupacích vedeních, výtazích, schodištích, zmenšuje se objem klimatizovaných/vytápěných Dodatečné předpínání (předpínané stropy umožňují návrh prostor, více podlaží při zachování s vyšším poměrem mezi rozpětím a tloušťkou stropu, obr. 3) celkové výšky budovy

Prostředky

Největší možný volný prostor (velké rozpony)

Flexibilita využití Maximální nájemní/prodejní prostor

Minimální možná hmotnost podlaží

Úspory na svislých nosných prvcích a základech, v seizmických oblastech navíc menší nároky na vodorovné ztužení

Použití lehkých betonů Žebrované nebo kazetové stropy Dodatečné předpínání (předpínané stropy jsou obecně subtilnější)

Vysoká Zlepšení proveditelnosti a z toho opakovatelnost plynoucí časová úspora jednotlivých podlaží

Jednoduché, standardizované detaily měkké výztuže Jednoduché, standardizované detaily pro bednění Dodatečné předpínání (předpínané stropy vedou k menšímu množství měkké výztuže a standardizovaným detailům)

Nejkratší možný Časová úspora konstrukční cyklus Snížení potřebných sad bednění

Betony s rychlým náběhem pevnosti Jednoduché armování a bednění s možností předsestavení Jednoduché detaily s velkou opakovatelností Prefabrikace prvků na kritické cestě (sloupy, průvlaky nebo stěny) Dodatečné předpínání (předpínané stropy lze po napnutí kabelů odbednit, menší množství a standardizování měkké výztuže)

Co nejmenší počet Přímá časová úspora na stojkování podstojkováných Nepřímá časová úspora vlivem úrovní dřívějšího začátku kompletačních prací

Betony s rychlým náběhem pevnosti Dodatečné předpínání (stálé zatížení je převážně přenášeno předpínací výztuží, pouze hmotnost právě zabetonovaného nepředepnutého podlaží vyvozuje ohybové momenty, proto je obvykle dostačující podstojkování dvou podlaží)

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


5/2008

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

49

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

ČERPÁNÍ

SAMOZHUTNITELNÉHO BETONU: SKRYTÁ REALITA PUMPING OF SELF-COMPACTING CONCRETE: THE HIDDEN REALITY DIMITRI FEYS, RONNY VERHOEVEN, GEERT DE SCHUTTER Příspěvek po krátkém úvodu do reologických vlastností čerstvého betonu popisuje výsledky zkoušek čerpání betonu na Univerzitě v Ghentu. Článek není kompletním návodem pro čerpání SCC, nicméně některé důležité kroky jsou zdůrazněny. This contribution describes, after a short introduction into the rheological properties of fresh concrete, the results of full scale pumping tests executed at Ghent University. It does not contain any guydelines for pumping of SCC, but some point of attention will be highlighted. Objevení samozhutnitelného betonu Japonci na konci osmdesátých let dvacátého století [1] otevřelo betonářskému průmyslu zcela nové perspektivy. Díky použití samozhutnitelného betonu (SCC) se snižuje nejen hlučnost a vibrace při výrobě, ale také rizika, že navržená konstrukce ztratí na kvalitě v důsledku nedostatečného zhutnění [2]. Zavedení SCC může navíc urychlit proces lití, protože již nejsou vyžadovány přestávky na zhutnění a nově, ve výhledu je i čerpání betonu do bednění zespodu namís-

to shora. Dosažení tohoto cíle v současné době brání určité nejasnosti ohledně tlaků v bednění, nicméně za několik let bude jistě tento proces tvořit základ plně automatizované průmyslové výroby betonu. Výzkumná centra a laboratoře se v současnosti zaměřují na různé vlastnosti SCC: • použité materiály a složení betonu [5], [6], • vlastnosti a reologie čerstvého betonu včetně simulací [7], [8], [9], • plnění bednění SCC a jeho vliv na tlaky v bednění [3], [4], [10], • chování SCC při tuhnutí, tvrdnutí, dotvarování a smršťování [11], • pevnost SCC včetně mechanismu vazby na výztuž [12], [13], • Mikrostruktura a trvanlivost SCC [14], [15], [16], [17]. Je patrné, že seznam zkoumaných témat je velmi rozsáhlý, přesto v něm však jeden specifický krok chybí: „Co se děje během ukládání pomocí čerpadla?” Tento krok se nalézá mezi kontrolou kvality betonu v čerstvém stavu a vyplňováním bednění. Jediná doporučení pro čerpání tradičního betonu, která jsou v současnosti dostupná, nalezneme v literatuře [18], [19], [20]. Tato doporučení se

Obr. 1 Reologické vlastnosti běžného betonu (černě) a SCC (modře), povšimněte si nižšího napětí na mezi kluzu u SCC a nelinearity vztahu Fig. 1 Rheological properties for TC (black) and SCC (blue), remark the lower yield stress of the SCC and the non-linear relationship

zabývají spíše tím, jaké má být složení tradičního betonu, aby byl čerpatelný, a již méně se dočteme o vztahu mezi požadovanou rychlostí tečení a ztrátami tlaku, ke kterým zde dochází. Pro samozhutnitelný beton takováto doporučení v současné době zcela postrádáme. Zvládnutí čerpání SCC ve stavební praxi tedy vychází ze zkušenosti obsluhy a doporučení pro tradiční beton. V některých případech však současná doporučení nepokryjí všechny požadavky na SCC a zkušenosti obsluhy nejsou dostatečné. Následkem toho může dojít k nepříjemným překvapením, ohrožujícím mnoho lidí, kteří si často vůbec neuvědomují, že vzniklé situace mohou být i kritické. R E O LO G I C K É

VLASTNOSTI BETONU

Klidový stav Reologické vlastnosti čerstvého tekutého betonu jsou vyjádřeny jako vztah mezi smykovým napětím [Pa] a deformační rychlostí [1/s]. Všeobecně se předpokládá, že v klidovém stavu se čerstvý beton chová jako Binghamský materiál [21]. Tento model naznačuje, že vztah mezi smykovým napětím a deformační rychlostí je lineární, avšak průsečík s osou smykového napětí neprochází

Obr. 2 Odezva smykového napětí netixotropického (černá, přerušovaná) a tixotropického (černá plná) materiálu na náhlý nárůst nebo pokles deformační rychlosti (šedá) Fig. 2 Response in shear stress of a non-thixotropic (black, dashed) and a thixotropic (black, full) material to a sudden increase or decrease in shear rate (grey)

B1eQ+##O\RA11eQ+"# $

B1

#

A11 aVSO`ÒbS

AVSOàb`SaaaVSO`ÒbS

AVSOàb`Saa>O

"

!

aVSOàb`Saa 3_cWZWP`Wc[aVSOàb`Saa

1

50

"

$

& AVSO`ÒbSa

"

$

2

BW[S


5/2008

VĚDA SCIENCE

počátkem. Sklon přímky se nazývá plastická viskozita [Pa.s] a průsečík s osou smykového napětí je definován jako napětí na mezi kluzu [Pa] [21]. Napětí na mezi kluzu je dobře patrné při provedení zkoušky rozlitím: jakmile se hromádka betonu přestane deformovat, je smykové napětí způsobené gravitací v každé části betonu menší, než napětí na mezi kluzu a v důsledku toho se tok zastaví. Čím vyšší je napětí na mezi kluzu, tím nižší je hodnota rozlití. Na celém světě je v současnosti k dispozici SCC mnoha různých složení. Základním principem SCC je však vždy snížení napětí na mezi kluzu pomocí superplastifikátorů, aby beton získal schopnost rozlití. Na druhé straně se však zvětšuje riziko rozměšování a proto je zapotřebí vyšší viskozita, aby beton zůstal stabilní. Výroba samozhutnitelného betonu spočívá v nalezení optimální rovnováhy mezi hodnotami napětí na mezi kluzu a viskozity, spolu s dostatečně vysokou odolností proti rozměšování. Způsob dosažení tohoto optima se může v různých zemích a regionech lišit [22]. V belgickém regionu byla při práci s SCC objevena jedna zvláštnost. Na základě

měření s pomocí různých reometrů se ukázalo, že vztah mezi smykovým napětím a deformační rychlostí není lineární, protože sklon přímky (viskozita) se s rostoucí deformační rychlostí zvětšuje: zdá se, že s rostoucím smykovým napětím SCC houstne (shear thickening) [23], [24], [25]. To je patrné na obr. 1, kde jsou zobrazeny reologické vlastnosti tradičního betonu (TC) s hodnotou vodního součinitele 0,55 a SCC s vodním součinitelem 0,45. Povšimněte si nižšího napětí na mezi kluzu u SCC a nelinearity křivky pro SCC. Časová závislost Reologické vlastnosti se v průběhu času před začátkem tuhnutí neustále mění. Je tomu tak v důsledku neustále probíhající koagulace (= vytváření spojení) a disperze (= rušení spojení) cementových částic [8]. Čím větší je počet koagulovaných cementových částic, tím vyšší je napětí na mezi kluzu a viskozita. Tento jev je příčinou tuhnutí betonu. Čím větší je množství rozptýlených cementových částic, tím nižší je napětí na mezi kluzu a viskozita. Pokud nelze spojení mezi částicemi za vynaložení určitého množství energie porušit, nazýváme tento nárůst reologických vlastností

AND

A VÝZKUM RESEARCH

ztrátou zpracovatelnosti. Je-li možné spojení mezi částicemi porušit, definujeme tento efekt jako tixotropii [8]. Ztráta zpracovatelnosti způsobuje permanentní nárůst napětí na mezi kluzu a viskozity, jejichž hodnoty již nikdy nepoklesnou. V případě tixotropie se počet spojení částic mění, je-li proměnlivá deformační rychlost. Při zvýšení deformační rychlosti se poruší větší počet spojení a beton se stává tekutějším. Při snížení deformační rychlosti se vytváří nové vazby a beton tuhne. Předpokládá se, že u každé deformační rychlosti, s výjimkou velmi nízkých, existuje mezi spojeními rovnováha. Čím vyšší je počet spojení, tím vyšší je zdánlivé napětí na mezi kluzu a viskozita. Vliv náhlého zvýšení nebo snížení deformační rychlosti na výsledné smykové napětí netixotropického (přeruObr. 3 Pístové čerpadlo na beton Fig. 3 Concrete piston pump Obr. 4 Krátký okruh (25 m) Fig. 4 Short circuit (25 m) Obr. 5 Dlouhý okruh (105 m) Fig. 5 Long circuit (105 m)

5

3


5/2008

51

VĚDA


#

#

Q]\abO\bTZ]eÒbSb]`SOQVS_cWZWP`Wc[ aO[^ZW\U

R]e\eO`RQc`dS

câb`SO[^`Saac`S "

R]e\ab`SO[^`Saac`S

#

4Z]eÒbS\c[PS`

>`Saac`SPO`

!

#

#

# BW[Sa

#

!

BW[S

6

7 "

$

!#

A11% A11$ B1

A11$ A11%

!

"

B1

# aVSOàb`Saa>O

>`Saac`SZ]aaY>O[

#

!

#

#

#

#

4Z]eÒbSZa

8

šovaná čára) a tixotropického materiálu (plná čára) je znázorněn na obr. 2 [26]. ZKOUŠKY

Č E R PÁN Í V PLN É M

ROZSAHU

Uspořádání zkoušky Zařízení určené pro zkoušku čerpání v plném rozsahu sestávalo z běžně dostupného průmyslového čerpadla betonu a dvou typů okruhů: dlouhého a krátkého. Čerpadlo na beton je pístového typu, namontované na vozidle (obr. 3), s maximálním čerpaným průtokem 150 m3/h a maximálním tlakem 95 bar. Dva písty čerpadla střídavě vtlačují beton do potrubí nebo jej nasávají ze zásobníku. Jakmile je jeden válec prázdný a tudíž druhý plný, přepne výkonný systém čerpadla spojení mezi válci a potrubím. Každý z válců má teoretický objem 83,1 l a vyprázdnění jednoho válce se nazývá zdvih. Celková délka krátkého okruhu (obr. 4) je 25 m, z čehož první horizontální část měří 12 m, druhá část stoupá vzhůru a uzavírá okruh. Na konci okruhu je umístěn zásobník, z něhož lze odebírat vzorky a kde lze kalibrovat rychlost průtoku. Při normálním testování je ventil dna zásob52

#

"

9

níku otevřený, aby mohl beton proudit zpět do zásobníku čerpadla. Takto bylo provedeno mnoho testů s omezeným množstvím betonu. Dlouhý okruh (obr. 5) má celkovou délku 105 m a je rozdělen na pět přímých horizontálních úseků a nakloněnou část. Okruh je uspořádán jako smyčka na stejném principu, jako okruh malý. Oba okruhy jsou sestaveny z ocelového potrubí s vnitřním průměrem 106 mm a tloušťkou stěny 3 mm. Některé úseky jsou vzájemně propojeny pomocí gumového těsnění a ocelových svorek. V jednom přímém úseku dlouhého okruhu a v jediném přímém úseku okruhu krátkého jsou nainstalována čidla tlaku, která měří rozdíly tlaku v rámci určité vzdálenosti. U čidel tlaku jsou umístěny i tenzometry, které slouží jako záložní měřidla. Na vnějším povrchu potrubí jsou umístěna i čidla teploty za účelem měření teplotních změn způsobených čerpáním. Průtok se měří pomocí záznamu délky času uplynulého mezi určitým počtem zdvihů podílem výsledného objemu (= počet zdvihů * 83,1 l) a naměřeného času. Kalibrace pomocí vzorkovacího zásobníku, který je k pojez-

$

&

"

$

aVSO`ÒbSa

dovému mostu připevněn přes silový snímač, potvrzuje validitu metody u průtoků použitých během zkoušky. Postup zkoušky Před testováním se beton opatrně načerpá do potrubí. U krátkého okruhu se nevyskytly žádné problémy, nicméně u dlouhého došlo k několika případům zablokování. U krátkého okruhu se před začátkem zkoušky odejmulo prvních 250 l betonu. U dlouhého okruhu se toto množství zvýšilo na 500 l. Běžný postup zkoušky se skládá z čerpání betonu při pěti nejnižších možných rychlostech průtoku v sestupné řadě, vždy po pěti zdvizích. Tento „cyklus“ se opakuje každých 30 min až do celkového počtu dvou až šesti cyklů. Typický výsledek hodnoty tlaku jako funkce času je uveden na obr. 6. Před každým cyklem je odebrán vzorek betonu za účelem testování reometrem Tattersall Mk-II [21] a k provedení standardních testů SCC, jako je rozlití kužele, V-funnel, … [2] Toto pravidelné testování bylo provedeno pouze u krátkého okruhu. Byly vypracovány i speciální testovací postupy na tixotropii, aby se zjistil vliv čer-


5/2008

VĚDA SCIENCE

A11$ A11%

B1

aVSOàb`Saa>O

&

$

"

#

#

10

#

!

!#

"

"#

aVSO`ÒbSa

Obr. 6 Tlak vzhledem k času v průběhu jednoho běžného cyklu Fig. 6 Pressure versus time during one regular cycle Obr. 7 Speciální zkouška tixotropie: u každé rychlosti je beton nejprve čerpán delší dobu, aby bylo dosaženo rovnováhy. Poté je odebrán vzorek a následuje rychlý stupňovitý sestup z aktuální rychlosti toku na rychlost nejnižší. Poté se rychlost toku opět zvýší a všechny kroky se znovu opakují. Fig. 7 Special thixotropy test: for each flow rate, the concrete is pumped first for a long time to reach equilibrium. After that, a sample is taken, followed by a fast stepwise decrease from the current flow rate to the lowest one. Later, flow rate is increased and all steps are repeated. Obr. 8 Ztráty tlaku jako funkce rychlosti toku u běžného betonu (TC) (černě) a SCC (barevně), ukazují, že u SCC dochází k větším ztrátám tlaku než TC Fig. 8 Pressure losses in function of flow rate for TC (black) and SCC (coloured), showing that SCC causes higher pressure losses than TC Obr. 9 Reologická data pro SCC a TC k obr. 8, podle nichž má SCC vyšší tekutost než TC Fig. 9 Rheological data for the SCC and TC of figure 8, showing that SCC is more fluid than TC Obr. 10 Extrapolace reologických křivek na základě smykových napětí ukazují, že viskozita (a houstnutí s rostoucím smykovým napětím – shear thickening) značně ovlivňuje čerpací tlaky na rozdíl od napětí na mezi kluzu Fig. 10 Extrapolation of the rheological curves, based on the shear stresses shows that viscosity (and shear-thickening) influence the pumping pressures a lot, and not the yield stress

pání velkými rychlostmi na vlastnosti čerstvého SCC. Postup je znázorněn na obr. 7 a tento typ testu byl prováděn na obou okruzích. V průběhu vzorkování se pokaždé provedla kalibrace rychlosti průtoku. BĚŽNÝ

POSTUP ZKOUŠKY

Samozhutnitelný beton versus tradiční beton Běžným postupem bylo zkoušeno několik typů SCC a TC. Na obr. 8 je znázorněna ztráta tlaku na jednotku délky v závislosti na rychlosti toku u dvou typů SCC (barevně) a TC (černě). Je zřetelné, že zejména při vyšších průtocích způsobuje SCC větší ztráty tlaku než TC. To je bezpochyby neobvyklý jev, protože SCC je tekutější než TC. Reologické vlastnosti tří betonů na obr. 8 jsou uvedeny v obr. 9, a prokazují, že SCC betony mají skutečně vyšší tekutost než TC. Např. při deformační rychlosti 10/s vykazuje SCC nižší smyková napětí než TC. Pokud však extrapolujeme reologické údaje na základě smykových napětí, ke kterým dochází v porubí, je situace zcela odlišná. To je znázorněno na obr. 10, kde SCC vykazuje vyšší smyková napětí. To ukazuje na fakt, že během čerpání má na ztrátu tlaku značný vliv viskozita (a případné houstnutí s rostoucím smykovým napětí – shear thickening) a nikoliv napětí na mezi kluzu. A protože viskozita SCC je obecně vyšší než viskozita TC, bude SCC vykazovat větší ztráty tlaku. Experiment versus teorie Princip extrapolace, který je použit v obr. 10, je velmi nebezpečným způsobem, jak ukázat vliv viskozity. Srovnání experimentálních výsledků s teoretickými výpočty prokazuje značné rozdíly. Teoretické


5/2008

AND

A VÝZKUM RESEARCH

výsledky založené na rozšířené verzi Poiseuillovy formulace laminárního proudění při předpovědi nadhodnocují ztráty tlaku s faktorem 10 a více. Toto je s nejvyšší pravděpodobností důsledek nedodržení všech požadovaných kritérií proto, aby mohla být tato formulace použita. Jedním z kritérií je podmínka, že materiál musí zůstat během toku homogenní. Existují však tři příčiny, které homogenitu betonu při čerpání eliminují: Geometrický efekt stěn: Protože hrubé kamenivo nemůže proniknout do stěny potrubí, vytváří se v blízkosti stěny vrstva s nižší koncentrací (hrubého) kameniva. Snížení koncentrace způsobuje snížení viskozity v této vrstvě. S klesající viskozitou roste deformační rychlost v této vrstvě, což vede k vysokému gradientu rychlosti v blízkosti stěn a následně k vyšší rychlosti toku při stejné ztrátě tlaku. Předpokládaná velikost této vrstvy je polovina maximální zrnitosti kameniva, což je v tomto případě 8 mm. K tomuto jevu s určitostí dochází při tečení jakéhokoliv betonu. Tixotropie: Protože smyková napětí a v důsledku toho i deformační rychlosti jsou největší v blízkosti stěny potrubí, bude v této oblasti docházet i k větší disperzi betonu. To má za následek i vyšší tekutost betonu kvůli snížení napětí na mezi kluzu a viskozity. Snížení viskozity způsobuje další nárůst rychlosti toku. K tomuto jevu pravděpodobně dochází v průběhu tečení, zkoumání a určení specifických hodnot je však velmi obtížné. Dynamická segregace: Hrubé kamenivo má tendenci přesunovat se do zón s nižším smykovým napětím, následkem čehož se jemné částice chovají opačným způsobem. Tím se sníží koncentrace hrubého kameniva ještě více a rychlost toku dále vzroste. Přestože autoři nejsou plně přesvědčeni, zdali k tomuto jevu dochází v případě SCC, zmiňujeme jej z důvodů úplnosti. Toto konstatování bude plně prokazatelné, jakmile budou řádně určeny tixotropické vlastnosti materiálu nebo jakmile dokážeme přímo měřit distribuce rychlosti při toku betonu. Kvantifikace těchto účinků je však velice podnětným úkolem, protože zmíněné účinky mají velký význam. U některých z nich, např. tixotropie, nemáme k dispozici žádné parametry popisu. Dynamická segregace je taktéž velmi obtížně kvantifikovatelná. Možným řešením je provedení numerických simulací pohybu částic 53

VĚDA


v průběhu čerpání, avšak tato možnost je zatím hudbou budoucnosti.

den v budoucnu, důležitost tohoto jevu však nesmíme podcenit. Naroste-li teplota přes 30 až 35 °C, může dojít ke značným ztrátám zpracovatelnosti, čímž se omezí časový rámec ukládání.

Teplota V průběhu čerpání všech betonů byl naměřen nárůst teploty v potrubí. Na obr. 11 je znázorněn vývoj teploty vztažený k času u jednoho běžného testovacího cyklu. Pokaždé, když je snížena rychlost průtoku, je čas nastaven na 0. Z tohoto obrázku je patrné, že teplota roste rychleji u vyšších rychlostí průtoku. Na obr. 12 je nárůst teploty vztažen ke ztrátě tlaku, pozorovaná závislost je lineární. Další výzkum vývoje teploty během čerpání bude prove-

SPECIÁLNÍ

různé kroky. Prvním krokem je čerpání SCC na relativně velkou vzdálenost při konstantní rychlosti toku, dokud se neustálila rovnováha. Něco podobného vidíme i na obr. 2: s rostoucí deformační rychlostí v čase klesá smykové napětí. Druhým krokem je vzorkování, při kterém bylo kalibrováno měření rychlosti toku. Každý vzorek byl testován reometrem Tattersall Mk-II [21], rozlitím kužele, V-funnelem, byly určeny hodnoty stability na sítě, hustoty a obsahu vzduchu [2]. Třetím krokem, který není přítomen u rychlosti toku č. 1, je snížení rychlosti toku v krátkých krocích z aktuální hodnoty až na hodnotu 1. Po dokončení tohoto kroku je rych-

Z K O U Š K Y T I X OT R O P I E

Výsledky Účelem tohoto typu zkoušky je výzkum vlivu vyšší rychlosti toku na vlastnosti čerstvého SCC. Tato zkouška byla provedena na pěti různých SCC, jeden z těchto testů byl proveden na krátkém okruhu. Postup zkoušky je znázorněn na obr. 7, kde je patrné, že pokaždé byly provedeny tři

Obr. 11 Vývoj teploty v průběhu jednoho běžného cyklu čerpání, teplota roste pomaleji při nižších rychlostech toku Fig. 11 Temperature evolution during one regular pumping cycle, temperature increases slower with decreasing flow rate

Obr. 14 Zablokování: první část obrázku znázorňuje nárůst tlaku v důsledku vtlačování betonu do potrubí, přibližně kolem 1210 s došlo k zablokování, což vedlo k náhlému nárůstu tlaku až na 55 bar, rychlý pokles je způsoben vypnutím čerpadla Fig. 14 Blocking: the first part of the figure shows the increase in pressure due to the insertion of the concrete in the pipes, at around 1210 s, blocking occurred, resulting in a very sudden increase in pressure up to 55 bar, the sharp decrease is due to the shut-down of the pump

Obr. 12 Lineární vztah mezi nárůstem teploty a ztrátou tlaku Fig. 12 A linear relationship between the temperature increase and the pressure loss Obr. 13 Výsledky zkoušky tixotropie: ztráty tlaku při určité rychlosti toku jsou menší, pokud byla předtím použita vyšší rychlost toku Fig. 13 Results of the special thixotropy test: the pressure losses at a certain flow rate decrease when a higher flow rate is applied before. !

0Z]QYW\U $

!& ;SOac`W\U^]W\b

#

;SOac`W\U^]W\b ;SOac`W\U^]W\b!

!$

;SOac`W\U^]W\b" ;SOac`W\U^]W\b# ;SOac`W\U^]W\b$ ;SOac`W\U^]W\b%

!" >`Saac`SPO`

BS[^SÒbc`S1

"

!

RSQ`SOaW\UTZ]eÒbS

!

'&

"

'$

$

&

"

$

&

!

11

" `SZObWdSbW[Sa

#

$

%

&

BW[Sa

14

#

&

3_cWZWP`Wc[

%

2]e\T`][RWaQVOÙS

2]e\T`][RWaQVOÙS!

$

2]e\T`][RWaQVOÙS" >`Saac`SZ]aaY>O[

BS[^SÒbc`SW\Q`SOaS1[W\

!

#

"

!

#

#

12

54

#

#

>`Saac`SZ]aaY>O[

#

!

!#

"

"

$

&

"

TZ]eÒbSa


5/2008

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

lost toku opět navýšena na vyšší hodnotu a všechny kroky se opakují znovu. Na obr. 13 jsou znázorněny výsledné ztráty tlaku – křivky rychlosti toku. Horní (černá) linie je propojením rovnováhy stavů získaná během kompletní zkoušky. Barevné křivky znázorňují klesající sekvence. Z obr. 13 můžeme vyvodit, že po aplikaci vyšší rychlosti toku se snížily ztráty tlaku při nižších rychlostech toku. To znamená, že při vyšší rychlosti toku se počet propojení mezi cementovými částicemi zmenší a SCC se stává tekutěj-

ším. Výsledky z měření reometrem tento závěr potvrzují a indikují i snížení viskozity. Taktéž hodnota času naměřená v testu V-funnel klesá. Důsledky Zmíněný vliv tixotropie může mít z praktického hlediska několik důsledků: SCC je navržen tak, aby mezi napětím na mezi kluzu a tixotropií byla rovnováha, přičemž kombinace těchto dvou hodnot zajišťuje odolnost proti rozměšování. Když v průběhu čerpání následkem tixot-

ropie dojde k poklesu napětí na mezi kluzu i viskozity, zvyšuje se tak nebezpečí segregace. Toto bylo prokázáno při speciální sérii zkoušek čerpání u posledního SCC. Vzorek betonu po čerpání rychlostí 1 vykazoval výsledek stability na sítě okolo 10 %, přičemž tato hodnota vzrostla po zvýšení rychlostí čerpání až na 18,5 % při nejvyšší rychlosti, což ukazuje na značné nebezpečí rozměšování. Z hydrauliky víme, že čerpací tlak je lineárně závislý na délce potrubí [27]. Pokud do hry přistupuje ještě tixotropie a čer-

Literatura: [1] Okamura H., Ozawa K.: Mix design for Self-Compacting Concrete, Concrete library of JSCE, No. 25 (1995), pp. 107–120 [2] De Schutter G., Bartos P., Domone P., Gibbs J.: Self-Compacting Concrete, Whittles Publishing, Caithness (2008), 296 p. [3] Billberg P.: Form Pressure Generated by Self-Compacting Concrete – Influence of Thixotropy and Structural Behaviour at Rest, Ph-D-thesis, School of Architecture and the Built Environment, Stockholm (2006) [4] Assaad J., Khayat K. H.: Formwork pressure of self consolidating concrete made with various binder types and contents, ACI materials journal, july/august (2005), pp. 215–223 [5] Flatt R. J.: Towards a prediction of super-plasticized concrete rheology, Mater. Struct. 27 (2004), 289–300 [6] Bonen D., Deshpande Y., Olek J., Shen L., Struble L., Lange D., Khayat K.: Robustness of SelfConsolidating Concrete, Proc. of the 5th Int. Symp. on Self-Compacting Concrete, Gent (2007), pp. 33–42 [7] Wallevik O. H.: Rheology – A scientific approach to develop self-compacting concrete, Proc. of the 3rd Int. Symp. on Self-Compacting Concrete, Reykjavik (2003), pp. 23–31 [8] Wallevik J. E.: Rheology of particle suspensions, Ph-D-thesis, The Norwegian University of Science and Technology, Trondheim (2003) [9] Roussel N., Geiker M. R., Dufour F., Thrane L. N., Szabo P.: Computational modeling of concrete flow: a general overview, Cem. Conc. Res. 37 (2007), pp. 1298-1307

[10] Thrane L. N., Stang H., Geiker M. R.: Flow induced segregation in full scale castings with SCC, Proc. of the 5th Int. Symp. on Self-Compacting Concrete, Gent (2007), pp. 449–454 [11] Poppe A-M: Influence of filler on hydration and properties of SelfCompacting Concrete, Ph-D-thesis (in Dutch), Ghent University, Gent (2004) [12] Domone P. L.: A review of the hardened mechanical properties of self-compacting concrete, Cem. Conc. Res. 29 (2007), pp. 1–12 [13] Desnerck P., De Schutter G., Taerwe L.: Experimental Determination of Bond Strength of Reinforcing Bars in Self-Compacting Concrete, Proc. of the 5th Int. Symp. on SelfCompacting Concrete, Gent (2007), pp. 659-664 [14] Audenaert K.: Transport Mechanisms in Self-Compacting Concrete in relation to carbonation and chloride penetration, Ph-D-thesis (in Dutch), Ghent University, Gent (2006) [15] Boel V.: Microstructure of SelfCompacting Concrete in relation to gas permeability and durability aspects, Ph-D-thesis (in Dutch), Ghent University, Gent (2006) [16] Audenaert K., De Schutter G.: Chloride penetration in self-compacting concrete, Proc. of the 3rd Int. Symp. on Self-Compacting Concrete, Reykjavik (2003), pp. 818–825 [17] Boel V., Cnudde V., De Schutter G., Jacobs P.: Exploring the potential of X-ray tomography in microstructural studies of cementitious systems, Proc. of the 2nd Int. RILEM Symp. on Advances in Concrete through Science and Engineering, QuébecCity (2006)

[18] Kaplan D.: Pumping of concretes, Ph-D-thesis (in French), Laboratoire Central des Ponts et des Chaussées, Paris (2001) [19] Crepas R. A.: Pumping Concrete, techniques and applications, 3rd edition, Elmhurst (Ill.): Crepas & Associates, Inc. (1997) [20] Guptill N. R. et al: Placing Concrete by pumping methods, Report of ACI committee 304, American Concrete Institute (1996) [21] Tattersall G. H., Banfill P. F. G.: The rheology of fresh concrete, Pitman, London (1983). [22] Wallevik O. H.: Why is SCC different from country to country?, Proc. of the 4th Int. Symp. on Self-Compacting Concrete, Chicago (2005) [23] Feys D., Verhoeven R., De Schutter G.: Evaluation of time independent rheological models applicable to fresh Self-Compacting Concrete, Appl. Rheol. 17:5 (2007) 56244 [24] Feys D., Verhoeven R., De Schutter G.: Fresh self compacting concrete, a shear thickening material, Cem. Conc. Res. 38 (2008), pp. 920–929 [25] Heirman G., Vandewalle L., Van Gemert D., Wallevik O. H.: Integration approach of the Couette inverse problem of powder type selfcompacting concrete in a wide-gap concentric cylinder rheometer, J. nonNewtonian Fluid Mech. 150 (2008), pp. 93–103 [26] Barnes H. A.: Thixotropy – a review, J. non-Newtonian Fluid Mech. 70 (1997), pp. 1–33 [27] Fox J. A.: An introduction to engineering fluid mechanics, The MacMillan Press, London (1974)


5/2008

55

VĚDA


stvý beton je stále dodáván do autodomíchávače, tento lineární vztah se ztratí v důsledku dodatečného tlaku, který je nezbytný pro rozrušení propojení mezi částicemi cementu, aby bylo možné dosáhnout rovnovážné hodnoty. Profil rozložení rychlostí v potrubí je sám o sobě velmi složitý, ale kvůli tixotropii se stává navíc ještě závislým na čase a na délce potrubí. Tento jev komplexitu dále zvyšuje. V současné době se výzkum zaměřuje na odstranění tlaku na bednění způsobeného vývojem tixotropie v betonu [3][4]. Vyvstává však otázka, zda čerpání a následná disperze betonu toto odstranění tlaku nějak ovlivní? Další vlivy V průběhu čerpání neovlivňuje výsledky jenom tixotropie. Po delší době může výsledky ovlivnit i ztráta zpracovatelnosti. Další výzkum by se měl zaměřit na důležitost ztráty zpracovatelnosti a určení specifických stáří a teplot betonu. Při čerpání bylo zaznamenáno i zvýšení obsahu vzduchu. V případě tekutého SCC má vzduch stále možnost uniknout, pokud však beton poněkud ztuhne, může se obsah vzduchu zvýšit významně. Takovýto nárůst obsahu vzduchu může ovlivnit trvanlivost betonu, proto je třeba tomuto problému věnovat zvláštní pozornost. Tyto dva vlivy byly pozorovány při provádění testů, při kterých se beton čerpá několikrát za sebou. V praxi je důležitost ztráty zpracovatelnosti a zvýšení obsahu vzduchu menší, protože beton se čerpá pouze jednou. Protože však obsah vzduchu roste rychleji při vyšších rychlostech čerpání, může tento jev být důležitý při rychlém čerpání. Postup čerpání může být nadto ovlivněn jakýmikoliv dalšími vlivy, kterých si autoři v současné době nejsou vědomi. N E B E Z P E Č Í Z A B LO K O VÁ N Í Obsluha čerpadel tento jev dobře zná. Ve většině případů se ucpávka vytvoří zkraje čerpání nebo v zákrutech a zúženích [18]. Následky mohou být velmi závažné bez ohledu na příčinu zablokování. Při zkouškách čerpání v laboratoři došlo k několika zablokováním při zahájení čerpání. Na obr. 14 je uveden vývoj tlaků v čase, z kterého je patrné, že k zablokování dochází bez výstrahy při zvýšení tlaku z 10 na 50 bar během několika sekund. Pokud v takovémto pří56

padě nějaká část potrubí tlak nevydrží, může dojít k celkovému selhání systému nebo v horším případě k poranění i usmrcení obsluhy. Autoři by zde rádi zmínili, že při zahájení čerpání bylo čerpadlo nastaveno na nejnižší tlak a rychlost. Vyšší tlaky jsou ovšem také dosažitelné a v praxi se jich používá zejména k odstranění zablokování. Zvýšení tlaku však ještě více zvyšuje riziko poškození a úrazu. JAK JE TO S TRADIČNÍM BETONEM Nebylo by správné říci, že výsledky tohoto výzkumu neplatí pro tradiční beton. Částice cementu jsou stále jemnější a beton obsahuje stále více dalších prvků, jako je popílek, mikrosilika, disperzní činidla, proto citlivost na tixotropii v čase roste. Následkem toho jsou výše zmíněné výsledky platné i pro TC s výjimkou zvýšené odolnosti proti rozměšování. V současné době nevíme, do jaké míry ovlivňuje tixotropie beton v průběhu čerpání a to ani u SCC, ani u TC. Pokud jde o obsah vzduchu, mají autoři dojem, který však není prokázán, že TC je přinejmenším stejně citlivý na zvýšení obsahu vzduchu během čerpání jako SCC. Bublinky vnesené při čerpání jsou navíc velice malé, takže existuje možnost, že je nelze řádně odstranit při zhutňování. Protože důležitost všech zmíněných vlivů, jako je tixotropie, zvýšení teploty, obsah vzduchu, roste při vyšších rychlostech průtoku, radí autoři, aby se s každým betonem zacházelo opatrně a aby se nejvyšší možné rychlosti při čerpání nepoužívaly. Z ÁV Ě R Z hlediska reologie můžeme beton popsat jako Binghamovský materiál, který vykazuje napětí na mezi kluzu a plastickou viskozitu. V důsledku tixotropie a ztráty zpracovatelnosti se tyto parametry v čase neustále mění. Ve srovnání s tradičním betonem má samozhutnitelný beton nižší hodnotu napětí na mezi kluzu, je však požadována vyšší viskozita, aby se zabránilo rozměšování. Čerpání SCC způsobuje větší ztráty tlaku než čerpání TC, a to zejména při vyšších rychlostech, protože viskozita má na ztrátu tlaku značný vliv na rozdíl od napětí na mezi kluzu. Výsledkem porovnání teoretických výpočtů a výsledných údajů z experimentů je nadhodnocení předpovědi ztráty tlaku s faktorem 10. Toto je s největší pravděpodobností způsobeno

heterogenitou betonu během toku, která má příčinu v geometrickém účinku stěn, tixotropii a možné dynamické segregaci. Tixotropie způsobuje to, že ztráty tlaku při určité rychlosti jsou nižší, pokud bylo předtím provedeno čerpání s vyšší rychlostí. Vyšší rychlost čerpání způsobuje vyšší tekutost betonu. V důsledku tixotropie může poklesnout odolnost proti rozměšování, tlak ztrácí lineární závislost na délce potrubí, rozdělení rychlosti je krajně složité a čas potřebný k odstranění tlaku na bednění může být pozměněn. Při čerpání betonu mohou mít vliv i další efekty, jako je ztráta zpracovatelnosti a obsah vzduchu. K zablokování může dojít při zahájení čerpání nebo provozu, což může mít za následek velmi náhlý nárůst tlaku. Následkem toho vzniká velmi nebezpečná situace, která může vést nejen k selhání některé části systému, ale také ke zraněním a to i smrtelným. Hlavním závěrem tohoto příspěvku je doporučení autorů, aby se snížily rychlosti čerpání za účelem zachování dobré kvality betonu. Autoři by rádi vyjádřili poděkování Fondu vědeckého výzkumu (FWO) ve Flandrách za finanční podporu a technickému personálu v Mangelově laboratoři i v laboratoři hydrauliky za přípravu a provedení zkoušek čerpání betonu v plném rozsahu. Náš další dík patří českému „Betonářskému časopisu“ za příležitost podělit se o naše zkušenosti a za překlad. Dimitri Feys Magnel Laboratory for Concrete Research Department of Structural Engineering Faculty of Engineering Ghent University, Belgium Hydraulics Laboratory Department of Civil Engineering Faculty of Engineering Ghent University, Belgium e-mail: [email protected] Ronny Verhoeven Hydraulics Laboratory Department of Civil Engineering Faculty of Engineering Ghent University, Belgium Geert de Schutter Magnel Laboratory for Concrete Research Department of Structural Engineering Faculty of Engineering Ghent University, Belgium


5/2008

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

MATERIÁLOVÉ

M O D E LY P R O Č AS OV Ě Z ÁV I S LO U A N A LÝ Z U BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ M AT E R I A L M O D E LS F O R T I M E - D E P E N D E N T A N A LY S I S O F CONCRETE STRUCTURES OMAR RODR IGO BACAR R EZ A, J A N Z AT L O U K A L , P E T R K O N V A L I N K A V příspěvku jsou rozebírány materiálové modely pro časově závislou analýzu betonových konstrukcí. Zmíněny a následně vzájemně porovnány jsou materiálové modely pro smršťování a dotvarování z předpisu CEB-FIP Model Code 1990, jeho revize z roku 1999 a Bažantův model B3. Material models for time-dependent analysis of concrete structures are discussed. Creep and shrinkage models in the CEB-FIP Model Code 1990, its 1999 update and Bažant’s B3 model are reviewed and then compared. Napětí a deformace konstrukcí z železobetonu a předpjatého betonu se mění v čase v dlouhodobém měřítku, v němž se projeví účinky dotvarování a smršťování. Při analýze časově závislých napětí a deformací je třeba zavést časové funkce pro příslušné materiály. V tomto článku uvažujme beton jako stárnoucí lineárně viskoelastický materiál, jehož modul pružnosti se s časem zvyšuje. Vnesení napětí do betonu vyvolá okamžitou deformaci: je-li napětí udržováno, deformace se bude v čase stále zvětšovat v důsledku dotvarování. Na dotvarování lze také pohlížet i z jiného úhlu: je-li betonové těleso zatíženo v čase konstantní deformací, dotvarování se v čase projeví jako postupný pokles napětí. Rozlišit mezi okamžitou pružnou deformací a počátečním dotvarováním je obtížné, ale toto rozlišení nemá praktický význam, protože rozhodující je celková deformace, vyvolaná vnesením zatížení. Velikost okamžité deformace a deformace způsobené dotvarováním závisí na stáří betonu při vnesení zatížení a délce doby jeho působení. Ostatní parametry ovlivňující velikost deformace při dotvarování i smršťování jsou závislé na kvalitě betonu, okolním prostředí, tvaru zkoumaného betonového prvku, vlivu poměru velikosti napětí a pevnosti materiálu a teplotě.

MODUL PRUŽNOSTI Modul pružnosti je vstupní parametr při výpočtu funkce poddajnosti při dotvarování. Je definován jako tečný modul pružnosti na počátku pracovního diagramu a může být odhadnut ze střední hodnoty válcové pevnosti a stáří betonu. Tečný modul je přibližně roven sečnému modulu při odtěžování, který je obvykle měřen při zkouškách. Kromě pevnosti betonu modul pružnosti závisí také na druhu použitého kameniva, podmínkách při ošetřování betonu a metodice zkoušení. Tyto faktory se poté zásadně podílí na velkém rozptylu experimentálně zjištěných hodnot modulu pružnosti proti pevnosti betonu. Obecně se má za to, že pro časově závislou analýzu konstrukcí nehraje roli přesná velikost pružné a trvalé deformace, pokud jejich součet dává správnou hodnotu. Jinými slovy, funkce poddajnosti J je při studiu dotvarování mnohem důležitější než samostatný modul pružnosti E a součinitel dotvarování φ. Stanovení funkce poddajnosti také odstraňuje riziko zkombinování rozměrově si neodpovídajících hodnot modulu pružnosti a součinitele dotvarování. Pro velké stavby se doporučuje krátkodobý test dotvarování. Při důkladném a přesném provedení může dostatečně přesné výsledky pro ověření teoretické funkce poddajnosti poskytnout i test s dobou trvání zatížení pouhé dva dny [1]. C E B - F I P M O D E L C O D E 19 9 0 Vztahy zde uvedené odvodili Müller a Hilsdorf [2] a byly publikovány ve finální verzi předpisu CEB-FIP Model Code 1990 [3]. Model je založen na lineární aproximaci jednotlivých dílčích součinitelů bez separace do časově závislých složek deformace, a ukazuje se jednodušší než součtový model. Model je platný pro betony normálních hutností do třídy pevnosti C80, vystavené prostředí s průměrnou relativní vlhkostí v rozmezí 40 až 100 %. V době vzniku předpisu ještě nebyly detailně prozkoumány vlastnosti betonů pevnos-


5/2008

tí vyšších než 50 MPa, proto je při jeho užití v této oblasti pevností třeba postupovat s opatrností. Dotvarování Vztah mezi celkovou deformací, vyvolanou účinky napětí, a napětím popisuje funkce poddajnosti, definovaná jako: 8 ( b b ) =

ϕ ( b b ) + , 3Q 3 Q (b )

(1)

kde φ (t,t0) je součinitel dotvarování (viz vztah (2), t stáří betonu, t0 stáří betonu při vnesení zatížení, Ec modul pružnosti betonu ve stáří 28 dní, Ec (t0) modul pružnosti betonu v okamžiku vnesení zatížení t0. Součinitel dotvarování je odhadnut ze vztahu

ϕ ( b b ) = ϕ ⋅ βQ ( b − b ) ,

(2)

kde φ0 je základní součinitel dotvarování, βc (t-t0) časová funkce, popisující vývoj dotvarování v čase. Časová funkce βc (t-t0) se asymptoticky blíží k nenulové koncové hodnotě. Znamená to, že i poddajnost při dotvarování se v čase blíží konečné hodnotě. Zda tato konečná hodnota pro dotvarování skutečně existuje, je stále otázkou odborných diskuzí. Z praktického hlediska má však pouze malý význam. Při době trvání zatížení sedmdesát let se rychlost dotvarování stává velmi nízkou a je nepravděpodobné, že by se po této době objevil výraznější nárůst dotvarování. Časová funkce navíc bere v úvahu i velikost betonového prvku jako vstupní parametr pro difuzní jevy, a to tím způsobem, že s rostoucí tloušťkou prvku klesá hodnota základního součinitele dotvarování φ0. Příjemnou vlastností tohoto modelu dotvarování je to, že jako vstupní parametry jsou voleny veličiny snadno dostupné projektantovi i v raných fázích návrhu konstrukce: průměrná pevnost betonu v tlaku, stáří betonu při vnesení zatížení, velikost betonového prvku (charakteristický rozměr), relativní vlhkost okolního prostředí a typ cementu. 57

VĚDA


Vliv pevnosti betonu na základní součinitel dotvarování je potenciálním zdrojem velké části chyb v predikci dotvarování [2], [3]. Dotvarování nezávisí přímo na pevnosti betonu, ale především na jeho složení. Obecně platí, že čím větší množství cementu nebo čím vyšší vodní součinitel, tím je větší i dotvarování. Protože betony vyšších pevností mají obvykle nižší hodnotu vodního součinitele a vyšší obsah cementu a vykazují nižší míru dotvarování, je vodnímu součiniteli přisuzována větší váha. Tento vztah vyplývá z pozorovaného trendu dostupných experimentálních měření. Předpis CEB-FIP Model Code 1990 nerozlišuje mezi složkami dotvarování, jako je základní dotvarování a dotvarování vyvolané vysycháním. Vliv stáří betonu při vnesení zatížení na základní součinitel dotvarování je dán hyperbolickou funkcí, která poskytuje dobrý odhad vlivu stáří betonu i pro

Obr. 1 Poddajnost při dotvarování u rozdílných modelů Fig. 1 Creep compliance given by different models Obr. 2 Vývoj smršťování u rozdílných modelů Fig. 2 Shrinkage development given by different models

1a

58

Smršťování Deformace od smrštění (nebo rozpínání) se vypočte jako

εQa ( b b a ) = εQa βa ( b − b a ) ,

d

Doba trvání zatížení [d]

(3)

REVIZE PŘEDPISU CEB-FIP M O D E L C O D E 19 9 0 Z R O K U 19 9 9 Model byl publikován v bulletinu fib „Structural Concrete“ [4]. Primárním účelem revize bylo vylepšení predikčního modelu pro vysokopevnostní betony a rozšíření platnosti modelu na betony vysokohodnotné. Aktualizovaný model dotvarování byl publikován již v předpisu Eurocode 2 [5]. Je velice blízký modelu CEB-FIP Model Code 1990, ale oproti původnímu přibyla trojice na pevnosti závislých součinitelů. V tomto článku na něj budeme odkazovat jako na model MC90(99). Zásadní změnu představuje model smršťování. Celkové smrštění je rozděleno na složky autogenního smrštění a smrštění vyvolaného vysycháním.

kde εcs0 je základní součinitel smršťování, βs (t-ts) časová funkce popisující vývoj smršťování v čase, ts stáří betonu v okamžiku počátku vysychání. Uvedená časová funkce splňuje základní princip difúzní teorie. Doba potřebná k vyschnutí na určitou průměrnou hodnotu v průřezu je přímo úměrná druhé mocnině charakteristického rozměru prvku. Její hodnota se také asymptoticky blíží konečné hodnotě. Podobně jako u dotvarování, smršťování nezávisí na pevnosti betonu jako takové, ale spíše na velikosti vodního součinitele a obsahu cementu. Známý vztah mezi těmito veličinami však nabízí jednoduchý a praktický způsob, jak odhadnout smršťování z pevnosti betonu.

Poddajnost při dotvarování [10-6]

Poddajnost při dotvarování [10-6]

Obr. 3 Autogenní smršťování a smršťování způsobené vysycháním u betonu běžné pevnosti a betonu vysokopevnostního, podle modelu MC90(99) Fig. 3 Autogenous shrinkage and drying shrinkage components in NSC and HPC as given by the MC90(99) model

Časová funkce je definována tak, že její asymptotická hodnota není v tlustých průřezech dosažena ani po dlouhé době vysychání (třicet let). Předpoklad existence konečné hodnoty smrštění, nezávislé na velikosti prvku, je s největší pravděpodobností teoreticky správný. Protože však v praxi její dosažení může u masivních prvků trvat i stovky let, je rozumné pro praktické výpočty uvažovat, že „konečná“ hodnota smrštění závisí na velikosti prvku. Je také třeba připomenout, že časově závislá funkce je značně nejistá pro průřezy s charakteristickým rozměrem větším než 500 mm. Je to dáno nedostatečnou experimentální znalostí smršťování masivních průřezů při dlouhých dobách vysychání. Velikost betonového prvku neovlivňuje celkovou konečnou velikost smrštění, ale pouze průběh smršťování v čase.

vysoká stáří betonu, pokud před vnesením zatížení nedojde k výrazné ztrátě vlhkosti z betonu. Tento předpoklad je splněn u masivních betonových prvků ve vlhkém prostředí. U štíhlých prvků zabudovaných v suchém prostředí tento model nadhodnocuje velikost dotvarování, pokud je zatížení vneseno dlouho po začátku vysychání. Tento nedostatek by bylo možno odstranit pouze pokud by bylo celkové dotvarování možno rozdělit do složek základního dotvarování a dotvarování vyvolaného vysycháním. Nástup účinků dotvarování se v čase opožďuje se zvětšováním rozměrů betonového prvku a s rostoucí relativní vlhkosti okolního prostředí.

1b

d

Doba trvání zatížení [d]


5/2008

VĚDA SCIENCE

ce zvyšuje rychlost účinků dotvarování v čase. Smršťování V modelu MC90(99) je celkové smrštění rozděleno na složku autogenního smrštění a složku smrštění vyvolanou vysycháním. Díky tomuto přístupu bylo možné formulovat model, který je platný jak pro betony obvyklých pevností, tak pro betony vysokopevnostní až do průměrné válcové pevnosti 120 MPa. Celková deformace při smrštění se vypočte jako

εQa ( b b a ) = εQOa ( b ) + εQRa ( b b a ) , kde

εQOa ( b ) = εQOa ( TQ[ ) βOa ( b ) εQRa ( b b a ) = εQRa ( TQ[ ) β@6 βRa ( b − b a ) (5a,5b) kde εcs(t,ts) je celková deformace při smrštění v čase t, εcas(t) autogenní smrš-

d

Doba vysychání [d]

2a

(4)

Smrštění [10-6]

Smrštění [10-6]

Dotvarování Rozšířený model je platný jak pro betony obvyklých pevností, tak pro vysokohodnotné betony až do válcové pevnosti v tlaku 120 MPa. Do modelu MC90 byla doplněna trojice součinitelů. Tyto součinitele jsou funkcemi průměrné válcové pevnosti betonu; součinitele α1 a α2 ovlivňují základní součinitel dotvarování, kde součinitel α2 má význam faktoru ovlivňujícího základní dotvarování a součin α1 a α2 je vyjádřením faktoru ovlivňujícího dotvarování způsobené vysycháním. Součinitel α3 ovlivňuje hodnoty časově závislé funkce. Změněno je stanovení základního součinitele dotvarování, obzvláště je změna patrná pro betony velmi vysokých pevností. Redukce je oproti modelu MC90 asi 11 až 18 % pro beton s průměrnou válcovou pevností 55 MPa a asi 15 až 23 % pro beton s průměrnou válcovou pevností 65 MPa. Změna časově závislé funkce je mírná, s rostoucí pevností betonu se leh-

AND

A VÝZKUM RESEARCH

tění v čase t, εcds(t,ts) smrštění vyvolané vysycháním v čase t, εcas0(fcm) základní součinitel autogenního smršťování, βas(t) časově závislá funkce autogenního smršťování, εcds0(fcm) základní součinitel smršťování vyvolaného vysycháním, βRH součinitel beroucí do úvahy relativní vlhkost prostředí při smršťování vyvolaném vysycháním, βds(t-ts) časově závislá funkce pro smršťování vyvolané vysycháním, ts je stáří betonu v okamžiku počátku vysychání. MODEL B3 Tento model není založen na stejných principech jako předchozí modely zmíněné v tomto článku; jeho formulace je unikátní a poměrně komplexní. Model B3 vyžaduje znalost více parametrů a provedení více výpočtů než modely předchozí. Predikční model B3 [6], [7] a [8] je poslední variantou v řadě predikčních metod pro dotvarování a smršťování, vyvinutých profesorem Bažantem a jeho spolupracovníky [9], [10], [11]

d

Doba vysychání [d]

2b

Smrštění [10-6]

Smrštění [10-6]

d d

Vysychání Začátek vysychání

Vysychání

Začátek vysychání Autogenní

Autogenní

3a

Stáří betonu [d]


3b 5/2008

Stáří betonu [d]

59

VĚDA


a [12] na Northwestern University. Jeho použití je omezeno na oblast provozních napětí (nebo do přibližně 0,45 fcm, kde fcm je průměrná válcová pevnost ve stáří betonu 28 dní). Pro konstantní napětí působící od okamžiku t ′

ε ( b ) = 8 ( b b ʹ )σ + ε aV ( b ) + αΔ B ( b ) , (6) kde ε(t) je poměrné přetvoření, J(t,t′) funkce poddajnosti = deformace (dotvarování plus pružná) v čase t způsobená jednotkovým jednoosým napětím, působícím od okamžiku t′, σ jednoosé napětí, εsh(t) deformace od smrštění (záporná hodnota při zmenšení objemu), ΔT(t) změna teploty oproti referenční hodnotě v čase t, α součinitel teplotní roztažnosti. Dotvarování Důležitou vlastností modelu B3 pro dotvarování je to, že funkce poddajnosti je složena ze složky okamžité pružné odezvy, složky funkce poddajnosti pro základní dotvarování a další složky funkce poddajnosti pro dotvarování vyvolané vysycháním. Funkce poddajnosti při dotvarování se zapíše jako 8 ( b b ʹ) = _ + 1 ( b b ʹ) + 1 R ( b b ʹb ) , (7) kde q1 je okamžitá deformace vyvolaná jednotkovým napětím, C0(t, t′) funkce poddajnosti základního dotvarování (dotvarování při konstantním obsahu vlhkosti, bez transportu vlhkosti materiálem), Cd(t, t′, t0) další funkce poddajnosti pro dotvarování způsobené současným vysycháním, t stáří betonu, t’ stáří betonu v okamžiku vnesení zatížení, t0 stáří betonu v okamžiku počátku vysychání. Na rozdíl od modelu MC90, poddajnost při dotvarování se v modelu B3 nepřibližuje konečné hodnotě, ale s časem roste nade všechny meze. Funkce poddajnosti pro dotvarování způsobené vysycháním obsahuje konečnou hodnotu, protože je vztažena k procesu výměny vlhkosti mezi betonem a okolní prostředím, který ustane po dosažení rovnovážného stavu. Model B3 bere v úvahu přímo vliv materiálového složení betonu. Kromě vstupních parametrů, uvažovaných i v předchozích zmíněných modelech, jsou brány do úvahy obsah cementu, hodnota vodního součinitele, poměr cementu a kameniva a obsah vody. 60

Model B3 je považován za velmi sofistikovaný, ale občas trochu těžkopádný, právě kvůli potřebné znalosti mnoha parametrů, které často nejsou v počátcích návrhu projektantovi dostupné. Výpočetní náročnost modelu je také poměrně vysoká, naštěstí je jeho softwarová implementace snadná. Přímo v popisu modelu je obsažen vztah pro výpočet funkce poddajnosti základního dotvarování jako funkce rychlosti dotvarování. Smršťování Průměrné smrštění v průřezu se vypočte dle následujícího vztahu:

ε aV ( b b ) = − εaV∞ Y@6 A ( b ) ,

(8)

kde εsh∞ je konečné smrštění, kRH faktor závislý na relativní vlhkosti, S(t) časová závislost. N E J I S T OT Y

V PREDIKCI

D OT VA R O VÁ N Í A S M R Š Ť O VÁ N Í

Důležitou a bohužel často opomíjenou vlastností predikčních modelů pro dotvarování a smršťování je předpokládaná chyba predikce. Dotvarování a smršťování jsou jedny z nejvíce nejistých mechanických vlastností betonu. Teoretické modely predikují pouze nejvýraznější tendence, vypozorované z dostupných experimentálních dat. V každé jednotlivé konkrétní predikci může být vliv libovolného vstupního parametru nadhodnocen nebo podhodnocen. Poddajnost při dotvarování a deformace od smrštění proto můžeme považovat za náhodné proměnné. Proto je vedle jejich střední hodnoty důležitým parametrem i jejich rozptyl. Rozptyl hodnot může být charakterizován variačním součinitelem predikce (poměr směrodatné odchylky a střední hodnoty). Doložené hodnoty variačního součinitele pro modely dotvarování a smršťování CEBFIP Model Code 1990 a B3 jsou uvedeny v tab. 1. Stojí jistě za zmínku, že menší hodnota variačního součinitele ještě nutně neznamená, že je jeden model přesnější než druhý a naopak. Závisí totiž na rozsahu experimentálního souboru dat, z něhož byl model odvozen a adjustován a z něhož byl také vypočten variační součinitel. Hodnoty variačního součinitele v tab. 1 reprezentují střední hodnoty variačních součinitelů vypočtených na základě

všech provedených experimentů během celé doby zatížení a vysychání. Charakterizují průměrnou chybu predikční metody [2] pro model MC90 a variační součinitel BP [9] pro model B3. POROVNÁNÍ

M O D E L Ů D OT VA R O VÁ N Í

A SM RŠŤOVÁN Í

Představované materiálové modely byly podrobeny parametrické studii, zahrnující několik charakteristických souborů podmínek a poté porovnány. Porovnání výsledků dotvarování je důležité hlavně mezi modelem CEB-FIP Model Code 1990 a modelem B3. Model MC90(99) je velice blízký formulaci modelu MC90. Obecně lze říci, že shoda mezi jednotlivými modely je dostatečně dobrá, pokud jsou vstupní parametry v rozsahu běžných laboratorních hodnot. Na druhou stranu zase platí, že největší rozdíly mezi modely se vyskytují v oblastech chybějících experimentálních měření a jakákoli predikce má proto nutně charakter extrapolace. Jedná se především o betony vysokých pevností, vysychání mohutných prvků a velmi dlouhé doby zatěžování. Vliv vysoké pevnosti betonu je zachycen na obr. 1. Křivky vykazují dobrou shodu pro betony běžných pevností, ale rozdíly se výrazně zvyšují u betonů vysokých pevností. Při dlouhých dobách zatěžování je rozdíl velmi výrazný, pokud je bráno v úvahu vysychání masivních prvků. Dlouhodobý rozdíl je o něco menší u menších konstrukčních prvků a při vyšší vlhkosti okolního prostředí. Model B3 obecně souhlasí s ostatními modely až do doby trvání zatížení 100 až 1 000 d. Při delších dobách zatěžování se rozdíl neustále zvětšuje, protože v modelu B3 pokračuje dotvarování do nekonečna, kdežto u ostatních modelů se křivky dotvarování asymptoticky blíží konečné hodnotě. Z křivek dotvarování, lišících se okamžikem vnesení zatížení, se dá také vypozorovat, že stáří betonu při vnesení zatížení má u modelu B3 větší vliv na dotvarování.

Tab. 1 Variační součinitel [%] Tab. 1 Coeficient of variation [%] Poddajnost modelu CEB-FIP MC90 Model B3

Dotvarování

Smršťování

20 23

35 34


5/2008

Literatura: [1] RILEM, TC107. (1995). Guidelines for characterizing concrete creep and shrinkage in structural design codes or recommendations. Materials and Structures, V28(1), str. 52–55 [2] Muller H. S., Hilsdorf H. K.: (1990). Bulletin d‘information no. 199 – Evaluation of the time dependent behavior of concrete: summary report on the work of General Task Group 9. Lausanne: Comité Euro-International du Béton (CEB) [3] CEB (1993). CEB-FIP model code 1990: design code. London: Telford. [4] fib (1999). Structural concrete: textbook on behaviour, design and performance: updated knowledge of the CEB/FIP model code 1990. Vol. 2, Basis of design. Lausanne: International Federation for Structural Concrete (fib) [5] [prEN 1992-1-1] – Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings, (1999) [6] Bažant Z. P., Baweja S.: (1995a). Creep and Shrinkage prediction model for analysis and design of concrete structures – Model B3. Materials and Structures, V28(7), str. 357–365 [7] Bažant Z. P., Baweja S.: (1995b). Justification and refinements of model

Příklady predikce smršťovacích křivek jsou znázorněny v obr. 2. Je vidět velmi dobrá shoda vývoje smršťování u betonů běžných pevností, zatímco u betonů vysokopevnostních se objeví výrazná odchylka u modelu MC90(99), který bere v úvahu autogenní smršťování, zatímco ostatní modely uvažují smršťování jako děj způsobený primárně ztrátou vlhkosti betonu. Tento rozdíl se zvětšuje, pokud se snižuje význam smršťování způsobeného vysycháním a klesá i jeho rychlost (tj. u masivních prvků ve vlhkém prostředí). Smršťování podle modelu MC90(99) je zobrazeno v obr. 3. Složky autogenního smršťování a smršťování způsobeného vysycháním jsou zobrazeny odděleně pro beton běžné pevnosti a vysokopevnostní beton. Je zajímavé, že celkové smrštění po sedmdesáti letech je přibližně stejné jak pro beton běžné pevnosti, tak pro vysokopevnostní. Pro výpočet složky smršťování způsobe-

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

B3 for concrete creep and shrinkage 1. statistics and sensitivity. Materials and Structures, V28(7), str. 415–430 Bažant Z. P., Baweja S.: (1995c). Justification and refinements of model B3 for concrete creep and shrinkage 2. Updating and theoretical basis. Materials and Structures, V28(8), str. 488–495 Bažant Z. P., Panula L.: (1978). Practical prediction of time-dependent deformations of concrete – Parts I-IV. Materials and Structures 11, str. 307–316, str. 317–328, str. 415–424, str. 424–434 Bažant Z. P., Panula L.: (1979). Practical prediction of time-dependent deformations of concrete – Parts V-VI. Materials and Structures 12, str. 169–174, str. 176-183 Bažant Z. P., Kim J.-K., Panula L., Xi Y.: (1991). Improved prediction model for time-dependent deformations of concrete: Part I-II. Materials and Structures, 24, str. 327–345; str. 409–442 Bažant Z. P., Kim J.-K., Panula L., Xi Y.: (1992). Improved prediction model for time-dependent deformations of concrete: Part III-VI. Materials and Structures, 25, str. 21–28, str. 84–94, str. 163–169, str. 219–223

né vysycháním používá model MC90(99) velmi podobný přístup jako starší MC90. Pro autogenní smršťování byl u tohoto modelu vyvinut nový postup. Tato práce vznikla za finanční podpory Grantové agentury České republiky, projekt č.: 103/06/1474. Text článku byl posouzen odborným lektorem.

Statika štíhlých ŽB sloupů s návrhem na požární odolnost Statické výpočty a hospodárné navrhování železobetonových sloupů podle evropských norem EN 1992-1-1 vede na materiálově a geometricky nelineární výpočet s teorií II. řádu. Referenční software RIB BEST splňuje nejen tyto náročné požadavky, ale nově rozšiřuje svoje aplikační spektrum o navrhování sloupů pro mimořádné návrhové situace, seizmicitu nebo požár. Požární odolnost běžných sloupů lze standardně ověřit např. tabelární metodou. Pro neztužené a štíhlé sloupy nabízí BEST funkční rozšíření o návrh zónovou metodou ve smyslu normy EN 1992-1-2. Více podrobností se dozvíte na: www.rib.cz RIB stavební software s.r.o. Zelený pruh 1560/99 CZ-140 00 Praha 4 telefon: +420 241 442 078 telefax: +420 241 442 085 e-mail: [email protected]

Ing. Omar Rodrigo Bacarreza Jan Zatloukal e-mail: [email protected] Prof. Ing. Petr Konvalinka, CSc. e-mail: [email protected] všichni: ČVUT Fakulta stavební Katedra mechaniky Thákurova 7, 166 29 Praha 6


5/2008

61

SOFTWARE SOFTWARE

POŽÁRNÍ

ODOLNOST ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ A ZÓNOVÁ METODA PŘI NAVRHOVÁNÍ SLOUPŮ STRUCTURAL FIRE DESIGN OF REINFORCED CONCRETE COLUMNS AND ZONE METHOD L I B O R Š V E J D A , P AV E L M A R E K Požadavky na požární bezpečnost tvoří důležitou součást předpisů pro stavební objekty v zemích EU a tedy i v České republice. Nové evropské normy do stavební praxe přinesly moderní, spolehlivější metody, jakými lze konstrukci na zatížení požárem posoudit. U konkrétního typu konstrukce s vyšší požadovanou požární odolností může být posudek na požár rozhodujícím návrhovým stavem. Posuzování současných novostaveb a rekonstrukcí pomocí obvykle užívaných tabelárních metod (ČSN, DIN nebo i EN) je často příliš konzervativní nebo není pro daný stavební dílec použitelné z důvodu nesplnění výchozích předpokladů (okrajové podmínky - např. výška sloupu větší než 3 m, výstřednost zatížení aj.). Požadovanou požární odolnost lze pak v těchto případech prokázat pouze za pomoci modernějších metod, dle ČSN EN 1992-1-2 např. zónovou metodou. Fire resistance and safety are in EU countries and therefore also in the Czech Republic an important component of regulations for buildings. New European standards have brought progressive, reliable methods into construction profession, which allow assessment and design of structures under fire loads. A structural fire design of a particular construction with a higher required fire resistance could turn out to be

a decisive limited state. The assessment of contemporary new buildings and reconstructions with an aid of common tabular methods (i.e. ČSN, DIN or EN standards) seems to be rather conservative or is not applicable in terms of fulfilment of base assumptions (i.e. column higher than 3 m, load eccentricity, etc.). In these cases the required fire resistance can be designed and proved only by use of more progressive methods such as Zone method according to the standard ČSN EN 1992-1-2. HISTORIE

P O Ž Á R N Í L E G I S L AT I V Y

A S O U Č A S N Ý S TAV

Vznik nejstaršího požárního řádu v Praze spadá do 14. století. První požární předpisy pro projektování budov byly v ČR uzákoněny v roce 1953. V roce 1977 byl zaveden kompletní požární kodex, který je reprezentován zejména normou ČSN 73 0810: Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení. V průběhu 90. let 20. století jsou sepisovány evropské normy, které jsou dále revidovány a zaváděny v podobě předběžných norem ENV. Od roku 2002 tyto normy přecházejí do soustavy norem EN. V současné době soustava ČSN obsahuje všechny normy EN pro posouzení požární návrhové situace včetně národních příloh. Souběžná platnost souboru národních norem ČSN 73 08xx a ČSN EN končí březnem 2010. V průběhu této doby bude možné na skutečných

konstrukcích objektivně porovnat výsledky požárních analýz a následně připravit revize národní přílohy. Požární odolnost lze v souladu s evropskými normami ověřit na základě výpočtu pomocí tabulkových, zjednodušených nebo zdokonalených výpočetních metod. Navrhování železobetonových konstrukcí na účinky požáru se týkají zejména následujících norem: • ČSN EN 1991-1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru (2005) • ČSN EN 1992-1-2: Navrhování betonových konstrukcí – Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru (2006) T A B E L Á R N Í M E T O DY Nejjednodušším způsobem pro ověření požární bezpečnosti je použít tabulkové údaje z ČSN EN 1992-1-2, které odpovídají ohřevu prvků podle normové teplotní křivky. Vzhledem k širokému použití tabulek, které nezahrnují mnohé fyzikálněmateriálové vlastnosti, jsou však výsledné hodnoty příliš konzervativní a neekonomické. Limitujícím faktorem tabulkových metod je také oblast jejich použití, která se u železobetonových sloupů váže na splnění tří základních podmínek: • sloupy jsou masivní, • vodorovně ztužené, • zatížení nepřesahuje dovolenou výstřednost. Obr. 1 Možné metody navrhování požární odolnosti dle ČSN EN 1992-1-2 Fig. 1 Methods of structural fire design according to the standard ČSN EN 1992-1-2 Obr. 2 Teplotně závislé pracovní diagramy betonu Fig. 2 Stress-strain diagrams of concrete depending on temperature

1

62

Obr. 3 Teplotně závislé pracovní diagramy výztuže Fig. 3 Stress-strain diagrams of reinforcement depending on temperature BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

SOFTWARE SOFTWARE

V příloze C normy jsou dále uvedeny tabulkové hodnoty i pro štíhlé sloupy, avšak jejich použití je opět vázáno na podmínku vodorovného zabezpečení proti posunům a podmínku nepřekročení rozměru průřezu. Proto pro mnohé konstrukce, např. průmyslové haly s posuvnými styčníky, je třeba použít jiné, přesnější výpočtové metody. Pro návrh požární odolnosti lze použít také starší ČSN 73 0821 (1973). S ohledem na odlišně nastavenou úroveň spolehlivosti souborů norem však kombinování původních Československých norem s Eurokódy nelze doporučit. P Ř E S N Ě J Š Í M E T O DY Část nové normy EN 1992-1-2, zabývající se požární odolností, umožňuje výpočet i neztužených sloupů. Výpočty tohoto typu nebyly ve stavební praxi doposud obvyklé. Vůbec poprvé umožňují termickou analýzu průřezu na základě teplotních profilů s účinky teploty dle tzv. normové teplotní křivky. V tomto smyslu se budeme v dalším zabývat tzv. zjednodušenou výpočetní metodou B2 pro železobetonové sloupy, namáhané mj. vysokými teplotami, která se rovněž označuje jako zónová metoda.

Tab. 1 Vliv teploty na fyzikální vlastnosti betonu Tab. 1 Temperature influence on physical properties of concrete

VLIV

T E P LOT Y N A F Y Z I K Á L N Í

VLASTNOSTI OCELI A BETONU

Vliv teploty na fyzikální vlastnosti betonu uvádí tab. 1. Z hlediska statického návrhu železobetonového průřezu se projevuje posunem a zploštěním pracovního diagramu napětí – přetvoření (obr. 2). Dalším významným činitelem tepelněfyzikálních vlastností betonu je kamenivo, které se za vyšších teplot v závislosti na jeho druhu (hutné kamenivo: křemičité; lehké kamenivo: čediče, škvára, struska, expandované jíly, pemza, vápencové štěrky) projevuje odlišnými průběhy pevnostních a tepelných charakteristik. Chování ocele betonářské výztuže je rovněž závislé na teplotě (obr. 3). Překročením teploty 100 °C se navíc součinitele teplotní roztažnosti betonu a oceli významně odlišují a vzniká tak napětí vedoucí k možné ztrátě soudržnosti, odprýskávání krytí a boulení výztuže. Tyto rozdíly teplotní roztažnosti je možné částečně omezit volbou lehkého kameniva nebo vhodnými příměsmi (polypropylenová vlákna). MECHANICKÉ

Z AT Í Ž E N Í K O N S T R U K C Í

BĚHEM POŽÁRU

U mechanických účinků se v případě požáru postupuje podle obecného pravidla pro mimořádnou návrhovou situaci (ČSN EN 1990) Ed,fi,t = ΣγGA . Gk + ψ1,1 . Qk,1 + Σψ2,i . Qk,i + Ad(t) ,

Teplotní chování betonu 100 °C odpařování volné a částečně fyzikálně vázané vody » zvýšení fc, snížení Ec 100 až 400 °C pevnost betonu v tlaku se příliš neliší od původní hodnoty v závislosti na použitém cementu uvolňování chemicky vázané vody (dehydratace 400 až 500 °C hydroxidu vápenatého) » snížení fc, snížení Ec < 500 °C velmi krátkodobé působení teploty pevnost významně neovlivňuje 1600 °C tavení betonu 2


přičemž hodnoty kombinačních součinitelů γ jsou rovny 1,0, hodnoty součinitelů ψ stanovuje Národní příloha a Ad představuje vedlejší návrhový účinek požáru (např. vliv požáru okolních konstrukcí v požárním úseku). Na straně spolehlivosti materiálů jsou všechny součinitele 1,0. Veškerá návrhová bezpečnost tedy spočívá v účincích zatížení. T E P LOT N Í

Z AT Í Ž E N Í K O N S T R U K C Í

BĚHEM POŽÁRU

Teplotní zatížení se v případě zmíněných zjednodušených výpočetních metod uvažuje pomocí Normových teplotních křivek (NTK), které relativně konzervativním způsobem vyjadřují účinek přirozeného požáru (teplota závisí pouze na době požáru) a mají pro různé druhy hořlavin a prostředí (pozemní stavby: zpravidla hoření tuhých látek, dále kapaliny, tunely aj.) odlišný průběh (obr. 4). Teplotní účinek požáru se uvažuje po výšce sloupu konstantní. Z praktického hlediska lze proto návrh požární odolnosti vícepodlažního sloupu vést jako jednopodlažní. Dalšími významnými teplotními vlivy, resp. výchozími předpoklady jsou: • symetrie/asymetrie účinkům požáru: všestranné, jedno-, dvou- nebo třístranné ohoření, • teploty dílců v intervalu 20 až 1 200 °C, • rychlost ohřevu v intervalu 2 až 50 K/min, tj. neřeší případ exploze, • teplota dílců je při požáru rostoucí. Průběh teploty v dílci (= průřezu) z dané NTK lze stanovit např. řešením Fourierových diferenciálních rovnic. V běžné stavební praxi lze využít teplotních profilů (izoterem) uváděných v příslušných normách a popř. zpřesněnými reálnými zkouškami.

3

5/2008

63

SOFTWARE SOFTWARE

4 6 5 Obr. 4 Příklad normových teplotních křivek pro hoření tuhých látek Fig. 4 Standard temperature-time curve for fire of solid substances Obr. 5 Příklady teplotních zón v průřezu Fig. 5 Temperature profiles of cross sections Obr. 6 Rozdílné teplotní roztažnosti betonu a výztuže vedou na vynucená přetvoření průřezu Fig. 6 Different thermal elongations of concrete and reinforcement lead to induced strains

Software RIB BEST pracuje s normovou teplotní křivkou pro hoření tuhých látek, průběh teplot v průřezu stanovuje z normových teplotních profilů kalibrovaných výsledky praktických zkoušek institutu iBMB Technické univerzity v Braunschweigu. POŠKOZENÁ

P OVRC HOVÁ VRST VA

PRŮŘEZU

N ÁV R H

V povrchové vrstvě betonu vystavené účinkům požáru dochází k degradaci a ztrátě fyzikálních vlastností. Hloubka této rozdrobené vrstvy se určí z průběhu teploty v průřezu. Z mechanického hlediska se jedná o redukci průřezu.

Ž E L E Z O B E T O N O V Ý C H S LO U P Ů D L E

T E P LOT N Ě

I N DU KOVANÁ V YN UC E NÁ

PŘETVOŘENÍ

V kompozitním, tedy nehomogenním železobetonovém průřezu vznikají vynucená přetvoření (obr. 6) v důsledku • různého teplotního protažení betonu a výztuže, • vnějšího zamezením deformace (okrajové podmínky), • nesymetrického vystavení účinkům požáru (teplotní zakřivení), 64

• zachování základní výchozí podmínky rovinnosti průřezu. Tato vynucená přetvoření mají u nelineárních výpočtů neztužených sloupů velký vliv na jejich mechanické chování a nemohou být proto zanedbána. Velikost vlivu závisí zejména na teplotě výztuže, kterou lze zásadně ovlivnit krytím. ÚNOSNOSTI

E N 19 9 2 - 1- 1 P Ř I P O Ž Á R U Z výše uvedeného lze sestavit následující schematický postup pro návrh únosnosti průřezů a vzpěrné stability železobetonového sloupu při požární návrhové situaci: • návrh sloupu probíhá po výšce v m kontrolních průřezech, • kontrolní průřezy se rozdělí na n ekvidistantních zón, • z NTK a teplotních profilů se určí průběh teploty v každém průřezu, ze kterého se pak dále stanovuje: - teplota v těžišti výztuže, - průměrná teplota tlačené zóny betonu, - šířka poškozené zóny vysokou teplotou, • výpočet redukovaných průřezových

charakteristik pro teplotně poškozené průřezy, • pro každý typ průřezu a každou zónu se přiřadí: teplotně závislé pracovní diagramy σ–ε betonu a výztuže, • přetvoření v tlačené oblasti se omezí hodnotou εc1(T), v tažené oblasti εs(T), • dílčí součinitel spolehlivosti materiálu γM,fi = 1,0, • dlouhodobý součinitel betonu αcc =1,0, • mimořádná návrhová kombinace γGA = γQA = 1,0, • u neztužených sloupů se současně zohledňují vynucená přetvoření z teplotních deformací a nepřímé účinky požáru. Pokud se tedy vyskytují u jednoho sloupu různé průřezy nebo různá krytí výztuže, pak tyto průřezy mají ve svých jednotlivých zónách i různé pracovní diagramy napětí – přetvoření. Návrh železobetonového sloupu na požadovanou požární odolnost zónovou metodou lze tedy realizovat vhodnými úpravami standardního algoritmu materiálově a geometricky nelineárního výpočtu a návrhu únosnosti a vzpěrné stability železobetonového sloupu za běž-


5/2008

SOFTWARE SOFTWARE

ných teplot. Jeho možné iterativní schéma zobrazuje obr. 7. Modifikace algoritmu pro návrh požární odolnosti pak spočívá v úvodní teplotní analýze a dále v redukci průřezů, stanovení teplotních deformací a přetvoření, modifikaci pracovních diagramů dosazením příslušných kombinačních součinitelů a součinitelů spolehlivosti (obr. 8). PŘÍKLAD

VÝPOČTU NEZTUŽENÉHO

S LO U P U

Jako praktický příklad výpočtu uvádíme reálnou konstrukci inženýrské kanceláře Zilch+Müller, Mnichov, SRN. Jedná se o vnitřní, samostatně stojící, neztužený železobetonový sloup s průřezem 400 x 400 mm, 4,5 m vysoký, beton C30/37, třída prostředí XC1, výztuž B500N. Uvažuje se symetrický účinek požáru pro požadovanou odolnost R 90. Vstupní parametry návrhu požární odolnosti jsou: • požadovaná třída požární odolnosti, • druh kameniva betonu, • způsob výroby výztuže, • počet stran vystavených účinkům požáru. Úvodní teplotní analýzou byla zjištěna průměrná teplota betonu 241 °C a průměrná teplota výztuže 525 °C (obr. 10). Dosažené výsledky, resp. provedená parametrická studie, ukazují v tab. 2 značný rozptyl staticky nutné výztuže, a to jmenovitě v závislosti na druhu použitého kameniva, zohlednění/nezohlednění vlivu teplotních přetvoření a způsobu tváření betonářské výztuže. Nutná výztuž As = 1 560 mm2 vyplývající z běžného návrhu na MSÚ pro Základní kombinaci je 4x nižší, než reálné provedení sloupu s As = 6 390 mm2 pro požadovanou třídu požární odolnosti R 90.

7

8

Obr. 7 Postup nelineárního výpočtu ŽB sloupu za běžných teplot Fig. 7 Procedure of a non-linear analysis of reinforced concrete columns under normal temperature Obr. 8 Modifikace algoritmu pro návrh požární odolnosti Fig. 8 Modified procedure in case of structural fire design Obr. 9 Příklad výpočtu neztuženého sloupu Fig. 9 Structural fire design of an unbraced column

9


5/2008

65

SOFTWARE SOFTWARE

10 Obr. 10 Protokol teplotní analýzy Fig. 10 Printout of thermal analysis 11

Obr. 11 Vliv konstrukčního uspořádání na posuzování požární odolnosti Fig. 11 Impact of a constructional constellation on the structural fire design

Tab. 2 Přehled výsledků nutné výztuže As pro R 90 pro různé parametry zadání Tab. 2 Results of required reinforcement for R 90 with various input parameters

teplotní analýza teplota [°C] výztuž [mm2]

výztuž

beton

525

241

výztuž tvář. za tepla

výztuž tvář. za studena

vápenité kamenivo

6800 (3950)

6240 (4050)

křemičité kamenivo

6950 (4480)

6450 (4590)

teplotní přetvoření [

výztuž

beton

vápenité kamenivo

]

5,64

1,52

křemičité kamenivo

4,85

2,31

■

nutná výztuž z běžného návrhu na MSÚ As = 1 560 m2

■

stavebně provedené vyztužení As = 6 390 m2 (4 x 28 mm + 8 x 25 mm)

66

Z ÁV Ě R A D O P O R U Č E N Í Uvedený praktický příklad ukazuje, že návrh na požadovanou požární odolnost může být pro konkrétní stavební dílec rozhodujícím mezním stavem, přičemž navýšení staticky nutné výztuže As může být podstatné. Možnosti úspory výztuže z hlediska požární odolnosti spočívají zejména • ve zvýšení krytí výztuže, • v rozkladu jednotlivých rohových prutů na skupinu více prutů s menším průměrem, čímž současně dojde k posuvu těžiště výztuže směrem dovnitř sloupu, • v použití vápenitého kameniva u běžných betonů a čedičového kameniva u vysokopevnostních betonů, • ve zvětšení průřezu, • v aplikaci vhodných příměsí do betonu snižujících teplotní vodivost a riziko oprýskávání, • v použití speciálních protipožárních nátěrů a opláštění, které z výpočetního hlediska požární odolnosti navyšuje vrstvu krytí. Při hodnocení požární odolnosti stavebních objektů zpravidla postačuje posouzení jednotlivých konstrukčních dílců, současně je však nutné uvážit jejich vzájemné spolupůsobení, jak názorně demonstruje obr. 11. Obvyklý funkční rozsah softwaru nabízí návrh a posouzení požární odolnosti tabelárními metodami volitelně dle EN 1992-1-2, tab. 5.2a nebo dle DIN 1045-1, tab. 31. Tyto tabelární metody jsou použitelné pouze pro ztužené sloupy, vedou ke konzervativním výsledkům a jsou významně limitovány rozměry sloupu. Volitelné funkční rozšíření softwaru RIB BEST o zónovou metodu umožňuje v souladu s Eurokódy návrh požární odolnosti ztužených i neztužených železobetonových sloupů moderní výpočetní metodou a bez zmíněných, omezujících podmínek.

Ing. Libor Švejda RIB stavební software, s. r. o. Zelený pruh 1560/99, 140 00 Praha 4 tel.: 241 442 078, 608 953 721 fax: 241 442 085 email: [email protected], www.rib.cz Ing. Pavel Marek Fakulta stavební ČVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6 e-mail: [email protected]


5/2008

SOFTWARE SOFTWARE

A N A LÝ Z A

MODELU KONSTRUKCE ZALOŽENÉ NA PŘETVÁRNÝCH

ZEMINÁCH A N A LY S I S O F ST R U C T U R E M O D E L F O U N D E D AT P L AST I C S O I L ALEŠ PRAŽÁK S rozvojem výstavby na omezeném prostoru, s vytvářením průmyslových parků v rekultivovaných oblastech a podobně, není výjimkou využívání lokalit s horšími základovými parametry pro výstavbu budov. The development of construction in a limited space, the development of industrial complexes in reclaimed areas, and other aspects have resulted in the exploitation of sites with worse foundation parameters for the construction of buildings. Funkce staveb samozřejmě není podřízena možnostem podloží. V procesu plánování, projektování a vlastní realizace stavby je tak

často nutné vypořádat se a nalézt nejvhodnější technické řešení založení libovolného objektu v daných podmínkách. A to samozřejmě se zřetelem na ekonomická hlediska. Otázka založení staveb byla řešena odpradávna. Jako příklady lze uvést založení ruského Petrohradu na území vysušených močálů pomocí dřevěných pilot či podobně založená města v Nizozemsku. Takováto řešení plynula ze zkušeností a možností daného období. Ne vždy se to také povedlo, čehož je typickým příkladem tzv. Šikmá věž v Pise. Tato věž je zároveň dokonalým příkladem toho, že nedostatečné řešení založení nemusí nutně vést ke kolapsu nosného systému, ale téměř jistě vede ke snížení uživatelské hodnoty díla. V současnosti se díky moderním technologiím nemusíme Obr. 1 Vyšetřovaný model Fig. 1 Model under investigation Obr. 2 Deformace základové desky – a) deska tloušťky 1 000 mm, b) deska tloušťky 500 mm podepřená pilotami Fig. 2 Deformation of the foundation plate – a) plate 1 000 mmm, b) plate 500 mm supported by piles

1

Obr. 3 Ohybové momenty na stropních deskách objektu založeného na – a) desce tloušťky 1 000 mm, b) desce tloušťky 500 mm podepřené pilotami Fig. 3 Bending moments in flor plates of a building with – a) foundation plate 1000 mm, b) foundation plate 500 mm suported by piles

2a

2b

3a

3b


5/2008

67

SOFTWARE SOFTWARE

spoléhat pouze na zkušenost. Výpočetní technika umožňuje na základě výsledků hydrogeologických průzkumů analyzovat navrhovanou konstrukci na teoretickém modelu a hledat technicky i ekonomicky nejvhodnější varianty řešení. Níže uvedené výstupy jsou studií variant založení vícepodlažního objektu na miocenních jílech, zařazených do třídy F8 dle ČSN 73 1001. Tyto jíly jsou vzhledem ke svým parametrům, zejména přetvárnosti, dobrou ukázkou dané problematiky a zároveň nijak výjimečnou zeminou pro zakládání. Bývají často zastiženy v rekultivovaných lokalitách po ukončení těžby uhlí, a to jak v černo- tak i hnědouhelných oblastech. S vytěžováním uhelných slojí a pánví a opětovným zastavováním těchto území, lze tak do budoucna očekávat více případů zakládání na těchto a podobných zeminách, ke kterému ostatně dochází již dnes. Výskyt pro zakládání méně vhodných zemin se ovšem netýká jen oblastí těžby uhlí, ale i jiných lokalit. Rovněž nově zřizované průmyslové parky v oblastech bývalé zemědělské činnosti nebývají z hlediska zakládání vždy v těch nejvhodnějších oblastech. V rámci studie chování železobetonové skeletové konstrukce byly vyšetřovány dvě varianty způsobu založení pro idealizovaný železobetonový skelet o rozměrech 60 x 60 m při rastru sloupů 8 x 8 m. Skelet je ztužen ztužujícím jádrem umístěným excentricky v rámci celku a má šest podlaží (obr. 1). První variantou je založení železobetonového skeletu na základové desce tloušťky 1 000 mm, v druhém případě pak založení kombinované na desce tloušťky 500 mm podpořené pilotami o průměru 1,2 m a délce 12 m. Druhá varianta uvažuje se společným působením desky a pilot s přerozdělením reakce sloupů skeletu do pilot a desky právě v závislosti na vlastnostech zeminy. Bylo zkoumáno chování konstrukce jako celku a zároveň vliv deformací podloží na vnitřní síly horní stavby. K modelování byl použit softwarový balík RFEM společnosti

4a

Ing. Software Dlubal s modulem simulace podloží SOILIN. Použitý software využívá metodu konečných prvků jak pro konstrukci stavby, tak pro výpočet podloží. Sdružený model pak zajišťuje zohlednění interakce právě mezi podložím a stavbou. Piloty charakterizované pérovou konstantou jsou v modelu reprezentovány pružnou podporou příslušné tuhosti. Deformační parametry zeminy jsou počítány pro provozní kombinaci dlouhodobých zatížení. Vnitřní síly na konstrukci jsou pak určeny pro nejnepříznivější kombinaci všech zatěžovacích stavů ve výpočtových hodnotách zatížení. Na obr. 2a lze vidět průběh deformací na základové desce pro variantu bez pilot. Na obr. 2b jsou deformace na tenčí desce podepřené pilotami. Je zřejmé, že v první variantě dochází k většímu stlačení podloží v centru modelu s tušenými důsledky pro vnitřní síly horní stavby, jak je vidět z dalších obrázků. Navíc při celkově větším sedání. Na obr. 3 jsou vidět rozdíly v průbězích ohybových momentů na stropní desce. Výsledky ukazují, že v systému kombinujícím založení na desce a pilotách je dosaženo rovnoměrnějšího průběhu deformací objektu. To s sebou nese rovněž vyrovnanější hodnoty vnitřních sil na prvcích horní stavby. Obr. 4 ukazují rozdíly v hodnotách ohybových momentů na sloupech. Zde jsou rozdíly vlivu celkového přetvoření na vnitřní síly horní stavby vidět nejlépe. V modelu objektu založeném pouze na desce jsou vidět narůstající rozdíly deformací směrem k okraji vyšetřovaného celku. Míra těchto rozdílů je závislá na parametrech zeminy a tuhosti objektu a s klesajícími tuhostmi pak budou rozdíly narůstat. Nutno podotknout, že analýza nezohledňuje průběh výstavby. Takže skutečné rozdíly průběhů porovnávaných veličin jsou ve skutečnosti menší. Jedná se o konzervativní extrém. Nespornou výhodou aplikace pilot je možnost jejich ladění na konkrétní hodnoty reakcí pod jednotlivými sloupy, čímž lze

4b

Obr. 4 Ohybové momenty na sloupech objektu založeného na – a) desce tloušťky 1 000 mm, b) desce tloušťky 500 mm podepřené pilotami Fig. 4 Bending moments in piles of a building with – a) foundation plate 1 000 mm, b) foundation plate 500 mm with piles Obr. 5 Deformace základové desky tloušťky 1 000 mm objektu ze tří dilatačních celků Fig. 5 Deformation of a foundation plate 1000 mm thick of a building consisting from three parts

68

5


5/2008

SOFTWARE SOFTWARE

výztuž

beton

deska

pilota

deska

[m3]

pilota

beton [m3]

celkem výztuž [kg]

[kg/m3]

objem výkopku [m3]

Varianta 1

ŽB-deska 1 000 mm

64

0

180

0,0

64

11 520

64

Varianta 2

ŽB-deska 500 mm + piloty dl. 12 m

32

13

250

40

46

8 678

46

Tab. 1 Ekonomika porovnávaných variant Tab. 1 Economy of the compared alternatives

dosáhnout rovnoměrného sedání objektu asymetricky či jinak nerovnoměrně zatíženého. Stejně tak lze eliminovat vliv náhlé změny vlastností podloží, např. v důsledku přítomnosti tektonického zlomu či podobné anomálie. Osové síly ze sloupů se přenášejí částečně deskou a částečně pilotou. Na vyšetřovaném modelu se reakce přerozdělily zhruba poměrem 6 : 4 ve prospěch desky. Tento poměr je určen tuhostmi podloží a konstrukce. Při návrhu je pak vhodné zohlednit možnou nepřesnost v navolení parametrů zemin, což může mít výrazný vliv na ohybové momenty na desce. Zatímco odlišná reálná síla v pilotě nemá přímý vliv na její funkci, u desky může přetížením dojít ke vzniku poruch. Z těchto důvodů je dobré návrh konstrukcí směřovat k maximalizaci síly přenášené pilotou. Vyšší spotřeba materiálu pro piloty je pak kompenzována nižšími nároky na tloušťku a vyztužení desky. Ekonomiku porovnávaných variant můžeme vidět v tab. 1, která zahrnuje základní prvky obou systémů pro jeden modul 8 x 8 m. Podíl vyztužení se může v konkrétních stavbách lišit, nicméně tabulka ukazuje, že při založení dle varianty 2 dosáhneme menšího objemu betonu a s ním související objem výkopku, a to při spíše nižším množství výztuže. Význam objemu zemních prací může být o to větší, jedná-li se v rekultivované oblasti o výkopek s vyššími nároky na jeho likvidaci. Přesnost teoretického výpočtu je dána přesností zadaných vstupních okrajových podmínek a dokonalá analýza by měla zahrnovat vlivy postupu výstavby a dotvarování, kdy dochází na sta-


ticky neurčité konstrukci k přerozdělení sil a napětí, což částečně výše popsané rozdíly eliminuje. Při návrhu je vždy důležité citlivě posoudit výpočetní možnosti a adekvátnost výsledků. Jedním z rozhodujících hledisek je rovněž charakter stavby. Pro ilustraci je na obr. 5 zobrazen průběh deformace základové desky konstrukce o rozměrech 180 x 60 m složené ze tří dilatačních celků. Zemina pod vnitřní částí je v podélném řezu stlačena spíše rovnoměrně a nerovnoměrnost sedání se projevuje v příčném směru a v krajních dilatačních celcích. Další alternativou je železobetonová deska vyztužená ortogonálně uspořádanými žebry. Takovýto rošt bude vykazovat vyšší tuhost nežli samotná deska, pravděpodobně při nižší spotřebě materiálu. Na rozdíl od kombinovaného systému deska-pilota zde však nelze tuhost efektivně ladit tak, jak to lze pomocí změny parametrů piloty. Navíc je nutné vzít v úvahu pracnost provádění. A to jak samotné železobetonové konstrukce, tak návazných konstrukcí. V konkrétních případech však může být tato varianta výhodná. Stejně tak nelze říci, že ze dvou možností popisovaných výše je systém deska-pilota vždy výhodnější. Dá se předpokládat, že se snižující se tuhostí podloží a konstrukce bude tento systém výhodnější, vždy bude však záležet na konkrétních podmínkách v místě a na charakteru stavby.

Ing. Aleš Pražák Helika, a. s. Beranových 65, P. O. BOX 4 199 21 Praha – Letňany tel.: 281 097 111, fax: 281 097 200 e-mail: [email protected]

5/2008

69

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

BETONÁŘSKÁ

VÝZTUŽ – EVROPSKÉ TRENDY CONCRETE REINFORCEMENT – EUROPEAN TRENDS JIŘÍ ŠMEJKAL, J A R O S L AV P R O C H Á Z K A Příspěvek uvádí evropské trendy ve výrobě betonářských výztuží a návazný systém evropských a národních norem, přehled dostupné betonářské výztuže, její značení a základní charakteristiky výztuže. The paper describes European trends in production of reinforcement and tiein system of European and national standards, survey of accessible reinforcements and their marking and basic properties of reinforcements. Evropská unie se snaží v rámci odstranění překážek volného obchodu o sjednocení norem pro oceli pro betonářskou výztuž a o unifikaci vyráběných betonářských výztuží. Problémem je však, že v jednotlivých státech výrobci výztuží investovali do výrobních technologií a zařízení určité finanční prostředky a požadované změny výroby by vyžadovaly značné finanční náklady. Proto snaha o unifikaci vyráběných betonářských výztuží naráží na odpor výrobců, kteří jsou ochotni přistoupit na změny až po dožití stávajících zařízení (válcovacích stolic atd.). Proto byly v rámci CEN (Evropský výbor pro normalizaci) v současné době dohodnuty pouze zásady a sledované charakteristiky oceli a jejich zkoušení, avšak bez kvantifikace hodnot (viz ČSN EN 10080 [3]). Sjednocení kvantitativního naplnění se očekává v budoucnu, neboť unifikace výroby je prospěšná a žádoucí. Vzhledem k tomu, že normy pro navrhování betonových konstrukcí musí vycházet z jistých předpokladů, byla v normě ČSN EN 1992-1-1 [1] závazně stanovena rozmezí charakteristických hodnot (mez kluzu, tažnost, součinitel povrchu atd.), kterým musí betonářská výztuž vyhovovat, aby ji bylo možné použít pro navrhování betonových konstrukcí podle evropských norem. Jednotlivé státy mají pak vydat národní normy, kde budou jednotlivé parametry pro výztuže vyráběObr. 1 Typické pracovní diagramy pro betonářskou výztuž, k = (ft / fy)k Fig. 1 Stress-strain diagrams of typical reinforcing steel, k = (ft / fy)k

70

né v příslušném státě specifikovány hodnotami v rozmezí požadavků uvedených v EN 1992-1-1 [1]. Z hlediska železobetonových konstrukcí se pro vyztužování používá převážně výztuž vyráběná z betonářské oceli. Začínají se také používat korozivzdorné, pozinkované a jiné výztuže. Zatím jsou však dražší než betonářská výztuž. Pro návrh konstrukcí z korozivzdorných, pozinkovaných a jiných výztuží musí být vydána zvláštní doporučení včetně sledovaných charakteristických vlastností a způsobů jejich ověření. Pro betonářskou svařitelnou ocel jsou tyto zásady a charakteristické vlastnosti uvedeny v evropských normách. Základní normou je norma EN 10080 [3]. Tato norma není zatím harmonizována, neboť neobsahuje kvantitativní požadavky. Na ní navazují národní normy například ČSN 42 0139 [4], DIN 488 [5] atd., které pro vyráběné výztuže v příslušném státě uvádějí konkrétní číselné a další údaje v návaznosti na požadavky uvedené v normě pro navrhování betonových konstrukcí EN 1992-1-1 [1]. Pro navrhování betonových konstrukcí podle evropských norem EN jsou u betonářské oceli důležité následující charakteristické vlastnosti: mez kluzu (vyznačená nebo smluvní), maximální skutečná mez kluzu, tažnost, ohýbatelnost, charakteristika soudržnosti, průřezové rozměry a tolerance, únavová pevnost a svařitelnost. Mez kluzu udávají dnes výrobci hodnotou Re. Podle hutních norem se tato mez vztahuje na hodnoty založené na dlou-

1a) ocel za tepla válcovaná

hodobé úrovni kvality výroby. Při navrhování betonových konstrukcí používáme však charakteristickou mez kluzu fyk (podle dřívějšího označení normovou mez kluzu Rsn ) založenou pouze na výztuži použité v konstrukci. U meze kluzu je charakteristická (normová) hodnota fyk udána 5% kvantilem. Neexistuje přímý vztah mezi fyk (resp. Rsn ) a hodnotou Re. Metody hodnocení a ověřování meze kluzu Re uvedené v hutních normách poskytují však dostačující ověření i pro hodnotu fyk (resp. Rsn). Maximální skutečná mez kluzu fy,max nesmí pak přesáhnout hodnotu 1,3 fyk . Tažnost podle EN je dána charakteristickými hodnotami εuk (výrobci označována jako Agt) a (ft/fy)k. Hodnota εuk je charakteristická hodnota poměrného celkového prodloužení při největším tahovém napětí dosaženém při trhací zkoušce výztuže (obr. 1). Hodnota (ft/fy)k je charakteristická hodnota poměru meze pevnosti a meze kluzu dosažených při trhací zkoušce. Charakteristické hodnoty jsou zde udány 10% kvantilem. Podle tažnosti se oceli zařazují do tříd tažnosti A, B a C. Ohýbatelnost je charakterizována chováním výrobku při zkoušce ohybem. Podle EN se zkouška ohýbatelnosti provádí zpětným ohybem vložky podle trnu předepsaného průměru, přičemž při zpětném ohybu (provedeném po umělém stárnutí vložky – ohřevem), nesmí vzniknout viditelné trhliny na povrchu vložky. Soudržnost betonářské výztuže s betonem závisí především na geometrii povrchu vložky. U žebírkových vložek je podle

1b) ocel za studena tvářená


5/2008

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

Výrobek Třída tažnosti Charakteristická mez kluzu fyk nebo f0,2k [MPa]

Pruty a vyrovnané svitky A

B

Minimální hodnota k = (ft /fy)k

≥ 1,05

≥ 1,08

Charakteristická hodnota poměrného přetvoření při maximální síle εuk [%] Ohýbatelnost Pevnost ve smyku Maximální odchylka Jmenovitý rozměr od jmenovité hmotnosti drátu [mm] (jednotlivý prut nebo ≤8 drát) [%] >8

≥ 2,5

≥ 5,0

Tab. 1 Vlastnosti betonářské výztuže podle ČSN EN 1992-1-1 – obr. 1 Tab. 1 Properties of reinforcement according ČSN EN 1992-1-1 – fig. 1 Tab. 2 Číselné označení ocelí pro betonářskou výztuž – viz ČSN 42 0139 [4] Tab. 2 Numeric steel description for reinforcement – see ČSN 42 0139 [4] Tab. 3 Hodnoty mechanických vlastností a meze únavy – viz ČSN 42 0139 [4] Tab. 3 Values of mechanical properties and fatigue stress range – see ČSN 42 0139 [4]

EN soudržnost závislá na vztažné ploše žebírek fR , kterou lze stanovit z geometrie žebírek. Při použití normy EN 1992-1-1 [1] se připouští pouze výztuž se žebírkovým povrchem. Tolerance bývají udávány v % mezní úchylky hmotnosti. Jsou nutné z hlediska dodržení požadované spolehlivosti navrhování betonových konstrukcí. Svařitelnost podle EN je závislá na chemickém složení oceli požadavky uvedenými v normě. NOR MY PRO V ÝZTUŽ DO B ETON U Základní norma pro navrhování železobetonových konstrukcí je ČSN EN 1992-1-1 [1]. V této normě jsou obecně definovány požadavky na betonářskou výztuž (odstavec 3.2 a normativní příloha C) a pro předpínací ocel (odstavec 3.3). Pro podrobnější specifikaci betonářské výztuže je odkazováno na normu ČSN EN 10080 [3]. Vzhledem k tomu, že v ČSN EN 10080 [3] nejsou uvedeny žádné požadavky na hodnoty charakteristických vlastností, je použití

Svařované sítě C

A 400 až 600 ≥ 1,15 ≥ 1,05 < 1,35

≥ 7,5

≥ 2,5

Zkouška ohybem/zpětným ohybem –

B

C

≥ 1,08

≥ 1,15 < 1,35

10

≥ 5,0

≥ 7,5

10

– 0,3 A fyk (A je průřezová plocha drátu)

B420B 1.0429

B500A 1.0438

B500B 1.0439

B550A 1.0448

Základní mechanické vlastnosti Značka oceli

Rm/Re1)

Re

Minimum 5

± 6,0 ± 4,5 značka oceli čís. označení

Požadavek nebo hodnoty kvantilu [%] – 5

Agt

1)

σmax

B550B 1.0449

Mez únavy 2σa2) 2σa pro d ≤ 28mm pro d > 28mm [MPa] [MPa] 170 150 170 – 170 150 170 – 170 150

[MPa] – [%] [MPa] B420B 420 1,08 5,0 250 B500A 500 1,05 2,5 300 B500B3) 500 1,08 5,0 300 B550A 550 1,05 2,5 300 B550B 550 1,08 5,0 300 Poznámka: 1) pro jmenovité průměry d ≤ 5 mm platí pro materiál s normální tažností A poměr R /R = 1,03 a A = 2,0 %. m e gt Pro materiál se zvýšenou tažností B je Rm/Re = 1,05 a Agt = 4,0 % 2) pro svařované sítě se hodnota 2σ snižuje na 100 MPa, požaduje-li se u nich stanovení meze únavy a 3) údaje pro B500B platí i pro 10505.9

ČSN EN 1992-1-1 [1] podmíněno hodnotami charakteristických vlastností uvedených v normové (tj. závazné) příloze C této normy (tab. 1 a obr. 1). Pro betonářské výztuže vyráběné v ČR jsou charakteristické hodnoty požadovaných vlastností uvedeny v ČSN 42 0139 [4]. Označování oceli pro výztuž do betonu vychází z ČSN EN 10027 [7] – Systém označení ocelí. Ocel je označena B xxx X, kde xxx je charakteristická hodnota meze kluzu v N/mm2 a X je tažnost A, B nebo C. Č S N E N 10 0 8 0 A Č S N 4 2 01 3 9 – VÝZTUŽ DO BETONU

OCEL PRO

–

SVAŘ ITE LNÁ

BETONÁŘSKÁ VÝZTUŽ

Norma ČSN EN 10080 [3] stanoví charakteristické vlastnosti a způsob jejich zkoušení pro svařitelné betonářské oceli používané pro výztuž betonových konstrukcí. Norma neuvádí konkrétní hodnoty pro vyráběné oceli. V současné době je pro informaci v rámci Evropské unie vyráběno více jak čtyřicet druhů betonářské výztuže. Z toho


5/2008

důvodu jsou vydávány národní normy pro výztuže vyráběné v jednotlivých státech. Proto v ČR byla vypracována norma ČSN 42 0139 [4], která doplňuje základní normu ČSN EN 10080 [3] o značky a charakteristiky svařitelných žebírkových ocelí pro výztuž do betonu vyráběných a používaných v ČR. Použití jiné výztuže než podle ČSN 42 0139 [4] je možné pouze na základě stavebně technického osvědčení a certifikátu. Alternativně může mít betonářská výztuž shodu vyjádřenou evropským certifikátem ETA nebo označením CE. Normy ČSN EN 10080 [3] a ČSN 42 0139 [4] neplatí pro hladkou betonářskou výztuž, pozinkovanou výztuž, korozivzdornou výztuž a podobně. Betonářská výztuž a výrobky z betonářské výztuže musí být označeny podle ČSN EN 10080 [3] (jmenovitým průměrem a jmenovitou délkou) a ČSN 42 0139 [4] (značkou oceli, popřípadě číslem výrobku), jak vyplývá z následujícího příkladu Tyč – ČSN EN 10080-10-14000ČSN 42 0136-B500B, (1) 71

NORMY •


2

3

kde se jedná o tyč se jmenovitým průměrem 10 mm se žebírkovým povrchem a jmenovitou délkou 14 m z oceli B500B. Vztah mezi značkou oceli a jejím číselným označením je uveden v tab. 2. U svařovaných sítí se navíc musí uvést jmenovité rozměry výrobku (rozměry drátů, rozměry sítě, rozteč drátů, přesahy). U příhradových nosníků je nutno navíc uvést konstrukční – výkresovou výšku příhradového nosníku a jmenovité rozměry horního pasu, diagonál a dolního pasu. V tab. 3 jsou uvedeny hodnoty základních mechanických vlastností podle ČSN 42 0139 [4]. V normě ČSN EN 10080 [3] a ČSN 42 0139 [4] jsou dále definovány principy pro tvorbu výrobků z betonářské výztuže a způsoby jejich kontroly. Například jsou definovány únosnosti svařovaných spojů pro výztužné sítě a příhradové výztuže, způsobilost k ohybu, zkoušky ohybem a zpětným ohybem. Pro rozlišení výztuže a pro zajištění dobré soudržnosti je v normě ČSN EN 10080 [3] a ČSN 42 0139 [4] definována geometrie povrchu betonářské výztuže. Oceli pro výztuž do betonu jsou identifikovány rozměry, počtem a uspořádáním příčných žebírek nebo vtisků a podélných výstupků. Výrobky musí mít dvě nebo více řad stejnosměrně rozdělených příčných žebírek po celé délce. V každé řadě musí mít žebírka mezi sebou rovnoměrný odstup. Mohou se vyskytovat podélné výstupky. ZA

T E P L A VÁ LC O VA N É O C E L I

PRO VÝZTUŽ DO BETONU PODLE

Č S N 4 2 01 3 9 [ 4 ] Povrch výztuže má zpravidla dvě nebo čtyři řady stejnoměrně rozdělených příč-

4

Obr. 2 Výztuž se dvěma řadami žebírek B500B Fig. 2 Stell with two lines of ribs of B500B Obr. 3 Výztuž se čtyřmi řadami žebírek B500B Fig. 3 Steel with four lines of ribs B500B

5a

5b

72

Obr. 4 Výztuž se třemi řadami žebírek B500A Fig. 4 Steel with three lines of ribs B500A Obr. 5 Označení – a) výrobce, b) výrobku Fig. 5 a) Producer marking, b) product marking BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

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 Země Rakousko, Česká republika, Německo, Polsko, Slovensko Belgie, Nizozemí, Lucembursko, Švýcarsko Francie, Maďarsko Itálie, Malta, Slovinsko Velká Británie, Irsko, Island Dánsko, Estonsko, Finsko, Lotyšsko, Litva, Norsko, Švédsko Portugalsko, Španělsko Kypr, Řecko Ostatní země

ných žebírek po celé délce – obr. 2 a 3. V ČSN 42 0139 jsou dále definovány přesné rozměry žebírek vztažené k průměru tyče (výška h, vzdálenost c), sklon β, α a vztažná plocha fR (obr. 2 a 3), pro výztuž B500A (obr. 4). Jedná se především o výztuž větších průměrů než 12 mm, menší průměry 6, 8 a 10 mm se vyrábějí v obou kvalitách (B500B a B500A) a ostatní (∅ 4 až 11,5 mm) výhradně tvářením za studena. D R ÁT Y

PRO VÝZTUŽ DO BETONU

T VÁŘ E N É Z A STU DE NA P ODLE

Č S N 4 2 01 3 9 [ 4 ] Povrch výztuže B500A (obr. 4) má zpravidla tři řady stejnoměrně rozdělených příčných žebírek po celé délce. V normě ČSN 42 0139 jsou definovány přesné rozměry žebírek vztažené k průměru tyče a jejich tvar. Oceli tvářené za studena mohou být opatřeny vtisky místo žebírek. OZNAČ E N Í

VÝROBCE

A TECHNICKÉ SKUPINY PODLE

Č S N E N 10 0 8 0 [ 3 ] Každý výrobek musí být označen, aby bylo možné zjistit výrobce a číslo výrobku. Označení výrobce se provádí v jedné řadě žebírek a to následujícími způsoby: • počtem normálních žebírek mezi zesílenými žebírky nebo vtisky,

Číslo země 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Výrobní závod Třinecké železárny, a. s., Třinec Mittal Steel Ostrava, a. s., Ostrava Tritreg – Třinec, spol. s r. o., Třinec Feralpi-Praha, spol. s r. o., Kralupy nad Vltavou Fert, a. s., Soběslav Železárny Annahütte, spol. s r. o., Prostějov Valsabbia Praha, spol. s r. o., Kralupy nad Vltavou

• počtem normálních žebírek mezi chybějícími žebírky nebo vtisky, • číslem na povrchu tyče, • počtem žebírek mezi vyválcovanými nebo vtisknutými značkami. U 1. a 2. způsobu je počátek značení označen vždy zdvojením zesílených nebo chybějících žebírek (viz obr. 5a). U třetího způsobu je počáteční znač-

Číslo výrobního závodu 3 15 79 14 30 55 38

ka X nebo O a u čtvrtého způsobu je na počátku zdvojená značka mezi párem normálních žebírek. Technická skupina se označuje na opačné straně tyče číslem výrobku (obr. 5b) Počátek označení tvoří trojnásobné silnější nebo chybějící žebírko nebo vtisk. Značí se v druhé řadě žebírek nebo vtisků. Označení svitků začíná čtyřnásobným

Lineárně pružná analýza založená na teorii pružnosti

nejsou rozdíly mezi výztuží AaB

Lineárně pružná analýza s omezenou redistribucí momentů. Pro spojitý nosník platí maximální redistribuce momentů dle DIN 1045-1 (δ ≥ 0,85) a dle ČSN EN 1992-1-1 článek 5.5 δ ≥ 0,8

duktilita A B500A BSt 500KR, BSt 500M

Lineárně pružná analýza s omezenou redistribucí momentů. Pro spojitý nosník platí maximální redistribuce momentů dle DIN 1045-1 (δ ≥ 0,7) a dle ČSN EN 1992-1-1 článek 5.5 δ ≥ 0,7

duktilita B a C B500B a B500C BSt 500S, BSt 500WR, BSt 500MW

Plastická analýza dle DIN 1045-1 a ČSN EN 1992-1-1 článek 5.6

duktilita B a C B500B a B500C BSt 500S, BSt 500WR, BSt 500MW

Nelineární analýza dle DIN 1045-1 a ČSN EN 1992-1-1 článek 5.7

duktilita A+B+C

Tab. 4 Označení země původu Tab. 4 Producer land marking Tab. 5 Označení výrobců v ČR Tab. 5 Czech producer marking Tab. 6 Použití betonářské výztuže s přihlédnutím k její duktilitě – podle [6] a [1] Tab. 6 Using of reinforcement according its ductility – according [6] and [1] BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

5/2008

73

NORMY •


EU B420B

ČR 10425.9(V)

B500B

10505.9(R)

Německo BSt420S BSt500S BSt500WR

B550B B500A

Rakousko

Portugalsko A 400 NR

BSt500

A 500 NR

BSt550 Bst500M(A) BSt500KR

M500

B550A Tab. 7 Porovnání označení ocelí EU s národními značkami ocelí Tab. 7 Comparison of the EU steel marking and national steel marking

silnějším žebírkem. U rozvinutého výrobku se doplňuje štítek s označením závodu, který provádí rovnání. Výztuž se dodává ve svitcích nebo v prutech (tyčích). Výztuž ve formě prutů je za tepla válcovaná a řízeně ochlazovaná (Tempcore- resp. Thermex-výrobní postup). Betonářská výztuž ve svitcích je buď za tepla válcovaná nebo za studena tvářená. Ve svitcích se běžně dodává výztuž do průměru ∅ 14 mm. Běžná délka dodávaných prutů je od 12 do 15 m, lze domluvit dodávku od 6 do 31 m.

M550

POUŽITÍ

BETONÁŘSKÉ VÝZTUŽE

Z HLEDISKA JEJÍ DUKTILITY

Na duktilitě betonářské výztuže závisejí například přetvárné možnosti konstrukce v nejvíce ohybově namáhaných oblastech. S tím souvisejí i možnosti použití redistribuce momentů, plastických a nelineárních výpočtů jak je uvedeno v tab. 6 podle DIN 1045-1 [6] a ČSN EN 1992-1-1 [1]. Při návrhu dynamicky zatížených železobetonových konstrukcí je nutné používat výztuž B nebo C. Na seismicky zatížené významné objekty je doporučeno používat výztuž s duktilitou C, při použití výztuže B500B se doporučuje redukovat mez kluzu. To platí i u všech ostatních konstrukcí, u nichž je nutné využívat celkovou duktilitu konstrukce při mimořádných zatíženích. Nižší duktilita výztuže B500A je kompenzována konstrukčními zásadami uvedenými v ČSN EN 1992-1-1. N ÁVA Z N O S T

Obr. 6 BSt 500 S Fig. 6 BSt 500 S Obr. 7 BSt 500 M Fig. 7 BSt 500 M Obr. 8 BSt 500 M s vtisky Fig. 8 BSt 500 M s vtisky

NA BETONÁŘSKOU

VÝZTUŽ V SOULADU

Č S N 7 3 1 2 01 Norma ČSN 42 0139 nahradila původní normu ČSN 42 0139 z roku 1977 a normy ČSN 41 0335, ČSN 41 0338, ČSN 41 0425, ČSN 41 0607. V současné době se vyskytuje na trhu výztuž vyráběná v ČR: ocel 10216 a 11373 S

v hladkém provedení, 10338 zkrucovaná výztuž a 10505.9 žebírková. Při výpočtech podle ČSN 73 1201 lze používat žebírkové oceli B420B a B500B. Přitom se uvažují jejich charakteristiky následovně: Remin = Rsn = Rscn; Rsd = Rsn / 1,15; Rscd = Rsn / 1,15 ≤ 400 MPa, (3) součinitel tvaru žebírek ωsf = 1,2 a součinitel ωsc = 0,37 .

(4)

Svařování podle ČSN 73 1201 přílohy 3 se doporučuje nahradit pravidly uvedenými z ČSN EN ISO 17660-1 a 2. BETONÁŘKÁ

VÝZTUŽ V

NSR

A O S T AT N Í C H Z E M Í C H

Národními předpisy, které odpovídají EN 10080 a EN 1992-1-1, jsou například DIN 488-1,-2,-4,-6,-7, ÖN B 4707, BS 4449:2005, LNEC E 449, LNEC E 450. V tab. 7 jsou porovnána označení podle EC2 se stávajícími označeními používanými v jednotlivých státech. Betonářská výztuž BSt 500S je vyráběna podle DIN488 o průměrech ∅ 6 až 32 mm. Má dvě řady žebírek, žebírka jedné řady mají rozdílný sklon, druhé řady jsou rovnoběžné. Jedná se o betonářskou výztuž válcovanou za tepla s řízeným ochlazováním s duktilitou B (obr. 6). Speciálně se vyrábějí výztužné pruty s žebírky, které tvoří závit pro mechanické spojky; pro tuto výztuž jsou vydána stavebně technická osvědčení. Jedná se o výztuž GEWI a SAS500. Výztužné sítě BSt 500M Výběhový typ pro dráty výztužné sítě podle obr. 7. Výztužné sítě mají duktility charakterizované Rm/Re ≥ 1,03 nebo Rm/Re ≥ 1,05 (podle ∅ drátu). Výztužné pruty mají tři

6

7

8

74


5/2008

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 Obr. 9 BSt 500 MW Fig. 9 BSt 500 MW Obr. 10 BSt 500 WR Fig. 10 BSt 500 WR Obr. 11 BSt 500 KR Fig. 11 BSt 500 KR Obr. 12 B500C – B500SP Fig. 12 B500C – B500SP

Literatura: [1] ČSN EN 1992-1-1 Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. ČNI 2006 [2] Rußwurm D., Fabritius E.: Bewehren von Stahlbeton – Tragwerke nach DIN 1045-1:2001-7. Institut für Stahlbetonbewehrung e.V. Düsseldorf 2007 [3] ČSN EN 10080 Ocel pro výztuž do betonu – Svařitelná betonářská ocel – Všeobecně. ČNI 2005 [4] ČSN 42 0139 Ocel pro výztuž do betonu – Svařitelná betonářská ocel – Všeobecně. ČNI 2007 [5] DIN 488-1, -2, -4, -6, -7 Betonstahl 2006 [6] DIN 1045-1 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. 2001 [7] ČSN EN 10027-1, -2 Systém označování ocelí, Část 1: Stavba značek ocelí, Část 2: Systém číselného označování ČNI 1995

9

10

11

12

řady šikmých žebírek. Jedna řada žebírek je skloněna v obráceném směru. Výztužné sítě BSt 500M s vtisky (mit Tiefrippung). Jedná se o novou betonářskou výztuž tvářenou za studena s duktilitou A. Výztužné pruty mají tři řady vtisků. Jedna řada je skloněna obráceně vůči zbývajícím dvěma. Detail výztuže s vtisky je na obr. 8. Výztužné sítě BSt 500MW. Jedná se o betonářskou výztuž válcovanou za tepla s řízeným ochlazováním. Výztužné dráty obsahují dvě dvojice proti sobě skloněných žebírek. Jedná se o výztuž s duktilitou B. Detail povrchu výztuže je na obr. 9. Betonářská výztuž dodávaná ve svitcích BSt 500WR a BSt 500KR. Výztuž BSt 500WR má povrchovou úpravu buď shodnou s BSt 500S nebo má dvě nebo čtyři řady žebírek dle schémat uvede-

ných na obr. 10. Jedná se o betonářskou výztuž válcovanou za tepla s řízeným ochlazováním. Výztuž má duktilitu B. Výztuž BSt 500KR. Jedná se o za studena tvářenou betonářskou výztuž. Úprava povrchu odpovídá BSt 500M (obr. 11). Výztuž má duktilitu A. Betonářská výztuž B500C – označení B500SP s vysokou tažností C (vyráběná v závodech CELSA Huta Ostrowiec a CMC Zawiercie v Polsku). Výztuž je značena EPSTAL. Výztuž má poměr (ft/fy)k = 1,15 až 1,35 a hodnotu εuk ≥ 8. Vyrábí se v průměrech 8 až 32 mm (obr. 12). Z ÁV Ě R Požadavky na betonářskou výztuž jsou definovány v ČSN EN 1992-1-1 [1], definice výztuží je v ČSN EN 10080 [3] a v ČSN 42 0139 [4]. Pokud se používá


5/2008

zahraniční výztuž, musí mít tomu odpovídající stavebně technické osvědčení spolu s certifikací. Osvědčení, certifikaci a označení CE pro celou Evropu může nahradit evropský certifikát ETA. Tento příspěvek vznikl za podpory grantového projektu GAČR 103/06/1562.

Ing. Jiří Šmejkal, CSc. ŠPS statická kancelář Lísková 10, 312 16 Plzeň tel.: 739 613 929, fax: 602 461 064 e-mail: [email protected] Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Viktorinova 1, 140 00 Praha 4 tel.: 222 938 907, 602 825 789 e-mail: [email protected]

75

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

PROF. ING. VLADIMÍR 15. října 2008 se dožívá sedmdesáti let Prof. Ing. Vladimír Křístek, DrSc., zakládající člen Inženýrské akademie České republiky, viceprezident Českého svazu stavebních inženýrů, profesor Katedry betonových a zděných konstrukcí Stavební fakulty ČVUT a společník projekční firmy Křístek, Trčka a spol., s. r. o. Ke své celoživotní kariéře v oblasti stavebnictví se dostal pouhou náhodou – v roce 1953, kdy končil základní školní docházku, v době nejtvrdšího komunistického teroru, mu bylo – jako synu příslušníka československých legií v Rusku a vyhraněného antikomunisty – znemožněno studovat na gymnáziu jako přípravě na další studium oblíbených teoretických matematicko-fyzikálních disciplín. Na této životní křižovatce se podařilo najít jako nouzové řešení stavební průmyslovku. Pak už studoval bez problémů – průmyslovku i potom Stavební fakultu zakončil s vyznamenáním. V souladu se svým teoretickým zaměřením nastoupil po absolvování fakulty na katedru mechaniky, nejprve jako asistent, následně pokračoval formou interní vědecké aspirantury, kterou celou zvládl (včetně předložení disertace) za několik měsíců. Tato rychlost vzbudila nelibost tehdejšího vedení Katedry mechaniky, takže využil nabídky přejít na Katedru betonových konstrukcí a mostů, kde ještě před dosažením třicítky předložil habilitační práci a byl následně jmenován docentem. V dalších několika letech vydal dvě knižní monografie, uveřejnil řadu původních článků, mezi nimi několik v zahraničí (což v té době nebylo jednoduché), měl vyzvanou přednášku na celosvětovém kongresu a předložil disertační práci pro získání tehdejší nejvyšší kvalifikace doktora věd (DrSc.). Z politických důvodů byla obhajoba zdržována, avšak přesto byl pravděpodobně po dlouhá léta nejmladším nositelem této vědecké hodnosti. Též jmenování 76

KŘÍSTEK,

DRSC. –

profesorem se z těchto důvodů protáhlo na několik let. Po změně režimu v roce 1989 byl – jako naprostá výjimka: profesor, který nebyl členem KSČ – povolán do funkce proděkana fakulty a do funkce vedoucího katedry, kterou zastával patnáct let. Počet jeho publikací dosahuje téměř čísla šest set (včetně jedenácti knižních monografií), z toho značná část v zahraničí. V rámci rozsáhlé mezinárodní spolupráce, jako visiting Professor a výzkumný pracovník několikrát pracovně pobýval v USA (na prestižních pracovištích jako Northwestern University, Evanston, University of California, Berkeley), ve Velké Británii, v Německu, ve Finsku a v Itálii. Na zahraničních univerzitách pronesl – na základě pozvání – desítky přednášek a byl též přednášejícím několika mezinárodních postgraduálních škol. Mnohokrát působil jako funkcionář mnoha konferencí (generální reportér konference, předseda zasedání konference, člen vědeckého výboru konference apod.). Dosáhl řady vysokých ocenění – dvakrát státní cena, dvakrát medaile ministerstva školství mládeže a tělovýchovy, dvakrát Felberova medaile ČVUT. Jeho nejzávažnější původní přínosy spočívají zejména ve vytvoření a rozvoji: • teorie prostorového působení komorových nosníků, • teorie lomenic pro aplikace v inženýr-

SEDMDESÁTILETÝ ském a zejména mostním stavitelství, která byla po řadu let nejpoužívanějším postupem při statických výpočtech mostů, • inženýrské relaxační metody pro analýzu vlivu dotvarování betonu na vývoj namáhání konstrukcí měnících během výstavby statický systém – tato metoda je jádrem dosud stále oblíbeného programu TM18 vytvořeného Ing. I. Sitařem, CSc., • teorie tlačených štíhlých betonových prvků respektující materiálovou a geometrickou nelinearitu (ve spolupráci s Prof. L. Jandou, Prof. J. Procházkou a Doc. M. Kvasničkou), • teorie stability tlačených pásů komorových mostů (ve spolupráci s Prof. M. Škaloudem), • teorie projevů smykového namáhání komorových nosníků, zejména ochabnutí smykem. V posledním období je jeden z jeho zájmů zaměřen na problematiku nadměrných a v čase narůstajících průhybů mostů velkých rozpětí z předpjatého betonu. Se svými spolupracovníky prokázal, že nejen výstižné vyjádření vývoje dotvarování betonu je podmínkou výstižné predikce vývoje deformací – významné je i diferenční smršťování, projevy smykových deformací a uspořádání předpětí. Profesor Křístek dokázal, že je nutné respektovat jevy plynoucí z povahy pro-


5/2008

storového působení komorových mostů; sem patří i účinky smykových sil. Smykové deformace stěn a smykové ochabnutí vede ke snížení tuhosti konstrukce. Je zásadní rozdíl mezi účinky vnějšího zatížení a účinky předpětí. Předpětí vyvolává zcela jiný průběh smykových účinků, které jsou, pokud vůbec vznikají, menší než u zatížení. Z toho plyne nemožnost použít koncept spolupůsobících šířek. Protože účinky zatížení a předpětí působí proti sobě, výsledný průhyb mostu je rozdílem velkých čísel, a proto relativně malá odchylka jednoho z nich má velký dopad na výsledek. Použití ne zcela výstižných metod může vést k propastným rozdílům výsledků výpočtu od skutečnosti. Mezi jeho další zásluhy patří zjištění, že vedení kabelů, které přispívá únosnosti, nemusí vždy být účinné z hlediska omezení průhybů. U některých mostů se vyskytuje nezanedbatelný počet kabelů, které dokonce zvyšují dlouhodobý nárůst průhybů, přestože přispívají k redukci tahových napětí. Předpětí je proto nutné navrhovat též s ohledem na vývoj průhybů. Cesta k omezení průhybů neznamená pouhé zesilování předpětí, nýbrž jde o cílevědomý proces, kdy je třeba nalézt ideální stav, při kterém dochází k účinné redukci tahových napětí v betonu a zároveň k omezování dlouhodobého nárůstu průhybů. Jako další z jeho nedávných přínosů je možno uvést analytické řešení vlivu dotvarování betonu při změnách statického systému půdorysně zakřivených mostů, které je možno považovat za originální. Pro řešení vývoje namáhání přímých mostů existují nástroje, avšak pro půdorysně zakřivené konstrukce chyběly nejen výpočetní programy, ale též základní teoretické rozvahy a analýzy. Profesor Křístek vysvětlil příčiny problému spočívající v interakci ohybových a kroutících účinků jejich dopadu do navrhování předpětí a vyztužení mostních konstrukcí. Z aktivit Vladimíra Křístka z posledního období je možno dále připomenout zásadní zásluhy v řešení sporů o nejvhodnější přístup k opravě Karlova mostu v Praze, kde jako předseda Pracovní expertní skupiny jmenované primátorem spolupracoval na analýze této mimořádně exponované konstrukce a významně se zasloužil o prosazení památkově šetrného a nejvýstižnějšími materiálovými modely prověřeného optimálního řešení opravy. Profesor Křístek je znám svým přátelským chováním k svým spolupracovníkům a kolegům a konstruktivním přístupem k řešení problémů v úrovni technické i společenské. Též proto je vyhledávaným expertem při posuzování složitých projektů inženýrských konstrukcí. Svým odborným i lidským přístupem zaujal mnoho nadaných studentů, kteří pod jeho vedením rozpracovali jeho nápady a úspěšně dokončili doktorandské studium. V neposlední řadě je třeba vyzdvihnout jeho upřímnou snahu o to, aby nové významné konstrukce byly účelné a ekonomické i architektonicky atraktivní a aby přispívaly dobrému jménu českého stavitelství ve světě. Přejme profesoru Vladimíru Křístkovi do dalších let pevné zdraví, elán do řešení nových problémů, dosavadní přátelský a konstruktivní přístup k inženýrům i studentům a další úspěchy při prosazování nových myšlenek. Současně i mnoho klidných dní v přírodě jeho milované středočeské krajiny, kde tráví své chvíle odpočinku a zároveň inspirace pro další nápady a projekty.

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

Most pod Špičákem na D8

Rekonstrukce mostu přes řeku Ohři v Libochovicích

www.smp.cz

Prof. Ing. Jan. L. Vítek, CSc.


5/2008

77

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

RECENZE INSIDE. INTERIORS OF CONC R E T E , STON E , WOOD Sibylle Kramer, Iris van Hülst

IN DETAIL: B U I L D I N G S I M P LY Christian Schittich (Ed.) V době hlučných gest je uklidňující čistota zdánlivě skromných staveb, které byly zredukovány na svou podstatu bez zbytečných ozdob. Nová publikace v sérii In Detail představuje jednoduché stavby v plné šíři, od otázek funkčních a ekonomických, přes hlediska ekologická a ekonomická až po návrh a konstrukční požadavky. V objektech jsou použity běžné konstrukční materiály – nepálené cihly, dřevo, ocel a beton. Building simply může být čtena a použita mnoha způsoby.

V designu interiéru v posledních letech podstatně dominuje neobvyklé použití materiálů. Klasické stavební materiály jsou kombinovány novými a rozmanitými způsoby. Ilustrovaná kniha INSIDE. Interiors of Concrete, Stone, Wood sleduje současné trendy v inspirujícím výběru více než šedesáti navržených interiérů od známých architektonických ateliérů. Pozornost je zaměřena na jednotlivé materiály a jejich stylotvorné vlastnosti – kniha je proto rozčleněna na kapitoly Beton, Kámen a Dřevo. Neobvyklé možnosti designu se objevují při experimentálním použití betonu – skutečně pevný materiál může mít překvapivě měkké tvary, teplé barvy a být sametový na dotek. Projekty jako Studio house od architektů Fuhrimanna a Hächlera nebo Phaeno Science Center od Zaha Hadid Architects jsou toho působivým příkladem. Projekt M13 Residential Building od Markuse Muchy získal svou přitažlivost díky kontrastu mezi hrubým betonovým povrchem

a dřevem v různě teplých odstínech. Stejně fascinující jsou projekty představené ateliéry gmp-Architekten von Gerkan, Marg und Partner, nps tchoban voss nebo Matteo Thun & Partners. Jedná se o prostory pro každodenní užívání působící na všechny smysly. Kniha zve čtenáře na vizuální objevnou cestu a otvírá prostory, které bývají obvykle uzavřeny. Smyslové potěšení z rozmanitých povrchů se stává při pohledu na ně téměř hmotné. Současně je kniha zamýšlena jako průvodce poskytující detailní popis materiálů, a tak se stává zdrojem inspirace pro použití ve vlastních prostorech čtenáře.

192 stran, 380 barevných fotografií 23 x 30 cm, knižní vazba cena: EUR 39,90 / GBP 27,50 ISBN 978-3-938780-19-0, anglicky © 2007, Verlagshaus Braun

Vzhledem k velkému množství dnešních možností a vůbec rychlejším změnám v designu a stylu představuje tvůrčí proces, který obhajuje přírodu a kvalitu použitých materiálů a umožňuje vznik unikátních projektů daných ekonomickými možnostmi a zdroji. Část knihy je věnována přehledu mezinárodních příkladů, od jednoduchých mostů až po pavilony, obytné budovy a obchodní domy. 176 stran, 120 barevných ilustrací 22 čb ilustrací, 120 nákresů 23 x 30 cm, knižní vazba cena: CHF 98 / EUR 65 / GBP 50 ISBN 978-3-7643-7271-2, anglicky © 2005, Birkhäuser ve spolupráci s Detail

I A BS E E - LE A R N I NG PL AT F O R M na internetové adrese http://www.iabse.org/publications/ elearning/index.php. Program IABSE E-Learning nabízí hlavní příspěvky a další prezentace z IABSE konferencí, přednášky praktiků i akademiků a kurzy vytvořené speciálně pro něj. Přednášky jsou k dispozici jednak v mluvené a jednak v tištěné podobě, dále jsou zde krátké kurzy, videa a animace týkající se Structural Engineering. 78

Program IABSE E-Learning je určený pro: • absolventy – ke konfrontaci s tématy, s kterými se nesetkali na své univerzitě, • další vzdělávání mladých inženýrů, • celoživotní vzdělávání. Informace jsou k dispozici zdarma.


5/2008

REŠERŠE NOVÝ

ZAHR. ČASOPISŮ

ZPŮSOB V YZ TUŽOVÁNÍ; TL AKOVÉ

PRVKY S V YSOKOPEVNOSTNÍM VYZTUŽENÍM

S A S 670/8 0 0

Část II: Opernturm Frankfurt (operní věže) – příklad použití V současnosti je ve Frankfurtu nad Mohanem, v bezprostřední blízkosti budovy Staré Opery, realizován sofistikovaný projekt 46podlažních věží – Opernturm. V návrhu 169 m vysokých budov znamenaly vysoce zatížené sloupy zvláštní výzvu. Podle požadavků architektů měly být příčné průřezy „megasloupů“ ve společenských prostorech v pátém podlaží tak malé, jak je to jenom možné. Při aplikaci běžné betonářské výztuže by toto zadání mohlo být splněno pouze za předpokladu použití vysokopevnostního betonu. V tomto případě ekonomicky lépe vycházelo řešení kombinující použití běžného betonu (C50/60) a vyztužení vysokopevnostní ocelí (SAS 670/800) od Anahütte Steel Works. Konstrukce vysoce zatížených fasádních sloupů představovala podobnou výzvu. Z hlediska požadavků architektů a výstavby bylo potřeba maximalizovat plochu podlaží a navrhnout sloupy co nejmenšího průřezu s maximální přípustnou štíhlostí (λ > 85). Rovněž v tomto případě by použití běžné betonářské výztuže nebylo možné bez aplikace vysokopevnostního betonu, což by vedlo ke zvýšení nákladů na výstavbu. Proto bylo opět přikročeno k vyztužení běžného betonu výztuží SAS 670. První část tohoto příspěvku uvedená v čísle 5/2008 Beton– und Stahlbetonbau pojednávala o technických principech železobetonových sloupů vyztužených ocelí S670. Bachmann H., Benz M., Falkner H., Gerritzen D., Wlodkowski H.: Das neue Bewehrungssystem; Druckglieder mit hochfestem Betonstahl SAS 670/800, Beton- und Stahlbetonbau, Heft 8, pp. 530–540, August 2008

BETONOVÉ

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

KONSTRUKCE

MINIMALIZUJÍCÍNÁSLEDKY POŽÁRU

Vlastníci budov, nájemníci a pojišťovací společnosti čím dál tím častěji požadují více než jen minimální odolnost objektu při požární situaci, jak ji předepisuje platná legislativa. Nová směrnice Beton při požární situaci: Jak pomocí betonu získat bezpečnou a účelnou konstrukci, kterou vydalo The Concrete Centrum, ukazuje a vysvětluje, jak za použití nových přístupů v oblasti požární bezpečnosti při navrhování betonové konstrukce může vhodné řešení minimalizovat dopad požáru na objekt a tím urychlit její návrat do běžného komerčního nebo uživatelského provozu.

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]

Minson A.: Concrete construction minimises the impact of a fire, Concrete For the Construction Industry, Vol. 42, No. 7, pp. 44-45, August 2008

79

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR

B ETONOVÉ VOZOVKY 2008 3. mezinárodní konference • Teoretická navrhování liniových staveb • Diagnostika, opravy • Životní prostředí • Standardizace Termín a místo konání: 29. a 30 října 2008, Kroměříž Kontakt: SVC ČR, Ing. Milena Paříková, e-mail: [email protected] B ETONÁŘSKÉ DNY 2008 15. mezinárodní konference • Beton v životním prostředí člověka (pohledový beton, beton v architektuře, beton a udržitelný rozvoj) • Výzkum, technologie výstavby a materiálu • Koncepce, modelování a navrhování betonových konstrukcí • Významné realizace (budovy, mosty, tunely a další zajímavé stavby z betonu v ČR i zahraničí) Termín a místo konání: 27. a 28 listopadu 2008, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbsbeton.eu MOST Y 2009 14. mezinárodní sympozium 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], www.sanace-ssbk.cz, tel.: 541 421 188, mobil: 602 737 657, fax: 541 421 180 N ICOM3 – NANOTECH NOLOGY I N CONSTR UCTION 3. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 31. 5. až 2. 6. 2009, Praha Kontakt: e-mail: [email protected], www.conference.cz/ nicom3/

ZAHRANIČNÍ

KONFERENCE A SYMPOZIA

UTI LIZ ATION OF H IGH-STR ENGTH AN D H IGH-P ER FOR MANCE CONCR ETE 8. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 27. až 29. října 2008, Toshi Center Hotel, Tokio, Japonsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.jci-web.jp/8HSC-HPC/ B ETONÁRSKÉ DN I 2008 • Betónové a murované konštrukcie • Betónové mosty • Spriahnuté betónové a ocelobetónové konštrukcie • Nové materiály a technológie • Navrhovanie a modelovanie betónových konštrukcií • Rekonštrukcie a zosilňovanie betonových a murovaných konštrukcií, betónových mostov, panelových budov a historických budov • Financovanie, normy a legislatíva Termín a místo konání: 6. a 7. listopadu 2008, Bratislava, Slovensko Kontakt: /www.svf.stuba.sk/generate_page.php?page_id=3102

80

F UTU R E TECH NOLOGY FOR CONCR ETE SEGM ENTAL B R I DGES 1. ASBI mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 17. až 19. listopadu 2008, San Francisco, USA Kontakt: www.asbi-assoc.org CON F ER ENCE ON COM POSITES: CHAR ACTER IZ ATION, FAB R ICATION, AN D AP P LICATION (CCFA-1) 1. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 15. až 18. prosince 2008, Kish, Irán Kontakt: e-mail: [email protected] 53. B ETONTAGE Termín a místo konání: 10. až 12. února 2009, Neu-Ulm, Německo Kontakt: e-mail: [email protected], www.betontage.com ITA-AITES WOR LD TU N N EL CONGR ESS Kongres a veletrh Termín a místo konání: 23. až 28. května 2009, Budapešť, Maďarsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.bcwtc.hu CONCR ETE – 21ST CENTU RY SU P ER H ERO fib sympozium Termín a místo konání: 22. až 24. června 2009, Londýn, Velká Británie Kontakt: fib group UK, c/o The Concrete Society, e-mail: [email protected], www.fiblondon09.com CONCR ETE SOLUTIONS 3. mezinárodní konference Termín a místo konání: 29. června až 2. července 2009, Padova/ Benátky, Itálie Kontakt: e-mail: [email protected], www.concrete-solutions.info IABSE SYM POZI U M • Planning • Analysis and Design • Execution • Operation, Monitoring, Maintenance and Repair • Disaster Prevention and Mitigation • Computational Methods and Software Termín a místo konání: 13. až 18. září 2009, Bangkok, Thajsko Kontakt: www.iabse.org/conferences/bangkok2009/index.php B ETONTAG 2010 Rakouské betonářské dny Termín a místo konání: 22. a 23. dubna 2010, Vídeň, Rakousko Kontakt: www.ovbb.at TH E PCI AN N UAL CONVENTION AN D I NTER NATIONAL B R I DGE CON F ER ENCE 3. mezinárodní fib kongres a sympozium Termín a místo konání: 29. května až 2. června 2010, Washington, USA Kontakt: www.fib2010washington.com


5/2008

/,1Ê, / /1,9Ê>Êć>Ã«ÃÊ /" Ê/6?ÃÊÃÀìćĉÊâÛÕÊ>Êâ>?iÊÛßÃÌ>ÛÞ

/" ÊÊ*"6, Ê, / /1,9Ê ÛiÊÃÌďi`ÕÊ£°Êď>ÊÛÊ£nÊ` , Ê, / /1,9 -Ì>ÀLÀĉÃ?Ê£ÈÉ£n]Ê À

«ÀÛ`ßÊ«À}À>ÊÛiÊÃ«Õ«À?VÊÃÊ iÊÕĉÊĉÃÌ>Ê À>\

«ďi`?ÄÞÊÛÊ ĉÊ«?ĐÊâÊÕÄÌ?ÌÕ ÖÌiÀßÊÇ°£ä°ÊÓään]Ê£Ç°ää]ÊÛiÊÃ«Õ«À?VÊÃÊwÀÕÊ ", ->ÕÊ >>>>ÊÊÃ , :Ê /"

ÛßÃÌ>Û>Ê«ÌÀÛ?Ê`ÊÎä°£ä°ÊÓäänÊ ÖÌ«?Ê£££nÊ`]ÊÃiÊ£Î£nÊ` 6ßÃÌ>ÛÕÊ>Ê`«čÕVÊ«ďi`?ÄÛßÊVÞÕÃÊ«ď«À>ÛÞ\

/,1Ê, / /1,9Ê>Êć>Ã«ÃÊ /" Ê/ÛiÊÃ«Õ«À?VÊÃiÊ -Û>âiÊÛßÀLVĐÊViiÌÕÊ÷,Ê>Ê-Û>âiÊÛßÀLVĐÊLiÌÕÊ÷, <>Ê«`«ÀÞ\

ÃÌiÀÃÌÛ>ÊÕÌÕÀÞÊ÷iÃjÊÀi«ÕLÞ]Ê >`>ViÊćiÃjÊ>ÀVÌiÌÕÀÞ i`?Ê«>ÀÌiď\

ÀVÌiÌ]ÊÀVÜiL]Ê ,ÊÓ£Ê

6ßÃÌ>Û>Ê`«ÀÛ?âÊÛÞ`?ÊÃ«iV?ÊćÃ>Êć>Ã«ÃÕÊ iÌÊ/-Ê¹*ÛÀVÞÊLiÌÕº ÜÜÜ°}>LÀ°Vâ ÜÜÜ°LiÌÌÃ°Vâ

ÃßÊìÃ}jÀ]Ê«>Ê->ÕÊ >>>>]Ê>ÕÌÀÊ«ÀĐÞÃÛjÊÛâÀÕÊ ¹}À>wVjÊLiÌÕºÊ«ďi`ÃÌ>ÛÊÌiÌÊ«ÛÀVÛßÊ«i`ÛßÊ>ÌiÀ?Ê >ÊiÊãÃÌ°

ÊÊ ÖÌiÀßÊ£{°£ä°ÊÓään]Ê£Ç°ää }°ÊÌÊ>ć>ď]Ê 97 Ê*, ]ÊÞÃ?Ê>`Ê>Li , :Ê /" ÊqÊ, <

Ê6Ê÷ -Ê, *1

ÖÌiÀßÊÓ£°£ä°ÊÓään]Ê£Ç°ää }°Ê>ÀV°Ê<ìĉÊÀ?i <ÿ Ê /" Ê ćÌÛÀÌiÊÎä°£ä°ÊÓään]Ê£Ç°ää }°Ê>ÀV°ÊV>ÊÕ>]Ê}°Ê>ÀV°Ê>Ê/«>]Ê "9]ÊÃ°À°°Ê /" Ê" -/,1÷ Ê/ , ] /" ÊÊ6:/6, :Ê*,"-/ÿ 6ßÕÛjÊViÌÀÕÊj>ďÃjÊv>ÕÌÞÊÛÊÀ>`VÊÀ?Ûj

TBG BETONMIX a.s.

15. BETONÁŘSKÉ DNY VÝZVA K ZASLÁNÍ ANOTACE ODBORNÉHO PŘÍSPĚVKU PŘEDBĚŽNÁ POZVÁNKA

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

UZÁV

OTACÍ: ĚRK A AN

15 LET Č

E

15. ČERV

08!

ENCE 20

É SPOL ONÁŘSK SKÉ BET

EČNOST

I

Konference s mezinárodní účastí

15. BETONÁŘSKÉ DNY 2008 spojené s výstavou BETON 2008

Jubilejní 15. Betonářské dny (BD 2008) nabídnou v roce 2008 dvě výjimečná programová obohacení: bude na nich připomenuto 15 let trvání a činnosti České betonářské společnosti ČSSI a dále je v jejich průběhu plánováno vyhlášení vítězů ECSN soutěže o vynikající evropskou betonovou konstrukci. Tato významná událost přivede letos do Hradce Králové autory vyznamenaných staveb a některé tyto stavby budou v programu BD 2008 také prezentovány. Samotné 15. Betonářské dny nabídnou opět vysokou úroveň odborného programu přednášek, sekce posterů i oblíbeného Betonářského kina. V programu bude opět několik přednášek význačných zahraničních odborníků, které budou věnovány zahraničním stavbám z betonu a aktuálním trendům současného betonového stavebnictví. Před závěrem roku nabídnou BD 2008 i bohatý společenský program, tradiční dva společenské večery, tematickou odbornou výstavu, dostatek prostoru a příjemné zázemí. Česká betonářská společnost ČSSI jako pořadatel a ČBS Servis, s. r. o., jako organizátor konference se budou snažit, aby se očekávaných 750 účastníků 15. Betonářských dnů cítilo v Hradci Králové opět dobře. TEMATICKÉ OKRUHY A Beton v životním prostředí člověka (pohledový beton, beton v architektuře, beton a udržitelný vývoj) B Výzkum, technologie výstavby a materiálu C Koncepce, modelování a navrhování betonových konstrukcí D Významné realizace (budovy, mosty, tunely a další zajímavé stavby z betonu v ČR i zahraničí) VĚDECKÝ VÝBOR Ing. Milan KALNÝ, předseda Doc. Ing. Jiří DOHNÁLEK, CSc., Doc. Ing. Rudolf HELA, CSc., Ing. Michal MIKŠOVSKÝ, Prof. RNDr. Ing. Petr ŠTĚPÁNEK, CSc., Ing. Vlastimil ŠRŮMA, CSc., MBA, Ing. Jaroslav VÁCHA, Prof. Ing. Jan L. VÍTEK, CSc. VÝSTAVA BETON 2008 Výstava výrobků, technologií a firem zabývajících se betonem a betonovými konstrukcemi proběhne souběžně s konáním konference v prostorných foyerech jednacích sálů Kongresového centra Aldis.

27. a 28. listopadu 2008 Hradec Králové, Kongresové centrum ALDIS

KONTAKTNÍ SPOJENÍ A DALŠÍ INFORMACE ČBS Servis, s. r. o. Sekretariát BD 2007 Samcova 1, 110 00 Praha 1 ☎ +420 222 316 173, +420 222 316 195 +420 222 311 261 [email protected] URL www.cbsbeton.eu

www.easycrete.cz

V Ý R O B C Ůznačkový CEMENTU ČR EASYCRETE®S -VA Zprvní beton

S VA Z

V ÝROBC Ů B ETON U

ČESKÁ

ČR

B ETONÁŘSK Á SP OLEČ NOST

ČSSI

Realizace betonových staveb, od nejmenších až po ty nejnáročnější, může být nyní snadná a rychlá. od výrobce S D R U ŽKvalita ENÍ PR O předního S A N AC E B ETONOV ÝC H

KONSTR U KC Í

transportbetonu, snadná zpracovatelnost a ekonomická výhodnost jsou jedny z mnoha předností, proč zvolit EASYCRETE® do svých projektů.

2008 V ÝŠKOVÉ STAVBY A KONSTRUKCE

Recommend Documents