2011 POZEMNÍ STAVBY

1/2011

POZEMNÍ STAVBY

SPOLEČNOSTI A SVAZY PODPORUJÍCÍ ČASOPIS

CO NAJDETE V TOMTO ČÍSLE

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

22 /

JÁMA – PODZEMNÍ VILA VE ŠVÝCARSKÝCH LÁZNÍCH VALS

MUZEUM HISTORIE HOLOKAUSTU V PAMÁTNÍKU YAD VASHEM V JERUZALÉMU

ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA A OPERAČNÍ CENTRUM AUTOBUSOVÉ DOPRAVY V THIAIS NA OKRAJI PAŘÍŽE

/ 8 18 /

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

HUDEBNÍ DIVADLO V GRAZU

10 /

MÓDNÍ DŮM LABELS 2 NA NÁBŘEŽÍ SPRÉVY V BERLÍNĚ

STRUKTURNÍ MATRICE

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

/ 14

ROZŠÍŘENÍ MUZEA MODERNÍHO UMĚNÍ VE FRANCOUZSKÉM LILLE

/3

/ 42

OBSAH

❚

CONTENT

ROČNÍK: jedenáctý ČÍSLO: 1/2011 (vyšlo dne 15. 2. 2011) VYCHÁZÍ DVOUMĚSÍČNĚ VYDÁVÁ BETON TKS, S. R. O., PRO: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí VYDAVATELSTVÍ ŘÍDÍ: Ing. Michal Števula, Ph.D. ŠÉFREDAKTORKA: Ing. Jana Margoldová, CSc. PRODUKCE: Ing. Lucie Šimečková

Ú V O DNÍ K Jana Margoldová

V Ě D A A VÝ Z KU M /2

S TAV E B NÍ KO NST R U K C E MUZEUM HISTORIE HOLOKAUSTU V PAMÁTNÍKU YAD VASHEM V JERUZALÉMU

/3

Ondřej Šteger /8

ROZŠÍŘENÍ MUZEA MODERNÍHO UMĚNÍ VE FRANCOUZSKÉM LILLE

/ 64

STUDIUM VLIVU TVARU, VELIKOSTI A ZPŮSOBU PŘÍPRAVY ZKUŠEBNÍHO TĚLESA NA VÝSLEDEK ZKOUŠKY STATICKÉHO MODULU PRUŽNOSTI BETONU V TLAKU Petr Huňka, Jiří Kolísko / 69

Manuelle Gautrand

/ 10

HUDEBNÍ DIVADLO V GRAZU

/ 14

MÓDNÍ DŮM LABELS 2 NA NÁBŘEŽÍ SPRÉVY V BERLÍNĚ

HYDROFOBNÍ IMPREGNACE BETONU PROSTŘEDEK PRO ZVÝŠENÍ ODOLNOSTI BETONU PROTI ÚČINKŮM CH.R.L.

/ 18

Jiří Kolísko, Daniel Dobiáš, Petr Huňka

JÁMA – PODZEMNÍ VILA VE ŠVÝCARSKÝCH LÁZNÍCH VALS

/ 22

BYTOVÝ DŮM SLUNEČNÍ VĚŽ

Jan Piskora

/ 26

PREFABRIKOVANÁ KONSTRUKCE NOVÉ VÝROBNÍ HALY VW V BRATISLAVĚ

Ján Olexík, Libor Švejda

/ 28

FRANTIŠEK KLOKNER – ZAKLADATEL VÝZKUMNÉHO A ZKUŠEBNÍHO ÚSTAVU HMOT A KONSTRUKCÍ STAVEBNÍCH

Vladislava Valchářová

/ 76

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

/ 78

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA

/ 80

F IR E MN Í PR E Z E N TAC E

ZÁCHYTNÉ GARÁŽE A MEZIVÁLEČNÁ PRAHA

Skanska Betosan RIB RECKLI Holcim SMP CZ Ing. Software Dlubal ČMB ČBS – fib Symposium SSBK

Petr Vorlík

/ 32

MATE R I Á LY A T E CH N O L OG I E STRUKTURNÍ MATRICE

/ 42

BETONOVÁ KÁNOE

Dagmar Malá, Jan Kratochvíl 1/2011

❚

/ 46

/ 72

A K T U A L I TY

H IS TO R I E

technologie • konstrukce • sanace • BETON

GRAFICKÝ NÁVRH: 3P, spol. s r. o. Radlická 50, 150 00 Praha 5 ILUSTRACE NA TÉTO STRANĚ: Skica MUMUTH v Grazu, archív UNStudio

EKONOMICKÁ ANALÝZA KONSTRUKCÍ Z POHLEDOVÉHO BETONU

ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA A OPERAČNÍ CENTRUM AUTOBUSOVÉ DOPRAVY V THIAIS NA OKRAJI PAŘÍŽE

Emmanuel Combarel, Dominique Marrec

TECHNOLOGICKÉ ASPEKTY VÝVOJE A APLIKACE VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU V PODMÍNKÁCH ČESKÉ REPUBLIKY – ČÁST I. ÚVOD A SLOŽKY VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU Ivailo Terzijski / 54

REDAKČNÍ RADA: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda), Prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místo předseda), 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.

/ 27 / 41 / 41 / 63 / 65 / 75 / 77 / 3. str. obálky / 3. str. obálky / 4. str. obálky

SAZBA: 3P, spol. s r. o. Radlická 50, 150 00 Praha 5 TISK: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5 ADRESA VYDAVATELSTVÍ A REDAKCE: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 www.betontks.cz REDAKCE, OBJEDNÁVKY PŘEDPLATNÉHO A INZERCE: tel.: 224 812 906, 604 237 681, 602 839 429 e-mail: [email protected] [email protected] ROČNÍ PŘEDPLATNÉ: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH 21 EUR (+ poštovné a balné 7,20 EUR), cena bez DPH, studentské 270,- Kč (včetně poštovného, bez DPH) Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. FOTO NA TITULNÍ STRANĚ: Detail fasády budovy RATP v Thiais, více v čl. na str. 8, foto: Benôit Fougeirol. BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVODNÍK

❚

EDITORIAL

MILÉ ČTENÁŘKY, MILÍ ČTENÁŘI, zdravím Vás v prvním čísle nového ročníku časopisu, už jedenáctého. Začínáme společně druhou dekádu a jsem zvědavá, jak na tom beton, jako materiál, bude, až ji budeme uzavírat. Když si listuju čísly prvních ročníků časopisu po roce 2000 a těmi z posledních let, je mezi nimi z hlediska obsahu podstatný rozdíl. Co jsme před deseti lety věděli o vysokopevnostních betonech – že je snad někde vyvíjejí, ale nás jako by se to netýkalo, samozhutnitelné betony na tom nebyly o mnoho lépe, možná někteří technologové si v laboratořích opatrně zkoušeli, zda ten beton opravdu poteče bez vibrování, když ho namíchají tak, jak se na konferencích přednáší. A plochy pohledových betonů si dovolilo jen pár výstředních nadšenců, kteří našli společnou řeč s architekty, ale dodavatel stavby z nich byl převážně nešťastný, i když se dušoval, že s pohledovým betonem už má zkušenosti. Dnes jsou samozhutnitelné betony užívány v některých prefách více než běžný beton. Ukázalo se, že jejich dobré vlastnosti mohou převážit i jejich vyšší cenu. Jsou dodávány i do konstrukcí stavěných monolitickou technologií, protože se opravdu dostanou do míst, kam by se běžný beton s největší pravděpodobností ani při pečlivém hutnění nedostal. Postupně se objevují v konstrukcích vysokopevnostní betony a ukazuje se, že jejich vyšší jednotková cena nemusí vždy celou stavbu úměrně zdražit, neboť objem uloženého kvalitního betonu je významně menší. To má všechny možné souvislosti, které lze využít v argumentacích o udržitelném rozvoji, snižování uhlíkové stopy... Stavby z pohledového betonu se postupně objevují v sídlech, městech a vesnicích, a je zajímavé, že tam, kde přijali jednu veřejnou budovu s pohledovým betonem, se přiznaný beton brzy objevuje znovu na dalších. Jakoby se místní po seznámení se s ním, přestali betonu bát. A tak jako v zemích „betonově“ rozvinutých před osmdesáti lety, teď i u nás se beton objevuje na církevních stavbách. Církev jakoby se chtěla vymanit ze svého konzervativního závoje, nabízí veřejnosti, i nevěřící, moderní stavby z betonu ve veřejném prostoru. Co bude na poli betonu za dalších deset let? Myslím, že v naší republice se budeme dále zvolna osmělovat a zkoušet to, co si v zahraničí už ověřili a potvrdili jako přínosné. Mohlo by to probíhat rychleji, podmínkou je však zájem veřejnosti. Předvolební kampaně loňského supervolebního roku mne příliš optimismem nenaplnily. Z plakátů různých politických stran se nesla hesla o omezování množství betonu a nahrazování ho všemožnou zelení. Ta hesla byla naprostý nesmysl, po shrabaném listí se jezdit nedá, nebylo tedy třeba se jimi zabývat. Proč v nich ale to negativní zastupoval beton? Proč se v nich nehorovalo proti oceli, zdivu nebo sklu? Proč u nás předražené státní zakázky a možnou korupci nahrazuje ve volebních heslech beton? Proč je slovo beton používáno ve zkratce nadpisu článku pro označení arogance, síly a hrubosti i v poměrně renomovaných společenských týdenících? Ti, kteří přemýšlejí nad tím, proč a jak se lidská společnost vyvíjí, říkají, že si své zážitky, svou spokojenost či nespoko2

jenost v životě promítáme do hmotných věcí, které nás obklopují. Přestože masová panelová výstavba v šedesátých až osmdesátých letech přinesla pro mnoho rodin zvýšení kvality jejich života z hlediska vybavenosti bytu (tekoucí teplá voda, vytápění), změnila jim i osobní život. Z tradičních vesnických společenství se dostali do zcela nového prostředí, kde museli radikálně změnit svůj způsob života. Nový byl sice pohodlnější, ale byl taky zajímavější? Lidé přišli o své činnosti, které pro ně byly i určitou realizací a relaxací po práci. Pro mnohé další byl život na sídlištích nesnadný z pohledu obtížné identifikace s jednotvárným, uniformním prostředím, které mohli jen obtížně ovlivnit k lepšímu, zato vandalismus a devastace probíhaly poměrně snadno. Obyvatelům panelových domů se tedy žilo snadněji, ale to nedává jistotu, že také celkově spokojeněji, a tím kvalitněji. Stejně jako se byt v paneláku nedal předělat po svém tak, jako to bylo možné v cihelném domě, nedalo se ani v životě nic moc měnit. O všem rozhodovala strana a vláda; mluvila i do těch sídlišť a většinou je nevylepšila. Pro mnohé se stal beton, který je doma obklopoval, symbolem té doby, žádané průměrnosti a všeobecné nespokojenosti. Porevoluční obrat k architektuře předválečné nebyl způsoben jen její v celku lepší kvalitou, ale i zážitky a vzpomínkami, přímými i zprostředkovanými, na dobu, kdy se každý rozhodoval sám za sebe a za svá rozhodnutí nesl svou zodpovědnost. Sice se zdá, že už jsme někde jinde, oslavili jsme dvacet let od revoluce, ale životní stereotypy přežívají generace. Ty velké plakáty, z kterých na nás několik týdnů shlíželi uchazeči o naše hlasy, v nás měly prostřednictvím betonu vyvolat negativní emoce a nalákat nás na zelenější, zdravější a zajímavější perspektivy. V čísle, které právě otevíráte, vám představujeme několik staveb různého typu: památník, divadlo, muzeum umění, obchodní dům, centrum autobusové veřejné dopravy a rodinný rekreační objekt v horách. Všechny mají silný vnitřní náboj, tj. mají genius loci. Jsou to stavby z betonu a beton je přiznaný, nezakrytý, pohledový. Betonové povrchy jsou různé od syrových, hrubých režných až po jemné krajkoví. Vždy je však ten betonový povrch součástí celkového výrazu stavby a vyjadřuje prostřednictvím invence architekta přání stavebníka. Individuálnost, aktivita, svoboda rozhodování a tvořivost si o použití betonu přímo říkaly, žádný jiný materiál by nebyl schopen naplnit představy tak, jako beton. Až se i u nás stane beton materiálem s touto symbolikou, přestanou mít předvolební plakáty z loňského roku smysl. Kvalita materiálu a kvalita odvedené práce v tomto procesu mají svou roli, stejně důležitá je však i změna myšlení. Zvládneme to za deset let? Přeji Vám po studené zimě krásné slunečné jaro a brzký rozjezd stavební sezony. Budeme pro Vás připravovat i nový ročník časopisu tak, aby byl zdrojem inspirace, poučení a snad i trochu zábavou.

BETON • technologie • konstrukce • sanace

Jana Margoldová

❚

1/2011

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E

❚

STRUCTURES

MUZEUM HISTORIE HOLOKAUSTU V PAMÁTNÍKU YAD VASHEM V JERUZALÉMU ❚ HOLOCAUST HISTORY MUSEUM AT YAD VASHEM IN JERUSALEM Muzeum historie holokaustu je nejdůležitější částí památníku Yad VaShem v Jeruzalému. Článek popisuje návrh konstrukce muzea v souvislosti s uspořádáním vnitřních expozic a zaměřuje se na pečlivost a pozornost, která byla věnována technologii výstavby betonové konstrukce. ❚ Holocaust history museum is the culmination of Yad Vashem in Jerusalem. A design of the museum building structure in connection with interior expositions is described in the article and care and attention paid to casting of concrete are emphasized.

Na kopci nad jeruzalémským údolím Ein Kerem byl po deseti letech budování v březnu 2005 otevřen veřejnosti nový komplex Yad VaShem, jeden z nejznámějších památníků obětem holokaustu na světě. Původní instituce památníku byla založena v roce 1953 zvláštním zákonem Knessetu (izraelský parlament) a jeho nejdůležitějším zaměřením je shromažďovat a ochraňovat vzpomínky na minulost a vzdělávat mladou generaci o holokaustu a jeho významu. Součástí nového rozsáhlého muzejního komplexu jsou Muzeum historie holokaustu, Muzeum umění, výstavní pavilony, Výukové, Vizuální a Návštěvnické centrum a synagoga. MUZEUM HISTORIE HOLOKAUSTU

Muzeum historie holokaustu je jednou z nejdůležitějších částí památníku Yad VaShem od jeho založení. Jeho nová budova, která nahradila původní, se tak stala přirozeným centrem komplexu. Příběh holokaustu nemá srovnání, a architekt si jasně uvědomoval, že památky na něj nelze uchovávat v tradiční budově. Nezvyklá budova Muzea historie holokaustu, vizuálně nejvýraznější stavba na návrší, je však přiměřená citlivému místu a okolním stavbám se silným obsahem. Architekt ji navrhl jako místo archeologických nálezů. Aby zachoval pastorální charakter hřebene Hory vzpomínek (Mt. of Remembrance) a vyhověl požadavkům památníku, že Sál vzpomínek (Hall of Remembrance), ohnisko vzpomínkových akcí v předchozích letech, si má uchovat svůj centrální význam, rozhodl se pro konstrukci štíhlého trojbokého kvádru, který bude vodorovně procházet horským hřebenem z jihu na sever. Většinu konstrukce tak skryl pod zem a viditelné části dávají jen zkreslenou představu o jejích skutečných rozměrech (4 200 m2). Uvnitř budovy je nejdůležitějším nový způsob uspořádání výstavního prostoru. Místo tradičních muzeálních instalací jsou zde podzemní galerie „navlečeny“ podél hlavní chodby trojúhelníkového příčného řezu. Při vstupu do ní si 1/2011

❚

1 Obr. 1 Letecký pohled na vrchol Hory vzpomínek s komplexem Památníku Yad Vashem Fig. 1 Aerial view of the Mt. Remembrance top plateau with a complex of Yad Vashem monument


❚

3


2a 2b

3a

4

3b

návštěvník vstupů do jednotlivých galerií nevšimne, vidí před sebou jen téměř 200 m dlouhý úzký prostor osvětlený denním světlem z vysoko položeného světlíku. Teprve pomalu a postupně objevuje jednotlivé historické a tematické kapitoly v deseti bočních galeriích, z nichž každá je zaměřena na určitou část historie holokaustu. Muzeum zobrazuje historii holokaustu různými způsoby, vystavuje zachovalé originální pozůstatky po obětech, dokumenty, doklady, svědectví, filmy, literaturu, deníky, dopisy, umělecké práce a multimediální formou podává svědectví přeživších a jejich osobní vzpomínky. Členitý charakter konstrukce umožňuje kurátorům muzea připravovat příležitostné výstavy z nově objevených památek a dokumentů o holokaustu, aniž by tím byla narušena celistvost stálé expozice muzea. Nová konstrukce převážně z pohledového železobetonu představuje svým tvarem položeného trojbokého hranolu zdi, které se nad Židy v Evropě zavřely. Po délce jsou na některých místech hranolu mezi vstupy do galerií a centrálním chodníkem uměle vytvořené široké příkopy představující fyzickou překážku, kterou musí návštěvník překonat. Různá přerušení napříč přes chodbu směřují návštěvníka do tmavých galerií, ale světlo na konci chodby ho přitahuje. Prohlídka vrcholí v Sále jmen (Hall of

3c


❚

1/2011

❚

STRUCTURES

Names). Stěny sálu jsou pokryty policemi s šanony, ve kterých jsou zapsána jména obětí holokaustu. Ve středu sálu je zavěšen kužel, na jehož vnitřním povrchu jsou nalepeny fotografie obětí. Pod ním je v podlaze do skály vykopán symetrický kužel až k hladině spodní vody – na památku těch, jejichž jména nebudou nikdy nalezena. Na severu kvádr muzea jako šíp vyráží ze země a otvírá se světlu působivou konzolou nad údolím s výhledem na moderní Jerusalem. Je to osvobozující potvrzení života po děsivém prožitku smrti.

5a 5b

V Ý S TAV B A M U Z E A

Během projektové a přípravné fáze proběhla řada schůzek architekta s dodavatelem i stavebníkem, kdy se vyjasňovala vzájemná očekávání a představy, zejména směrem ke kva-

Obr. 2 Vstup do památníku, a) přístupová plošina, b) interier vstupního pavilonu ❚ Fig. 2 Entrance into the monument, a) exterior plateau, b) interior of the entrance pavilion Obr. 3 Hlavní 180 m dlouhá chodba se vstupy do bočních galerií, a), b), c) ❚ Fig. 3 Main 180 m long hall with entrances into side galleries, a), b), c) Obr. 4

Sál jmen

❚

Fig. 4

Hall of names, a), b)

Obr. 5 Konstrukce během stavby, a), b) ❚ Fig. 5 Structure during the erection, a), b)

4a

1/2011

4b

❚


5


6

❚

STRUCTURES

7

litě a vzhledu betonu. Prezident muzea se před zahájením výstavby osobně setkal s vedoucím betonárny a zdůraznil mu vysokou důležitost projektu z hlediska národního, historického i emocionálního. Protože většina prvků je z pohledové-

ho betonu a jeho kvalita, textura i barva byly mimořádně důležité, věnoval dodavatel čerstvého betonu zakázce velkou pozornost. Na starost ji dostali nejlepší technologové, důraz byl kladen na laboratorní zkoušky tak, aby výsledný beton naplnil očekávání zákazníka.

Byl vybrán beton C40 a po zhlédnutí množství vzorků a jejich variant se klient rozhodl pro světle šedý beton, do kterého bylo použito 60 % CEMI a 40 % bílého cementu. Betonárna pro zakázku nakoupila všechno potřebné kamenivo z jednoho lomu, dokon-

Obr. 6 Konec expozice muzea s vyhlídkou na město Fig. 6 End of the exposition with a view of the city

❚

Obr. 7 Konce konzoly s kotvami předpínacích lan ❚ Fig. 7 Ends of cantilevers with anchors of tension cables Obr. 8 Detail podpůrné konstrukce zasklení na hřbetu betonového hranolu ❚ Fig. 8 Detail of the supporting structure of glazing on the back of concrete prism Obr. 9 Noční pohled na konstrukci muzea se svítícím Jeruzalémem v pozadí ❚ Fig. 9 Night exterior view of the building with illuminated Jerusalem on the background

8

6


❚

1/2011

❚


STRUCTURES

9

ce ze stejného ložiska, aby byla zajištěna co možná nejvyšší stejnoměrnost barvy betonu. Před zahájením vlastních betonáží objektu byly na staveništi provedeny zkušební betonáže, při kterých si dodavatel vyzkoušel, jak mohou různé i zdánlivě nepatrné vlivy působit na vstupní suroviny, výrobu a uložení betonu a ovlivnit konečnou kvalitu výsledné konstrukce. Dodavatel vyzkoušel několik druhů bednění, odbedňovacích prostředků a způsobů ukládání betonu. O všem byly vedeny podrobné záznamy. Po vyhodnocení výsledků byl vybrán postup, který zaručoval, že výsledek bude mít stálou a bezchybnou kvalitu. Pro stejnoměrný vzhled betonu byla důležitým parametrem i rovnoměrnost dodávek čerstvé betonové směsi na staveniště bez zbytečných prodlev, které by se na povrchu samozřejmě 1/2011

❚

projevily. Staveniště bylo od betonárny vzdálené 7 km, což bylo pro udržení rovnoměrnosti dodávek významné. Mezi další neopominutelné požadavky pro udržení kvality patřilo vymytí každého mixu před naplněním čerstvým betonem a přísná a přesná kontrola navážených objemů kameniva, příměsí, přísad i cementu. Do konstrukce muzea bylo celkem uloženo cca 2 000 m3 betonu nejvyšší kvality. Na inaugurační ceremonii po dokončení celého projektu se zástupcům dodavatele dostalo veřejného poděkování a ocenění kvalitně provedené konstrukce.

ní, výstavní pavilony, Výukové, Vizuální a Návštěvnické centrum a Památník dětem přispívají k mozaice představ a znalostí návštěvníků z 21. století o vyvražďování Židů v Evropě ve století 20. Klient Architekt Generální dodavatel Dodavatel betonu Plocha Dokončeno Cena

Yad Vashem Holocaust Martyrsánd Heroes´Remembrance Authority Moshe Safdie, Safdie Architects Minrav Ltd Readymix Industries (Israel) Ltd. 17 700 m2 2005 94 mil. USD

Fotografie na obr. 2a, 5 a 8 z archívu Readymix

Z ÁV Ě R

Industries (Israel) Ltd., obr. 1, 2b, 3, 4, 6, 7 a 9

Muzeum historie holokaustu je středem celého komplexu, není však ve sdělování hrůzných zkušeností osamoceno. Všechny další části památníku, Muzeum umě-

Timothy Hursley


Z podkladů Safdie Architects a Readymix Industries (Israel) Ltd. připravila Jana Margoldová

7


❚

STRUCTURES

ADMINISTRATIVNÍ BUDOVA A OPERAČNÍ CENTRUM AUTOBUSOVÉ DOPRAVY V THIAIS NA OKRAJI PAŘÍŽE ❚ ADMINISTRATION BUILDING AND BUS OPERATION CENTRE IN THIAIS IN PARIS

1a

Emmanuel Combarel, Dominique Marrec Nová moderní administrativní budova pro pařížské autobusové centrum RATP v Thiais jakoby vyrůstala přímo ze země. Rozsáhlá tmavá plocha parkoviště přechází nepozorovaně do šedých stěn s jednoduchou pravidelnou strukturou. Autobusové centrum v Thiais je první budovou, jejíž fasáda je celá pokryta prefabrikovanými panely z Ductalu.

❚ A modern

administration building for the Paris Transport Authority RATP appears to surface out of the ground. The dark surface of the car park merges seamlessly with the facade. The Thiais bus centre is the first building ever to be completely covered with a Ductal skin.

Každý den prochází budovou RATP (Régie Autonome des Transports Parisiens), jednoho z center rychle rostoucího systému veřejné dopravy v Paříži, okolo osmi set řidičů autobusů. Vedle nich přicházejí administrativní a servisní pracovníci, členové ostrahy, dispečeři sledující a organizující každodenní plynulý provoz téměř dvou set autobusových linek ve východních a jižních oblastech Paříže ad., takže pestrá směsice profesí, jejichž činnosti se mění v závislosti na mnoha okolnostech. Místo, kde se o stavbě centra uvažovalo, je sevřeno mezi rozsáhlým objektem autobusových garáží (300 autobusů) a sjezdovými a nájezdovými rampami mimoúrovňového křížení několikapruhových silnic. Tedy žádná typická městská zástavba, ani obchodní centra, ale zdánlivě nahodilé střídání asfaltových a betonových ploch je nejvýraznější charakteristikou okolí. Může to být podnětem k architektonickému návrhu? Mohutný monolit (35 × 35 m) s oblými hranami jakoby vy 8

1b

růstající přímo z betonové plochy v sobě na dvou podlažích ukrývá různorodý program autobusového centra. Fasáda „s nesmekavou úpravou“ tvořená tenkými (30 mm) prefabrikovanými betonovými panely z Ductalu, ultra-vysokohodnotného betonu vyztuženého vlákny, plynule obloukem přechází z okolní plochy do svislé stěny a nahoře se opět obloukem stejného poloměru stáčí na parapet střešní terasy (obr. 1). Vnější povrch panelů je zdůrazněn kruhovými výstupky připomínajícími kostičky známé stavebnice Lego. Tmavošedý beton má barvu okolních odstavných ploch, takže hranol budovy by splýval s okolím, nebýt několika ostrých „chirurgických“ řezů do jeho hmoty vyplněných střídavě kontrastním žlutým, modrým, červeným a zeleným zasklením. Prefabrikované betonové fasádní prvky jsou vyrobeny z vláknobetonu velmi vysoké pevnosti bez standardního kameniva, což umožnilo navrhnout je neobvykle tenké. Mezi kruhovými výstupky na povrchu prvků (průměr 24 mm, výška 7 mm) jsou jen 14 mm široké mezery – i to vyžadovalo neobvyklou pečlivost a přesnost při výrobě (obr. 2 a 3). Celá fasáda byla ve zvoleném modulu rozdělena na jednotlivé panely pěti standardních tvarů, takže gumové matrice byly používány opakovaně a náklady výroby se i přes její náročnost udržely v rámci omezeného rozpočtu. Ve Francii bývalo obvyklé izolovat obvodové stěny na jejich vnitřním povrchu. To však přinášelo obtíže s řešením tepelných mostů v místech napojení vodorovných konstrukcí, proto se u nových objektů přechází na izolační systém při vnějším povrchu budov. Návrh autobusového centra však byl zpracován ještě před touto změnou.


❚

1/2011


❚

STRUCTURES

2a 2b

1c

Výsledný návrh budovy splnil zadané požadavky: neformální homogenní betonová nosná konstrukce se zavěšenou prefabrikovanou betonovou fasádou – materiálová jednoduchost, preciznost v návrhu i provedení, mechanická odolnost a trvanlivost v náročném prostředí. Program zahrnuje i výstavbu nové vrátnice a přístřešku pro kola zaměstnanců centra. Architektonický návrh Návrh konstrukce Prefabrikované betonové fasádní panely Beton/cement

3

Emmanuel Combarel Dominique Marrec, Architectes, Paříž Betom, Versailles Betsinor, Courriére, www.betsinor.com LaFarge, Paříž

Emmanuel Combarel Dominique Marrec Architectes 7, Passage Turquentil, 75011 Paris, France e-mail: [email protected] www.combarel-marrec.com Fotografie na obr. 1a, b – Philippe Ruault, obr. 1c a 2 Benôit Fougeirol, obr. 3 ECDM Arch. Obr. 1 Fasády administrativní budovy autobusového centra RATP v Thiais u Paříže, a), b), c) ❚ Fig. 1 Facades of RATP Bus Administrative Centre in Thiais near Paris, a), b), c) Obr. 2 Fasádní panely s dvojitou křivostí, a), b) panels with double bend, a), b) Obr. 3 Tenké fasádní panely vyrobené z Ductalu facade panels made from Ductal

1/2011

❚

❚

Fig. 2 ❚

Fig. 3

Facade Thin


9

1

ROZŠÍŘENÍ MUZEA MODERNÍHO UMĚNÍ VE FRANCOUZSKÉM LILLE ❚ EXTENSION OF THE MUSÉE DÁRT MODERNE OF LILLE Manuelle Gautrand Článek popisuje proces návrhu rozšíření Muzea moderního umění v Lille. S reorganizací původního muzejního prostoru se přidáním nových galerií získala dostatečná plocha pro vystavení dalších sbírek moderního umění. Konstrukce kombinuje užití monolitické (SCC) a prefabrikované (Ductal) betonové technologie. ❚ The main aim of the brief was to reconstitute an existing museum space, this while adding new galleries to house a new collection of modern art works. A structure is composed of cast-in-situ concrete (SCC) and prefab panels (Ductal).

Programem tohoto projektu byla restrukturalizace a rozšíření Muzea moderního umění v Lille (obr. 1). Původní budova muzea z roku 1983 navržená Rolandem Simounetem stojí v krásném parku ve Villeneuve dÁscq na okraji města a je ceněná z historického i architektonického hlediska. Hlavním cílem byla reorganizace vnitřního spojitého muzejního prostoru tak, aby se přidáním nových galerií získala dostatečná plocha pro vystavení jedinečných sbírek umění z období Art Brut. Bez ohledu na význam původních Simounetových konstrukcí autorka návrhu od počátku spíše než odstup od původní budovy zvažovala přímé propojení s ní. Nechala se náladou Simounetovy architektury inspirovat, snažila se jí porozumět a rozvíjet ji tak, aby nový projekt nebyl vůči ní odměřený a rezervovaný. Dostavba jakoby obaluje stávající budovu muzea ze severu a východu dlouhými, vějířovitě rozevřenými výběžky poskládanými z kvádrů s ostrými rovnými hranami. Na vnitřní straně těsně semknutá žebra zastřešují restauraci s kavárnou otevřené do centrálního pa10

tia, zatímco na vnější straně jsou žebra rozvolněnější a vytvářejí prostorné galerie kolekcím Art Brut. Nebylo záměrem soutěžit s architekturou stávající budovy, ale s novým účelem dosáhnout jejího rozvoje. Nový projekt zachovává stejné měřítko objemů, drží stejnou základní linii, ale rozvíjí je volně. Art Brut galerie si udržuje pevnou vazbu s okolím, ale současně je navržena tak, aby umocňovala díla v ní vystavená. Jsou to silná individualistická díla, na která nestačí jen pohlédnout cestou kolem. Uspořádání galerie umožňuje návštěvníkům seznamovat se s nimi postupně, z různých stran, jak se k nim zvolna přibližují. Architektura je místy uzavřená do sebe, to aby chránila vystavené objekty, které jsou často křehké a vyžadují jen citlivé osvětlení. V zákoutích mezi konci výběžků galerie se otevírají nádherné průhledy do okolního parku a přinášejí čerstvý vzduch k nadechnutí před další prohlídkou. Obal je střízlivý – hladký neupravovaný beton chrání vnitřní prostředí před přemírou denního světla. Barva betonu je světlá, neurčitá měnící se dle intenzity dopadajícího světla.

2 Obr. 1 Původní budova Muzea moderního umění v Lille ❚ Fig. 1 An existing building of the Musée dÁrt Moderne of Lille Obr. 2 Model dostavby budovy muzea ❚ Fig. 2 Model of the existing building with the new extension Obr. 3 Střechy původního objektu se staveništěm nového rozšíření muzea ❚ Fig. 3 Roofs of the existing building with the building site of the new extension Obr. 4 Monolitické betonové konstrukce dostavby rozšíření muzea ❚ Fig. 4 Cast-insitu concrete structures of the new extension

JEMNÝ BETON PRO ART BRUT

Projekt rozšíření muzea musel, k vyrovnání se s radikálním konstrukčním systémem původní Simounetovy architektury tvořené železobetonovým skeletem s cihelnými vyzdívanými stěnami, použít stejně strohé, ale současné výrazové prostředky a symboly. Beton, který se objevuje v pásech na římsách Simounetových budov jako završení čistých cihelných bloků, byl přirozenou volbou materiálu pro navrhované rozšíření.

Postavit 2 000 m2 tenkých skořápek přístaveb vyžadovalo beton nejvyšší kvality. Prefabrikace byla zamítnuta, protože viditelné spoje mezi prvky (průvodní jev této technologie) by rušily zamýšlený organický výraz projektu. Pro monolitické betonové „schránky“ byl použit SCC beton zajišťující dokonalé vyplnění formy (obr. 3 a 4). Struk-


❚

1/2011

❚

3

4

tura povrchu byla vytvořena otiskem matric vložených do bednění k odsátí přebytečné vody a omezení vzniku pórů na povrchu a segregaci cementového šlemu. Nepravidelné tvary jednotlivých bloků výběžků a jejich složité vzájemné úhly vyžadovaly od řemeslníků pracujících pro dodavatele nosné konstrukce velice náročnou, téměř uměleckou, práci. 1/2011

❚

Pokud by se použilo ocelové bednění, snadno by se vyřešily otázky kritického zatížení bednění tlakem betonu u vysokých stěn (až 12 m). Jeho nedostatkem však byla malá flexibilita, takže byla dána přednost dřevěnému bednění, které umožňovalo přizpůsobovat jeho tvary spojitě se měnící geometrii objemů objektů. Otisknutí biomorfních motivů do po-


STRUCTURES

vrchu betonu (30 mm hlubokých se sraženými hranami) si vyžádalo množství zkoušek. V počátečním období se uvažovalo o použití potištěných matric ověřených při výstavbě protihlukových bariér podél dálnic. Výsledky však nesplnily zcela očekávání, a proto byla hledána jiná metoda. Zkoušky pomohly vyladit postup otisknutí motivů do třiceti dvou naprosto náhodně položených neopakovaných tvarů (obr. 5). Pro vysoké tenké svislé stěny bylo bednění sestavováno z překližky potažené polyuretanem, aby se omezilo nebezpečí „potrhání“ jemného povrchu betonu při odbedňování. Pro odstávající části a výstupky nebo v místech nepravidelných úhlů byly bednicí desky individuálně upravovány a potahovány tenkým filmem pryskyřice v dílně na staveništi. Tyto díly tak mohly být použity pouze jednou. Pro přesné umístění jednotlivých prvků vzorku k otištění do betonu byly rozkresleny přesné šablony na polyesterovou membránu, která byla připevněna na bednicí desku. Po překreslení tvarů a jejich umístění na podklad byly jednotlivé prvky vzoru osazeny a zvnějšku přes desku přišroubovány (obr. 6 až 8). Betonové konstrukce dostavby kopírují tvar terénu kolem původních budov muzea, který je částí národní rezervace Parc du Héron. Možnost vnímat měnící se okolí uvnitř galerií bylo jedním ze zásadních požadavků na nový projekt a jeho výsledkem jsou hluboké „zálivy“ mezi jednotlivými sály a „otevřené“ fasády. Množství světla procházející fasádou musí být přesně a pozorně hlídáno, zná to každý kurátor, protože vystavená díla bývají na světlo citlivá a moderní umění není výjimkou. Betonové fasády tvoří jakési „potrhané závěsy“ kolem zakončení jednotlivých výběžků svazku. 30 % skel je nezakrytých a beton tvoří neobvyklý rámec výhledů do exteriéru. Charakter betonových konstrukcí a jejich velikost (rozpětí až 7,75 x 5,65 m) s množstvím jakoby náhodně rozmístěných otvorů neumožňoval použít tradiční betonářské postupy. Jako nejvhodnější se ukázal UPFC (Ultra-performing fibrous concrete) a výroba prefabrikátů. Výroba 250 m2 panelů z UPFC o tloušťce 90 mm vyžadovala přesné osazení šablon otvorů a návrh a přípravu neznatelných spár mezi panely a monolitickou částí stěn. 11


❚

STRUCTURES

6

5

7

Prefabrikovaná betonová konstrukce byla vyráběna z bílého Ductalu (vykazuje minimální riziko karbonatace betonu). Přesná stálá barva Ductalu zajišťuje udržení stálé a neměnné barvy betonu, aby všechny části konstrukce měly stejný barevný odstín. Na staveništi byly jednotlivé panely zavěšeny na betonové nosníky a upevněny k betonovým deskám do konečné pozice (obr. 9). Podobně jako stěnové panely byly vyrobeny i dveře do nových objektů – betonové panely z Ductalu 40 mm silné ozdobené stejným vzorem nepravidelných zaoblených otvorů. Vzor provází návštěvníky i v interiérech, stíny fasád na stěnách, odrazy ve skle vitrín s vystavenými exponáty, ale i na jejich speciálně vyřezaných zadních stěnách. Tak jako Roland Simounet navrhnul své objekty včetně úpravy střechy a vytvořil tak „páté“ fasády, dostavba Manuelly Gautrand svými dlouhými výběžky rozvíjí topografii místa (obr. 12 až 14). Její stěny ozdobené vytlačenými vzory přecházejí do střech stejné barvy se zapuštěnými okapními žlaby. Klient Architektonický návrh Projekt manažer Návrh nosné konstrukce Plocha dostavby Celková cena Realizace

8

9

Lille Métropole Communauté Urbaine Manuelle Gautrand Architecture Yves Tougard Khephren 3 200 m2 30 mil EUR (včetně DPH) 2002 až září 2009

Fotografie: obr. 1, 3, 4, 10, 11 a 13 Max Lerouge, obr. 12 a 14 Philippe Ruault, obr. 2, 5, 6, 7, 8 a 9 Manuelle Gautrand Manuelle Gautrand www.manuelle-gautrand.com připravila Jana Margoldová

12


❚

1/2011

❚


10

11

12

13

Obr. 5 Návrh prefabrikovaného panelu s rozmístěním otvorů ❚ Fig. 5 Design of a concrete panel with arrangement of voids Obr. 6 Rozkreslená šablona membrane stencil

❚

Fig. 6

Obr. 7 Vložky do forem a bednění into forms and formworks

❚

Real-size polyester Fig. 7

Obr. 8 Vložky připevněné na bednicí desce ❚ mountings screwed into place from the outside

Wooden inserts Fig. 8

Matrix

Obr. 9 Osazování fasádního panelu na monolitickou konstrukci ❚ Fig. 9 Fixing of a facade prefab panel on a cast in situ structure

STRUCTURES

Obr. 10 Interiér galerie s předsazenou děrovanou betonovou fasádou ❚ Fig. 10 Interior of the gallery with a concrete facade skin wall with voids Obr. 11 Interiér galerie s předsazenou děrovanou betonovou fasádou ❚ Fig. 11 Interior of the gallery with a concrete facade skin wall with voids Obr. 12 Vnější stěna galerie s otisknutým reliéfem ❚ Fig. 12 Exterior wall of the gallery with the imprinted motif pattern Obr. 13 Dokončená dostavba muzea extension of the museum

❚

Fig. 13

Completed

Obr. 14 Dokončená dostavba muzea completed extension of the museum

❚

Fig. 14

Night view of the

14

1/2011

❚


13

HUDEBNÍ DIVADLO V GRAZU MUSIC THEATRE IN GRAZ

❚ 1

Článek popisuje návrh nové budovy Hudebního divadla v rakouském Grazu. Autorům návrhu šlo o vyjádření úzké vazby mezi hudbou a architekturou a hledali společné rysy obou umění. Jako jeden z hlavních použitých materiálů si vybrali beton. Složité zakřivené betonové plochy zůstaly v prostorách přístupných veřejnosti nezakryté, přiznané. ❚ The design of the MUMUTH (Haus für Musik und Musiktheater), a faculty building for the University of Music and Performing Arts Graz (KUG), is described in the article. The desire was to make a building that is as much about music as a building can be. Complex concrete shape of the twist forms a central feature of the public

2a

space, around which everything revolves.

Vztah mezi hudbou a architekturou je klasický, příliš klasický pro mnoho současných architektů. To však není pohled autorů architektonického návrhu budovy Hudebního divadla při Universitě hudby a umění v rakouském Grazu (KUG). V UNStudiu mají rádi klasiku, ale s něčím navíc… Téma akustického prostoru, využívané pro svůj dramatický potenciál Le Corbusierem a Xenakisem, je pro ně stále předmětem fascinace a neuvěřitelného potenciálu.

2b 2c

Obr. 1 Divadlo hudby při KUG na Lichtenfelsgasse v Grazu ❚ Fig. 1 Music Theatre, part of KUG in Graz Obr. 2 Půdorysy budovy, a) 1. NP, b) 2. NP, c) 3. NP ❚ Fig. 2 Layouts of the building Obr. 3 lobby

Vstupní foyer

❚

Fig. 3

Entrance

Obr. 4 Schodiště mezi 1. a 2. NP ❚ Fig. 4 Staircase from the 1st to the 2nd floor Obr. 5 Řezy budovou, a) podélný, b) příčný ❚ Fig. 5 Sections of the building

14


❚

1/2011

3

Vzhledem k tomu, že divadlo MUMUTH je součástí University hudby a dramatických umění a je tedy místem, kde mladí hudebníci začínají sbírat své odborné zkušenosti, zdálo se jako více než vhodné navrhnout budovu tak, aby bylo zřejmé, že žije hudbou. Přání vyjádřit hudbu budovou tak, jak je to jen možné, zaměstnávalo architekty téměř deset let. Ačkoliv z vnějšku se projekt od jeho podoby na počátku podstatně změnil, dvě jeho vnitřní nosná témata přetrvala. První z nich je představa konstrukce s tak úzkým vztahem k hudbě jako pružiny. V prvním stadiu soutěže, kdy návrh byl jen velmi koncepční, autoři předpokládali pružinu s proměnným průměrem, která se může natahovat nebo stlačovat a skládat do sebe, takže její objem se různě mění. Budova tak může být používána s proměnnými objemy jeviště, hlediště, zkušebních a dalších prostor – organický prvek, spojitá linie pohlcující do sebe pravidelné intervaly a přerušení, změny směru a smyčky bez ztráty spojitosti. Věci visí za sebou jako prádlo na šňůře: sklo, beton a rozvody. Tyto principy zůstaly v mnohém zachovány, ačkoliv už nejsou tak zřejmé na fasádě, konstrukce sama je vstřebala. Čitelnost pružiny jako spirály je postupná. Návrh pro druhé stadium soutěže byl v duchu spirálového konceptu rozpracován – na jedné straně jednoduchá pravoúhle a horizontálně orientovaná konstrukce přechází na protější straně do složitější, členěné v menším měřítku. Je to princip spirály, která se větví do několika menších. To modeluje budovu jako prolínání přísného a nekompromisního černého bloku divadelního sálu se sérií „plujících“ – pohyb evokujících ob-

4

5a 5b

1/2011

❚


15

6

7

8

jemů tvořených foyer, schodišti a dalšími otevřenými prostory. Divadlo má veřejný charakter, který je v jedné části dynamický pohybem skupin lidí během různých akcí budovou a v jiné současně klidný, tichý a soustředěný při prožívání uměleckého zážitku v auditoriu nebo nácviku vystoupení ve studiích. Budova výšky 15,65 až 16,48 m (na ploše 2 800 m2) má jedno podzemní a čtyři nadzemní podlaží. Černá krabice sálu s jevištěm a hledištěm je umístěna v pravé části budovy a shromažďovací a komunikační prostory v levé části při pohledu z Lichtenfelsgasse. Do budovy jsou dva vchody. Od parku pro studenty a zaměstnance, dalo by se říci pracovní, a oficiální pro příchod na představení z Lichtenfelsgasse. Při představení je „studentský“ vchod uzavřen a prostor slouží jako šatny vybavené mobilními stojany a pulty. Foyer v 2. NP je dostatečně prostorné pro 450 diváků. Uspořádání v sále, rozdělení na hlediště a jeviště s orchestřištěm, lze přizpůsobit požadavkům představení od sólového koncertu po operu s plně obsazeným orchestrem. Zvedací plošiny (108 elektromechanicky řízených plošin) umož16

ňují jednoduše upravit uspořádání hlediště od plochého přes stupňovité až po „arénu“. Pocit prostoru volně protékajícího foyer vytváří zejména mohutná betonová spirála procházející mezi vstupním prostorem, hledištěm a zkušebními sály nad ním a spojující dohromady tři různé úrovně. Masivní betonový „skrut“ je jednou z nejodvážnějších konstrukcí, kterou architektonický ateliér zatím navrhnul. Je ještě odvážnější než známá spirála v už dokončeném Muzeu Mercedes-Benz ve Stuttgartu (také navrženo UNStudiem). Rozměry spirály vyžadovaly daleko větší preciznost sestavení bednění a osazení výztuže. K probetonování byl použit SCC beton pumpovaný do bednění zespodu místo napouštění ze shora, jak se častěji užívá. Spirála je ústředním prvkem veřejné části budovy, kolem kterého se vše točí. Osvětlení i detaily jsou navrženy a zpracovány tak, aby zdůrazňovaly dojem vlny. Spirála je nasvícená shora světly zapuštěnými v podhledu stropu, který je tvořen lamelami z tmavého dřeva rozbíhajícími se od spirály ve zvlněném vzoru. Přítomností spirály viditelné průsvitnou jednoduchou čistou


❚

1/2011

❚


STRUCTURES

9

budova interiér

Klient

Architekt Návrh konstrukce Generální dodavatel Dodavatel betonové konstrukce Zastavěný objem Podlahová plocha Návrh Výstavba Otevření

BIG Bundesimmobiliengesellschaft m.b.H. University of Music and Performing Arts Graz (KUG) UNStudio, Amsterodam, Ben van Berkel, Caroline Bos Arup London, Cecil Balmond, Volker Schmid Steiner Bau Ges.m.b.H. Steiner Bau Ges.m.b.H. 31 600 m3 6 200 m2 1998 až 2003 2006 až 2008 1. března 2009

10

Obr. 6 Schodiště s červeným kobercem ve foyer ve 2. NP Fig. 6 Staircase with a red carpet Obr. 7

Velké foyer ve 2. NP

❚

Fig. 7

Obr. 8 Inscenace opery ve velkém sále performance in the great hall

❚

11

Grand foyer on the 2nd floor ❚

Obr. 8

Opera

Obr. 9 Zkušební sál a vstupní prostor v 1. NP se spojitou stropní konstrukcí ❚ Fig. 9 Rehearsal hall and entrance lobby with a continuous massive concrete structure Obr. 10 Vstupní foyer, 1. NP ground floor

❚

Obr. 11 Soumrak před divadlem of the theatre

Fig. 10 ❚

Visitor entrance lobby,

Fig. 11

Nightfall in front

fasádou je celý design umocněn a dává příležitost vrátit se k tématu hudby novým způsobem. Zájem architektů vytvořit znovu vztah hudby a architektury vycházel z počátečního zaměření na rytmus, spojitost a směřování. Při čtení prací filozofa Gilla Deleuze si uvědomili, že je ještě jeden prvek, kterému zatím nevěnovali dostatečnou pozornost – opakování. Opakováním s různou intenzitou, hustotou a intervaly vznikají vyšší celky. Opakování přináší do hudby zvučnost, umožňuje improvizaci, vymezuje území a určuje podmínky. Architekti se rozhodli použít toho v návrhu opakováním vzorů. Na fasádě se vzor v různých tónech, sytosti a hustotě opakuje na jemné mřížovině kolem celé budovy. Vzhled divadla se během dne postupně mění podle dopadajícího světla, ale zcela se změní v soumraku po rozsvícení vnitřního osvětlení.

Fotografie Iwan Baan, výkresy archív UNStudia Z materiálů UNStudia připravila Jana Margoldová

1/2011

❚


17


❚

STRUCTURES

MÓDNÍ DŮM LABELS 2 NA NÁBŘEŽÍ SPRÉVY V BERLÍNĚ ❚ FASHION HEADQUARTERS LABELS 2 ON THE SPREE RIVERFRONT

Nový modní dům Labels 2 v berlínské čtvrti Osthafen se vůbec nestydí za svou monolitickou betonovou nosnou konstrukci, ale naopak ji dává skrze skleněnou fasádu přistíněnou zavěšenými zvlněnými prefabrikovanými prvky patřičně na odiv. Moderní zajímavá hravá betonová konstrukce je rovnocenným partnerem vystaveného módního zboží předních světových výrobců. ❚ A new fashion headquarters Labels 2 in Berliner Osthafen isn´t ashamed of its cast-in-situ concrete structure, but on the contrary it is exposed through glass facade shielded by suspended prefab concrete elements. A modern attractive concrete structure is an equipollent partner of exhibited fashion.

1

Vedle pořádání velkých přehlídkových akcí a výstav se zástupci oděvních společností rádi osobně setkávají se svými klienty i v prostředí svých tzv. „showrooms“, kde mohou v klidu upozornit na nejzajímavější prvky nové kolekce pro další sezónu. Taková setkání jsou pořádána až dvanáctkrát do roka. Za založení nového, skutečně prominentního a vzrušujícího, módního centra v berlínské čtvrti Osthafen na nábřeží Sprévy lze považovat rok 2006, kdy přestavbou a renovací starého říčního skladiště vznikl módní dům označovaný Labels Berlin 1. Rozvoj oděvního odvětví je však tak rychlý, že módním značkám přestaly prostory rekonstruovaného objektu brzy dostačovat. A tak byl už v polovině prosince 2009 otevřen v těsném sousedství módní dům nazvaný Labels 2 postavený podle návrhu švýcarského architektonického ateliéru HHF Architects (obr. 1). Nový objekt poskytuje předváděcí prostory zhruba třiceti oděvním výrobcům pro prezentaci jejich značkových kolekcí. Při své tvorbě se architekti inspirovali strohým vzhledem

2a

18

vedle stojícího starého přístavního skladiště s klenutými oblouky velkých oken – Labels 1. Prodejní činnosti oděvních společností lze do takového prostoru snadno a dobře umístit. Architekti doslova vymodelovali dům, který dokonale reprezentuje současnou dobu a vytváří sice strohou avšak aktivní atmosféru vnitřního prostoru. K dosažení zamýšlených představ se výborně hodil beton. Svislé nosné konstrukce tvoří obvodové a příčné monolitické betonové stěny s přiznaným nezakrytým povrchem (obr. 2), prolomené množstvím obloukových otvorů (tvaru sinusoidy). Členění podlaží příčnými stěnami po 9,625 m dává nájemcům široké možnosti vytvoření individuálních prostor. 1. NP je co nejvíce uvolněno omezením svislých nosných konstrukcí (stěn i sloupů) na minimum, což umožňuje pořádat zde různé nabídkové a předváděcí akce. Monolitické jsou i všechny vodorovné nosné konstrukce, které zespoda nezakrývají žádné dodatečně zavěšené podhledy.

2b


❚

1/2011

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr. 1 Nábřeží Sprévy v Berlíně s obchodními domy Labels 1 a 2 ❚ Fig. 1 The Spree Riverfront with fashion headquarters Labels 1 and 2

❚

STRUCTURES

Obr. 4 Výroba a skladování prefabrikovaných fasádních prvků, a), b) ❚ Fig. 4 Production and repositing of precasting facade elements, a), b)

Obr. 2 Výstavba monolitické betonové nosné konstrukce, a), b) ❚ Fig. 2 Building of a cast-in-situ concrete structure, a), b) Obr. 3 a) Otevřený prostor hlavního schodiště, b) osazování prefabrikovaných ocelových ramen spirálového schodiště ❚ Fig. 3 a) Open space of the main staircase, b) installing of the precast steel flight of spiral staircase

3a

3b

4a

4b

Instalační rozvody jsou vloženy přímo do betonových konstrukcí, takže přispívají do termoaktivního systému vnitřního prostředí ochlazováním/vyhříváním nosných konstrukcí a snižují tak celkovou energetickou náročnost objektu. Veškerá zařízení budovy (zdravotní, sociální, technická ad.) jsou umístěna ve středu budovy, kde je i hlavní komunikační prostor – dvě betonová ztužující jádra s výtahy a požárními únikovými schodišti. Stropní konstrukce jsou zde prolomeny hlavním spirálovým schodištěm opakujícím motivy vodních vln. Schodiště má prefabrikovanou ocelovou konstrukci (obr. 3). Motivy oblouků se opakují i na vnějších stěnách. Charakteristickým znakem fasády jsou předsazené, svisle drážkované olivově zelené prefabrikované fasádní betonové panely s měkce zvlněným spodním okrajem (obr. 4), které částečně ve vodorovných pruzích překrývají a zastiňují prosklenou 1/2011

❚

fasádu (obr. 5). V prostoru mezi panely a skleněnou fasádou jsou osazeny clony proti ultrafialovému záření chránící barvu vystavených oděvů, konstrukce nočního nasvětlení fasády, bezpečnostní kamery a další prvky. Budova byla navrhována pro svůj konkrétní účel (prodejní, předváděcí a výstavní prostory) a návrh v sobě bez předsudků kombinuje hranatost a strohost betonové architektury s představami požitků, potěšení a pohodlí (obr. 6 a 7). Střídání jasně osvětlených prostorných sálů s příšeřím různých zákoutí vytváří výraznou základnu pro nabídku neformálního značkového oblečení pro volný čas včetně odpovídajících přepychových doplňků.

Fotografie na obr. 1 až 7 (kromě 6c) archív ateliéru HHF Architects, obr. 6c Christian Gahl


19


❚

STRUCTURES

5a

5b

6a

6b

7

20


❚

1/2011

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr 5 Osazování prefabrikovaných prvků na fasádu, a), b) ❚ Fig. 5 Installing of the precast elements on the facade, a), b)

❚

STRUCTURES

I[_j[dWdi_Y^jC'0(&

Obr. 6 Vzdušné vnitřní prostory opticky členěné příčnými nosnými stěnami s množstvím obloukových otvorů ❚ Fig. 6 Bright and airy interiors articulated by structural walls with arched openings

Handlauf Fl-50x10 St-37

Obr. 7 Dokončený objekt značkového módního domu Labels 2 ❚ Fig. 7 Completed construction of the fashion headquarters Labels 2 Obr. 8 Výkresy, a) půdorysu obrysu otvoru pro schodiště v betonové stropní desce, b) boční pohled na ocelovou konstrukci schodiště upevněnou k betonovým stropním deskám ❚ Fig. 8 Drawings, a) the layout of staircase opening in floor slab, b) side view of steel staircase structure fixed into concrete floor slabs

Literatura: [1] Firemní materiály ateliéru HHF Architects [2] Nurmi T, arkkitehti SAFA: HHF Architects ja Labels II Berliinin Osthafenissa, Betoni 1, 2010, str. 16-23

Jh[f f[) ()Ij]$ '-'%(,'cc

Jh[f f[) ()Ij]$ '-'%(,'cc

6c

Klient Architektonický návrh Návrh konstrukce Prefabrikovaná fasáda Dokončeno Užitná plocha Obestavěný prostor

LABELS Projektmanagement GmbH & Co. KG, Berlin HHF architects, Basel PPW D. Paulisch + Partner, Berlin Hermann Geithner Soehne GmbH & Co. KG prosinec 2009 8 191 m2 32 930 m3

Jh[f f[( ()Ij]$ '-'%(,'cc

Připravila Jana Margoldová

:hWk\i_Y^j'$ E = Jh[ ff [(7djh_jjC'0(& ($'

($(

8

*

)

(

'

+ ,

9

-

.

Jh[f f[' (,Ij]$ '-+%(,'cc

9

/ '&

8$'

8a

1/2011

❚

8b


21


❚

STRUCTURES

1

JÁMA – PODZEMNÍ VILA VE ŠVÝCARSKÝCH LÁZNÍCH VALS THE HOLE – HOLIDAY HOME IN VALS, SWITZERLAND Článek představuje zajímavý, prostorný a poho-

2

dlný rekreační objekt s přiznanou betonovou konstrukcí zcela skrytý ve svahu.

❚

❚ An

attractive, spacious and comfortable house with concrete structure and completely conceal in an Alpine slope is presented in the article.

Je možné kochat se nádhernými výhledy na okolní horskou scenérii z domu, úplně schovaného ve stráni? A jak ho nazývat? Je to zemljanka nebo vila? Majitel pozemku ve švýcarském Valsu byl dosti překvapen, když od místního úřadu dostal svolení postavit v těsné blízkosti světoznámých termálních lázní dvojici obytných domů. Rozhodl se tedy hledat řešení, které by co možná nejméně narušilo okolí (obr. 1). Zapuštěním centrálního kruhového patia (cca 60 m2) do strmého svahu vznikla široká a dovnitř prohnutá „fasáda“ obložená místním kamenem s velkými plochami oken (obr. 2 a 3). Vzhledem k šikmému okraji patia a umístění oken na ploše válce se z každé místnosti v domě otvírá jiný pohled na horské velikány na protější straně sevřeného údolí. Dobře míněné obavy ze strany místního úřadu, že by neobvyklá moderní konstrukce mohla narušit ceněné prostředí lázní, zůstaly nenaplněné. Úředníci byli rádi, že návrh, který není typickým obytným domem, nijak nezneužívá blízké lázeňské budovy, ale že jde o příklad pragmatické realizace citlivě a ne22

3


❚

1/2011


❚

STRUCTURES

5

4

6

Obr. 1 Pohled na stráň v lázních Vals s popisovaným objektem, v pravé části jsou lázeňské domy, autorem prostředního je P. Zumthor ❚ Fig. 1 View of Vals with the described house on the left and spa on the right Obr. 2 Villa ve stráni in an Alpine slope

❚

Fig. 2

Villa completely conceal

Obr. 3 Výhled ze zasněženého patia snowy patio

❚

Obr. 4 Axonometrie přístupového tunelu of the access tunnel

Fig. 3 ❚

View from the

Fig. 4

Axonometry

Obr. 5 Vstup ze staré stodoly s betonovým mezistropem ❚ Fig. 5 Entrance through the old barn with the new concrete stairs and floor Obr. 6

Přístupové schodiště

1/2011

❚

❚

Fig. 6

Access staircase


23


❚

STRUCTURES

7

8

9

nápadně zasazené do okolí. Švýcarský stavební zákon předpisuje, že definitivní stavební povolení je možno udělit až po té, co je na daném místě postaven hrubý dřevěný model zamýšlené stavby ve skutečném měřítku a místní komunitou a sousedy objektivně posouzeno, zda je stavba pro místo vhodná. V tomto případě logika zvítězila a zmíněná část schvalovacího procesu byla prohlášena za zbytečnou. K jejich pře24

svědčení, že by měli realizaci představeného konceptu povolit, napomohlo i poněkud absurdní řešení vstupu do domu přes podzemní tunel ústící do staré graubündernské stodoly. Bezprostřední okolí domu zůstalo nenarušené přístupovými komunikacemi, tunel umožňuje pohodlný přístup i v zimním období, kdy kolem leží vysoká vrstva sněhu (obr. 4 až 6) a v létě je patium přístupné po úzké strmé pěšince ve svahu.

V domě o ploše cca 160 m2 je dostatek prostoru pro pobyt až deseti osob. V přízemí je jídelna s kuchyní a velký obytný prostor (obr. 7 až 10). Nad nimi jsou ložnice s koupelnami zhuštěně seskládány v různých úrovních tak, aby se co nejlépe využilo omezeného podzemního prostoru (obr. 11 až 13). Celá konstrukce podzemního domu je ze železobetonu. Většina povrchů stěn, stropů i podlah je přiznaná – be-


❚

1/2011


❚

STRUCTURES

10

11

12

13

tonová, pouze některé ze stěn jsou obloženy dřevem. Všechny obytné místnosti mají podlahové vytápění. K vytápění domu se používá elektrická energie z blízké hydroelektrárny. Krb slouží pouze k příležitostnému přitopení. Vzhledem k popularitě, kterou si stavba získala, se majitel rozhodl vilu pronajímat. Více informací a další obrázky tohoto zajímavého objektu najdete na www.villavals.ch. 1/2011

❚

Architekti Design Návrh konstrukce Dokončení

SeARCH a CMA Bjarne Mastenbroek a Christian Müller Aiex Kilchmann, Schluein, Švýcarsko září 2009

Obr. 7

Iwan Baan, obr. 4 a 8 archiv SeARCH a CMA Z podkladů ateliérů SeARCH a CMA připravila Jana Margoldová


❚

Fig. 7

Dining room

Obr. 9 Kuchyně s krbem ❚ Fig. 9 Concrete kitchen unit with an open fire Obr. 10 room

Fotografie na obr. 1 až 3, 5 až 7 a 9 až 13

Jídelna

Obr. 8 Půdorysy a řez objektem ❚ Fig. 8 Layouts and section

Obytný prostor

❚

Fig. 10

Living

Obr. 11 Schodiště v zadní části objektu Fig. 11 Back gallery Obr. 12 Jedna z ložnic sleeping rooms

❚

Fig. 12

❚

One of

Obr. 13 Jedna z koupelen ❚ Fig. 13 One of bath rooms

25


❚

STRUCTURES

BYTOVÝ DŮM SLUNEČNÍ VĚŽ ❚ APARTMENT BLOCK SUN TOWER lující tvar tubusu. Na jižní a západní straně je prosklený obvodový plášť. Ve dvou podzemních a prvních dvou nadzemních podlažích jsou umístěny hromadné garáže s celkovou kapacitou padesát míst, které jsou přístupné dvojicí nákladních hydraulických výtahů pro osobní automobily. V 1. a 2. NP je kromě parkovacích stání umístěno zázemí bytového domu, sklepy, vrátnice apod. Podlaží od 3. NP výše jsou obytná, přičemž ve 3. až 6. NP jsou tři byty na patře (2+kk a dva 3+kk), v 7. až 10. NP po dvou bytech (2+kk a 4+kk) a v 11. až 20. NP po jednom bytu (5+kk). Ve 21. NP je umístěno technické zázemí budovy. Plochou střechu budovy s rekreační terasou a bazénem přístupnou přes hlavní schodiště mohou využívat nájemníci všech bytů v domě. Vertikálně je celý objekt propojen komunikačním jádrem, ve kterém je umístěno schodiště a dva osobní výtahy. KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Jan Piskora Článek

popisuje

výstavbu

železobetonové

nosné konstrukce bytového domu Sluneční Věž v Praze 8. Atraktivní obytný objekt se se svými dvaceti jedna nadzemními podlažími a výškou 70 m stane dominantou Karlína. ❚ Building of a reinforced concrete structure of the apartment block Sun Tower in Prague 8 is described in the article. The attractive twenty one floors and 70 m high apartment block will be a new Karlín dominant.

ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ BUDOVY

Hlavní tubus objektu s podstavou nepravidelného čtyřúhelníku se zaoblenými rohy je nasazen na ortogonální ustoupenou podnož, která štíty přiléhá k dvěma sousedním objektům. Průčelí hlavní hmoty do ulice U Sluncové ubíhá šikmo a tvoří tak na jihozápadní straně zvýrazněné nároží, které je přechodem mezi vysokou hmotou navrženého objektu a nízkým sousedním objektem č. p. 560. Objekt má dvě podzemní a dvacet jedno nadzemní podlaží. První dvě nadzemní podlaží objektu ustupují a tvoří odlehčený krytý vstupní předprostor se sloupy. Vertikála objektu je po výšce členěna horizontálními železobetonovými ochozy, na které jsou zavěšeny tvarované vertikální lamely výrazně mode26

Objekt je založen na masivní základové desce podporované velkoprůměrovými pilotami a mikropilotami. Veškeré nosné konstrukce objektu jsou z monolitického železobetonu. Prostorová tuhost objektu je zajištěna sdruženou výtahovou a schodišťovou šachtou spolu se smykovými stěnami. Stropní desky v nadzemních patrech jsou lokálně podporovány sloupy a stěnami jádra, po obvodu je umístěn ztužující průvlak, ze kterého jsou vykonzolovány balkony. Ve čtyřech podlažích spodní stavby (na severní straně je 1. a 2. NP v kontaktu s terénem) byla navržena konstrukce bílé vany s veškerými obvodovými konstrukcemi z vodostavebného betonu. Kromě běžného těsnění pracovních spár a nutného dodržování konstrukčních zásad, byla do betonu spodní stavby přidávána krystalizační přísada Kristol Mix, pro snížení hloubky průsaku vody do betonu a celkové zvýšení kvality a odolnosti betonu proti agresivním vlivům prostředí v garážích. U použitého betonu C25/30 XC2 se aplikací přísady v množství 2 % hm. cementu na m3 dosahuje snížení hloubky průsaku o cca 50 % a dodatečné utěsnění případných mikrotrhlin v konstrukci. Konstrukce výtahové šachty je dvouplášťová s vnitřní šachtou kvůli zamezení přenosu hluku plně oddilatovanou akustickou izolací od samotného objektu. Ve čtyřech úrovních, umístěných vždy po pěti patrech, byly v pruzích výš-

ky 200 mm použity tlumící pásy ze Sylomeru P12, které tvoří pružnou podporu vnitřnímu tubusu šachty. Na základě požadavku statika projektu byla vnitřní šachta betonována se zpožděním několika podlaží oproti šachtě vnější. Důvodem pro uvedené opatření byla potřeba nechat proběhnout předpokládané vodorovné deformace objektu od nerovnoměrného sedání, stlačení konstrukce a od excentricky umístěného tuhého jádra objektu. Navržený postup zabezpečil, že se jmenované deformace promítly do konstrukce vnitřní šachty v menší míře a při provádění byla dodržena požadovaná geometrická přesnost. Sloupy u vstupu v 1. NP tvoří subtilní podpěry na výšku dvou pater, které přenášejí zatížení z horních devatenácti podlaží objektu. Štíhlé kruhové sloupy o průměru jen 600 mm jsou z betonu třídy C50/60. Kvůli jejich umístění ve venkovním prostoru a jejich nezastupitelnosti v přenosu svislého zatížení v konstrukci musely být navrženy tak, aby vzdorovaly možnému rázovému účinku zatížení nárazem nákladního automobilu. Jejich ochranu tvoří ocelové trubky s tloušťkou plechu 16 mm, které byly navlečeny na vyvázanou výztuž sloupů a sloužily jako ztracené bednění při jejich betonáži. Od 3. do 20. NP jsou téměř kolem celého půdorysu objektu z obvodového průvlaku přes prvky Schock Isokorb vykonzolovány balkony. Následné uchycení fasádních lamel na čelech balkonových desek vyžadovalo dodržování vysoké geometrické přesnosti v jejich provedení. Ing. Jan Piskora hlavní stavbyvedoucí Skanska, a. s. divize Betonové konstrukce závod Monolitické konstrukce

INFORMACE O PROJEKTU Investor Architektonický návrh Generální dodavatel Dodavatel monolitické konstrukce Generální projektant Projekt statiky Realizace železobetonového skeletu Použité materiály

Panorama Karlín, s. r. o. Ing. arch. Karel Scheib, Tomáš Velinský, M. A., interiery akad. arch. Bořek Šípek Unistav, a. s. Skanska, a. s., divize Betonové konstrukce VMS projekt, s. r. o. GEMA, s. r. o. září 2008 až duben 2009 4 820 m3 betonu 720 t betonářské výztuže


❚

1/2011

CVWobZ`dbeaZmcYdY{k`j ]gjWhiVkWncVàî 9dY{k`V(YâViVîcX]XZa`ħbdcdaî^X``dchigj`XZcVhiVkWúCdk{@VgdacVkDhigVkú#

EěZYbúiZbedYc^`{ch`je^cnH`Vch`V_ZhiVkZWcî^ccdhi!oZ_bcVYdegVkc! dWîVch`!Wnidk!^cZcgh`VegħbnhadkhiVkWn!Y{aZYZkZadebZciV;VXâîn BVcV\ZbZci# 9^kôZ7Zidcdk`dchigj`XZhkbjhedě{Y{cbjbdđj_Zo{`Voc`dk^cVWYcdji egdkZYZc`dbeaZic]gjWhiVkWnkg{bX^_ZYchbadjkn# KaVhicb^`VeVXîVbêgdkZYZediěZWcoZbc^WdjgVXeg{XZ!cVkg]cZdei^b{ac oVadZchiVkWnVknWjYj_Z]gjWdjbdcdaî^X`djcZWdegZ[VWg^`dkVcdj`dchigj`X^# CVhiVkWjYdY{WZidcokaVhicX]WZidc{gZcVdXZadkdjkoijokaVhicX]VgbdkZc# 9^hedcj_ZYdhiViZîcdj`VeVXîdjb^mħegdYdegVkjWZidcj!îZgeVYZaWZidcdkX] hbúhegd_Z_^X]jà{Y{c!kaVhic]dWZYcúcVediěZWc]dhiVkj_Zě{Wħ# @dciVìn/ H`Vch`VV#h# Y^kôZ7Zidcdk`dchigj`XZ AWVadkV&$'()&).%%EgV]V)·8]dYdk IZa#/ )'%'+,%.*,,, Z"bVâ/h`Vch`V5h`Vch`V#Xo

H`Vch`VV#h# lll#h`Vch`V#Xo


❚

STRUCTURES

PREFABRIKOVANÁ KONSTRUKCE NOVÉ VÝROBNÍ HALY VW V BRATISLAVĚ ❚ PRECASTED STRUCTURE OF THE NEW PRODUCTION HALL OF VW IN BRATISLAVA Ján Olexík, Libor Švejda Článek popisuje konstrukční řešení a realizaci nové prefabrikované nosné konstrukce přístavby výrobní haly 2A lakovna bratislavského závodu Volkswagen, realizované v průběhu zimy a jara 2010.

❚

The paper describes

design and constructions of a new framework of the outbuilding production hall 2A paintshop, located in Bratislava (SK), Volkswagen. The main construction works proceeded during the winter and spring 2010.

V dubnu 2009 rozhodl koncern Volkswagen AG o rozšíření výrobní kapacity bratislavského výrobního závodu. První vozidla nové modelové řady mají opustit linku a putovat k zákazníkům do celého světa v roce 2011. Celková výše investice činí 308 miliónů Eur, má vzniknout jeden a půl tisíce nových pracovních míst a celková kapacita závodu tímto krokem vzroste na 400 000 vozidel ročně.

Součástí rozšíření výrobních kapacit byla i přístavba výrobní haly 2A lakovna. Za investora stavby, společnost Volkswagen Slovakia, a. s., zajišťovala přípravu a vedení projektu, v souladu se zavedenými firemními standardy a pověstnou německou přesností, koncernová složka Volkswagen AG Bauplanung. Příprava, realizace a předávání stavby tak probíhaly zásadně dvojjazyčně (slovenština, němčina). Tendrovou dokumentaci a dokumentaci pro stupeň stavebního povolení objektu haly 2A lakovna vydal v srpnu 2009 generální projektant stavby, slovenská společnost Coproject, a. s. Soupis prací a dodávek byl vytvořen dvojjazyčně za pomocí systému RIB ARRIBA®. Jedná se o čtyřpodlažní objekt halového typu s celkovými půdorysnými rozměry 251 × 60 m, modulovým rastrem sloupů 12 × 12 m a konstrukční

výškou cca 24 m při hloubce založení -2,2 m (obr. 1). MONOLITICKÁ KONSTRUKCE VE STUPNI DSP

Ve stupni projektové přípravy Dokumentace pro stavební povolení (DSP) musela být společností BF Partners skeletová nosná konstrukce haly opláštěná fasádními panely s rastrem 6 m navržena z důvodu otevřenosti a obecnosti podmínek výběrového řízení jako monolitická. Systém stropních konstrukcí tvořily žebrové nosníky a desky uložené kloubově na rastru průběžných sloupů. Nosná střešní konstrukce byla navržena ocelová z příhradových vazníků a vaznic nesoucích trapézové plechy a vlastní střešní skladbu. S ohledem na požární bezpečnost, omezení vzájemné interakce dílců, zajištění robustnosti konstrukce a postup výstavby byla hala příčně rozdělena na tři dilatač-

1

2

Obr. 1 Celkový model 3D objektu haly 2A lakovna ❚ Fig. 1 3D visualisation of the building hall 2A paintshop Obr. 2 Prostorový model prefabrikace dilatačního celku 3 ❚ Fig. 2 3D visualisation of the precasted dilatation block no. 3 Obr. 3 Pohled na pokročilou montáž nosné konstrukce výrobní haly 2A lakovna ❚ Fig. 3 A view of assembly of the framework of production hall 2A paintshop in high progress Obr. 4 Výřez z výkresu výztuže typického prefabrikovaného sloupu ❚ Fig. 4 A cut from the reinforcement drawing of a typical column

28


❚

1/2011


¯ §¦

Kromě náročných termínů projektu, tj. během léta a podzimu 2009 příprava projektu, DSP a výběrové řízení, zemní a základové práce, dále pak během zimy a jara 2010 vlastní realizace nosné konstrukce s paralelně běžící prováděcí a výrobní dokumentací, byly ze strany investora kladeny na dodavatele stavby další podmínky, jako např. neomezení stávající výroby, dodržení vysokých bezpečnostních standardů aj. Jako generální dodavatel stavby zvítězila česká společnost HSF Systém, a. s. Z časových důvodů, faktické proveditelnosti stavby za dodržení přísných smluvních podmínek a termínů, bylo rozhodnuto o kompletní prefabrikaci nosné konstruk-

§¦

RÁMCOVÉ PODMÍNKY REALIZACE NOSNÉ KONSTRUKCE

ce. Za subdodavatele prefabrikovaných dílců byla generálním dodavatelem vybrána společnost Prefa Súčany, a. s. Prováděcí a výrobní dokumentaci pak pro tuto zpracovala trenčínská společnost De Bondt, s. r. o. Není bez zajímavosti, že kompletní reengineering, tj. přepracování původní monolitické konstrukce na prefabrikovanou, si zajišťoval zhotovitel prefabrikovaných konstrukcí již ve vlastní režii získané zakázky. Doprava prefabrikovaných dílců byla silniční, montáž pomocí autojeřábů.

STRUCTURES

¯

ní celky dvěma dilatačními spárami a korespondujícím zdvojením sloupů. Založení sloupů bylo navrženo na základových patkách. V případě zjištěných rozdílných vlastností podloží nebo zlomů byla v těchto místech předepsána výměna zeminy.

❚

Zatížení konstrukce Důležitým činitelem návrhu byla kromě obvyklých stálých zatížení (vlastní tíha, vystrojení konstrukce) a proměnných zatížení (sníh, vítr, seizmicita) investorem blíže specifikována užitná, technologická zatížení, která se při vlastním statickém návrhu dle aktuálních norem STN EN ukázala jako rozhodující. Charakteristická plošná užitná zatížení stropů byla předepsána jako 7,5, 20 až 22 kN/m2 pro podlaží +4,5 /

3 ®

®

¬

¬

«

«

1/2011

❚


29

ª

ª

4


❚

STRUCTURES

5

7

6

8

9

5,4. Pro zbývající dvě podlaží +9 a +13 / +14 pak 7,5 a 10 kN/m2. U střechy bylo uvažováno s proměnným zatížením 1,5 kN/m2. Charakteristická lokální zatížení na stropní desku dosahovala extrémních hodnot až 407 kN, běžně pak 100 až 200 kN. Zatížení na dvanáctimetrové vazníky od podvěsů dosahovala hodnot 76 až 87 kN. Pro tyto hodnoty lokálních zatížení od podvěsů nebylo možné nalézt u 24m předpjatých vazníků s danou omezenou konstrukční výškou staticky únosné řešení, což mělo za následek dílčí úpravy projektu. Dalším limitujícím požadavkem návrhu byl předepsaný teplotní rozdíl ±30 K. Požadavky investora na třídy expozice (XC1, XC2) a požární odolnost (R60) nebyly pro statický návrh konstrukce zásadní.

bu od jejího zahájení v lednu 2010 až po její úspěšné předání v červnu 2010. Autoři původní monolitické konstrukce byli investorem pověřeni supervizí statického návrhu. Založení stavby a patek sloupů na velkoprůměrových pilotách a podlahu úrovně ±0,00 zajišťoval subdodavatel generálního dodavatele. Základní rozměrové parametry objektu a jeho rozdělení na tři dilatační celky dle původního monolitického řešení pro stupeň DSP byly zachovány. Nosná ocelová konstrukce střechy byla nahrazena předpjatými a železobetonovými prefabrikáty. Stropní konstrukce byly řešeny jako monolitická membrána spřažená s filigránovými deskami uloženými na prefabrikovaném trámovém roštu. Prostorový model prefabrikace dilatačního celku uvádí obr. 2, pohled na skutečné provedení pak obr. 3.

R E A L I Z O VA N Á P R E FA B R I K O VA N Á K O N S T R U K C E

Svislé konstrukce Hlavní nosné dílce ve svislém ru jsou prefabrikované sloupy 24 m s obdélníkovým průřezem × 800 mm a 800 × 800 mm.

Projekční práce na reengineeringu objektu zahájili projektanti firmy De Bondt v prosinci 2009 a doprovázely stav30

směvýšky 1 000 Slou-

py jsou vetknuté do monolitických kalichů, s výjimkou osy styku přístavby lakovny se stávající halou 2, kde byly pro jejich osazení použity kotvy PFEIFER PSF 30. Statický výpočet a hospodárný návrh sloupů byl jednou z nejnáročnějších úloh statického řešení. Funkce jediné výtahové šachty 6 × 4 m jako ztužujícího jádra celého systému je totiž minimální. Sloupy tak vynáší i obvodové ztužení konstrukce zabezpečené v každém podlaží průběžnými obvodovými trámy s obdélníkovým průřezem, resp. průřezem ve tvaru obráceného L. Optimální řešení tedy v podstatě neztužených sloupů bylo nalezeno za pomoci softwaru RIB BEST se zohledněním vlivu teorie II. řádu, možnými výrobními imperfekcemi a efektivními tuhostmi průřezů s proměnným stupněm vyztužení a vyloučením tahových napětí betonu. Tato metodika návrhu poskytuje velmi hospodárný návrh při současném zajištění vzpěrné stability sloupu. Pro osazení průvlaků, ztužujících obvodových trámů a vaznic byly u slou-


❚

1/2011

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Tab. 1

Použité materiály

Materiál

❚

Tab. 1

Konstrukční prvky sloupy předpjaté vazníky železobetonové vazníky obvodová ztužidla vaznice průvlaky a žebra hlavní trámy betonářská výztuž předpínací lana D15,5 mm

beton

ocel

Material review

Použité materiály Při výrobě prefadílců byly užity materiály uvedené v tab. 1. ❚

Tab. 2 Porovnání nabídkových a skutečných množství výztuže bidding and real quantity of reinforcement

Celkem oceli B500 [kg] Úspora výztuže „nabídka - skutečnost“:

z toho 1.DC skutečnost 471 817

❚

Tab. 3 Porovnání nabídkových a skutečných objemů betonu bidding and real capacity of concrete

Celkem betonu [m3] Úspora betonu „nabídka - skutečnost“:

Obr. 5

Tab. 2

A comparison of



349 587 kg

Celý objekt nabídka skutečnost 6 619 6 598

Předpjatý vazník 24 m


Tab. 3

A comparison of



21 m3

❚

Fig. 5

The prestressed binder 24 m ❚

Obr. 6 Železobetonový vazník s vaznicemi binding rafters Obr. 7

Železobetonový průvlak se žebry

Obr. 8

Uložené filigránové desky

❚

❚

Fig. 6

The reinforced concrete binder with

Fig. 7 The reinforced concrete girder with ribs

Fig. 8

Embedded composite ceiling plates

Obr. 9 Detail zmonolitnění obvodového průvlaku of circuit bearer

❚

pů navrženy v softwaru RIB RTool krátké konzoly s elastomerovými úložnými prahy a betonovou zálivkou. Výkres tvaru a výztuže typického sloupu uvádí obr. 4.

žená z hlavních trámů 12 × 12 m výšky 1 500 mm a osedlaných průvlaků a žeber á 3 m s konstrukční výškou 950 mm. Poloprefabrikovaná stropní deska je spřažená z filigránů tloušťky 60 mm a monolitické dobetonávky 140 mm. Dobetonávka se realizovala po poměrně velkých úsecích, přičemž největší z nich byl v celku 36 × 36 m. Technologický postup zmonolitnění spočíval v tom, že těsně podél míst uložení žeber na průvlaky se vynechal smršťovací úsek šířky 1 m, čímž vznikly vždy dvě pracovní spáry, ve kterých bylo upraveno rozmístění výztuže při horním povrchu tak, aby tato nebyla současně namáhána ve dvou smršťovacích úsecích. Jako poslední byly betonovány vynechané pásy šířky 1 m. Montáž stropů dokumentují obr. 7 a 8. V průběhu stavby byla věnována velká pozornost provedení všech detailů, např. důležitému zmonolitnění spojů mezi ztužujícími obvodovými pásy a stropními konstrukcemi (obr. 9). Statickým výpočtem a návrhem v softwa-

Vodorovné konstrukce Nosnou konstrukci střechy z trapézových plechů tvoří systém prefabrikovaných předpjatých vazníků o délce 24 m a výšce 1,4 a 1,5 m, železobetonové vazníky délky 12 m o výšce 1,2 a 1,05 m a železobetonové vaznice o délce 12 m s lichoběžníkovým průřezem výšky 650 a 700 mm (obr. 5 a 6). S ohledem na možnou konstrukční výšku nosníku, požární odolnost a hospodárnost stavby se předpjaté vazníky dlouhé 24 m ukázaly jako nejvýhodnější řešení. Jejich statický návrh včetně zohlednění technologických prostupů, s uvážením transportního systému a stability předpjatého vazníku na sklopení byl řešen komplexně v softwaru RIB RTfermo. Nosnou konstrukci technologických podlaží tvoří roštová konstrukce slo1/2011

❚

STRUCTURES

ru RIB RTbalken byly u stropních trámů a průvlaků zaručeny technologicky požadované limity průhybů stropních desek. Analogicky pak bylo u obvodových pásů zohledněno jejich namáhání kroucením.

Druh/Kvalita C40/50, C50/60 C55/67 C50/60 C35/45 C50/60 C50/60 C30/37 B500B (10505 R) ST1660/1860

Celý objekt nabídka skutečnost 1 920 091 1 570 503

❚

Fig. 9

A detail of cast-in-situ concret joint


Z ÁV Ě R A V Y H O D N O C E N Í R E A L I Z O VA N É S TAV B Y

Přes velký termínový tlak a limitující smluvní i klimatické podmínky – velká část stavby probíhala v tuhých zimních měsících na přelomu roků 2009 a 2010 – se podařilo realizovat mediálně sledovanou stavbu v blízkosti hlavního města Bratislavy včas a ve sjednané kvalitě. Rozhodnutí o prefabrikaci celé konstrukce se tak potvrdilo jako správné. Vzhledem k zimní výstavbě a značné úrovni zatížení technologických podlaží vhodně zvolená prefabrikace doprovázená hospodárným a vysoce kvalitním statickým návrhem jednotlivých dílců vůbec umožnila dodavatelům stavby dodržení úzkého finančního rámce, přísně střeženého náročným, německým soukromým investorem. Odvážným krokem firmy De Bondt byl při tom její smluvní závazek vůči dodavateli prefabrikátů, dodržet množství výztuže a betonu stanovená společně během procesu tvorby nabídkové ceny, se současnou finanční motivací na dosažených úsporách. Jak přehledně uvádějí závěrečné tabulky 2 a 3 vyhodnocení spotřeby materiálů, podařilo se projektantům na základě jejich odborných zkušeností a za podpory statického softwaru RIB dosáhnout úspory cca 350 t, tj. téměř 20 % betonářské výztuže.

Ing. Ján Olexík De Bondt, s. r. o. 911 01 Trenčín mob.: +421 903 551 560 tel.: +421 327 480 040 e-mail: [email protected] www. debondt.sk Ing. Libor Švejda RIB stavební software, s. r. o. Zelený pruh 1560/99, 140 00 Praha 4 tel.: 241 442 078 mob.: 608 953 721 e-mail: [email protected], www.rib.cz

31

❚

HISTORIE

HISTORY

ZÁCHYTNÉ GARÁŽE A MEZIVÁLEČNÁ PRAHA COMPOUNDS AND INTERWAR PRAGUE Petr Vorlík „Automobil, dříve jen přepychový dopravní prostředek, nabývá stále většího upotřebení v životě obchodním a průmyslovém. Stejnou měrou stoupají i požadavky, kladené do výkonnosti jeho i spolehlivosti. Maje zpravidla značnou cenu, vyžaduje nejen náležitého udržování doma, nýbrž i na cestách ve zvláštních místnostech, v nejnovější době zřizovaných, zvaných garážemi.“

❚

“The automobile, formerly only a luxurious means

of transport, is receiving more and more popularity both in business and industry. Demands on its serviceability and reliability

are rising

equally. Being quite expensive, it requires proper maintenance not only at home, but also while travelling in special rooms, set up recently, called garages.“

Uvedený úryvek jako komentář ke své realizaci tzv. Novákových garáží v Hradci Králové publikoval v roce 1911 mladý architekt Oldřich Liska 1). Patrně první nájemné hromadné garáže v Čechách byly ještě zděné, s dřevěnými střešními a stropními konstrukcemi i garážovými vraty; obavy z požáru zde našly svou odezvu zatím jen v izolované poloze a uspořádání skladiště na benzín. Pokyny pro znalce při zřizování garáží pro automobily s výbušnými motory, vydané 5. ledna 1911 pražským magistrátem, rovněž pouze obecně nařizují, že garáže lze stavět jen s úředním povolením, v přípa-

❚

GARAGE

dě velkogaráží s přihlédnutím ke specifickým místním podmínkám; věnují se větrání, vytápění, uložení benzínu apod., ale z pohledu požární odolnosti vyžadují pouze ohnivzdorné podlahy. Tato benevolence však záhy ustupuje a po první světové válce se u nás situace prudce mění. Jednotné zemské předpisy sice neexistovaly, ale o to větší jistě byla opatrnost úředníků, kteří schvalovali podobné nově se etablující stavby. V roce 1924 vydal proto pražský magistrát Podmínky pro stavbu a používání garáží, které neúprosně diktují, že: „Ve vnitřním městě se musí zřizovati garáže jen z ohnivzdorného materiálu, pouze v poloze isolované. Krytina garáží musí být ohnivzdorná... Stěny buďtež hladce omítnuty, dlažba ohnivzdorná... Stropy budťež ohnivzdorné. Dveře ohnivzdorné nechť se otevírají na venek...“ Přísná pravidla přišla právě včas. V polovině dvacátých let zažívá u nás automobilismus neobyčejný rozkvět. Počty vozů se každým rokem zmnohonásobují. A na právě se rozvíjejících pražských předměstích přirozeně stejnou měrou rostou také garáže – nejenom v rámci rodinných domů nebo ve dvorech činžovní zástavby, ale i jako reprezentativní a zároveň stavitelsky prozaické nájemné hromadné garáže. Tehdejší automobil totiž vyžadoval při garážování výrazně šetrnější prostředí než dnes (ochranu před mrazem, přímým sluncem, deštěm) a v rámci hromadných garáží se navíc ob-

1a

1b

2

32


❚

1/2011

HISTORIE

vykle nacházel i servis, umývárna, čerpací stanice, prodejna autopotřeb, služby nájemných řidičů apod. Všechny nájemné hromadné garáže vystavěné v Praze od druhé poloviny dvacátých let už byly provedeny jako železobetonový skelet, obvykle s trámovými a žebírkovými stropy, vyzdívané cihlami. Vnitřní konstrukce byly pochopitelně rovněž nespalné, stavitelsky úsporné a strohé – příčky často zděné nebo monierky, garážové boxy uzavřené kovovými roletami, podlahy cementové spádované s rýhovaným protiskluzným povrchem atd. Vertikální komunikaci vozů zajišťovaly rampy nebo nákladní výtahy. Samozřejmostí bylo sporé ale dostatečné denní osvětlení ocelovými nebo sklobetonovými okny, případně světlíky. Důkladné přirozené větrání někdy doplňovaly speciální průduchy nebo nucený odtah. Úzkostlivá pozornost se upínala i na protipožární opatření. Velkogaráže měly s ohledem na jistou módnost automobilismu také okázale nejmodernější technické vybavení. Z nejznámějších pražských meziválečných nájemných garáží je možno chronologicky jmenovat například: Grandgaráže Flora (Václav Antonín Beneš, od 1925), Garage Alberta Hozáka na Smíchově (Richard Goldreich, 1926), Garáže Imperia v Košířích (Karel Holeček, 1927 až 1929), Park Garage v Holešovicích (Bedřich Adámek, František Čelichovský, 1928), Lincoln Ford Fordson Globus v Karlíně (Arnošt Mühlstein, Victor Fürth, 1928 až 1930), Garáže Pod Slovany (Oldřich Tyl, 1929 až 1931), Autoklub bratří Procházků na Smíchově (V. Hradecký, J. Pospíšil, 1930), Václavské garáže na Novém městě (František Jech, 1937 až 1938) ad.

Obr. 1 Novákovy garáže v Hradci Králové, Oldřich Liska, před 1911 (repro Architektonický obzor, 1911), a), b) ❚ Fig. 1 Novák‘s Garages in the town of Hradec Králové, Oldřich Liska, prior to 1911 (reproduction Architectural Bulletin, 1911), a), b) Obr. 2 Grandgaráže Flora, Václav Antonín Beneš, od 1925 (repro Karel Mayer, Automobilové garáže a sklady, 1929) ❚ Fig. 2 Grandgarages Flora, Václav Antonín Beneš, from 1925 (reproduction Karel Mayer, Automobile Garages and Stores, 1929) Obr. 3 Garáže Imperia v Košířích, Karel Holeček, 1927 až 1929 (archiv stavebního odboru m. č. Praha 5), a), b) ❚ Fig. 3 Garages Imperia in Košíře, Karel Holeček, 1927–1929 (archive of the building office of the urban neighbourhood Prague 5), a), b)

3a

1/2011

❚

❚

HISTORY

V E L K Á P R A H A A C E N T R U M M Ě S TA

Nájemné hromadné garáže však představovaly ryze lokální podnikatelské aktivity a čím dál víc se ukazovalo, že situaci bude nutné řešit systémově, v rámci celého organismu Velké Prahy. Jak se tedy k problematice parkování a garážování stavěli architekti opojení technikou a sociálním inženýrstvím? A především, jak na danou situaci reagovala samospráva a instituce spojené s dopravní strategií města? Praha jako nové, prudce se rozvíjející správní centrum země, a zároveň město s neobyčejnou historickou hodnotou, se musela vypořádat především s nebývalým tlakem na zvyšování kvality prostředí a životní úrovně. Navíc představovala naše nejlidnatější město s největším počtem automobilů (v některých obdobích až polovina všech registrovaných vozů v Československu). Statistiky uváděné v dobovém tisku vykazují neuvěřitelný nárůst – v roce 1921 bylo v Praze registrováno 2 569 automobilů, 1923 s malým přírůstkem 3 551, ale v roce 1928 už 13 430 a o dva roky později dokonce 21 600 2). Profesor Miloš Vaněček, který se věnoval tomuto tématu dlouhodobě, konstatoval: „Lze očekávati, že co do počtu motorových vozidel bude Praha r. 1935 míti nejméně tolik aut, co Berlín v r. 1926, t. j. as 51.000, pro která pražská síť musí do té doby býti připravena“.3) Alois Mikuškovic předpovídal očekávaný vzrůst z 30 000 dokonce na 150 000 automobilů 4). Není proto náhodou, že se na Prahu upínala značná pozornost. Dobové polemiky o parkování v centru města přibližuje stručná zmínka v časopise Stavitel z roku 1929 5): „Parkování motorových vozidel na Příkopech stalo se v nedávné době předmětem odborných porad a diskusí. Návrhů byla podána celá řada, nicméně ani jeden nebyl tak výhodný, aby znamenal skutečnou odpomoc... Možnosti tyto za stávajících okolností jsou trojího druhu. Především odstranění elektrické dráhy, zřízení podzemního parkingu a povinné zřizování parkovacích stanovišť ve veřejných budovách na vysoce frekventovaných místech.“ První dvě varianty z finančních i praktických důvodů nepřicházely v úvahu: „Zřízení podzemního parkingu je příliš nákladné. V tomto ohledu bylo provedeno dosti projektů, bylo však vždy od nich pro příliš vysoké náklady prozatímně upuštěno.“ Nejvhodnější se zdála třetí strategie. „Potřeba vnitřních parkovacích stanovišť ve velkých budovách na významných třídách městských není ovšem u nás za dnešního stavu dosud takovou, aby přicházela všeo-

3b


33

HISTORIE

❚

HISTORY

4b

4a

becně v úvahu. V budoucnosti však bude nezbytně uvažována při stavbách velkých obchodních a úředních budov na vysoce frekventovaných místech...“ V souvislosti s pražským centrem je rovněž nutné zmínit úpravu Václavského náměstí podle projektu profesora Vaněčka, realizovanou od roku 1926. Proměna hlavního městského prostoru si kladla za cíl zpřehlednit a segregovat provoz, ale zároveň i uspokojivě vyřešit vzájemné křížení tras, dokonce i s nutnými přesahy do sousedních ulic. Zaparkovaným vozům uprostřed při elektrické dráze i na krajích při chodníku byla věnována patřičná pozornost: „Pro parking či umístění vozidel nutno na náměstí upraviti dostatečnou

4c

plochu a to a) pro autodrožky, které při nejlepší vůli nelze v sousedních ulicích umístiti, b) pro soukromá auta, která měla učiniti místo u chodníků skládkám a průběžné dopravě... Umístění vozidel v parkingu budiž co nejpohodlnější. Zařadění zejména do rychlé dopravy buď snadné. Označení budiž co nejzřetelnější.“ Vaněček dokonce uplatnil parkovací pruhy jako určité izolační prvky mezi chodci a provozem: „Psychologicky lze poněkud toto (pozn. neorganizované) přecházení omeziti vhodným umístěním parkingů.“ Realizace se samozřejmě neobešla bez kritiky a autor na ni reagoval s typicky inženýrským nadhledem: „K výtce, že návrh vzal zřetel jen na dopravní otázky, nevšíma-

5

34


❚

1/2011

HISTORIE

❚

HISTORY

6a Obr. 4 Park Garage, Bedřich Adámek, František Čelichovský, 1928 (repro Stavba, 1927–28; Karel Mayer, Automobilové garáže a sklady, 1929), a), b), c) ❚ Fig. 4 Garages Na Maninách, Bedřich Adámek, František Čelichovský, 1928 (reproduction Construction, 1927–28; Karel Mayer, Automobile Garages and Stores, 1929), a), b), c)

6b

Obr. 5 Garáže Pod Slovany, Oldřich Tyl, 1929 až 1931 (repro Auto, 1931) ❚ Fig. 5 Garages Pod Slovany, Oldřich Tyl, 1929–1931 (reproduction Automobile, 1931) Obr. 6 Lincoln Ford Fordson Globus, Arnošt Mühlstein, Victor Fürth, 1928 až 1930 (repro H. Geischeit, O. Wittmann, Nuezeitlicher Verkehrsbau, Potsdam, 1931), a), b) ❚ Fig. 6 Lincoln Ford Fordson Globus in Karlín, Arnošt Mühlstein, Victor Fürth, 1928–1930 (reproduction H. Geischeit, O. Wittmann, Nuezeitlicher Verkehrsbau, Potsdam, 1931), a), b)

je si úkolů estetických, podotýkám jen tolik, že pochybuji, že vzhled náměstí úpravou vozovky se zhoršil... A pakli ano, vycházím z předpokladu, že jest mi milejší předejíti jediné dopravní nehodě, než snažiti se o ´zkrášlení ćelého náměstí.“ 6) SOUTĚŽ NA NUSELSKÝ MOST

Mimořádná příležitost pro uplatnění myšlenky velkých záchytných garáží v husté struktuře stávajícího města nastala v letech 1926 až 1927, v souvislosti s první soutěží na strategicky důležité přemostění nuselského údolí (zásadní rozšíření Prahy na jih). Uvažovaná inženýrská konstrukce dosahovala totiž takových rozměrů, že mnoho autorů cítilo potřebu ji využít i pro jiné než pouze dopravní funkce. Nejznámějším projektem tohoto typu je soutěžní návrh Josefa Havlíčka a Jaroslava Polívky, kteří dali pilířům mostu podobu robustních věžových obytných domů křížového půdorysu 7). Václav a František Tesařové s Jaroslavem Studničkou uvažovali pragmatičtěji – do celého potenciálně uvolněného a pro bydlení nepřijatelného prostoru pod mostem navrhli zcela nové, vhodnější funkce: „Pro ulehčení finančního subvencování daného problému mostního spojuje se návrh mostu s návrhem konstrukce obchodních domů nebo garáží...“ 8) 1/2011

❚

Autorská trojice J. A. Holman (autor obsáhlého pojednání o hromadných garážích v časopise Stavba 1927–28), Stanislav Demel (Škodovy závody) a Zdeněk Pešánek (architekt a sochař proslulý svými kinetickými plastikami) navrhla překlenout údolí mostem o jediném oblouku s rozpětím 370 m, přičemž oba hlavní pilíře by ve svém tělese skrývaly čtrnáctipatrové garáže 9). Jednalo se také o cenný příspěvek do vášnivé diskuze, zda má být nuselský most ocelový nebo železobetonový. Autoři totiž navrhli smíšenou konstrukci ocelového oblouku a svislých prvků v kombinaci s železobetonovými stropy i rampami. Přístup do garáží měla zprostředkovat samostatná spodní mostovka sloužící zároveň i pro městskou rychlodráhu. Deskový tvar mostních pilířů o půdorysných rozměrech 19,5 × 111,5 m vycházel z vnitřního provozu – šířku vymezuje osvědčený, úsporný garážový trojtrakt (stání, jízdní pruh, stání), oblé kraje mohutné kruhové rampy a čtvercové kubusy schodišť. „Objekty garážní, vybudované v pilířích mostu, mají tolik prostoru, že lze umístiti zde velmi veliký počet vozidel, vybudovati správkárny, autoservice, autohotel, šoférský pension, autoškolu, autosalon, krámy pro výzbroj vozů atd.... Tím je mostní stavba nejen hospodářsky využita se zaručenou amortisací stavebních nákladů, ale současně řešen


35

HISTORIE

❚

HISTORY Obr. 7 Soutěžní návrh na Nuselský most, J. A. Holman, Stanislav Demel, Zdeněk Pešánek, 1926 až 1927 (repro Stavba, 1927–28; Karel Mayer, Automobilové garáže a sklady, 1929), a), b) ❚ Fig. 7 Competition design of the Nusle Bridge, J. A. Holman, S. Demel, Zdeněk Pešánek, 1926–1927 (reproduction Construction, 1927–28; Karel Mayer, Automobile Garages and Stores, 1929), a), b) Obr. 8 Garage Hotel, Pavel Smetana, Georg Müller, 1929 (repro Stavitel, 1929), a), b), c) ❚ Fig. 8 Garage Hotel, Pavel Smetana, Georg Müller, 1929 (reproduction Constructor, 1929), a), b), c)

7a 7b

i problém pražských velkogaráží. Celý charakter nezvykle vysoké stavby mostní v prostoru městského údolí i místní situace přinesly samy o sobě nesmírně vhodnou příležitost k vyřešení jednoho z velmi aktuálních problémů pražských, t. j. vybudování ústředních velkogaráží v centru města.“ 10) HOTEL

Dobovou atmosféru, spojenou s fenoménem automobilismu, novým životním stylem a neomezenou mobilitou, výmluvně vykresluje rovněž nerealizovaný, přesto detailně propracovaný projekt hotelu a hromadné garáže z roku 1929 od Pavla Smetany a Georga Müllera 11), někdy uváděný i jako tzv. Bondyho garáž 12). Obrovský rozsah garáží autoři částečně osvětlují: „Projekt Garage Hotelu v Praze II na Florenci jest řešen na základě nové regulace. Vycházeje z ní využívá výhody, pokud mu je tato může poskytnout a svojí situací i účelem má vyhověti původci této regulace – te36

dy potřebě doby. Ve skutečnosti jest projekt Garage Hotelu myšlen jako hotel pro automobilisty, zejména cizince, jejich šofery a jejich vozy. Vybudováním jmenovaného objektu má býti vyhověno všem potřebám ruchu automobilového, stálého i přechodného... Budoucí boulevard... je živou tepnou, jež bude vyžadovati možnosti hromadného garážování. Blízkost hotelu obchodním domům, bankám a ostatním úředním budovám (pozn. navíc k bezprostředně sousedícímu Masarykovu nádraží), je podstatou jeho prosperity. Ostatně ubytování člověka a uskladnění jeho automobilu jsou dnes problémy vzájemně si blízké...“ O předpokládaném dokonale organizovaném masovém provozu nejvíce vypovídá popis příjezdu a následných aktivit: „Provoz je tak uspořádán, aby přibyvší vůz byl nejrychlejším způsobem zbaven zavazadel a pokračoval umývárnami (případně opravou) do garáže na místo uskladnění. Zavazadla hostí, zbavená prachu ve zvláštní místnosti, jsou expedována vedlejším schodištěm B nebo výtahem


❚

1/2011

HISTORIE

8a

❚

HISTORY

8b

8c

do příslušného pokoje. Host, očistiv se, prochází schodištěm nebo vytahovadlem do svého pokoje...“ Autentický popis halových garáží a doplňkových služeb zcela odpovídá dobovým, vskutku velkorysým zvyklostem, včetně zapojení renomovaného zahraničního autora s rozsáhlými zkušenostmi v dané oblasti 13): „Budova hotelových garáží jest projektována na základě celkem obvyklých poznatků (projekt vypracoval ing. Dr. Georg Müller, Berlín). Umísťování vozů se děje buďto vlastní silou po dráze serpentinovitě stoupající anebo výtahy. Jízdní dráha jest umístěna celkem ve středu budovy garáží a tak, že svými šikmými rameny spojuje jednotlivé etáže. Její vozovka, 8 m široká, dovoluje oboustranný provoz. V etážích jedou však vozy jedním směrem. Ve středu stoupací dráhy jest v každé etáži prostor pro čištění vozů a drobné opravy. Vlastní montážní dílny jsou umístěny v prvním suterénu. V přízemí mezi vjezdem a výjezdem jsou situovány benzinové pumpy, jejichž nádrže jsou ve třetím suterénu... Garážování aut bude provedeno buď v boxech, nebo volně. Spodní etáže slouží pro uskladnění těžkých vozů a sklad součástek vůbec... Vytápění jednak parou, jednak vzduchem v budově garáží. Ventilace jest v celém objektu umělá. Objekt má samostatnou studni, rozvod vody se děje z reservoiru, umístěného na střeše garáží... Užití železobetonu u halových garáží jest samozřejmé, jak z důvodů konstruktivních, tak i bezpečnostních... V části garáží jsou boční stěny vyplněny skleněnými tvárnicemi.“ Spojení dvou zásadně odlišných provozů pochopitelně přináší jisté technické problémy, které si však architekti už v této rané automobilové době dobře uvědomovali a uměli je zcela brilantně vyřešit: „Přímo s budovou hotelu sou1/2011

❚

visí budova halových garáží. Zvláštní isolační stěny oddělují obě budovy a betonová konstrukce každé budovy jest samostatná.“ SOUTĚŽ NA VYŘEŠENÍ VŠEOBECNÉHO D O P R AV N Í H O P R O G R A M U P R O V E L K O U P R A H U A OKOLÍ

Dopady prudce se rozpínajícího automobilismu na tehdejší každodenní život města jsou zřejmé. Nepřekvapí, že právě otázka dopravy spolu s městskou infrastrukturou byla klíčovým bodem v harmonogramu prací na unikátním regulačním plánu Velké Prahy, který vznikal pod dohledem Státní regulační komise v letech 1920 až 1938 (první varianta byla dokončena už roku 1928, konečná pod vedením Maxe Urbana 1938) 14). Priority odhaluje i výše předpokládaných prostředků v investičním plánu veleobce pražské na dobu deseti let (1924 až 1934), kde zaujímaly čelné místo jednoznačně právě „Kanalizace města“, sledovaná těsně položkou „Komunikace a dlažby“, a se značným odstupem položkami „Vodárny a vodovody“ nebo „Školství a kultura“...15). Podnětem ke vzniku regulačního plánu tak nebyla pouze potřeba lépe fyzicky provázat úředně scelené městské části a okolí, zohlednit širší regionální souvislosti, ale také najít vhodnou dopravní koncepci reagující na současnou 16) a především budoucí zvýšenou dopravní zátěž v hektickém hlavním městě. Po několikaletých přípravách proto správní rada Elektrických podniků hlavního města Prahy vypsala tzv. pražskou dopravní soutěž. O jejím vskutku monumentálním charakteru vypovídají některá data, např. mimořádná délka konání od února 1930 do dubna 1931, úctyhodný objem závěrečného posudku (200 stran) a výstava takového rozsahu (asi


37

HISTORIE

❚

HISTORY

9a 9b

Obr. 9 Návrh Klíč z tzv. pražské dopravní soutěže, František Kavalír, Josef Štěpánek, 1930 až 1931 (repro Styl, 1932-33), a), b) ❚ Fig. 9 Design Key from the Prague Transport Competition, František Kavalír, Josef Štěpánek, 1930–1931 (reproduction Style, 1932-33), a), b) Obr. 10 Návrh Veřejná především z tzv. pražské dopravní soutěže, Jaromír Krejcar, Josef Špalek, 1930 až 1931 (repro Karel Teige, Práce Jaromíra Krejcara, 1932), a), b) ❚ Fig. 10 Design Public, particularly from the Prague Transport Competition, Jaromír Krejcar, Josef Špalek, 1930–1931 (reproduction Karel Teige, Works by Jaromír Krejcar, 1932), a), b)

1 600 m2), že musela být uskutečněna (přímo symptomaticky) v právě dokončené hale autobusových garáží v Praze-Podbabě. Všeobecný dopravní program Velké Prahy pochopitelně nebylo možno získat přímo na základě výsledků soutěže, i když mimořádně precizně připravené. Cílem bylo spíše soustředit cenné podněty, které by se staly základem pro výslednou souhrnnou strategii. Tomu odpovídal i charakter odevzdaných materiálů: „Do soutěže došlo 19 projektů, z nich bylo deset projektů, které řešily celou úlohu, 5 návrhů, které se obíraly většinou pouze jedním tématem a 4, které přinášely jen jednotlivé nápady, nadhozené ideově. Byly projekty, které měly 170 plánů a téměř 1 000 stran textu, byl tu projekt, který doložil svoje řešení sedmi velkými modely, byly tu projekty, které pro rozvinutí svých obsáhlých teorií přinášely na 50 diagramů a vědecká pojednání o 200 stránkách.“ Je zřejmé, že rokování soutěžní poroty bylo velmi náročné a porotci se (spíše než hodnotiteli) stali především tvůrci syntetické závěrečné zprávy: „Kromě individuelního studia členů poroty, konalo se 40 plenárních schůzí a přes 50 schůzí užších komisí, zvláště redakční komise konečného posudku“ 17). Soutěž řešila nejenom otázky dopravy v Praze jako celku, ale i dílčí kritické lokality – Staré Město, Malou Stranu, Chotkovu silnici, pankrácké propojení, Náměstí Republiky a pochopitelně i Václavské náměstí. Většina soutěžících navrho38

vala docílit odlehčení centra a zvýšení plynulosti dopravy zavedením okružních komunikací a revizí stávající uliční sítě – zejména novým řešením křižovatek, diferenciací dle rychlosti a vyčleněním pruhu pro zásobování. Ve většině projektů se rovněž objevila nadzemní nebo podzemní rychlostní městská dráha. Nicméně návrhy reagovaly i na dramatický vzrůst individuální dopravy a přirozeně zohlednily také otázku uspokojivého odstavení automobilů: „Parkingu věnují projekty značnou pozornost, navrhují se garáže podzemní, patrové, žádá se rozšiřování hlavních ulic s ohledem na parking a vykládání.“ Z tohoto pohledu jsou však nejzajímavější dva sice velmi odvážné ale zároveň i do značné míry prorocké návrhy. Projekt Františka Kavalíra a Josefa Štěpánka Návrh s heslem Klíč od Františka Kavalíra a Josefa Štěpánka se soustředil zejména na kritickou situaci středu města. Na základě analýz provozu autoři označili za klíčové místo osu Václavského náměstí a její pokračování směrem do Starého Města. V daném prostoru proto navrhli vysokokapacitní dvouúrovňovou ulici, doplněnou rozsáhlými parkovacími plochami: „Projekt shledává nutnost zesíliti centrální komunikační organismus města projektem ještě jednoho Václavského náměstí. Zdvojení děje se vertikálně, etážově do podzemí. Opatřuje se dále další průběžné okružní spojení, jež by nahrazovalo prozatím projektovaný II. okruh... Václavské náměstí má, mimo jiné, býti touto úpravou zbaveno parkování aut a křižovatek“ (nelze opominout, že ve stejném roce byla v časopise Architekt SIA publikována podobná víceúrovňová ulice v Paříži).18) Linie navržených parkingů lemujících nový bulvár pod Václavským náměstím doplnili také halovými velkogarážemi pod Františkánskými zahradami a Staroměstským náměstím! Nesporně velmi odvážné řešení porota komentovala: „Tento projekt možno považovati za jednostranné a jen částečné vyřešení úkolů soutěže. Nelze mu však nepřiznati, že je vážným a cenným příspěvkem, který pražský problém dopravní s určitého hlediska pronikavě osvětluje... Není dosti logickým, že elektrickou dráhu ponechá-


❚

1/2011

HISTORIE

vají v ulicích vnitřního města..., kdežto dopravu automobilovou se škodlivostí výfuku – dávají pod zemi do spodní etáže... Lze ceniti v tomto projektu, že ukazuje v organismu města na určitý úsek jako nevyhovující a že navrhuje zřízení kříže podzemní veřejné komunikace, konkrétní prostředek odpomoci... Kdežto jiné projekty navrhují podvedení komunikací nesouvisle a jen tu a tam, je v tomto projektu převedena myšlenka v systém... Při rozpočtu parkingů ve Františkánské zahradě dokládají řešení také kalkulací, jíž zdůvodňují rentabilitu tohoto zařízení... jejich jsou číslice pravděpodobné a z nejmenších nákladů, které se v soutěži objevují jako investice pro řešení pražské otázky komunikační.“ 10a

Projekt Jaromíra Krejcara a Josefa Špalka O poznání komplexnější a prozíravější projekt představuje návrh s výmluvným heslem Veřejná především od Jaromíra Krejcara a Josefa Špalka, který vychází z názoru, že „...pro poměry uvnitř města bude rozhodujícím automobil. Kdežto však ostatní řeší tuto otázku sledováním a úpravou křižovatek, dopravních tepen, parkingu a kladou důraz na odstranění tramwaye z centra, kterou nahradí autobusy, předpokládá tento projekt, že komunikační síť v žádném případě nestačí vzrůstu motorových vozidel. Neřeší tedy marné úpravy centra, nýbrž pomáhá jinak... Proto je zbytečno upravovati centrum města s ohledem na soukromou dopravu. Tato naopak budiž zde zakázána, centrum může býti ponecháno a budiž zde vybudována dokonalá síť veřejných dopravních prostředků. Projekt uvažuje za zakázané území vnitřní partie II. okruhu, kde na styku s příjezdnými radiálami navrhuje dostatečné garáže. Vnitřní dopravu obstarávají povrchové rychlodráhy a autobusy. Myšlenka není neproveditelná ani při nynější organisaci města, její zárodky lze spatřovati v regulování dopravy některých amerických měst...“ (pozn. Krejcar uvádí příklad Filadelfie). Výsledný dopad návrhu je zřejmý – prostřednictvím programově moderních výškových budov záchytných garáží a městského okruhu zřetelně vymezit hranici mezi historickou a novější zástavbou (respektive érou). Vedlejším efektem by však zároveň bylo i zachování historického jádra Pra1/2011

❚

❚

HISTORY

hy, které ostatní návrhy musí s ohledem na dopravní požadavky měnit mnohem razantněji. Vysokokapacitní garáže měly být situovány na šesti uzlových bodech vnitřního pražského okruhu a obklopeny rozlehlými parkovacími plochami pod širým nebem. Skici pouze v hrubých rysech vykreslují řešení garáží jako třináctipatrových válcových věží s přísně věcným výrazem. Kruhové půdorysy naznačují vnitřní provoz pomocí spirálové mírně stoupající rampy lemované po obou stranách stáními vozů. Autoři mysleli i na městský parter a součástí návrhu je také řešení stanic expresní dráhy s podchody pro pěší a parkovacími plochami v okolí. „Blíží se rychle doba, kdy pro majitele automobilu bude mnohem pohodlnější, když 10b

na obvodě vnitřního města nechá vůz v hlídaném parkingu a sedne na tramway nebo autobus, než by ztrácel čas prodíráním se s vozem přeplněnými ulicemi a hledáním místa, kde by směl na krátkou (předpisy velmi omezenou) dobu zastaviti.“ Zajímavý je rovněž sociální podtext, který poskytuje Teigemu v poněkud ideologicky deformované Krejcarově monografii pádné argumenty. Racionální základ myšlenky vtělený do hesla Veřejná především (jenž se do určité míry dnes v centru naplnil) posouvá do výrazně levicové roviny: „Krejcar navrhuje dnes, kdy nesnesitelná krise pražské dopravy musí býti léčena, ale kdy není materiálních možností budovati nákladné nové dopravní bulváry, podzemní dráhy a pod., analogicky v y v l a s t n i t i d o s a v a d n í d o p r a v n í p l o c h y a uvolniti je pro veřejnou dopravu. Konkrétně: Krejcar navrhuje vystěhovati a vyloučiti z vnitřního města soukromou dopravu, která je nejen osobním přepychem, ale která uvnitř starého města je jednou z hlavních příčin dopravní zácpy, protože automobil je dopravním prostředkem, který zabírá v poměru k počtu cestujících příliš mnoho místa při jízdě i při parkování... Je jisto, že i stávající ulice, vyčištěny od individua listických a luxusních vozidel, budou dostatečné a poměrně dobře vyhoví plánovité veřejné dopravě lidovými vozidly, zejména tramwayi a elektrickým rychlodrahám povrchovým... V oficiálních mozcích jsou dnes usazeny představy o tom, že je třeba vyloučit tramwaye


39

HISTORIE

❚

HISTORY

a kolejová vozidla z ulic vnitřního města, že automobil je dopravní prostředek comme il faut a musí míti výsadní postavení na ulicích i na silnicích, a že město, které se chce representovat, musí, kromě akademických pomníků, historických památek, luxusních barů, zoologické zahrady a dostihů, míti alespoň jednu nebo dvě linky métra. Dopravní krise pro oficiální mozky nespočívá v tom, že dělník ztratí mnoho času... nýbrž v té trapné skutečnosti, že jejich luxusní auto, rychlodopravní a komfortní vehikl, pohybuje se ve vnitřním městě jako hlemýžď... Krejcarův návrh, bezohledný k vlastníkům aut, nemonumentální ve svém rozpočtu... a nadto dokumentovaný seriosním vědeckým spisem a nikoliv imposantními utopickými výkresy, odměnila porota, která jej nemohla zcela ignorovati, jednou z podřadnějších cen.“ 19) Dozvuky soutěže na všeobecný dopravní program Velké Prahy Pokračováním soutěže z let 1930 až 1931 byla také regulační studie Starého Města pražského vypracovaná pracovním sdružením Skupiny architektů SIA v Praze, věnovaná roku 1935 městu Praze a následovaná debatními večery i publikováním v odborném tisku. Z mnoha bodů zaměřených na dopravu v centru je nutné vyzdvihnout opakované zmínky, že parkovacích míst je kritický nedostatek. Z čehož mimo jiné vyplývá úsilí o vytěsnění průběžné dopravy ve prospěch místní a parkingu 20). V roce 1939 byla publikována podstatná část důvodové zprávy k projektu dopravních úprav Velké Prahy, vypracovaná studijním oddělením Elektrických podniků 21). Konstatuje, že „... doprava soukromými vozidly nevyvinula se do roku 1936 tou měrou, aby ve Velké Praze došlo k dopravní katastrofě, jak bylo některými projekty s určitostí a opětovně předvídáno“ (pozn. což mohlo být ale způsobenou i vleklou celosvětovou hospodářskou krizí). Revidované prognózy zněly: „Konečný počet automobilů a dobu, kdy ho bude dosaženo, nelze udati zcela přesně, lze však souditi, že hospodářské poměry se vyvinou tak, že na 15 obyvatel Velké Prahy připadne jedno auto...“ Bod věnovaný dopravní síti pro soukromé prostředky opětovně zdůrazňuje potřebu segregace různé rychlosti, ale i místní a průběžné frekvence. Jeho převážná část se však překvapivě věnuje otázce parkování; včetně velice konkrétních návrhů řešení, které vyžadují delší citaci: „Opatření dostatečně velkých parkovacích ploch je potřebné hlavně ve středu města, který jest cílem velkého počtu cest vykonávaných soukromými auty... Ve středním městě je plocha na komunikacích plně využita pro cirkulaci vozidel a nelze tedy na nich opatřiti všude parkovací plochy výhodně položené vedle dopravních pruhů a dovolující ukončení cesty soukromým vozidlem přímo u jeho cíle. Poněvadž parkujícím vozidlem je plocha komunikací asi pětsetkráte méně využita k účelům dopravním než jedoucím, navrhuje k parkování použíti ploch, kterých nelze tak vysoce dopravně a hospodářsky zhodnotiti jako ploch přímo na komunikacích. Takovými plochami jsou nádvoří bloků domů ve středním městě, po př. nově zřízené plochy pod povrchem komunikací... Na Starém městě, kde nelze těchto způsobů použíti pro malou šířku ulic a starobylost budov, navrhuje se zřízení patrových garáží, které drahou půdorysnou plochu parcely hospodárně využijí jejím vertikálním zmnožením.“ Tvůrci dopravní koncepce Velké Prahy tak i na konci třicá40

Poznámky: 1) Liska O.: Automobilová garáž v Hradci Králové, Architektonický obzor, 1911, s. 111–115 2) Pepler G. L.: Dopravní problém ve vztahu ke stavbě měst a krajinnému řešení, Styl, 1931–1932, s. 70 3) Vaněček M.: Velkoměsto a vliv dopravy na jeho regulaci, Architekt SIA, 1929, s. 17–19 4) Stavba, 1931-1932, s. 176 5) Parkování motorových vozidel ve vnitřní Praze, Stavitel, 1929, s. 134-135 6) Vaněček M.: Úprava Václavského náměstí v Praze, Architekt SIA, 1927, s. 257–259 7) Havlíček J.: Návrhy a stavby, SNTL, Praha, 1964, s. 120 8) Stavba, 1927–1928, s. 7–8 9) Soutěž na přemostění Nuselského údolí, Stavba VI, 1927–1928, s. 19–24; Mayer K.: Automobilní garáže a sklady. Pokyny pro stavbu, zřizování i udržování automobilních garáží a službu v nich. Technická Tribuna, 1929, s. 120–122 10) Holman J. A.: Stavby velkogarážní, Stavba, 1927–1928, s. 170 11) Smetana P.: Hotel a halové garáže v Praze, Stavitel, 1929, s. 117–124 12) Müller G.: Problém garáží ve velkoměstě, Stavitel, 1929, s. 131 13) Georg Müller vydal v roce 1937 pro střední Evropu zásadní monotematickou knihu Garagen in ihren Bedeutung für den Kraftwagenverkher und Städtebau; o nájemných hromadných garážích už v meziválečné éře přednášel nejenom v Německu ale i ve světě 14) podrobněji viz: O Státní regulační komisi, Stavba, 1922, s. 82–87; Nový O.: Česká architektonická avantgarda. Prostor, 1998, s. 363; Mölzer E.: Velká Praha – technicko-hospodářský problém, Architekt SIA, 1929, s. 225–238 15) Styl, 1923–1924, s. 140 16) Mikuškovic A.: Soutěž na vyřešení všeobecného dopravního programu Velké Prahy, Stavba, 1931–1932, s. 170–176: „Soutěžné podmínky poskytly soutěžícím... nutné statistické podklady a částečnou analysu dnešního stavu na základě několikaleté přípravy, již si vyžádalo zjišťování frekvence v síti elektrických drah, autobusů a uliční frekvence vozové i pěší... Pracovním podkladem byly dále: generelní zastavovací plán a úřední železniční projekt s řadou doplňujících dat o hustotě obyvatelstva, geologickém složení terénu, vzrůstu obyvatel, statistika motorových vozidel a situace důležitých dopravních uzlů.“ 17) Pražská dopravní soutěž, Styl, 1932–1933, s. 49 18) První podzemní ulice, Architekt SIA, 1933, s. 135 19) Teige K.: Práce Jaromíra Krejcara, Nakl. Václav Petr, Praha, 1932, s. 142–153 20) Staré město pražské a ochrana památek, Architekt SIA, 1935, s. 7–29 21) Dopravní úpravy Velké Prahy, Architekt SIA, 1939, s. 17–21

tých let potvrdili dosavadní vývoj, postavený nikoliv na sofistikovaném centralizovaném řešení vedeném širším veřejným zájmem, ale spíše na ryze komerčním principu poptávka-nabídka, na privátním vlastnictví pozemků a aktivitách podnikatelů. Po roce 1948 se právě toto směřování stalo pro centrální část Prahy na dlouhá desetiletí osudným… Text vznikl za podpory SGS ČVUT č. 010-802140 „Udržitelný rozvoj a historická zkušenost“.

Ing. arch. Petr Vorlík, Ph.D. Výzkumné centrum průmyslového dědictví FA ČVUT v Praze


❚

1/2011

F I R E M N Í P R E Z E N TA C E ❚

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

Tradiční software na statiku železobetonových a předpjatých stavebních konstrukcí V časech omezených rozpočtových nákladů, při rostoucích požadavcích investorů a složitosti projektů poskytuje software RIBTEC® rozhodující konkurenční výhodu. Při výpočtech a návrzích železobetonových a předpjatých sloupů, vazníků a trámů, opěrných stěn, základových patek a konstrukčních detailů přispívá software RIB k nalezení optimálního řešení. Více informací k softwaru RIB se dozvíte na www.rib.cz | [email protected] | +420 241 442 078

UGGLEVIKSRESERVOAREN Vysoký vodojem v Lilljansskogen (Paul Hedqvist, 1935, Uggleviksvagen) je jednou z viditelných částí jinak očím skryté servisní vodovodní sítě budované ve Stockholmu od počátku dvacátého století. Šedesát čtyři masivních sloupů podpírá neizolovaný reservoár zakončený malou lucernou. Betonový monument stojící uprostřed parku je ochuzen o srovnání své velikosti s jinými budovami, je však nepopiratelným svědectvím možností a omezení technologie monolitického betonu v době před posuvným bedněním a předpinacími systémy.

1/2011

❚


41

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

STRUKTURNÍ MATRICE

❚

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

❚

STRUCTURAL MATRIXES

Zajímavých a různorodých struktur pohledových betonových ploch lze dosáhnout vkládáním strukturních matric do bednění nebo forem. Článek uvádí příklady úspěšných realizací v zahraničí i u nás a upozorňuje na některé požadavky, se kterými by se alespoň zhruba měli seznámit všichni, kdo se podílejí na procesu návrhu a realizace takto pojaté betonové konstrukce.

❚

Attractive and widely various structures of exposed

concrete surfaces can be produced by putting of structural matrixes into forms or formworks. Some successful examples of their usage are presented in the article and special requirements of their application in building sites and prefab factories are emphasized.

V zahraničí (zejména ve Francii, Nizozemí ad.) jsou poměrně rozšířeným způsobem úpravy povrchu pohledových betono-

42

vých ploch strukturní matrice vkládané do bednění při použití monolitické technologie nebo do forem při výrobě prefabrikátů (obr. 1). Tato technologie plně využívá schopnosti čerstvého betonu přijmout jakýkoliv tvar. Na povrchu betonu zůstane přesný otisk struktury matrice. Výrobci matric nabízejí skutečně velmi širokou paletu různých možností od otisků jiných stavební materiálů, nejčastěji jsou to vyskládané kamenné, cihelné či dřevěné stěny, přes opakování geometrických či rostlinných motivů až po různé návrhy zvlněných závěsů ad. Výtvarné invenci architekta nestojí téměř nic v cestě. Úspěšné použití matric má některé požadavky, se kterými by se alespoň zhruba měli seznámit všichni, kdo se podílejí na procesu návrhu a realizace takto pojaté betonové kon-

1a

1d

1b

1c


❚

1/2011


strukce. Detailně je potom budou jistě znát ti, kdož budou odpovědni za správný průběh přípravy bednění či forem, uložení betonu a jeho odbednění a ošetřování. Tak by to ostatně mělo být vždy, když má realizace objektu s použitím pohledového betonu dobře dopadnout. Článek je úvodním seznámením s touto, u nás zatím ne příliš rozšířenou, technologií, která však může být zajímavou alternativou a přispět k pěknému prostředí našich měst i drobnějších sídel. M AT E R I Á L M AT R I C

Matrice různých obchodních značek jsou převážně vyráběny z pružných elastomerů polyuretanu a podobají se gumě; jejich vysoká pružnost zaručuje odbednění od pohledových betonových ploch bez poškození a s milimetrovou přesností reprodukce texturovaných profilů, s ostrými hranami i při nepatrném rozšíření či zúžení výčnělků. Matrice bývají dodávány jako desky, ležící naplocho na paletách nebo v dřevěných bednách, nebo v rolích, které jsou navinuté na dopravní a skladovací pouzdra. Všechny matrice by měly být skladovány v suchu a na rovném podkladu, aby se zabránilo jejich deformování. Nesmí být vystavené ani žádnému zatížení, protože by je mohlo deformovat. Matrice je třeba chránit před příliš intenzivními vlivy počasí, přímým slunečním zářením, deštěm, mrazem, agresivním vzduchem apod., nejlépe zakrytím tmavou fólií. Matrice nemají střídání vzorů, které je známé z tapetování. Nicméně struktury jsou jednosměrné, vytvořené tak, aby se ve směru mohly souběžně přiložit k sobě v téměř libovolném místě, bez vzniku rušivých nebo nápadných spojů. Z chybného otočení matric o 180 ˚ vzniknou nežádoucí protilehlé strukturní efekty. Vzhledem ke své vysoké pružnosti podléhají matrice během balení a přepravy roztahování a pěchování, které mohou způsobit odchylky v jejich rozměrech. Z tohoto důvodu a kvůli ochraně okrajů proti poškození jsou matrice dodávány ve větších rozměrech a na místě je třeba je vhodně přiříznout. Doporučuje se zaříznout matrici v rozměru o 1 až 2 mm větším proti potřebnému krytí, aby se mohla těsně Obr. 1 Ukázky úspěšných realizací s použitím strukturních matric, a) nemocnice v Marseille, b) sportovní centrum BOE, Francie, c) budova na hřbitově v Lille, d) společenské centrum v Melbourne, e) škola v Paříži, f) obytný dům v Lille, g) obytný dům v Bordeaux ❚ Fig. 1 Successful examples of matrix usage, a) Hospital in Marseille, b) Sport centre BOE, c) graveyard in Lille, d) convention centre in Melbourne, e) school in Paris, f) apartment block in Lille, g) apartment block in Bordeaux 1e

1/2011

❚

❚


vtlačit do bednícího rámu. Matrice by se měly přiřezávat bezprostředně před lepením, aby se zabránilo změně rozměrů kvůli změnám teploty. P O U Ž I T Í P Ř I V Ý R O B Ě P R E FA B R I K O VA N Ý C H BETONOVÝCH DÍLŮ

Po přesném uříznutí se matrice volně vloží do bednícího rámu. Pokud by byla matrice příliš velká, může dojít k vyboulení, pod nímž se shromáždí vzduchový polštář, který nedokáže vytlačit ani zatížení váhou čerstvého betonu. Výsledkem bude nerovnost na betonovém dílu. Je-li k výrobě prefabrikovaných prvků použit normální beton, ne SCC, je třeba ho po uložení do formy zhutnit. Při použití příliš vysokých frekvencí příložných vibrátorů může dojít při zhutňování betonu k nutačnímu pohybu matrice, a tím se

1g 1f


43


❚


pod ní shromáždí vzduchové polštáře, které vytvoří na pohledové straně betonu nerovnosti. Frekvence zhutňování je tedy třeba vždy kontrolovat a hlídat. Při použití volně vkládaných matric se tyto musí po každém vyjmutí prvku z formy znovu vkládat do forem a vyrovnávat. Při odstraňování bednění může při otočení výrobního stolu na svislo dojít k jejich sklouznutí na podlahu, což vede k jejich poškození. Proto je výhodné matrice přilepit na výrobní stůl, zejména vyrábí-li se série stejně velkých prvků nebo když se musí zaručit přesné rozměry textury. U hlubokých struktur se pro uzavření matric používají protilehlé profily (negativní otisk profilu) nebo u symetrických struktur (žebra nebo vlny) se mohou vložit pásové matrice. Pásové matrice se používají např. při výrobě protihlukových stěn. S jejich pomocí vznikají na pohledové stěně obrazce, které jsou známy jako různé vlny, případně lze s nimi docílit jiného rozměru hotového betonového prvku. POUŽITÍ PŘI ZPRACOVÁNÍ MONOLITICKÉHO BETONU

Užívají-li se matrice při výstavbě monolitickou technologií, musí se vždy celou plochou přilepit. Ve výjimečných případech, především se jedná o matrice na jedno použití, se mohou matrice přitlouci přímo k bednění. Vzdálenost hřebíků by měla být 200 až 250 mm a měly by být používány hřebíky s malou hlavičkou. V závislosti na struktuře by hřebíky měly být umístěny do nejvyšších bodů struktury, protože pak jsou stopy po hřebících nenápadné a leží hluboko v betonové struktuře. Výhodné je nalepit matrice na dřevěné desky jako pomocné bednění, které se upevní na výrobní stůl nebo na vlastní konstrukci bednění. Matrice se mohou snímat ze stolu nebo vyjímat z bednění spolu s dřevěnou deskou a bednící plochy jsou okamžitě znovu použitelné, např. pro hladký beton. Strukturní matrice se musí lepit vždy celou plochou. Přilepení v bodech vede po prvním odstranění bednění k protažení matrice, a tím k vyboulením, která se na betonu projeví. Matrice se může nalepit na ocelový stejně jako na dřevěný podklad. Může se lepit pouze na vodorovné nebo lehce skloněné (prohnuté nebo vyklenuté) podklady. Na svislých plochách lepidlo stéká a matrici nelze zatlačit do rovnoměrné vrstvy čerstvého lepidla bez vzduchových bublinek. U lehce skloněných, prohnutých nebo vyklenutých ploch může dojít ke sklouznutí matrice po čerstvém lepidle a jejímu stlačení vlastní váhou. Na čerstvě přilepené matrice se nesmí vstoupit ani na ně klekat, protože se tím lepidlo na spodní straně matrice vytlačí a jeho nahromadění se ukáže na betonové pohledové ploše jako věnec nebo kruh. Všechny podklady musí být rovné, čisté, suché, hrubé, bez prachu, oleje, vosku a tuků. Nejlepší jsou dřevěné desky s ponechanou hrubou strukturou (překližka nebo vícevrstvé desky). Dřevěné desky s umělohmotným povlakem se musí obrousit až na hrubé dřevo. Ocelový podklad musí být bez okují a bez koroze, nejlépe otryskaný pískem, ale přinejmenším obroušený. Smyslem lepidla je dosáhnout pevné a trvalé spojení mezi matricí a bedněním/výrobním stolem. Uvolnění přilepených matric je proto vždy spojeno s vynaložením síly a je obtížné je přitom nepoškodit. I proto je výhodné přilepit matrice na dřevěné desky, které se spojí napevno s bedněním nebo s výrobním stolem. I N D I V I D U Á L N Í M AT R I C E

Dodatečně je možné ke standardním strukturám na základě náčrtů, nákresů nebo dalších předloh zhotovit vlastní návrhy 44

ke ztvárnění betonu. K tomuto je třeba nejprve vyrobit model v měřítku 1:1. Na modelu se vyrobí elastická matrice, která slouží jako negativní forma pro výrobu betonového dílce. Pro realizaci individuálních návrhů neexistují téměř žádná omezení. Je třeba si pouze ujasnit, že při použití matrice nelze překračovat technické možnosti materiálu a manipulace a převoz jsou proveditelné. S E PA R A Č N Í P R O S T Ř E D K Y

Nanášení separačního prostředku je rozhodující pro snadné odbedňování a pro vysoce kvalitní pohledovou plochu betonu. Používají se různé separační prostředky, upravené pro daný účel použití (prefabrikáty/monolit), obsahující rozpouštědlo nebo vodu. Separační substance přesně určená na polyuretanovou matrici zamezuje poškození kvality matrice a je garantem životnosti a vyšší použitelnosti strukturní matrice. Odpařením substance obsažené v separačním vosku se utvoří tenký a velmi stejnoměrný separační film, který brání tvoření skvrn na betonu při přebytku nanesení. Oproti olejem modifikovaným separačním prostředkům nedochází při použití separačního vosku vzhledem k charakteru obsažených substancí k žádným problémům přilnavosti při pozdějším nanášení nátěru. Separační vosk se musí na matrice nanést nebo nastříkat nejméně dvakrát, a to křížem. Mimořádně důležité je dostatečné množství separačního prostředku i na bocích struktur. Toho se dosáhne nejlépe bočním postřikem. Přebytečný materiál se musí z prohlubní struktur odstranit savým hadrem nebo ofouknutím. Nedojde-li k vytvoření dostatečné separační vrstvy, musí být nános separačního prostředku bezpodmínečně opakován. Vhodnější jsou ostřikovače s plochými tryskami, které zaručují stejnoměrnější nános separačního prostředku než kulaté trysky. Aby se zabránilo zvětrávání nebo opršení filmu separačního vosku, musí se, zvláště při zpracování monolitického betonu, zakrýt matrice až do betonáže vhodnými fóliemi nebo plachtami. B E T O N O VÁ N Í

Po odpaření rozpouštědla nebo osušení vodního separačního vosku se může betonovat jako obvykle. Matrice nevyžadují žádná přídavná opatření ohledně druhu, složení, konzistence nebo kvality čerstvého betonu. Lze použít i betonů barvených pigmenty. Při použití příložných vibrátorů je třeba počítat s pružností matric, která absorbuje část vibrací. Požadovaného zhutnění lze dosáhnout delší dobou vibrování. Matrice se také využívají pro strukturované sklocementové prvky, které se uplatňují zejména na fasádách a v interiérech. Individuální matrice byly využity např. pro interiér Kongresového centra ve Zlíně, použité akustické difuzní prvky jsou ze sklocementu. D I S TA N Č N Í P O D L O Ž K Y V Ý Z T U Ž E

Pro rozdělení výztuže do bednění se strukturní matricí by se měly používat distanční podložky s pokud možno velkou plochou. Špičaté podložky mohou pod vahou armatury propíchnout umělou hmotou nebo mohou vyčnívat z pohledové betonové plochy. Protože se minimální krytí výztuže betonem vždy počítá od nejhlubšího bodu struktury betonového prvku, musí se podložky uspořádat na nejvyšších bodech strukturních matric. O použití vybraných strukturních matric by měl být informován i statik, aby jejich tloušťku zohlednil ve statickém návrhu konstrukce (výkresech tvaru a výkresech výztuže).


❚

1/2011


2a

2b

2c

2d

ODBEDNĚNÍ

Odbednění se provádí co nejdříve s ohledem na příslušné normy o zpracování cementu a betonu. Volně vložené matrice zpravidla spadnou při zdvižení betonového prvku (prefabrikátu) vlastní váhou zpátky na výrobní stůl. Pokud by k tomu u některé struktury nedocházelo, je třeba matrici opatrně a pomalu stahovat z betonové plochy s využitím její tažnosti. Z nalepených matric se zdvihne betonový prvek (prefabrikát) nebo se snímá bednění s matricí s betonu (prefabrikát, monolit). To se nesmí provádět rychle ani násilím, ale pomalu a šetrně. Matrice potřebují čas, aby se v hraničních oblastech povrchu roztáhly a přitom se pomalu odlouply od betonu. Páky nebo nástroje s ostrými hranami nejsou vhodné k urychlení postupu odbednění, protože mohou beton případně i matrice poškodit. Při odborném nanesení dostatečné vrstvy separačního prostředku jsou matrice po odbednění zpravidla tak čisté, že je lze okamžitě znovu postříknout separačním voskem a použít v další pracovní fázi. Pokud je přesto potřeba povrch matric očistit, pak je vhodné použít čisticí hadry napuštěné použitým separačním prostředkem a nakonec znovu celou matrici ještě jednou stejnoměrně postříkat separačním voskem.

❚


Obr. 2 Užití strukturních matric pro vytvoření pohledové plochy železobetonové protipovodňové stěny mezi obcemi Křešice a Nučnice na pravém břehu Labe, SMP CZ, a. s., 2010, a) nanášení lepidla na podkladní desku, b) rozvinování matrice na vrstvu lepidla, c) matrice připravená na bednění, d) dokončená železobetonová protipovodňová stěna s otiskem vzoru vyskládaných kamenů ❚ Fig. 2 Application of structural matrix for exposed concrete surface of flood protection wall between villages Křešice and Nučnice on the right bank of the river Labe, SMP CZ, 2010

šení ani pokud byl spoj mezi matricemi odborně utěsněn. Takové rohy působí jako otřepané. Pokud se použije namísto tupého sražení matric šikmý řez, vzniká stejný obrázek. Šikmé řezy zadní stěny matric sice umožňují dobré utěsnění, ale hrana na čelní straně působí i tak podle struktury jako otřepaná. U přímkových struktur se naproti tomu vřele doporučuje vytvoření šikmého řezu. Z ÁV Ě R

Článek upozorňuje čtenáře na některá důležitá místa při použití matric do bednění pro vytvoření strukturovaného povrchu pohledového betonu jejich otiskem. Tato v zahraničí dosti rozšířená technologie začíná být úspěšně používána i u nás (obr. 2).

M E Z E RY, R O H Y A H R A N Y

Fotografie na obr. 1 z archívu společnosti RECKLI,

Stejně jako u hladkého pohledového betonu, tak i u strukturovaného betonu se pro mezery, rohy a hrany používají příslušné profilované lišty. Je třeba definovat, zda se rozměry profilu vztahují k nejvyššímu, střednímu nebo nejnižšímu bodu struktury. Při tom se musí brát ohled na tloušťku zadní stěny matrice. Natupo sražené matrice s hrubými nepravidelnými strukturami nedávají na betonových hranách opticky elegantní ře-

obr. 2 z archívu společnosti SMP CZ

1/2011

❚

Literatura: [1] firemní materiály společnosti RECKLI


Připravila Jana Margoldová

45


BETONOVÁ KÁNOE Dagmar Malá, Jan Kratochvíl Článek popisuje návrh a následnou realizaci betonové kánoe určené pro závody Betonkanorace 2010 v nizozemském Utrechtu. Návrh kánoe se soustředil na technologii betonu, řešil tvar lodi, zatěžovací stavy a návrh způsobu vyztužení. V části o realizaci je popsán postup prací, volba bednění, jeho zhotovení, postup betonáže, odbednění a konečná úprava kánoe. Návrhy jsou doplněny o výsledky laboratorních zkoušek a fotodokumentaci. ❚ The aim of this article is design and construction of concrete canoe for Betonkanorace 2010 competition in Dutch Utrecht. Canoe design focuses on concrete technology, shape of the ship, load cases and method of reinforcement. The part on construction is dealing with work flow, choice of formwork, its assembling, procedure of concrete casting, removing of framework and finishing the canoe. Chosen laboratory test results and photographic documentation are also presented.

Betonové kánoe mají svou tradici na zahraničních vysokých školách již více než třicet let. Téměř každý rok se pořádají závody v USA, Německu, Nizozemsku, ale i v Japonsku. Jednou z hlavních disciplín soutěže je samotné hodnocení konstrukce lodi, její tuhost, hmotnost, tvar atd. Bakalářská práce, jejíž výsledky článek popisuje, se inspirovala jejich zkušenostmi. Rozměry kanoe byly navrženy tak, aby loď byla co nejlehčí, tuhá a stabilní s ohledem na odpor vody a zároveň splňovala pravidla soutěže. Při návrhu směsi se její autoři řídili váhou, tedy objemovou hmotností výsledné směsi, zpracovatelností a únosností navrženého betonu. K vylehčení betonu bylo použito lehké kamenivo. K lepší zpracovatelnosti pomohl plastifikátor a latex přidaný do směsi. Únosnost v tahu za ohybu byla zlepšena přidáním vláken a použitým cementem. Dalšími výztuhami jsou přidané sítě po celém povrchu lodi a žebra umístěná do předem určených částí trupu. Realizace byla nejprve vyzkoušena na malém modelu lodi a zkušenosti byly využity při konečném provedení kánoe. Závěrečnou úpravou povrchu bylo broušení a nátěry celého trupu kánoe vně i uvnitř voskem a modré nápisy s názvy lodi. Ř E Š E N Í S TAV B Y B E T O N O V Ý C H KÁNOÍ V ZAHRANIČÍ

Beton vhodný pro výrobu betonových kánoí se řadí do lehkých a vlákny vyztu46

❚

❚


CONCRETE CANOE žených betonů a často bývá navíc barvený pigmenty. Největší soutěže betonových kánoí se pořádají v USA, proto mají konstrukce kánoí amerických univerzit vyšší úroveň oproti ostatním. Zhotovitelé kánoí tam každý rok inovují své předchozí návrhy a dostávají se ve svých nápadech stále dál. Zaměřují se na návrh tvaru lodě, výpočetní model a zatěžovací stavy, návrh směsi betonu, samotnou betonáž a následné ošetřování betonu, konečný design lodi (pigmentaci betonu a broušení) a v poslední době také na recyklovatelnost použitého materiálu. Lodě jednotlivých univerzit se od sebe liší druhem použitých výztuh, složením betonové směsi a tvarem. Všichni se však snaží o stejný cíl, a to vytvořit loď ze směsi s nejmenší objemovou hmotností, vyztužit ji tak, aby byla dostatečně tuhá, tvar přizpůsobit pro vyvinutí nejvyšší rychlosti a dobré manévrovatelnosti a v neposlední řadě dbají na výsledný design. Japonské kánoe postavené na univerzitě v Yokohamě bývají většinou menších rozměrů a jako výztuhu používají perlinku. Kanadské lodě z univerzity v Montrealu se rozměry liší minimálně od amerických (zúčastňují se soutěží v USA), naopak se liší materiály pro vyztužení lodi. Jako primární výztuž používají sítě z čedičových vláken, jako sekundární polypropylenová vlákna místo PVA. Menší rozdíly se najdou i v samotné betonové směsi, použití jiných náhražek místo cementu, které zvětšují pevnost, ale stejně tak přidávají na objemové hmotnosti, např. křemičitý úlet. Jednotlivé týmy volí různé poměry materiálů, mají jiné předpoklady, uvažují různé zatěžovací stavy a mění se i postup práce. Každá loď pak dosahuje jiných hodnot a vlastností. Vše je potřeba skloubit tak, aby kánoe uspěla, tj. byla pevná, lehká a rychlá.

1a

1b

1c

1d

Z Á K L A D N Í P O Ž A D AV K Y NA SOUTĚŽNÍ KÁNOI

Soutěžní pravidla určují celkový návrh a dávají první náznak, jak by kánoe měla vypadat. • Kánoe délky 4 až 6 m, šířky 0,4 až 1 m je určena pro dvoučlennou posádku. • Pevnost a tuhost plavidla má být výsledkem spolupráce betonu s výztuží (jsou povoleny všechny druhy výztuží). • Pojivem musí být cement, přičemž je

1e


❚

1/2011


2a Obr. 1 a) Bílý cement, b) 3M kuličky, c) Poraver, d) modrý pigment, e) hotové trámečky ❚ Fig. 1 a) White cement, b) 3M glass microspheres, c) Poraver, d) blue pigment, e) prepared concrete specimens

povoleno použití jakéhokoliv kameniva různých frakcí. • Lze použít nátěr pro vodotěsnost v maximálním množství 2 kg. Více informací o pravidlech soutěže na [9]. PA R A M E T RY N ÁV R H U K Á N O E

Tvar a rozměry Půdorysný tvar lodi připomíná velkou kapku, v přední části je kánoe mohutnější a v zadní se zužuje. Nejširší průřez tedy není přesně v polovině, ale blíže přední špičce. Tvar byl zvolen tak, aby voda loď lépe obtékala. Boční stěny jsou mírně skloněné, aby betonová směs měla menší tendence stékat. Dno je v prostřední části téměř ploché a směrem do špiček se zaobluje. Ploché dno přispívá k vyšší stabilitě lodi na vodě. Vzhledem k tomu, že

Rozměry trámečku [mm] Max. síla Fmax [N] Rozpětí podpor [mm] Max. moment Mmax [Nmm] Průřezový modul w [mm3] Max. napětí σmax [MPa]

95 × 14 950 120 28 500 3 103 9,18

1/2011

❚

2b

Typ výztuže

Prostý beton

Rozměry trámečku [mm] Max. síla Fmax [N] Rozpětí podpor [mm] Max. moment Mmax [Nmm] Průřezový modul w [mm3] Max. napětí σmax [MPa]

39,25 × 39,13 1 811 120 54 324 10 014 5,425

❚

Kombinace Rohož sítě SRG Cem-Mat a rohože Cem-Mat 95 x 14 95 × 14 680 1 310 120 120 20 400 39 300 3 103 3 103 6,57 12,66

Tab. 3 Tab. 3

Tab. 1

Uhlíková vlákna T1 49 × 39,25 × 160 2 033 120 60 978 10 270 5,937

závod se jede hlavně rovně, jen s jednou otočkou, jsou tvar a rozměry přizpůsobeny tak, aby kánoe byla rychlá na úkor její manévrovatelnosti. To souvisí hlavně s její délkou – výsledná délka kánoe byla 5 400 mm. Výška lodi byla zvolena s ohledem na její předpokládaný ponor při osazení dvěma závodníky. Maximální uvažovaný ponor při zatížení dvěma osobami, každý o hmotnosti 100 kg, a váhy lodi je 168 mm. Výsledná maximální výška byla tedy zvolena 350 mm. Nejvýznamnějším faktorem pro šířku lodi byla její stabilita v kompromisu s odporem vody. Čím užší kánoe je, tím klade vodě menší odpor a loď je rychlejší. Naopak s rostoucí šířkou průřezu (v nejširším bodě) se stává kánoe stabilnější. S uvážením obou faktorů byla maximální šířka zvolena na 736 mm. Tloušťka konstrukce je 15 mm.

Tab. 2 Výsledky zkoušek různých typů výztuže ❚ Tab. 2 Results of experimental testing of various kinds of reinforcing meshes

SRG síť


Tab. 1 Výsledky zkoušek různých typů výztuže various kinds of reinforcing meshes

Obr. 2 a) Ohybová zkouška trámečku, b) tlaková zkouška ❚ Fig. 2 a) Bending test of a concrete specimen, b) compression test of a concrete specimen

Typ výztuže

❚

Uhlíková vlákna T2 39,83 × 40 2 508 120 75 231 10 622 7,082

Pevnost v tahu [MPa] PP – vlákna 200 až 700 Skleněná vlákna 1 500 až 3 600 Ocelová vlákna 1 500 až 3 800 Uhlíková vlákna 1 700 až 3 500 PVA vlákna 1 600 až 2 500


Čedič

Perlinka

39,88 × 39,5 2 275 120 68 262 10 369 6,583

40 × 39,63 2 096 120 62 877 10 468 6,007

Zatížení Pro výpočet mezních hodnot vnitřních sil a napětí byl zkonstruován zjednodušený výpočetní model konstrukce lodi v programu Dlubal RFEM. Pro model byly uvažovány tři základní zatěžovací stavy. V modelu je počítáno s betonem o odhadnuté objemové hmotnosti 1 200 kg/m3. První zatěžovací stav představuje loď nesenou čtyřmi lidmi na popruzích. Druhý zatěžovací stav představuje uchopení kánoe na jejich koncích a poslední, třetí stav reprezentuje kánoi na vodě s dvoučlennou posádkou (každý člen o hmotnosti 100 kg). Pro třetí zatěžovací stav byl vypočítán hydrostatický tlak v nejhlubším místě kánoe při předpokládaném ponoru. Místo osob jsou do modelu uvažovány podpory. Pro první zatěžovací stav vznikají vel-

Charakteristiky rozptýlených vláken Properties of reinforcing fibres

Materiál vlákna

Results of experimental testing of

Modul pružnosti [GPa] 3,5 až 18 60 až 90 170 až 300 200 až 700 40 až 60

❚

Protažení při přetržení – tažnost [%] 5 až 40 2 až 4 1 až 2 2 až 4 cca 6

Průměr vlákna [μm]

Hustota [kg/m3]

10 až 300 10 až 15 100 až 600 15 až 200 14 až 40

910 2 700 7 850 1 900 až 2 100 1 300

47

❚



3

4 ❚

Obr. 3 Porovnání modelu s velkou formou small scale model with final formwork ❚

Obr. 4 Forma s konstrukčními průřezy aligned sections Obr. 5

Polystyrenová forma

❚

Fig. 5

Fig. 3

Fig. 4

Comparison of

Formwork with

Polystyrene formwork

Obr. 6 Místo pro žebro ve formě s nanesenou sádrou ❚ Fig. 6 Space for a reinforcing rib in the form with a rough plaster surface Obr. 7 Forma připravená pro betonáž casting Obr. 8

Začátek betonáže

❚

Fig. 8 ❚

Obr. 9 Pokládání druhé vrstvy sítí layer of reinforcing mesh

❚

Konečný povrch betonu

❚

Formwork ready for

Beginning of the casting process Fig. 9

Obr. 10 Nanášení poslední vrstvy betonu final concrete layer Obr. 11

Fig. 7

❚

Fig. 11

Laying down the second Fig. 10

Casting of the

Final concrete surface

5

mi malá napětí. Největší hodnoty pro tento stav má napětí ve směru lokální osy x na kladné straně plochy – 0,3 MPa. Napětí σx+ je rozhodující také pro druhý zatěžovací stav, kde je maximální hodnota 1,7 MPa v zadní špičce lodi. Pro třetí zatěžovací stav jsou rozhodující napětí ve směru lokální osy y na kladné straně plochy (pro maximální hodnoty blíže přední špičce lodi) a na záporné straně plochy (pro maximální hodnoty blíže zadní špičce lodi). Maximální napětí v tomto zatěžovacím stavu je 1,5 MPa. Maximální okamžitá deformace vzniká při druhém zatěžovacím stavu a je 3,3 mm. Vzhledem k zjednodušenému mode48

lu je uvažován součinitel bezpečnosti 2, zvolená betonová směs by tedy měla mít po 28 dnech minimální tahovou pevnost 3,4 MPa. Vyztužení Kánoe je vyztužena třemi způsoby. Primární výztuž tvoří sítě, které mají za úkol zlepšit celkovou únosnost kánoe. Sekundární výztuhou jsou vlákna rozptýlená ve směsi, ta mají za úkol zlepšit vlastnosti samotné směsi. Poslední výztuha jsou žebra rozmístěná po trupu kánoe. Výběr sítí Pro výběr vhodné sítě byly vyrobeny zkušební vzorky s různými druhy materiálu. Zkoušení proběhlo ve dvou fá-

zích. Nejprve byly zkoušeny sítě pouze s cementovou maltou. Poté s již vylehčeným betonem. Byly vybrány následující výztužné sítě: dvě tkaniny z uhlíkových vláken, kdy každá má jinou texturu, jedna hustší (T1) a druhá jemnější (T2), tkanina z vláken čedičových a perlinka. Pro referenční hodnoty byl zhotoven trámeček pouze z prostého betonu o rozměrech 40 × 40 × 160 mm. Zkoušky měly ověřit soudržnost tkanin s betonem. Vzorek s uhlíkovou sítí T2 dosáhl nejlepších výsledků, zároveň se však na trámečku rozevřela podélná trhlina, která vznikla nespolupůsobením sítě s betonem. Po získání těchto informací


❚

1/2011


6

7

8

9

10

11

bylo upuštěno od myšlenky uhlíkových sítí, resp. tkanin. Perlinka sice spolupůsobila s betonem dobře, ale nedosahovala požadovaných hodnot únosnosti. Proto bylo potřeba najít alternativu primární výztuže. Byly zkoušeny další možnosti, buď síť SRG 174 ze skelných vláken (s velkými oky) nebo skleněné rohože Cem-Mat vyráběné firmou Sklocement Beneš. Oba výrobky jsou alkalivzdorné. SRG sítě díky přítomnosti velkých ok slibovaly dobré spolupůsobení s betonem. Velikost ok sítě je 28 × 28 mm a pevnost sítě v tahu je 60 kN/m. Cem-Mat rohože jsou vyrobeny z 50 mm dlouhých alkalivzdorných skleněných vláken, které jsou náhodně 1/2011

❚

❚


orientovány. Když se samotná rohož dostane do styku s vlhkostí, jednotlivé prameny vláken se od sebe uvolní, což umožňuje rohožím kopírovat i složitější tvary konstrukcí. S ohledem na vlastnosti obou typů vláken bylo uvažováno i o možné kombinaci obou výztužných prvků. Pro zkoušky byly vyrobeny tři trámečky rozměrů 15 × 95 × 160 mm z vylehčeného betonu ze stejné směsi. Rozměry byly zvoleny tak, aby tloušťka trámečku odpovídala předpokládané tloušťce kánoe a výsledky byly realističtější. Výsledky ukázaly, že nejlepší je použití kombinace obou zkoušených sítí Cem-Mat a sítě SRG.


Výběr rozptýlených vláken Při výběru vláken byl brán ohled na jednotlivé vlastnosti každého druhu vláken, jako jsou pevnost v tahu, modul pružnosti, tažnost, velikost vláken a jejich hustota. Zvolená vlákna by měla zvyšovat pevnost betonu v tahu, neměla by zvyšovat hmotnost kánoe a jejich velikost by měla být přizpůsobena tloušťce stěn (tab. 3). PP vlákna nepřispívají k lepší zpracovatelnosti směsi, mají dobrou tažnost, ale relativně malou soudržnost s betonem a malý modul pružnosti, takže nepřispívají zvýšení pevnosti betonu. Drátkobeton zvyšuje pevnost betonu v tahu za ohybu, rázu a houževnatost. Pro svou objemovou hmotnost a hor49


❚


12

13

14

15

ší zpracování byla však ocelová vlákna pro náš případ nevhodná. PVA vlákna působí podobně jako ocelová, ale díky přítomnosti OH skupin v jejich struktuře mají lepší soudržnost s betonem. Mají však menší modul pružnosti. Skleněná vlákna působí podobně jako ocelová, mají menší modul pružnosti, větší tažnost a menší objemovou hmotnost. V porovnání s vlákny PVA mají větší objemovou hustotu, větší modul pružnosti, ale zaostávají v pevnosti v tahu a v tažnosti. Pro naše účely by byla nejvhodnější PVA vlákna, bohužel to není materiál dostupný na českém trhu. Po porovnání těchto skutečností a s přihlédnutím k vlastnostem vláken (rozměry, modul pružnosti, tažnost, objemová hmotnost) byla vybrána skleněná vlákna ANTI – CRAK HP (high performance). Ve srovnání s ocelovými vlákny podle ohybové houževnatosti beton se skleněnými vlákny dosahuje po 28 dnech větších hodnot, při použití menšího množství vláken. Vybraná vlákna jsou zhotovena z alkalivzdorných skleněných vláken Cem – FIL, integrální prameny vláken mají nízkou délkovou hmotnost, a proto dosahují lepších výsledků než vlákna ocelová. Vlákna mají přibližně stejnou 50

objemovou hmotnost jako beton, proto neklesají ve směsi ke dnu ani nevyplavávají k povrchu. Do výsledné betonové směsi byla použita vzhledem k tloušťce konstrukce vlákna o délce 6 až 12 mm a průměru 14 μm. Výztužná žebra Předpokládá se, že v případě, kdy se kanoista opírá do boku lodi, vznikají v rohu konstrukce velká napětí. Proto byla použita čtyři výztužná žebra, rozmístěná po trupu kánoe. Byly uvažovány dvě varianty, žebra s přidanou výztuží, nebo pouze betonová. V případě použití žeber s výztuží by došlo k celkovému zvýšení hmotnosti lodi a v místech uložení výztuže by kánoe byla výrazně tužší než mimo ně, proto byla použita žebra bez výztuže ztužující loď pouze silnější vrstvou betonu. N ÁV R H S M Ě S I

Cílem bylo dosáhnout takové směsi, aby se její objemová hmotnost co nejvíce blížila objemové hmotnosti vody a zároveň měla požadovanou pevnost. Pro co nejlehčí směs bylo použito lehčené kamenivo a pro dosažení větší pevnosti výsledného betonu cement o třídě pevnosti 52,5 R. Do směsí byly přidávány tři přímě-

si, mikrosilika, latex a pigment, a jedna přísada – plastifikátor. Jako poslední byly do směsi přidávány skleněná vlákna a voda. Byly vybrány dva druhy kameniva, duté skleněné mikrokuličky 3M jako nejjemnější frakce a Poraver jednotlivých frakcí s největší frakcí 4 mm. Mikrokuličky 3M vyráběné ze sodnoboro-křemičitého skla, které je voděodolné a chemicky stabilní, svou nízkou hustotou pomáhaly snížit výslednou hmotnost lodi, zároveň jsou odolné tlaku a zabrání smršťování. Na kánoi byly použity nejjemnější frakce označené jako K1. Průměrná hustota těchto částic je 0,125 g/cm3 a odolávají tlaku 1,7 MPa. Poraver jsou skleněné kuličky z recyklovaného skla s jemnými vzduchovými póry. Byly použity frakce 0,25– 0,5 mm (objemová hmotnost 340 ± 30 kg/m3; pevnost v tlaku 2,6 N/mm2), 0,5–1 mm (270 ± 30 kg/m3; 2 N/mm2), 1–2 mm (230 ± 30 kg/m3; 1,6 N/mm2), 2–4 mm (190 ± 20 kg/m3; 1,4 N/mm2). Kuličky mají pH 9 až 12 a bod měknutí okolo 700 °C. Byl vybrán bílý portlandský cement s třídou pevnosti 52,5 a rychlým nárůstem pevnosti. Jeho objemová hmotnost byla 3 150 kg/m3. Cement dosahoval po jednom dni pevnos-


❚

1/2011

❚


16

17

18a

18b

ti 21 ± 3 MPa, po dvou dnech 38 ± 4 MPa, po 7 dnech 61 ± 6 MPa a po 28 dnech 74 ± 4 MPa. Jako mikrosilika byl vybrán SikaCem 810, vodnatá, reaktivní, syntetická disperze na bázi polymerů s reaktivním oxidem křemičitým. Reaguje při tvrdnutí cementu s volným vápnem, při vytvoření přídavných krystalů cementu. Výhodami jejího použití jsou: zlepšení zpracovatelnosti, zvýšení pevnosti, přilnavosti a vodotěsnosti. Hustota je 1,12 kg/l a pH 8,5 ± 1. Latex byl vybrán pro jeho vlastnosti, tj. odolnost proti vodě, přilnavost mezi starým a nově naneseným betonem a zlepšení mechanických vlastností, zvláště pevnosti v ohybu. Sika Latex má hustotu 1,05 kg/l. Pro zbarvení betonu byl použit pigment REBAcolor-Pro Design modrý, který je vysoce koncentrovaný, odolný proti povětrnostním vlivům a má vysokou barevnou vydatnost. Doporučená dávka byla 3 až 6 % z obsahu pojiva, podle požadované sytosti barvy. Nevýhodou pigmentu je, že snižuje výslednou pevnost betonu až o 10 % vzhledem ke stejné směsi bez pigmentu. Plastifikátor byl přidáván do směsi pro zlepšení zpracovatelnosti a možnosti snížení vodního součinitele. Byl po1/2011


❚

Obr. 12

Položení lodi na pracovní plošině ❚

Obr. 13 Vnitřek kánoe po odbednění formwork removal Obr. 14

První zkouška s posádkou

Obr. 15

Nátěr voskem

Obr. 16

Nošení kanoe na popruzích

Obr. 17

Bedna na přepravu kanoe

Obr. 18

Konkurenční lodě, a), b)

❚

Fig. 15

❚

Fig. 14 ❚

Fig. 16 Fig. 17

Fig. 18

užit kapalný superplastifikátor Sika ViscoCrete-1035 s hustotou 1,07 g/cm3. Z uvedených složek bylo postupně namícháno deset různých směsí (tabulka 4.2). Pro zlepšení mechanických vlastností a omezení trhlin byla do směsi přimíchána skleněná vlákna. Pro zjištění optimálního dávkování bylo namícháno několik směsí a porovnána jejich zpracovatelnost a pevnost. Z uvedených směsí byly vyrobeny zkušební trámečky rozměrů, 40 × 40 × 160 mm (označován jako T1) a 15 × 45 × 160 mm (označován jako T2 – korespondují s předpokládanou tloušťkou konstrukce lodi). Všechny rozměry jsou přibližné, každý trámeček byl přeměřen a pro výpočet hustoty a napětí byly uvažovány jeho skutečné rozměry. Stejně jako u zkoušek výztužných sítí byly výpočítány maximální momenty a maximální napětí. Vzorky byly zkoušeny v ohybu a tlaku. Tlaková zkouška


Fig. 12

Canoe being lowered with the work desk

Inside surface of the canoe after the First test on the water

Applying wax on the surface ❚

❚

❚

Fig. 13

Canoe being transported with straps A transport box for canoe

Canoes of other universities, a), b)

byla provedena na obou kusech zlomeného trámečku, výsledné hodnoty byly zprůměrovány. Pro konstrukci lodi byly vybrány čtyři směsi, tři jsou použity na vrstvy po 5 mm a čtvrtá na výztužná žebra. S ohledem na objemovou hmotnost a výsledné maximální síly při porušení jednotlivých vzorků byly jako základní vybrány dvě směsi: směs č. 4 jako prostřední vrstva obsahující největší frakci kameniva a směs č. 8 do vrstev ostatních. Vybrané směsi byly ještě upravovány v závislosti na tom, do které vrstvy byly použity. Vrstva vnější byla ze směsi 8. Vrstva vnitřní (směs č. 8) obsahovala navíc modrý pigment. Do směsi pro žebra (směs č. 8) bylo přidáno větší množství vláken. Kánoe byla uvnitř modrá a vně bílá (Značení směsí vychází ze značení použitého v bakalářské práci). Do směsi č. 4 bylo použito 5 g vlá51


19a

❚


20

Obr. 19 Naše loď při závodech na kanálu v Utrechtu, a) finále žen na 100 m – zlatá medaile, b) závod žen na 200 m, otočka – bronzová medaile, c) závod mužů na 400 m – stříbrná medaile, d), e) atmosféra finálových jízd v centru města ❚ Fig. 19 Blue Lion canoe during the race in Utrecht, a) 100 m final race in women cathegory – first place, b) 200 m race in women cathegory (turnaround) – third place, c) 400 m final race in men cathegory – second place, d), e) atmosphere during final race in the centre of Ultrecht Obr. 20 Ceny pro Blue Lion ❚ Fig. 20 Prizes won by CTU at Betonkanorace 2010 in Utrech, Netherlands

19b

ken. Pro zjištění vlivu vláken na výslednou dosaženou maximální sílu při porušení a zároveň na zpracovatelnost byly vyrobeny další dva trámečky s 10 a 20 g vláken. Vzorek ze směsi 4 s 5 g vláken byl porušen maximální sílou 1 540 N, při 10 g vláken se síla zvýšila pouze na 1 590 N. Velký rozdíl v síle nastal u směsi s 20 g vláken, maximální síla při porušení vzorku dosáhla hodnoty 2 600 N. Tato směs byla výrazně hůře zpracovatelná. Poslední dvě směsi byly namíchány pro zkoušku rozdílu zpracovatelnosti při obsahu 12 a 20 g vláken a pro porovnání barevnosti s větším množstvím pigmentu. Směs s 12 g vláken byla ještě poměrně dobře zpracovatelná a zároveň měla požadovanou výslednou pevnost, proto byla do konečné směsi použita tato gramáž vláken. Na směs do konstrukce žeber nebyl kladen tak velký požadavek na zpracovatelnost a zároveň bylo potřeba, aby žebra měla velkou pevnost, proto bylo do této směsi použito 20 g vláken. Rozdíl barevnosti při použití 15 a 20 g pigmentu byl jen minimální. S přihlédnutím k tomu, že pigment může snížit výslednou pevnost betonu, bylo rozhodnuto použít 15 g pigmentu, tj. 4,69 % z obsahu pojiva.

19c

REALIZACE KÁNOE

Pro vyzkoušení postupu prací a vlastností materiálů byl zkonstruován model kánoe v měřítku 1:4. Na něm bylo vyzkoušeno, jak se skutečně chovají materiály vybrané na stavbu kánoe, zda je možno je brousit, slepit a čím nejlépe, jak která směs bude stékat, jakým způsobem materiály na bednění nanášet, jak pokládat výztužné sítě a také, jak kánoi odbednit. Zásadní otázkou byla volba separační vrstvy. Byl vybrán Lukopren N 1725, který se však při zpracování velmi táhne a rychle tuhne. Bylo ho tedy třeba míchat po menších dávkách (jedná se o dvousložkový kaučuk) a nanášet vrstvy na sebe. Lukopren sice lze brousit a vyhladit tak nedostatky vzniklé při nanášení, ale pro odbednění je zbroušená plocha problémem – od ní se beton odděluje jen těžko. Beton byl na připravené „kopyto“ nanášen ručně s přesným dodržováním tlouštěk jednotlivých vrstev. Pro vyzkou-

19d

19e

52


❚

1/2011


šení nanášení sítí byla na modelu použita pouze jedna vrstva sítě Cem Mat. Síť byla poměrně hustá, proto byla pro její lepší zapracování do vrstev betonu vhodnější řidší směs. Na model byla nanesena jedna síť v celku, v oblých tvarech byla nastřižená a přeložena do požadovaného tvaru. Na velkou formu bylo potřeba síť předem připravit a nanášet po jednotlivých kusech. Po uplynutí několika dní byla forma odbedněna, nejprve byl vyloupán polystyrén, odstraněna sádra a poté separační vrstva. Potvrdilo se, že broušení jemným smirkovým papírem jde dobře a povrchovou vrstvu zahladí. Pro výrobu formy jsou dvě základní možnosti. Forma vnitřní – tzv. kopyto, na kterou se jednotlivé vrstvy nanáší nebo forma vnější, kde se beton nanáší dovnitř. Byla zvolena první varianta formy pro snadnější nanášení. Její nevýhodou je, že při betonáži beton stéká do dolních částí, tedy okrajů lodi a může vzniknout oslabení průřezu v rozích. Naopak u formy vnější by případně stekl beton do rohů. Nejprve byla přitlučením OSB desek na dva dlouhé trámy zkonstruována pracovní rovina pro celou loď a na ni připevněn půdorysný výkres lodi, tím byly vytvořeny její okraje. Z tenkých dřevěných desek byly vyřezány a na vybraná místa upevněny kontrolní průřezy tvaru lodi a mezi ně byly vkládány jednotlivé průřezy z polystyrenu. Polystyrenové průřezy nejsou přesné (ve všech místech jsou menší), proto byla následně na celý povrch formy nanesena sádra. Ta byla vytvarována pomocí latí přikládaných na kontrolní průřezy. Případné nedostatky sádrové formy (výčnělky vyčnívající z požadovaného profilu) byly zbroušeny. Pro příčná ztužující žebra byly po určitých vzdálenostech vyhloubeny do formy drážky k vyplnění betonem. Přípravu formy ukončila separační vrstva Lukoprenu. Před betonáží byly nastříhány a připraveny výztužné sítě. Pro dodržení tloušťky jednotlivých vrstev (po 5 mm) byly použity kabely o průměru 5 mm přibité v krátkých odstupech na formu. Beton byl na „kopyto“ nanášen ručně a jeho vrstva byla do požadované tloušťky vyhlazována válečkem o délce větší než vzdálenost mezi distančními kabely. Po uhlazení první vrstvy byly kabely odstraněny, prázdná místa po nich dobetonována a pokládány vrstvy sítí. Nejdříve síť Cem-Mat, která byla do betonu zahlazena. Jako druhá 1/2011

❚

❚


byla položena síť SRG. Protože se obtížně tvaruje, bylo potřeba ji na některých místech přibít. Poté byly na povrch opět uchyceny distanční kabely, nanášena další vrstva a stejně kladeny sítě. Celkem byly vybetonovány tři vrstvy skořepiny lodě, mezi nimiž jsou dvě vrstvy sítí, a vnitřní žebra. Celkem bylo namícháno třicet tři dávek o objemu jedné míchačky směsi na skořepinu lodi a šest dávek směsi na žebra. Po dobetonování byla loď přikryta igelitem a po dobu osmi dní vlhčena. Po deseti dnech byla loď odbedněna a celý povrch lodi jak vnitřní, tak vnější byl zbroušen. Na vnější stranu lodi byly přes papírovou šablonu naneseny modré nápisy s názvem školy a lodi. Startovní číslo je na kánoi nasprejováno černě. Po zaschnutí nápisů byla celá loď natřena voskem určeným na kámen a beton, který zlepšil voděodolnost kánoe i její vzhled. Pro vyzkoušení vlastností na vodě byla kanoe přenesena do vodohospodářské laboratoře a ve vodním korytě odzkoušena. Ponor lodi se dvěma osobami odpovídal přibližně ponoru předpokládanému. Přenášení kánoe bylo vyzkoušeno dvěma způsoby, nošení na popruzích (čtyři nosiči) nebo nošení ve více lidech ručně. Druhá varianta se ukázala jako výhodnější. Přeprava kánoe byla zajištěna ve velké bedně (délky 6 m, šířky 1 m a výšky 0,8 m) z OSB desek. Bedna byla vystlána polystyrénem, pilinami a molitany, do nichž byla kánoe uložena a zajištěna proti pohybu. Z ÁV Ě R

Vzhledem k vkládání sítí do konstrukce lodi je výsledná tloušťka 17 mm, tj. větší než předpokládaná. Výška kánoe je nepřesnostmi při výrobě kontrolních průřezů místo 350 mm 360 mm. I délka lodi je o něco větší než předpokládaná, protože špičky byly dodělávány ručně. Její celková hmotnost je 135 kg. Právě hmotnost se ukázala jako největší handicap během soutěže. Ostatní lodi vážily v průměru okolo 50 kg. To bylo velmi znát při startu, kdy se ostatní rychle rozjely, a naše loď byla pomalejší. Naopak výhodou byla její velká tuhost, lepší manévrovatelnost a stabilita. Lehké lodě byly velmi náchylné ke změně směru v okamžiku, kdy jeden ze závodníků vyvinul větší sílu v záběru. Hodně konkurenčních lodí bylo o poznání víc


Literatura: [1] Collepardi M.: Moderní beton, Praha ČKAIT, 2009 [2] Pytlík P.: Technologie betonu, Brno, VUT v Brně, 1997 [3] Kolísko J.: Vliv krátkých všesměrně rozptýlených polypropylénových mikro a mikrovláken na vlastnosti cementových malt a betonů, Habilitační přednáška, Praha, Fakulta stavební ČVUT v Praze, 2008 [4] http://www.sklocement.cz [5] http://www.msdo.cz [6] Trtík K.: Technologie betonu, Praha, Fakulta stavební ČVUT v Praze, 2009 [7] Margoldová J.: Barevný, ne jen šedý beton, Beton TSK 1/2010, str. 32-36 [8] http://concretecanoe.org/ [9] http://www.betonkanorace2010.nl/ [10] http://www.sgtf.com/ [11] http://www.sika.cz/ [12] http://poraver.com/ [13] http://www.3m.com/ [14] http://www.remei.com/

vratkých. Drobným nedostatkem naší lodi byl tvar její špičky, která není ostrá a hůře rozráží vodu. V závodech jsme vybojovali jednu zlatou medaili (100 m ženy), dvě stříbrné medaile (200 a 400 m muži) a dvě bronzové medaile (100 m mix a 200 m ženy). Kánoe byla nominována i do soutěže o nejlepší design a konstrukci, kde se umístila na druhém místě. Doporučení k vylepšení do dalších ročníků zavodů Při výrobě kánoe je potřeba snížit celkovou hmotnost lodi, přibližně na 80 kg, aby neztratila dobré vlastnosti, které se ve větší hmotnosti skrývají, a přitom byla schopná lépe konkurovat lehčím lodím. Vylepšit tvar lodi – může být o něco nižší a mít ostřejší špičku. Zkusit namíchat další varianty směsí a postupně je vyzkoušet. Bc. Dagmar Malá [email protected] Bc. Jan Kratochvíl [email protected] oba: Stavební fakulta ČVUT v Praze

Autoři děkují za podporu prezentované práce Katedře betonových a zděných konstrukcí a Experimentálnímu centru na Stavební fakultě ČVUT v Praze, jmenovitě Doc. Ing. Štemberkovi, Ph.D., a Ing. Reitermanovi.

53

VĚDA A VÝZKUM

❚

SCIENCE AND RESEARCH

TECHNOLOGICKÉ ASPEKTY VÝVOJE A APLIKACE VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU V PODMÍNKÁCH ČESKÉ REPUBLIKY – ČÁST I. ÚVOD A SLOŽKY VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU ❚ HIGH-STRENGTH CONCRETE – TECHNOLOGY, DEVELOPMENT AND APPLICATION CONDITIONS IN THE CZECH REPUBLIC – PART I. INTRODUCTION AND COMPONENTS OF HIGH-STRENGTH CONCRETE Ivailo Terzijski Článek se zabývá aktuálními poznatky z vývoje vysokopevnostních betonů v podmínkách ČR a navazuje tak volně na přehled aplikací vysokopevnostního betonu v mostních konstrukcích, publikovaný v čísle 4/2010 tohoto periodika. Článek se zaměřuje hlouběji jen na některé oblasti kompozice či vlastností vysokopevnostních betonů, např. na problematiku nejnovějších polyfunkčních přísad. Některé jiné oblasti jsou pojednány jen okrajově. Nemá se tedy jednat o ucelenou příručku z oblasti technologie vysokopevnostních betonů.

❚ In the article some

actual findings reached in the development of high-strength concrete in condition of the Czech Republic territory are presented. It is a non formal

konstrukce (viz též část II. článku). Naproti tomu v bulletinu [5] z roku 2008 se objevuje klasifikace pevnostních tříd prezentovaná v tab. 2. Jelikož bulletiny fib jsou obvykle jakýmsi „předvojem“ pozdějších normativních předpisů, lze z údajů v tab. 2 vyvodit (možná i poněkud spekulativně) následující dvě skutečnosti: • Do budoucna se předpokládá rozšíření „využitelných“ HSC betonů až do charakteristické válcové pevnosti fck = 120 MPa. • Soudě podle značení, se výhledově též předpokládá opuštění zkoušek pevnosti v tlaku na vzorcích krychle. (Viz další diskuze k problému v části věnované zkoušení HSC.)

addition to the bridge structures application roundup published in the vol. 4/2010 of this journal. Some scopes of concrete composition and

PŘEDNOSTI A VYUŽITELNOST HSC

development are discussed in more details, only – for example questions

Základní předností vysokopevnostního betonu je pochopitelně jeho vysoká pevnost, od níž lze odvodit některé další přínosy. Záleží samozřejmě na tom, jak efektivně, a zda vůbec, se zvýšené pevnosti využije. Dále podáváme jen stručný přehled nejčastěji uváděných výhod HSC, s komentářem v závorce, zasazujícím deklarovanou přednost do širších souvislostí: • Zmenšení průřezových rozměrů prvků vedoucí k úspoře materiálů, přepravních nákladů apod. (Jde nepochybně o plus, pokud se ovšem tato skutečnost neprojeví negativně na chování konstrukce – např. v důsledku vyšší štíhlosti prutů apod.) • Zmenšení množství výztuže při zachování průřezových rozměrů. (Mohlo by být jednou z cest pro efektivní nasazení HSC, ale dosud tomu tak obvykle není. Často se totiž používá HSC až tehdy, kdy už se do průřezu víc výztuže „nevejde“.) • Zvýšení odolnosti a trvanlivosti betonu. (Je pravdou, že HSC je obecně odolnější než běžný beton, pokud však využijeme některých ustanovení Eurokódu 2, umožňujících např. u betonů vyšších pevností snížit krytí výztuže betonem, nemusí se tato přednost na konstrukci vůbec projevit.) • Zmenšení deformací konstrukcí v důsledku lepších materiálových vlastností, jako jsou modul pružnosti, smršťování či dotvarování. (Velmi problematické tvrzení, může být pravdivé, ale také zcela nepravdivé – např. u ohýbaných prvků je průhyb nepřímo úměrný modulu pružnosti betonu, ale přímo úměrný třetí mocnině výšky průřezu. To znamená, že pokud využijeme vyšší pevnost betonu ke zmenšení rozměrů průřezu, může naopak dojít k podstatně větším průhybům.) • Nová konstrukční řešení. (Mohou být dobrým důvodem pro nasazení HSC – zejména u náročných, např. mostních konstrukcí [1].) Závěrem lze konstatovat, že je nutné mít stále na pamě-

of the most up-to date multi-functional additives. Other topics are not presented in full details. It is not a complete manual of high-strength concrete technology.

VYMEZENÍ POJMU „VYSOKOPEVNOSTNÍ BETON“

„Vysokopevnostní beton“ anglicky „High-Strength Concrete“ (dále jen HSC) je, jak vyplývá z logiky názvu, beton s vysokou pevností. O tom, co lze za vysokou pevnost již považovat a co ještě nikoli, rozhodují obvykle normativní předpisy. Vysokopevnostní beton se často (a oprávněně) zařazuje mezi vysokohodnotné betony „High-Performance Concretes“ (HPC), které jsou jakousi „nadmnožinou“ HSC. Je to proto, že paralelně se zvyšující se pevností se zlepšují i další užitné vlastnosti betonu, jako jsou např. modul pružnosti, odolnost proti průniku kapalin (vodotěsnost) a trvanlivost vůbec. Někteří odborníci, např. [6], název vysokopevnostní beton zcela zavrhují a preferují univerzální používání označení HPC. Jelikož se ale betonové konstrukce stále navrhují především na základě normalizovaných pevnostních parametrů betonu, budeme v tomto článku vycházet především z poněkud užšího termínu „vysokopevnostní beton“. Z definice norem [2 a 3] vyplývá, že vysokopevnostní beton je v případě obyčejného a těžkého betonu beton s pevnostní třídou vyšší než C50/60. Podle „technologické“ ČSN EN 206-1 jsou vysokopevnostní betony definovány rozmezím tříd C55/67 až C100/115 (tab. 1). Konstrukční norma Eurokód 2 [3] má definovaný obor platnosti pouze do třídy C90/105. To znamená, že třída C100/115 je zatím „projekčně nepoužitelná“. Navíc „mostní norma“ ČSN 1992–2 [4] doporučuje používat v mostních konstrukcích pouze třídy betonu C30/37 až C70/85. Díky normativnímu charakteru příslušného článku národní přílohy je vlastně použití jiných pevnostních tříd betonu v mostních konstrukcích zakázáno. Je zjevné, že omezení „shora“ je zapříčiněno obavami z nízké duktility HSC, a tedy i ze zvýšeného rizika náhlého porušení 54


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

❚


Tab. 2

Třídy betonu definované v bulletinu fib 42

Concrete grade fck [MPa] fck, cube [MPa]

C12 12 15

C20 20 25

C30 30 37

❚ Tab. 2

C40 40 50

C50 50 60

SLOŽENÍ HSC

Dříve se často uvádělo, že složení HSC či HPC musí být v porovnání s běžným betonem podstatně komplikovanější (obr. 1). V tomto článku si ukážeme, že tomu tak (zejména při využití moderních polyfunkčních přísad) nemusí být vždy. Někdy bývají HSC z hlediska kompozice rozdělovány do dvou skupin: • HSC betony „běžného“ složení, v jejichž kompozici není třeba uplatňovat speciální příměsi, zejména mikroplniva. • HSC betony vyšších pevnostních tříd, v jejichž kompozici je třeba uplatňovat mikroplniva. Hranice mezi uvedenými skupinami je důležitá zejména z ekonomického hlediska. HSC betony první skupiny jsou totiž výrazně levnější a navíc nekladou zvýšené nároky na vybavení betonárny. Jejich využití v reálných konstrukcích je tak daleko lépe „průchozí“. Předěl mezi oběma skupinami ležel dříve v oblasti pevnostní třídy C60/75 [1]. V souvislosti s příchodem nových polyfunkčních přísad se však v poslední době posouvá směrem k vyšším pevnostním třídám, takže nyní lze i v našich podmínkách vyrobit vysokopevnostní beton třídy C70/85 bez použití mikroplniva. To znamená, že např. celou oblast pevnostních tříd betonů pro mostní konstrukce lze dnes pokrýt HSC z první skupiny. Je pravděpodobné, že v budoucnu se dočkáme dalšího posunutí této hranice. Co se týče jednotlivých komponent skladby HSC, je zjevné, že je třeba dbát na jejich kvalitu více, než u betonů normálních pevností. Co však možná není tak zřejmé, je skutečnost, že důležitým parametrem není jen „kvalita“ jako taková, ale i její vyrovnanost. Kompozice HSC jsou totiž (zejména v čerstvém stavu) mnohem citlivější na změnu kvality použitých komponent, než kompozice betonů běžných pevností. ❚

Definováno jen v ČSN EN 206-1

60 75 68 4,4 3,1 5,7 39

70 85 78 4,6 3,2 6,0 41

80 95 88 4,8 3,4 6,3 42

90 105 98 5,0 3,5 6,6 44

C100/115

55 67 63 4,2 3,0 5,5 38

není definováno ČSN 1992-1-1

fck [MPa] Pevnost fck, cube [MPa] v tlaku fcm [MPa] fctm [MPa] Pevnost f ctm;0,05 [MPa] v tahu fctk;0,95 [MPa] Ecm [GPa]

Concrete grades according to bulletin fib 42

ti skutečnost, že to, co skutečně potřebujeme, není HSC či HPC beton jako takový, ale „vysokohodnotné betonové konstrukce“, jak výstižně konstatoval jeden s předních odborníků na tuto problematiku S. Rostam.

1/2011

C90/105

Typical

C80/85

Fig. 1

C 70/85

Obr. 1 Typické složení HPC či HSC dle S. Rostama ❚ composition of HPC or HSC according to S. Rostam

C60/75

1

Základní charakteristiky HSC

C55/87

xx

xx

Doporučená pro mostní konstrukce

Tab. 1 Vymezení a použitelnost tříd HSC z hlediska různých norem ❚ Tab. 1 Definition and usability of HSC grades from different codes point of view

C60 60 75

C70 70 85

C80 80 95

C90 90 105

C100 100 115

C110 110 130

C120 120 140

CEMENTY PRO HSC

V odborné literatuře lze najít celou řadu úvah o výběru vhodného cementu pro HSC či HPC, a to jak z hlediska mineralogického složení cementu, tak i jeho fyzikálně-mechanických vlastností. Hlavní problém (naštěstí nikoli nepřekonatelný) tkví ve skutečnosti, že cementy se vyrábějí a zkoušejí podle normovaných principů řádově sto let starých, a to i v současné době, kdy technologie betonu (zejména díky použití moderních polyfunkčních přísad) udělala značný krok kupředu. Detailní údaje o chemickém složení cementu, které lze často najít např. na webových stránkách výrobců, proto většinou neřeknou nic podstatného pro využitelnost tohoto cementu v HSC. Proto někteří praktičtěji orientovaní odborníci, jako např. P.-C. Aïtcin [6], doporučují sledovat jen měrný povrch cementu, difraktogram cementu (kvůli obsahu a formě C3A a síranu vápenatého) a chování cementu v přítomnosti superplastifikátoru. Autor článku může takový přístup jen potvrdit s tím, že je nutné vzít v potaz i již dříve avizovanou vyrovnanost kvality, zejména z hlediska spolupráce s uvažovanými polyfunkčními přísadami (viz dále). Podle zkušeností autora jsou v našich podmínkách nejvhodnější cementy CEM I, a to jednak v důsledku dostatečného zpevňovacího potenciálu, a též proto, že jednodušší složení cementu snižuje variabilitu jeho vlastností. Cementy CEM I se v našich podmínkách vyskytují v pevnostních třídách 42,5 a 52,5. (Výjimečně a obvykle jen přechodně i v třídě 32,5.) Výrobci cementu obvykle doporučují pro HSC jako optimální třídu 52,5. Že tomu tak ale nemusí být zdaleka vždy, ukázaly experimenty provedené v uplynulých letech na FAST VUT v Brně. Při nich jsme mj. sledovali reologické chování a pevnosti mikrobetonů připravených s využitím různých polykarboxylátových superplastifikátorů a cementů. Na obr. 2 je znázorněno reologické chování čerstvého mikrobetonu konstantního poměrového složení připraveného s využitím CEM I 42,5R a CEM I 52,5R stejného výrobce, v kombinaci se třemi rozdílnými superplastifikáto-


55

VĚDA A VÝZKUM

❚


CEM 52,5R+PC9

34

CEM 42,5R+PC9

32

CEM 42,5R+PC5

130

CEM 52,5R+PC5 CEM 52,5R+PC6

30

CEM 42,5R+PC6

pevnost v tlaku [MPa]

zdánlivá viskozita - rozlití [cm]

36

28 26 24 22

110

90

20 18 70

16 0

20

40

60

80

100

PC1

120

čas [min]

2

3

Hranice 42,5R

PC2

PC3 Mokrá 42,5R

PC4

PC5

Mokrá 52,5N

PC6

PC7

Mokrá 52,5N II

PC8

Hranice 52,5R

ry. Ukázalo se, že bez ohledu na použitý superplastifikátor je reologické chovaní mikrobetonu s CEM I 52,5R vždy horší (tj. ztekucení je menší), než při použití CEM I 42,5R. To je celkem očekávaný výsledek, vzhledem ke skutečnosti, že vyšší pevnostní třídy cementu se v našich podmínkách dosahuje především vyšší jemností mletí cementu, a nikoli lepšími parametry slinku. Méně očekávané již ovšem byly výsledky na obr. 3 znázorňující hodnoty pevnosti betonu v tlaku u mikrobetonů konstantního poměrového složení, připravených z pěti různých šarží cementů od dvou výrobců a opět s využitím tří různých superplastifikátorů. Ukázalo se, že neexistuje jednoznačná závislost mezi pevnostní třídou cementu a pevností výsledného mikrobetonu. Výsledek záleží nejen na pevnostní třídě cementu, ale i na jeho výrobní šarži a dokonce i na použitém superplastifikátoru (bude diskutováno dále). Souhrnně lze konstatovat, že v našich podmínkách je z technického i ekonomického hlediska zřejmě nejvhodnější v HSC používat portlandské cementy CEM I 42,5, vhodné může být i použití CEM I 52,5. Obecně bude více vhodný takový cement, který předepsaných pevnostních parametrů dosahuje nikoli vysokou jemností mletí, ale kvalitou použitého slinku. (Lze odvodit z měrného povrchu cementu, případně ze spotřeby vody na normální konzistenci, což jsou běžně dostupné údaje.) Pro masivní konstrukce (což je v případě vysokopevnostního betonu poněkud protismysl) mohou být vhodné i směsné cementy vyšších pevnostních tříd. Například německý cementářský koncern Dyckerhoff nabízí pro tyto účely cement CEM III/A 52,5N – HS/NA s obchodním názvem „Variodur“. Tento výrobce nabízí pro HSC a HPC i další speciální cementy, jako je např. produkt „Nanodur“, zatříděný jako CEM II B/S-52,5R. Tento cement obsahuje mimo běžné komponenty portlandského cementu i mikrosiliku. Autor článku je však přesvědčen, že ve velké většině případů se lze bez těchto speciálních cementů obejít.

sáhnout. Těžená kameniva mají sférická zrna a obvykle lepší tvarový index, což vede zpravidla k nižší dávce plastifikátoru pro požadovanou zpracovatelnost. Na druhé straně kulovitý tvar a hladký povrch zrn mají obvykle současně za následek i nižší pevnost v kontaktní zóně kamenivo – cementový tmel, a tedy i nižší výslednou pevnost betonu. Při vývoji HSC pro lávku v Českých Budějovicích autor testoval využití jak místně běžně používaného těženého kameniva, tak běžně nepoužívaného, ale dostupného drceného kameniva. Dosažené parametry (tab. 3) jasně svědčily ve prospěch drceného kameniva, které také bylo použito. Podrobnosti ke složení obou variant betonu i ke konstrukci lze nalézt v [1].

KAMENIVO PRO HSC

Tab. 3 Srovnání vlastností variant betonu C55/67 s těženým a drceným hrubým kamenivem ❚ Tab. 3 Comparison of concrete C55/67 parameters either with usage of gravel or crushed coarse aggregate

Kamenivo zabírá přibližně 70 až 75 % objemu betonu, a proto jeho kvalitu a vlastnosti nelze v běžném, natož vysokopevnostním betonu podceňovat. Je samozřejmě nezbytné, aby použité kamenivo splňovalo všechna normová ustanovení pro použití v betonu. V dalším textu se omezíme jen na některá základní doporučení, protože kamenivo je silně lokálně závislá komodita, takže navrhovatel HSC může spíše narazit na technologicko-ekonomické problémy, než na to, že by na našem území nebyly vhodné zdroje kameniva. Hrubé kamenivo pro výrobu HSC by mělo být spíše drcené, než těžené. Druhý případ jistě nejde zcela vyloučit, jde samozřejmě taky o to, jakých parametrů HSC máme do56

Zásadní poznámky k výběru hrubého drceného kameniva Petrograficky by mělo jít o horniny vyvřelé (žula, čedič, gabro, diorit, diabas), výjimečně metamorfované, sedimenty nejsou vhodné. Autorovi se dobře osvědčil čedič, který má z dostupných hornin nejlepší pevnosti v tlaku a dobrý tvarový index (to je obecně dáno odlučností čediče). Řada publikací doporučuje omezit maximální zrno kameniva na 9,5 mm (3/8“) či 11 mm, pro snížení tvorby mikrotrhlinek vznikajících ve smršťujícím se cementovém tmelu okolo nesmrštitelného kameniva, či z důvodu mikroporuch ve velkých zrnech samotných. Autor článku má ovšem pocit, že jde o jedno z doporučení, která se tradují a opisují z jedné odborné publikace do druhé, aniž by byla posouzena v širších souvislostech. Zmenšování maximálního zrna kameniva má totiž i své negativní důsledky: roste spotřeba cementu, zvyšuje se smršťovací potenciál betonu a většinou klesá i modul pružnosti betonu. Každopádně významná část úspěšných praktických aplikací HSC (nikoli UHPC!) využila kameniva s max. zrnem 16 mm i více.

Parametr Objemová hmot betonu Sednutí kužele Pevnost v tlaku krychlová 28d Pevnost v tlaku hranolová 28d Modul pružnosti 28d Odolnost proti ChRL – odpad po 150 cyklech Hloubka průsaku

– – 74,5 – –

Varianta s HTK 2448 190 78,8 65,6 44,4

Varianta s HDK 2456 200 86,6 77,8 46,6

g. m-3

800

140,6

89,4

mm

20

2, 3 a 5

6, 5 a 3

Jednotka

Limit

kg. m-3 mm MPa MPa GPa


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

U drceného kameniva je velmi důležitý příznivý tvarový index a jeho čistota. Tvarový index závisí nejen na odlučnosti horniny, ale i na použitých drtičích a jejich aktuálním seřízení. Hrubé kamenivo bývá dále často znečištěno kamenným prachem vznikajícím při jeho drcení. Tento prach ovlivňuje spolupráci superplastifikátoru s cementem, zhoršuje zpracovatelnost čerstvého betonu a obvykle zvyšuje i jeho lepivost. Proto je vhodné používat kameniva praná, u kterých je množství prachu podstatně omezeno. Obsah prachu často závisí i na historii kameniva na skládce. Při deštivém počasí se prachové částice postupně vymývají z horních vrstev kameniva a naopak se koncentrují v hlubších vrstvách. Pak záleží na tom, odkud se kamenivo zrovna odebírá. I takové „maličkosti“ je vhodné při výběru a nasazení kameniva sledovat. Co se týče písku, lze jednoznačně doporučit písek těžený. Jeho kvalita je rovněž velmi důležitá: nesmí obsahovat odplavitelné částice a jíloviny. Na druhé straně nesmí jít o písek „zcela vypraný“, kdy při odstraňování odplavitelných částic jsou někdy odplaveny i částice v rozmezí 0,063 až 0,25 mm. Takový písek pak nemá dostatečné stabilizační schopnosti, což je u HSC zvlášť důležité, neboť písku je vhodné použít o cca 5 až 10 % méně než u běžných betonů. Jistě, stabilizační účinek písku lze nahradit zvýšenou dávkou cementu či mikroplniva, to však (podle názoru autora) nelze považovat za efektivní koncepci návrhu HSC. Souhrnně lze k tomuto tématu konstatovat, že v ČR je dostatek kvalitního kameniva, takže čistě technicky vzato by neměly být v tomto směru při návrhu HSC problémy. Prakticky ovšem mohou nastat u dočasné výroby HSC (např. pro jednu určitou konstrukci) technicko-ekonomické problémy.

4

❚


Ty mohou vyplývat například z faktu, že betonárna, která by měla produkovat HSC, běžně používá nejlevnější dostupný písek, či nikoli zrovna optimální drť z lomu, který je jen 2 km daleko. To, co stačí pro výrobu betonu normální pevnosti, obvykle nevyhovuje pro HSC. Pak je na technologovi, aby kouzlil, protože i když se podaří přesvědčit zainteresované, že nelze používat pro betonárnu standardní kamenivo, není to kvalitnější někdy kam dát, protože všechny bunkry jsou zavezeny „ekonomicky výhodnou“ surovinou. Mikroplnivo Mikroplnivo (myšleno běžné mikroplnivo, jako dále uvedená mikrosilika či metakaolin) se v HSC uplatňuje v zásadě dvěma způsoby. Fyzikálně, když se uplatňuje jeho extrémní jemnost, která nejprve v čerstvém betonu zvyšuje jeho stabilitu a kohezi. V ztvrdlém betonu pak mikroplnivo lépe vyplňuje pórovou strukturu betonu a zvyšuje tak jeho hutnost (obr. 4). (Angličtina pro to má výstižný výraz „Packing density“.) Chemicky, kdy se chová jako velmi reaktivní pucolán. Např. v případě mikrosiliky jde převážně o velmi reaktivní amorfní SiO2. Kombinace obou způsobů se pak uplatňuje při zlepšování kvality kontaktní zóny kamenivo – cementový tmel. Ve svých důsledcích vedou uvedená působení ke: • zvýšení stability a soudržnosti čerstvého betonu, • odstranění pórů v důsledku odsazování vody (bleeding) pod zrny kameniva či pruty výztuží (obr. 5), • zvýšení pevnosti betonu, • snížení propustnosti betonu pro kapaliny i plyny, • zvýšení trvanlivosti betonu.

5

Obr. 2 Vliv třídy cementu na reologické chování HSC mikrobetonu ❚ Fig. 2 Influence of OPC grade on the rheological behavior of HSC Obr. 3 Vliv třídy cementu na pevnost HSC mikrobetonu v tlaku ❚ Fig. 3 Influence of OPC grade on the compressive strength of HSC Obr. 4 Porovnání velikosti různých částic v betonu ❚ Fig. 4 Comparison of the size of different particles in concrete Obr. 5 Narušení struktury betonu v důsledku jeho nestability v čerstvém stavu ❚ Fig. 5 Bleeding defects of a non cohesive fresh concrete after setting Obr. 6 Porovnání velikosti částic cementu a mikrosiliky ❚ Fig. 6 Comparison of particle size – Portland cement and silica fume

6

1/2011

❚


57

VĚDA A VÝZKUM

❚


28

150

26

125

136,2 122,0

121,9

118,5

113,1

24

pevnost v tlaku 28d [MPa]

zdánlivá viskozita - rozlití [cm]

107,9

22

20

18

100

75

50

25

0

16 0

20

40

60

80

100

120

PCP1+CEM I 42,5R Hranice

čas [min] prášková+PC1

7

suspenzní+PC1

prášková+PC2

suspenzní+PC2

8

PCP1+CEM I 42,5R Mokrá prášek

PCP2+CEM I 42,5R Mokrá

suspenze

Obr. 7 Vliv formy mikrosiliky na reologii čerstvého mikrobetonu ❚ Fig. 7 Influence of silica fume form on rheology of fresh micro concrete

9

Obr. 8 Vliv formy mikrosiliky na pevnost ztvrdlého mikrobetonu ❚ Fig. 8 Influence of silica fume form on strength of hardened micro concrete Obr. 9 Mikrofoto tmelu se suspenzní (vlevo) a práškovou mikrosilikou ❚ Fig. 9 Micro photo of paste with silica fume in suspension (left) and dust form

Mikrosilika Nejčastěji používaným mikroplnivem je mikrosilika (Condensed Silica Fume), která je vedlejším produktem při výrobě křemíku nebo křemíkem legovaných ocelí v elektrických pecích. Primárně jde o šedý (v případě extrémní čistoty až bílý) jemný prášek s velmi nízkou sypnou hmotností. Porovnání velikosti částic cementu a mikrosiliky je na obr. 6. O využití mikrosiliky a jejích vlastnostech byla zpracována řada specializovaných manuálů, např. [7], málo kdy se však v nich uvádějí i případné komplikace a nevýhody vyplývající z jejího použití v betonu. K nim patří zejména: • Zvýšená dávka vody pro dosažení potřebné konzistence čerstvého betonu. (V poslední době se objevující tvrzení, že mikrosilika plastifikuje beton, je nesmysl, vzniklý buď špatným překladem nebo nepatřičným zobecněním zvláštního případu mikrosiliky v suspenzi – viz dále.) • V důsledku zvýšené dávky vody vykazuje beton s mikrosilikou obvykle vyšší smršťování a dotvarování, než srovnatelný beton bez mikrosiliky. • Beton s mikrosilikou často vyžaduje intenzivnější a delší míchání, než beton bez ní (záleží ovšem i na formě mikrosiliky). • Čerstvý beton s mikrosilikou ztrácí rychleji zpracovatelnost a obvykle vyžaduje i podstatně zvýšené dávkování plastifikátoru pro eliminaci tohoto jevu. (Opět záleží i na formě mikrosiliky.) • Přídavek mikrosiliky má obvykle za následek zpomalení rychlosti nárůstu pevností betonu (což ovšem může být někdy i výhoda). • Mikrosilika je petrograficky kyselé povahy a při pucolanické reakci s alkáliemi z cementu snižuje výslednou celkovou alkalitu betonu a jeho pasivační funkci, důležitou při ochraně výztuže. Proto se někdy omezuje maximální dávka mikrosiliky na 10 až 12 % z dávky cementu. 58

• Základní prášková forma mikrosiliky má velmi nízkou sy-

pnou hmotnost, což zvyšuje náklady na skladování a dopravu. • Vdechování jemně rozptýlené práškové mikrosiliky je zdraví škodlivé (silikóza) a je nutné používat ochranné prostředky. • Mikrosilika je obvykle dosti drahá (až desetkrát dražší než běžný cement). • Mikrosilika je při výrobě betonu technickou a technologickou komplikací – je nutno vyřešit její skladování a dávkování. Z uvedeného výčtu je zřejmé, že využití mikrosiliky (a mikroplniv obecně) v kompozici HSC může přinést řadu problémů. Autor článku proto dospěl na základě svých zkušeností k závěru, že použití mikrosiliky v kompozici HSC je dobré (pokud to lze) se vyhnout. A to tím spíše, že některé příznivé účinky mikrosiliky lze nahradit využitím vhodné polyfunkční přísady – viz dále. Záleží ovšem i na formě mikrosiliky. Vhodná forma totiž může podstatně omezit některá výše uvedená negativa. Mikrosilika se dodává: • v základní práškové formě se sypnou hmotností cca 150 až 300 kg/m3. • v granulované formě se sypnou hmotností cca 500 až 700 kg/m3. • ve formě vodní suspenze, obvykle v 50% koncentraci. Často diskutovanou otázkou je, zda forma mikrosiliky (vedle zřejmých rozdílů v dávkování, prašnosti apod.) může nějak ovlivnit vlastnosti cílového betonu. Proto jsme v rámci vývoje HSC pro mostní konstrukce na FAST VUT v Brně porovnávali chování práškové a suspenzní mikrosiliky. Na obr. 7 je znázorněno porovnání vývoje konzistence mikrobetonu (vyjádřené jako rozlití minikužele) stejného poměro-


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM Tab. 4 Srovnání vlastností variant HPC s připravených s různým mikroplnivem ❚ Tab. 4 Comparison of parameters of HPC variants prepared with a different micro-filler

Složka CEM I 42,5 R Hranice Metakaolin S-META 4 Mikrosilika prášek Voda celková PCE polyfunkční přísada Retardal 540 PP vlákna Fibrin 660 Sklovlákna Anti-crak HLP TK (čtyř-frakční směs) 1/6 mm Vlastnosti Pevnost v tlaku 7d [MPa] Pevnost v tlaku 28d [MPa] Pevnost v tlaku 90d [MPa]

MB1 „Metakaolin“ Dávka [kg] 700 70 – 177 20 1,65 2,07 5,15 1440

MB3 „Mikrosilika“ Dávka [kg] 700 – 70 177 14,5 1,65 2,07 5,15 1440

73,3 92,4 110,2

63,2 92,4 107,8

vého složení, připraveného vždy s práškovou a pro srovnání i suspenzní mikrosilikou od stejného dodavatele. Toto porovnání bylo provedeno opakovaně při použití různých superplastifikátorů. Z obrázku jasně vyplývá, že tmel připravený s využitím práškové mikrosiliky má v obou prezentovaných případech horší reologické vlastnosti. To je zřejmě způsobeno skutečností, že vodou předem nesmočený velký povrch práškové mikrosiliky adsorbuje větší množství superplastifikátoru, kterého se pak nedostává pro dispergaci zrn cementu. Další porovnání účinků suspenzní a práškové mikrosiliky je znázorněno na obr. 8. V tomto případě jde o srovnání pevností v tlaku mikrobetonů stejného poměrového složení, připravených z obou forem mikrosiliky při využití různých plastifikátorů a cementů. Výsledky porovnání ukazují, že pevnosti jsou při použití suspenzní mikrosiliky vždy dost výrazně vyšší. Protože se někdy uvádí pravý opak, provedli jsme pro ozřejmení tohoto jevu mikrostrukturální analýzu cementového tmele připraveného opět s využitím suspenzní a práškové mikrosiliky (obr. 9). Rozdíl je zřetelný na první pohled. V případě práškové mikrosiliky nedošlo i přes intenzivní míchání v laboratoři k dokonalé dispergaci elektrostaticky aglomerovaných zrn práškové mikrosiliky. Její zpevňovací potenciál se tak nemohl v plné míře uplatnit. Na obr. 9 jsou navíc dobře patrné poruchy mikrostruktury, vzniknuvší okolo aglomerovaných „makrozrn“ mikrosiliky, pravděpodobně v důsledku vnitřního vysychání vznikajících C-S-H fází. (Vysokou spotřebu vody v kontaktní zóně makrozrna mikrosiliky nelze zajistit migrací z jeho okolí, neboť většina vody je zde již vázána v důsledku reakce s lépe dispergovanými částicemi tmele.) Zdálo by se tedy, že suspenzní forma mikrosiliky odstraňuje některé z výše uvedených problémů. To je z části i pravda, jelikož profesionální dispergaci mikrosiliky (často za využití dispergátorů a stabilizátorů suspenze) nelze v běžných podmínkách výroby betonu provést. Je zde ovšem ještě jeden potenciální problém – ne ve všech případech je dodávaná suspenze dokonale dispergována a současně i stabilní. Autor se v posledních letech setkal s šesti různými dodávkami suspenzní mikrosiliky. V nejlepším případě byla suspenze stabilní po dobu týdnů, a i po měsících skladování ji pro dokonalou homogenizaci stačilo jen lehce promíchat. V nejhorším případě odsedimentovaly pevné částice suspenze již během několika dnů tak, že tuto suspenzi již téměř nešlo zpětně zhomogenizovat. 1/2011

❚

❚


Metakaolin Metakaolin je umělý produkt vznikající tepelným zpracováním – kalcinací přírodního kaolinu. Při tomto procesu je z kaolínu vypuzena mezimřížková voda a vzniká pucolanicky aktivní látka – metakaolin. Vlastnosti metakaolinu se pohybují v širším rozmezí než u mikrosiliky, záleží totiž na složení výchozího kaolinu i na teplotě a době kalcinace. Z hlediska HSC lze metakaolin považovat, podobně jako mikrosiliku, za aktivní mikroplnivo. Autor článku nemá s metakaolinem tolik zkušeností jako s mikrosilikou (touto problematikou se u nás dlouhodobě zabývá řada jiných odborníků), nicméně experimenty provedené v posledních letech naznačují, že by metakaolin mohl v HSC plnohodnotně a někdy i s výhodou nahradit mikrosiliku. V tab. 4 je porovnání vlastností dvou variant HSC, který byl současně i SCC (tedy vlastně šlo o HPC) mikrobetonu připraveného na FAST VUT v Brně v roce 2009 pro fyzikální model mostní konstrukce. Z údajů v tab. 4 stojí za zaznamenání především vyšší spotřeba superplastifikátoru při aplikaci metakaolinu a vyšší krátkodobé (zde sedmidenní) pevnosti betonu s metakaolinem. Zde se zjevně uplatňuje vyšší pucolanická aktivita metakaolinu. Dlouhodobé pevnosti jsou v postatě srovnatelné. Závěrem k problematice mikroplniv uvádíme praktické poznatky získané při reálné aplikaci metakaolinu v silikátové matrici průmyslově vyráběných tenkostěnných prvků pro městské mobiliáře. Zde, v rámci spolupráce na optimalizaci matrice, byla mimo jiné dosud používaná prášková mikrosilika nahrazena metakaolinem S-META 4. Výrobcem byla tato záměna přijata velmi kladně s tím, že při zachování mechanických parametrů matrice došlo ke zlepšení v následujících oblastech: • metakaolin se lépe skladuje – díky vyšší sypné hmotnosti zaujímá méně místa a na rozdíl od práškové mikrosiliky nejeví při dlouhodobém skladování (zatím po nepříliš dlouhou dobu) tendenci k „hrudkování“; • metakaolin vykazuje menší „prášivost“, než dosud používaná mikrosilika; • metakaolin se při přípravě betonu lépe disperguje než prášková mikrosilika; • metakaolin nemění barvu betonu (mikrosilika vinou obsahu uhlíku někdy ano); • metakaolin je i o něco levnější a je v současnosti produkován přímo v ČR více výrobci. Další příměsi V kompozici HSC lze teoreticky, a někdy i úspěšně prakticky, využít dalších příměsí, jako jsou létavý elektrárenský popílek, či mletá vysokopecní struska. Elektrárenský popílek Autor není příznivcem využití této příměsi v HSC, protože nepřinese obvykle nic, co by nebylo možno zajistit jinak, a to včetně obvyklého argumentu nižší ceny betonu. Popílek jako odpadní materiál totiž obvykle nesplňuje v podmínkách ČR požadavek na stálost kvality. Mimo to mají betony s příměsí popílku i určitá specifika. Patří k nim např. zajímavý jev, kdy čerstvý beton při delším míchání (např. v domíchávači) postupně výrazně zhoršuje svou zpracovatelnost, a to i v případě, že analogický beton bez přídavku popílku se tak nechová. To souvisí zřejmě se skutečností, že duté sférické částice popílku se při míšení za přítomnosti kameniva postupně bortí, a odebírají tak stále více vody ke smočení zvětšujícího se


59

VĚDA A VÝZKUM

❚


10

11

povrchu těchto částic. Popisovaný jev je pochopitelně zvláště nepříjemný u HSC, které nemají vody nikdy nazbyt. Mletá vysokopecní struska Mletá (odděleně od slinku) vysokopecní struska je technicky velmi zajímavý komponent s podstatně větší pucolanickou aktivitou, než má elektrárenský popílek, a současně i větší než má struska ve směsných cementech. Ta je zde totiž obvykle vzhledem ke své horší melitelnosti hruběji mletá, a tudíž i méně aktivní. Betony využívající ve své kompozici odděleně mletou strusku dosahují poměrně vysokých pevností a vykazují vysokou trvanlivost v některých typech agresivního prostředí – zejména při působení síranů. Mletá struska je certifikovaný produkt a její kvalita kolísá méně než u elektrárenského popílku. Na rozdíl od něj však není „skoro zadarmo“ a ne vždy se podaří přesvědčit provozovatele betonárny, aby pro mletou strusku uvolnil silo, když už ji „má“ ve směsném cementu. P Ř Í S A D Y ( A D I T I VA )

Přísady, zejména plastifikační jsou v podstatě „povinnou“ součástí HSC betonů. Troufáme si tvrdit, že v posledních desetiletích se technologie obyčejného (tj. nikoli např. lehkého) betonu vyvíjela tak, jak se vyvíjely dostupné přísady. Základní a nejčastěji používanou kategorií přísad jsou ty, které mají za úkol zlepšovat zpracovatelnost čerstvého betonu (nebo snížit poměr voda/cement, a tím zvýšit pevnost betonu, nebo obojí současně). Tyto přísady byly nejprve nazývány „plastifikátory“, později „superplastifikátory“ nebo dokonce „hyperplastifikátory“, „ztekucovala“, „vodoredukující přísady“ či „silně vodoredukující přísady“ (zde se analogicky v anglosaské literatuře používá zkratka HRWR – High-Range Water Reducer). Důvodem pro tuto terminologickou „pestrost“ byla především snaha výrobců odlišit svůj nový výrobek od starších a konkurenčních výrobků, případně „vědecká“ snaha kategorizovat vše, co se jen trochu kategorizovat dá. Základní princip účinku všech těchto látek je stejný – dispergace částic cementu a případě i příměsí. V cementovém tmelu bez dispergátoru jsou částice elektrostaticky aglomerovány (obr. 10), což zvyšuje jeho vnitřní tření a/nebo je tmel při nadbytku vody nestabilní. Dojde-li k dispergaci částic (obr. 11), vzniká homogennější tmel s vyšší stabilitou a vyšší schopností působit jako „mazivo“ v kompozici čerstvého betonu. V případě HSC je samozřejmě extrémně důležité, jak účinná je ona dispergace, případně jaké další změny v chování čerstvého betonu ji provází. Dispergátory (dovolme si v tomto místě použít tento ná60

zev) lze dělit podle převládajícího chemického složení, či podle principu, díky kterému se dispergace dosahuje. Podle chemického složení lze zmínit zejména (úmyslně uvádíme jen hlavní typy): • Ligninsulfonáty (L) – jde o nejstarší chemický základ, s nízkou účinností – redukce záměsové vody do 10 %, zpomalují tuhnutí a tvrdnutí betonu a mohou i provzdušňovat. • Naftaleny – (sulfonované naftalenformaldehydové kondenzáty – SNF) a Melaminy – sulfonované melaminformaldehydové kondenzáty – SMF) případně směsky posledně jmenovaných, jsou účinnější než ligninsulfonáty – redukce záměsové vody do 20 %. Naftaleny mírně zpomalují tuhnutí a tvrdnutí betonu, melaminy nikoli. • Polykarboxyláty či polykarboxylát-étery (PC, PCE) jsou nejmodernější i nejúčinnější skupinou přísad, zvláště vhodné pro užití v HSC. Způsob jejich působení, vlastnosti i možnosti využití proto budou dále blíže analyzovány. V běžné vodo-cementové suspenzi jsou elektrické náboje na povrchu částic cementu (např. +Ca ionty a –SiO2 ionty) uspořádány tak, že se částice elektrostaticky přitahují a dochází k jejich aglomeraci (obr. 10 a 12). Voda hůře proniká k povrchu cementu, který se tak podílí nedokonale na pohyblivosti čerstvého betonu a je omezen i jeho zpevňovací potenciál. Jsou-li v kompozici betonu použity L, SNF a SMF dispergátory, jejich záporně nabité molekuly se přichytí na povrchu cementu, jehož zrna jsou pak obklopena zápornými náboji – dochází k elektrostatickému odpuzování a dispergaci (obr. 13). Molekula PC či PCE dispergátoru sestává obvykle z páteřního řetězce nesoucího záporný náboj a elektricky neutrálních bočních řetězců. Páteřní řetězec se prostřednictvím záporného náboje přichytí na zrnech cementu s tím, že boční řetězce jsou „vystrčeny“ venkovním směrem. Dochází tak k mechanickému tzv. „stérickému“ odpuzování jednotlivých zrn cementu (obr. 14). Jde o velmi efektivní proces, díky kterému mohou být PC a PCE dispergátory velmi účinné. Jak je z obr. 14 zřejmé, stérické odpuzování může být doplněno i elektrostatickým odpuzováním v tomto smyslu aktivních skupin. Molekulární struktura PC a PCE dispergátorů může být velmi pestrá a variabilní [8 a 9]. K páteřní makromolekule tvořené obvykle kyselinou polymetakrylovou mohou být připojeny boční řetězce různé délky. Ty jsou obvykle tvořeny hydrofilními oxyethylenovými (EO) makromolekulami. V případě polykarboxylátů platí, že může být cíleně měněna délka páteřní makromolekuly, délky bočních EO řetězců, případně i druh „naroubovaných“ afinních skupin


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

❚


Obr. 10 Aglomerované částice cementu v běžné vodní suspenzi ❚ Fig. 10 Agglomerated particles of Portland cement in regular water suspension Obr. 11 Dispergované částice cementu ve vodní suspenzi s dispergátorem ❚ Fig. 11 Dispersed particles of Portland cement in water suspension with dispersing agent Obr. 12 Elektrostatické přitahování zrn cementu bez přítomnosti dispergátoru ❚ Fig. 12 Electrostatic attraction of Portland cement grains – without dispersing agent Obr. 13 Elektrostatické odpuzování zrn cementu za přítomnosti dispergátoru ❚ Fig. 13 Electrostatic repulsion of Portland cement grains – with dispersing agent Obr. 14 Stérické odpuzování zrn cementu za přítomnosti polykarboxylátového dispergátoru ❚ Fig. 14 Steric repulsion of Portland cement grains – with polycarboxylate dispersing agent Obr. 15 Přehled možných skupin tvořících makromolekulu polykarboxylátu ❚ Fig. 15 Overview of possible groups applicable in polycarboxylate molecule 12

Obr. 16 Příklad molekulární struktury různých polykarboxylátů podle Yamady ❚ Fig. 16 Example of molecular structure of different polycarboxylate agents according to Yamada

– viz schematické znázornění variant molekulární struktury na obr. 15 a 16. Z uvedeného je zřejmé, že vlastnosti PCE přísad mohou silně kolísat. Experimentálně bylo zjištěno [9], že plastifikační účinnost PCE roste s délkou bočních EO řetězců. Naopak kratší řetězce znamenají delší dobu zpracovatelnosti s takovým PCE připraveným betonem. Pokud použijeme makromolekulární řetězce bez vůči slinkovým minerálům cementu afinních skupin, získáme především stabilizující přísadu. PC a PCE přísady tak mají v betonu obvykle více funkcí. Může jít zejména o funkci: • dispergační, • stabilizační (stabilizace čerstvého betonu), • regulace doby zpracovatelnosti čerstvého betonu, • regulace rychlosti tvrdnutí betonu. V podstatě tedy můžeme hovořit o polyfunkčních přísadách. Jsme toho názoru, že je pro tyto moderní přísady vhodnější používat tento výraz, než ony super.., hyper.. a případně i jiné předpony a výrazy – viz dříve. Již bylo řečeno, že vlastnosti polyfunkčních přísad mohou silně kolísat, přičemž se mění i charakter jejich spolupráce s cementem, případně i některými příměsemi v cementu. Proto byla definována veličina nazvaná jako „kompatibilita“ [10], charakterizující kvalitu spolupráce přísada – cement. Při vývoji HSC betonů pro mostní konstrukce, prováděném v uplynulých letech na FAST VUT v Brně, jsme nejprve postupovali tak, že jsme pro požadovanou třídu betonu a další podmínky aplikace (používaný cement, požadovaná konzistence čerstvého betonu atd.) hledali vhodnou polyfunkční přísadu. Např. na obr. 17 je znázorněn vývoj konzistence vybraných variant mikrobetonu stejného poměrového slože-

13

14

15

1/2011

16

❚


61

VĚDA A VÝZKUM

❚


17

18

Obr. 17 Reologické chování cementového tmele s různými polykarboxyláty ❚ Fig. 17 Rheological behavior of cement paste with different polycarboxylate agents Obr. 18 Pevnosti a provzdušnění mikrobetonů s různými polykarboxyláty ❚ Fig. 18 Strength and air content of micro concretes with different polycarboxylate agents Obr. 19 Možnosti zjednodušení kompozice HPC či HSC ❚ Fig. 19 Possibilities for simplifying of composition of HPC or HSC

19

ní ovšem s různou plastifikační či polyfunkční přísadou. Podobně jsou na obr. 18 jsou uvedeny pevnosti v tlaku srovnatelných kompozitních variant. Domníváme se, že z uvedených případů je zcela zřejmé, že na výběru vhodného typu polyfunkční přísady pro daný HSC beton skutečně záleží. V současné době však díky spolupráci s předními dodavateli stavební chemie můžeme jít ještě dále – pro daný typ betonu lze vhodnou polyfunkční přísadu cíleně navrhnout! Moderní polyfunkční přísady jsou totiž nyní jen zřídkakdy tvořeny jednou makromolekulární bází. Naopak jsou obvykle tvořeny jejich směskami navrženými tak, aby tyto vykazovaly přijatelné vlastnosti buď zcela univerzálně, nebo pro určitou širší skupinu aplikačních případů (typicky pro transportbeton nebo pro prefabetony). V posledních letech byla na FAST VUT v Brně vyvinuta metodika umožňující otestovat parametry jednotlivých makromolekulárních bází a zkom-

Tab. 5 Složení a vlastnosti betonu s experimentální polyfunkční přísadou PFX ❚ Tab. 5 Concrete mix composition and properties of concrete with experimental multifunctional additive PFX

Složka CEM I 42,5 R Mokrá Voda celková TDK 0/4 mm HDK 4/8 mm HDK 8/16 mm Polyfunkční přísada Stachement PFX Vlastnosti Sednutí kužele po 90 min [mm] Pevnost v tlaku 24h [MPa] Pevnost v tlaku 28d [MPa] *)

Dávka [kg/m3] 380 152 780 220 880 5,4 *) 180 37,1 81,5

Při běžné výrobě lze očekávat snížení dávky na cca 3,5 kg 62

binovat je tak, aby výsledná směs byla optimální pro určitý požadovaný typ betonu. V tomto článku nelze prezentovat všechny detaily týkající se zmíněné metodiky či výchozího spektra bází, lze však uvést dva konkrétní úspěšné případy tohoto přístupu. První je, v našem dřívějším článku již zmíněný, případ HSC betonu pro pylon mostu přes Odru a Antošovické jezero. Zde se díky speciálně vyvinuté směsné polyfunkční přísadě Stachement St 2180 podařilo navrhnout HSC s velmi dlouhou dobou čerpatelnosti, podrobnosti lze najít v [1]. Druhý příklad je jen z nedávné doby. Odběratel zde definoval zadání zhruba takto: Je třeba najít vhodnou směs makromolekulárních bází tvořících polyfunkční přísadu, která by u transportbetonu třídy C35/45 při využití CEM I 42,5R Mokrá zajistila jeho stabilitu a čerpatelnost po dobu minimálně 60 lépe až 90 min. Dále bylo specifikováno rámcové složení betonu (tab. 5). Bylo zřejmé, že jde o beton s vysokým podílem HDK a poměrně malým obsahem písku. Připravit takový beton (při daném obsahu cementu) s běžnými dispergátory je téměř nemožné. Buď by nebyl dostatečně pohyblivý, nebo by byl (při vyšších dávkách přísad) zase nestabilní, o dlouhodobé čerpatelnosti ani nemluvě. Přesto se podařilo vyvinout polyfunkční přísadu (označme ji jako PFX, jelikož ještě nemá komerční název), která zadaný úkol umožnila splnit, což vyplývá z parametrů v tab. 5. Nejenže se podařilo dosáhnout požadovaného, ale vyrobený beton, původně koncipovaný jako C35/45, odpovídal v podstatě vysokopevnostnímu betonu C60/75, tj. o čtyři pevnostní třídy výše. Zbývá ještě dodat, že čerstvý beton byl naprosto stabilní a nelepivý (což byl někdy problém polykarboxylátů první generace). Je tedy zřejmé, že složení HSC a HPC betonů lze dosti výrazně zjednodušit, což pro názornost prezentujeme pomocí obr. 19, jenž vznikl modifikací obr. 1 z úvodu článku.


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM Literatura: [1] Terzijski I.: Mosty z vysokopevnostního betonu v České republice, Beton TKS 4/2010, s. 4–13 [2] ČSN EN 206-1. Beton – Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. ČSNI, Praha, 2001 [3] ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, 2006 [4] ČSN EN 1992-2 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 2: Betonové mosty – Navrhování a konstrukční zásady, 2006 [5] Constitutive modeling of high strength/high performance concrete. fib bulletin 42., 2008 [6] Aïtcin P.-C.: Vysokohodnotný beton. IC-ČKAIT, 2005 [7] Holland T. C.: Silica fume User’s Manual. Silica Fume Association. Lovettsville. 2005 [8] Yamada K. at all: Effects of the chemical structure on the properties of polycarboxylate-type superplasticizer. Cement and Concrete Research 30 (2000) p. 197–207, Pergamon Press [9] Winnefeld F. at all: Effects of the molecular architecture of comb-shaped superplasticizers on their performance in cementitious systéme. Cement & Concrete Composites 29 (2007) 251–262, Elsevier [10] Terzijski I.: Compatibility of Components of High and Ultra High Performance Concrete. Proc. of Inter. Symp. on Ultra High Performance Concrete. p. 175–186, Kassel 2004 [11] Mec P.: Studium vlastností metakaolínů vyrobených z alternativních surovin, FAST VŠB-TU Ostrava, 2010

❚


DALŠÍ PŘÍSADY

Z dalších přísad využitelných v HSC lze jmenovat zejména retardéry, resp., zpomalovače tuhnutí. Lze je použít tehdy, je-li vyžadováno vyšší oddálení tuhnutí, než lze docílit pouze polyfunkčními PC a PCE přísadami – viz [1]. Retardéry ale mohou mít i jinou funkci: zvyšují počet kondenzačních jader v tuhnoucím cementovém tmelu, což se projevuje zvýšením dlouhodobých pevností HSC. Uvedený účel použití má však obvykle smysl u vysokopevnostních betonů s pevnostmi nad 100 MPa. U dnešních moderních betonů (i HSC) se často požaduje omezené smršťování. Toho se nejčastěji dosahuje protismršťovacími přísadami na bázi vícemocných alkoholů. Problematice omezení smrštění se budeme podrobněji věnovat v druhém díle tohoto článku. Na tomto místě pouze upozorníme na skutečnost, že tyto protismršťovací přísady často snižují pevnosti HSC. Teoretické podklady pro presentované výsledky byly získány za finančního přispění MŠMT ČR, v rámci výzkumného záměru MSM 0021630519 „Progresivní spolehlivé a trvanlivé nosné stavební konstrukce“ a za finančního přispění MPO ČR, v rámci projektu FI-IM5/128 „Progresivní konstrukce z vysokohodnotného betonu“.

Doc. Ing. Ivailo Terzijski, CSc. Ústav betonových a zděných konstrukcí Fakulta stavební Vysokého učení technického v Brně e-mail: [email protected], tel.: 541 147 850

e Formujem beton ®

RECKLI -Strukturní matrice pro všechny oblasti betonových staveb Jak pro prefabrikáty, tak pro monolitní stavby. Vyžádejte si náš nový katolog s četnými referenčními objekty.

RECKLI GmbH Eschstraße 30 · 44629 Herne · Telefon +49 2323 1706-0 · Telefax +49 2323 1706-50 · www.reckli.de · [email protected] Zastoupení v Praze: Mgr. Iveta Heczková · Telefon 724 888 718 · www.reckli.cz · [email protected]

1/2011

❚


63

VĚDA A VÝZKUM

❚


EKONOMICKÁ ANALÝZA KONSTRUKCÍ Z POHLEDOVÉHO BETONU ❚ ECONOMIC ANALYSIS OF STRUCTURES MADE OF FAIRFACE CONCRETE Ondřej Šteger V posledních letech byly v České republice úspěšně dokončeny významné stavby z pohledového betonu a dochází k postupnému rozšiřování používání konstrukcí postavených z tohoto materiálu. I přes tuto skutečnost je informovanost odborné veřejnosti o pohledovém betonu stále poměrně nízká – a to nejen z hlediska technického, ale i ekonomického. Článek upozorňuje čtenáře na rozdíly v oceňování konstrukčního a pohledového betonu. ❚ In the last few years there were successfully finished important buildings made of fairface concrete in the Czech Republic and fairface concrete technology expands during those years too. In spite of these facts there is low foreknowledge about fairface concrete among civil engineers – not only technological but also economic knowledge. The following article would like

nění Peri Trio, pro pohledový beton Peri Trio Struktur s dodatečným bednícím pláštěm z překližky Peri Beto (tab. 1). Na bednění stropní konstrukce bylo navrženo nosníkové bednění Peri Multiflex (tab. 2). Pro bednící plášť nosníkového bednění byla u pohledového betonu zvolena překližka Peri Beto a pro konstrukční beton překližka Peri Fin-Ply. Betonářská překližka byla u bednění stropu po obvodě opatřena těsnícím páskem. Hlavní rozdíl v nákladech na bednění stěn z pohledového betonu oproti konstrukčnímu je způsoben: • dvojitým bednícím pláštěm – bednící plášť rámového bednění je většinou už poškozen a vyspravován, nestejnoměrně opotřeben a každý bednící panel má jiné stáří. Zajistit nové neopo-

třebované rámové bednění lze pouze z místa výroby bednění (v tomto případě Německo), kde by cena dopravy a pronájmu byla mnohonásobně vyšší. Z těchto důvodu je výhodnější použít dodatečný nový bednící plášť. • větší pracností sestavování bednění – nutná vyšší přesnost, těsnost dílců, osazení doplňkových prvků (rohové lišty, vestavěné prvky, …), • delší dobou pronájmu bednění, • vyšší mzdy odborných pracovníků – nutnost zaplatit odpovídající mzdu kvalifikovaným a zkušeným dělníkům. Vyšší náklady na bednění stropu z pohledového betonu jsou způsobeny: • bednícím pláštěm – nutnost použít novou a kvalitnější překližku pro pohledový beton, menší obrátkovostí překližky pro pohledový beton,

to inform readers about differences of price margins of structural and fairface concretes.

Cenové porovnání pohledového a konstrukčního betonu je provedeno na modelové místnosti a následně je cena přepočítána na 1 m2 plochy betonové konstrukce. Zvlášť je porovnána stropní konstrukce a stěna. Předmětem porovnání jsou komplexní skladby konstrukcí, proto jsou do ceny konstrukčního betonu také započítány náklady na povrchovou úpravu betonu (v tomto případě tenkovrstvá omítka a malba). Uvažovaná místnost je navržena o vnitřních rozměrech 6 x 6 m, tloušťka stěn 300 mm, tloušťka stropní desky 200 mm. Ve stěnách jsou navrženy dva okenní a jeden dveřní otvor. Pohledový beton je uvažován s hladkým povrchem, do otvorů po spínacích tyčích jsou osazeny prefabrikované kónusy, rohy jsou sraženy pomocí trojúhelníkové lišty a povrch betonu je nakonec ošetřen transparentním protiprašným nátěrem – např. Remmers Funcosil SN. Do cen stavebních prací nejsou započítány nepřímé náklady (režie správní a výrobní) a zisk firem. Pro stanovení cen byla použita rozpočtářská základna z roku 2009 doplněná o ceny výrobců speciálních prvků. BEDNĚNÍ

Na bednění stěn bylo pro konstrukční beton zvoleno systémové rámové bed64

Tab. 1

Název položky Odbedňovací prostředek Bednění Peri Trio Betonářská překližka Distanční trubka Těsnící kónusy Lišta trojhranná Tesař, lešenář Stavební dělník Řidič Odvody z mezd Jeřáb Celkem [Kč] Tab. 2

❚ Tab. 1

Bednění stěn

MJ

Konstrukční beton Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn.

l 2

m

Odbedňovací prostředek Bednění Peri Multiflex Betonářská překližka Těsnící páska Tesař, lešenář Stavební dělník Řidič Odvody z mezd Jeřáb Celkem [Kč]

Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem celkem jedn.

2,74

40

110

0,02

2,74

40

110

1

136,89

272

37 234

1

136,89

340

46 543

1,15

157,42

110

17 316

60 120 36,2 79,4 47,9 6,84 13 113 6,84

26

1 560

15 110 80 80 35 900

543 8 734 3 832 547 4 590 6 156 89 930

m

ks ks m Nh Nh Nh % Sh

MJ

Přímé náklady celkem

0,02

2

0,35 0,25 0,05 0,05

Bednění stropu

Název položky

Wall formwork

50 100

17

850

47,91 34,22 6,84 8 076 6,84

100 80 80 35 900

4 791 2 738 547 2 827 6 156 55 252

❚ Tab. 2

0,58 0,35 0,05 0,05

Ceiling formworks




l

0,02

0,72

40

29

0,02

0,72

40

29

m2

1

36

208

7 488

1

36

250

9 000

m2

1,05

37,8

64

2 419

1,15

41,4

160

6 624

0,4 0,2 0,05

14,4 7,2 1,8 2 160 1,8

100 80 80 35 900

1 440 576 144 756 1 620 14 472

0,7 0,5 0,05

50,4 25,2 18 1,8 4 356 1,8

2,7 110 80 80 35 900

136 2 772 1 440 144 1 525 1 620 23 289

m Nh Nh Nh % Sh

0,05

0,05


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM • větší pracností sestavování bednění

– nutná vyšší přesnost, těsnost dílců, osazení doplňkových prvků (rohové lišty, vestavěné prvky, …), • delší dobou pronájmu bednění,

Tab. 3

Název položky

MJ

Tesař, lešenář Stavební dělník Řidič Odvody z mezd Jeřáb Celkem [Kč]

Nh Nh Nh % Sh

Tab. 4

MJ

Tesař, lešenář Stavební dělník Řidič Odvody z mezd Jeřáb Celkem [Kč]

Nh Nh Nh % Sh

Výztuž stěn

Název položky

MJ

Distanční podložky Síť KARI 150/150/8 Vázací drát pozinkovaný Železář Stavební dělník Řidič Odvody z mezd Jeřáb Celkem [Kč] Tab. 6

❚ Tab. 4

1/2011

❚

ků – nutnost zaplatit odpovídající mzdu kvalifikovaným a zkušeným dělníkům.

Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. 1 369 0,15 20,53 110 2 519 0,37 50,65 80 548 0,05 6,84 80 1 552 6 858 35 6 160 0,05 6,84 900 12 148

Přímé náklady celkem 2 259 4 052 548 2 400 6 160 15 419

Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. 576 0,23 8,28 110 749 0,35 12,6 80 548 0,05 1,8 80 655 2063 35 1 620 0,05 1,8 900 4 148

Přímé náklady celkem 911 1008 144 722 1 620 4 405

Wall reinforcement




548

0,6

329

4

548

1,85

1 014

t

1,08

0,77

15 450

11 847

1,08

0,77

15 450

11 847

kg

34,5

26,45

62

1640

38

29,14

62

1 807

Nh Nh Nh % Sh

13,762 1,469 0,75

10,55 1,13 0,58 1 191 0,58

100 80 80 35 900

1 055 90 46 417 518 15 942

16,5 1,469 0,75

12,65 1,13 0,58 1 528 0,58

110 80 80 35 900

1 392 90 46 535 518 17 248

0,75

❚ Tab. 6

0,75



ks

4

144

6,8

979

4

144

32,6

4 694

t

1,08

0,96

12 380

11 900

1,08

0,96

17 500

16 821

kg

34,5

33,16

62

2 056

38

36,53

62

2 265

Nh Nh Nh % Sh

13,742 1,469 0,75

13,21 1,04 0,72 1 462 0,72

100 80 80 35 900

1 321 83 58 512 649 17 557

16,5 1,469 0,75

15,86 1,04 0,72 1 885 0,72

110 80 80 35 900

1 745 83 58 660 649 26 974

0,75

Hlavní technolog Hlavní úkoly a zodpovědnosti: • technická podpora prodejních týmů (cement, transportbeton, kamenivo) • specifikace a optimalizace receptur na betonárnách • návrh nových materiálových aplikací • technický marketing • zajišťovat průkazní zkoušky, prohlášení o shodě a výrobkové certifikáty • spolupracovat s obchodním oddělením při reklamačních řízeních a řízení neshodného výrobku • vedení zkušební laboratoře betonu a technologického týmu Požadavky: • VŠ (stavební, chemická technologie stavebních hmot), 5 let praxe na podobné pozici • znalost technologie výroby betonu • orientace na výkon a výsledky • předpoklady pro týmovou spolupráci • komunikativnost • ŘP skupiny „B“ (aktivní řidič) • znalost AJ výhodou Nabízíme: • práci v prostředí mezinárodní společnosti • možnosti dalšího vzdělávání a osobního rozvoje i na mezinárodní úrovni • zajímavý balíček zaměstnaneckých výhod Místem výkonu práce jsou Pardubice, možnost nástupu k 1. 4. 2011 nebo dohodou

Ceiling reinforcement


Holcim (Česko) a.s., člen koncernu, přední český výrobce cementu, transportbetonu a kameniva je českou dceřinou společností celosvětového dodavatele stavebních materiálů. Pro pracoviště v Pardubicích hledáme vhodné kandidáty/-ky na pozici

4

MJ

Distanční podložky Síť KARI 150/150/8 Vázací drát pozinkovaný Železář Stavební dělník Řidič Odvody z mezd Jeřáb Celkem [Kč]

tonáží, • vyššími mzdami odborných pracovní-

ks

Výztuž stropu

Název položky

• řádným vyčištěním bednění před be-

Removal of formwork of the ceiling

Konstrukční beton Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn. 0,16 5,76 100 0,26 9,36 80 0,05 6,84 80 1872 35 0,05 1,8 900

❚ Tab. 5


Removal of formwork of the wall

Konstrukční beton Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn. 0,1 13,69 100 0,23 31,48 80 0,05 6,84 80 4435 35 0,05 6,84 900

Odbednění stropu

Název položky

Tab. 5

❚ Tab. 3

Odbednění stěn

❚

0,75

V případě zájmu o uvedenou pozici zašlete svůj životopis nejpozději do 28. 2. 2011 na e-mailovou adresu [email protected] anebo poštou na adresu Holcim (Česko) a.s. Tovární 296, 538 04 Prachovice Kontaktní osoba: Mgr. Jana Tomášková, Tel.: +420 420 469 344 Email: [email protected] http://www.holcim.cz

Pevně. Spolehlivě. Srdcem.


65 holcim_inzerat_71,7x259.indd 1

26.1.1

VĚDA A VÝZKUM

❚


Hlavní nárůst v cenách na odbednění stěn i stropu z pohledového betonu (tab. 3 a 4) je způsoben: • delší dobou odbedňování – nutnost dbát zvýšené opatrnosti při odbedňování, aby nedošlo k poškození povrchu betonu, • delším časem nutným pro údržbu a čištění bednění, • vyššími mzdami odborných pracovníků – nutnost zaplatit odpovídající mzdu kvalifikovaným a zkušeným dělníkům.

Tab. 7

❚ Tab. 7

Betonáž stěn

Wall concreting


Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem jedn. celkem


Název položky

MJ

Materiál lešeňový v používání Beton třídy C25/30 Betonář Stavební dělník Tesař, lešenář Odvody z mezd Čerpadlo kolové Ponorný vibrátor Celkem [Kč]

m3

0,006

0,12

9 500

1 184

0,006

0,12

9 500

1 184

m3

1,05

20,78

1 850

38 442

1,08

21,37

1 970

42 105

Nh Nh Nh % Sh Sh

0,262 0,566 0,242

5,18 11,20 4,79 1 894 5,94 5,94

100 80 100 35 2 200 46

518 896 479 663 13 061 273 55 517

0,4 0,72 0,242

7,92 14,25 4,79 2 490 8,91 8,91

110 80 100 35 2 200 46

871 1 140 479 871 19 592 410 66 652

0,3 0,3

0,45 0,45

VÝZTUŽ

Výztuž stěn je navržena z KARI sítí s průměrem prutů 8 mm a velikostí ok 150 mm (tab. 5), stropní deska je vyztužena KARI sítí s pruty průměru 10 mm po 100 mm v obou směrech (tab. 6). Ocel použitých KARI sítí je třídy 10 505. Distanční podložky jsou pro pohledový beton navrženy vláknobetonové a pro konstrukční beton plastové. Hlavní rozdíl v cenách výztuže stěn a stropu při použití pohledového a konstrukčního betonu je způsoben: • delší dobou pokládání výztuže z důvodů koordinace s ostatními profesemi, dodržováním konstantních distančních vzdáleností, • vyššími mzdami odborných pracovníků – nutnost zaplatit odpovídající mzdu kvalifikovaným a zkušeným dělníkům • nutností skladovat výztuž v suchu, aby nedošlo ke korozi a stékání rzi na dno bednění, • dražšími distančními podložkami z vláknobetonu.

Tab. 8

Betonáž stropu



MJ

Beton třídy C25/30 Betonář Stavební dělník Odvody z mezd Čerpadlo kolové Ponorný vibrátor Celkem [Kč]

m3

1,04

9,05

1 850

16 739

1,07

9,31

1 970

18 339

Nh Nh % Sh Sh

0,294 0,67

2,56 5,83 722 1,74 1,74

100 80 35 2 200 46

256 466 253 3 828 80 21 622

0,38 0,72

3,31 6,26 865 2,61 2,61

110 80 35 2 200 46

364 501 303 5 742 120 25 368

Tab. 9

MJ

Voda pitná Geotextilie 200 g/m2 Obednění rohů Tesař Stavební dělník Odvody z mezd Celkem [Kč]

m3 m2 m Nh Nh %

MJ

Voda pitná Geotextilie 200 g/m2 Stavební dělník Odvody z mezd Celkem [Kč]

m3

❚ Tab. 9

1,1

0,03

150,58

8,5

4,11 329

❚ Tab. 10

0,3 0,3

Curing and protection of walls

Konstrukční beton Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn. 0,02 2,74 28,6

Ošetřování stropu

Název položky

Tab. 11

0,2 0,2

Ošetřování a ochrana stěn

Název položky

Tab. 10

66

Ceiling concreting


Název položky

BETONÁŽ

Konstrukce jsou navrženy z běžně používaného betonu třídy C20/25 XC1, konzistence S3, velikost zrna Dmax 16 mm (tab. 7 a 8). Hlavní rozdíl v cenách betonáže stropu a stěn z pohledového a konstrukčního betonu je způsoben: • delší dobou provádění betonáže – hutnění po menších vrstvách, důkladnější hutnění, • vyšší cenou betonu – zaručení stejné šarže cementu, stejného kameniva a konstantního složení betonu v průběhu výstavby, • vyššími mzdami odborných pracovníků – nutnost zaplatit odpovídající mzdu kvalifikovaným a zkušeným dělníkům.

❚ Tab. 8

80 35

Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. 78 0,02 2,74 28,6 1 280

329 115 1 802

Přímé náklady celkem 78

1,1

150,58

17,5

2 635

0,14 0,05

36,2 5,07 6,84 1105

42 110 80 35

1 520 557 548 387 5 726

Curing of ceiling

Konstrukční beton Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn. 0,03 1,08 28,6

Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. 31 0,03 1,08 28,6

Přímé náklady celkem 31

m2

1,1

39,6

8,5

337

1,1

39,6

17,5

693

Nh %

0,03

1,08 86

80 35

86 30 484

0,05

1,8 144

80 35

144 50 918

Úpravy otvorů po spínacích tyčích

Název položky

MJ

Cementový tmel Kónická zátka Zedník Stavební dělník Odvody z mezd Celkem [Kč]

kg ks Nh Nh %

❚ Tab. 11

Konstrukční beton Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn. 0,08 8 40,3 0,04 0,02

4 2 560

100 80 35

Tie holes finishing

Pohledový beton Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. 322 0,02 2,4 40,3 120 42 400 0,08 9,6 110 160 0,03 3,6 80 196 1 344 35 1 078


❚

Přímé náklady celkem 97 5 040 1 056 288 470 6 951

1/2011

VĚDA A VÝZKUM ❚ Tab. 12

Tab. 12 Povrchové úpravy stěn a stropu z konstrukčního betonu walls and ceiling from the structural concrete

Stěny Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn.

Stropní konstrukce Přímé Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. celkem

MJ

Tenkovrstvá omítka Otěruvzdorná malba Celkem [Kč]

m2

1

136,89

170

23 271

1

36

180

6 480

m2

1

136,89

35

9 582

1

36

42

3 024

32 854

Název položky

MJ

Broušení povrchu m2 Hydrofobní nátěr m2 Celkem [Kč]

❚ Tab. 13

Finishing of the

Stropní konstrukce Přímé Přímé Přímé Množství Množství náklady náklady náklady jedn. celkem celkem jedn. celkem 15 605 1 36 135 4 860 29 568 1 36 232 8 352 45 174 13 212

Tab. 14 Celkové porovnání nákladů na stěny a stropy z konstrukčního a pohledového betonu ❚ Tab. 14 Final cost comparison of the walls and ceiling from structural and fairface concrete

55 252 15 942 55 517 12 148

Stěny Rozdíl Pohl. přímých Kční. Rozdíl [%] Beton nákladů Beton [Kč] 89 930 34 678 163 14 472 17 248 1 306 108 17 557 66 652 11 135 120 21 662 15 419 3 271 127 4 148

1 802

5 726

3 924

318

484

918

434

190

33 932 174 593

52 125 247 100

18 193 72 507

154 142

9 504 67 827

13 212 94 166

3 708 26 339

139 139

2 551

3 610

1 059

142

1 884

2 616

732

139

Kční. Beton

Název položky Bednění Výztuž Betonáž Odbednění Ošetřování a ochrana betonu Povrchová úprava Celkem [Kč] Přímé náklady na 1 m2 konstrukce [Kč]

Stropní konstrukce Rozdíl Pohl. přímých Rozdíl [%] Beton nákladů [Kč] 23 289 8 817 161 26 974 9 417 154 25 368 3 706 117 4 405 257 106

Pozn.: Přímé náklady na zhotovení 1 m2 železobetonové stěny jsou počítány jako oboustranná konstrukce (konstrukce se dvěma povrchy).

O Š E T Ř O VÁ N Í A O C H R A N A BETONU

Vyšší ceny za ošetřování stěn a stropu z pohledového betonu jsou způsobeny (tab. 9 a 10): • náročnějšími požadavky (pravidelné a rovnoměrné) na ošetřování betonu, • náklady na ochranu rohů stěn proti poškození, • použitím čisté geotextilie. P O V R C H O V É Ú P R AV Y

Otvory po spínacích tyčích ve stěnách jsou u konstrukčního betonu zaslepeny pouze cementovým tmelem, u pohledového betonu jsou do otvorů vlepeny prefabrikované betonové kónické zátky (tab. 11). Povrch konstrukčního betonu je 1/2011

❚

MARKUS VITRUVIUS POLLIO: DESET KNIH O ARCHITEKTUŘE

9 504

Tab. 13 Povrchové úpravy stěn a stropu z pohledového betonu walls and ceiling from the fairface concrete

Přímé Množství Množství náklady jedn. celkem jedn. 1 136,89 114 1 136,89 216


Finishing of the

Název položky

Stěny

❚

očištěn, opatřen tenkovrstvou omítkou a nakonec natřen dvěma nátěry otěruvzdornou malbou (tab. 12), zatímco povrch pohledového betonu je obroušen (odstranění drobných nerovností, cementového mléka a případných nečistot) a následně natřen protiprašným a hydrofobním nátěrem (tab. 13). Hlavní rozdíl v cenách povrchových úprav pohledového a konstrukčního betonu je způsoben : • vysokou cenou prefabrikovaných zátek, • pracným osazováním zátek, zátky musí být osazeny přesně a tmel nesmí vystupovat okolo zátky.

… Především postavili chrám Apollónovi Paniónskému, jak to kdysi viděli v Achai, a nazvali jej dórským, poněvadž v tomto slohu postavený chrám viděli poprvé v městech Dórů. Když chtěli v tomto chrámu postavit sloupy a z neznalosti rozměrových vztahů zkoumali, za jakých okolností by se dalo dosáhnout, aby sloupy byly i uzpůsobené, aby vydržely zatížení i aby byly opravdu napohled ladné, odměřili šlépěj lidské nohy a proměřili ji na výšce mužově. Shledali, že chodidlo má 1/6 lidské výšky, přenesli to i na sloup a rozměr, který určili za průměr patky dříku, nanesli šestkrát vzhůru jako výšku sloupu i s hlavicí. Tak počal dórský sloup ztělesňovat ve stavbách proporcionálnost mužského těla a jeho sílu i ladnost. Když později promýšleli stavbu Artemidina chrámu a hledali nové tvarové pojetí, přenesli i na něj stejně pomocí šlépějí štíhlou formu podle štíhlosti ženské. Určili předem průměr jeho sloupu na 1/8 jeho výšky, aby měl vznosnější vzhled. Místo společné podlože položili pod základnu sloupu patku, vpravo i vlevo na hlavicích umístili převislé voluty jakoby nakadeřené kučery ve vlasech a čelné jejich strany vyzdobili kamatii a enkarpami, rozloženými jako vlasy. Po celém dříku sloupu spustili kanelury jako nápodobu drapérie na stolech vdaných žen. Tak si svůj objev sloupů odvodili ze dvou různých útvarů, jeden z nahého mužského zjevu bez okrasností, druhý z ženské útlosti, úpravnosti a příslušné tvarové souladnosti… Markus Vitruvius Pollio: Deset knih o architektuře, Kniha čtvrtá, I. Původ stavebních slohů. Korintská hlavice

Dokončení článku na str. 68


67

VĚDA A VÝZKUM

❚

SCIENCE AND RESEARCH Obr. 1 Obchodní dům v německém Ulmu s konstrukcí z monolitického pohledového betonu, a) b) ❚ Fig. 1 Department store in German town Ulm with the fairface concrete structure, Stephan Braunfels Architekten, 2006

Literatura: [1] Šteger O.: Kritéria hodnocení povrchu pohledového betonu, Disertační práce, Fakulta stavební ČVUT v Praze, 2010, s. 85–94.

VÝSLEDNÉ ZHODNOCENÍ

U provádění stěn připadá nejvyšší navýšení ceny i největší podíl z celkové ceny na montáž a pronájem bednění (tab. 14). To je způsobeno především dodatečným bednícím pláštěm u pohledového betonu, vyšší pracností montáže a delší dobou pronájmu bednění. Druhá položka, která nejvíce ovlivňuje cenu, je betonáž. Zde je navýšení ceny způsobeno ukládáním betonu po menších vrstvách a z toho plynoucími vyššími náklady na mzdy a stroje a dále náklady na materiál, kde vyšší cena materiálu zohledňuje požadavky na zachování stejného složení čerstvého betonu po dobu výstavby. Dále cenu podstatně ovlivňuje finální povrchová úprava betonové konstrukce. U pohledového betonu je vysoká cena dána použitým protiprašným nátěrem a vysokou cenou prefabrikovaných zátek. U konstrukčního betonu byla zvolena nejběžnější a nejlevnější varianta – v případě použití obkladů nebo jiných povrchových materiálů (sádrové stěrky, epoxidové stěrky, benátský štuk, …) se cenový rozdíl na povrchovou úpravu betonu eliminuje. U provádění stropu jsou nejvyšší náklady na výztuž a bednění. U výztuže připadá navýšení ceny především na skladování výztuže v suchém a čistém prostředí. U bednění jsou vyšší náklady vyvolány dražším a novým bednícím pláštěm, větší pracností montáže a delší dobou pronájmu bednění. Cenu dále ovlivňuje povrchová úprava betonu, která je podobná jako u konstrukce stěn. Ostatní náklady na pohledový beton se liší od konstrukčního betonu málo nebo v celkovém objemu nákladů na zhotovení konstrukce zaujímají malou část.

10a 10b

Ing. Ondřej Šteger, Ph.D. Fakulta stavební ČVUT v Praze Thákurova 7/2077, 166 29 Praha 6 tel.: 732 229 628 e-mail: [email protected]

68


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

❚


STUDIUM VLIVU TVARU, VELIKOSTI A ZPŮSOBU PŘÍPRAVY ZKUŠEBNÍHO TĚLESA NA VÝSLEDEK ZKOUŠKY STATICKÉHO MODULU PRUŽNOSTI BETONU V TLAKU ❚ THE STUDY OF SPECIMEN SHAPE AND SIZE ON TEST RESULT OF MODULS OF ELASTICITY Petr Huňka, Jiří Kolísko Statický modul pružnosti je v posledních letech stále častěji frekventovaným parametrem charakterizujícím vlastnosti betonu. Přechod na evropské normy vyvolává nejasnosti, jak nakládat s tímto parametrem při návrhu a provádění konstrukcí. Některé nejasnosti jsou také spojeny s jeho ověřováním zkouškami a s následným praktickým využitím získaných výsledků. Článek se zabývá vybranými aspekty zkoušení a vlivy na výsledek experimentálního stanovení hodnot statického modulu pružnosti betonu. Na základě srovnávacího experimentálního programu je studován zejména vliv přípravy zkušebních těles a dále vliv tvaru a velikosti zkušebního tělesa na výsledek zkoušky statického modulu pružnosti betonu v tlaku. Srovnávací testy byly provedeny na válcích a trámcích klasicky vyrobených z forem a dále na trámcích získaných z betonových bloků, které mají simulovat odběr z reálné konstrukce.

❚ Modulus of elasticity is one

1 Obr. 1 Umístění snímačů deformací na zkušebním tělese [5] Fig. 1 Surface strain indicator on testing specimen

❚

of very important material parameter for concrete structures, that goes into series of static computing and is near by other physically-mechanic characteristic of concretes as creep, shrinkage, frost resistance, durability etc.. Modulus of elasticity describes ability of concrete to conduct lively under load. Modulus is determining from deformations, which impending after known loading. Values determined on same material test specimen, who were made and treated identically, have not same rate for series of technological influences. New Europe standardization causes some dubiousness not only on application of this material constant but on

rozměru tělesa. Během zkoušky je těleso opakovaně zatěžováno v mezích mezi 0,5 MPa, což je dolní napětí, a 1/3 pevnosti betonu v tlaku srovnávacích těles, která se zjišťuje na třech tělesech stejného stáří, stejné velikosti a stejného uložení jako tělesa, která budou použita pro stanovení statického modulu pružnosti betonu [8].

measurement method, too. Project was focused on comparison study of specimen shape and size on test result of elasticity modulus. Cylindrical and prism concrete test specimens of different size were tested and results were compared.

Jednou z hlavních materiálových charakteristik každého betonu je modul pružnosti betonu E, který popisuje schopnost betonu chovat se pod určitým zatížením do jisté míry pružně a určuje, jak moc se bude daný beton (materiál) pod zatížením deformovat. Modul pružnosti vstupuje do statických výpočtů a má úzký vztah k řadě dalších fyzikálně-mechanických vlastností betonu, jako je dotvarování, smršťování, mrazuvzdornost atd. Je obecně známo, že hodnoty modulu E stanovené na zkušebních vzorcích z betonů stejných pevnostních tříd, avšak různého složení nenabývají s ohledem na řadu technologických vlivů stejných hodnot [5], [6], [7]. S TA N O V E N Í S TAT I C K É H O M O D U L U P R U Ž N O S T I V TLAKU – ČSN ISO 6784

Dle ČSN ISO 6784 by se pro zkoušku mělo přednostně použít válců o průměru 150 mm a výšce 300 mm, avšak je možno použít i jiná zkušební tělesa, která mají poměr příčného rozměru k výšce v rozmezí 1 : 2 až 1 : 4, přičemž příčný rozměr tělesa je nejméně čtyřnásobek největšího zrna kameniva v betonu. Této podmínce vyhovují například velmi často používané trámce 100 × 100 × 400 mm. Na každé zkušební těleso se osazují minimálně dva snímače deformací, které nesmí být umístěny v krajních čtvrtinách délky vzorku a jejichž délka musí být alespoň 2/3 příčného 1/2011

❚

O V L I V N Ě N Í V Ý S L E D N É H O D N O T Y S TAT I C K É H O MODULU PRUŽNOSTI BETONU

Podrobný rozbor všech možných vlivů je nad rámec tohoto článku. Pro ucelenost dalšího textu zde proto uvádíme pouze určitý nástin vlivů na výslednou hodnotu modulu pružnosti betonu, a to zejména na experimentální stanovení. Vlivy lze rozdělit v zásadě do dvou skupin: • Technologické vlivy - složení betonové směsi (druh a množství kameniva, cementu, příměsí a přísad, vodní součinitel) - technologie výroby a zpracování betonové směsi (míra zhutnění, způsob a doba ošetřování během tuhnutí a tvrdnutí) • Zkušební vlivy - tvar a velikost zkušebního tělesa (válce, trámce, poměr příčného rozměru k výšce) - způsob získání zkušebního tělesa (tělesa z forem z laboratoře x stavba, vývrty z konstrukcí) - stáří zkušebního tělesa - prostředí během zkoušky (teplota, vlhkost) - rychlost zatěžování, excentricita působící síly aj. Řada jednotlivých vlivů je uvedena a popsána v literatuře [1], [2], [3], [4] a je zřejmé, že na výslednou hodnotu modulu pružnosti má vliv celá řada činitelů. Z hlediska složení betonové směsi má dominantní vliv na výsledný modul pružnosti druh a poměr míšení použitého hrubého a drobného kameniva, které tvoří nosnou kostru betonu. Z hlediska ošetřování má značný vliv tepelné urychlování tvrdnutí. Z hlediska


69

VĚDA A VÝZKUM

❚


zkoušení některé vlivy „řeší“ norma ČSN ISO 6784 (zkušební tělesa, uspořádání zkoušky, rychlost zatěžování, přesnost měřících přístrojů). V následující experimentální části je rozebírána zejména míra vlivu tvaru zkušebního tělesa na měřené hodnoty modulu.

50,0 Pevnost v tlaku [MPa] 45,0

Modul pružnosti [GPa]

40,0

35,0

E X P E R I M E N TÁ L N Í Č Á S T

30,0

Výroba a ošetřování zkušebních těles Pro účely experimentu bylo navrženo připravit sérii stejně starých vzorků z betonu třídy C25/30 XC1 S3 (tab. 1). Jednalo se o nejčastěji vyráběný beton v betonárně, která zajišťovala pro experimentální výzkum čerstvý beton. Betonová směs byla vyrobena 6. února 2008 na betonárně Ilbau Řeporyje a autodomíchávačem dopravena do Kloknerova ústavu ČVUT v Praze. Čerstvý beton byl uložen do forem a zhutněn na vibračním stole. Celkem bylo pro stanovení modulu pružnosti a pevnosti betonu v tlaku vyrobeno padesát zkušebních těles různých tvarů a velikostí. Dále byly vyrobeny tři bloky o rozměrech 500 × 500 × 150 mm, 500 × 500 × 100 mm a 500 × 500 × 700 mm určené k rozřezání či odvrtání zkušebních těles za účelem simulace získávání těles z reálné konstrukce. Pro hutnění betonu v blocích byl použit ponorný vibrátor. Všechny vyrobené betonové prvky byly odformovány následující den a po označení byly vzorky uloženy do vody o teplotě 20 °C.

Rozměry tělesa [mm] Krychle o hraně 150 Válec 150 x 300 Trámec 100 × 100 × 400 Trámec A – vyřezaný 100 × 100 × 400 a) Trámec B – vyřezaný 100 × 100 × 400 b) Trámec 150 × 150 × 300 Trámec 70 × 70 × 300 Poznámka:

a) b)

Tab. 3

Pevnost v tlaku (válcová nebo hranolová) c) [MPa] Válce Trámce 40 35,5 37 29,5 36 33,5 33 28,5 46 43,5 56 54 57 55 71,5 -

C25/30 XC1 C25/30 XC1 C30/37 XC1 C30/37 XC2 C30/37 XF4 C35/45 XF2 C45/55 XF2 C55/67 Poznámka:

c) d)

70

Trámec 70/70/300

Trámec 150/150/300

Trámec B – vyřezaný 100/100/400

Tab. 1 Složení použitého betonu C25/30 XC1, sednutí kužele 160 mm ❚ Tab. 1 Mix design C25/30 XC1, slump test 160 mm

Složení betonu C25/30 XC1 S3 CEM I 42,5 R (Radotín) [kg/m3] popílek Mělník [kg/m3] kamenivo 0–4 Hostín [kg/m3] kamenivo 8–16 Hostín [kg/m3] superplastifikátor ChrysoFluid Optima 206 [kg/m3] voda [kg/m3], w/c = 0,35 ❚

Tab. 2

Množství 344 38 788 984 3,33 125

C25/30 XC1 - modulus of elasticity in 28 days

Objemová Pevnost betonu hmotnost [kg/m3] v tlaku [MPa] 2 270 46 2 290 40 2 260 35,5 2 260 33,5 2 280 32,5 2 270 38 2 260 29,5

Modul pružnosti betonu [GPa] – 29 35 31 30,5 29 32,5

Trámec A – řezány čela a dvě boční strany, dvě strany jsou z formy Trámec B – řezány čela a čtyři boční strany trámce

Moduly pružnosti válce x trámce ve stáří 28 dní

Třída betonu

Počet těles [ks] tři tři tři tři tři čtyři čtyři

Trámec A – vyřezaný 100/100/400

Obr. 2 Porovnání modulů pružnosti a pevnosti betonu v tlaku ❚ Fig. 2 Comparison of strength and modulus of elasticity

Statický modul pružnosti betonu C25/30 XC1 ve stáří cca 150 dnů

Poměr d/L [-] 1:1 1:2 1:4 1:4 1:4 1:2 1:4,2

Trámec 100/100/400

2

Doposud naměřené hodnoty Měření byla v KÚ ČVUT v Praze uskutečněna na zatěžovacím stroji INSTRON. Zatěžovací cyklus byl naprogramován dle požadavků normy ČSN ISO 6784 a po zahájení zkoušky probíhal automatizovaně bez zásahu obsluhy. Deformace byly snímány dvěma proti sobě umístěnými extenzometry napojenými přímo do řídící ústředny zatěžovacího stroje. Odměrná délka snímačů byla ve všech případech 150 mm. Aby Tab. 2

Válec 150/300

20,0

Krychle 150/150/150

25,0

❚

Tab. 3

Modulus of elasticity in 28 days – cylinders x prisms

Modul pružnosti c) [GPa] Válce 29 28 30 36,5 35,5 40 35 40,5

Trámce 35 29,5 32,5 39 39,5 41 37 47,5

Poměr modulů pružnosti d) [%] Trámce *100/ Válce 120,5 105,4 108,3 106,8 111,3 102,5 105,7 117,3

Výsledek zkoušky pevnosti a modulu pružnosti je vždy průměrná hodnota ze tří těles Modul pružnosti válců uvažován jako hodnota 100% BETON • technologie • konstrukce • sanace

❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

byl v průběhu relativně rozsáhlého experimentálního programu eliminován možný vliv časového vývoje vlastností betonu mezi jednotlivými termíny zkoušek, byly testy prováděny na tělesech až po delší době tvrdnutí. Zkoušky byly zahájeny ve stáří 150 dní po betonáži a proběhly v intervalu dvou týdnů. Porovnání průměrných naměřených vlastností pro různé tvary a velikosti těles je uvedeno v tabulce 2. Pro každý typ tělesa byly zkoušeny nejméně tři vzorky. Další měření uskutečněná na betonech v konstrukcích V Kloknerově ústavu bylo v období srpen 2007 až srpen 2008 při kontrolních zkouškách na betonech aplikovaných do reálných konstrukcí prováděno dle možností i srovnávání modulů pružnosti v tlaku na dalších betonech různých pevnostních tříd. Porovnávány byly vždy válce o rozměrech 150 × 300 mm s trámci o rozměrech 100 × 100 × 400 mm ve stáří 28 dní zrání a srovnatelného uložení. Souhrnné průměrné výsledky jsou uvedeny v tab. 3. Z ÁV Ě R

Se zpřesňováním výpočtových modelů a zvyšováním a zpřesňováním požadavků projektantů i investorů na výsledné parametry betonu se ukazuje téma měření objektivní hodnoty statického modulu pružnosti jako velmi aktuální. Cílem článku je poukázat na vlivy plynoucí zejména z uspořádání normové zkoušky dle ČSN ISO 6784 na výsledky měření. Odhlédnemeli od všech nejistot měření plynoucích z přesnosti měřidel, osazení zkušebních těles do stroje, lidský faktor při provádění testů atd., lze z dosud provedených testů konstatovat: • Není překvapující, že tvar zkušebních těles významně ovlivňuje výsledek zkoušky. Nezanedbatelný rozdíl lze však zaznamenat i v případě, že zkušební tělesa rozměrově vyhovují limitám požadovaným normou ČSN ISO 6784, tj. mezi válcem 150 × 300 mm a hranolem 100 × 100 × 400 mm. • Z dosud provedených měření je patrné, že výsledky naměřené na trámcích se štíhlostním poměrem 1 : 4 poskytují zjevně vyšší hodnoty statického modulu pružnosti než měření na válcích s štíhlostním poměrem 1 : 2 ze stejného betonu a stejně ošetřovaných. Příčiny této skutečnosti jsou v současnosti zkoumány. Důvody lze spatřovat např. ve vlivu výrazně rozdílného štíhlostního poměru. Z něj plyne i rozdílná napjatost v koncových partiích zkoušených vzorků, a tím i ovlivnění měřených deformací neboli v menších deformacích hranolu, kde měřená oblast odpovídá více namáhání prostým tlakem, oproti válci s nižším štíhlostním poměrem. Dalším ovlivňujícím faktorem může být i rozdílný způsob přípravy (hutnění) válců (svisle) a trámců (naležato), který může vést k jinému uspořádání kostry hrubého kameniva. U menších hranolů o hraně 100 × 100 × 400 mm může být tento faktor ještě více zdůrazněn. • Při uvažování válce jako úrovně 100 %, bylo u zkušební záměsi C25/30 XC1 maximální dosažené zvýšení hodnot o 20,5 %. U kontrolních zkoušek na betonech aplikovaných do konstrukcí se zvýšení na trámcích pohybovalo v rozmezí 2,5 až 20,5 %. • Ze srovnání výsledků měřených na zkušební receptuře C25/30 XC1 na trámcích 100 x 100 x 400 mm vyřezaných z bloků a vyrobených z forem je patrné, že vyřezané trámce poskytují nižší hodnoty modulu pružnosti. Při uvažování trámců z forem jako srovnávací úrovně 100 % je snížení relativně značné, a to o cca 13 %. • Objemová hmotnost ztvrdlého betonu stanovená z tvaru 1/2011

❚

❚


Literatura: [1] Bechyně S.: Technologie betonu – pružnost betonu, 1. v., Praha, SNTL, 1959. 168 s. [2] Aïtcin P-C.: Vysokohodnotný beton, 1. č. v., Praha, ČKAIT, Betonové stavitelství, 2005, 320 s., ISBN 80-86769-39-9 [3] Adámek J., Novotný B., Koukal J.: Stavební materiály, Brno, CERM, 1997, 205 s., ISBN 80-214-0631-3 [4] Pytlík P.: Technologie betonu, 2. v., Brno, VUTIUM, 2000. 390 s., Učebnice sv. 1. ISBN 80-214-1647-5 [5] Cikrle P.: Zkoušení stavebních materiálů, CERM Brno 1997 [6] Huňka P.: Diplomová práce: Sledování růstu modulu pružnosti vysokohodnotného betonu, listopad 2006, Stavební fakulta VUT v Brně [7] Cikrle P., Huňka P.: Porovnání metodik zkoušení modulu pružnosti betonu, Sb. konference Technologie, provádění a kontrola betonových konstrukcí 2005 [8] ČSN ISO 6784 Beton – Stanovení statického modulu pružnosti v tlaku

zkoušených těles byla relativně homogenní. Proto tento vliv na hodnotu měřeného statického modulu v dosud provedených experimentech nepokládáme za významný. Co říci závěrem? Experimentální stanovení a vyhodnocení statického modulu pružnosti betonu má určitá úskalí. Na některá jsme se pokusili v tomto článku upozornit. Z dosud provedených experimentů a získaných zkušeností lze konstatovat, že vliv tvaru zkušebního tělesa, a to i v rámci limit požadovaným normou ČSN ISO 6784 (válec 150 × 300 mm na jedné straně intervalu a hranol 100 × 100 × 400 mm na straně druhé), může být velmi výrazný. Pro stejný beton tak lze naměřit hodnotu, která požadavkům projektu či normy zcela bezpečně vyhoví, anebo hodnotu, která bude výrazně nevyhovující. Paradoxně oba výsledky budou stanoveny ve stejné laboratoři normovým způsobem. Přitom nově zavedená změna Z3 normy ČSN EN 206-1 zavádí v tabulce NA.17 pro posouzení shody u statického modulu pružnosti relativně přísné kritérium. Spodní mezní přípustná odchylka od požadované hodnoty (např. definované třídou) je rovna 0. Jak experimenty prozatím ukazují, vliv na nižší hodnotu statického modulu pružnosti má i příprava těles, tj. zda byla tělesa vyrobena ve formě či vyřezána z konstrukce. Vyřezané trámce mají očekávaně i nižší pevnosti v tlaku, což koresponduje také s normou ČSN EN 13 971 pro posuzování betonu na vzorcích odebraných z konstrukcí.

Autoři děkují za spolupráci a cenné připomínky paní Ing. Haně Kučerové, Ph.D., ze společnosti Chryso Chemie, s. r. o., a betonárně Ilbau Řeporyje, dodavateli betonové směsi pro experimentální výzkum. Tato práce byla podpořena grantem Studentské grantové soutěže ČVUT č. SGS10/228/OHK1/2T/31 a grantovým projektem GAČR P104/10/2359.


Ing. Petr Huňka tel.: 224 353 521, e-mail: [email protected] Doc. Ing. Jiří Kolísko, Ph.D. tel.: 224 353 537, e-mail: [email protected] oba: Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 http://web.cvut.cz/ki/

71

VĚDA A VÝZKUM

❚


HYDROFOBNÍ IMPREGNACE BETONU - PROSTŘEDEK PRO ZVÝŠENÍ ODOLNOSTI BETONU PROTI ÚČINKŮM CH.R.L. ❚ HYDROPHOBIC IMPREGNATION OF CONCRETE - A MEANS TO INCREASE OF RESISTANCE AGAINST DE-ICING SALTS WITH FREEZE-THAW CYCLES Jiří Kolísko, Daniel Dobiáš, Petr Huňka V článku je popisována hydrofobizace jako funkční metoda pro zvýšení trvanlivosti a užitných vlastností stavebních materiálů. Jsou uvedeny experimentální zkoušky, kdy byly ověřovány funkční vlastnosti čtyř typů hydrofobizačních prostředků určených k hydrofobizaci stavebních materiálů. V článku je popsán výsledek zkoušky hydrofobní impregnace na zvýšení odolnosti povrchů betonu proti působení CH.R.L.

❚

The

article deals with a hydrophobic treatment of building materials serving as a functional method of improving their usable properties. Experimental tests are described, which were verified by the functional properties of

1a 1b

four hydrophobic agents means for hydrophobic treatment of building materials. The article describes results of experimental programme, where one type of hydrophobic agent is used for increase of resistance against de-icing salts with freeze-thaw cycles.

Odolnost betonu proti působení mrazu a chemických rozmrazovacích prostředků je základním požadavkem na beton konstrukcí zejména dopravních staveb. Na objektech těchto staveb je pro konstrukce používána široká škála betonů od běžných tříd až po speciální betony vyšších pevností. Je obecně známo, že rozhodujícím katalyzátorem i příčinou degradačních procesů betonu je voda. Jednou z možností, jak porézní stavební materiál ochránit před kontaktem s vodou a vodnými roztoky solí, ale např. i před mastnotou a nečistotami, je hydrofobní impregnace stavební konstrukce. V článku je popisován výsledek experimentálního ověřování vlastností čtyř typů hydrofobních impregnací a zkoušky hydrofobní impregnace na zvýšení odolnosti povrchů betonu proti působení CH.R.L. MECHANISMUS PŮSOBENÍ HYDROFOBIZACE

Problematika mechanismu působení hydrofobních impregnací je velmi široká. Pro ucelený pohled na věc se přesto v následujícím odstavci pokusíme popsat základní princip. Když porézní stavební materiál přijde do styku s vodou, dochází v důsledku působení kapilárních sil k nasátí této vody do pórů stavebního materiálu. Kapilární síla Fkap, která působí na kapaliny v porézním materiálu (předpoklad rovné válcové kapiláry), je dána vztahem: Fkap = 2πγ r cosθ , kde γ je povrchové napětí kapaliny, r je poloměr pórů a θ je smáčecí úhel kapaliny na povrchu pevné látky. V našem případě je nejzajímavějším aspektem smáčecí úhel θ. Čím větší je smáčecí úhel θ, tím je kapilární síla menší. Jak je vidět na obr. 1a, když je smáčecí úhel malý, kapilární síla je větší a kapka vody se rozprostře po povrchu pevné látky (zde silikátového materiálu, jež je vodou dobře smáčen). Naopak je-li smáčecí úhel velký, kapilární síly jsou malé a kapka vody se nerozlije, ale zůstává na povrchu zabalena do kuličky, aby její kontakt s pevnou látkou byl co nejmenší (obr. 1b). 72

Princip hydrofobizace tedy spočívá ve zvýšení povrchového napětí materiálů a zvětšení smáčecího úhlu vody vytvořením tenké vrstvičky hydrofobní látky na vnitřním povrchu pórů. Tato vrstvička musí být velmi tenká, okem neviditelná, aby prakticky nezmenšovala průměr pórů, tedy aby nedošlo k ucpání pórů a zamezení paropropustnosti. Na hydrofobizovaném povrchu nemůže voda vytvořit souvislou plochu, nesmáčí povrch a snadno stéká ve formě kuliček. E X P E R I M E N TÁ L N Í O V Ě Ř E N Í V L A S T N O S T Í HYDROFOBNÍCH IMPREGNACÍ

Požadavky na funkční vlastnosti hydrofobních impregnací Do povědomí odborné veřejnosti teprve postupně začíná pronikat skutečnost, že požadavky na funkční vlastnosti hydrofobní impregnace aplikované na betony jsou předepsány v normě ČSN EN 1504-2. Na tuto normu navazují normy zkušební. Pro hydrofobní impregnace specifikují řadu postupů zkoušek, mezi kterými jsou nejdůležitější: • zkouška rychlosti sušení ČSN EN 13579 • zkouška absorpce vody impregnovaným povrchem ČSN EN 13580 • zkouška odolnosti impregnovaného povrchu proti účinkům alkálií ČSN EN 13580 • stanovení hloubky průniku hydrofobní impregnace do betonu ČSN EN 1504-2. Experimentální ověřování čtyř typů impregnací Pro zkoušku sušením, zkoušku absorpce vody a zkoušku odolnosti proti alkáliím byly vyrobeny betonové zkušební krychle o hraně 100 mm a vodním součiniteli v/c = 0,45.


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

2


3

Obr. 1 Vliv velikosti smáčecího úhlu na smáčení pevné látky, a), b) ❚ Fig. 1 Size effects of wetting angle on wetting solid Obr. 2 Uložení těles při zkoušce absorpce vody test specimens in the test water absorption

❚

Fig. 2

Storage of

Obr. 3 Uložení těles při zkoušce odolnosti proti alkáliím ❚ Fig. 3 Storage of test specimens in the test for resistance to alkali Obr. 4 Rozlomená impregnovaná zkušební tělesa pro měření hloubky průniku čtyř různých hydrofobizačních přípravků, a) až d) ❚ Fig. 4 Breaking impregnated specimens for measuring the depth of penetration of four different hydrophobic impregnations

Zkušební krychle byly ošetřovány 28 dní podle ČSN EN 1766. Impregnace zkušebních těles byla provedena podle pokynů výrobce hydrofobizačního prostředku. Při zkoušce sušením podle ČSN EN 13579 byla porovnávána rychlost sušení impregnovaných a neimpregnovaných zkušebních krychlí připravených ze stejné záměsi betonu. Poměr obou rychlostí je definován jako koeficient rychlosti sušení. Při zkoušce absorpce vody podle ČSN EN 13580 byl zjišťován absorpční poměr porovnáním rychlosti absorpce vody impregnovaných a neimpregnovaných zkušebních těles. Uložení zkušebních krychlí při zkoušce je patrné z obr. 2.

Dlouhodobá trvanlivost hydrofobní impregnace byla zjišťována podle ČSN EN 13580 stanovením absorpčního poměru po vystavení zkušebních těles vlivu alkálií (roztoku hydroxidu draselného) po dobu 21 dnů (obr. 3). Hloubka průniku hydrofobní impregnace do betonu byla měřena na betonových zkušebních krychlích o hraně 100 mm a vodním součiniteli v/c = 0,7 (nikoliv 0,45, jak tomu bylo u předchozích zkoušek) podle ČSN EN 1504-2. Hloubka průniku se měřila s přesností 0,5 mm rozlomením impregnovaného zkušebního tělesa a postříkáním povrchu lomové plochy vzorku vodou pomocí rozprašovače. Za efektivní hloubku hydrofobní impregnace byla považována hloubka suchého (světlého) pásma (obr. 4). Výsledky jednotlivých zkoušek a normativní předpisy jsou uvedeny v tab. 1. Diskuse výsledků zkoušek impregnací Z tab. 1 je zřejmé, že všem normativním kritériím vyhověly pouze hydrofobizační prostředky B a D. Také hloubka penetrace byla u těchto prostředků největší (4 až 6,5 mm u prostředku B a 8 až 9 mm u prostředku D). Hydrofobizační prostředek A nevyhověl při zkoušce dlouhodobé trvanlivosti po vystavení zkušebních těles vlivu alká-

4a

4b

4c

4d

1/2011

❚

❚


73

❚

VĚDA A VÝZKUM Tab. 1

Výsledky zkoušek

❚


Tab. 1

Test results

Parametr Báze prostředku Spotřeba nátěrů na zkuš. vzorky [g/m2] Naměřeno Součinitel rychlosti sušení [%] Požadavek normy Naměřeno Absorpční poměr [%] Požadavek normy Naměřeno Absorpční poměr po vystavení vlivu alkálií [%] Požadavek normy Naměřeno Hloubka průniku [mm] Požadavek normy ❚

Tab. 2 Informativní složení betonu of concrete composition

Složka

Tab. 2

5,9 12,4 1 až 1,5

Information

470

Kamenivo DTK+DDK 0/4 [kg/m3]

770

Kamenivo HDK 4/16 [kg/m3]

1 130

Superplastifikátor [l/m3]

6,84

Voda [l/m3]

160

Tvar těles a objemová hmotnost

Označení vzorku 1-A 2-A 3-A Průměrná hodnota: 1-B 2-B 3-B Průměrná hodnota:

Označení vzorku 1-A 2-A 3-A Průměr 1-B 2-B 3-B Průměr

74

❚

Tab. 3

Rozměry [mm] výška 51,7 52,1 52,2

průměr 152,8 152,8 152,4

51,6 52,0 52,8

152,7 151,5 151,4

Tab. 4 Výsledek zkoušky Ch.R.L. freeze-thaw cycles

❚

Povrchová nasák. 15 min. [g/m2] 164 98 82 115 55 28 28 37

4 7,9 8 až 9

OVĚŘENÍ VLIVU IMPREGNACE NA ODOLNOST BETONU PROTI CH.R.L.

lií, což zřejmě způsobila malá hloubka penetrace prostředku, která činila pouze 1 až 1,5 mm. Hydrofobizační prostředek C nevyhověl žádnému normativnímu předpisu, nebyla u něho naměřena ani žádná hloubka penetrace. Nátěr tohoto prostředku vytvořil pouze ochranný film na povrchu zkušebních těles. měření hloubky průniku hydrofobizačního prostředku je třeba podotknout, že měření se dělá, jak je předepsáno v normě ČSN EN 1504-2, na tělesech jejichž vodní součinitel je 0,7, tudíž na tělesech více pórovitých, tedy více nasákavých. Když jsme stejné měření hloubky penetrace provedli na tělesech, jejichž vodní součinitel byl 0,45, tedy méně pórovitých, tak změřená hloubka penetrace byla méně než poloviční oproti tělesům s vodním součinitelem 0,7. Např. u hydrofobizačního prostředku B byla v tomto případě naměřena hloubka peTab. 3

D silany 320 57,5

netrace pouze 2,5 až 3,5 mm. Také měření hloubky impregnace u těchto méně pórovitých betonů už není tak transparentní, jelikož beton je velmi málo nasákavý, a tudíž rozhraní mezi suchým (světlým) a mokrým pásmem není tak výrazné (na černobílých fotografiích těžko postřehnutelné).

Množství

Cement CEM I 52,5 [kg/m3]

Hydrofobizační prostředek B C silany oligomerní siloxany 420 400 56,2 25,0 třída I: > 30 %; třída II: > 10 % 5 18,6 < 7,5 % 9,1 36,3 < 10 % 4 až 6,5 0 třída I: < 10 mm; třída II: ≥ 10 mm

A oligomerní siloxany 450 48,3

Tab. 4

25 300 344 0 215 0 0 0 0

V rámci širšího experimentálního programu bylo provedeno ověření vlivu hydrofobní impregnace A (tab. 1) na změnu odolnosti betonu proti působení mrazu a rozmrazovacích látek. Test byl proveden dle ČSN 731326 – metoda C. Pro porovnávací test byly použity vzorky (válce) připravené v průběhu běžné výroby neprovzdušněného vysokopevnostního betonu. Pevnost betonu v tlaku se pohybovala v průběhu výroby na úrovni 90 až 100 MPa. Informativní složení betonu na 1 m3 udává tab. 2. Pro eliminaci možného vlivu zpracování povrchu při výrobě válců (150 x 300 mm) byl test odolnosti proveden na řezané ploše vzorků. Ze tří válců byly připraveny tři a tři kotouče výšky cca 50 mm. Na zkoušený povrch byla u tří válců nanesena impregnace štětcem, a to ve třech vrstvách dle doporučení výrobce. Celková průměrná spotřeba prostředku na všechny válce byla 390 g/m2. Tři válce byly použity jako referenční. Zkouška byla zahájena záměrně velmi záhy po aplikaci,

Body shape and density

Hmotnost [g] 2 360,5 2 336,3 2 353,3 2 338,6 2 371,4 2 352,5

Objemová hmotnost [kg/m3] 2 490 2 450 2 470 2 470 2 480 2 540 2 480 2 500

The test result resistance against de-icing salts with

Odpad po počtu cyklech [g/m2] 50 75 100 874 1 594 2 069 1 207 1 763 2 282 0 795 2 007 693 1 384 2 120 0 0 16 0 0 39 0 0 33 0 0 30

125 2 266 2 588 2 347 2 400 33 189 156 126

Literatura: [1] Dobiáš D.,Kolísko J.: Možnosti hydrofobizace silikátových materiá-lů, In: Konf. Sanace a rekonstrukce staveb, Brno 2009, ISBN 978-80-02-02190-2, pp. 37–41 [2] de Vries J., Polder R. B.: Hydrophobic Treatment of Concrete, Construction and Building Materials, 1997, vol. 11, no. 4, pp. 259–265 [3] Kolísko J., Hromádko J.: Trvanlivost betonu mostů a tunelů, In: Sb. Dálnice D8 – stavby z betonu, Litoměřice 2010, ISBN 978-80-87158-25-8, pp. 63–68 [4] ČSN EN 1504-2 Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí – Definice, požadavky, kontrola kvality a hodnocení shody – Část 2: Systémy ochrany povrchu betonu [5) Dobiáš D., Kolísko J.: Zkoušení funkčních vlastností hydrofobní impregnace, In: Konf. Sanace a rekonstrukce staveb, Brno 2010, ISBN 978-80-0202273-2, pp. 106-109.


❚

1/2011

VĚDA A VÝZKUM

a to již pět dní po nanesení. Nebyl ponechán dostatečný čas obvykle vyžadovaný dodavateli na vytvoření dokonalé vazby a penetraci prostředku do betonových povrchů. Výsledky experimentu jsou uvedeny v tab. 3 a 4.

❚


SPOLEČNĚ NAJDEME ŘEŠENÍ

S H R N U T Í A Z ÁV Ě RY

Cílem tohoto článku nebylo přímo bezprostředně hodnotit konkrétní hydrofobizační prostředky, ale upozornit na relativně nové metody ověřování vlastností hydrofobizačních prostředků dle nových EN standardů a dále na to, že mezi jednotlivými prostředky může být velmi výrazný rozdíl. Ze čtyř testovaných prostředků označovaných dodavateli v technických listech jako hydrofobizační impregnace splnily kritéria normy EN 1504-2 pouze dva prostředky. V technických listech hydrofobizačních prostředků je mnohdy uváděna hloubka penetrace > 10 mm (tj. třída II). Je podstatné si uvědomit, že hloubka penetrace hydrofobizačního prostředku je měřena dle postupu zkušebního standardu EN 1504-2 na betonových tělesech s vodním součinitelem 0,7, tedy betonech vysoce pórovitých a zcela mimo běžnou stavební praxi. U běžných betonů s vodním součinitelem 0,4 až 0,5 lze tedy předpokládat, že hloubka impregnace bude menší. Tato hloubka je závislá na samotném typu impregnace (typ a obsah účinné látky) a samozřejmě na samotném složení betonu. Dle našich zkušeností se reálná hloubka penetrace impregnace u těchto klasických betonů pohybuje v řádu několika mm (cca 1 až 5 mm). Hloubka penetrace je časově závislá a je třeba ji stanovovat až po nějakém období (TL obvykle uvádí plnou účinnost po cca dvou až čtyřech týdnech). Srovnávací test odolnosti povrchů betonu v prezentovaném konkrétním případě ukázal velmi výrazný pozitivní vliv hydrofobní impregnace na odolnost betonového povrchu proti působení CH.R.L. Při aplikaci impregnací je však velmi podstatná její dlouhodobá účinnost. S ohledem na vliv povětrnosti souvisí zejména se schopností propenetrovat co nejhlouběji do struktury betonu, aby případná degradace vrstvy vlivem povětrnosti probíhala co nejpomaleji. Současně je významná souvislost s odolností hydrofóbní impregnace proti degradaci vlivem alkalického prostředí. S dlouhodobým chováním hydrofobních impregnací je v oblasti ochrany betonu v ČR prozatím relativně málo praktických zkušeností. Výše uvedené výsledky však potvrzují možný a významný pozitivní vliv na odolnost betonu a lze předpokládat narůstající počet aplikací ochrany povrchů hydrofobními impregnacemi.

PLAVECKÝ AREÁL ŠUTKA Dostavba plaveckého areálu a přístavba aquaparku

Článek byl vytvořen za finanční podpory GAČR 103/08/1452. Doc. Ing. Jiří Kolísko, Ph.D. tel.: 603 214 926 e-mail: [email protected] Ing. Daniel Dobiáš, Ph.D. tel.: 776 201 948

www.smp.cz

e-mail: [email protected] Ing. Petr Huňka tel.: 606 335 118 e-mail: [email protected] všichni: Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 www.cvut.cz

1/2011

❚


75

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

FRANTIŠEK KLOKNER – ZAKLADATEL VÝZKUMNÉHO A ZKUŠEBNÍHO ÚSTAVU HMOT A KONSTRUKCÍ STAVEBNÍCH ❚ FRANTIŠEK KLOKNER – THE FOUNDER OF THE RESEARCH AND EXPERIMENTAL INSTITUTE OF BUILDING MATERIALS AND ENGINEERING STRUCTURES Vladislava Valchářová František Klokner (1872 až 1960) byl vynikající odborník v oboru železobetonového pozemního stavitelství, pedagog, výzkumník a organizátor. Jeho schopnosti se projevily zejména při zakládání Výzkumného a zkušebního ústavu hmot a konstrukcí stavebních v letech 1919 až 1921.

❚

František Klokner (1872–1960) was the

excellent expert at the field of the concrete structural engineering, university teacher, researcher and organizer. Thanks to his capabilities the Research and Experimental Institute of Building Materials and Engineering Structures was founded in 1921.

František Klokner se narodil 10. listopadu 1872 v Praze-Karlíně, jeho otec byl kovářským pomocníkem. Léta studií pro něho znamenala roky cílevědomé práce, kdy si na svá studia musel zároveň vydělávat, protože oba rodiče brzy zemřeli. Studoval výborně jak na karlínské reálce, tak v letech 1892 až 1898 na české technice.1) Od roku 1897 byl asistentem stolice stavební mechaniky u profesora Josefa Šolína (1841 až 1912), kterého v době je-

ho nemoci zastupoval, zejména na přednáškách o pružnosti a pevnosti a o stereotomii. Zároveň působil jako konstruktér u pražské firmy Fanta & Jireš v oboru montáže a provádění ocelových konstrukcí.2) Poté přestoupil do konstrukční kanceláře mostárny První českomoravské strojírny v Praze-Libni, kde projektoval v letech 1899 až 1902 opět ocelové konstrukce pozemní i mostní, pro domácí i zahraniční trh, přičemž se jeho návrhy vyznačovaly neobvyklým řešením. Po letech strávených v praxi zahájil pedagogickou dráhu: v letech 1902 až 1908 jako profesor průmyslové školy v Plzni, odkud se v roce 1908 vrátil do Prahy a nastoupil jako suplent na stavebně inženýrském odboru České vysoké školy technické. Na technice získal roku 1909 místo mimořádného profesora pro obor pozemních staveb ze železového betonu a oceli. Kromě toho přednášel betonové konstrukce pro vodní stavby, statiku a společně se Zdeňkem Bažantem (1879 až 1954) stavební mechaniku. Oba profesoři byli vědecky i publikačně činní. Přednášeli teoretické předměty první stát1

76


❚

1/2011

❚

AKTUALITY

1/2011

❚

Ing. Vladislava Valchářová Výzkumné centrum průmyslového dědictví Ústav teorie a dějin architektury FA ČVUT v Praze

RSTAB RFEM Program pro výpočet rovinných i prostorových prutových konstrukcí

Program pro výpočet konstrukcí metodou konečných prvků

Navrhování podle nových evropských norem

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

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

t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c eInzerce • 96,5x132 B E T zrcadlo O N (Beton CZ 2009)_01.indd

1

Statika, která Vás bude bavit ...

Poznámky: 1) Roku 1896 ukončil studium zemědělského inženýrství a roku 1898 stavebního inženýrství, v obou případech s vyznamenáním. 2) Z té doby pochází Kloknerův návrh předpisů pro statické řešení a výstavbu zděných továrních komínů, který později vydal Spolek architektů a inženýrů v království Českém (Praha 1904). 3) Konrád Hruban – František Klokner (redakce František Klokner, Rudolf Kukač), Železový beton. Část I, Stavivo a konstruktivní prvky. Část II, Výpočty, Část III, Tabulky, Praha 1947. 4) Česká matice technická (ČMT) měla od doby svého založení roku 1895 za úkol vydávat a rozšiřovat původní českou technickou literaturu. V roce 1953 přešla pod SNTL, roku 1991 byla její činnost obnovena. 5) V roce 1912 vypracoval František Klokner, tehdy čtyřicetiletý, návrh na zřízení ústavu ke zkoušení stavebních hmot a konstrukcí, nezbytného zejména pro další rozvoj a hospodárné používání staviv. Návrh předložil profesorskému sboru, který jej za podpory profesorů Velflíka a Šolína postoupil vídeňským úřadům. Neochota rakousko-uherské administrativy a světová válka odsunuly založení ústavu až do období nové republiky. 6) Mirko Roš (1879–1962) pocházel z Chorvatska, vystudoval v Hannoveru, v roce 1924 se stal ředitelem Ústavu pro zkoušení hmot (EMPA) na technice v Curychu (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich). Čestný doktorát ČVUT obdržel roku 1957 za významný přínos k mezinárodnímu rozvoji mostních staveb a statiky. 7) Československá akademie věd (ČSAV, 1953–1992) byla nejvýznamnější předlistopadovou československou výzkumnou institucí, hodnost „akademik“ znamenala nejvyšší poctu pro vědce.

ského ústavu při Českém vysokém učení technickém v roce 1921 bylo výsledkem jeho dlouholetého snažení.5) Za jeho vedení dosáhl Výzkumný a zkušební ústav hmot a konstrukcí, jak byl později nazván, úrovně mnoha tehdy významných a obdobně zaměřených ústavů (mezi takové patřil například švýcarský ústav profesora Mirko Roše,6) významného odborníka a Kloknerova přítele). Přednostou ústavu byl až do roku 1939, jeho nástupcem se stal o rok později Bedřich Hacar (1893 až 1963). Kloknerova práce byla několikrát vysoce oceněna. České vysoké učení technické mu udělilo za dlouholetou činnost na škole čestný doktorát technických věd již v roce 1946. Projevem úcty k jeho celoživotnímu dílu bylo též jmenování akademikem7) v roce 1953, za zásluhy byl vyznamenán v roce 1954 Řádem republiky.

www.dlubal.cz

Obr. 1 Parabolické oblouky haly filtrace Podolské vodárny v Praze navrhli František Klokner a Bedřich Hacar roku 1926 ❚ Fig. 1 Parabolic arches of the waterworks and filtration plant in Podolí designed by František Klokner and Bedřich Hacar in 1926

Literatura: [1] Klokner F.: Výzkumný a zkušební ústav hmot a konstrukcí stavebních při Českém vysokém učení technickém v Praze. Jeho vznik, účel a popis, Praha 1931 [2] Kolektiv: 40 let práce Ústavu teoretické a aplikované mechaniky ČSAV, Praha 1961, s. 11–13 [3] Sekerová M.: Fond Akademik František Klokner, 10. 11. 1872 – 8. 1. 1960 (pozůstalost), inventář, Archiv ČVUT v Praze, Praha 1972, s. 1–3 [4] Lomič V., Horská P.: Dějiny Českého vysokého učení technického, 1. díl, svazek 2, Praha 1978, s. 361–363

Demoverze zdarma ke stažení

ní zkoušky stavebního inženýrství, ale řádného jmenování se dočkali až v roce 1917. Profesor Klokner se jako pedagog zasloužil o výchovu řady významných odborníků (založil mj. cestovní fond, který měl umožnit studentům inženýrského stavitelství získat zkušenosti v zahraničí). Pokračoval v pedagogické činnosti až do roku 1939, kdy byl politickými událostmi za okupace nucen odejít předčasně do výslužby. Během svého působení na škole zastával i významné akademické funkce, byl dvakrát děkanem stavitelských odborů (v letech 1917/1918 odboru pozemního stavitelství, 1919/1920 odboru inženýrského stavitelství), po mnoho let byl členem a rovněž předsedou komise pro II. státní zkoušku a ve školním roce 1928/1929 rektorem ČVUT. Byl autorem mnoha vysokoškolských skript a odborných publikací, spis Železový beton, který vyšel v České matici technické jako 24. svazek Technického průvodce, byl základní a ve své době dokonalou pomůckou pro navrhování železobetonových konstrukcí.3) Kloknerova publikační činnost byla velmi bohatá, působil jako autor a redaktor technických průvodců, vydávaných Českou maticí technickou.4) Právě Česká matice technická svědčí také o jeho úspěšné organizační činnosti, stejně jako Masarykova akademie práce, Betonářský spolek nebo později Československá akademie věd, kde jako jeden z nejstarších techniků-vědců stál u zrodu vědeckých technických společností či Ústavu teoretické a aplikované mechaniky. Významnou součástí Kloknerova celoživotního díla byla jeho výzkumná práce. Uvědomoval si nutnost zřízení ústavu, který by umožňoval a zajišťoval praktické ověřování nových teoretických poznatků v oboru stavebních hmot a konstrukcí a jejich výrobní technologie. Založení zkušebního inženýr-

TOPICAL SUBJECTS

27.3.2009 7 7 10:16:36

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ PŘÍSTUP K VÝUCE KONCEPČNÍHO A KONSTRUKČNÍHO DESIGNU NA TU V BERLÍNĚ

V souvislosti s technologickými, ekologickými a sociálními změnami se v současné době objevuje nový přístup ve výuce stavebních inženýrů (statiků a konstrukčních inženýrů) na vysokých školách. Článek popisuje koncept komplexního konstrukčního návrhu včetně materiálů tak, jak je vyučován na TU v Berlíně. Je to jedna z možností, jak připravit další generaci stavebních inženýrů na změny, které přicházejí a kterým je nutné čelit. Bögle A., Schlaich M.: Lehre im Bauingenieurwesen – Ganzheitliches, werkstoffübergreifendes Entwerfen und Konstruieren, Betonund Stahlbetonbau 105(2010), Heft 10, p. 622–630

ně ovlivněny soudržností matrice s betonem, tvarem vlákna a velikostí zvlnění vláken, které závisí na způsobu výroby. Nebezpečí ztráty soudržnosti vlivem rozdělení na vrstvy (delaminace), které se vyskytuje zejména v místech koncentrovaného zatížení textilní výztuže, jako jsou koncová uchycení a přesahy, je obzvláště kritické. Výsledkem je zmenšení využitelné tahové únosnosti jednotlivých prvků. Z toho důvodu je vyvíjena nová výrobní metoda textilních matric založená na „warp knitting“ technologii. Pomocí ní může být zvlnění vláken významně sníženo. Článek popisuje srovnávací testy soudržnosti a pevnosti TRC prvků namáhaných tahem. Výsledky ukazují, že vývoj technologie „extended warp knitting process“ byl podstatným krokem k dalšímu zlepšení vlastností TRC. Lorenz E., Ortlepp R., Hausding J., Cherif CH.: Effizienzsteigerung

B E Z E S PA R É P R Ů M Y S L O V É P O D L A H Y

von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten

Spáry v podlahách způsobují řadu problémů: hromadí se v nich nečistoty a vyžadují další náklady na vybavení a stroje pohybující se po podlahách. Přejezdy přes spáry v podlaze ve skladištích a logistických areálech mohou způsobovat obsluze vysokozdvižných vozíků bolesti zad a problémy řídící elektronice a kolům vozíků, což vede k zvýšeným nákladům a přerušování práce. Jedním řešením pro bezesparé průmyslové podlahy je podlaha Teqton – bezespará podkladní deska vyvinutá před 35 lety v Německu. Řešení kombinuje dobré vlastnosti válcovaného betonu a plastbetonu v monolitické dvouvrstvé podlaze. Podlaha se skládá z betonového základu pokrytého cca 20 mm silnou vrstvou plastbetonu. Smršťování betonového základu je velmi malé stejně tak jako vyvíjené hydratační teplo. Následkem toho v betonu vzniká jen malé tahové napětí. Vysoce zhutněný suchý beton má proto nízké nároky na ošetřování. Vrstva plastbetonu je elastická a umožňuje vodní páře stoupající ze spodku podlahy pronikat ven, ale kapalina rozlitá na podlaze nemůže skrze ní pronikat do konstrukce podlahy. Plastbeton je pevný a velmi odolný proti opotřebení. Podlaha může být kompletně zrealizovaná beze spár, bez ohledu na její velikost. Největší souvislé podlahy vytvořené touto metodou měly cca 50 000 m2, doposud bylo zrealizováno celkem 10 mil. m2 podlah.

Nähwirkverfahren, Beton- und Stahlbetonbau 106(2011), Heft 1, p. 21–30

Saarinen S.: Saumaton Teollisuuslattia Teqton -Kaksikerroslattiana, Betoni, vol. 80, 2010, p. 62–65

EFEKTIVNÍ VYLEPŠENÍ BETONU VYZTUŽENÉHO TEXTILIÍ VYROBENOU TECHNOLOGIÍ „EXTENDED WA R P K N I T T I N G P R O C E S S “

Kompozitní materiál – beton s textilní výztuží (textile reinforced concrete, TRC) je novou, efektivní a velmi pokrokovou metodou pro zesilování nosných konstrukcí. Pokračující výzkum je zaměřen na další vývoj kombinací různých textilních matric. Díky vysoké tahové pevnosti textilní výztuže vyrobené z uhlíku je možné velmi účinné zesílení betonových konstrukcí. Nicméně, je-li textilní tkanina nesprávně navržena, mohou se v TRC prvcích objevit skupiny trhlin způsobené jejich nedostatečnou soudržností a pevností. V závislosti na zatížení jsou tyto vznikající trhliny podstat78

S M Y K O VÁ P E V N O S T B E T O N O V Ý C H N O S N Í K Ů S NÁBĚHEM BEZ PŘÍČNÉ VÝZTUŽE

Smyková únosnost betonových prvků bez příčné výztuže je stále předmětem diskuzí. Článek se detailně věnuje jednomu hledisku – příznivému příspěvku šikmého tahu a tlačených pásů (Vtd a Vccd) v prvcích s proměnou výškou, jako jsou nosníky s náběhem. Pro zjištění skutečné smykové únosnosti nosníků s náběhem bez příčné výztuže byla provedena série osmnácti testů na devíti různých vzorcích. Vyhodnocení výsledků testů ukázalo, že žádná z dostupných metod není schopná popsat smykové chování nosníků s náběhem. Svislá složka šikmých tlačených pásů Vccd vede v některých případech k nepřesným hodnotám. Rombach G., Nghiep V. H.: Versuche zur Querkrafttragfähigkeit von gevouteten Stahlbetonbalken ohne Querkraftbewehrung, Betonund Stahlbetonbau 106(2011), Heft 1, p. 11–20

N ÁV R H Ž E L E Z O B E T O N O V Ý C H S L O U P Ů V Y S TAV E N Ý C H P Ů S O B E N Í P O Ž Á R U : O V Ě Ř E N Í P L AT N O S T I Z J E D N O D U Š E N É ( Z Ó N O V É ) M E T O D Y POMOCÍ TESTŮ

Pro návrh železobetonových sloupů vystavených ohni může být použita nelineární zónová metoda (zjednodušená výpočtová metoda). Metoda porovnává rozhodující vlivy na konstrukční chování betonových prvků při vystavení působení požáru. Porovnáním mezního zatížení a deformačních křivek bylo zjištěno, že použití zjednodušené nelineární zónové metody je možné stejně jako použití jiných pokročilých metod. Z provedených testů vzorků v měřítku 1 : 1 je v článku uvedeno statistické vyhodnocení bezpečnosti – v souladu s DIN 4102-2 – modelování nelineární zónovou metodou. Článek předkládá informace o zmíněných testech a vysvětluje použití nelineární zónové metody. Statistické vyhodnocení vede k nastavení klíčových parametrů, které ověří odpovídající bezpečnost v souladu s DIN 4102-2. Cyllok M., Achenbach M.: Bemessung von Stahlbetonstützen im Brandfall: Absicherung der nicht-linear Zonenmethode durch Laborversuche, Betonund Stahlbetonbau 106(2011), Heft 1, p. 39–44


❚

1/2011

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

BEZPEČNÝ TRANSPORT FILIGRÁNOVÝCH DESEK DLOUHÝCH 15,3 M

Mimořádné stavební projekty vyžadují mimořádné stavební prvky. V německém městě Kempten budou veřejnosti zpřístupněny pozůstatky kaple svatého Erasma. Podzemní prostory této bývalé kaple z 12. století spolu s původními venkovními stěnami by měly být zastropeny bez použití sloupů. Požadované rozpětí je 10 až 13 m. Desky o konečné tloušťce 340 mm byly navrženy jako poloprefabrikované s použitím filigránových desek. Část desek je uložena na vrtaných pilotách a přesahuje je. Tyto desky dosahují délky 15,3 m. Bylo třeba zajistit bezpečný transport a instalace těchto mimořádných desek o tloušťce 110 mm. Byly použity zesílené příhradové nosníčky o průměru diagonál 9 mm a průměru pásů 16 mm. Díky vysoké únosnosti tohoto nového nosníku bylo možné vydat povolení pro momenty a posouvající síly 10 kNm a/nebo 7,7 kN pro příhradové nosníky výšky 180 až 300 mm. Deska plochy 45,9 m2 o celkové váze 12,6 t byla díky použití zesíleného filigránového příhradového vazníku bezpečně převezena a osazena na místo. Safe transport of 15.3 m long Filigran Slabs, BFT International, vol. 76, (2010), p.58-59

S M R Š Ť O VÁ N Í B E T O N U N A S L O U P E C H Z E S Í L E N Ý C H O B E T O N O VÁ N Í M

Obetonování železobetonových sloupů vyztuženým betonovým pláštěm je běžnou zesilovací technikou, obzvláště v oblastech ohrožených seismicitou. Vliv smršťování betonu na sloupy zesílené obetonováním nebyl dosud zkoumán. Článek popisuje analytické postupy výpočtu napětí vyvolaného smršťováním nového betonu. Postup zohledňuje proměny modulu pružnosti v čase a relaxaci následkem dotvarování. Pro parametrickou numerickou simulaci je použita metoda konečných prvků. Z výsledků vyplývá, že smršťování obetonávky snižuje pevnost složených sloupů. Toto snížení pevnosti roste se zvyšujícími se hodnotami napětí od smršťování. Z výsledků vyplývá, že smršťování betonu se musí uvažovat vždy, když jsou železobetonové sloupy zesilovány, protože snižuje pevnost vazby na rozhraní starého a nového betonu a napětí v tahu obetonávky.

1 Obr. 1 Přeprava nezvykle dlouhé prefabrikované betonové filigránové desky jeřábem

S M Y K O VÁ P E V N O S T Ž E L E Z O B E T O N O V Ý C H P I L Í Ř Ů A PILOT S KRUHOVÝM DUTÝM PRŮŘEZEM

V mostním inženýrství se mohou ve spodních stavbách vyskytovat železobetonové pilíře a piloty s kruhovým dutým průřezem. Takové prvky mají vzhledem k hmotnosti běžně větší ohybovou pevnost než podobné plné prvky, vzhledem k dutému jádru jsou však mnohem více ohroženy smykem. Směrnice a normy pro smykové chování těchto prvků téměř neexistují. Článek popisuje problém s využitím plasticity. Předpokládá, že smyková pevnost prvků bude dána, v závislosti na normálové tlakové síle, buď smykovým selháním betonu s trhlinami nebo bez trhlin. Tento rozdíl umožňuje vypočítat zvýšení vlivu osového tlaku na smykovou únosnost. Pro rozlišení mezi oběma typy selhání je navrhováno kombinovat klasický ohybový model s takzvaným „crack sliding modelem“. Získané výsledky jsou porovnány s výsledky testů popsanými v odborné literatuře. Byla nalezena dobrá shoda. Jensen U. G., Hoang L. C.: Shear Strength of Reinforced Concrete Piers and Piles with hollow Circular Cross Section, Structural Engineering International, Vol. 20, Num. 3, August 2010, p. 260–267

Lampropoulos A., Dritsos S.: Concrete Shrinkage Effect on Columns Strengthened with Concrete Jackets, Structural Engineering International, Vol. 20, Num. 3, August 2010, p. 234–239

VÝ ZK UM CHO VÁ NÍ S P Ř A Ž E N Ý C H S M Y K OV Ý C H S TĚ N

Článek prezentuje postup návrhu symetrických spřažených smykových stěn. Postup zahrnující předpoklady a kroky s matematickými formulacemi byl vypracován pro využití při projektování. Na příkladu je ukázáno ověření platnosti metody použitím DRAIN-3DX a SAP nelineární analýzy. Pro stanovení omezení a navržení opravných kroků byla provedena parametrická studie. Z výsledků vyplývá, že navrhovanou metodu je možné použít pro návrh spřažených smykových stěn vystavených seismickému zatížení.

NOVÝ KOSTEL NEJSVĚTĚJŠÍ TROJICE V P O R T U G A L S K É FÁT I M Ě

Článek představuje některé z nejvýznamnějších aspektů konstrukčního návrhu kostela Nesvětější trojice v portugalské Fátimě. Tento velký zastřešený prostor, se sedadly pro cca 9 000 lidí, má kruhový půdorys bez vnitřních podpor. Střecha je nesena dvojicí mohutných předpjatých nosníků délky 182 m, o proměnné výšce od 14,08 do 4 m, o které jsou opřeny ocelové příhradové nosníky nesoucí prefabrikované předpjaté betonové střešní dutinové panely. Stavba získala v roce 2009 cenu IABSE pro výjimečné konstrukce a předtím v roce 2007 také portugalské ocenění Secil prize pro stavební inženýrství. Fonseca da Mota Freitas J. A., Paulo da Cruz Maia E., Machado Guimarães

Bhunia D., Prakash V., Pandey A. D.: Investigation into the Behavior of

M. P. G.: The New Most Holy Trinity Church, at the Sanctuary of Fátima,

Coupled Shear Walls, Structural Engineering International, Vol. 20, Num. 3,

Portugal, Structural Engineering International, Vol. 20, Num. 3, August 2010,

August 2010, p. 275–283

p. 325–330

1/2011

❚


79

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR

• Models and numerical simulations for concrete at macro/meso/microscales Kontakt: http://www.amcm2011.pk.edu.pl/

SVĚTOVÝ BETON 2006-2010 Koloquium Termín a místo konání: 30. března 2011, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS, www.cbsbeton.eu MOSTY 2011 16. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 14. a 15. dubna 2011, hotel Voroněž v Brně • Mostní objekty v ČR – výstavba, správa a údržba, normy • Mosty v Evropě a ve světě • Mosty v ČR – věda a výzkum • Mosty v ČR – projekty a realizace Kontakt: e-mail: [email protected], www.sekurkon.cz SANACE 2011 21. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 19. a 20. května 2011, Brno Kontakt: e-mail: [email protected], www.sanace-ssbk.cz CONCRETE ENGINEERING FOR EXCELLENCE AND EFFICIENCY fib sympozium Termín a místo konání: 8. až 10. června 2011, hotel Clarion, Praha • New Model Code – expected impacts and practice of use • Concrete and construction technology – transfer of experience • Modelling and design of outstanding and innovative structures • Structures integrated into environment in a balanced way • Combination of structural concrete with other materials Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.fib2011prague.eu 18. BETONÁŘSKÉ DNY 2011 Konference s mezinárodní účastí Termín a místo konání: 23. a 24. listopadu 2011, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, www.cbsbeton.eu SUPERPLASTICIZERS AND OTHER CHEMICAL ADMIXTURES IN CONCRETE 10. mezinárodní konference Termín a místo konání: 28. až 31. října 2012, Praha Kontakt: e-mail: [email protected], www.intconference.org

DESIGN OF CONCRETE STRUCTURES AND BRIDGES USING EUROCODES 2. mezinárodní workshop Termín a místo konání: 12. až 13. září 2011, Bratislava Kontakt: http://enconcrete.sk/(nové) TALLER, LONGER, LIGHTER IABSE-IASS symposium Termín a místo konání: 20. až 23. září 2011, Londýn • Concepts and planning • Design and construction • Analysis and methods • Materials and durability • Saving energy and extending life • Operation and maintenance • Instrumentation and monitoring Kontakt: e-mail: [email protected], http://www.iabse-iass-2011.com/ INNOVATIVE MATERIALS AND TECHNOLOGIES FOR CONCRETE STRUCTURES 7. CCC kongres Termín a místo konání: 22. a 23. září 2011, Balatonfüred, Maďarsko • Tailored properties of concrete • Advanced reinforcing and prestressing materials and technologies • Advanced production and construction technologies • Advanced concrete structures Kontakt: CCC Balatonfüred 2011 Congress Secreteriat, Hungarien Group of fib, Budapest University of Technology and Economics, Dept. of CMEG, tel.: +361 463 4068, e-mail: [email protected], www.fib.bme.hu/ccc2011

RECENT ADVANCES IN CONCRETE TECHNOLOGY AND SUSTAINABILITY ISSUES 12. mezinárodní konference Termín a místo konání: 31. října až 2. listopadu 2012, Praha Kontakt: e-mail: [email protected], www.intconference.org ZAHRANIČNÍ KONFERENCE A SYMPOZIA NORDIC CONCRETE RESEARCH & DEVELOPMENT 21. sympozium Termín a místo konání: 30. května až 1. června 2011, Hämeenlinna, Finsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.nordicconcrete2011.fi ANALYTICAL MODELS AND NEW CONCEPTS IN CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES 7. mezinárodní konference Termín a místo konání: 13. až 15. června 2011, Krakow, Polsko • Models for analysis of concrete structures according to new codes • Structural concrete in complex stress state • Behaviour and application of HPC in structures • Advances in reinforced and prestressed concrete structures • Application of FRP materials - theory, practice and new codes • Effects of cyclic and long-term loading on concrete and masonry structures • Achievements in modelling and design of bridges and other structures • Performance based design of concrete and masonry structures • Analytical and numerical models for masonry structures • Durability assessment and environmental effects on concrete and masonry structures 80

HIGH PERFORMANCE CONCRETE 9. fib symposium Termín a místo konání: 9. až 11. srpna 2011, Christchurch, Nový Zéland • Admixtures and additives • Concrete durability • Concrete sustainability • Fibre reinforced concrete • Fresh concrete modelling and simulations • High ductility composites • Internal curing • Lightweight concrete • Microstructure • Seismic design and construction • Self compacting concrete • Ultra high strength / ultra high performance concrete • Volume stability and shrinkage Kontakt: www.hpc-2011.com

GLOBAL THINKING IN STRUCTURAL ENGINEERING: RECENT ACHIEVEMENTS IABSE konference Termín a místo konání: 7. až 9. května 2012, Káhira, Egypt Kontakt: www.iabse-cairo2012.com CONCRETE STRUCTURES FOR A SUSTAINABLE COMMUNITY fib sympozium Termín a místo konání: 11. až 14. června 2012, Stockholm, Švédsko Kontakt: e-mail: Swedish Cement and Concrete Research Institute, Ms. Ann-Therese Söderqvist, e-mail: [email protected], ww.fibstockholm2012.se ENGINEERING AND CONCRETE FUTURE: TECHNOLOGY, MODELING AND CONSTRUCTION fib sympozium Termín a místo konání: 20. až 24. dubna 2013, Tel-Aviv, Izrael Kontakt: [email protected] 4. MEZINÁRODNÍ FIB KONGRES A VÝSTAVA Termín a místo konání: 10. až 14. února 2014, Mumbai, India


❚

1/2011

CMB_univers2011-180x127,5.indd 1

CBS_I_fib_210x148.indd 1

26.1.11 14:03

21.9.2010 11:48:07

S VA Z V Ý R O B C Ů C E M E N T U Č R S VA Z V Ý R O B C Ů B E T O N U Č R ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

2011 POZEMNÍ STAVBY

Recommend Documents