2012. BETON A ARCHITEKTURA sportovní stavby

5/2012

BETON A ARCHITEKTURA – sportovní 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

3/

NAVRHOVÁNÍ TRIBUN SPORTOVNÍCH STAVEB

38 /

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

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

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

PREFABRIKOVANÁ KONSTRUKCE STOCKHOLMSKÉ TELE2 ARENY

VELKOROZPONOVÁ KONSTRUKCE SPORTOVNÍ HALY Z PREFABRIKOVANÝCH BETONOVÝCH LOMENIC

50 /

44 /

NÁMĚSTÍ EDUARDA WALLNÖFERA V INNSBRUCKU

/ 31

FOTBALOVÝ STADION V JOHANNESBURGU

/ 64

/ 10

SKOKANSKÝ MŮSTEK V ŠČUČINSKU, ASTANA V KAZACHSTÁNU

KULTURNĚ SPOLEČENSKÉ A SPORTOVNÍ CENTRUM „NOVÝ CHOMUTOV“

❚

OBSAH

CONTENT

ROČNÍK: dvanáctý ČÍSLO: 5/2012 (vyšlo dne 15. 10. 2012) 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 Rostislav Švácha

/2

TÉMA

VADY A PORUCHY BETONOVÝCH PODLAH ANEB KDYŽ SE NEDAŘÍ... ČÁST 3. PORUCHY ZPŮSOBENÉ PROVOZEM

NAVRHOVÁNÍ TRIBUN SPORTOVNÍCH STAVEB

Pavel Hladík

Jarmila Novotná

/ 61

/3

GRAFICKÝ NÁVRH: 3P, spol. s r. o. Staropramenná 21, 150 00 Praha 5

M AT E RI ÁLY A TE C H N OL OGI E S TAV E B NÍ KO NST R U K C E FOTBALOVÝ STADION V JOHANNESBURGU

VELKOROZPONOVÁ KONSTRUKCE SPORTOVNÍ HALY Z PREFABRIKOVANÝCH BETONOVÝCH LOMENIC

Massimo Lafranchi, Armand Fürst

/ 10

PREFABRIKOVANÉ KONSTRUKCE PRO DVĚ SPORTOVNÍ STAVBY

Pavel Čížek, Zdeněk Burkoň, Michal Sadílek

/ 18

RELAXX ŠPORTOVO-RELAXAČNÉ CENTRUM

Andrea Klimko

/ 64

TECHNICKÉ NÁSTROJE NA ZABEZPEČENIE KRYTIA VÝSTUŽE A S TÝM SÚVISIACE ASPEKTY SPOĽAHLIVOSTI ŽELEZOBETÓNOVEJ KONŠTRUKCIE Igor Hudoba / 67 SYSTÉM KONTROLY KVALITY PŘI VÝROBĚ CEMENTU

Kateřina Jiroušková

/ 72

V Ě D A A VÝ Z KU M / 31

PREFABRIKOVANÁ KONSTRUKCE STOCKHOLMSKÉ TELE2 ARENY

Risto Pesonen, Lucie Šimečková

SAMOKOTVENÁ MEMBRÁNA NAD OBDÉLNÍKOVÝM PŮDORYSEM

Leonard Šopík, Jiří Stráský

/ 76

/ 38

A K T U AL I TY KULTURNĚ SPOLEČENSKÉ A SPORTOVNÍ CENTRUM „NOVÝ CHOMUTOV“

Jindřich Smetana, Petra Klimčuková, Petr Skála, Vladimír Janata

/ 44

SKOKANSKÝ MŮSTEK V ŠČUČINSKU, ASTANA V KAZACHSTÁNU

/ 50

S AN A CE A R E KO N S T R U K C E STATICKÉ ZKUŠENOSTI PŘI NÁHRADĚ HISTORICKÉ PLASTIKY

Zdeněk Bažant, Jiří Strnad

/ 52

ZVÝŠENÍ ÚNOSNOSTI STROPNÍ DESKY S WÜNSCHOVÝMI HLAVICEMI

Pavel Beran 5/2012

/ 56

❚

RECENZE

/ 26, 43, 60, 63

REŠERŠE

/ 49

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA

/ 80

F I R E M N Í PR E Z E N TAC E Autodesk / 25 Ing. Software Dlubal / 33 Betosan / 51 Hydroizolace a vozovky na mostech 2012 / 69 Asociace českých betonářů / 71 Construsoft / 75 FINE / 79 Holcim / 3. strana obálky Českomoravský beton / 4. strana obálky

technologie • konstrukce • sanace • BETON

ILUSTRACE NA TÉTO STRANĚ: Mgr. A. Marcel Turic SAZBA: 3P, spol. s r. o. Staropramenná 21, 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: mob.: 604 237 681, 602 839 429 (tel. linka 224 812 906 zrušena) e-mail: [email protected] [email protected]

/ 27

NÁMĚSTÍ EDUARDA WALLNÖFERA V INNSBRUCKU

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. (místopředseda), Ing. Jan Hrozek, Ing. Jan Hutečka, Ing. arch. Jitka Jadrníčková, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. Milan Kalný, Doc. Ing. Jiří Kolísko, Ph.D., Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, 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.

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; 270,- Kč pro studenty (včetně poštovného, cena bez DPH) Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. FOTO NA TITULNÍ STRANĚ: Sportovní centrum v Brugg, Švýcarsko (viz článek str. 10), foto: René Rötheli BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVODNÍK

❚

EDITORIAL

NAPREJ PROTI KOULI Mnoho lidí, a to hlavně intelektuálů, se dívá na sport jako na něco směšného, odpuzujícího, nekulturního. V minulých měsících podal svědectví o tomto pohledu na sport rekordní úspěch rozhlasové hry Davida Drábka Koule: Příběh vrhačky. Když jsme s přáteli pracovali na knize Naprej!, poprvé mapující dějiny sportovní architektury v českých zemích od renesance po dnešek, tak jsme tento typický postoj intelektuálů obrátili vzhůru nohama a podívali se na sport jako na lidskou aktivitu, která kulturu neodpuzuje, nýbrž naopak produkuje. Jako historici architektury jsme totiž museli uznat, že ve svých dlouhých dějinách pro sebe sport objednával neobyčejně zajímavé stavby. Podle principu „forma sleduje funkci“ se v dějinách sportovní architektury zrcadlí dějiny samotného sportu, zánik starých a vznik nových sportovních disciplín, proměny jejich společenského statusu a prestiže, sepětí sportu s politikou a ideologií. Stejně dobře lze na vývoji sportovních staveb sledovat střídání architektonických stylů a leckdy mistrovské zacházení jejich autorů s různými konstrukčními systémy, jejichž inovace si vynucovaly hlavně sály pro jezdecké, plavecké a kolektivní sporty o velikém rozponu. Na popud sportu se v takových stavbách spojil umělecký výkon architekta s odvážnými intelektuálními výkony inženýrů a statiků. Když však přemýšlím o průrvě, která se časem vytvořila mezi světem sportu a světem intelektuální práce, nemůžu si nevzpomenout na podivuhodný fakt, že u počát1

2

ků moderního českého sportu a moderní tělesné výchovy stáli dva velcí intelektuálové, historik umění Miroslav Tyrš a vzdělaný finančník Jindřich Fügner. Sportovním aktivitám se oba snažili vtisknout umělecký a intelektuální obsah a opravdu se jim to dařilo. Zapojili do svého sokolského hnutí nejlepší dobové umělce a architekty. Fügner dokonce sám zaplatil novostavbu první sokolovny, která pak pro mladší sportovní stavby vysoko nasadila laťku architektonické kvality. Oblíbené Fügnerovo heslo „Naprej!“ (=Napři! Překonej odpor!), převzaté prý z hymny jihoslovanských vlastenců, jsme i proto použili v názvu naší knihy.

Prof. PhDr. Rostislav Švácha, CSc. editor knihy Naprej! Česká sportovní architektura 1567–2012

Obr. 1 Richard Ferdinand Podzemný – Gustav Kuchař, plavecký stadion v Praze 4-Podolí, realizace 1958 až 1965 (foto Aleš Jungmann) Obr. 2 Ignác Vojtěch Ullmann, tělocvična Sokola Pražského v Sokolské ulici v Praze, realizace 1863 (foto Aleš Jungmann) 2

BETON • technologie • konstrukce • sanace

❚

5/2012

❚

TÉMA

TOPIC

NAVRHOVÁNÍ TRIBUN SPORTOVNÍCH STAVEB ❚ ARCHITECTURAL DESIGN OF SPORTS BUILDINGS Pavel Hladík Nejběžnějším materiálem pro realizaci tribun sportovních staveb je železobeton, který se používá dle přísných geometrických a inženýrských pravidel. Úspěšný architektonický návrh se ale nezakládá pouze na dokonalém zvládnutí matematických vzorců, ale jedná se o syntézu konceptu, stavebních norem a ekonomie návrhu. Článek přibližuje některé aspekty, které ovlivňují vzhled a konstrukci sportovních staveb. ❚ Reinforced concrete is the most frequent building material for seating tiers of sport buildings. Although the design follows geometrical and engineering rules, they are not the only aspect of a successful architectural design. The synthesis of artistic concept together with building norms and cost values belong to main parts of the design. The article is dedicated to some factors which influence aesthetics and structure of sports buildings.

1

Tribuny jsou velmi důležitým komponentem sportovní budovy, a proto je jim věnována při návrhu zvláštní pozornost a péče. Sportovní zážitek je umocněn atmosférou na stadionu a každý sportovec vnímá vzdálenost skandujících diváků, kteří ho podporují k výkonům a překonávání rekordů. Právě komfort viditelnosti a vzdálenost od sportovců je nejdůležitějším faktorem při návrhu tribun, které se projektují v převážné většině pro sezení [1]. Tribuny víceúčelových budov musí splňovat požadavky na co nejlepší viditelnost pro různé typy akcí konaných na hrací ploše. Nemusí se však jednat pouze o sporty, pro které se nejčastěji využívají stadiony a haly. Navrhování sportovních budov se neomezuje pouze na optimální prostor pro diváky, ale je spojen s dalšími provozy podle typu a zaměření stavby. Lidi, kteří se pohybují v těchto stavbách, je možné rozdělit do dvou skupin: aktivní (sportovci a personál zajišťující chod zařízení) a neaktivní (diváci a návštěvníci akcí). Obecně se tyto dvě skupiny a jejich funkce nemíchají a zázemí pro obě skupiny fungují pokud možno co nejvíce odděleně. Aktivní skupina se s diváckou skupinou může, podle typu stavby, setkávat na vyhrazených místech, která ale musí být dopředu navržena a uzpůsobena tomuto účelu. Například na stadionech s kapacitou větší než 5 000 diváků se navrhují mixážní zóny a konferenční místnosti (kde se setkávají sportovci a zástupci médií) nebo u velkých stadionů speciální cesty, kde se sportovci zdánlivě míchají s diváky. Jedná se např. o speciálně navržené uličky a koridory k čestným lóžím pro předávání trofejí, které jsou využívány povětšinou při úvodních a ukončovacích ceremoniálech velkých sportovních akcí. 5/2012

❚

❚

Obr. 1

Donbass Arena – Stadion Šachtar Doněck

Obr. 1

Donbass Arena – Shakhtar Donetsk Stadium

Plánování stadionů a sportovních komplexů se obecně dá rozdělit do kruhových zón [1]: • hrací plocha, • tribuny, • servisní zóny, • sportovní komplex. V těchto zónách platí určitá uživatelská pravidla, která se mohou lišit podle druhů sportovišť a dalších kritérií (např. způsobilost pro pořádání velkých akcí podle pravidel FIFA). HRACÍ PLOCHA

Poloha hrací plochy vůči světovým stranám je důležitým faktorem pro návrh sportoviště. Pro současné víceúčelové stadiony je to ale předmět k diskusi vzhledem k různým možnostem využití vnitřního prostoru stavby, flexibilitě obálky a provozu za umělého osvětlení. Pokud je ale hřiště zatravněné přirozeným trávníkem, jedná se o jeden z určujících faktorů pro návrh a posouzení pro vstup přirozeného slunečního záření a přirozenou cirkulaci vzduchu [2]. Je potřeba počítat s tím,


3

TÉMA

❚

TOPIC

2a 2b

2c

že se tribuny mohou propojit s hrací plochou při různých příležitostech. Zde je nutné dodržet pravidla flexibility a bezpečnosti. V případě nebezpečí v divácké části stavby (společné i s monofunkčními budovami) se otevřou koridory mezi diváckým sektorem a hrací plochou. Navrhují se tak brány, schody (mobilní, permanentní) nebo mosty pro komunikaci. Fotbalové hřiště podle nejnovějších dostupných informací FIFA má rozměry ohraničené postranními čarami 105 x 68 m. Je potřeba počítat s dalšími zónami za delší a kratší stranou hřiště pro odstupové vzdálenosti od prvních řad tribun a pro panely s reklamami. Tyto rozměry se liší podle vybavenosti stadionu, roku vzniku a geometrie tribun. Moderní velkokapacitní stadión, jakým je Alianz Arena v Mnicho4

vě, je příkladem s minimalizovanou vzdáleností mezi hřištěm a první řadou tribun (10 a 8 m), naopak Maracaná v Brazílii je příkladem opačného extrému (27,3 a 13,5 m, stav po rekonstukci pro MS ve fotbale 2014). Hrací plocha s atletickou dráhou je mnohdy brána jako protipól fotbalového hřiště díky své náročnosti na prostor mezi tribunami a hřištěm. Klasický ovál je rozdělen na osm drah, ale Mezinárodní atletická federace doporučuje zavádět ovál s devíti drahami. N AV R H O VÁ N Í T R I B U N

Tribuny sestávají z řad se sedačkami, uliček pro vertikální pohyb mezi řadami, vstupů pro přístup diváků z ochozů


❚

5/2012

TÉMA

❚

TOPIC

3 Obr. 2 Manchester City FC, a) interiér tribun, b) křivka viditelnosti, c) maximální vzdálenosti diváků od akce ❚ Fig. 2 Manchester City FC, a) seating tiers, b) profile of tiers, c) maximum distances of spectators from field of play Obr. 3

Donbass Arena, interiér tribun

❚

Fig. 3

Donbass Arena –

seating tiers

a speciálních vyhrazených míst pro zvláštní účely (platformy pro diváky na invalidních vozících, místa pro kamery, místa pro novináře a zástupce médií, lavičky náhradníků a trenérů, atd.). Všechny vyjmenované části musí mít svoje minimální a maximální rozměry a počty, aby byly splněny bezpečnostní předpisy. Předpisy se liší podle státu vzniku a mnohdy v legislativách zabývajících se stavebnictvím chybí. Je pak na domluvě investora s architektem a místními schvalovacími orgány, aby se rozhodli, jaké domácí a zahraniční normy budou respektovat (nejčastěji se postupuje podle vybrané evropské nebo americké normy). Evropské normy se liší od těch, které jsou platné v USA, a proto je vždy potřeba se ujistit podle jakých směrnic se 5/2012

❚

sportovní stavba bude navrhovat. Nejvíce propracované normy jsou německé (např. DIN EN 13200-1, Kriterien für die räumliche Anordnung von Zuschauerplätzen – Anforderungen) a britské (různé normy British Standard). Sportovní stavby se dále navrhují podle nutných regulací, direktiv a doporučení mezinárodních federací různých sportů (např. FIFA – fotbal, IAAF – atletika). Zvláště důležitý je tzv. „Green Guide“ (Guide to safety at sports grounds), který je nepostradatelným nástrojem pro navrhování a pozdější jednání s autoritami. Ostatní britské normy definují velikosti a rozměry jednotlivých prvků tribun a jsou většinou brané jako základ pro dobře fungující stadion z hlediska bezpečnosti a komfortu diváků. Oblíbenost fotbalu ve Velké Británii a katastrofické události 2. poloviny 20. století daly vzniknout předpisům, které se v určité periodě obnovují. Viditelnost Při navrhování tribun hraje jednu z nejdůležitějších rolí hodnota viditelnosti, tzv. hodnota C („C-value“), která je nejvýraznějším faktorem charakterizujícím stadion. Ceny vstupenek na jednotlivá místa na tribuně vycházejí také z této hodnoty. Hodnota tohoto parametru (obr. 4) vyjadřuje viditelnost nad osobou sedící v řadě před sledovaným divákem. Tribuna je tak zkonstruována podle křivky viditelnosti, která určuje sklon terasovité formy. Než se ale přejde k detailnější práci s křivkou viditelnosti, je třeba si uvědomit širší vztahy formy tribun a vzdálenosti na hrací plochu. Velkou roli zde hraje fyziologie lidského oka a obecně vidění a schopnost vnímat a rozeznávat akci a ur-


5

TÉMA

❚

TOPIC

čitou úroveň detailu na hrací ploše. Zde se uplatňuje zkušenost architektů, jejich záměr a důvtip při práci s formou, která není pouhým výsledkem matematického vzorce. Naopak, každý ikonický stadion má v sobě zakódovaný určitý koncept tribun. Tím se rozehraje práce s detailnějšími parametry jako je šířka řad, velikost sedáků, nároky na C-value a frekvence vertikálních uliček. V řeči čísel se musí sledovat velikost úhlu od nejextrémnějších bodů na hrací ploše k divákovi a vzdálenost od nejzazšího místa na hrací ploše k divákovi. Za komfortní úhel vidění se považuje 30 až 60°. Tento interval není možné vždy dodržet, ale čím více diváků se vejde do rozmezí těchto úhlů, tím lépe. Doporučené vzdálenosti od hrací plochy se pro různé sporty liší. Např. pro fotbal to je 90 m od středu hřiště a mezní hodnotou 190 m od protějšího rohového praporku, na atletickém stadionu je mezní vzdálenost 230 m od nejvzdálenějšího místa a v některých zdrojích je udáváno 130 m jako optimální vzdálenost od středu hrací plochy [3]. Křivka viditelnosti Návrh samotných tribun vychází z určení vztažného bodu na hrací ploše, ke kterému se bude posuzovat sklon tribun. Je jím ta pozice sportovců, kde jsou divákům nejblíže, protože je to pro dohled diváků nejobtížnější místo. Pro fotbal (postranní čáry hřiště) je to na povrchu hrací plochy, pro lední hokej pak horní hrana mantinelu, pro basketbal 500 mm nad postranní čarou. Pak se využije vzorec pro výpočet C-value (obr. 4): C = (RhD – AB)/(D + B),

(1)

kde Rh je výška řady, A výška oka sedícího diváka nad vztažným bodem, B je šířka řady a D je půdorysná vzdálenost od vztažného bodu. Podle [4] lze pracovat s těmito hodnotami C-value: • 150 mm – vynikající, • 120 mm – velmi dobré, • 90 mm – vyhovující, • 60 mm – naprosté minimum. Obecně je dobré uvažovat minimální převýšení 90 mm. Tato hodnota je svázaná s velikostí samotné sportovní budovy, a proto je ostře sledovaná investory [5]. Hodnoty C-value jsou upřesněny v některých normách, ale záleží na architektonickém pojetí a širších vztazích, jaké hodnoty jsou určeny (např. BS EN 13200-2003 Spectator facilities). Dalšími parametry ovlivňujícími návrh jsou vzdálenost první řady od vztažného bodu a výška první řady nad úrovní hrací plochy (doporučeno minimum kolem 800 mm). Zkonstruováním křivky viditelnosti (obr. 2b) se dostane variabilní převýšení po sobě jdoucích řad. U některých sportovních staveb z dřívější doby nebo o nízké kapacitě je vidět, že se výška co nejvíce sjednocuje, ale to se díky vývoji automatizovaných výrobních procesů již téměř nevyskytuje. Přesto se jedná o zajímavý problém, který se řeší různým způsobem v různých oblastech světa. Na příkladu stadionu Manchester City FC je ukázán návrh maximální vzdálenosti diváků od akce (obr. 2c) a výpočet křivky viditelnosti (obr. 2b).

sedaček v řadě, základových a seismických podmínek dané oblasti a z preferovaného materiálu. Speciální podmínky jsou u první řady, poslední řady a u vstupů z ochozů na tribunu. Architektonický důraz je kladen na jasný konstrukční výraz a čistotu provedení. Tomu nahrává ekonomika prefabrikátů, které je možné vyrobit s vysokou přesností a osadit a ukotvit na stavbě. Dílce mají vysokou kvalitu povrchu a je možné zachovat jejich pohledový vzhled. Pokud je první řada tribuny vykonzolovaná, je z hlediska dynamiky diváků na ochozech výhodné konstruovat prefabrikovaný dílec jako jeden celek spojený se zábradlím. Ten je pak kotven k šikmému nosníku bez toho, aby nosník zasahoval pod první řadu a snižoval tak podchodnou výšku v prostoru pod nimi (na ochozu nebo VIP boxech). Vstupy na tribuny musí plnit nosnou funkci a vynést přerušené stupně teras. Pokud se nachází v rohových sekcích průběžné tribuny, je třeba je navrhnout tak, aby byly v souladu s konstrukčním systémem rohových terasových prvků, které se směrem nahoru rozšiřují a dosahují větších rozponů u nejvyšší řady tribun. Konstrukce a vzhled vstupů se také liší podle toho, z jaké úrovně ochozu se na ně vstupuje. Mohou být přístupny po schodech vedoucích vzhůru nebo dolů. Při první variantě se musí řešit podepření vstupů a tím celého bloku tribun mezi konstrukčními osami sloupů a šikmých nosníků. Aby byla stavba úspěšně zkolaudována, je třeba doložit, že diváci mají dostatečný komfort vidění právě dle uspokojivých hodnot C. Podle toho, jak se stadion navrhne, lze sjednotit několik řad a přiřadit jim konstantní výšku schodů v uličce a to je výhodné pro výrobce betonových prefabrikátů, pro které je možné využít jednu formu vícekrát. Pokud je profil teras navržen pro co nejmenší objem stavby, pak by se sjednocením vý-

D

B

Rh

Rh C

A

4

❚

Obr. 4

Diagram vysvětlující vzorec pro výpočet převýšení C

Fig. 4

Diagram explaining C-Value equation

Obr. 5

Olympijské plavecké centrum v Londýně, a) pohled na

„olympijskou” podobu stavby s dočasnými přistavěnými křídly z ocelové konstrukce, b) rozplavba mužů na olympijských závodech v červenci 2012, c) můstky pro skoky do vody z monolitického

REALIZACE TRIBUN

železobetonu, d) spodní část tribun z prefabrikovaných dílců po

Tribuny se staví z požárně odolných materiálů, z nichž nejrozšířenější je železobeton pro svoji trvanlivost a stabilitu. Většinou prefabrikované dílce teras jsou uloženy na šikmých betonových nebo ocelových nosnících, které jsou podepřeny vertikálními nebo šikmými sloupy. Ideální rozpon vychází z počtu

stranách plaveckého a skokanského bazénu

6

❚

Fig. 5

Olympic

Aquatic centre in London, a) Olympic mode of Aquatics centre with temporary steel tiers, b) men's elimination round at the Olympic in July 2012, c) dive towers – in situ concrete, d) Lower part of permanent tiers from precast concrete


❚

5/2012

TÉMA

❚

TOPIC

5a 5b

5c

5d

5/2012

❚


7

TÉMA

❚

TOPIC

6a 6b

6c

šek několika stupňů omezila viditelnost. Řešením může být proměnná výška podkladní vrstvy mezi šikmým nosníkem a prefabrikovaným dílcem teras. Vlastnosti tohoto materiálu jsou důležité v extrémních teplotních podmínkách. Hrozí totiž ztráta kontinuity a vydrolení díky vysokým teplotním rozdílům a musí se řešit zatékání do konstrukce a obecně interiéru stadionu. Mezi zajímavé realizace z poslední doby patří například fotbalový stadion Šachtar Doněck (architekti Arup Sport), který je zasazen do svažitého parku. Geometrie tribun a tím i celý stadion respektují svažitost terénu. Poloměr rohů teras se mění podle pater a terasy jsou vykonzolovány v rozích tak, aby první patro těsně obepínalo hrací plochu a další patra vy8

tvářela prstence s větším poloměrem [2]. Stadion byl velice kladně hodnocen při zápasech nedávného mistrovství Evropy ve fotbale za svoji kompaktnost a atmosféru (obr. 1 a 3). Výjimečnou prací s konstrukčním materiálem se vyznačuje nedávno dokončené plavecké centrum v Londýně (architekti Zaha Hadid Architects). Sportovní stavba připravená pro LOH 2012 byla navržena ve dvou diváckých kapacitách – olympijské (cca 17 500 diváků) a poolympijské (2 500 diváků). Veliké rozdíly ve velikosti tribun byly vyřešeny dočasnými přistavěnými křídly z ocelové konstrukce s lehkými sendvičovými panely pro sezení diváků (obr. 5a). Spodní patro tribun postavené z pohledového betonu (tribuny jsou


❚

5/2012

TÉMA

opět z prefabrikátů) vykazuje známky nejvyšší architektonické kvality (obr. 5d). Budova je rozdělena na dvě části oddělené dilatační sparou. Mostová konstrukce zastřešuje tréninkový bazén a překlenuje blízkou řeku. Tvoří tak hlavní přístup do olympijského parku od stanice městské hromadné dopravy Stratford. Druhá část železobetonového monolitu obsahuje soutěžní bazény pro plavání a skoky do vody, suterén s technologiemi, zázemí sportovců a rozhodčích a tribuny pro poolympijské využití. Vše je navrženo nad dvěma tunely pro rozvody vody a veškerých sítí vedoucími pod celým pozemkem plaveckého centra. Střechu tvoří ocelová konstrukce z nosníků uložených na železobetonové zdi na jihu a na severu pak na dvou železobetonových pilířích spojených táhly. Za zmínku stojí také unikátní tvar skokanských můstků, pro které bylo vyrobeno speciální bednění pro dosažení spojitého průběhu jejich složitého geometrického tvaru (obr. 5c a d). Komplexnost ploch a geometrie můstků vyžadovaly také speciální přístup pro návrh ocelové výztuže s více než třemi sty řezy přesně určujícími polohu ocele v betonu. Přísady do betonu (GGBS – ground granulated blast furnace slag a PFA – pulverised fuel ash) splnily jak estetické architektonické požadavky na kvalitu povrchů a statické podmínky, ale vyhověly také předpisům z hlediska životního prostředí [6]. Víceúčelové stadiony Tribuny sportovních hal a stadionů konstruované podle vztažných bodů většiny sportovišť vyhovují plně pro kulturní aktivity odehrávající se na zvýšeném pódiu. Je tedy zřejmé, že sportoviště umístěná na pódiích (box, judo, vzpírání, gymnastika, bazény vkládané do hal) mají vztažný bod cca o 2 m výše, než

Obr. 6

a) Celkový pohled na Singapore Sports Hub se siluetou města

v pozadí – render, b) test dílce prefabrikované tribuny – první řada s otvory pro ventilaci, c) stav výstavby v srpnu 2012 Fig. 6

❚

a) Aerial view of Singapore Sports Hub with city’s central

business district, b) mock up of the first row of upper tier with

❚

TOPIC

nebo National Stadium Singapore (obr. 6) [7]). U obou těchto stadionů je spodní patro tribun usazeno na podvozcích, které se pohybují po kolejích. Ocelová nosná konstrukce podpírá systém prefabrikovaných terasových dílců. Různá technická řešení, jak zajistit přímou viditelnost celé cílové plochy, zejména pro nejnižší pořadí teleskopických tribun, navrhovala vertikální pohyb celé plochy sportoviště nebo změny sklonu tribun. Všechna taková řešení jsou logisticky i technicky náročná a vždy skýtají výzvu pro celý projekční i investorský tým. Jako příklad je uveden soutěžní návrh Jeana Nouvella na stadion Stade de France. V tomto návrhu se pohybovaly všechny tribuny včetně střech. Na stadionech a ve víceúčelových zařízeních existuje i tzv. nepřímá viditelnost, tedy zprostředkovaná televizním obrazem, která však nikdy nesmí nahradit viditelnost přímou. Ve víceúčelových halách je nad středem sportoviště zavěšena několikastranná obrazovka a velké stadiony jsou pak vybaveny obřími velkoplošnými obrazovkami různých velikostí a formátů. Tyto možnosti (přiblížení detailů, opakování, apod.) vnášejí do víceúčelových zařízení další přidanou hodnotu, využívanou pro zlepšení diváckého zážitku a často i pro reklamy. Z ÁV Ě R

Navrhováním tribun pro určitý počet diváků se ovlivňuje oblíbenost sportovišť z hlediska sportovců, diváků i médií. I v současné době, kdy jsou rozšířené různé televizní technologie, se plní velké stadiony diváky, kteří si užívají zážitky ze stadionů a sportovních hal. Pak ocení kvalitní architektonický návrh s dobrou viditelností a nepřerušenými tribunami bez vertikálních konstrukcí, který je výsledkem důsledného sledování zásad geometrie a zásad čistého architektonického návrhu. Literatura: [1] Sheard R.: The stadium: Architecture for the new global culture, Periplus editions, 2005, ISBN 0-7946-0335-1 [2] Kopřiva M., Hladík P., Spampinato A., Mulder H., Karydi I., Lischer M., Šamalík Z., Hruška J.: Mobilita, víceúčelovost, proměnnost ve sportovních stavbách. ČVUT v Praze, 2011, ISBN 978-80-01-04781-1 [3] Nixdorf S.: The stadium atlas. Berlin: Ernst & Sohn, 2008, ISBN 978-3-433-01851-4 [4] Geraint J., Sheard R., Vickery B.: Stadia – A design and development guide. Elsevier Architectural Press, 2007, ISBN 978-0-75-066844-X [5] Parrish J.: The geometry of seating bowl. Detail, 2005, s. 958–961 [6] Mungall G.: London 2012 aquatics centre. The Structural engineer, 2012, s. 61–71 [7] Hladik P, Lewis C.: Střecha Národního stadionu Singapur. Architekt, 2011, s. 70–75

ventilation vents, c) state of construction in August 2012

je niveleta základní sportovní plochy víceúčelové haly. Stejně jako při kulturním využití je přímá viditelnost ze sedadel na tribunách i na ploše kvalitní. Velmi důležitým kritériem pro návrh přímé viditelnosti, zejména vzdálenosti diváka od nejvzdálenějšího místa děje, je velikost sledovaného předmětu a rychlost sledované akce. Určité normy upravují možnosti a parametry pro další různá využití. Dochází-li k extrémnímu zvětšení pozorované plochy nebo změně jejích proporcí (většinou se jedná o atletické ovály v halách i na stadionech), je třeba změnit niveletu hrací plochy nebo geometrii tribun (alespoň jejich první patro nebo kombinaci prvního a dalších pater – např. Stade de France v Paříži 5/2012

❚

Fotografie: 1, 2, 3a, 3b, 5a, b, 6b, c – archív autora, 3c – Dennis Gilbert, 4a, 4b – J. Parrish, 5b – Hana Novotná, 6a – Singapore Sports Hub, ArupSport, DPA, AECOM. Render: OAKER.

Ing. arch Pavel Hladík, MA, Ph.D. Hlavní architekt Olympijského plaveckého centra Rio 2016


Člen skupiny OCEAN Design Research Association AECOM Global Sports 71 High Holborn, WC1V 6QS London e-mail: [email protected]

9

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E

❚

STRUCTURES

VELKOROZPONOVÁ KONSTRUKCE SPORTOVNÍ HALY Z PREFABRIKOVANÝCH BETONOVÝCH LOMENIC ❚ INNOVATIVE LARGE SPAN SPORTS HALL STRUCTURE FROM PRECAST CONCRETE WITH FOLDED PLATES Massimo Lafranchi, Armand Fürst

1

Nová hala pro sportovní tréninkové centrum Univerzity aplikovaných věd FHNW v Brugg (Aargau, Švýcarsko) byla postavena podle vítězného projektu, který vzešel z mezinárodní architektonické soutěže. Výsledkem inovativního architektonického a konstrukčního řešení je uspořádání všech sportovišť do jediné budovy o délce 80 m a šířce 55 m zastřešené lomenicovou konstrukcí z pohledového betonu. Pefabrikovaná dodatečně předpínaná betonová skořepina tvořená dvaceti sedmi rámy překlenuje více než 52,6 m. ❚ The new hall for a sports training centre of the University of Applied Sciences FHMW in Brugg (Aargau, Switzerland) is a result of a competition for interdisciplinary teams with architects and structural engineers. The innovative architectonical and structural idea of the winning team resulted in arranging the sports facilities in a unique building with a length of 80 m and a width of 55 m roofed by a folded fair-faced concrete structure. The folded structure spans over 52.6 m and is conceived as a precast and post-tensioned concrete shell with 27 structural frame units.

Švýcarské město Brugg a Univerzita aplikovaných věd FHNW zorganizovaly architektonicko-kontrukční soutěž, jejímž cílem byl návrh nového sportovního centra s dvěma velkými tělocvičnami (pro tři hřiště), několika menšími, učebnami a také s venkovním hřištěm. Pozemek pro stavbu leží v rekreační oblasti u řeky Aare, v těsné blízkosti železniční trati Zürich-Basel a citlivé zasazení nové budovy do okolního terénu s respektem k jeho charakteru bylo jednou z podmínek soutěže. Prostory velkých tělocvičen jsou zvednuty nad úroveň terénu a umožňují volný výhled do okolní krajiny. Mírný sklon terénu směrem k řece dovolil umístit menší tělocvičny a foyer pod hlavní prostor a jsou přístupné od řeky (obr. 1). Kanceláře, šatny a zázemí se nacházejí jednak v centrálním křídle mezi dvěma velkými tělocvičnami a jednak pod nimi (obr. 2). Vzhledem k poloze a vnějším proporcím bude stavba přitahovat pozornost cestujících ve vlacích projíždějících 10

v těsném sousedství. Tento fakt stejně jako potřeba zastřešit volný prostor o rozpětí více než 50 m vedly k čistému konstrukčnímu přístupu pro návrh vnějšího pláště budovy. Výsledkem je tenkostěnná betonová lomenice, která zastřešuje všechna sportovní a učební zařízení. Pro prosklené fasády v čele budovy jsou podporou čelní střešní vazníky. Stropní konstrukce s tepelnou izolací je zavěšena na spodním líci střešních vazníků, zatímco prolamované sloupy chrání a stíní prosklení na podélných stranách budovy. Dešťová voda se shromažďuje v úžlabí střešních desek a stéká po sloupech, které svým tvarem slouží jako odvodňovací žlaby, k zemi. P O P I S A N ÁV R H P R E FA B R I K O VA N É K O N S T R U K C E

Veškeré podzemní konstrukce, stropní desky a stěny malých tělocvičen jsou z monolitického betonu. Rámová konstrukce s lomenými deskami je navržena z betonových prefabrikátů. Jejich

konstrukční tvar a příčný řez byly navrženy s přihlédnutím k možnostem daným výrobním zařízením. Samozhutnitelný beton a technologie dodatečného předpínání umožnily realizovat ekonomicky nejvhodnější návrh ve vysoké kvalitě provedení. Tloušťka konstrukčních prvků je zredukována na minimum, ale pouze do té míry, aby bylo možné do průřezu umístit předpínací výztuž kotvenou v rozích rámu, aniž by došlo k narušení vzhledu pohledové konstrukce. Rozměry dílců konstrukce byly zvoleny s cílem minimalizovat celkový počet styčníků. Váha a délka prvků byla dále omezena manipulací při výrobě a také podmínkami silniční přepravy. Dvacet sedm sloupů směrem k železnici má výšku 11,1 m a hmotnost 35 t, sloupy na straně u řeky mají každý výšku 14,3 m a hmotnost 43 t. Střešní vazníky (81 kusů) mají konstantní délku 16,3 m a hmotnost okolo 49 t. Spoje střešních a sloupových prvků jsou zmonolitněny betonovou zá-


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

2

Obr. 1 Pohled na betonovou lomenicovou konstrukci s prosklenými fasádami ❚ Fig. 1 View of the folded-plated concrete structure with glazed facades at the front and longitudinal sides Obr. 2

Půdorysy a řezy

❚

Fig. 2

Layouts and sections

Obr. 3 Podélný a příčné řezy příčným rámem, prefabrikované střešní a sloupové nosníky na stavbě zmonolitněné styčníky a dodatečně předpínanou výztuží ❚ Fig. 3 Longitudinal section and cross sections of a frame unit (FU), showing the precast roof and columns beams, the cast-in-situ joints and the post-tensioning tendons

3

5/2012

❚


11


❚

STRUCTURES

4

5

6

7

8

9

10

11

Obr. 4 Předpínací výztuž, kotvy a táhla připojující desku tělocvičny ❚ Fig. 4 Tendons, anchorages and tension ties to connect the gym slab

Obr. 9 Výrobní hala s ocelovým bedněním pro střešní nosníky ❚ Fig. 9 Factory hall with steel formworks for the roof beams

Obr. 5 Předpínání sloupů ve výrobně prefabrikátů ❚ Fig. 5 Tensioning of the column beams at the factory

Obr. 10 Nerezová táhla mezi stropní deskou spodní tělocvičny a sloupem ❚ Fig. 10 Stainless tension ties between the gym slab and one column beam

Obr. 6 Kapsy pro navaření ocelových spojovacích desek a 30 mm široká mezera v hřebenu střechy ❚ Fig. 6 Box-outs for the welding plates and 3 cm-wide gap on the roof ridge Obr. 7 Prefabrikovaný střešní nosník s kapsami pro kotvy dodatečně předpínané výztuže ❚ Fig. 7 Precast roof beam with box-outs for post-tensioning anchorages Obr. 8 Dodatečné předpínání střešních vazníků na staveništi pomocí mezilehlých kotev ❚ Fig. 8 Post-tensioning of the roof beams by means of intermediate anchorages on the construction site

12

Obr. 11 Pata sloupu po zainjektování joint after grouting

❚

Fig. 11

Column beam base

Obr. 12a Sloupy po vztyčení: připravené diagonální panely v rozích rámů, b) táhla v diagonálních panelech před zabetonováním ❚ Fig. 12a Column beams after erection: the diagonal panels in the FU-corners are visible, b) tension tie in the diagonal panel at the frame corner before concreting


❚

5/2012


12a

livkou a vnitřní dodatečně předpínanou výztuží. Dohromady tvoří dvacet sedm zmonolitněných „rámů“ s rozpětím 52,6 m (obr. 3). Mezery mezi jednotlivými rámy šířky 30 mm jsou vyplněny speciální zálivkovou maltou. Navíc jsou v hřebenu zalomených desek navařeny ocelové desky zajišťující tuhé spojení jednotlivých lomenic dohromady. Pro proměnné zatížení tak celá konstrukce spolupůsobí jako skořepina (obr. 6). Prefabrikované střešní a sloupové nosníky mají konstantní vnější rozměry průřezu 2,59 x 2,93 m, avšak tvar průřezu sloupů se po výšce mění (obr. 3). Průměrná tloušťka střešní konstrukce vztažená na plochu jejího průmětu je 0,37 m. Lomené desky střešních nosníků mají tloušťku 0,16 m a jsou skloněny pod úhlem 60° (obr. 3, řez I-I). V blízkosti rámového rohu je jejich tloušťka zesílena na 0,245 m, aby byl zajištěn dostatečný prostor pro předpínací výztuž (řez II-II). V rozích rámů jsou desky „přehnuty“ a přecházejí do sloupového nosníku ve tvaru písmene V s tloušťkou stěn 0,2 m (řez III-III). Tento průřez se průběžně mění přes tvar Y (řez IV-IV) do obdélníku tloušťky 0,36 m v patě rámu (řez V-V). Rámové jednotky zajišťují stabilitu konstrukce v příčném směru. V podélném směru jsou do rámových rohů umístěny diagonální panely tvořící průběžné táhlo a zajišťující polohu lomenic (obr. 12). Ve vrcholech spojují sloupové nosníky do průběžného rámu, který zajišťuje podélnou stabilitu budovy. Vodorovné reakce od jednotlivých rámů jsou eliminovány propojením rámů s dodatečně předpínanou betonovou 5/2012

❚

❚

STRUCTURES

12b

deskou podlahy velké tělocvičny, která působí jako táhlo. Z každého sloupu se tak do štěrkového podloží přenáší prostřednictvím jediné betonové piloty pouze svislé síly. Všechny piloty mají průměr 0,8 m a délku v rozmezí 7 až 11 m. Aby se snížilo riziko možného rozdílného sedání, jsou jejich hlavy spojeny tuhým základovým pasem. Monolitická konstrukce spodních tělocvičen je založena nezávisle na základové desce. Vzájemně rozdílné sedání monolitické a prefabrikované konstrukce do 20 mm přenesou nerezová táhla spojující každý sloup se stropní deskou tělocvičny (obr. 3 a 10). Dodatečné předpětí Koncepce dodatečného předpětí byla navržena s ohledem na požadovaný konstrukční tvar a tenkostěnné konstrukční prvky. Předpínací výztuž je malého průřezu s maximálně šesti lany předpínanými silou 1,1 MN, aby se vše vešlo do průřezu prvku (obr. 4). Takže v rámovém rohu bylo potřeba jen malé místo pro pasivní kotvy, speciálně navržené pro tento projekt. Prefabrikované sloupy byly předepnuty v panelárně (obr. 5). Výztuž byla napínána od paty sloupů, kde jsou aktivní kotvy umístěny v běžných kapsách. Naproti tomu prefabrikované střešní nosníky byly předepnuty až poté, co byla sestavena celá konstrukce (každý nosník je tvořen ze tří částí– obr. 3) a zabetonovány styčníky. Výztuž byla vložena do kanálků a předepínána postupně pomocí mezilehlých kotev umístěných v kapsách na hřebeni střechy. Kapsy byly následně zality betonem a nejsou po dokončení viditel-


né (obr. 7 a 8). Všechny průřezy jsou při působení stálého a proměnného zatížení tlačené, průměrné tlakové napětí v betonu je díky předpětí σc,End = – 4,6 MPa. Samozhutnitelný beton Všechny prefabrikované prvky jsou vyrobeny z vysokopevnostního samozhutnitelného betonu třídy C50/60. Prvky ve tvaru písmen V a Y byly betonovány otočené „vzhůru nohama“, aby bylo zajištěno jak optimální vyplnění bednění, tak i co nejkompaktnější povrch bez vzduchových bublin na vrchní, resp. vnější straně prvků. Ze stejného důvodu byla maximální velikost zrna kameniva pouze 8 mm. Aby se při betonáži zabránilo segregaci větších zrn kameniva, byla betonová směs během předběžných testů optimalizována. Samozhutnitelný beton byl do forem pumpován od spodu průřezu (obr. 9). Pohledové povrchy betonových prvků jsou chráněny hydrofobní impregnací. Plochy vystavené přímo vlivu deště jsou opatřeny dodatečným transparentním nátěrem. Povrch střechy je chráněn vrstvou vodotěsného polyuretanového nátěru odolného proti UV záření. Konstrukční detaily Při návrhu spojů mezi prefabrikovanými prvky a monolitickou konstrukcí muselo být zohledněno předpokládané rozdílné sedání obou částí konstrukce a montážní nepřesnosti. Nerezová táhla o průměru 40 mm přenášejí vodorovné reakce Hd = 0,9 MN z každého rámu do stropní desky malé tělocvičny. Při výstavbě byla táhla nejdříve 13


❚

STRUCTURES Obr. 13 Otáčení prefabrikovaných dílců v panelárně pomocí speciálního zařízení ❚ Fig. 13 Turning of the precast elements at the factory with special equipment Obr. 14 Staveniště z ptačí perspektivy during construction stage

❚

Fig. 14

Bird’s eye view

Obr. 15 Staveniště – zvedání sloupů do svislé polohy ❚ Fig. 15 Handling and turning into the vertical position of the column beam on the construction site Obr. 16 Dočasná podpora střešních nosníků montážním lešením ❚ Fig. 16 Temporary support of the roof beams by falsework Obr. 17 a) Pohled od řeky, b) pohled na čelní fasádu ❚ Fig. 17 a) View from the river, b) view of the front facade Obr. 18 Detailní záběry na prefabrikované sloupy a ztužující čelní střešní vazník ❚ Fig. 18 Details of precast pylon beams and reinforced frontal roof beam

13 14

15

16

14


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

17a 17b

ukotvena v konstrukci monolitické desky, z které volně vychází trubkou o průměru 80 mm, a po vztyčení sloupů byla s nimi spojena. Volný prostor kolem táhel v ústí trubky (20 mm) dovoluje různé relativní sednutí obou částí konstrukce (obr. 10). Spojení sloupu se základem je zajištěno pomocí ocelových desek, přivařených na patu sloupu a výztuž základového pasu a vzájemně svařených během vztyčování. Mezera mezi základy a patou sloupu byla poté zalita vysokopevnostní cementovou zálivkou (obr. 11). Přenos sil v podélných táhlech v rozích rámů je zajištěn přesahy zdvojené

styčníkové výztuže umístěné v mezerách ve všech diagonálních panelech (obr. 12a, b): jedná se o šroubovaný spoj, pruty s objímkami jsou umístěny v přilehlých sloupech a krátké spojovací pruty se závity jsou našroubovány po vztyčení rámu. REALIZACE

Vlastní práce na staveništi byly zahájeny v říjnu 2008 realizací základových pilot. Celá monolitická konstrukce byla postavena do června 2009, předtím než byla dokončena montáž prefabrikovaných prvků lomenice. Sloupy a střešní nosníky byly osazovány od prosince 2008 do dubna 2009. 18a

5/2012

❚

Sloupy obou výšek a stejně tak i středové a boční střešní vazníky vyžadovaly specifické ocelové bednění. Proto byly v jedné továrně vyráběny současně čtyři typy prvků s pracovním cyklem dva až tři dny pro každý prvek. Složení betonu bylo optimalizováno, aby se zajistil rychlý nárůst pevnosti. Otáčení těžkých prvků, které byly odlévány „vzhůru nohama“, vyžadovalo speciální zařízení (obr. 13). Manipulace a montáž prefabrikovaných prvků byla probíhala pomocí 500t pojízdného jeřábu umístěného vedle haly (obr. 14 a 15). Střešní nosníky byly podepřeny provizorním montážním lešením, které bylo odstraněno po vne-

18b


15

❚


STRUCTURES

19a

19b

20a

20b

21

22

Obr. 19 Velká tělocvična, a) celkový pohled, b) detail vstupu do hlediště pro diváky ❚ Fig. 19 The big gym, a) complex view, b) detail of the viewers entrance to the auditorium Obr. 20 a) Posilovna ve střední části budovy, b) tréninková lezecká stěna ❚ Fig. 20 a) Power building in the mid-section of the building, b) practice climbing wall Obr. 21 Pohled z centrální chodby do učebny from the central corridor into the classroom Obr. 22

Komunikační prostory

Obr. 23

Noční záběry

❚

Architektonický návrh Koordinátor stavby Projekt Generální dodavatel Dodavatel prefabrikovaných prvků Předpínání

16

❚

Fig. 23

Fig. 22

❚

Fig. 21

View

Communicating spaces

Night views

Studio Vacchini Architetti, Locarno Paul Zimmermann + Partner AG, Vitznau Fürst Laffranchi Bauingenieure GmbH, Wolfwil ARIGON Generalunternehmung AG, Zürich Element AG, Veltheim VSL Schweiz, Subingen AG


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

23a 23b

sení dodatečného předpětí (obr. 16). Spouštění montážního lešení bylo kontrolováno systémem hydraulických zvedáků. Sestavení celé velkorozponové prefabrikované konstrukce trvalo čtyři měsíce. Náklady na sportovní halu včetně technického vybavení byly 24 mil CHF, celkové náklady zahrnující i venkovní vybavení a terénní úpravy 30 mil CHF.

umožnily navrhnout a realizovat stabilní a trvanlivou pohledovou betonovou konstrukci vysokých estetických kvalit. Tyto výhody by měly naplnit žádanou větší konstrukční a architektonickou rozmanitost při stavbě betonových konstrukcí.

Massimo Laffranchi, Dr. Sc. Techn., dipl. Bauing. ETH e-mail: [email protected] Armand Fürst, Dr. Sc. Techn., dipl. Bauing. ETH e-mail: [email protected] oba: Fürst Laffranchi Bauingenieure GmbH

Poděkování autorů patří kantonu Aargau,

Vordere Gasse 57, Postfach 21

Z ÁV Ě R

Studiu Vacchini Architetti, CH-Locarno

CH-4628 Wolfwil (Switzerland)

Představená konstrukce s tenkými lomenými deskami ukazuje, že navzdory současným přísným regulacím týkajícím se energetických požadavků na budovy, je inovativní velkorozponová konstrukce mimořádných tvarů stále možná a žádaná. Výhody prefabrikace a technologie samozhutnitelného betonu spolu s možnostmi danými technologií dodatečného předpínání

a společnosti VSL AG, CH-Subingen.

http://www.fuerstlaffranchi.ch

5/2012

❚

Dík patří také společnostem Arigon AG, CH-Zurich a Element AG, CH-Veltheim.

Příspěvek na toto téma zazněl na konferenci fib Sympozium Prague 2011 (pozn. redakce).

Fotografie: 1, 17 až 23 – René Rötheli; 2 – archív ateliéru Studio Vacchini, 3 až 8, 10 až 13, 16 – archív společnosti Fürst Laffranchi Bauingenieure GmbH; 9, 14, 15 – archív společnosti Element AG, Veltheim.


Redakce děkuje společnosti Fürst Laffranchi Bauingenieure GmbH za poskytnuté informace a fotografie z průběhu výstavby, panu René Rötheli za fotografie dokončené stavby a ateliéru Studio Vacchini za výkresovou dokumentaci.

17


❚

STRUCTURES

PREFABRIKOVANÉ KONSTRUKCE PRO DVĚ SPORTOVNÍ STAVBY ❚ PRECAST STRUCTURES FOR TWO SPORTS CONSTRUCTIONS Pavel Čížek, Zdeněk Burkoň, Michal Sadílek Pro výstavbu krytých víceúčelových sportovních hal a tribun otevřených stadiónů, v závislostech na dispozičním uspořádání, funkčních a architektonických požadavcích, se pro nosné konstrukce používá beton, ocel a dřevo buď samostatně, nebo v různých kombinacích. V roce 2011 byla ukončena výstavba a byly uvedeny do provozu tribuny fotbalového stadionu FC Viktoria Plzeň ve Štruncových sadech a Víceúčelová sportovní hala dvou gymnázií v Pardubicích na Dašické ulici. Pro tribuny fotbalového stadionu v Plzni byla navržena nosná železobetonová prefabrikovaná konstrukce tribun s konzolovým ocelovým střešním překryvem. Pro krytou víceúčelovou sportovní halu byla navržena konstrukce s vhodným využitím monolitického a prefabrikovaného železobetonu, střešních dřevěných lepených nosníků a zdiva.

❚

Concrete, steel and

wood are being used together or separately for bear-loading structures of sports arenas and viewers stands depending on layout, functions and architectural requirements. In 2011, construction of viewers stands of the soccer arena FC Victoria Pilsen in Štrunc Park and Multipurpose

1

Arena of two high schools in Dašická street in Pardubice were finished. A load-bearing reinforced concrete precast construction was designed for the viewers stands in Pilsen. For the covered multipurpose arena, a construction with appropriate use of monolithic and precast reinforced concrete, pasted wooden bars for the roof and masonry was designed.

T R I B U N Y F O T B A L O V É H O S TA D I O N U V P L Z N I

Tři nové tribuny s rohovými sekcemi situovanými po obvodu půdorysu 148 x 93 m doplňují stávající dvoupodlažní rekonstruovanou hlavní tribunu s ocelovou konstrukcí (obr. 1 a 2). Realizační projekt s výrobní dokumentací a výstavba nových tribun měly rychlý spád s požadovaným termínem dokončení montáže prefabrikované konstrukce do 20. srpna 2011. První podklady z DSP jsme obdrželi 29. dubna 2011. Po dohodě zpracovatelů projektu stavební části, hlavního dodavatele a dodavatele nosných konstrukcí došlo ke změnám projektantů prefabrikované konstrukce tribun a střešního ocelového překryvu. Na základě našich zkušeností s navrhováním a realizacemi konstrukcí obdobného charakteru se nám podařilo účelně upravit jak prefabrikované dílce, tak jejich styky. Zvláštní pozornost jsme věnovali příčným rámovým soustavám (obr. 3) situovaným převážně v rozteči 6,33 m s vnějšími extrémně zatíženými pylony střešní ocelovou příhradovou 16m konzolovitě vyloženou konstrukcí s táhly a kotvením ve třech výškových úrovních +14,8, +11,985 a +9,935 m s maximální tahovou silou 860 kN na kótě +14,8 m a maximální tlakovou silou -1 259 kN na kótě +9,935 m. Kotevní desky (obr. 4) pro přenos tahových sil byly ověřeny zatěžovacími zkouškami. Změna koncepce ocelové střešní konstrukce [1] spočívala zejména v záměně závěsů z trubek o průměru 194 mm táhly systému Macalloy 460 (obr. 5) s možností jejich předepnutí. Došlo tak k výhodné redistribuci vnitřních sil ocelové konstrukce s úsporným rozložením zatížení do pylonů. To umožnilo zmenšit jejich průřezy z 0,6 x 1,3 m v DSP na 0,5 x 1,15 m, a tím i snížit hmotnost pylonu z 35,1 na 25,9 t s příznivým vlivem na jejich výrobu, přepravu (obr. 6) a montáž. Rámová soustava sestává z vně orientovaných obvodo18

2

3


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

5

6

4

Obr. 1 Pohled na areál fotbalového stadionu z ptačí perspektivy – vizualizace [2] ❚ Fig. 1 Helicopter view of a soccer arena – visualisation Obr. 2 Pohled na tribuny před jejich dokončením ❚ Fig. 2 View of the viewers stands before finishing Obr. 3 Příčný řez konstrukcí tribuny (1 – pylon, 2 – tribunové nosníky, 3 – lavice, 4 – parapetní obvodový panel, 5 – podélný vnitřní stropní průvlak, 6 – stropní deska, 7 – ocelová příhradová konzola, 8 – předepnuté táhlo) ❚ Fig. 3 Cross section of the viewers stand (1 – pylon, 2 – viewers stands beams, 3 – bench, 4 – external parapet panel, 5 – interior longitudinal girder, 6 – ceiling slab, 7 – steel truss console, 8 – prestressed tie)

7

Obr. 4 Kotvení ocelového příhradového vazníku ❚ Fig. 4 Anchoring the steel truss beam Obr. 5 Táhlo systému Macalloy 460 kotvené do zhlaví pylonů ❚ Fig. 5 Macalloy 460 system bar anchored into the pylon head Obr. 6 Přeprava pylonů k montáži ❚ Fig. 6 Transportation of pylons to the site Obr. 7 Vazby tribunových nosníků na podpůrné prvky v osách A, B, C (1 – obvodový sloup, 2 – vnitřní sloup, 3 – monolitický základ, 4 – tribunový nosník, 5 – ložisko, 6 – trny, 7 – kalich, 8 – maltové lože, 9 – zálivka (Groutex, JB C20/25), 10 – svařovaný spoj) ❚ Fig. 7 Linking the viewers-stands beam to the supporting elements in the A, B, C axes (1 – peripheral pylon, 2 – inner pylon, 3 – monolithic base, 4 – tribune beam, 5 – bearing, 6 – spikes, 7 – calyx, 8 – mortar bed, 9 – grout, 10 – welded joint) Obr. 8 Půdorysná skladba dvouramenného schodiště ❚ Fig. 8 Layout of the twoshoulder staircase Obr. 9 Půdorysná skladba vstupu do hlediště ❚ Fig. 9 Layout of the entrance to the viewers stands

5/2012

❚

8


9

19


❚

STRUCTURES

10

11

12

13

Obr. 10 Pohled na vstup do hlediště entrance to the viewers stands

❚

Fig. 10

View on the

Obr. 11 Skladebně komplikovaná skladba dílců výstupního (vstupního) prostoru na tribuny ❚ Fig. 11 Complicated setting of individual parts of the entrance (exit) space to the viewers stands Obr. 12 Modulová sekce tribun v násobcích 19 m ❚ Fig. 12 Section of modules of viewers stands in the multiplications of 19 meters Obr. 13 Skladba dílců rohových sekcí elements of corner sections

❚

Fig. 13

Composition of

Obr. 14 Vodovzdorná a protiskluzová úprava tribunových dílců v otevřené expozici ❚ Fig. 14 Waterresistant and antisliding finishing of the viewers stands elements in open exposition

14

vých pylonů a středních sloupů průřezu 0,4 x 0,4 m. Ve spádu orientované tribunové nosníky jsou uloženy na konzoly nebo záhlaví sloupů prostřednictvím pryžových ložisek a zabudovaných trnů v nosnících. Úložná plocha spodního tribunového nosníku v kontaktu se základovým pasem je opatřená ovinutými vyčnívajícími trny vloženými a dodatečně zalitými v připraveném vybrání monolitického základu s bezpečným přenosem vodorovného zatížení z rámové soustavy do základů. K pylonům jsou nosníky přivařeny pomocí ocelového přípravku, aby byla zajištěna stabilita v průběhu montáže a navíc se zabránilo jejich kroucení v konstrukci. Pro ukládání tribunových 20

lavic jsou nosníky v horní ploše opatřeny mělkými výřezy. Svislé spáry mezi čely nosníků a ve styku s pylonem jsou na celou výšku vyplněny speciální zálivkou s požadovanými vlastnostmi; rychlý náběh pevnosti a předepsaná rozpínavost. Detaily uložení (obr. 7) jsou koncipovány tak, aby byl zajištěn přenos zatížení ode všech kombinací zatěžovacích stavů do základových konstrukcí. Tribunové lavice s tloušťkou desky 105 mm až 95 mm ve spádu a šířkou žebra 130 mm s průřezem ve tvaru L mají šířku 1 030 mm a výšku 485 mm. Jsou uloženy na pryžová ložiska s otvorem, který slouží k provlečení trnu lavice přes ložiska do připravené zálivky v prohlub-

ni nosníku. Všechny styky prefabrikovaných dílců jsou skryté a nenarušující estetický vzhled konstrukce. Stropní desková konstrukce průběžné chodby má rozpěrnou funkci. Desku tvoří předpjaté dutinové panely tloušťky 150 mm uložené na podélné vnitřní nosníky a obvodové stěnové nosníky, které současně nahrazují zábradlí. Podélné vnitřní nosníky stropní konstrukce průběžné chodby mají přímou vazbu jak na dvouramenná schodiště z úrovně 1. NP (obr. 8 a 9), tak na vstupy do hlediště. Ty jsou lemovány bočními betonovými stěnami nesoucími stropní desku a vně uložené tribunové lavice (obr. 10). Vstupní prostor je z hlediska skladebnosti prefab-


❚

5/2012


rikovaných dílců a jejich styků značně komplikovaný (obr. 11), avšak vzhledově jednoduchý a působivý. Použití pryžových ložisek EPDM 30-17 na uložení prostě podepřených dílců orientovaných do podélného směru a připojení obvodových stěnových prefabrikátů k pylonům přes zabudované HTA lišty se šrouby a ocelovými přípravky s oválnými otvory umožnilo zrušit původně uvažované dilatační celky. Spáry mezi jednotlivými prefabrikovanými dílci jsou vyplněny trvale pružným tmelem Sikaflex. V přímých úsecích se vytvářely shodné modulové sekce v násobcích 3 x 6,333 = 19 [m] svázané s periodicitou vstupů na tribuny (obr. 12) až na jednu anomálii, kde bylo nutno vysunout vnitřní sloup s ohledem na přítomnost podzemního kolektoru ze směru příčného rámu o 650 mm. Rohové sekce byly naopak komplikované s vysokou četností prefabrikovaných dílců (obr. 13). Třídy betonu prefabrikovaných dílců byly stanoveny na základě statických výpočtů a podle předepsaných požadavků na primární ochranu před agresivním prostředím. Všechny venkovní železobetonové konstrukce jsou navrženy pro stupeň vlivu prostředí XC4, XF3. Povrchy betonů, které mohou být opotřebovány otěrem nebo ochozem, jsou opatřeny vrchním epoxidovým nátěrem se vsypem. Provedením vsypu je zajištěna protiskluznost povrchů i za mokrého stavu (obr. 14). Vyplnění vodorovných i svislých spár mezi prefabrikovanými dílci tribun je navrženo vodotěsně. Inovovaný a hospodárný návrh prefabrikované konstrukce umožnil racionální výrobu, dopravu a montáž prefabrikovaných dílců, které vedly ke splnění plánovaného termínu ukončení montáže dokonce v předstihu.

V Í C E Ú Č E L O VÁ S P O R T O V N Í H A L A V PA R D U B I C Í C H

Víceúčelová sportovní hala s hledištěm pro tři sta diváků slouží v prvé řadě pro dvě gymnázia, z nichž jedno má sportovní zaměření. Je určena také pro potřeby veřejnosti, sportovních klubů eventuálně dalších subjektů. Je koncipována pro variabilní využití s hrací plochou určenou pro různé míčové hry, trénink a výuku, jakož i pro pořádání kulturních a jiných společenských akcí. V návaznosti na dispoziční uspořádání celé-

❚

STRUCTURES

ho objektu s ústřední halou, návaznými členitými obslužnými prostory před štíty a suterénem pod tribunami byla navržena hybridní nosná konstrukce s účelným využitím tří základních materiálů: betonu v monolitickém a prefabrikovaném provedení, zdiva a lepeného lamelového dřeva v souladu se stavebními a statickými požadavky a ve shodě s architektonickým záměrem v co možná nejvýše možném přiznání použitých konstrukčních materiálů jak v interiéru, tak v exteriéru budovy (obr. 15 až 18).

15

Obr. 15

Čelní pohled na halu

❚

Fig. 15

Frontal view on the arena

Obr. 16 Boční pohled s předsazenými prefabrikovanými sloupy trojkloubových rámů Fig. 16 Lateral view of foreset precast pylons of three-joint frames

❚

Obr. 17 Detail předsazených sloupů s kloubovým uložením na patky a vazbou na dřevěné lepené vazníky ❚ Fig. 17 Detail of foreset pylons joint-laid onto the foot and bound to wodden stuck bars. 16

17

Účastníci výstavby Investor

FC Viktoria Plzeň a. s., Plzeň Sdružení firem Metrostav, a. s., Praha Generální – divize 1, H.A.N.S. stavby, a. s., dodavatel Praha a Strabag, a. s., Praha Projekt stavební Plzeňský projektový a architektonický části atelier, s. r. o., Plzeň Projekt statiky železobetonové STATIKA Čížek s. r. o., Pardubice konstrukce Ocelové Excon, a. s., Praha konstrukce (projekt, dodávka, výroba a montáž) Dodavatel H.A.N.S. stavby, a. s., Praha prefabrikované (dodávka, výroba a montáž) konstrukce Výstavba květen až srpen 2011

5/2012

❚


21


❚

STRUCTURES

Ústřední a dominantní částí celého objektu je asymetrická střešní konstrukce tvaru válcového výseku nad půdorysem 45,25 x 39,67 m se soustavou devíti trojkloubových rámů s roztečí 5,4 m (obr. 19). Oblouková část s vrcholovým kloubem má nosníky z lepeného lamelového dřeva tloušťky 0,2 m a proměnnou výšku 918 až 1 800 mm s přímým uložením na prefabrikované železobetonové podpory. Podpory mají tloušťku 0,45 m a proměnnou výšku i šířku s minimem 0,3 m v patě – nepravidelný tvar značně převýšeného pětiúhelníku. Pohled na boční plochy železobetonových podpor je z estetických i ochranných důvodů opticky vylehčen čtyřúhelníkovým vlysem. Prefabrikované podpory jsou součástí trojkloubového rámu a jejich tvarování vyplynulo z logiky statického působení (obr. 20). Zhlaví má dvě úlož-

18 19

20

22


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

Obr. 18 Interiér haly s prefabrikovanými lavicemi a dřevěnými sedačkami ❚ Fig. 18 Interior of the arena with precast benches and wooden seats Obr. 19 Půdorys přízemí a příčný řez objektem se zázemím před čely haly a v suterénu pod tribunou ❚ Fig. 19 Layout of the ground floor and cross section of the building, its background in front of the arena facade and in the basement under the viewers stands Obr. 20 Stabilizace prefabrikovaných sloupů při montáži trojkloubového rámu ❚ Fig. 20 Stabilization of the precast pylons when mounting the three-joint frame Obr. 21 Detail zhlaví obvodových prefabrikovaných sloupů (1 – sloupový dílec s prolisem 25 mm, 2 – ocelové kotevní desky pro vazbu na čelo lepeného dřevěného vazníku, 3 – rámový uzel se spřaženou výztuží) ❚ Fig. 21 Detail of headings of the peripheral pylons (1 – pylon element, 25 mm embossed, 2 – steel anchoring slabs for binding to the head of the stuck wooden bars, 3 – frame knot with coupled reinforcement) Obr. 22 Připravenost prefabrikovaných sloupů se zabudovanými ocelovými kotevními přípravky pro montáž dřevěných nosníků ❚ Fig. 22 Precast pylons with in-built steel anchoring elements ready to mount to wooden bars Obr. 23 Detail spoje dřevěného nosníku s prefabrikovaným sloupem a stabilizačními přípravky ❚ Fig. 23 Detail of the joint of the wooden bar and the precast pylon and stabilizing agents

21

né plochy, které spolu svírají pravý úhel (obr. 21). Plocha 0,45 x 1 790 mm opatřená kotevními deskami slouží pro připojení lepeného lamelového nosníku prostřednictvím ocelových přípravků (obr. 22) navržených na přenos ohybových momentů, posouvajících a normálových sil rámového styčníku (max Me = 1 470 kNm, Ft = 1 010 kN tahová síla pro návrh kotevní desky) – obr. 23. Druhá úložná plocha je opatřena vyčnívajícími trny určenými pro spřažení se střešními spojitými deskami, které spolu s podporami vytvářejí podélné osmipolové obvodové rámy (obr. 24 a 25). Ty zajišťují stabilitu podpor ve stadiu montáže a posilují podélnou tuhost ve stadiu uživatelském. Podpory mají na obou stranách stejný charakter, liší se však svými rozměry v důsledku asymetrického uspořádání rámové soustavy s převýšením 1 m. Ve styku se základy je vytvořen vrubový kloub v kontaktu s tvarovanými prefabrikovanými bloky 600 x 600 x 505 mm s otvory vyplněnými zálivkou a určenými pro vsunutí trnů vyčnívajících z paty prefabrikované podpory. Bloky jsou uloženy na hlavice pilot a dodatečně po obvodu zabetonovány včetně vyčnívající výztuže situované po obvodu hlavice (obr. 26). Tento detail umožňuje bezpečný přenos svislého a vodorovného zatížení do pilotových základů (svisle 386 kN, vodorovně 220 kN – maximální charakteristické hodnoty). Montáž tvarově výrazně atypických podpor s kloubovým uložením na základy si vyžádala 5/2012

❚

22

pečlivou přípravu s nároky na přesnost osazení zejména ve vazbě na uložení lepených lamelových střešních nosníků. Poloha byla zajišťována soustavou vzpěrných rektifikovatelných ocelových tyčí. Prostor nad podélně a jednostranně situovaným suterénem s provozním zázemím je zastropen prefabrikovanou konstrukcí hlediště se zalomenými tribunovými nosníky v rozteči 5,4 m. Ty nesou prefabrikované lavice, stropní panely a ukládají se na zhlaví vnitřních sloupů a do výřezů v obvodové monolitické stěně. Přístup k tribuně v horní


23

části v šířce 1,6 m je sestaven z prefabrikovaných stropních desek. Pravidelnost hlediště je narušena přístupovým schodištěm ze suterénu s jedním 2,5 m širokým ramenem a vstupy na hřiště. To vede k sestavě z velkého množství komplikovaných atypických prefabrikovaných dílců (obr. 27). Obvodové podélné stěny eventuálně s návazností na monolitickou soustavu sloupů a uzavírajícím průvlakem s otvory pro vývody rozvodů nebo osazení oken jsou monolitické. Konstrukce čelně navazujících přízemních přístavků se vstupy, sklady a technickým 23


❚

STRUCTURES

24

25

26

27

zázemím je tvořena soustavou půdorysně zaoblených zdí se zdivem Porotherm 30 P+D P15/M10 a střešním překryvem zmonolitněných filigránových desek. Zdi přístavku jsou navázané na hlavní štítové stěny délky 43,2 m s maximální výškou 10,7 m ve vrcholu. Jsou ukončeny monolitickými věnci 0,3 x 0,25 m s horní plochou sledující zaoblený tvar střešní konstrukce. Štítové stěny jsou vyztuženy žebříčky Murfor navazujícími na skryté svislé monolitické výztuhy v rastru 5,5 m a propojené s dalším monolitickým věncem na kótě +5,15 m. Konstrukce je založena na vrtaných pilotách s hlavicemi nebo s vazbou na základové monolitické pasy. Estetické uplatnění konstrukce v architektuře objektu je dílem úspěšné spolupráce s Ing. arch. Miroslavem Petráněm a Ing. Ivanem Zárubou. Zvlášť vyniká kombinace pohledových povrchů betonových prefabrikovaných dílců s dřevěnými lamelovými lepenými nosníky střešní konstrukce. Dřevěná podlaha v hale, obklady stěn a dřevěné lavice tribun dojem příznivé kombinace betonu a dřeva jen umocňují. Hala byla uvedena do provozu počátkem září roku 2011. 24

Účastníci výstavby Investor Generální dodavatel Architektonický návrh Projekt stavební části Projekt statiky železobetonové konstrukce Projekt statiky dřevěné konstrukce Dodavatel prefabrikované konstrukce Dodavatel dřevěné konstrukce Výstavba

Pardubický kraj Staeg, spol. s r. o., Vyškov Ing. arch. Miroslav Petráň (BP Projekt, Pardubice) Ing. Ivan Záruba (MAC Projekt, Praha) STATIKA Čížek s. r. o., Pardubice Ing. David Mikolášek (Taros Nova, s. r. o., Rožnov pod Radhoštěm) ŽPSV, a. s., závod Litice nad Orlicí Taros Nova, s. r. o., Rožnov pod Radhoštěm srpen 2010 až září 2011

Ing. Pavel Čížek Ing. Zdeněk Burkoň Ing. Michal Sadílek Všichni: STATIKA Čížek s. r. o. Štrossova 567, 530 03 Pardubice tel: 461 002 110

Obr. 24 Ztužující podélný rám s příčlemi deskového charakteru ❚ Fig. 24 Reinforcing longitudinal frame with slab-like rungs Obr. 25 Vazby střešní dřevěné konstrukce na podpůrné prefabrikované sloupy a podélné ztužující deskové dílce ❚ Fig. 25 Bonding of roof construction to supporting precast pylons and longitudinally reinforcing slab parts Obr. 26 Detail kloubového uložení prefabrikovaného sloupu, a) čelný řez, b) boční řez (1 – hlavice piloty, 2 – prefabrikovaná patka, 3 – monolitický vyztužený věnec, 4 – prefabrikovaný tvarovaný sloup, 5 – kotevní trny ø 28, 6 – betonové lože, 7 – gumový pásek 25/15mm) ❚ Fig. 26 Detail of joint bedding of precast pylon, a) frontal section, b) longitudinal section, (1 – head of the pilot, 2 – precast foot, 3 –reinforced concrete wreath cast-in-situ, 4 – precast modelled pylon, 5 – anchoring spikes, diameter 28, 6 – concrete bed, 7 – rubber band 25/15mm) Obr. 27 Sestava prefabrikovaných dílců v prostoru schodiště a výstupu na plochu hřiště ❚ Fig. 27 Set of precast elements in the staircase space and exit to the field of play space

Literatura: [1] Sedláček J.: Ocelové střešní konstrukce tribun fotbalového stadionu v Plzni, Stavebnictví 02/12, str. 44 až 45 [2] www.fcviktoria.cz

e-mail: [email protected]


❚

5/2012

Využijte informační modelování budov v oblasti navrhování stavebních konstrukcí. Získejte nyní sadu produktů pro statiku se slevou až 1 000 EUR. pozemní stavby | inženýrské stavby | průmyslové stavby | stavební konstrukce

www.autodeskclub.cz/rst


❚

STRUCTURES

RECENZE INTEGRAL AND SEMI-INTEGRAL BRIDGES Martin P. Burke Jr.

V roce 2009 byla vydána kniha o, u nás nepříliš rozšířeném, typu mostů. V jejím úvodu je podáno vysvětlení o zaměření knihy, která není učebnicí, ale podává celkový přehled o těchto mostech. V první kapitole je popsán vývoj mostů s horní mostovkou v USA od klasického uspořádání v 30. letech až po plně integrální mosty na konci 90. let. Je uvedeno několik případů přestaveb původních objektů na mosty integrální. Druhá kapitola se věnuje závadám na mostech. Jev G/P, nekontrolovaný vzrůst tlaku ve vozovkovém krytu způsobující jeho zvlnění, je spolu s účinky posypu rozmrazujícími chemikáliemi nejčastější příčinou závad na mostech. Přesto není dosud obecně známý správcům mostů ani projektantům. Uvedené varující příklady upozorňují, že větší nebezpečí hrozí u klasického uspořádání, než u integrálních mostů, kde je s jevem počítáno. Třetí kapitola uvádí charakteristiky a omezení I a SI mostů. Přehled vychází z mostů obloukových, původních konstrukcí bez pohyblivých částí, bez ložisek a mostních závěrů. Podrobněji je pojednána konstrukce mostu o třech polích nosníkového typu, včetně přechodové oblasti. Čtvrtá kapitola o projektování integrálních mostů – řešení v praxi pojednává o hlavních účincích působících na mostní objekt, které musí být respektovány při jeho návrhu a statickém posouzení. Jedná se též o druhotné účinky smršťování a dotvarování betonu, pasivní zemní tlak, sedání a průhyby, teplotní gradient v konstrukci, vztlak při záplavách a účinky zemětřesení. V páté kapitole, o genezi integrálních mostů, jsou uvedeny tři mosty obdobného integrálního charakteru, obloukový most Ashtabula (1928), spojitý železobetonový trámový most Teens Run (1939), oba v Ohiu, a most Naibekoshinai (1996) v Japonsku. Šestá kapitola upozorňuje čtenáře, že přes principiální jednoduchost i snadnou výstavbu integrálních mostů, mohou na nich vznikat určité závady, nejsou-li respektovány jejich konstrukční odlišnosti. Uvádí se hlavní zásady pro předcházení závadám v projektu i při provádění. V sedmé kapitole, o navrhování integrálních mostů v extravilánu bez speciálních výpočtů, jsou uvedeny principy řeše-

ní a příklady mostů nových i rekonstruovaných. K tomu jsou připojeny směrnice AASHTO pro navrhování, včetně části pro integrální mosty, s deklarovanými požadavky na mostní inženýry-projektanty. Osmá kapitola se zabývá především problematikou šikmých mostů, semi-integrálních, ale i integrálních. Při dilataci těchto mostů vznikají síly, vychylující objekt z původní polohy a způsobují otáčení nosné konstrukce v horizontální rovině, směrem k ostrému úhlu. Výstavba integrálních a semi-integrálních mostů se objevila spontánně v 70. letech minulého století v řadě států v USA, především ve všech západních ale i v dalších, jako v Pensylvánii, rodišti autora, a Ohiu, kde pro DOT (Ministerstvo dopravy) vypracoval první koncepci semi-integrálních mostů. Stručný přehled dosavadních zkušeností z jednotlivých států je uveden v deváté kapitole. Desátá kapitola, jedna z nejvýznamnějších částí publikace, obsahuje výsledky z posledního výročního zasedání TRB (Dopravního výzkumného úřadu) ve Washingtonu (2008), zabývá se jednotlivými detaily i celkovou filozofií těchto mostů a informuje o zřízení nové subkomise TRB pro „Systémy pohybu konstrukcí“ s cílem dořešit zbývající problémy integrálních a semi-integrálních mostů tak, aby mohlo dojít k jejich obecnému zavedení. Jedenáctá kapitola, opět velmi významná, shrnuje výsledky získané při obnově cca 1 800 mostů ve státě Ohio. Projekty zpracovávalo cca 80 malých projekčních firem a opakovaně se dopouštěly obdobných chyb. Provedená analýza ukazuje na důsledky dřívějších učebních osnov i na přetrvávající stav akademické půdy, nereagující na současné poznatky. Kniha je doplněna třemi přílohami. První patří k důležitým částem publikace, neboť obsahuje údaje i analýzu řady případů vzniku vybočení vozovek (jev G/P) v důsledku neřízené dilatace a nedostatečných konstrukčních úprav. Další dvě přílohy uvádí pojmy specifické k dané problematice s příslušným vysvětlením a podrobné texty k významným mostům na titulních stránkách jednotlivých kapitol. Index mostů a obecný tvrdá vazba, 13 + 255 stran, 116 obrázků, pérovky a fotografie Vydavatelství Wiley–Black well červenec 2009 http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1405194189.html Tisk Markono Print Media Ltd. Singapur dostupné v e-formátu Ing. Karel Dahinter, CSc.

KNIHA PÁTÁ P Ř E D M L U VA Kdo vydali, imperátore, myšlenky svého ducha a svá naučná pojednání v knihách objemnějších, dodali svým spisům mimořádné a vynikající závažnosti. Rád bych, aby tomu tak bylo i u mé vědecké práce a aby se vzrůstem rozsahu stoupla i závažnost těchto naučných pojednání. Není to však tak lehké, jak se myslí. O architektuře se totiž nedá psát tak, jako dějiny nebo básně. Dějiny poutají čtenáře samy o sobě; očekává se totiž u nich mnoho nových různých událostí. U básnických děl zase metrum a veršové stopy, ušlechtilá stavba slov a přednášení myšlenek dialogy mezi vybranými osobami poutá smysly čtenářů a přivádí je bez rušivých zásahů až na sám konec knihy. To však není možné u pojednání o architektuře, poněvadž slovní výrazy, tvořené osobitou potřebou tohoto umění, způsobují svou nezvyklou dikcí nejasnosti při chápání věci. Poněvadž totiž tyto výrazy samy o sobě nejsou obecně srozumitelné a jejich termíny nejsou v obvyklém styku běžné, pak doširoka pojaté knihy naučné vyvolávají u čtenářů při veliké rozvleklosti svých statí, která je věci na překážku, jenom neurčité představy, nebudou-li zjednodušeny tak, aby byly podány několika málo naprosto jasnými srozumitelnými myšlenkami. Přednášeje proto technické neznámé termíny a proporce, dané články stavebních děl vyložím je jen krátce, aby bylo možno vštípit si je do paměti. Tak je totiž mysl může snáze pochopit. K názoru, že musím psát stručně, aby čtenáři mých knih je mohli vkrátku prostudovat při svých velmi omezených časových možnostech, jsem dospěl také proto, poněvadž vím, že občané jsou plně zaneprázdněni činností veřejnou i svými pracemi soukromými. ... Marcus Vitruvius Pollio: Deset knih o architektuře, Kniha pátá, Předmuva

26


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

RELAXX ŠPORTOVO-RELAXAČNÉ CENTRUM ❚ RELAXX – SPORTS-RELAXING CENTRE Andrea Klimko Objekt športovo-relaxačného centra odpovedá na špecifiká svojho bezprostredného okolia expresívnou figúrou, ktorá v snahe o urbanisticky

1

Obr. 1 Pohľad na športovo-relaxačné centrum Relaxx z frekventovaného koridoru pri Einsteinovej ulici pozdĺž diaľnice D1 ❚ Fig. 1 View to the Relaxx sports-relaxing centre from the busy corridor of Einstein Street, along the D1 speedway Obr. 2

potenciál pulzujúceho miesta. Na rozkročených nohách zo záujmom

Obr. 3 Pôdorysy a pozdľžny rez section

pozoruje svoje okolie.

❚

This sports-relaxing object responds to its

Situácia

❚

vyvážený celok stavia na analogickej situácii pohybu s cieľom využiť

Fig. 2

Situation ❚

Fig. 3

Layouts and longitudinal

immediate specific environment with expressive figure, that tries to balance with the urban complex builds on analogy with movement and aims to utilize the potential of the pulsing city.

SITUÁCIA

Športovo-relaxačné centrum Relaxx posadené do frekventovaného koridoru pri Einsteinovej ulici pozdĺž diaľnice D1 v bezprostrednom kontakte s telesom Starého mosta a tesnej blízkosti železničnej trate maximálne využíva limity svojej parcely. Nachádza sa na mieste bývalého parkoviska objektu Atrium, ktoré sa stalo jeho bezprostredným susedom zo západnej strany. Z južnej strany uzatvára bezpro-

2

5/2012

3

❚


27


❚

STRUCTURES

4a

4b

4d

stredné okolie hrubá stavba administratívy. Hustota zastavanosti územia je viac než značná, územie je urbanisticky neregulované a rozvíja sa viac-menej živelne. FORMA

Tvar pozemku výrazne pozdĺžneho charakteru určuje horizontálnu líniu celej hmoty objektu. Telo navrhovanej budovy výškovo rešpektuje rímsu susedného Atria, na ktorú sa napája a ďalej pokračuje konzolovitým vyvýšením nad úroveň Starého mosta. Architektonické riešenie budovy svojou expresívnosťou reaguje na dynamický pohyb pulzujúcej a rušnej lokality. Objekt odpovedá na špecifiká svojho bezprostredného okolia expresívnou figúrou, ktorá v snahe o urbanisticky vyvážený celok stavia na analogickej situácii pohybu s cieľom využiť potenciál pulzujúceho miesta. Na rozkročených nohách zo záujmom pozoruje svoje okolie. 28

DISPOZÍCIA

Pôdorys objektu o dĺžke 100 a šírke 20 m sa na východnej strane zužuje na šírku 14 m. Dve podzemné podlažia, v ktorých sa nachádza parkovanie a technické priestory, sú prístupné rampami po oboch stranách budovy, z čoho jedna z nich vedie pomedzi piliere z východnej strany objektu. Vchod je z Einsteinovej ulice, zo severnej časti objektu rampou a schodiskom na úroveň 1. NP. Vo vstupných priestoroch oproti vchodu sú umiestnené eskalátory, ktoré prepájajú prvé tri podlažia. Funkčne sú podlažia členené nasledovne: na prvom nadzemnom podlaží sú obchodné priestory, predajne, služby a občerstvenie. Druhé podlažie slúži ako zdravotné a beauty centrum. Tretie poskytuje priestor pre indoor golf, soláriá, bio-reštauráciu a detský kútik. Štvrté a piate podlažie je venované športovo-relaxačným aktivitám. Suchá zóna na štvrtom podlaží zahŕňa fitness, aerobic,


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

4c

jógu, spining, šatne, mokrá zóna na piatom podlaží zasa pozostáva z plaveckého bazéna, whirlpool, sauny, masážných miestností a baru pri bazéne. V suterénoch sa nachádzajú hromadné garáže a technické priestory.

5

TECHNICKÉ RIEŠENIE

Objekt je výškovo osadený 1,5 podlažia pod upraveným terénom. Podzemná časť objektu je založená na základovej doske a podzemných stenách pre vytvorenie výkopovej jamy pod hladinou podzemnej vody. Piliere v nepodpivničenej časti objektu budú votknuté do železobetónóvych pätiek, ktoré budú uložené na hĺbkových vibropilotách votknutých do štrkov. Hladina ustálenej podzemnej vody na základe prevedeného IGHP je vo výške 131,5 m n. m., čo je o 1,4 m vyššie ako základová špára základovej dosky, v prípade prehĺbených výťahových šácht 2,5 m pod úrovňou ustálenej hladiny podzemnej vody. Základové konštrukcie Zakladanie je navrhnuté kombinované. Podzemná časť objektu má navrhnuté zakladanie plošné – základovú dosku. Nepodpivničená časť objektu má navrhnuté zakladanie hĺbkové – injektované vibropilóty ø 600 mm votknuté do štrkov. Nosné konštrukcie Stavba má celkovo šesť nadzemných podlaží a dve pod6

Obr. 4 Z priebehu výstavby, a) podnože nepodpivničenej časti, b) príprava bednění pre betonáž doskové hlavice, do ktorej sa votkne podnož hornej stavby, c) bednění vazníku železobetónového monolitického skeletu v 5. NP, d) dokončovanie betonáže južne fasády ❚ Fig. 4 During the construction, a) base of the part without cellar, b) preparation of framework for concreting of the slab head, into which the base of the top construction will be fixed, c) formwork of the reinforced concrete monolithic skeleton beam on the 5th floor, d) finishing the southern facade concreting Obr. 5 Interiér fitness štúdia s výhľadom na diaľnicu D1 ❚ Fig. 5 Interior of the fitness with view to the D1 speedway Obr. 6 Plavecký bazén na piatom podlaží on the 5th floor

❚ Fig. 6

Swimming pool

Obr. 7 Výjazd z podzemných garáží po rampe pomedzi piliere z východnej strany objektu ❚ Fig. 7 Ramp exit from the underground garages among pylons on the eastern side of the building

5/2012

❚

7


29


❚

STRUCTURES

zemné. Horná stavba je navrhnutá ako železobetónový skelet kombinovaný zo stenovým konštrukčným systémom. Zvislé nosné konštrukcie sú navrhnuté zo železobetónových, monolitických stien a stĺpov v pravidelnej pôdorysnej modulovej osnove 7,5 m. Nosné steny hrúbky 200 a 250 mm sú situované po obvode a aj vo vnútri dispozície, nosné stĺpy majú prevažný rozmer 600/600 mm. Doplňujúce stĺpy sú navrhnuté v šikmých štítových stenách v tvare uzavretých Joklových profilov. Vodorovné nosné konštrukcie stropných dosiek a prievlakov sú navrhnuté železobetónové, monolitické. Stropné dosky majú v prevažnej miere hrúbku 250 mm. V niektorých častiach objektu sú navrhnuté priestory veľkých rozpätí, v týchto miestach sú navrhnuté železobetónové rámy s vysokými priečľami, rámy sú prevažne jednopoľové. V miestach, kde sú stĺpy v pravidelnej modulovej osnove, sú stropné dosky bezprievlakové, so skrytými oceľovými hlavicami. Schodiská sú navrhnuté doskové, železobetónové, monolitické. V 4. a 5. nadzemnom podlaží je navrhnutý bazén, ktorý má železobetónovú, monolitickú nosnú konštrukciu s hrúbkou stien 200 mm.

8

Fasáda Obvodovú konštrukciu južnej fasády tvorí zateplený železobetónový monolit pokrytý titánzinkovým plášťom. Severnú, východnú a západnú stranu tvorí celopresklená fasáda. Z ÁV E R

Športovo-relaxačné centrum RELAXX je situované na úzkom pozemku v tesnej blízkosti frekventovaných dopravných ťahov– železnice, diaľnice D1, Einsteinovej ulice a mostu na Jantárovej ceste. Ďalšími limitmi stavby bola vysoká hladina spodnej vody a podzemné kolektory inžinierskych sietí, ktoré museli byť špeciálne ochránené. Tieto limity a obmedzenia boli pre projektantov veľkou výzvou, ktorú pretavili do pozitívneho výsledku. Kontextom RELAXXu je dynamika, pohyb, vlnenie, rýchly pulz... okolitého prostredia. RELAXX centrum získalo viacero prestížnych ocenení, o.i. World Architecture Award.

9a 9b

Architektonický návrh Spolupráca Generálny dodávateľ Projekt Dokončenie budovy

Andrea Klimko, Peter Kručay Ľuboš Agent ZIPP Bratislava 2006 až 2008 2008 až 2009

Architektka Andrea Klimko vedla spolu s architektem Petrom Kručayom ateliér AK2. Od roku 2012 se společnost rozdělila na dva samostatné ateliéry (ANDREA KLIMKO architecture a A3A), které každý z architektů vede samostatně (pozn. redakce). Fotografie: 1, 5 až 9 – Ľubo Stacho, 2 až 4 – Andrea Klimko Arch. Andrea Klimko Andrea Klimko Architecture Ltd. Hradne udolie 9A, Bratislava e-mail: [email protected] www.andreaklimko.com

Obr. 8 Južná fasáda s titánzinkovým plášťom ❚ Fig. 8 Southern facade with titanium-zinc shell Obr. 9 Nočné pohľady, a) východná fasáda s vjazdom do podzemných garáží, b) severná fasáda s pulzujúcou diaľnicou D1 ❚ Fig. 9 Night views, a) eastern facade with entrance to the underground garages, b) northern facade with the busy D1 speedway

30


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

NÁMĚSTÍ EDUARDA WALLNÖFERA V INNSBRUCKU ❚ EDUARD WALLNÖFER SQUARE IN INNSBRUCK

1

V rakouském Innsbrucku bylo nově zrekonstruováno náměstí Eduarda Wallnöfera. Nad původními podzemními garážemi z roku 1985 vznikla v podstatě „betonová plastika“ o rozloze 9 000 m2. Uvnitř historického centra města tak byl vytvořen otevřený architektonicky zajímavý prostor, který kypí životem. ❚ Eduard Wallnofer Square was newly reconstructed in Innsbruck, Austria. A concrete plastic art of the size of 9000 m2 was in fact created above underground garages built in 1985. Places for rest alternate with ramps for skateboarders, cyclists and also scooters.

Náměstí Eduarda-Wallnofera bylo největší, ale zanedbané veřejné náměstí v centru Innsbrucku v rakouském Tyrolsku. Místo si nicméně ponechalo symbolický význam díky památníkům, které se na něm nacházejí. Před transformací vévodila prostoru náměstí neoklasicisní fasáda vládní budovy spolkové země Tyrolsko z období Národního socialismu (Landhaus, 1939) a obrovský památník, který přestože vypadá jako fašistický monument, je ve skutečnosti památníkem připomínajícím hnutí za osvobození od Národního socialismu. V druhé části náměstí je památník obětem protižidovského pogromu „Křišťálová noc“. V roce 1995 proběhla mezi studenty tyrolských středních škol soutěž na návrh památníku a již o rok později byl podle vítězného návrhu osmnáctiletého studenta Maria Jörga památník postaven. Součástí náměstí jsou také podzemní garáže, které byly postaveny v roce 1985. Cílem poslední přestavby bylo odstranit původní bezkoncepčnost místa a posílit historický význam památníků. Nová topografie náměstí pro ně vytvořila současnou a transformovanou základnu a činí je přístupnější, a to ne5/2012

❚

jen fyzicky prostřednictvím uspořádání, ale i z nového úhlu vnímání. ARCHITEKTONICKÝ ZÁMĚR

Nový místopis svým ztvárněním připomínajícím volnou krajinu je protikladem městského prostředí. Přístupnost a uspořádání cest je výsledkem modulace povrchu, která zohledňuje prostorová omezení, funkční požadavky a morfologii místa. Povrch náměstí je tvarově členitý, tvoří ho „údolí“, která slouží jako cesty, a „hory“ jako místa pro odpočinek. Před nedávnem bylo na náměstí vysazeno třicet šest stromů, které by během několika let měly spolu s okolními budovami poskytovat stín. Chodci, uživatelé stejně tak jako památníky jsou protagonisté nového městského představení a spoluvytváří funkční veřejné fórum mezi hlavním nádražím a starým městem. Zářící povrch náměstí slouží jako třírozměrné projekční pole, na kterém všichni protagonisté spolu se stromy rozehrávají během dne dramatickou hru světla a stínů. V noci pak přebírá režii nekončící hry osvětlení památníků zakomponované do povrchu náměstí. Na tomto pozadí se hra navíc dynamicky mění se střídajícími se ročními obdobími.


Obr. 1 Náměstí Eduarda Wallnöfera po celkové rekonstrukci ❚ Fig. 1 Eduard Wallnöfer Square Obr. 2

Situace

❚

Fig. 2

Situation

2

31


❚

STRUCTURES

3

4

6a

6b

Obr. 3 Celkový pohled na staveniště uvnitř centra města ❚ Fig. 3 Overall view of the construction site Obr. 4 Detail betonového povrchu ❚ Fig. 4 Detail of the concrete surface, granite of different shades was used as aggregate Obr. 6 Výroba atypicky tvarovaného prvku ❚ Fig. 6 Manufacturing of untypical element, a) reinforcement, b) hand-forming of the concrete mixture, c) final look

32

6c


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

RSTAB

RFEM

my progra e š a n ušejte icence Vyzko jčení l ů p a z tné Bezpla

RSTAB 7 Program pro výpočet prutových konstrukcí

5

RFEM Program pro výpočet prostorových konstrukcí metodou konečných prvků

Podpora nových evropských norem 7

Různé národní přílohy Cena programu již od 33 450 Kč Česká verze včetně manuálů Obr. 5 Příprava výztuže pro základy deskových polí o maximálním rozměru 100 m2, bednění kruhových „květináčů“ pro stromy ❚ Fig. 5 Preparation of reinforcements for slab fields bases of max size of 100m2, round formworks “pots” for trees Obr. 7 Vázání výztuže deskového pole, vynechána místa pro stromy ❚ Fig. 7 Laying the reinforcement of one of the fields, the spaces for trees are left out

Demoverze zdarma ke stažení

www.dlubal.cz Ing. Software Dlubal s.r.o. Anglická 28, 120 00 Praha 2 Tel.: +420 221 590 196 Fax: +420 222 519 218 www.dlubal.cz [email protected]

Obr. 8 Betonáž ❚ Fig. 8 Concreting

8

5/2012

Bezplatná B ezpllattná á st studentská tudent d tská ká verze

❚


Inzerce 71.7x259 spad CZ (Beton)_02.indd 1

33

23.3.2011

❚


STRUCTURES

9

10

V severní části náměstí je před Landhausem prostorná rovná plocha zamýšlená jako velkorysý mnohaúčelový prostor, jehož součástí je i odpovídající infrastruktura. Velká fontána zakomponovaná do plochy náměstí rozlehlý prostor oživuje a v letním období nabízí příjemné místo pro ochlazení. Na jih od památníku je náměstí prostorově rozčleněno na řadu menších míst, která mohou mít různé využití. Skupina soch jednoho z dalších památníků je součástí bazénu nové fontány, do kterého voda kaskádovitě stéká po schůdkách. Je zde i řada picích fontánek v různých výškách pro děti a dospělé. 34

11

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Povrch náměstí je realizován z modulových desek z monolitického betonu Při návrhu byl sestaven počítačový model, podle kterého se pak vyráběly šablony pro tvarování jednotlivých prvků (obr. 6b). Do konstrukce deskových polí, o maximálním rozměru 100 m2, jsou v celé ploše náměstí integrované infrastrukturní prvky, které je možné použít při organizování akcí. Pro konstrukci plochy náměstí byl použit beton v kvalitě C30/37 GK12, stupeň vlivu prostředí XF4 (v Rakousku se zkráceným označením B7, jedná se o skupinu několika stupňů vlivu prostředí, zde XC4/XD3/XF4/XA1L/SB(A) pozn. redakce, konzultováno s technologem).

Pro šikmé a zakřivené plochy byl použit beton s konzistencí F38 (plastická, rozlití 350 až 410 mm, u nás F2) a na vodorovných plochách s konzistencí F52 (velmi měkká, rozlití 490 až 550 mm, u nás F4). Jako pojivo byla použita směs bílého a šedého cementu. Použitím bílého cementu v kombinaci s různobarevnou drcenou žulou jako kameniva bylo dosaženo vysoké pohledové kvality betonového povrchu a současně také vysoké odolnosti k mechanickému namáhání. Celkem bylo na stavbu spotřebováno 1 700 m3 betonu na ploše 8 500 m2. Textura betonového povrchu se liší podle typu prostorové konfigurace. Hrubá na „cestách v údolích“ přechází přes


❚

5/2012


otryskanou a hladkou v leštěnou, imitující terrazzo na výše položených místech pro posezení pod stromy. Povrch všech ploch byl do hloubky 3 mm odfrézován a poté byla místně požadovaná kvalita dosažena následným broušením, hlazením či leštěním. Bezprostředně v návaznosti na dokončení byla plocha náměstí hydrofobizována. Hydrofobní ošetření a nano-nátěr by měly napomoci čištění, které je spolu s parním ošetřováním plánováno v rámci pravidelné údržby několikrát během roku. Záchytný systém odvodnění plochy náměstí včetně fontán je umístěn v otevřených spojích mezi jednotlivými poli betonové desky, a proto nikde nejsou patrné žádné odvodňovací prvky.

Z ÁV Ě R

Jak přeměnit neatraktivní, zřídka užívané místo v centru města v mezinárodně uznávaný hot-spot? V Tyrolsku na náměstí Eduarda Wallnöfera v Innsbrucku je odpověď, která zaujala krajinné architekty, architekty ale také obec skaterů. Teenageři si nové místo pochvalují a oceňují „hodně místa pro učení nových triků“. Skateři sem necestují pouze z blízkých komunit, ale také z jihu Německa, aby si zažili nové místo, které je rozhodně něco zvláštního. Kopce, hrany, vlny jsou rozličných tvarů a nejsou upraveny s ohledem na specifické požadavky skaterů. A to je přesně ten důvod, kvůli kterému je místo zajímavé.

❚

STRUCTURES

V odborné literatuře je popsáno několik faktorů, které jsou podstatné pro přitažlivost místa pro skatery. Zde byly evidentně použity: místo musí být snadno dosažitelné a dobře známé; musí nabídnout prostor pro setkávání se, odpočinek či pouhé klábosení; důležitá je také možnost zkoušet a porovnávat své „triky“ s ostatními uživateli. Na náměstí Eduarda Wallnöfera je toho ke zkoušení a k objevování mnoho, a to pro začátečníky i pro pokročilé. Ale zredukovat místo pouze na skaterský ráj nelze. Náměstí je přitažlivé pro každého, kdo vlastní nějaká kola. A všechny věkové kategorie. Stranou od pouličního ruchu zde rodiče nechávají malé děti vyzkoušet prv-

12

13

Obr. 9 Detail hrany betonového povrchu ❚ Fig. 9 Detail of the edge of the concrete element Obr. 10 Detail členění povrchu u památníku svobody ❚ Fig. 10 Northern part of the square featuring the Liberty Memorial in front of the Landhaus Obr. 11 Severní část náměstí s památníkem svobody před Landhausem ❚ Fig. 11 Detail of the relief division at the Liberty Memorial Obr. 12 Fontána v jižní části náměstí ❚ Fig. 12 Fountain in the southern part of the square Obr. 13 Památník obětem protižidovského pogromu Fig. 13 Crystal Night Victims (anti-Semitic pogrom) Memorial

❚

Obr. 14 Vjezd do podzemních garáží ❚ Fig. 14 Underground garages entrance

14

5/2012

❚


35


❚

STRUCTURES Obr. 15a, b, c Prostorové členění betonové plochy ❚ Fig. 15a, b, c Diversity in shapes of the concrete plate Obr. 16 Noční pohledy, a) velká plocha před Landhausem s fontánou zakomponovanou v ploše náměstí, b) pohled na město s vrcholky Alp na pozadí ❚ Fig. 16 Night views a) the big surface in front of Landhaus with the fountain composed into the square space, b) view of the city with the Alps summits in the background

15a

ní jízdu na kole, jiní se zde zdokonalují na bruslích, projíždějící cyklisté neopomenou vyzkoušet alespoň menší terénní překážku. A jsou zde samozřejmě chodci, kteří se přijdou podívat na náměstí, posedět na lavičkách pod zatím útlými stromy či v několika přilehlých kavárnách nabízejících venkovní posezení anebo ti, kteří jenom procházejí. Na náměstí Eduarda Wallnöfera v rakouském Innsbrucku nebyl postaven „pouhý“ skatepark, ale otevřený a architektonicky mimořádně zajímavý prostor uvnitř historického centra, který kypí životem. A to určitě stojí za námahu přivést sem skupinu kamarádů unavených po celodenní túře po nedalekých horách a vychutnat si atmosféru místa.

15b

15c

Fotografie: 1, 3, 5, 7 až 13, 15, 16 Günter Richard Wett, 4, 6a až c – archív společnosti Fröschl AG & Co KG, 14 – Lucie Šimečková. Připravila Lucie Šimečková

LAAC Architects, Stiefel Kramer Architecture Návrh betonové směsi Creativbeton Projekt Fröschl AG & Co KG Celková plocha 9 000 m2 Projekt červen 2009 až srpen 2010 Stavba březen 2010 až duben 2011 Architektonický návrh

Zdroje: [1] Materiály z ateliéru LAAC Architekten [2] www.novemberpogrom1938.at [3] Grimm K., Grimm-Pretner D.: Urban landscape in motion, www.playground-landscape.com

36


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

16a 16b

5/2012

❚


37


❚

STRUCTURES

1

PREFABRIKOVANÁ KONSTRUKCE STOCKHOLMSKÉ TELE2 ARENY ❚ PREFABRIKATED CONSTRUCTION OF TELE2 ARENA Risto Pesonen, Lucie Šimečková Ve švédském Stockholmu v Globen City se staví multifunkční Tele2 Arena. Jedná se o technicky velice náročnou rámovou konstrukci sportovní stavby, čítající cca 20 000 prefabrikovaných železobetonových prvků o celkové hmotnosti téměř 80 000 t. První velkou událostí, která by se měla na její půdě uskutečnit, je finále světového šampionátu v hokeji v roce 2013. ❚ A multipurpose Tele2 Arena is being built in Globen City in Stockholm, Sweden. It is a technologically very demanding frame construction of a sports arena, constituting of approx 20,000 precast elements from reinforced concrete of the total weight of about 80,000 tons. The first big event that is to take place there is the Ice Hockey World Championships Finals in 2013.

Představitelé města Stockholm nechali vypracovat projekt s názvem „Vision 2030“, který by měl město Stockholm dovést mezi „města na světové úrovni“. V rámci projektu bylo třeba se věnovat celé řadě oblastí, z nichž jednou je i schopnost města pořádat velké kulturní akce. Současně je také velký zájem veřejnosti o fotbal na nejvyšší úrovni, ale stávající klubové stadiony nevyhovují jak z hlediska kapacity, tak 38

i bezpečnosti. Řešením je stavba nového stadionu, který by uspokojil jak požadavky sportovních fanoušků, tak i zájemců o pořádání kulturních akcí a měl by přispět k posílení obchodu ve městě. O možnosti postavit nový stadion se začalo intenzivně diskutovat již od začátku devadesátých let. Vzhledem k celkovému opotřebení Södestadionu (fotbalový stadion pro cca 13 000 diváků, slavnostně otevřený v roce 1967) bylo nutné rozhodnout o jeho budoucnosti. V úvahu přicházely dvě varianty: renovace stadionu a stavba nové arény. Renovace byla spočítána na 250 mil SEK, ale ani poté by stadion nesplňoval požadavky UEFA a FIFA týkající se kapacity a bezpečnosti pro pořádání mezinárodních fotbalových utkání. Z tohoto důvodu bylo vypracováno množství studií, jejichž výsledkem bylo rozhodnutí postavit nový stadion a nejlepším místem pro postavení takové arény se ukázalo Globen City (část města ve čtvrti Johanneshov, založená v roce 1989 v souvislosti se stavbou Globe arény – aréna pro koncerty a hokejové zápasy s kapacitou až 13 000 míst, ve které jsou také Hovet – krytá hala pro spor-

Obr. 1 Letecký pohled s vizualizací nové stockholmské Tele2 arény v sousedství stávající arény Globe ❚ Fig. 1 Aerial view and visualization of the new Stockholm Tele2 Arena to be built in the neighbourhood of The Globe Arena Obr. 2 Vizualizace, a) celkový pohled na arénu, b) nosná konstrukce, c) detail příčného řezu ❚ Fig. 2 Visualization, a) global view of the arena, b) load bearing structure, c) detail of the cross section

tovní akce s kapacitou 8 000 diváků a Annexet – hala pro pořádání koncertů s kapacitou cca 3 500 diváků. Stával zde také Söderstadion.). Globen City již delší dobu zaujímá vedoucí postavení v pořádání kulturních a sportovních akcí v severní Evropě. Nicméně město již delší dobu hledalo odpověď na otázku, jak zvýšit jeho kapacitu, neboť stávající již přestávala být dostačující. Řešením je postavení nové arény. Poté by se Globen City mělo stát ideálním místem jak pro pořadatele, tak pro diváky, neboť jim poskytne širokou škálu arén s unikátními možnostmi – arény s kapacitou


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

2a 2b

od 3 500 po 40 000 míst v nové Tele2 Aréně. Tato kapacita a variabilita by měla splnit náročné požadavky všech pořadatelů. P R E FA B R I K O VA N Á V Ý R O B A VE FINSKU

Klient, město Stockholm, vybral společnost Peab Sverige AB jako hlavního dodavatele stavby a finskou společnost BM Group Oy, která je činná ve Švédsku již řadu let, jako subdodavatele prefabrikovaných prvků. Výrobní program v jejich továrnách dobře vyhovoval pro technicky náročnou rámovou konstrukci sportovní stavby. 5/2012

❚

Výroba prefabrikovaných betonových prvků je ve Finsku na špičkové úrovni, o níž svědčí mezinárodní úspěch finského designu, řada výrobních závodů a především množství realizovaných projektů. Efektivita finského betonářského průmyslu je založená na otevřeném systému prefabrikovaných prvků BES (Betoni Elementti Systeemi), který byl ve Finsku vyvinut v sedmdesátých letech, a stejně tak i úzké spolupráci všech zúčastněných. Architekti, projektanti a odborníci z výroby jsou od prvního dne společně zapojeni do procesu vývoje prvku. Vzhledem k dlouhé his-


2c

torii mají konstrukce z prefabrikovaných prvků ve Finsku silnou pozici a prefabrikované prvky se vyváží do celého světa. Finská společnost BMS Engineering Oy však zašla ve svém pojetí obchodu ještě dál. Místo pouhého dodání jednotlivých prvků nyní nabízí konzultační servis zahrnující vše od montáže a provozování výroby až po návrh a projektování velkých stavebních projektů. „Naše cena zahrnovala návrh a projekt. To představuje značnou část nabídkového řízení, které je už tak celkem náročné díky švédskému přístupu k práci, který vyžaduje dobré vyjednávací dovednos39


❚

STRUCTURES

3 4

5

ti. Konstrukční návrh pro technicky náročnou budovu byl připraven developerem a na jeho základě jsme provedli návrh prefabrikovaných konstrukcí,“ říká Seppo Saarelainen, CEO společnosti BM Group Oy. Stavba má dvě podzemní podlaží, ve spodním podlaží jsou situována parkovací místa a nad nimi jsou veřejné a obchodní prostory. Stropy jsou z nosníků ve tvaru zdvojeného písmene T. Obrovská hlavní tribuna má tradiční design. Vyztužení vnějších stěn hlavní tribuny bylo výzvou, neb jsou šikmé a ukloněné směrem ven. Dodávka zahrnovala cca 50 000 m2 40

rámového komplexu pro hlavní tribunu a arénu. Dohromady se jednalo o 20 000 prefabrikovaných prvků o hmotnosti 80 000 t a rozsáhlé monolitické a spárovací procesy. K R ÁT K Ý Č A S N A S TAV B U

V jedné věci nehodlal klient přistoupit na žádný kompromis. Tou byl pečlivě připravený harmonogram jednotlivých prací a s tím související termín dokončení stavby, neboť aréna je již vyprodána na akce na začátku roku 2013 a navíc se zde bude v květnu konat finále světového šampionátu v hokeji v roce 2013. Montáž prefabrikovaných prvků za-

čala na konci roku 2010 a na jaře 2012 byly prvky osazeny na místě. „Klient ve Švédsku je nejméně stejně náročný jako klient ve Finsku. Velký důraz je kladen na bezpečnost práce a v případě, že něco není v pořádku, se veškeré práce zastaví,“ říká Seppo Saarelainen. „Když má být projekt takového rozsahu dokončen během šestnácti měsíců, vše musí běžet velmi rychle. Nicméně jsem si jist, že konečný výsledek bude úspěchem. Tento projekt byl nejnáročnější z projektů, kterých jsme se ve Švédsku účastnili. Po finanční stránce je sice srovnatelný s rozsáhlým projektem


❚

5/2012

❚

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr. 3 Letecký snímek staveniště, čtyři rohové železobetonové věže, které ponesou ocelové vazníky střechy, stavba prefabrikovaných tribun ❚ Fig. 3 Aerial view of the construction site, four corner reinforced concrete towers which will bear steel beams of the roof, construction of the precast tribunes Obr. 4 Osazování prefabrikovaných železobetonových prvků tribun ❚ Fig. 4 Mounting the assembling precast reinforced-concrete elements of the tribunes Obr. 5 Vnější stěny tribun s šikmými prvky, dodávka zahrnovala cca 20 000 prefabrikovaných prvků ❚ Fig. 5 External walls of the tribunes with inclined elements, the supply consisted of about 20,000 precast elements

STRUCTURES

Obr. 6 diváky seats

Instalace prefabrikovaných prvků pro osazení sedadel pro ❚ Fig. 6 Installation of precast elements for mounting viewers

Obr. 7

Detail vnějšího pláště

❚

Fig. 7

Detail of the external shell

Obr. 8 Při plánování je třeba zohlednit nejen dopravní omezení, ale také prostorová omezení daná staveništěm a počtem pracovníků ❚ Fig. 8 When planning, it is necessary to include not only traffic restrictions, but also space restrictions, everything depending on the construction site and the number of workers Obr. 9 Celkový záběr na stavbu construction site

❚

Fig. 9

Overall view of the

6

7

8

9a

9b

5/2012

❚


41


❚

STRUCTURES

10 11

Obr. 10 Osazování střešních vazníku na železobetonové věže ❚ Fig. 10 Assembling the roof beams to the reinforced tower Obr. 11

Zima 2011

❚

Fig. 11

Winter 2011

Obr. 12 Stav na konci května 2012, a) dokončování střechy se zatahovací střední částí, b) panoramatický pohled na interiér ❚ Fig. 12 End of May 2012, a) recracable roof finishing, b) panoramic view of the interior

Architektonický návrh Hlavní dodavatel Subdodavatel prefabrikovaných prvků Začátek výstavby První zápas Počet míst

White Arkitekter Peab Sverige AB BM Group Oy podzim 2010 léto 2013 30 000, pro koncerty přibližně 40 000

švédského dolu Kiruna LKAB, ale ten byl mnohem snazší z hlediska řízení a organizace práce.“ Z ÁV Ě R

Město Stockholm dokončí v příštím roce stavbu nového stadionu s názvem Tele2 Arena s kapacitou 30 000 míst pro diváky sportovních akcí a až 40 000 míst pro návštěvníky koncertů. Multifunkční prostor bude mít širokou škálu možností využií – koncerty, národní a mezinárodní sportovní zápasy, sporty na ledě, motosport, jezdecké umění, exhibice, ale je určen i pro firemní akce a meetingy akcionářů. 42

Velkou předností je snadná dostupnost stadionu – šest stanic metra v dosahu 1 km, čtyřicet autobusových linek v docházkové vzdálenosti, dva tisíce parkovacích míst a řada stezek pro pěší a cyklisy. Celková cena, která zahrnuje nákup pozemku a stavbu, by měla být 2,7 bil. SEK. Z části by měla být kompenzována příjmem z práv a pronájmu od provozovatele, který bude arénu spravovat. Risto Pesonen, M. Sc. (Tech.), Helsinki e-mail: [email protected] Ing. Lucie Šimečková Redakce Beton TKS

Fotografie: 1, 2b, 2c, 4, 7, 8b – archiv společnosti BM Group, 2a, 5, 6, 8a, 9, 12a, 12b – archiv www.tele2arena.se, 3 – HeliAir, 10, 11 – Sören Andersson. Redakce děkuje společnosti SGA Fastigheter AB za laskavé poskytnutí fotografií.

Zdroj: [1] http://www.tele2arena.se/ [2] http://sv.wikipedia.org/wiki/ Söderstadion [3] http://sv.wikipedia.org/wiki/Globen_ City [4] Pesonen R.: Sports venue construction: One of BMSE´s products concepts, case – Stockholmsarena, Betoni, 2/2012, p. 34–39


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

12a 12b

RECENZE S U S TA I N A B L E O LY M P I C D E I S G N A N D U R B A N D E V E L O P M E N T Adrian Pitts, Hanwen Liao Olympijské hry mají potenciál pozitivně ovlivnit urbanismus hostitelského města a přispět k jeho trvalé udržitelnosti. Kniha Sustainable Olympic design and urban development vysvětluje, jak mohou moderní Olympijské hry přispět k udržitelnému přístupu v navrhování – studiem minulosti a se zohledněním nejnovějšího vývoje. Popisuje řadu letních olympijských her, ohlíží se po hlavních soutěžních místech a olympijských vesničkách, zahrnuje studium vlivů na vývoj měst během období moderních her. Kniha se věnuje dvěma oblastem: první je úroveň strategického plánování – zda a jak mohou Olympijské hry změnit hostitelské město v udržitelnější urbanistickou formu, tou druhou jsou opatření aplikovatelná na individuální olympijské projekty, která mohou být přijata k redukci využívání zdrojů a snížení dopadu na životní prostředí během zadávání a stavby. Knihu doprovází řada černobílých fotografií, ale především přehledně zpracované grafy a tabulky obsahující velké množství zajímavých informací. Vydavatelství Routledge, květen 2009, 238 stran, Pevná vazba ISBN 978-0-415-46761-2, £100.00, Paperback ISBN 978-0-415-46762-9, £40.00

5/2012

❚


43


❚

STRUCTURES

KULTURNĚ SPOLEČENSKÉ A SPORTOVNÍ CENTRUM „NOVÝ CHOMUTOV“ ❚ CULTURAL, SOCIAL AND SPORTS CENTRE NOVÝ CHOMUTOV

1a

Jindřich Smetana, Petra Klimčuková, Petr Skála, Vladimír Janata

V Chomutově právě probíhá výstavba kulturně společenského a sportovního centra. V článku je popsáno hmotové, materiálové, dispoziční a kon-

1

strukční řešení Zimního stadionu, u Letního stadionu je popis zaměřen na kotvení nosného ocelového oblouku střechy VIP tribuny do betonových bloků.

❚

A cultural, social and sports centre is under construction

in Chomutov. The article describes mass, material, disposition and structure solution of the ice rink and anchoring the load bearing steel arch of the VIP stand into a concrete block of the Summer arena. 1b

V Chomutově se staví rozsáhlé kulturně společenské a sportovní centrum „Nový Chomutov“ (obr. 2). V loňském roce byl postaven Zimní stadion a dokončeno bylo také Kulturně společenské centrum s dvousálovým kinem Svět, v červenci letošního roku se odehrál první fotbalový zápas na Letním stadionu. Do konce roku se plánuje ještě dokončení Relaxačně oddychového centra s plaveckým a relaxačním bazénem a řadou vodních atrakcí, in-line dráhy a potřebné infrastruktury. Záměr umístit nové sportovně rekreační centrum do bývalého vojenského prostoru v těsné návaznosti na areál Kamencového jezera byl v každém případě výzvou. Paradoxně nikoliv kvůli atraktivnímu kontextu, jedinečného přírodního areálu, ale naopak právě kasárenským charakterem řešené parcely. Charakter místa 44

se stal logickým východiskem architektonického výrazu jak celku – potřeba až „sucharsky“ ukázněného uspořádání hmot vlastních hal, šatnových bloků, tréninkových a především parkovacích ploch – tak úsporného architektonického výrazu jednotlivých objektů. Úsporná, pragmatická a víceméně unifikovaná estetika objektů je tak jednotícím prvkem nejen v rámci pásu hmot zimního stadionu, ale následně i pro analogicky řešené doprovodné objekty pro letní a atletický stadion. Z „ukázněného“ tvarosloví navrženého komplexu vybočuje oblouk střechy dokončeného zimního stadionu, vzedmutý jako terénní vlna. Z I M N Í S TA D I O N

Stadion není jedna hmota, ale seriál pásově řazených objektů se specificky uspořádanými návaznostmi. Na jed-

nom konci je vlastní hala, jejíž dominantní funkci podporuje páteřní nosný oblouk pro zavěšení střechy, na druhém konci je tréninková hala, která je posledním z rytmicky řazených kvadratických modulů s dosti rozsáhlým stavebním programem šatnového zázemí (dvacet čtyři šatnových bloků od žáků až k A-mužstvu). Čela těchto modulů orientovaná do komunikací jsou minimalisticky pojatá – monolitické stěny obvodového pláště, ocelové únikové schody, ocelové dělící, resp. krycí sítě (veškerá ocel je zinkovaná). Denní světlo je v komunikacích mezi moduly zajištěno lineárními stropními světlíky. Vlastní hokejová aréna, bez ohledu na kapacitu pět tisíc diváků, je s výjimkou dominantního nosného oblouku střechy relativně drobná. Podle záměru autorů by měla působit i skromně.


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

2

3a 3b

3c

Obr. 1 a) Pohled na VIP tribunu Letního stadionu, b) zimní stadion, interiér s prosklenými věžemi v rozích ❚ Fig. 1 a) View to the VIP stands of the Summer soccer arena, b) ice rink, interior with corner glass towers Obr. 2 Vizualizace celého sportovního komplexu Fig. 2 Visual of the whole complex

❚

Obr. 3 Zimní stadion, a) půdorys 1. NP, b) podélný řez v ose stadionu, c) příčný řez ❚ Fig. 3 Ice rink, a) layout of the ground floor, b) longitudinal section in the rink´s axis, c) cross section

Za prosklenými fasádami jsou na betonových sloupech monolitické pavlače nástupních koridorů, ústící do vlastní arény. Jediným výraznějším prvkem v těchto rozptylových a distribučních diváckých prostorech je kaskádovitě odstupňovaný podhled, tvořený betonovými prefabrikáty vlastní tribuny (obr. 4). V přízemí je vedle betonových konstrukcí použito režné zdivo škvárocementových tvárnic, oddělující lineární WC diváků po celé délce haly. Takto úsporně řešené divácké zázemí je doplněno o volně vložené bloky pokladen a bufetů, které jsou zhotoveny vodovzdorné tlustostěnné překližky. Na vnějším plášti je použit trapézový plech, prosklené plochy jsou rámové, vnější přístupové schody tvoří transparentní zinkovaný ocelový skelet. 5/2012

❚

Dispozice Uspořádání hlediště kolem ledové plochy se typologicky odlišuje od obecného trendu především vypuštěním tribun z rohů (obr. 5). Hlediště je tvořeno pouze přímými úseky po všech stranách plochy. Do uvolněných rohů jsou vsazeny čtyři prosklené věže, které končí pod střechou (na vrchu věží jsou ještě umístěny přiznané hlavní technologické prvky vzduchotechniky atp.) (obr. 1b). Do nich jsou soustředěny všechny doprovodné funkce stadionu, které vyžadují vyšší komfort. Jinak je hlediště koncipováno opět jako „suchý až asketický“ prostor, kde výtvarnou stránku zajišťují spíše proporce, než množství materiálů. Jedinou skutečnou výjimkou z tohoto úsporného rázu interiéru je řešení skyboxů a VIP patra s bary v horní části jižní tribuny. Ale i tady je snaha o utažené řeše-


ní vložených interiérových prvků opět z vodovzdorné tlustostěnné překližky. Popis konstrukce Stavba je založena na velkoprůměrových pilotách s hlavicemi pod sloupy a pasy pod stěnami. Nosná konstrukce podporující tribuny a ocelovou střešní konstrukci je železobetonová monolitická, tribuny jsou rovněž železobetonové, prefabrikované. Výjimkou jsou částečně ocelové věže v rozích objektu. Hlavním nosným prvkem zastřešení stadionu a zároveň výrazným vzhledovým atributem je (stejně jako v případě VIP tribuny Letního stadionu) nosný vnější oblouk v podélné ose stadionu. Na něm je zavěšena střecha z příhradové konstrukce na šikmých předpjatých táhlech. Přestože je objemově hala úsporná, střední světlá výška je vyšší, než u klasické kon45

❚


4

STRUCTURES

5

6

strukce, což vytváří prostor pro alternativní využití arény. Navržené řešení je navíc úsporné z hlediska pořizovacích nákladů a s ohledem na minimalizaci vytápěného prostoru a fasádních ploch a podstatně tak přispívá k snížení budoucích provozních nákladů. Konstrukce je odolná při působení asymetrických zatížení při zatížení koncertní technologií. Nosný vnější oblouk kruhového průřezu má vnější průměr 1 m, rozpětí cca 120 m a vzepětí cca 28 m. Vodorovné síly od oblouku přenáší předpjaté zemní táhlo vedené pod ledovou plochou mezi oběma mohutnými betonovými bloky základů konců oblouku. Oblouk je u štítových stěn těsně za fasádou podepřen předpjatými táhly Macalloy ve tvaru obráceného V. Na oblouk jsou zavěšeny na šikmých předpjatých táhlech příhradové trubkové vazníky s konstrukční výškou 2 m. Předepnutím táhel bylo dosaženo optimální geometrie a redistribuce sil 46

7

v konstrukci oblouku i vazníků. Předpínací postup byl optimalizován metodou lineárního programování s omezením okrajových podmínek (maximální vnášená síla, minimální měřená síla). Předpětí bylo měřeno tenzometricky on-line na všech táhlech najednou s možností kontroly frekvenční metodou. Použity byly měřící pomůcky speciálně pro tyto účely vyvinuté na principu změření odezvy (zrychlení) a následné frekvenční analýzy. Zároveň proběhlo i finální dopnutí zemního táhla. Střešní panely DART, které jsou uloženy na ocelových páscích přivařených přes stojinu na horní trubkový pas vazníku, byly uloženy až po definitivní aktivaci konstrukce. Využití Zimní stadion je navržen pro multifunkční využití. Hlavní funkcí je sportovní stadion se zázemím, příležitostně může být hala využita pro účely kulturního charakteru, jako jsou např.

koncerty. V tom případě se předpokládá možnost uvolnění hlavní plochy od mantinelů, ledová plocha bude překryta standardním systémem izolačních podlahových desek. Důležitým parametrem návrhu střešního pláště haly byla ochrana okolních obytných domů proti hluku z objektu v průběhu sportovní či kulturní akce, proto byl střešní plášť navržen s pohltivou úpravou na vnitřní straně. Ledová plocha je navržena tak, aby byly splněny parametry extraligového hokeje. Architektonický návrh Projekt Statika (železobetonové konstrukce) Statika (ocelové konstrukce) Dodavatel Předpínání Termín výstavby Plocha

Prof. akad. arch. Jindřich Smetana, Ing. arch. Dana Matoušová, Ing. arch. Jan Bürgermeister AED project, a. s. PPP, spol. s r. o., Ing. Milan Mužík EXCON, a. s., Ing. Vladimír Janata, CSc. NORTH stav, a. s. VSL systémy (CZ), a. s. jaro 2009 až leden 2011 9 455 m²


❚

5/2012


❚

STRUCTURES

8a 8b

Obr. 4 Chodba, kaskádovitě odstupňovaný podhled z betonových prefabrikátů vlastní tribuny ❚ Fig. 4 Corridor, cascade soffit of the viewers stand from concrete precast elements Obr. 5 Tribuny tvořené pouze přímými úseky po všech stranách plochy ❚ Fig. 5 Viewers stands that are made only from straight fields on all sides of the rink Obr. 6 Výstavba nosného oblouku střechy of the load bearing arch of the roof Obr. 7

Pohled na staveniště

❚

Fig. 7

❚

Fig. 6

Construction

Construction site

Obr. 8 Zimní stadion, c) čelní noční pohled, b) exteriér, v levé části tréninková hala ❚ Fig. 8 Ice rink, c) frontal view at night, b) exterior, practice rink on the left

L E T N Í S TA D I O N

Letní stadion je tvořen fotbalovým hřištěm a atletickým stadionem, které mají své vlastní provozně oddělené zázemí. Komplex Letního stadionu sestává z několika samostatných objektů – hlavní budova, ve které se nachází zázemí hráčů, administrativa a pokladny, VIP tribuna, jihovýchodní tribuna a tribuny atletického stadionu – které jsou převážně jednopodlažní nepodsklepené. Konstrukčně se jedná o železobetonové monolitické stěnové konstrukce, popř. železobetonové monolitické skelety. Objekty jsou založené na velkoprůměrových vrtaných pilotách. Atletický stadion Šestidráhový atletický ovál má osmidráhovou rovinku a splňuje předpisy IAAF a ČAS. Hrací plocha fotbalového hřiště má vyhřívaný přírodní trávník dle rozměrů UEFA 105 x 68 m a ze všech stran je obklopena tribunami pro 5/2012

❚

diváky s kapacitou 4 800 míst, z nichž dvě třetiny jsou pod střechou. Kotvení ocelového oblouku střechy VIP tribuny Hlavním nosným prvkem zastřešení VIP tribuny letního fotbalového je stejně jako v případě Zimního stadionu nosný vnější oblouk. Vodorovné reakce od oblouku jsou zachyceny železobetonovým předpjatým táhlem mezi dvěma kotevními bloky (obr. 9). Dva železobetonové kotevní bloky jsou uloženy na čtveřici velkoprůměrových vrtaných pilot průměru 1 200 mm a navazují na předepnuté táhlo (obr. 10a až d). Vzhledem k výslednici sil vycházely reakce do pilot tak, že vnější dvě piloty byly tlačené a vnitřní dvě piloty byly tlačené i tažené. Vzdálenost vnějších stěn obou bloků je 120,4 m. Mezi vyvrtanými pilotami byl proveden podkladní beton tloušťky 200 mm vyztužený sítěmi profil 8/100 při obou površích. Horní hrana podkladního betonu


byla stejná jako horní hrana pilot. Půdorys kotevního bloku je 6 x 3,9 m, výška 1,5 m. Do bloku byl při armování vložen kotevní prvek ocelového oblouku. Kotevní blok byl vyztužen betonářskou výztuží. Výztuž také procházela skrz ocelový kotevní prvek. V několika místech byla výztuž ke kotevnímu prvku přivařena. V zadní části kotevního bloku byly vytvořeny kapsy pro kotvení předpínací výztuže. Kabelový kanálek byl v bloku fixován proti posunu ve všech směrech. Kotevní prvek ocelového oblouku je svařen z plechů oceli S355 tloušťky 16 až 60 mm. Byl vložen do kotevního bloku při jeho armování a fixován proti posunu. Oba kotevní bloky spojuje předepnuté táhlo o příčném průřezu 1 200 x 500 mm. Délka táhla mezi kotevními bloky je 108,4 m. Do středu armokoše byly umístěny a fixovány na pomocnou výztuž tři kabelové kanálky VSL PT-Plus 100. 47

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E 9

❚

STRUCTURES 120400 114650

450

10b 1500

10a

P\EDEPNUTÉ TÁHLO 1200/500 mm

6000

3900

10c

10d

11

48


❚

5/2012


Předpínání bylo vnášeno po dosažení 100 % pevnosti betonu kotevních bloků a probíhalo ve dvou fázích. První fáze (cca 50 %) byla vnesena před montáží ocelové konstrukce, druhá fáze (dopnutí) po dokončení ocelové konstrukce bez střechy. Před napínáním bylo táhlo zasypáno hutněnou zeminou. Nejdříve se napínal střední kabel, následně krajní kabel na straně hřiště a jako poslední krajní kabel na straně tribun. Napínání probíhalo z obou stran. Při předpínání kabelů byla eliminována ztráta dotvarováním předpínací výztuže (a to její výrobní část) podržením lana při napínání cca 300 s. Architektonický návrh Projekt Statika (železobetonové konstrukce) Statika (ocelové konstrukce) Dodavatel Termín výstavby

Prof. akad. arch. Jindřich Smetana, Ing. arch. Dana Matoušová, Ing. arch. Jan Bürgermeister AED project, a. s. HSD statika, s. r. o., Ing. Petr Skála EXCON, a. s., Ing. Vladimír Janata, CSc. FRK, s. r. o. listopad 2010 až červen 2012

Tab. 1 Použité materiály pro kotvení ocelového oblouku střechy VIP tribuny ❚ Tab. 1 Materials used for anchoring the steel arch of the roof of the VIP stands

Předepnuté táhlo Kotevní blok Kotevní prvek

Kabely

Betonářská výztuž

C30/37-XC4-XA2 – S3 C30/37-XC4-XA2 – S3 S 355 Celozapouzdřený předpínací systém v plastu – kategorie PL2 Kabelové kanálky VSL PT-Plus 100 Kotevní systém CS 2000 6-19 Plus – 6x Lana Y1860S7, průměr 15,7 mm, 19 lan / kabel Celkem tři kabely CS 2000 6-19 Plus 10505 (R)

Prof. akad. arch. Jindřich Smetana Anima, s. r. o. e-mail: [email protected], www.anima-tech.cz Ing. Petra Klimčuková AED project, a.s. e-mail: [email protected], www.aedproject.cz Ing. Petr Skála HSD statika, s. r. o

Z ÁV Ě R

e-mail: [email protected], www.hsdstatika.cz

Zimní stadion v Chomutově získal ocenění v soutěži Steel Design Awards 2011 a také 2. cenu v soutěži Stavba roku Ústeckého kraje 2011.

Ing. Vladimír Janata EXCON, a. s. e-mail: [email protected], www.excon.cz

12

Obr. 9 Výkres základů VIP tribuny letního stadionu ❚ Fig. 9 Drawing of the foundations of the VIP stands Obr. 10 Železobetonový kotevní blok pro založení ocelového oblouku střechy VIP tribuny, a) příčný řez, b) podélný řez, c) pohled po osazení oblouku, d) detail kotev ❚ Fig. 10 Reinforced anchoring block for founding the steel arch of the roof, a) cross section, b) longitudinal section, c) view after placing the arch, d) detail of the anchors Obr. 11 Letní stadion po dokončení ❚ Fig. 11 Summer soccer area

5/2012

❚

Obr. 12 Slavnostní otevření Letního stadionu 12. července 2012 – fotbalový zápas domácího týmu Chomutova se Spartou Praha ❚ Fig. 12 July 12, 2012 – Official opening of the Summer arena – a match played by the host Chomutov vs. Sparta Praha

Fotografie: 1a, 1b, 8a, 11, 12 – Filip Šlapal; 2 až 7, 8b, 9 – Tomáš Branda; 10a až d – archív společnosti HSD statika.


❚

STRUCTURES

REŠERŠE Z ČASOPISŮ P O LY P R O P Y L E N O VÁ V L Á K N A VE VYSOKOHODNOTNÉM BETONU – MECHANISMUS C H O VÁ N Í P Ř I P O Ž Á R U Konstrukční prvky a nosné konstrukce z vysokohodnotného betonu musí v zásadě být chráněny, aby se zabránilo explosivnímu odprýskávání betonu, a konstrukce byly schopny uživatelům zajistit při možném požáru ochranu v dostatečném časovém limitu. Až do současnosti byla jako nejúčinnější ochrana proti explosivnímu odprýskávání používána polypropylénová vlákna přimíchaná do betonové směsi. Třebaže efektivita vláken může být stanovena empiricky, diskuze o mechanismu ochrany proti odprýskávání neutichají. Článek shrnuje současné teorie zabývající se chováním polypropylénových vláken ve vysokohodnotném betonu během požáru a představuje některé inovativní metody analýzy procesů probíhajících na mikro úrovni konstrukce. Výsledky ukazují, že současně s teplotním rozkladem polypropylenových vláken, po nichž zůstává velké množství jemných pórů, probíhá vlivem teplotního zatížení i tvorba mikro trhlinek a jejich růst do jemné sítě a že oba procesy jsou vzájemně úzce propojeny. To umožňuje uvolnění vnitřních napětí (mechanický efekt) a formování systému jemných vzájemně propojených kanálků, kterými mohou z materiálu unikat vodní páry (efekt permeability). Pistol K., Weise F., Meng B.: Polypropylen-Fasern in Hochleistungsbetonen, Wirkungsmechanismen im Brandfall, Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 7, S. 476–483

D B V- P R Ů V O D C E P O U Ž Í VÁ N Í M BETONOVÉ „KOSMETIKY“ NA POVRŠÍCH POHLEDOVÝCH BETONŮ I při nejlepší přípravě, plánování a provádění se na pohledových betonových površích mohou objevit různé pohledové nedokonalosti, chyby a poruchy, např. barevná nevyrovnanost, nadměrné množství pórů nebo ulámané rohy. Tyto defekty lze opravit či „zamaskovat“ pomocí profesionální betonářské kosmetiky. Protože v této oblasti nejsou zatím žádná doporučení či standardy postupů, připravuje německá betonářská společnost (der Deutsche Beton- und Bautechnik-Verein, DBV) průvodce a doporučení pro tuto oblast, aby zajistila určitou podporu výrobcům betonových konstrukcí a prvků s vysokou požadovanou estetickou kvalitou povrchu. Kosmetické práce vždy vyžadují bezvadně připravený podklad. V případě nedostatečně připraveného podkladu musí být nejdříve opravena konstrukce a teprve po té lze přistoupit k řešení povrchu. Článek popisuje předběžné podmínky použití, možnosti, omezení a jednotlivé technologie kosmetiky betonu a jejich široké variace od jednoduché ruční práce až po vysoce náročnou uměleckou práci. Vyzdvihuje proces vyhledávání nedostatků, shromažďování, ověřování a porovnávání příčin a důsledků, jejich katalogizaci spolu s příslušným nápravným opatřením a plánem kvality. Článek je ukončen příkladem realizované rekonstrukce prefabrikovaného betonového prvku s povrchem vzniklým otiskem OSB desky. Goldammer K.-R.: DBV-Sachstandbericht „Betonkosmetik“ an Sichtbetonbauteilen, Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 7, S. 490–494

49


❚

STRUCTURES

SKOKANSKÝ MŮSTEK V ŠČUČINSKU, ASTANA V KAZACHSTÁNU ❚ SKI JUMP IN SCHUCHINSK, ASTANA, KAZAKHSTAN

1a Na severu Kazachstánu u města Ščučinsk se v současné době staví skokanský můstek pro lety na lyžích. Na železobetonové věži jsou osazeny dvě nájezdové dráhy, což je absolutní novinka ve stavbě skokanských můstků. ❚ A big ski jump for ski-flying is being built these days in Kazakhstan. A single tower with two areas of relief, which is absolutely unique in ski–jumps construction.

Již v samotném počátku návrhu můstku pro skoky na lyžích, který se právě staví na severu Kazachstánu, byly z hlediska péče o ochranu přírody a krajinářských úprav prostředí zamítnuty varianty, při kterých by byla nezbytná těžba a umělé násypy ve velkém měřítku. Zásah do celkového rázu krajiny ve formě „kráteru“ je mnohem citlivější než vytvoření umělého svahu. Proto byl celý areál osazen pod úroveň okolního terénu, můstek je pokračováním geometrických tvarů povrchu krajiny a „narušuje“ ji pouze věž pro roz-

2 3

aste CONSTRUCTION ltd. Prof.DI Christian Aste Innsbruck I Austria

Obr. 1 Vizualizace, a) můstek tvarově navazující na okolní terén, b) východní konkávní strana skokanského můstku, c) příhradové konstrukce nájezdových drah, „kotel“ s tribunami pro diváky a věž pro rozhodčí ❚ Fig. 1 Visualization, a) the jump, shaped in continuation with the surrounding terrain, b) eastern concave side of the ski jump, c) truss constructions of the start-up tracks

aste ARCHITECTURE Arch.DI Kathrin Aste Innsbruck I Austria DI Frank Ludin DI Alexander Mühlauer

mabetex GROUP Lugano I Switzerland DI Mustafa Ibrahimi DI Afrim Veliu

Obr. 2 Půdorys celého areálu ❚ Fig. 2 Ground plan of the whole area Obr. 3 Řez železobetonovou věží ❚ Fig. 3 Cross section of the reinforcedconcrete tower Obr. 4 Betonáž věže ❚ Fig 4 Concreting of the tower

Kathrin Aste, Frank Ludin, Architektonický návrh Alexander Mühlauer Kathrin Aste, Frank Ludin, Projekt Peter Griebel Spolupráce Aste / Weissteiner na projektu Projekt 2006 až 2011 2009 až 2013 (předpokládaný Výstavba termín dokončení)

50


❚

5/2012


1b

STRUCTURES

1c

hodčí. Harmonické linie skokanského můstku plynou jako organická součást krajiny a přecházejí v arénu hlediště, která je tvarována promyšleně umístěnými komponenty stupňů, plošin a ostatních konstrukcí. Skokanský můstek se skládá z věže a ze dvou nájezdových drah, což představuje absolutní novinku. Umístění a orientace skokanského můstku byly ovlivněny převládajícím směrem větrů, topografickými nezbytnostmi celého areálu a umístěním přilehlého sportovního centra. Železobetonová věž ve tvaru písmene V rozšiřující se směrem k vrcholu navozuje dojem pohybu. Směrem na západ je spodek věže konvexní a na východní straně konkávní. Plochy dvojí křivosti jsou přerušené otvory, které korespondují s geometrií povrchu věže. Subtilní příhradová konstrukce nájezdových drah budí dojem strojních součástí uložených na betonové věži a je výrazně od-

5/2012

❚

❚

lišná od zbytku celé konstrukce. Nový „kopec“, který vznikl pod odrazovou hranou nájezdových drah, je tvarově čistý a plynule navazuje na obě dráhy. Věž pro rozhodčí je na severozápadním okraji arény. Hlavní tribuny tvoří opěrný systém zahloubeného doskočiště, jejich příčný řez má tvar strmě stoupající paraboly a navozuje požadovaný efekt „kotle“. Tribuny jsou navrženy pro 21 860 diváků. Tak velký počet je dán jednak přirozenou topografií místa a jednak vhodně zvolenou konstrukcí tribun. V Kazachstánu vzniká nový areál pro lety na lyžích, který byl navržen s respektem k okolní krajině a po konstrukční stránce jde o novinku v návrzích můstků – dvě nájezdové dráhy z jedné věže. Redakce děkuji architektonickému ateliéru LAAC Architekten za poskytnuté podklady a fotografie. Připravila Lucie Šimečková


4

51

SANACE A REKONSTRUKCE

❚

REHABILITATION AND RECONSTRUCTION

STATICKÉ ZKUŠENOSTI PŘI NÁHRADĚ HISTORICKÉ PLASTIKY ❚ STATIC EXPERIENCE WITH SUBSTITUTION OF HISTORIC SCULPTURE Zdeněk Bažant, Jiří Strnad Podle okolností bývá nutné zkoumat a zhodnotit historické plastiky. Jindy se zase navrhují či posuzují jejich nosné konstrukce. Článek popisuje práce spojené s náhradou významného brněnského sousoší, s návrhem a výrobou jednotlivých kopií plastik a jejich osazením na původní místa. ❚ According to the circumstances it is necessary to examine and evaluate damaged historic statuary. Some other time their load bearing structures are designed or examined. This article describes problems with substitution of significant sculpture in Brno, its new design, manufacturing and their erection on the original place.

Z K U Š E N O S T I S P O S U Z O VÁ N Í M A N AV R H O VÁ N Í M PLASTIK

Čas od času je nutné se po stránce ověřování materiálového složení a statického působní zabývat i konstrukcemi, které nemají funkci nosnou nebo dělící, ale dotvářejí stavbu či její okolí esteticky. Jedná se o sochy, reliéfy nebo jiné architektonické doplňky, převážně historického původu a odpovídající výtvarné hodnoty. Pokud dochází k rekonstrukci stavby, jejíž součástí je příslušná plastika, je nezbytné se mimo vlastní stavbu zabývat i stavem jejich součástí, které spolu s objektem dotvářejí jeho vzhled. V minulosti se na PVÚ VUT a ÚBZK FAST VUT v Brně řešila různá zadání, spojená s výzdobou různých areálů a objektů. Staticky byly řešeny např. podstavec pro skulpturu koně, podstavec pod plastiku v nádvoří radnice, základy ozdobných stožárů v Lanžhotě, plastiky na UH v Brně [5]. Návrhy posuzovatelů a projektantů statiky byly vyžadovány odborníky, kteří tyto památky zřizovali nebo restaurovali. Posuzovatelé se vždy přísně drželi pokynů, které byly těmito umělci v rámci zadání expertíz požadovány. POPIS ÚKOLU

Počátkem roku 2011 byl proveden průzkum a zhodnocení stavebně-statického stavu sousoší „Zdraví“, umístěného na fasádě významného brněnského objektu (obr. 1). Posuzovatelé měli k prostudování dostupné podklady [1, 2, 3, 8], při vypracování posudku použili literaturu [5, 6, 7]. Vzhledem k stáří (cca devadesát roků od jejich instalace) byly sochy porušeny prasklinami a odpadáváním částí povrchových vrstev. Požadováno bylo nejprve provést opakované podrobné vizuální kontroly všech postav sousoší a následně, s přihlédnutím k poškození soch, je prověřit citlivou sondáží. Výsledkem průzkumu měl být návrh na opravu nebo celkovou náhradu soch. P O P I S Č Á S T I S TAV B Y S E S O U S O Š Í M

Jedná se o hlavní vchodové průčelí se sloupovou kolonádou, sochařskou výzdobou a terasou, které byly součástí architektury bývalé Okresní nemocenské pokladny, postavené podle projektu Ing. arch. Jindřicha Kumpošta v letech 1920 až 1924. Sochařskou výzdobu tvoří sedm alegorických mužských postav v nadživotní velikosti (šest klečících postav má skloněnou hlavu a prostřední sedmá je vztyčená), uložených na krátkých nosnících, spočívajících na obvodové zdi stav52

1

by a na hlavicích sloupů. Figurální výzdoba je prací sochaře Václava Tomáše Macha. Sochy jsou nedílnou součástí architektury původní stavby, jedná se o brněnskou kulturní památku; bez soch by objekt výrazně ztratil na umělecké hodnotě. Symbolika soch byla v minulosti vykládána různě. Stav sousoší Konstrukce sloupů a celého vstupu bylo nutné opatřit lešením a ochranným obalem. Toto preventivní zajištění bylo namístě, neboť nebylo možné vyloučit pád omítky a povrchových vrstev z některé postavy na vnější vstupní schodiště. U sloupů, krátkých průvlaků se sochami a vlastních soch bylo konstatováno, že již dříve byly tyto prvky opravovány zaplňováním prasklin a spár. V nedávné minulosti byla provedena rekonstrukce pat sloupů, která v době průzkumu byla ukončena [2]. Z prohlídek [1], provedených jednak zvenčí z lešení a jednak z balkonu s použitím nedestruktivního ohledání, byly zjištěny závažné projevy degradace, projevující se s rozdílnou intenzitou na každé jednotlivé postavě (obr. 2). Jednalo se zejména o všesměrné praskliny, někde natolik široké, že při změně počasí (vysoká teplota, déšť, mráz, sníh) docházelo k částečnému rozvolnění povrchové vrstvy postav a k pádu částí povrchové vrstvy – to zdůvodňovalo ochranné zajištění vstupní části stavby. K získání dalších a podrobných informací byly prozkoumány již dříve provedené sondy do jednotlivých soch [1, 3]. Bylo zjištěno, že vlastní hmotou soch, vytvářející jejich tvar, byl umělý kámen (vápenocementová malta), který je poměrně tvrdý (stanovena zaručená pevnost v tlaku 30 MPa). Frakce plniva byly však velmi jemné a nepřispívaly příliš k tuhosti soch, zato však způsobovaly do jisté míry jejich křehkost. Sondování také odhalilo, že již ve dvacátých létech bylo tehdejšímu architektovi, respektive sochaři jasné, že plastiky by měly být co možná nejvíce odlehčeny; proto byly do hmoty soch vloženy pálené cihly.


❚

5/2012


❚

2


3 ❚

Obr. 1

Tvar soch

Obr. 2

Poškozená socha

Fig. 1 ❚

Form of statues Fig. 2

Obr. 3 Výroba nové sochy v dílně of new statue in a workroom

❚

Damaged statue Fig. 3

Manufacturing

Pro udržení tvaru byly postavy vyztuženy kovovou výztuží, která nebyla příliš vhodně rozložena v objemu soch a do jisté míry přispívala k jejich degradaci (tj. více tlakem/tahem namáhané části postav mohly být již tehdy, s přihlédnutím k druhu namáhání, lépe vyztuženy). Zjištěné vyztužení soch bylo minimální – použity byly ∅ 20 (po jednom v obou pažích sehnutých postav a jeden v oblasti zad u postavy vztyčené). Tato skutečnost nezaručovala v delším časovém období bezpečné přenášení hmotnosti plastik na krátký podkladový průvlak (u sehnutých postav je to tlak v pažích soch, u vztyčené sochy pak tah v oblasti zad) [1]. Krátké průvlaky pod sochami byly provedeny z vyztuženého betonu pevností třídy orientačně C12/15. Uprostřed na dolní straně průvlaku byly nalezeny tři nestandardní ploché profily 4/20 mm (druh oceli nezjištěn) a třmínky v různých vzdálenostech [1]. ZJIŠTĚNÉ PORUCHY PLASTIK

Vlastní objekt nevykazoval žádné zjevné poruchy – nebyly zjištěny trhliny nebo známky deformací stěn stavby. Také hlavní původní fasáda domu byla relativně zachovalá. Nelze jednoznačně o všech plastikách říci, že jejich stav byl havarijní. Obecně v nejhorším stavu byly dvě ze sedmi plastik. Je však možné konstatovat, že i ostatní sochy byly těžce narušeny prasklinami vyvolanými deštěm, sněhem, mrazem a slunečním zářením, dále problematickými minulými opravami a také zvláštním výrobním postupem v době jejich vzniku. Uváží-li se, že podobné trhliny se obvykle opravují citlivým navrtáním po zhruba 150 až 200 mm a proinjektováním s mírným přetlakem jemnou cementovou maltou, pak lze hodnotit původní způsob opravy jako sporný. 5/2012

❚

Výsledky průzkumu: • Objekt i sochy byly již cca devadesát staré. • Stav jednotlivých soch byl různý, některé byly havarijní,

zbytek soch byl narušen degradací materiálu. Při bližším ohledání bylo na první pohled zřejmé, že celkový stav soch vyžadoval generální rekonstrukci. • Jakým způsobem byly sochy vyráběny, není dnes jasné. Mohlo se tak stát přímo na místě uložení nebo byly plastiky vyrobeny jinde a následně osazeny. • Materiál, z něhož byly sochy vytvořeny, nebyl již dostatečně trvanlivý, byl křehký, degradoval a praskal, části soch se odlamovaly. • Pro vylehčení soch byly použity pálené cihly různých druhů – přitom rozdíl hmotnosti materiálu soch a cihel není příliš velký (cca 19 až 24 kN/m3). • Každá socha byla vylehčena jinak. • Vyztužení plastik bylo navrženo a provedeno nekonstruktivně, sochy se deformovaly a porušovaly tlakem/tahem. • Již v minulosti byly sochy povrchově opravovány, opravy nebyly příliš účinné. Navržená doporučení: • Sochy nahradit kopiemi. • Veškeré práce spojené s odstraňováním starých a instalací nových plastik musí být projednány a odsouhlaseny s odpovědnými pracovníky památkové péče. • Původní sochy se musí přesně tvarově zdokumentovat. • Při odstraňování soch z místa jejich osazení postupovat s mimořádnou opatrností, neboť sochy se přitom mohou zcela nebo zčásti rozpadnout. Doporučeno bylo zpracovat demontážní postup v jednotlivých krocích. • Některé z více zachovalých soch měly být při odstraňování zváženy. • Nové sochy by měly být maximálně stejně hmotné, lépe lehčí než sochy původní • Nové sochy by měly být zpevněny vhodně navrženou výztuží. • Sochy by měly být vhodně ukotveny do železobetonu původního krátkého průvlaku, např. kovovými trny.


53


❚

REHABILITATION AND RECONSTRUCTION 4a

Obr. 4 Vyztužení soch of statues

❚

Fig. 4

Reinforcement design

Obr. 5 Doprava soch na nákladním autě statues on a truck Obr. 6 Upevňování sochy na závěs suspension

54

❚

❚

Fig. 5

Fig. 6

4b

Obr. 7 Přesun sochy jeřábem of the statue

Transport of the

Obr. 8

Osazení sochy

Obr. 9

Nové sousoší

❚ ❚

❚

Fig. 8 Fig. 9

Fig. 7

Crane transport

Erection of the statue New sculpture

Statue fixing on the

5

6

7

8


❚

5/2012


❚


9

Literatura: [1] Prohlídka sousoší, fotodokumentace a zkoušky prováděné na místě samém a v laboratoři. VUT v Brně, FAST, ÚSZ (O. Anton, P. Cikrle 03/2011) [2] Prohlídka opravy pat sloupů pod plastikami, fotodokumentace 03/2011 [3] Lokální sondování soch (firma Marston-CZ, s. r. o., Brno 02/2011) [4] Demontáž, výroba a osazení soch (firma D. N. Neuwirth, Brno 11/2011) [5] Svoboda M., Bažant Z.: Statický projekt monumentálních plastik na ÚH v Brně. Sborník PVÚ VUT Brno, 1983 [6] Pume D., Čermák F.: Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí. Praha, Arch 1998 [7] Bažant Z., Klusáček L.: Statika při rekonstrukcích. 5. vydání, Cerm 2010 [8] Pelčák P.: Jindřich Kumpošt 1891–1968. Monografie a výstava [online]. Archiweb.cz, 2006-12-13, [cit. 29. 05. 2010] [9] Tč. platné ČSN a EN (včetně zrušených titulů, změn a doplňků)

nosti soch byly do forem vkládány vylehčující bloky polystyrénu. Pro konstrukční beton byla navržena speciální směs, projektem doporučený lehký beton nebyl použit. Směs byla vyrobena z bílého portlandského cementu Holcim EN 197-1 CEM I 52,5 N (balení v papírových pytlích po 25 kg) a bračického písku v poměru 1 : 3. Vyrobený zavlhlý beton (velmi suchý) byl do formy ručně velmi pečlivě dusán po malých vrstvách. Nepoužívalo se vibrování, forma byla příliš křehká. Výsledný výrobek byl po odbednění do celkového zatvrdnutí ponechán v dílně. Barevnost povrchu byla mírně nahnědlá, drobné nepřesnosti v místech styku sádrových forem a eventuálních drobných povrchových kazů byly zbroušeny a opraveny; byla též provedena finální oprava povrchu soch. D O P R AVA S O C H N A S TAV B U A M O N TÁ Ž

• Krátký průvlak měl být přepočítán na novou hmotnost

soch (není nutné, pokud nové sochy budou stejně hmotné či lehčí). • Na instalaci nových soch měl být zpracován montážní postup, rozčleněný do kroků. • Při všech fázích opravy by měl být na místo samé povolán statik.

V dílně byly sochy uloženy mostovým jeřábem (hmotnost soch cca 1 600 kg) na dřevěný rošt. Na místo montáže byly pak sochy (včetně roštu) postupně a velmi opatrně dopraveny na nákladním voze (obr. 5). Pro zvedání soch na fasádu se použil autojeřáb (obr. 6, 7). Doba potřebná pro osazení byla poměrně krátká – cca 3 h. Jednotlivé plastiky byly usazeny na na kovovou desku s trny, podkladová plocha a trny byly upraveny vhodnou maltou [4] (obr. 8).

NÁHRADA PLASTIK

Sochy byly odstraněny, tj. na místě samém byla provedena jejich šetrná demolice. Do nových soch byla projektem navržena konstruktivní výztuž [4]. Nové sochy byly vyrobeny v dílně (obr. 3). Pomocí odlitků soch byly vytvořeny formy, do kterých se vkládala výztuž (obr. 4). Je třeba poznamenat, že původní návrh vyztužení byl při realizaci výrazně modifikován. Pro snížení hmot5/2012

❚


Doc. Ing. Zdeněk Bažant, CSc. e-mail: [email protected] Ing. Jiří Strnad, Ph.D. e-mail: [email protected] oba: FAST VUT Brno Ústav betonových a zděných konstrukcí Veveří 331/95, 602 00 Brno

55


❚


ZVÝŠENÍ ÚNOSNOSTI STROPNÍ DESKY S WÜNSCHOVÝMI HLAVICEMI ❚ INCREASE OF BEARING CAPACITY OF THE FLOOR SLAB WITH WÜNSCH CAPITALS Pavel Beran

S TAV P Ř E D R E K O N S T R U K C Í

Článek se věnuje problematice zesílení stropní

Popis konstrukce Řešená skladová hala má jedno podzemní a jedno nadzemní podlaží, půdorysné rozměry jsou přibližně 25 x 56 m. Z hlediska zatížení a užívání je stropní deska rozdělena na dvě části. Ve své větší části je strop pojížděn vysokozdvižnými vozíky a je na něm skladován materiál na paletách. Ve své druhé části je deska převážně zatížena regály, ve kterých je drobný kusový materiál, přičemž mezi regály je umožněn jen pohyb osob. Deska je podporována ocelobetonovými sloupy v rastru 6 × 6 m, obvodovými železobetonovými stěnami a příčnou stěnou. Na sloupech jsou osazeny prefabrikované dodatečně předpínané kónické Wünschovy hlavice o průměru 2,8 m z betonu B600, který odpovídá třídě betonu C45/55. Mezi hlavicemi byla provedena železobetonová deska tloušťky 260 mm z betonu třídy B250, který odpovídá třídě betonu C16/20 [8]. Stropní železobetonová deska byla na svém obvodu a v místě příčné stěny opatřena náběhy. Po obvodu je tedy deska částečně vetknutá do železobetonových stěn. Návaznost desky, hlavice a sloupu je uvedena na obr. 1. Dle výkresové dokumentace měla stykem desky a hlavice procházet radiální výztuž, která měla být zabetonována do hlavice při výrobě. V oblasti styku byla projektována prstencová výztuž při horním povrchu desky. Pomocí tohoto kon-

konstrukce, která je tvořena prefabrikovanými dodatečně předpínanými Wünschovými hlavicemi a železobetonovou deskou. Pomocí nabetonávky byla výrazně zvýšena únosnost konstrukce. Po realizaci byla její spolehlivost ověřena zatěžovací zkouškou. ❚ This paper is focused on the reinforcement of the structure which is created of prefabricated post-tensioned Wünsch capitals and a reinforced concrete slab. The bearing capacity of the structure was significantly increased by means of concrete overlay. The reliability of the structure was verified by the loading test which was made after realisation.

Článek se věnuje popisu rekonstrukce stropní desky ve skladové hale, která byla postavena v 70. letech 20. století, v areálu Cembrit, a. s., v Berouně. Vlastní konstrukce je tvořena prefabrikovanými dodatečně předpjatými Wünschovými hlavicemi, které jsou podporovány ocelobetonovými sloupy, a stropní deskou, která byla dodatečně dobetonována mezi hlavicemi. Tato stropní deska je pojížděna vysokozdvižnými vozíky a zároveň je na ní skladován materiál. Během užívání stropu se zjistilo, že při pojíždění konstrukce vysokozdvižnými vozíky se deska chvěje („plave“). Ve stropní konstrukci byly také zjištěny trhliny, které prostupovaly skrz celou tloušťku desky. Vlastník objektu oslovil odbornou firmu, aby zjistil únosnost konstrukce stropu a příčinu poruch. 1

strukčního opatření měl být zabezpečen přenos sil mezi deskou a hlavicí. Dle konzultace s Prof. Ing. Jaroslavem Procházkou, CSc., bylo však zjištěno, že se tyto stropy někdy realizovaly i bez radiální výztuže na styku mezi hlavicí a deskou. Absence této výztuže by neměla být problémem při použití prstencové výztuže v oblasti styku. Zjednodušené konstrukční opatření však není spolehlivé a několik podobných konstrukcí, které měly nekónické hlavice, se v minulosti zřítilo. Pro ověření přítomnosti výztuže proběhl průzkum konstrukce a bylo zjištěno, že v oblasti styku se nachází pouze prstencová výztuž (obr. 2). Vlastní železobetonová deska byla dle projektu vyztužena betonářskou výztuží při spodním povrchu v celé ploše. Při horním povrchu byla vyztužena na obvodu, tedy v místě vetknutí desky do stěn. Únosnost původního stropu Pro výpočet vnitřních sil na stropní desce byl vytvořen numerický model konstrukce v programu FEAT 2000 (obr. 3), který zahrnoval kromě samotné desky s hlavicemi i sloupy a stěny, které podporují desku. Vliv náběhů a kónický tvar hlavic byl v globálním modelu stropní konstrukce aproximován dvanácti soustřednými deskami kruhového tvaru, z nichž každá měla jinou tloušťku. Tloušťka dvou sousedních desek se lišila o 20 mm a byla pro každou desku v celé ploše konstantní. Tento globální model byl zatížen jednotlivými zatěžovacími stavy, jako je např. zatížení v ce-

2

56


❚

5/2012


3


4

lé ploše, v pruzích, šachovnicové nebo vysokozdvižnými vozíky. Pro věrnější popis chování hlavice byly vytvořeny dva její numerické modely. První z nich byl 3D model hlavice ve FEATu, který se skládal z plošných částí konstrukce. V tomto modelu byla kuželová plocha hlavice aproximována 72 rovinnými plochami (obr. 4). Správnost postupu aproximace zakřivené plochy rovinnými plochami byla ověřena v [1]. Model hlavice byl zatížen reakcemi desky, které byly získány z globálního numerického modelu konstrukce, a předpětím v úrovni obvodového prstence hlavice. Předpětí bylo během realizace původní konstrukce vyvozeno pomocí napínání patentovaného drátu, který byl „omotáván“ kolem obvodu hlavice. Tahové napětí ve výztuži vlivem zakřivení vyvozuje radiální tlaky na obvodu hlavice a kompenzuje tak účinky zatížení od vlastní tíhy a užitného zatížení. Nutno ještě poznamenat, že předpětí bylo vypočteno po ztrátách v čase t = ∞. Tento model byl použit pro posouzení namáhání hlavice v radiálním směru. Druhý numerický model hlavice byl vytvořen v programu ADINA, ve kterém byla hlavice vymodelována jako 3D těleso (obr. 5). Pro numerické řešení byly použity 3D prvky. V tomto modelu byla hlavice zatížena předpětím v čase t = ∞ a průměrnou hodnotou reakce mezi deskou a hlavicí. Model byl použit pro posouzení hlavice na protlačení a namáhání hlavice v tangenciálním směru. Výpočtem bylo zjištěno, že kritickým místem celé stropní konstrukce je styk desky a hlavice. Únosnost stávající konstrukce byla snížena, protože chybí výztuž, která měla dle projektu procházet stykem hlavice a desky. Statickým výpočtem byla únosnost stanovena na 11 kN/m2. V případě, že by 5/2012

❚

❚

o únosnosti desky rozhodovala spodní tahová výztuž, byla by zatížitelnost desky 15 kN/m2. Trhliny, které prostupovaly skrz celou tloušťku konstrukce, byly pravděpodobně způsobeny absencí horní tahové výztuže v desce. V případě, že je deska zatížena v pruzích, vznikají v nezatížených pruzích záporné momenty, které při hodnotě plošného zatížení 7,5 kN/m2 překračují návrhovou hodnotu momentu únosnosti průřezu z prostého betonu.

Obr. 1 Návaznost desky, hlavice a sloupu – původní stav ❚ Fig. 1 Contact among slab, capital (head) and column – original stage Obr. 2 Horní výztuž v oblasti styku hlavice a desky ❚ Fig. 2 Upper reinforcing bars in the region of contact between capital and slab Obr. 3 Globální numerický model konstrukce – zatížení v pruzích ❚ Fig. 3 Global numerical model of the structure – loading in zones Obr. 4 2D model hlavice – zatížení krajní hlavice ❚ Fig. 4 2D numerical model of the capital – loading the corner capital

REKONSTRUKCE – ZVÝŠENÍ ÚNOSNOSTI

Cílem bylo zvýšit zatížitelnost stropní desky v prostoru, který je pojížděn vysokozdvižnými vozíky, z hodnoty užitného zatížení 11 kN/m2 na hodnotu 25 kN/m2. Návrh zesílení Pro zvýšení únosnosti stropní desky na požadovanou úroveň bylo navrženo nadbetonování vrstvou o tloušťce 160 mm s odpovídajícím vyztužením. Spřažení Pro plné spolupůsobení nabetonované desky s deskou původní bylo nutné zajistit spřažení obou vrstev. V první fázi byla odstraněna stávající stěrková povrchová úprava podlahy spolu se zdrsněním povrchu stávající betonové desky pomocí frézování. Tímto bylo dosaženo vyšší hodnoty tzv. hrubosti povrchu, tak aby odpovídala kvalitě povrchu dosažené otryskáním vysokotlakým proudem vody. V dalším kroku byly do stávající desky osazeny spřahovací prvky. Do smykově nejvíce namáhaných míst, tj. v oblasti kontaktu hlavice a desky, byly vlepeny prvky Hilti – HCC-B. V prostoru přímo nad sloupem a v jeho okolí byl


navržen nižší počet spřahovacích trnů, protože posouvající síly a namáhání přebírá předpjatá hlavice. Směrem k ose sloupu roste velmi rychle posouvající síla. V blízkosti sloupu jsou hodnoty posouvající síly tak velké, že není možné je přenést pomocí výše uvedených spřahovacích prvků. Pro statické propojení půdorysně protilehlých částí nabetonované desky nad hlavicemi byla proto k hornímu povrchu nabetonávky nad sloupy vložena tahová výztuž. Pro spřažení původní a nabetonované desky v celé ploše byla použita lepená výztuž – ohnutý prut betonářské výztuže, dva kusy na m². Při spřažení desek zabraňují spřahovací prvky „nadzvednutí“ nově nadbetonované vrstvy betonu od původní desky, čímž je dosaženo spolupůsobení obou vrstev. Dle [2] má být hodnota únosnosti kotvy v tahu alespoň 11,1 kN na spřahovací prvek. Hodnota tahové únosnosti prvku závisí na hloubce kotvení do původní desky a nabetonávky. Je zřejmé, že tato tahová únosnost závisí i na vzdálenostech mezi jednotlivými prvky a třídě betonu. Smykové síly, které vznikají mezi nabetonovanou vrstvou a původní deskou, jsou přenášeny ze57


❚

REHABILITATION AND RECONSTRUCTION Obr. 5 3D model hlavice – rozložení prvního hlavního napětí – zatížení: předpětí, stálé a užitné 20 kN/m2 ❚ Fig. 5 3D numerical model of cupital – distribution of the first principal stress – loading: prestress, permanent, live load 20 kN/m2 Obr. 6 Globální model konstrukce – průběh ohybových momentů od zatížení v pruzích ❚ Fig. 6 Global numerical model – distribution of bending moments which is caused by the loading in zones Obr. 7 Řez 3D modelem hlavice – normálové napětí ve směru tangenciálním ❚ Fig. 7 Cutting plane of the 3D model of capital – normal stress in tangential direction Obr. 8 Provádění nabetonované vrstvy ❚ Fig. 8 Realization of concrete overlay Obr. 9 Průběh poměrného přetvoření v nabetonávce ❚ Fig. 9 History of the strain in a concrete overlay

5 6

tlačení, výrazně zvýšila únosnost styku hlavice a desky a zlepšila statické chování konstrukce v oblasti hlavice, jelikož v původní desce chyběla horní výztuž nad hlavicí. Styk hlavice a desky Únosnost styku hlavice a desky byla zvýšena pomocí nabetonované vrstvy tloušťky 160 mm, do které byla při horním povrchu vložena podélná tahová výztuž dostatečně zakotvená za oblast styku. Únosnost byla dále zvýšena vložením 4 × 2 × U65 / hlavici do nabetonované vrstvy. Tyto ocelové nosníky byly vetknuty do nabetonované vrstvy v oblasti desky mezi hlavicemi, přičemž zasahovaly nad hlavici cca 150 mm. Přesah ocelových nosníků o hodnotě 150 mm tak zvyšuje únosnost na protlačení a brání propadnutí desky mezi hlavicemi.

7

jména drsností (hrubostí) povrchu původní desky. Nově nabetonovaná vrstva tvoří konečný povrch průmyslové podlahy. Desku nebylo možné dilatovat obvyklým způsobem, jelikož původní deska také není dilatována. Nová vrstva má tendenci se během několika let po realizaci smršťovat, zatímco smrštění původní desky již proběhlo. Mezi těmito vrstvami budou proto vznikat síly, které je nutné přenést. Pro tento účel byl při realizaci navýšen počet spřahovacích prvků na obvodu stropní desky, podrobněji viz [2]. Síly od smrštění jsou přenášeny i pomocí drsnosti betonu a tahové výztuže v nabetonávce. Dal58

ším opatřením, které redukovalo nepříznivé účinky smršťování nabetonávky, bylo použití betonu s atypickým složením. Do betonu třídy C30/37 byla přidána přísada pro redukci smrštění – Stach Stachement AC 600. Množství této přísady bylo 1 % cementu. Předpokládané smrštění za 28 dní bylo 0,3 mm. V Ý Z T U Ž V N A B E T O N ÁV C E

Hlavice V prostoru nad hlavicí, na úrovni styku hlavice a desky, byla do desky vložena podélná výztuž ve dvou směrech. Tato výztuž zvýšila únosnost hlavice na pro-

Horní výztuž V původní stropní konstrukci chyběla i horní výztuž v ploše desky mezi hlavicemi. Protože při některých kombinacích zatěžovacích stavů dochází k tahovému namáhání při horním povrchu desky, bylo nutné k hornímu povrchu nabetonávky vložit minimální množství výztuže, které odpovídá požadavkům normy [3]. K hornímu povrchu nabetonávky byly vloženy i sítě, které zachycují síly od smršťování. Spodní výztuž Při zatížení stropní konstrukce plošným zatížením v pruzích vznikají ohybové momenty, které způsobují tah ve spodních vláknech v krajních polích v obou směrech. Hlavní vázaná výztuž byla však pouze v jednom směru (obr. 6). Momenty byly v původní des-


❚

5/2012


8


9

ce zachyceny pouze sítěmi u spodního povrchu. Při hodnotě plošného zatížení v pruzích 11 kN/m2 bylo množství této výztuže ve stávající desce dostatečné. Pro nově uvažované zatížení 25 kN/m2 by však vyztužení již nebylo vyhovující. Ke spodnímu povrchu nabetonávky byla proto přidána podélná tahová výztuž. Toto řešení je nestandardní, protože výztuž se obvykle dává do betonu k taženému povrchu, kde má nejvyšší účinnost. V tomto případě je ale nutné přihlížet ke skutečnostem, že tloušťka nadbetonávky je 160 mm, třída betonu je C30/37 a hodnota ohybového momentu nenabývá svého maxima v celé konstrukci. Kombinace těchto příčin způsobuje, že výztuž bude účinná i při spodním povrchu nadbetonávky, protože přetvoření výztuže při spodním povrchu nové vrstvy je vyšší než přetvoření betonářské výztuže na mezi kluzu. Přetvoření sítí při spodním povrchu desky je menší než je jejich tažnost, tudíž nedojde k jejich přetržení. Posouzení konstrukce Výpočet vnitřních sil v desce byl proveden pomocí globálního numerického modelu konstrukce (obr. 3), přičemž hodnoty zatížení byly určeny dle normy [4] a požadavků vlastníka, kombinace zatěžovacích stavů byly sestaveny dle normy [5]. Posouzení jednotlivých částí konstrukce proběhlo dle nyní platných norem [3, 6]. Vnitřní síly, které působí na hlavici, byly získány z 2D numerického modelu hlavice v programu FEAT 2000 a 3D modelu hlavice v programu ADINA. Kónická hlavice je vyztužena ve směru površek radiální výztuží při horním a spodním povrchu. Na svém obvodu je hla5/2012

❚

❚

vice vyztužena kruhovou výztuží, která tvoří „obruč“, kterou je hlavice stažena. V místě návaznosti hlavice na sloup je hlavice stažena dvěma silnými pruty ve tvaru kružnice. Ve střední části hlavice není žádná výztuž ve směru tangenciálním (kolmém k površkám). Veškeré tahové síly v tangenciálním směru přebírá výztuž na obvodu hlavice a výztuž v blízkosti návaznosti na sloup. Rozložení napětí a poloha výztuže je uvedena na obr. 7. Z AT Ě Ž O VA C Í Z K O U Š K A

Betonáž vrstvy tloušťky 160 mm proběhla dne 7. prosince 2011 po navlhčení původní stropní konstrukce (obr. 8). Zatěžovací zkouška následovala ve dnech 5. až 13. ledna 2012. Byly zkoušeny dva zatěžovací stavy. Prvním zatěžovacím stavem bylo zatížení v pruhu, který přiléhal k obvodové stěně. Do tří krajních polí bylo navezeno užitné zatížení o hodnotě 25 kN/m2. Následně byl změřen průhyb konstrukce, jehož hodnota nepřesáhla 3 mm. Naměřená hodnota průhybu odpovídá hodnotě vypočtené pomocí globálního numerického modelu. V druhém kroku bylo do stejného prostoru navezeno zatížení o hodnotě 35 až 37 kN/m2 [7]. V tomto případě byl průhyb konstrukce do 4 mm. Výsledek opět odpovídal očekávané hodnotě, která byla získána výpočtem. Při prohlídce spodní strany stropu bylo zjištěno, že ve stropní konstrukci při tomto zatížení nevznikly viditelné trhliny. Shodný postup byl použit i pro druhý zatěžovací stav, ve kterém byla čtyři pole v okolí hlavice zatížena užitným zatížením. Při tomto zatěžovacím stavu taktéž nedošlo k viditelným vadám, naměřené průhyby byly do 4 mm.


Literatura: [1] Beran P., Máca J., Kott J.: Vaults and Shells – Comparison of Numerical and Exact Solution, Engineering Mechanics 2007 [CD-ROM], Prague: Institute of Thermomechanics, AS CR, v. v. i., 2007 [2] Fastening Technology Manual Hilti HCC-B for concrete overlays – B 2.5, EC-2; 1992 [3] ČSN EN 1992-1-1, Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby [4] ČSN EN 1991-1-1, Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-1: Obecná zatížení – Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb [5] ČSN EN 1990, Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí [6] ČSN EN 1994-1-1, Eurokód 4: Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby [7] ČSN 73 2030, Zatěžovací zkoušky stavebních konstrukcí. Společná ustanovení [8] ČSN ISO 13822, Zásady navrhování konstrukcí – Hodnocení existujících konstrukcí

Během navážení zatížení na strop pomocí vysokozdvižných vozíků bylo od řidičů vozíků potvrzeno, že stropní konstrukce už při pojezdu nekmitá, „neplave“. Zatěžovací zkouškou bylo ověřeno, že stropní konstrukce je schopna bezpečně přenášet požadované zatížení. S L E D O VÁ N Í P O M Ě R N É H O PŘETVOŘENÍ BETONU

Před betonáží byla do prostoru nabetonované vrstvy osazena dvojice tenzometrů. Tenzometry byly uloženy přibližně ve výšce 94 a 122 mm nad horní úrovní původního stropu. Průběh odečteného poměrného přetvoření bě59


❚


hem dvou měsíců od betonáže je uveden na obr. 9. Z grafů je zřejmé, že maximální smrštění bylo 0,084 resp. 0,075 mm/m. Tato hodnota je výrazně nižší než předpokládaná, výrobcem betonové směsi zaručená hodnota.

RECENZE

Z ÁV Ě R

Dne 10. září 2012 se v pražském sídle Autoklubu České republiky uskutečnil křest knihy Naprej! Česká sportovní architektura 1567–2012, která byla vydána při příležitosti her XXX. olympiády v Londýně 2012 a 150. výročí založení Sokola. Napsal ji kolektiv osmi autorů v čele s Rostislavem Šváchou. Rostislav Švácha: „Naše kniha se věnuje architektonickým dílům, která od šestnáctého století po dnešek sloužila sportu a tělesné výchově. Napsal ji tým osmi převážně mladých akademicky vzdělaných historiček a historiků architektury, tedy lidí, kteří mají rozhodně víc společného s intelektuální než se sportovní oblastí. Pouze jeden z nás se stal členem spolku, který má sportování ve své agendě. Může se to jevit jako problém. Myslíme si totiž, že intelektuálové, a to nejen čeští, obvykle sportovce pokládají za svůj opak. A nepochybujeme, že sportovci spatřují svůj opak v intelektuálech. Nebylo proto pro nás snadné najít si k tématu architektury pro sport a tělesnou výchovu nějaký důvěrnější vztah, třebaže jsme už předem věděli, že pro svůj sport si jeho praktici dokázali objednávat vynikající stavby a že vůbec může být zajímavé zkoumat, jak se architekti od renesance po současnost vyrovnávali s proměnami jednoho vyhraněného druhu pohybů lidského těla. V dějinách sportu a tělesné výchovy v českých zemích nicméně najdeme pozoruhodnou epizodu, která dokazuje, že antagonismus mezi světem sportu a světem intelektuální práce nemusí být pro obě strany jejich věčným osudem. U počátků českého sportu v moderním smyslu tohoto slova, ale ještě zřetelněji u počátků moderní české tělesné výchovy jako masové a všem zájemcům otevřené aktivity, totiž stáli dva intelektuálové, vzdělaný finančník Jindřich Fügner (1822–1865) a historik umění a architektury Miroslav Tyrš (1832–1884). Oběma těmto přátelům se podařilo vtisknout tělesné výchově a sportu intelektuální obsah, pro nějž by se hodilo slovo ideologie. Přestože oba pocházeli z rodin českých Němců, rozhodli se, že se stanou Čechy a zapojí pohyb těla do služeb české národní emancipace. Jenom národ, jehož členové jsou obratní a silní, obstojí v konkurenčním boji s jinými národy, napsal Tyrš v roce 1871.“ Kniha obsahuje stručný výklad o šedesáti stavbách v českých zemích, od Velké míčovny na Pražském hradě (1567–1569) po zimní stadion v Chomutov (2006–2011). Je rozdělena do pěti kapitol, které odpovídají vývoji politických útvarů na dnešním českém území, ale mají zároveň něco společného s periodizací dějin architektury a periodizací dějin sportu. První kapitola Aristokratický sport je věnována stavbám, které byly určeny pro činnosti pokládané spíše za zábavu a přípravu na boj – lov, turnaje a karusely, střelba na terč, v pozdní renesanci tenis a od dob napoleonských válek také plavání, jehož výcvik zaváděla rakouská armáda. Druhá kapitola začíná šedesátými lety 19. století. Poté, co rakouská vláda kodifikovala mnohé politické svobody včetně svobody sdružování, mohly vznikat první sportovní a tělovýchovné spolky. Sport přestává být výsadou bohatých aristokratů či měšťanů a demokratizuje se. Čeští sokolové začínají stavět sokolovny. Stavby sportovců, hlavně různé dřevěné klubovny a tribuny prvních stadionů, však ve srovnání s monumentálními sokolovnami měly dlouho provizorní ráz. Výjimkou jsou stavby pro turistiku – noclehárny, rozhledny a horské hotely. Třetí kapitola pokrývá léta první Československé republiky (1918 – 1938). V té době prožívá Sokol svůj triumf a začíná se stavět gigantický strahovský stadion ve funkcionalistickém stylu. Právě stadiony a spolu s nimi pak bazény, koupaliště, klubovny veslařských a tenisových klubů se staly pro architekty vážným tématem. Čtvrtá kapitola představuje výsledky koncepce „sjednocené tělovýchovy“, která zvítězila po komunistickém převratu v roce 1948. Odpovědnost za ni převzal stát a pokusil se ji direktivně řídit. Jejím cílem bylo odstranit roztříštěnost zájmů jednotlivých sportovních klubů a s tím související roztříštěnost stavebních investic. Areály sokoloven měly být nahrazeny obrovskými polyfunkčními zařízeními. Mezi různými typy sportovní architektury dominovaly velké kryté haly pro plavání a lední hokej. Statici u nich experimentovali s novými druhy konstrukcí o velkém rozponu a postrkávali tak architekty k novým formám. Poslední kapitola se věnuje období po demokratické revoluci v listopadu 1989. Sport se osvobodil od ideologického dohledu, ale otevřela se otázka financí. Velké stavby mají s financováním problémy. Množí se naopak zajímavé stavby menšího rozsahu pro módní neorganizované a mnohdy i nesoutěžní druhy sportů. Sokol se opět probudil k životu, ale své původní velikosti už asi nedosáhne.

Cílem rekonstrukce atypického stropu, který je tvořen dodatečně předpínanými hlavicemi a železobetonovou deskou, bylo zvýšit zatížitelnost stropu užitným zatížení z 11 a 25 kN/m2. Tohoto cíle bylo úspěšně dosaženo zvýšením tloušťky železobetonové desky z 260 na 420 mm. Nabetonovaná vrstva tloušťky 160 mm tvořila také finální povrch průmyslové podlahy. Tato vrstva byla s původní deskou spřažena pomocí Hilti spřahovacích prvků a lepené výztuže tvaru L. Do nabetonované desky byla vložena potřebná tahová výztuž a ocelové nosníky, které zvýšily únosnost desky v ohybu a na protlačení. Před rekonstrukcí byl kritickým místem v konstrukci styk hlavice a desky. Po rekonstrukci rozhoduje o únosnosti stropu tahová výztuž při spodním povrchu desky. Při realizaci nabetonávky byl použit beton třídy C30/37 s kompenzovanou hodnotou smrštění. Požadovaná únosnost stropní konstrukce byla ověřena zatěžovací zkouškou. Hodnoty průhybů desky naměřené během zkoušky nepřesáhly hodnoty získané výpočtem.

Projekt a realizace Spektra, s. r. o. rekonstrukce Návrh betonové Ing. Jiří Žáček, Betotech, s. r. o. směsi Spolupráce Ing. Jan Jonáš, Hilti ČR, s. r. o. na návrhu spřažení

Autor článku děkuje za konzultaci Prof. Ing. Jaroslavu Procházkovi, CSc., a všem zaměstnancům firmy Spektra, s. r. o., kteří se podíleli na projektu a realizaci. Tento článek vznikl s podporou RVO: 68378297.

Ing. Pavel Beran, Ph.D. Spektra, s. r. o. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i. e-mail: [email protected] tel.: 311 740 167

NAPREJ! ČESKÁ SPORTOVNÍ ARCHITEKTURA 1567–2012 Rostislav Švácha, Martin Horáček, Marcela Horáčková, Jiří Křížek, Martina Mertová, Martin Strakoš, Markéta Svobodová, Robert Šrek

Vydavatelství Prostor – architektura, interiér, design, 2012, 328 stran ISBN 978-80-87064-08-5

Text článku byl posouzen odbornými lektory.

60


❚

5/2012


❚


VADY A PORUCHY BETONOVÝCH PODLAH ANEB KDYŽ SE NEDAŘÍ... ČÁST 3. PORUCHY ZPŮSOBENÉ PROVOZEM ❚ DEFECTS AND FAILURES OF CONCRETE FLOORS OR WHEN YOU DO NOT SUCCEED … PART 3. FAILURES CAUSED BY USAGE Jarmila Novotná Třetí část seriálu se věnuje vadám a poruchám betonových podlah způsobených provozem, mezi které patří poruchy způsobené přetížením nebo změnou typu zatížení, dopravními mechanismy, chemickým zatížením a nevhodným čištěním. ❚ The third part of the series focuses on defects and failures of concrete floors cause by usage; among these failures due to overload or change of the type of load, transportation mechanisms, chemical load and improper clearing.

1a

Betonová podlaha je během svého používání vystavena různým druhům zátěže, která mnohdy vede ke vzniku poruch. Proto je důležité věnovat velkou pozornost specifikaci provozního zatížení již při návrhu podlahy. Poruchy podlahy může způsobit nejenom podcenění mechanického a dynamického zatížení, ale i chemické vlivy látek používaných v provozu nebo způsob čištění. PORUCHY PODLAH ZPŮSOBENÉ PŘETÍŽENÍM NEBO ZMĚNOU T Y P U Z AT Í Ž E N Í

Přetížení nebo změny zatěžovacího schématu podlahy vedou obvykle k poměrně závažným poruchám, bezprostředně souvisejícím s nosným sys5/2012

❚

1b

Obr. 1a, b Přetížení betonové desky na okrajích s následnou trhlinou ❚ Fig 1a, b Overloaded concrete slab at the edges resulting in a crack

témem a únosností celé podlahové konstrukce (obr. 1a, b). Typický je příklad, kdy podlaha je dimenzována na rovnoměrné plošné zatížení a to se změní na bodové, např. paletový sklad je uživatelem zaměněn za regálový systém. I když nosnost regálů nemusí nutně přesahovat původní zatížení podlahy, změna plošného zatížení na bodové může vést ke vzniku poruch. Důležité je rovněž umístění zatížení v ploše. Pokud je bodové zatížení soustředěno u okrajů polí, vzniká nejčastěji trhlina ve středu betonového pole. Tato trhlina může procházet celým profilem betonové desky a způsobit její rozlomení. Vznik trhlin ve středu polí podporuje také zkroucení betonových desek, projevující se zved-


nutím okrajů polí ohraničených řezanými spárami. PORUCHY PODLAH ZPŮSOBENÉ N E V H O D N Ý M I D O P R AV N Í M I MECHANISMY

Jedná se především o poruchy soudržnosti povrchové vrstvy a snížení odolnosti v obrusu. Vsypové materiály podle druhu použitého agregátu mají rozdílnou odolnost v obrusu. U základních druhů vsypů tvoří agregát různé frakce přírodního křemičitého písku. Vsypy s vyšší odolností v obrusu mají část křemičitého agregátu nahrazenou materiály s vyšší tvrdostí. Vsyp pouze s křemičitým agregátem nemůže vzdorovat pojezdu vozíku s tvrdými ocelovými nebo polyuretanovými koly. Tvrdá pojezdová 61

❚


Obr. 2a, b Poškození spár podlahy provozem Fig 2a, b Damaged joint by usage


2a

2b

3

4

❚

Obr. 3 Stopy po tmavých pneumatikáh na betonové podlaze ❚ Fig 3 Traces left by dark tires on concrete floor Obr. 4 Podlaha mytá nevhodným čisticím prostředkem ❚ Fig 4 Floor washed using non-appropriate cleansing agent

kolečka malého průměru a s velkým zatížením jsou pro betonové podlahy největším destrukčním činitelem. Vzhledem k malému průměru kol dochází k nárůstu tlakových i smykových napětí na kontaktní ploše kola až do té míry, že jsou zrna agregátu vsypu rozdrcena. Zvýšený obrus povrchové vrstvy mohou způsobit také nečistoty nebo odpad z výroby, jako je např. jemný kovový prach a špony při řezání a broušení kovových prvků, drobné úlomky skla, písek apod. Tyto nečistoty působí při provozu na podlaze jako brusný materiál, který poškozuje především cementové pojivo vsypu. Mechanickým poškozením cementové matrice dochází k uvolňování drobných zrn agregátu a dalšímu narušování povrchu vsypu. 62

Proto je nutné v provozech s vysokými nároky na odolnost v obrusu používat vyšší třídy vsypů, které těmto požadavkům vyhoví. Stopy po pneumatikách tvoří samostatnou skupinu problémů, která úzce souvisí s údržbou podlahy (obr. 3). Je nutné počítat s tím, že povrch betonových podlah je vždy porézní a při rychlé jízdě, otáčení nebo zastavení vozíků s měkkými pryžovými koly dochází k silnému zahřátí pryže na pneumatikách. Měkké mikročástice pryže jsou při smyku zatlačeny do povrchových pórů podlahy. Tomuto znečištění podlah nelze nikdy zcela zabránit, ale lze je alespoň částečně omezit. Vhodné je podlahu pravidelně hloubkově čistit a impregnovat

přípravky na bázi silikátů, které intenzitu opětovného zašpinění sníží. P O R U C H Y S PÁ R Z P Ů S O B E N É PROVOZEM

Výtluky v okolí spár a jejich rozšiřování patří mezi nejčastější vady podlah (obr. 2a, b). Výtluky jsou způsobeny nestejnou výškou sousedících podlahových polí nebo jejich pohybem při zatížení. Nestejná výška dvou okrajů spáry je projevem dotvarování dvou částí desky během vysýchání. Při pojezdu dopravních vozíků naráží kolečko na nechráněnou hranu spáry a způsobí její odlomení. Použití nevhodného měkkého tmelu ve spárách tuto situaci ještě zhoršuje. Řešením je provádění hlavních pra-


❚

5/2012


covních spár jako spár vázaných, které eliminují vertikální pohyby desek, a celková eliminace smrštění betonové desky. PORUCHY PODLAH ZPŮSOBENÉ C H E M I C K Ý M Z AT Í Ž E N Í M

Betonové podlahy mají vynikající mechanické vlastnosti, ale jejich chemická odolnost je velmi omezená. Přestože je povrch podlahy zahlazený, opatřený vsypem nebo cementovým hlazeným potěrem a ošetřený ochranným nátěrem, zůstává povrch betonové podlahy nasákavý v porovnání se syntetickými nátěry nebo stěrkami. Obecně beton dobře odolává alkalickým látkám a minerálním olejů bez příměsí. Pokud dojde k jejich zasáknutí do povrchu betonové podlahy, dojde sice ke vzniku skvrn, ale povrch betonu není chemicky narušen. Naopak pro beton jsou velmi nebezpečné všechny látky s hodnotou pH < 6, tedy látky typu kyselin, dále přírodní oleje a tuky a cukernaté roztoky. Míra narušení betonu odpovídá době působení látky na povrch podlahy a její koncentraci. Nebezpečí úniku chemických látek a poškození betonu existuje i v jinak vhodných provozech. Jsou to např. dobíjecí akumulátorové stanice vysokozdvižných vozíků, skladovací místa rozpouštědel a čistících látek a čistících strojů, okolí mycích nebo plnících center apod. Na všech těchto místech je nutné povrch betonu opatřit vhodným nátěrem s odpovídající chemickou odolností. K poškozování povrchu betonových podlah dochází také v garážích a garážových stáních. Poškození způsobují hlavně rozmrazovací látky a jejich soli, které se s provozem dostávají na povrch podlahy v zimním období. Bohužel značná část garáží zbudovaná v posledních letech není spádovaná a nelze je pravidelně oplachovat a čistit. Zbytky rozmrazovacích látek tak působí na povrch betonu velmi dlouhou dobu. Pronikají pod povrch konstrukce a mohou způsobit nejen poruchu povrchové vrstvy, ale i korozi vlastní nosné konstrukce podlahy. Je nutné si uvědomit, že betonová podlaha není vodotěsná a vyskytují se v ní vždy drobné mikrotrhliny. Vsypová vrstva na povrchu sice může splňovat požadované mechanické parametry, ale nevyhovuje požadavku vodotěsnosti konstrukce. Proto je nejvhodnějším řešením pro úpravu povrchu podlahy v garážích a garážových domech použití pružné polyuretanové stěrkové vrstvy. 5/2012

❚

❚


PORUCHY PODLAH ZPŮSOBENÉ NEVHODNÝM ČIŠTĚNÍM

RECENZE

Pro čištění průmyslových betonových podlah je dodáváno poměrně široké spektrum výrobků. Tyto přípravky mají různé chemické složení a při jejich použití je nutné dodržovat doporučené dávkování i způsob mytí. U řady výrobků je doporučována neutralizace povrchu závěrečným omytím čistou vodou. V praxi se ale setkáváme s tím, že koncentrace přípravků se několikanásobně převyšují, výrobky jsou používány v rozporu s pokyny výrobce, nevhodně zaměňovány levnějšími produkty a od závěrečné neutralizace se upouští z „ekonomických“ důvodů. Výsledkem je pak mnohdy nenávratně poškozená podlaha (obr. 4). Betonové podlahy v průmyslových provozech je vhodné kromě běžného čištění alespoň jednou za rok vyčistit hloubkově. Součástí údržby by měla být i následná impregnace silikátovými nátěry alespoň 1x za dva roky. Nanášení impregnačních silikátových nátěrů zpevňuje povrchovou vrstvu cementového tmelu a výrazně přispívá k prodloužení životnosti podlah. Pro zlepšení vzhledu podlahy se často používají také ošetřující nátěry na bázi silanů a siloxanů, které zlepšují hydrofobní vlastnosti povrchu. Hloubkové čištění je vhodné provádět kotoučovými mycími stroji s dostatečným přítlakem. Mycí automaty s pojezdem pro běžnou údržbu většinou nevytváří dostatečný přítlak na mycí kotouč a výsledky nejsou uspokojivé. Řada nenáročných uživatelů betonových podlah preferuje pouze suché čištění podlah, v některých provozech je ale mokré čištění nutností. Např. silikonové přípravky používané ve formách pro odlévání plastů se uvolňují v drobných částečkách do vzduchu a jsou pak zašlapávány do podlahy. Povrch se stává velmi kluzkým až do té míry, že pohyb po něm je nebezpečný. Zlepšení situace lze dosáhnout pouze pravidelným mokrým mytím spolu s vhodnou impregnací.

ARCHITECTURAL PHOTOGRAPHY ❚ F O T O G R A F O VÁ N Í A R C H I T E K T U RY

Končíme náš miniseriál o nejčastějších vadách průmyslových podlah. Protože se jedná o velmi diskutované téma, rádi bychom se k němu vrátili v průběhu příštího roku (pozn. redakce). Ing. Jarmila Novotná Sika CZ, s. r. o. Bystrcká 1132/36, 624 00 Brno tel.: 603 414 067 e-mail: [email protected] www.sika.cz


Axel Hausberg a Anton Simon Jak obtížné může být fotografování domu? Objekt našeho zájmu přece stojí na místě, fotograf má tedy spoustu času najít ten správný záběr a počkat si na vhodné světelné podmínky. To je hračka, nebo ne? Každý, kdo jednou zkusil vyfotografovat vysokou budovu bez toho, aby se mu hrany různě hroutily, ví, jak obtížné to je. Ačkoliv to vypadá jednoduše, je fotografování architektury jednou z nejnáročnějších oblastí fotografie. Prvotřídní architektonické fotografie nejsou dílem náhody, ale vyžadují plné porozumění odborným stavebním aspektům stejně jako dostatek zkušeností a citlivé oko autora. Poslední svazek edice Construction and Design Manuals od vydavatelstvi DOM publishers, Architectural Photography, ukazuje, jak na to. Autoři Axel Hausberg a Anton Simon vysvětlují na praktických příkladech, jak udělat kvalitní fotografie kvalitní architektury. Vycházejí od optických principů, na nichž je fotografie založena, a postupně se dostávají až k řešení zajímavých technických oříšků. Jsou probírány nejrůznější oblasti, kde se fotografie architektury může uplatnit včetně všech možných technických a kreativních důsledků, od malých, víceméně soukromých momentek až po komerční fotografie, od dokumentárních referenčních záběrů až po uměleckou fotografii. Pro jednotlivé případy je doporučena nejvhodnější fotografická výbava včetně doplňkových objektivů pro změny ohniskové vzdálenosti a šířky záběru, filtry, HDR, ale i nástroje (sw) pro digitální úpravy snímků a ukázky, jak to vše efektivně používat a využívat. Ti, kdo chtějí začít na profesionální úrovni a případně se fotografováním architektury živit, v knize najdou k tomuto tématu samostatnou kapitolu včetně vysvětlení autorských práv a jejich uplatňování. Kapitola o historii architektonické fotografie spolu s přehledem vývoje technického vybavení završují tento srozumitelně připravený „manuál“. Architectural Photography je nepostradatelnou pomůckou pro studenty fotografie i profesionální fotografy, nabízí však mnoho tipů a osvědčených doporučení i pro laické fotografy, kteří chtějí rozšířit své dovednosti. Architekti najdou v knize šikovné návody, jak dokumentovat své projekty, jasné pokyny co udělat pro to, aby dokázali prezentovat svou práci v tom nejlepším možném světle (doslovně i přeneseně). Běžnému čtenáři se zájmem o různé metody a přístupy k fotografování kniha nabízí zajímavé rozšíření a prohloubení znalostí i s praktickými ukázkami. Edice Construction and Design Manual, doplněno eseji Christophera Gößmanna a Floriana Meusera 225 x 280 mm, 288 stránek, více než 200 ilustrací, pevná vazba s pružnou záložkou, anglické vydání: ISBN 978-3-86922-194-6 Cena EUR 68,00 © 2012 DOM publishers, červen 2012

63

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

❚

MATERIALS AND TECHNOLOGY

FOTBALOVÝ STADION V JOHANNESBURGU STADIUM JOHANNESBURG

❚

SOCCER CITY

1

Pro Mistrovství světa ve fotbale pořádané v Jižní Africe v roce 2010 byl zrekonstruován původní fotbalový stadion v Johannesburgu. Na vnější plášť o celkové ploše 28 000 m2 byly použity sklovláknobetoné panely obarvené pigmenty Bayferrox® v barvách Afriky. ❚ The original soccer stadium in Johannesburg was completely reconstructed for Soccer World Cup in 2010. Its most outstanding feature is the innovative and intelligent facade of glass-fibre-reinforced concrete panels coloured in tones of South Africa (area 28 000 m2).

2

64

Fotbalový stadion v Johannesburgu, největší stadion pro pořádání mistrovství světa v Jižní Africe, je více než jen fotbalová aréna světové úrovně. Je také příkladem nového uměleckého pojetí architektury stadionu. Duchovní stánek fotbalu v Jižní Africe byl postaven v roce 1984 a nesl jméno „National Stadium South Africa“. Jedna poznámka ze sportovní historie – zde se pořádaly finálové zápasy afrického Národního poháru v roce 1996, turnaje, který Jižní Afrika nakonec vyhrála. Od roku 2004 je aréna oficiálně známá jako „First National Bank Stadium“. Projekt rozsáhlé renovace před Mistrovstvím světa ve fotbale v roce 2010 se stal víceméně kompletní přestavbou.

3


❚

5/2012

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E Obr. 1 Fotbalový stadion v Johannesburgu, celkový pohled Fig. 1 Soccer stadium in Johannesburg, general view Obr. 2 Výstavba vstupů na stadion entrances

❚

Fig. 2

❚


Obr. 4 Fotbalový stadion v Johannesburgu, hřiště s tribunami ❚ Fig. 4 Soccer stadium in Johannesburg, pitch with terraces

Building of stadium

Obr. 3 Vnitřní konstrukce fasády nesoucí panely ze sklovláknobetonu Fig. 3 Inner structure of the facade with suspended glass-fibrereinforced concrete panels

❚

Obr. 5 Detail podia „pit of fire“, na kterém spočívá fasáda ❚ Fig. 5 Detail of the raised podium “pit of fire” supporting facade ❚

Obr. 6 Osazování modulu se sklovláknobetonovými panely na nosnou konstrukci fasády ❚ Fig. 6 Suspension of the modulus with glassfibre-reinforced concrete panels on the facade load-bearing structure

4 6

Starý stadion byl částečně zbourán, stávající tribuny byly zmodernizovány a rozšířeny, aby se dosáhlo navýšení počtu míst pro diváky, byly postaveny nové prostory prozázemí. Nejvýraznějším prvkem renovace je nová fasáda ze sklovláknobetonu, která je výsledkem spolupráce pana Damona Lavelle z architektonické kanceláře Populous s pány Bobem van Bebberem a Pietem Boerem ze společnosti Bogertman Urban Edge + Partners. Další zajímavostí renovace je tunel pro hráče pod západní tribunou. Ve tvaru štoly je připomínkou johannesburgské zlaté hornické tradice. Ačkoliv fotbalový stadion je moderní a mezinárodní stavbou, základní architektonický koncept je inspirován tradič5

5/2012

❚


65


❚


7

ním africkým hrncem z jílu zvaným „calabash“. Tento hrnec, typický prvek africké kultury, je také symbolem směsice kultur, které Afrika reprezentuje již odpradávna. Nicméně není to pouze tvar stadionu, který dává konstrukci výrazný africký rys. Další připomínkou africké kultury je podium, na kterém spočívá fasáda, známé jako „pit of fire“, jež je zpodobněním ohniště pod hrncem. Nejzajímavějším rysem konstrukce fotbalového stadionu je inovativní a inteligentní návrh fasády, který zaujme jak po technické, tak po estetické stránce. Vnější plášť fasády o ploše 28 000 m2 je složen z 2 100 modulů, každý z šestnácti panelů. Panely, které jsou v osmi barevných odstínech a dvou typech textur, jsou výsledkem snahy architektů o vytvoření již zmiňovaného obrovského jílového hrnce, který je tak typický pro Jižní Afriku. Pro barevné panely byl sklovláknobeton obarven tekutými barvami za použití pigmentů Bayferrox® (Bayferrox je ochranná známka firmy Bayer AG, Leverkusen, Německo). Dalším důležitým důvodem, který přispěl k rozhodnutí použít pro fasádní panely barvený beton, bylo klima. Ostrý vítr a prach z nedalekých zlatých dolů mají „otryskávací“ efekt, který by mohl být nepříznivý pro tradiční opláštění. Fasáda je rozčleněna deseti svislými zasklenými pásy, které reprezentují geografické spojení s dalšími devíti stadiony pro Mistrovství světa 2010, desátý otvor směřuje k olympijskému stadionu v Berlíně, kde se hrál finálový zápas Mistrovství světa v roce 2006. Tato spojení symbolizují cestu k finále. 66

8 Obr. 7 Jeden ze zasklených pásů směřujících k dalším devíti stadionům pro Mistrovství světa ❚ Fig. 7 Vertical opening (one of nine) in the facade faced toward the other World Cup stadiums Obr. 8

Detail osazení panelů

❚

Fig. 8

Detail of panel suspension

Po dokončení rekonstrukce má aréna 88 958 míst pro diváky s ultramoderními terasovými sedadly, řadu exkluzivních restaurací a sto devadesát speciálních boxů se 7 466 business místy, které poskytují komfort vysoké úrovně. Fotbalový stadion se stal jak po vizuální, tak po technické stránce novou dominantou Jižní Afriky, a dokonce, i bez ohledu na Mistrovství světa je hlavní atrakcí pro návštěvníky z celého světa. Architekt Návrh fasády Engineering Generální dodavatel Termín rekonstrukce Výstavba fasády Plocha fasády Objem betonu

Boogertman Urban Edge + Partners ve spolupráci s Populous Rieder Smart Elements GmbH P. D. Naidoo & Associates (PDNA) Joint Venture Grinaker/ BAM International/HBM, Holandsko 2007 až 2010 srpen 2008 až červen 2009 28 000 m2 80 000 m3

Redakce děkuje společnosti Lanxess Central Eastern Europe, s. r. o., (Štětinova 4, 811 06 Bratislava, Slovensko, www.bayferrox.com) za poskytnutí podkladů a fotografií. Připravila Lucie Šimečková


❚

5/2012


❚


TECHNICKÉ NÁSTROJE NA ZABEZPEČENIE KRYTIA VÝSTUŽE A S TÝM SÚVISIACE ASPEKTY SPOĽAHLIVOSTI ŽELEZOBETÓNOVEJ KONŠTRUKCIE ❚ TECHNICAL TOOLS FOR SUFFICIENT REINFORCEMENT COVER AND RELATED RELIABILITY ASPECTS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURE Igor Hudoba Článok

sa

zaoberá

technickými

nástroj-

mi za zabezpečenie krytia oceľovej prútovej

výstuže

betónom

v železobetónovej

konštrukcii a s tým súvisiacimi aspektmi jej spoľahlivosti vo svetle súčasných predpisov a noriem. ❚ The article is dealing with the problem of reinforcement cover in reinforced concrete structure and related reliability aspects in the optics of current regulations and standards.

Splnenie podmienok požadovanej spoľahlivosti železobetónovej konštrukcie a jej prevádzkovej životnosti predpokladá zabezpečenie dokonalej ochrany

oceľovej betonárskej výstuže proti účinkom korózie. Tá sa spravidla zabezpečuje dostatočnou hrúbkou krycej vrstvy betónu a jeho kvalitou (trieda betónu) v závislosti na type prostredia podľa platných noriem [1], [2], [3]. Takúto špecifikáciu uvádza projektant v projektovej dokumentácii statiky (výkresy výstuže, resp. technická správa projektu statiky). Je jedným z predpokladov (vstupných parametrov), ktoré projektant statiky zavádza do statického výpočtu. V súčasnosti sa vyrábajú a používajú rôzne typy a druhy sediel a dištančných prípravkov (teliesok) na zabezpečenie požadovanej polohy prútovej výstuže v železo-

1a

1b

1c

1d

betónových prvkoch a konštrukciách. O použití konkrétneho typu, resp. druhu dištančného telieska (ďalej len DT) z hľadiska materiálu a tvaru a s ohľadom na zhotovovaný typ železobetónovej konštrukcie rozhoduje spravidla zodpovedný pracovník zhotoviteľa stavby. Doterajšie poznatky výskumu a skúsenosti z betonárskej praxe ukázali, že aj pri výbere vhodného druhu a typu DT sa treba riadiť určitými pravidlami. Výber typu DT je v súčasnosti už čiastočne určovaný platnými normami, ale riadi sa najmä pravidlami (smernicami), ktoré majú spravidla informatívny (odporúčací) charakter.

Obr. 1 Plastové DT na zabezpečenie polohy prútovej výstuže v železobetónových prvkoch, a) bodové DT pre spodnú výstuž dosák (krytie 10 až 30 mm), b) bodové DT pre výstuž trámov, stĺpov a stien (krytie 10 až 50 mm), c, d) lišty pre spodnú výstuž železobetónových dosiek ❚ Fig.1 Plastic spacers for fixing of bar reinforcement position in reinforced concrete elements, a) local plastic spacers for bottom reinforcement of slabs (cover 10 till 30 mm), b) local plastic spacers for reinforcement of beams, columns and walls (cover 10 till 50mm), c, d) plastic strip spacers for bottom reinforcement of reinforced concrete slabs

5/2012

❚


67


❚


2a

PROSTRIEDKY NA ZABEZPEČENIE POLOHY PRÚTOVEJ VÝSTUŽE V ŽELEZOBETÓNE

Historický vývoj technických prostriedkov na zabezpečenie potrebného krytia prútovej oceľovej výstuže v betóne je tak starý ako samotný železobetón. Technickým prostriedkom a prípravkom na zabezpečenie polohy prútovej výstuže v železobetónovom prvku sa vždy venovala menšia pozornosť v porovnaní s inými procesmi betonárskych prác. Od čias Hennebiquea až po dnešné dni sa DT zhotovovali z dostupných materiálov. V prípade železobetónových konštrukcií, ktorých povrch sa v minulosti po ich zhotovení spravidla opatril dodatočnou povrchovou úpravou (napr. omietkou), sa používali ako DT na zabezpečenie požadovaného krytia výstuže odrezky ocele prípadne betónové podložky. S vývojom nových materiálov na báze umelých hmôt sa približne od šesťdesiatych

2b

rokov minulého storočia začali v masívnom meradle využívať DT z plastov. Ich druh a tvar sa postupne prispôsoboval jednotlivým typom železobetónových prvkov (prútové, plošné, masívne) a požadovanej polohe oceľovej prútovej výstuže v konštrukcii (napr. vodorovná a zvislá poloha) aj s ohľadom na smeru betónovania. Návrh tvarového riešenia DT z plastu spravidla vždy vychádzal z jednoduchosti jeho praktickej aplikácie na prúty oceľovej výstuže a spoľahlivosti udržania sa v požadovanej polohe počas všetkých procesov betonárskych prác (viazanie výstuže, doprava koša výstuže, ukladanie betónu a zhutňovanie). Postupný vývoj tvaru DT z plastu sa riadil zásadou, aby dotyková plocha telieska s formou debnenia bola minimálna (podľa možnosti bodová). Súbežnou požiadavkou betonárskej praxe a podmienkou presadenia sa novo vyvinutých DT na trhu stavebných materiálov a výrobkov vždy bola a je najmä ich nízka ce-

na. V súčasnosti sa vyrába a používa veľké množstvo rôznych druhov sediel a DT. Najčastejšie používanými materiálmi na ich výrobu sú plast, betón, oceľ a ich kombinácia. Najširšie využitie v súčasnej betonárskej praxi zaznamenali DT z plastu. Rozdeľujú sa na bodové (lokálne) a priamkové vo forme líšt. Niektoré typy DT z plastu je vidieť na obr. 1. V ostatných rokoch sa vyrába a používa aj značné množstvo DT z betónu, resp. vláknobetónu (jemnozrnný kompozit na báze cementu s rozptýlenou vláknovou výstužou). Podobne ako v prípade DT z plastu sa z betónu vyrábajú DT ako bodové a vo forme dištančných líšt (priamych líšt alebo „hadov“). Na obr. 2 sú uvedené DT z betónu rôzneho typu a tvaru. Na obr. 3 vidieť niektoré typy DT vyrobených kombináciou dvoch druhov materiálov (betón a plast). V prípade bežných železobetónových konštrukcií nachádzajúcich sa v suObr. 2 DT z betónu, resp. vláknobetónu na zabezpečenie polohy prútovej výstuže v železobetónových prvkoch, a) bodové DT, b) betónové DT vo forme líšt, resp. „hadov“ rôzneho tvaru priečneho rezu ❚ Fig. 2 Concrete, resp. fibre concrete spacers for fixing the bar reinforcement position in reinforced concrete elements, a) local spacers, b) concrete spacers in the form of strip, resp. “snake“ of different cross section shape

3

Obr. 3 DT vyrobené kombináciou betónu a plastu ❚ Fig. 3 Spacers made in combination of concrete and plastics Obr. 4 Oceľové sedlá prútovej výstuže s povlakom plastu v mieste styku s formou debnenia ❚ Fig. 4 Bar reinforcement steel chairs with plastic protecting coat in the contact place with formwork

68


❚

5/2012


❚

MATERIALS AND TECHNOLOGY KRITÉRIA VHODNOSTI VÝBERU D R U H U S E D I E L A D I Š TA N Č N Ý C H T E L I E S O K V O V Z ŤA H U K TYPU ŽELEZOBETÓNOVEJ KONŠTRUKCIE

4

chom prostredí (trieda X0 a XC1) je možné podľa [3] použiť DT z ocele tak, že sa priamo (bez antikoróznej ochrany) dotýkajú povrchu betónu. Vzhľadom na to, že v súčasnosti sa kladú stále väčšie nároky na kvalitu povrchu betónu hotovej železobetónovej konštrukcie, sa oceľové sedlá prútovej výstuž v mieste dotyku s formou debnenia obaľujú vrstvou plastu (obr. 4). Pri niektorých špecifických druhoch železobetónových konštrukcií vystu-

žených ťažkými, masívnymi košmi výstuže, ako sú napr. podzemné steny a pilotové steny, kde sa požaduje niekoľkonásobne väčšie krytie betónom (napr. od 50 do 100 mm) sa používajú robustnejšie typy DT z betónu. Tieto majú najčastejšie tvar betónových prstencov navlečených na prúty výstužných košov pri ich skladaní, prípadne robustnejších platničiek z betónu, resp. vláknobetónu hrúbky 50 až 100 mm .

23. KONFERENCE

HYDROIZOLACE A

VO

ZOVK

Y NA MOST

2012

EC

Dlhoročné skúsenosti zhotoviteľov betónových stavieb overili vhodnosť použitia jednotlivých druhov sediel a DT pre jednotlivé typy železobetónových prvkov a konštrukcií. Prútová výstuž sa môže teoreticky nachádzať v ľubovoľnej polohe v celom objeme betónového prvku. Vzhľadom na svoju nosnú funkciu sa však v najčastejšie vyskytujúcich železobetónových prvkoch nachádza spravidla pri povrchu betónu. Jej vzdialenosť od povrchu betónu definuje platná norma [1] ako krytie betónom. Úlohou DT je zabezpečiť požadované krytie betónom práve pre prúty oceľovej výstuže nachádzajúce sa najbližšie pri povrchu betónu. Hlavnú úlohu plnia DT v štádiu zhotovovania železobetónovej konštrukcie. Výrobca DT určitého druhu spravidla uvádza aj odporúčania pre zhotoviteľov železobetónových konštrukcií, čo sa týka množstva (hustoty) aplikácie daného DT, napr. počet kusov na 1 m2. Potrebný (odporúčaný) po-

www.konferencehydroizolace.cz

H

5. – 7. PROSINCE 2012 HOTEL KURDĚJOV

HLAVNÍ TÉMATA Analýza aktuálních problémů při realizaci mostních izolací

5/2012

❚

Izolace podchodů a přesypaných mostů

Novinky v oboru mostních izolací a vozovek v tuzemsku a zahraničí


Současný stav výstavby silniční, dálniční a železniční sítě v ČR a SR, výhled do příštích let

Rekonstrukce stávajících mostních staveb a jejich izolací

69


čet DT na jednotku dĺžky železobetónového prvku (napr. trám, stĺp), resp. na jednotku plochy (napr. doska, stena) vychádza z účinkov, ktoré naň pôsobia hlavne počas zhotovovania železobetónovej konštrukcie. DT upevnené na prúte výstuže musia odolať všetkým účinkom zaťaženia a vplyvom prostredia počas betonárskych prác tak, aby prútová vystuž bola fixovaná v projektovanej polohe spĺňajúcej požiadavku tolerancií podľa [3]. Tvar a veľkosť DT vo vzťahu k veľkosti prierezu železobetónového prvku musí byť taká, aby jeho prítomnosť v betóne nosného prvku nespôsobovala žiadne imperfekcie. Toto riziko niekedy hrozí najmä pri použití DT vo forme líšt z betónu, ktoré napr. pri železobetónových doskách malej hrúbky a väčšom krytí betónom môžu v mieste lišty spôsobovať vrubový efekt. Preto je treba v takýchto prípadoch DT vo forme líšt venovať zvýšenú pozornosť pri ich kladení (poloha lišty k prútu výstuže) a pred začiatkom betonáže (dôkladné kropenie vodou, aby nastala súdržnosť betónu dištančnej lišty s betónom prvku). Tento efekt sa spravidla neprejavuje na odolnosti prvku voči zaťaženiu (jeho bezpečnosti), ale môže nepriaznivo ovplyvňovať schopnosť prevádzky železobetónovej konštrukcie napr. pri požiadavkách na jej nepriepustnosť kvapalín a plynov (jej použiteľnosť a prevádzkovú životnosť). V P LY V V O Ľ B Y D R U H U D I Š TA N Č N Ý C H T E L I E S O K NA SPOĽAHLIVOSŤ ŽELEZOBETÓNOVEJ KONŠTRUKCIE

Doterajšie výsledky výskumov a skúsenosti z betonárskej praxe v oblasti možného nepriaznivého vplyvu dištančných teliesok na niektoré typy železobetónových konštrukcií sa v súčasnosti využívajú hlavne formou odporúčaní. Tie sa aplikujú najmä u železobetónových plošných konštrukcií, ktoré počas prevádzkovej životnosti prichádzajú priamo do styku s okolitým prostredím. Ako príklad sa dá uviesť železobetónová doskostenová konštrukcia typu „bielej vane“ (ďalej len BV), pri ktorej jednotlivé časti (napr. základová doska a steny) zabezpečujú vodonepriepustnosť bez akýchkoľvek ďalších hydroizolačných vrstiev. Pre takéto typy železobetónových konštrukcií v súčasnosti existujú predpisy vo forme smerníc, ktoré 70

❚


upravujú aj vhodnosť použitia niektorých typov dištančných teliesok [4] až [7]. Tieto však majú spravidla len odporúčací charakter. Tak napr. rakúske smernice pre BV [4] v ods. 6.7 Výstuž – uvádzajú, že „dištančné telieska z plastu sa nesmú použiť”. Toto odporúčanie, ktoré betonárska prax v prípade BV spravidla dodržiava, vychádza s poznatkov výskumu. V prípade DT z plastu sa v styku cementovej matrice s plastovou plochou telieska vytvára tzv. „stenový efekt”, ktorý spočíva vo vytvorení tenkej kontaktnej (prenosovej) vrstvy pozostávajúcej z najjemnejších častíc cementu a jemného kameniva (obr. 5). Táto vrstva sa zvykne označovať ako „styková prenosová zóna” (v angl. Interfacial Transition Zone – ITZ) [9]. Jej hrúbka je taká, aká je veľkosť zrna cementu, to znamená približne do 100 μm. Táto sa vyznačuje vysokou pórovitosťou, a tým aj veľkou mierou nasiakavosti (vzlínavosti) v porovnaní s okolitým betónom. Prienik vody s obsahom možných agresívnych látok touto vrstvou k oceľovej výstuži môže byť príčinou jej korózie. Tento jav sa nevyskytuje pri použití DT z materiálov na báze cementu. To znamená, že v styku takéhoto typu DT s okolitým betónom sa stenový efekt nevytvára. Požiadavky (normatívne) súčasnej normy [3] v čl. 6, ods. (7) hovoria, že „dištančné telieska vyrobené z betónu alebo materiálov na báze cementu musia mať aspoň takú pevnosť a musia byť aspoň tak odolné proti korózii, ako je betón samotnej konštrukcie”. Príloha D (informatívna) v čl. D 6.2, ods. 2 uvádza odporúčania, že „pri výbere vhodných dištančných teliesok sa musí uvažovať so zaťažením počas ukladania výstuže, a betónu. Dištančné telieska nesmú viesť k vytváraniu vzduchových dutín, rozvoju trhlín, prietoku vody alebo poškodeniu výstuže, a tým k ovplyvneniu navrhovanej prevádzkovej životnosti konštrukcie. Dlhé priebežné podperné sedlá výstuže (lišty) môžu byť príčinou vzniku trhlín, a preto ich použitie nie je vhodné v korozívnom prostredí“. Poslednou vetou sa myslí použitie priamych líšt umiestnených kolmo na výstuž, to znamená v smere potenciálnych trhlín. Preto sa krycie lišty spodnej výstuže z materiálu na báze cementu majú ukladať šikmo k výstuži alebo sa tvarujú do zvlnenej formy „hada” (lišty z vláknobetónu). Ich

POVRCH DT

5a 5b

POVRCH DT

Obr. 5 a) Znázornenie tzv. „stenového efektu” na styku povrchu DT z plastu s betónom, b) podrobnosť tohto miesta pri pohľade cez rastrovací elektrónový mikroskop [9] ❚ Fig. 5 a) Illustration of so called „wall effect” in the contact place of plastic spacer with concrete, b) the detail of this place through the electronics microscope [9]

efekt je však pri dodržaní týchto zásad rovnaký. Rakúske smernice pre BV [4] v čl. 6.7 považujú „použitie takýchto dištančných telies z betónu alebo vláknobetónu za rovnocenné“. Rovnakú zásadu prevzali aj české smernice pre BV [6] v ods. 6.7 a slovenské smernice pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – BV [7] v ods. 6.6.


❚

5/2012


Literatúra: [1] STN EN 1992-1-1: Navrhovanie betónových konštrukcií. Časť 1: Obecné pravidlá a pravidlá pre budovy, 2006 [2] STN EN 206-1: Betón. Časť 1: Špecifikácia, vlastnosti, výroba a zhoda, 2002 [3] STN EN 13670: Zhotovovanie betónových konštrukcií, 2010 [4] Richtlinie: Wasserundurchlässige Betonbauwerke – Weiße Wannen. Ostereichische Vereinigung für Betonund Bautechnik, März 2009, 76 S. [5] Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Berlin 2006, 52 S. [6] TP ČBS 02: Bílé vany – Vodonepropustné betonové konstrukce, 2007 [7] Smernice pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – biele vane, SKSI, Bratislava 2012 [8] Lohmeyer G., Ebeling K.: Weiße Wannen – einfach und sicher. Verlag Bau+Technik GmbH, 2009, 461 S. [9] Scrivener K. L., Crumbie A. K., Laugesen P.: The interfacial transition zone (ITZ) between cement paste and aggregate in concrete, Interface science 12, pp. 411–421, ©Kluwer Academic Publication 2004

❚


Z ÁV E R

Z vyššie uvádzaných informácií vyplýva, že súčasná platná európska norma [3] vo svojej normatívnej (povinnej) časti nepredpisuje žiadne podrobné povinnosti zhotoviteľovi pri výbere dištančných teliesok na zabezpečenie krycej vrstvy výstuže. V prípade dištančných teliesok z betónu alebo materialu na báze cementu požaduje len ich porovnateľné pevnostné charakteristiky s betónom samotnej konštrukcie. Odporúčania normy [3] v Prílohe D – Pokyny pre výstuž, problém vhodnosti použitia toho ktorého materialu pre DT neriešia. Ostatné dostupné predpisy najmä vo forme smerníc pre BV [4] až [7] obsahujú pokyny pre použitie DT len vo forme odporúčaní. Pravidlo pre nepoužívanie DT z plastov rôzneho typu a druhu betonárska prax vo všeobecnosti v prípade železobetónových konštrukcií BV akceptuje. Použitie DT z betónu, resp. vláknobetónu v prípade železobetónovej konštrukcie BV sa považuje za rovnocenné. V prípade použitia dištančných prvkov vo forme líšt je dôležité venovať dostatočnú pozornosť ich rozmiestneniu (polohe a hustote) vo vzťahu k nosnej prútovej

výstuži a neklásť ich v smere kolmom na prúty výstuže. Správnym použitím vhodného typu DT, dodržaním odporúčaní výrobcu pri ich aplikácii na prúty výstuže v potrebnom množstve, resp. hustote sa docieli požadované krytie betónom a vysoká kvalita povrchu hotovej betónovej konštrukcie.

Tento príspevok vznikol za finančnej podpory vedeckého projektu VEGA č.01/0180/10 – Faktory ovplyvňujúce využitie vysokohodnotného betónu v nosných betónových prvkoch a konštrukciách.

Prof. Ing. Igor Hudoba, PhD. Stavebná fakulta STU Katedra betónových konštrukcií a mostov Radlinského 11, 813 68 Bratislava e-mail: [email protected]

1$äÌ0632/(ÿ1ë0&Ì/(0-(3ġ('(9äÌ0

9$ä(632.2-(1267 ZZZDVRFLDFHEHWRQDUXF]

Z Á R U K A . 9 $ / ,7 <

62/,'1267,

9ë+2'1267,

5/2012

❚


71


❚


SYSTÉM KONTROLY KVALITY PŘI VÝROBĚ CEMENTU ❚ SYSTEM OF QUALITY CONTROL DURING THE CEMENT PRODUCTION PROCESS Kateřina Jiroušková Výroba cementu je složitý a chemicky i energeticky náročný proces, a je tedy pod neustálým dohledem řady procesních pracovníků, kteří jej na základě on-line dostupných chemických,

pečný a kvalitní a že splňuje všechny požadavky na bezpečnost, zdravotní nezávadnost a ochranu životního prostředí. Toto označení zároveň umožňuje umístit výrobek na jednotný evropský trh.

energetických a emisních údajů řídí. Cílem tohoto článku je nastínit odborníkům z jiných staveb-

VÝROBA CEMENTU

ních oborů, ale i laikům, jaké kontrolní kroky jsou během celé výroby prováděny, aby byla zajištěna požadovaná kvalita a bezpečnost konečného produktu – cementu. V první části je pro lepší srozumitelnost popsána výroba cementu. Druhá část je zaměřena na samotný systém kontroly kvality během celého výrobního procesu.

❚ Cement production is a sophisticated and chemically and energy demanding process, and is therefore under permanent supervision of the many process engineers with on-line available

Těžba suroviny Hlavní surovinou pro výrobu cementu je nízkoprocentní vápenec, který se těží v lomech (obr. 1). Vytěžená surovina je podrcena a dopravována na předhomogenizační skládku, která zároveň zajišťuje dostatečnou zásobu suroviny. Systém zakládání a odebírání vápence na skládce je prvním stupněm homogenizace suroviny.

chemical, energy and emission data. The aim of this article is to outline to the experts from other construction branches, but also to common readers, which control steps during the whole production are carried out in order to ensure the quality and safety of the final product – cement. For better comprehensibility, the first part describes the cement production process. The second part is focused on the system of quality control during the entire production process.

C E M E N T J A K O S TA N O V E N Ý VÝROBEK A OZNAČENÍ CE

Z hlediska legislativních požadavků můžeme výrobky rozdělit do dvou skupin: • nestanovené výrobky, • stanovené výrobky. Podle zákona č. 22/1997 Sb. patří cement mezi stanovené výrobky. Z tohoto zákona vyplývá povinnost výrobců uvést na trh výrobky jen po posouzení shody jejich vlastností s požadavky na bezpečnost stanovenými tímto zákonem a technickými předpisy (v případě cementu technická norma ČSN EN 197-1). Při splnění normativních požadavků získá cement označení CE, které garantuje, že výrobek je spolehlivě bez-

Příprava suroviny – sušení a mletí Protože složení těžených vápenců obvykle neodpovídá konečným požadavkům pro výpal kvalitního slinku, je potřeba upravovat vápencovou surovinu, zejména její chemické složení, dalšími komponenty. Podle místních podmínek se přidává vysokoprocentní korekční vápenec, sádrovec, popílek a železitá, případně křemičitá korekce. Směs základní suroviny a korekčních surovin je v surovinových mlýnech rozemleta na jemný prášek a současně vysušena. Poté je rozemletá surovina dopravena do sil na surovinovou moučku a zde je dále homogenizována. Výpal portlandského slinku Nejdůležitější částí procesu výroby cementu je výpal slinku. Surovinová moučka prochází čtyř až šestistupňovou soustavou disperzního výměníku tepla. Zde dochází využíváním energetického obsahu kouřových plynů z pece k protiproudému předehřátí suroviny na teplotu 800 až 1 000 °C a k částečnému až téměř úplnému rozkladu vápence. Surovina pokračuje do rotační pece, kde při teplotě 1 450 °C vzniká tavenina. Při této teplotě se tvo-

ří čtyři nejdůležitější slinkové minerály: trikalciumsilikát – alit (3 CaO . SiO2), dikalciumsilikát – belit (2 CaO . SiO2), tetrakalciumaluminátferrit – brownmillerit (4 CaO . Al2O3 . Fe2O3), trikalciumaluminát – celit (3 CaO . Al2O3). Následným prudkým ochlazením slinku v chladiči za rotační pecí se minerály stabilizují a vzniká portlandský slinek. Mletí cementu Hotový slinek je uskladňován ve slinkovém sile. Odtud je dopravován do cementových mlýnů, kde se mele spolu s regulátorem tuhnutí (sádrovcem). V průběhu mletí mohou být přidávány další složky v závislosti na požadovaném druhu cementu (vysokopecní granulovaná struska, popílek, vápenec…). Hotový cement je skladován v cementových silech, odkud se uvolňuje k expedici. Nakládka a doprava cementu Vyrobený cement je uskladňován odděleně podle druhu a pevnostní třídy v samostatných cementových silech. Odtud je nakládán volně ložený buď do autocisteren nebo železničních vagonů. Mnohem menší objem cementu je zákazníkovi dopravován balený v pytlích. S Y S T É M K O N T R O LY K VA L I T Y CEMENTU BĚHEM VÝROBNÍHO PROCESU

Útvar kontroly a řízení kvality zabezpečuje dohled nad celým výrobním procesem. Kontrolou procházejí také všechny vstupní materiály a vyrobený a expedovaný cement. Laboratoře jsou vybaveny špičkovou laboratorní technikou. Provozní laboratoř – vzorky pro kontrolní zkoušky jsou odebírány pomocí automatických vzorkovacích stanic v určených časových intervalech a do laboratoře jsou dopravovány potrubní poštou. Zde se analyzují a na základě každé odchylky se prová-

1

72


❚

5/2012


❚


Tab. 1 Zkoušky a analýzy prováděné u vstupních materiálů Tab. 1 Testing and analysis carried out on raw materials

2

Komponenty surovinové směsi

Materiál Vysokoprocentní vápenec Nízkoprocentní vápenec Popílek Energosádrovec Železitá korekce Křemičitá korekce Granulovaná vysokopecní struska Vápenec

Složky cementu

Energosádrovec

Obr. 1 Schéma výrobního procesu cementárny (zdroj: Českomoravský cement, a. s.) ❚ Fig. 1 Cement production scheme (source: Českomoravský cement, a. s.)

Křemičitý popílek

Obr. 2 Automatizovaná laboratoř – příprava vzorků pro analýzu ❚ Fig. 2 Automated laboratory – preparation of samples for analysis

Uhlí

Paliva

Tuhá alternativní paliva TAP Mazut, Kapalná alternativní paliva Plyn zemní naftový

❚

Zkoušky chemické složení (XRF) chemické složení (XRF) obsah CaO, MgO, Al2O3 ,SiO2, SO3 (XRF) chemické složení (XRF) obsah Fe2O3 (XRF) obsah SiO2, Fe2O3, Cr2O3 (XRF), vlhkost chemické složení (XRF), vlhkost, sypná hmotnost, obsah sklovité fáze (XRD) obsah CaCO3 (XRF), obsah jílovitého podílu dle ČSN EN 933-9, obsah TOC dle ČSN EN 13639 chemické složení (XRF), vlhkost ztráta žíháním dle ČSN EN 196-2, obsah volného CaO dle ČSN EN 451-1, objemová stálost dle ČSN EN 196-3, obsah SiO2 výhřevnost, vlhkost, obsah popela, obsah síranů a chloridů výhřevnost, sypná váha, vlhkost obsah chloridů, popela, obsah biomasy dle ČSN EN 15440 výhřevnost, obsah síry výhřevnost

Vysvětlivky: XRF – rentgenfluorescenční analýza, XRD – rentgenová difrakční analýza, TOC – celkový organický uhlík (Total Organic Carbon)

dí ve všech fázích výroby okamžitá korekce. Celý proces od odběru vzorku až po jeho analýzu má řada cementáren plně automatizovaný (obr. 2). Vzorky jsou podrobovány dvěma kontrolám: chemické analýze na rentgenfluorescenčním a rentgendifrakčním analyzátoru a zkoušce jemnosti mletí na laserovém granulometru. Fyzikálně mechanická laboratoř provádí zkoušky podle řady norem ČSN EN 196, tzn. zkoušky pevností, stanovení spotřeby vody a tuhnutí cementu a další zkoušky požadované odběrateli. Palivová laboratoř slouží k analýzám všech vstupních paliv. Přesné kontroly umožňují optimalizaci výpalu, a tím stabilizaci kvality slinku a také snižování spotřeby energie. Analytická laboratoř zajišťuje doplňkové chemické analýzy. Betonářská laboratoř je primárně zaměřena na zkoušení vlastností čerstvého a ztvrdlého betonu a kameniva. Výsledky pomáhají ověřovat užitné vlastnosti vyráběných produktů pro konkrétní aplikace zákazníků. Na všechny kontrolní operace jsou vypracovány písemné návody, které určují časový harmonogram odběrů, metodiku jednotlivých analýz a jejich záznam do databází. Zkoušky se 5/2012

❚

provádějí jak podle evropských standardů, tak i podle metodik, které lépe a přesněji vypovídají o chování cementu v čerstvém betonu. Řízení kvality produktů podléhá zásadám certifikovaného systému integrovaného managementu, především pak požadavkům ČSN EN ISO 9001. Výroba cementu je složitý a chemicky i energeticky náročný proces a proto kontrolní operace probíhají ve všech výrobních fázích. Laboratorní zkoušky se nevztahují jen na zkoušení hotového výrobku, ale zahrnují také rozbory všech vstupních surovin a meziproduktů. Systém kontroly kvality lze proto rozdělit do tří fází: Vstupní kontrola Vstupní kontrolní přejímkou procházejí všechny materiály odebírané od externích dodavatelů. Jsou to korekční složky pro úpravu surovinové moučky, některé hlavní a doplňující složky přidávající se k mletí slinku podle druhu vyráběného cementu a paliva. U všech těchto materiálů je vyžadováno, aby byly dlouhodobě kvalitativně stabilní a splňovaly požadované vlastnosti. Mezioperační kontrola Do mezioperační kontroly spadá celý výrobní proces od těžby vápence v lo-


mech až po uložení hotového cementu v expedičních silech. Při těžbě suroviny se odebírá pomocí pneumatického vzorkovače vrtná moučka, z které jsou prováděny pravidelné analýzy chemického složení těžené horniny. Na předhomogenizační skládce se na základě analýz zakládá surovina tak, aby došlo k vyrovnání chemického složení a byla tak připravena optimální směs pro mletí surovinové moučky. Základním předpokladem pro dosažení stálé a vysoké kvality portlandského slinku a cementu je vysoký stupeň homogenity vstupní surovinové směsi. Před vstupem homogenizované vápencové drtě do surovinového mlýna jsou přidávány korekční složky, jejichž pomocí se upravuje chemické složení. Jejich dávkování je možné řídit za pomoci např. kontinuálního neutronového analyzátoru CBA (Cross Belt Analyser), umístěného nad dopravním pasem suroviny (obr. 3). Analýzy probíhající v několikasekundových intervalech umožňují přesné dávkování korekčních složek, a tím přípravu vysoce kvalitní suroviny. V portlandském slinku se kromě základní silikátové analýzy na rentgenfluorescenčním spektrometru (XRF) stanovuje také obsah slinkových minerálů 73


❚


3

4

Obr. 3 Rentgenfluorescenční spektrometr ❚ fluorescence spectrometer

Fig. 3

X-ray

Obr. 4 Neutronový analyzátor XBA umístěný nad dopravním pasem surovinové moučky ❚ Fig. 4 XBA neutron analyzer located above the conveyor belt with raw meal

Tab. 2 Zkoušky a analýzy prováděné u meziproduktů ❚ Tab. 2 Testing and analysis carried out on intermediates

Materiál Mletá surovina Slinek Cement

Zkoušky chemické složení (XRF), jemnost mletí chemické složení (XRF), fázové složení (XRD) chemické složení (XRF), fázové složení (XRD) granulometrická křivka, případně měrný povrch dle ČSN EN 196-6, ztráta žíháním, fyzikální a mechanické parametry

a zbytkového volného vápna na rentgenovém difraktometru (XRD). Oba analyzátory jsou součástí jednoho přístroje (obr. 4). Výstupní kontrola Z mlýnice cementu se cement dopravuje do expedičních sil, odkud je přes automatizovaná nakládací místa nakládán do autocisteren nebo do vagonů RAJ (vagony na přepravu cementu, pozn. red.). Část cementu prochází na balicí linku, odkud je přes mezisklad expedován balený cement na paletách. Na balicí lince je podle konkrétních podmínek závodu instalováno zařízení k dávkování speciální přísady, která redukuje při zpracování cementu šestimocné rozpustné formy chromu na nerozpustné trojmocné. Balený cement je určen především pro 74

Tab. 3 Zkoušky a analýzy prováděné u konečného produktu – cement ❚ Tab. 3 Testing and analysis carried out on the finished product – cement

Materiál

Cement na expedici

Zkoušky nerozpustný zbytek dle ČSN EN 196-2, objemová stálost, doba tuhnutí dle ČSN EN 196-3, pevnosti dle ČSN EN 196-1, stanovení obsahu síranů a chloridů dle ČSN EN 196-2, obsah ve vodě rozpustného CrVI+ (pro balený cement) dle ČSN EN 196-10, hmotnostní obsah přírodních radionuklidů (jednou za dva roky)

ruční zpracování, kdy by šestimocný chrom mohl vyvolat u citlivých pracovníků alergickou reakci, a proto je nutno jej redukovat. Při výstupní kontrole cementu je kladen velký důraz na splnění požadavků stanovených normou ČSN EN 197-1. Všechny zkoušky jsou řádně dokumentovány a archivovány a vzorky cementu odebrané během expedice jsou skladovány po dobu devadesáti dnů. Ucelený měsíční přehled výsledků zkoušek pro každý druh cementu je uveden ve statistickém hodnocení kvality cementu a výrobce ho buď zveřejňuje na svých webových stránkách, nebo ho poskytuje zákazníkovi na požádání. Posouzení shody provádí certifikační orgán v souladu s požadavky normy ČSN EN 197-2 na základě

Zdroje: [1] Webové stránky členů svazu výrobců cementu SVC ČR [2] Webové stránky Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, www.unmz.cz.

odebraných vzorků expedovaného cementu. V případě, že výrobce dohodne se zákazníkem další požadavky, např.: teplotu, měrný povrch atd., musí zajistit jejich plnění.

Ing. Kateřina Jiroušková, Výzkumný ústav maltovin Praha, s. r. o. Na Cikánce 2 153 00 Praha 5-Radotín www.vumo.cz


❚

5/2012

TEKLA STRUCTURES Moderní způsob projektování železobetonových konstrukcí v programu Tekla Structures umožňuje rychle reagovat na změny, propojit model se statickými programy, automaticky generovat výrobní dokumentaci a plánovat řízení stavby. Vyzkoušejte bezplatný prohlížeč TeklaBIMsight užitečný pro všechny účastníky projektu.

A TRIMBLE COMPANY

VĚDA A VÝZKUM

❚

SCIENCE AND RESEARCH

SAMOKOTVENÁ MEMBRÁNA NAD OBDÉLNÍKOVÝM PŮDORYSEM ❚ SELF-ANCHORED MEMBRANE ABOVE A RECTANGULAR PLAN Leonard Šopík, Jiří Stráský

PRINCIP SAMOKOTVENÉHO SYSTÉMU

Samokotvená předpjatá membrána nad obdél-

Samokotvený systém se skládá z předpjaté membrány kotvené v krajních nosnících. Vodorovná síla je přenášena ohybem nosníků do přímých (obr. 1) či obloukových vzpěr (obr. 2). Celkové statické působení konstrukce je zřejmé z obr. 3. Nosné kabely jsou ukotveny v koncových nosnících, a horizontální síla z kabelů je tím přenesena do těchto nosníků. Koncový nosník je podélně předepnut a radiální účinky od tohoto předpětí jsou v rovnováze s horizontálními silami kabelů. Koncový nosník tak přenáší horizontální síly z ukotvení membrány do krajních vzpěr. Vzpěrami jsou síly z obou stran ukotvení přenášeny proti sobě, a je tak uzavřen přenos sil působících v konstrukci; mluvíme o tzv. samokotveném systému. Je tedy vytvořena konstrukce, u které není nutné nákladné zachycení horizontálních sil základovou konstrukcí.

níkovým půdorysem je popsána z hlediska konstrukčního uspořádání a statického působení. Jsou uvedeny základní výsledky analýz postupné výstavby a aplikace proměnného zatížení. Na závěr jsou uvedena doporučení pro různé rozměry konstrukcí. ❚

A self-anchored

edprestressed membrane above a rectangular plan is described in terms of the structural arrangement and a static function. Essential results of the analyses of a progressive erection and an application of the variable load are presented. In conclusion the recommendations for different dimensions of structures are presented.

Membránové střešní konstrukce z předpjatého betonu jsou vhodné pro zastřešení staveb sloužících ke společenským a reprezentativním účelům. Jsou také využitelné v průmyslových stavbách, sportovních halách a stadionech, u kterých je často nutné zastřešit rozsáhlé prostory bez omezení vnitřního prostoru sloupovými prvky. Tento článek navazuje na publikace [1, 2] a je zaměřen na analýzu membrány jednoduché křivosti nad obdélníkovým půdorysem s využitím samokotveného systému.

S T U D O VA N Á K O N S T R U K C E

Pro studium membránové střešní konstrukce s použitím samokotveného systému byly zvoleny půdorysné rozměry, které jsou vhodné např. pro za-

1

2

3

4

76

střešení plaveckého stadionu. Studovaná střešní konstrukce měla půdorysné rozměry membrány 63 m na délku a 48 m na šířku. Velikost vzepětí byla zvolena 4 m. Z důvodu odvodnění bylo navrženo parabolické konkávní zakřivení v příčném směru o velikosti vzepětí 0,5 m. Na obr. 4 je znázorněn finální tvar konstrukce včetně základního popisu. Koncové kotevní nosníky spolu s obloukovými vzpěrami tvoří samokotvící rám. Membrána je s tímto rámem spojena podél koncových nosníků a také podél obloukových vzpěr. Do koncového nosníku jsou zakotveny nosné kabely a také podélné předpínací kabely. Příčné předpínací kabely jsou zakotveny do podélných obloukových vzpěr. Předpínací kabely ve směru příčném i podélném se skládají ze čtyř lan o ploše jednoho lana 150 mm2 a jsou napnuty na hodnotu 1 200 MPa. Koncový nosník má průřez o rozměrech 1,5 x 4 m a je natočen tečně k parabolické geometrii membrány. Obloukové vzpěry mají čtvercový průřez o hraně 0,7 m a svou geometrií kopírují tvar membrány. Pro zajištění stability ve vertikálním směru jsou štíhlé obloukové vzpěry podepřeny sloupovými


❚

5/2012

VĚDA A VÝZKUM Obr. 1 Samokotvená membrána s přímými vzpěrami anchored membrane with straight struts

❚

Fig. 1

❚

Obr. 4 Popis konstrukce a základní rozměry structure and dimensions ❚

Fig. 5

❚

Fig. 3

Fig. 4

5

Static

Description of

Obr. 5

Prefabrikované panely

Obr. 6

Zobrazení celého modelu

❚

Fig. 6

Global model

Obr. 7 Detailní zobrazení panelů segments

❚

Fig. 7

Detail of precast

Precast segments

6

7

prvky. Ve směru horizontálním (příčném) jsou spojeny s membránou. Základním stavebním prvkem studované membrány jsou prefabrikované panely (obr. 5). Všechny panely jsou čtvercového půdorysu o rozměrech 3 m x 3 m. Tloušťka panelů je 80 mm. Po okrajích jsou panely opatřeny žebry. Žebra v podélném směru jsou rozměrově větší než v příčném, protože prostor jimi vytvořený obsahuje větší množství kabelů než prostor vytvořený příčnými žebry. Při řešení se pro prefabrikované panely předpokládalo použití lehkého konstrukčního betonu třídy LC 25/28. V Ý P O Č T O V Ý M O D E L A FÁ Z E V Ý S TAV B Y

Při reálné výstavbě by konstrukce procházela různými stadii namáhání a statických systémů. Postup výstavby má zásadní vliv na finální tvar i napjatost membrány. Bylo tedy nutné respektovat tento postup i při analýze konstrukce [1]. Analýza byla rozdělena na dvě základní části, a to na stadium montáže prefabrikovaných panelů a na stadium po zmonolitnění prefabrikátů. Obě základní stadia byla dále rozdělena do několika dalších kroků s cílem vnést do membrány potřebnou tlakovou rezervu, a to při respektová5/2012


❚

Obr. 2 Samokotvená membrána s obloukovými vzpěrami Fig. 2 Self-anchored membrane with arc struts Obr. 3 Statická funkce samokotveného systému function of self-anchored system

Self-

❚

❚

ní postupu výstavby. Výpočetní modely byly řešeny v programovém systému ANSYS. Model ve finálním stavu výstavby je zobrazen na obr. 6 a detailní pohled na obr. 7. V Y H O D N O C E N Í N A P J AT O S T I MEMBRÁNY

Ve finálním kroku výstavby byla do betonové membrány v obou směrech vnesena tlaková rezerva o velikosti 2 až 3 MPa (obr. 8 a 9). Tlaková rezerva membrány je odčerpávána proměnným zatížením větrem a sněhem. Sníh byl aplikován třemi způsoby, a to na celou plochu, na podélnou polovinu a na příčnou polovinu. Vítr byl aplikován taktéž třemi způsoby a to kombinací tlaku a sání, kombinací dvou velikostí sání v podélném směru a také kombinací dvou velikostí sání ve směru příčném. Zatížení větrem i sněhem bylo určeno na základě platných norem. K největšímu odčerpání tlakové rezervy došlo při aplikaci zatížení sněhem na celou plochu (obr. 10 a 11). Tlaková rezerva při tomto zatížení poklesla na hodnotu 1 MPa ve střednici panelu, a nebyla tak zcela vyčerpána. Velikost navrženého předpětí byla dostatečná. Také funkčnost samokotveného systému byla potvrzena. Výpočtový mo-


del byl podepřen pouze ve směru svislém a ve směru horizontálním byl podepřen pružně (s malou tuhostí pružin). Pružné podepření tak nijak výrazně neomezovalo přenos sil v konstrukci a dávalo možnost plně využít samokotvícího rámu. Č A S O VÁ A N A LÝ Z A K O N S T R U K C E

Nedílnou součástí návrhu většiny betonových konstrukcí je jejich analýza v čase. Stejně jako u betonů obyčejných dochází v čase i u betonů lehkých k vývoji charakteristik materiálu (nárůst pevnosti, modulu pružnosti) a také k objemovým změnám betonu (dotvarování a smršťování). U lehkých betonů, čili betonů s pórovitým kamenivem, je průběh těchto změn v čase a jejich konečná hodnota různá od betonů obyčejných. Smršťování je u lehkých betonů vyšší a dotvarování je naopak nižší. Pro zhodnocení vlivu reologických vlastností membrány a celé konstrukce byla provedena časově závislá analýza. Při ní byla membránová plošná konstrukce nahrazena roštovým prutovým modelem. Nejdříve byla časově závislá analýza provedena pouze na jedné řadě panelů, která byla na svých koncích vetknuta. Byl v podstatě vytvořen jeden předpjatý pás, který nebyl ovlivněn reologickými změnami samokotvícího rá77

VĚDA A VÝZKUM

❚


8

9

10

11

12a

12b

Obr. 8 Normálové napětí ve střednici v podélném směru [Pa] ❚ Fig. 8 Normal stresses in the midplane in longitudinal direction [Pa] Obr. 9 Normálové napětí ve střednici v příčném směru [Pa] ❚ Fig. 9 Normal stresses in the midplane in transversal direction [Pa] Obr. 10 Normálové napětí ve střednici v podélném směru při zatížení sněhem [Pa] ❚ Fig. 10 Normal stresses in the midplane in longitudinal direction caused by snow load [Pa] Obr. 11 Normálové napětí ve střednici v příčném směru při zatížení sněhem [Pa] ❚ Fig. 11 Normal stresses in the midplane in transversal direction caused by snow load [Pa] Obr. 12 Vliv dotvarování na membránu, a) jeden pás bez samokotvícího rámu, b) celá konstrukce ❚ Fig. 12 Influence of creep on membrane, a) one stress ribbon without self-anchored frame, b) completed structure

13

78

Obr. 13 Modifikace samokotveného systému se vzpěrou uprostřed ❚ Fig. 13 Modification of self-anchored system by strut placed in the middle


❚

5/2012

VĚDA A VÝZKUM

mu. Poté byl vytvořen model celé konstrukce membrány včetně samokotvícího rámu. Úbytek tlakové rezervy na konci životnosti konstrukce (100 let) byl u zjednodušeného modelu přibližně 8 %, u celkového modelu byl v podélném směru 12 % a ve směru příčném asi 15 %. Lze tedy předpokládat, že vlivem dotvarování a smršťování betonu dosahují ztráty předpětí velikosti okolo 15 %. Srovnáním zjednodušeného modelu jednoho pásu a celkového modelu bylo zjištěno rozdílné ohybové namáhání membrány. U zjednodušeného modelu pásu jsou ve vetknutí tažena spodní vlákna průřezu membrány a u celkového modelu jsou tažena horní vlákna průřezu. U modelu předpjatého pásu dochází vlivem dotvarování ke stlačení pásu a pás se deformuje nahoru (obr. 12a). U modelu celkové konstrukce dochází vlivem dotvarování k podélné deformaci samokotvícího rámu a tím je membrána deformována směrem dolů (obr. 12b). Deformacím odpovídá i průběh ohybových momentů. V L I V Z M Ě N Y P Ů D O RY S N Ý C H ROZMĚRŮ KONSTRUKCE

Provedenými analýzami a jejich výsledky byla prokázána pouze realizovatelnost konstrukce výše popsaných rozměrů. Membránová konstrukce nad obdélníkovým půdorysem ovšem nabízí značnou variabilnost rozměrů. Z toho důvodu byla studie dále rozpracována na různé půdorysné rozměry. Ukázalo se, že v případě zvětšení půdorysných rozměrů není problémem samotná membrána, dimenze nosných či předpínacích kabelů, ale dimenze samokotvícího rámu. Zvětšením rozpětí zastřešení výrazně narůstá velikost horizontálních sil, a tím náročnost na dimenze koncového kotevního nosníku a jeho předpětí. Pro případ, kdy už velikost předpětí a s tím související rozměry koncového nosníku přerostou přijatelné rozměry, je možné rozdělit koncové nosníky umístěním přímých vzpěr po jejich délce (obr. 13). To umožní změnit trasování předpětí nosníků, a využít tak vzepětí předpínacích kabelů na menší délce. Oblouky po stranách konstrukce, které přenášejí síly z konců nosníků proti sobě a uzavírají tak tok sil v konstrukci, je možné i u větších rozpětí volit subtilní. Je ale nutné vzít v úvahu stabilitu oblouků v příčném směru v počátečních krocích výstavby, kdy ještě ne5/2012

❚

❚


Literatura: [1] Stráský J.: Visuté předpjaté střechy. Beton TKS 4/2005, 1/2006 [2] Stráský J.: Membránové střechy z předpjatého betonu. Beton TKS 1/2008

ní zhotovena membrána. V rovině vertikální jsou proti vybočení zajištěny kloubově uloženými sloupy. Z ÁV Ě R

Hlavním cílem studia samokotvené membrány nad obdélníkovým půdorysem bylo prověřit její realizovatelnost. Výsledky analýz a následující posudky prokázaly, že konstrukce je realizovatelná. Tlaková rezerva vnesená do membrány byla dostatečná a nebyla proměnným zatížením odčerpána, a to ani v případě zahrnutí dlouhodobých ztrát určených časově závislou analýzou. Také funkce samokotveného systému byla potvrzena. Studií změny půdorysných rozměrů byla potvrzena realizovatelnost tohoto typu konstrukce i pro větší půdorysné rozměry. Předkládaný článek představil pokračující studium membránových střešních konstrukcí z předpjatého betonu na FAST VUT v Brně, konkrétně samokotvené membrány nad obdélníkovým půdorysem, a poukázal také na možnost zastřešení pomocí tvarově čisté a moderní konstrukce. Získané poznatky jsou dále využívány v dalším studiu tvarově složitějších a rozmanitějších konstrukcí tohoto typu.

4UBUJLBBEJNFO[BDF TUBWFCOÅDILPOTUSVLDÅ &/ pEJNFO[PW¹OÅCFUPOV PDFMJ EÐFWB [EJWB QPEMFBLUV¹MOÅDI&VSPLËEÑ pBVUPNBUJDL¹HFOFSBDFLPNCJOBDÅQPEMF [BUÄxPWBDÅOPSNZ pQPTPV[FOÅQSWLÑ[LPSP[JW[EPSOÁPDFMJ EMF&/ pQPTPV[FOÅQPx¹SOÅPEPMOPTUJ pQPTPV[FOÅ.4²J.41 NF[OÅTUBWOBQÄUÅBUSIMJO WCFUPOFDI p#FUPO%QPTPV[FOÅMJCPWPMOÁIPUWBSV QSÑÐF[VOBWtFDIOZWOJUÐOÅTÅMZ

(&0 WFS[F

Popsaná konstrukce byla řešena v rámci projektu Ministerstva průmyslu a obchodu „Impuls“ FI – IM5/128 Progresivní konstrukce z vysokohodnotného betonu. Příspěvek byl vypracován v rámci výzkumného záměru MSM 0021630519 „Progresivní spolehlivé a trvanlivé nosné stavební konstrukce“.

Ing. Leonard Šopík Stráský, Hustý a partneři, s. r. o. Bohunická 50, 619 00 Brno e-mail: [email protected] tel.: 547 101 811, www.shp.eu Prof. Ing. Jiří Stráský, DSc. Stráský, Hustý a partneři, s. r. o. Bohunická 50, 619 00 Brno e-mail: [email protected] tel.: 547 101 811, www.shp.eu & Fakulta stavební VUT v Brně Veveří 95, 662 37 Brno

(FPUFDIOJDLÁQSPHSBNZ p4LVQJOBQJMPUOPWÕQSPHSBN p(&0OBTUBWFOÅWÕQPÀUV KFEOÅNWÕCÄSFNM[F[WPMJUWÕQPÀFU QPEMF &/4UBOEBSE /"% FTLÁSFQVCMJLZ QÑWPEOÅOPSNZ 4/ VxJWBUFMTL¹OBTUBWFOÅBEBMtÅ p4FE¹OÅQMPtOÁQÐJUÅxFOÅ p4UBCJMJUBTWBIVBVUPNBUJDLÕWÕQPÀFU &/%" PCÄLPNCJOBDF

p.,1QSPVEÄOÅ[¹WJTMÁWÀBTF UFM GBY &NBJMIPUMJOF!GJOFD[

XXXGJOFD[

tel.: 541 147 845


79

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR 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 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 19. BETONÁŘSKÉ DNY 2012 Konference s mezinárodní účastí Termín a místo konání: 21. a 22. listopadu 2012, Hradec Králové • Vyzvané přednášky • Výzkum a technologie, Modelování a navrhování • Významné realizace – budovy, mosty, tunely a podzemní stavby, jiné konstrukce a stavby • Rekonstrukce, revitalizace, konverze • Beton v architektuře, designu a umění Kontakt: Sekretariát ČBS, www.cbsbeton.eu SUSTAINABLE BUILDING AND REFURBISHMENT FOR NEXT GENERATIONS Konference CESB 13 Termín a místo konání: 26. a 28. června 2013, Praha • Šetrné rekonstrukce stávajících budov • Regenerace průmyslového dědictví • Low-tech a high-tech materiály pro udržitelné budovy • Integrované navrhování budov • Metody a nástroje pro hodnocení • Udržitelná výstavba budov ve výuce Kontakt: www.cesb.cz CONCRETE ROADS 2014 12. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 23. až 26. září 2014, Clarion Congress Hotel Praha • Sustainable pavements, Solutions for urban areas • Design and construction, Maintenance and rehabilitation Kontakt: e-mail: [email protected], www.concreteroads2014.org ZAHRANIČNÍ KONFERENCE A SYMPOZIA BETONÁRSKE DNI 2012 9. konference s mezinárodní účastí Termín a místo konání: 25. a 26. října 2012, Bratislava Kontakt: e-mail: [email protected], www.betonarskedni.sk FIDIC CONTRACTS WORKSHOP Practical guide to understanding and using the FIDIC conditions of contracts 1999 Termín a místo konání: 22. a 23. listopadu 2012, Berlín, Německo Kontakt: e-mail:http://www.cornerstoneseminars.com FIDIC INTERNATIONAL CONTRACT USERSĆONFERENCE 25. konference Termín a místo konání: 5. a 6. prosince 2012, Londýn Kontakt: e-mail: professionalcustserv@informa. com, www.ibclegal.com/fidic

• Case studies and concepts • Characterisation of cementitious materials • Mixture composition, additives and chemical admixtures • Innovative use of concrete and high performance concrete • Natural materials and innovative technologies for construction • Design and evaluation of structural and durability behaviour of concrete elements • Durability and structural evaluation of concrete structures • Concrete technology for sustainability and energy efficiency • Rehabilitation and maintenance • Education, standardisation, future research and visions for construction technology in developing countries • Social, economic and environmental aspects of cement, concrete and concrete construction Kontakt: www.accta2013.com 57. BETONTAGE Termín a místo konání: 5. až 7. února 2013, EdwinScharff-Haus Congress Center, Neu Ulm, Německo • Application-oriented research for concrete • The contribution of concrete construction to the sustainability debate, Guest country Finland • From research to practice Kontakt: www.betontage.com ENGINEERING A CONCRETE FUTURE: TECHNOLOGY, MODELING AND CONSTRUCTION fib sympozium Termín a místo konání: 22. až 24. dubna 2013, Tel-Aviv, Izrael • Advanced and innovative cementitious materials and concrete • Constitutive modeling of cementitious and composite materials • Design concepts and structural modeling • Punching and shear in RC and in PC (prestressed concrete) • Challenges in bridge engineering • Advances in precast and PC engineering • Concrete structures under seismic and extreme loads • Pioneering structures and construction methods • Structural aspects of tunnel construction and design Kontakt: e-mail: [email protected], http://www.fib2013tel-aviv.co.il/ ASSESSMENT, UPGRADING AND REFURBISHMENT OF INFRASTRUCTURES Mezinárodní konference IABSE Termín a místo konání: 6. až 8. května 2013, Rotterdam, Holandsko • Load carrying capacity and remaining lifetime • Assessment of structural condition • Modernisation and refurbishment • Materials and products, Structural verification Kontakt:e-mail: [email protected], http://www.iabse2013rotterdam.nl/ CONCRETE SUSTAINABILITY – ICCS13 1. mezinárodní konference Termín a místo konání: 27. až 29. května 2013, Tokyo, Japonsko • Environmental impact reduction technologies • Sustainability aspects in durability • Environmental design, evaluation, and systems • Social & economic aspects • Case studies of sustainable concrete materials and structures Kontakt:e-mail: [email protected], http://jci-iccs13.jp/

PERFORMANCE-BASED AND LIFE-CYCLE STRUCTURAL ENGINEERING – PLSE 2012 1. mezinárodní konference Termín a místo konání: 5. až 7. prosince 2012, Hong Kong, Čína • Performance-based structural engineering • Life-cycle structural engineering • Integration of performance-based and life-cycle structural engineering Kontakt: www.polyu.edu.hk/fce/PLSE2012/

NORDIC CONCRETE RESEARCH 22. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 16. až 19. června 2013, Reykjavik, Island Kontakt: www.nordicconcrete.net

ADVANCES IN CEMENT AND CONCRETE TECHNOLOGY IN AFRICA – ACCTA 2013 Mezinárodní konference Termín a místo konání: 28. až 30. ledna 2013, Johannesburg, Jižní Afrika • State-of-the-art of concrete technology in developing countries

FIBER REINFORCED POLYMERS FOR REINFORCED CONCRETE STRUCTURES – FRPRCS – 11 11. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 26. až 28. června 2013, Guimarães, Portugalsko Kontakt: www.frprcs11.uminho.pt

80

SUSTAINABLE CONSTRUCTION MATERIALS AND TECHNOLOGIES – SCMT3 Mezinárodní konference Termín a místo konání: 18. až 21. srpna 2013, Kyoto, Japonsko • Sustainable construction materials and structures • Durability of construction materials • Maintenance and life cycle management of concrete structure Kontakt: e-mail: [email protected], www.jci-net.or.jp/~scmt3/ CONCRETE SPALLING DUE TO FIRE EXPOSURE – IWCS 2013 3. mezinárodní workshop Termín a místo konání: 25. až 27. září 2013, Paříž, Francie RHEOLOGY AND PROCESSING OF CONSTRUCTION MATERIAL 1. mezinárodní RILEM konference společně s SELF-COMPACTING CONCRETE 7. RILEM konference Termín a místo konání: 2. až 4. září 2013, Paříž, Francie • Components properties and characterization • Chemical admixtures and mix design • Laboratory and in-situ rheological testing • Constitutive models and flow modelling • Mixing, production and quality control • Processing and casting processes • Drying and setting • Process induced final properties such as mechanical or durability properties Kontakt: e-mail: [email protected], www.sccparis2013.com COMPUTATIONAL TECHNOLOGIES IN CONCRETE STRUCTURES – CTCS13 Mezinárodní konference Termín a místo konání: 8. až 12. září 2013, Int´l Convention Center Jeju, Jeju, Korea Kontakt: e-mail: [email protected], http://asem.cti3.com/ctcs13.htm LONG SPAN BRIDGES AND ROOFS 36. IABSE sympozium Termín a místo konání: 24. až 27. září 2013, Kolkata, Indie • Planning, design,research and development • Implementation, operation and maintenance Kontakt: e-mail: [email protected], www.iabse.org/kolkata2013 ULTRA-HIGH PERFORMANCE FIBREREINFORCED CONCRETE – UHPFRC 2013 2. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 30. září až 2. října 2013 Marseille, Francie Kontakt: Nadget Berrahou-Daoud, e-mail: [email protected] IMPROVING PERFORMANCE OF CONCRETE STRUCTURES 4. mezinárodní fib kongres Termín a místo konání: 10. až 14. února 2014, Mumbai, India Kontakt: e-mail: [email protected], www.fibcongress2014mumbai.com CONCRETE INNOVATION CONFERENCE – CIC 2014 Termín a místo konání: 9. až 11. června 2014, Oslo, Norsko Kontakt: www.cic2014.com PH.D. SYMPOZIUM IN CIVIL ENGINEERING 10. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 21. až 23. července 2014, Quebec, Kanada Kontakt: www.fib-phd.ulaval.ca UTILIZATION OF HS/HP CONCRETES 10. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 10. až 18. září 2014, Peking, Čína Kontakt: e-mail: [email protected], www.hpc-2014.com


❚

5/2012

/V]WXEPMGOìOYFMWQYW 1ERéIXSZÑORSJPcáO]EYXSV/EXIêMRE:IRGPcOSZØ QEXIVMØPGIQIRX,SPGMQ*YXYVMW--%006 ,SPGMQOEQIRMZSWXêcFVSSGIP

2EQEXIVMØPY^ØPIéc ¤&IXSRHMWTSRYNIQEKMGOSYTêMXEéPMZSWXc EIPIKERGcWØQSWSFôEPIOSZ]ORôQY RISHQ]WPMXIPRôTEXêc/H]éQRI/EXOETSéØHEPE EF]GLWITSHcPIPEREZRMXêRcOSRWXVYOGMèTIVOë ETSHSFôOSZSZìGLHIXEMPëRIZØLEPENWIQERM QMRYXY3GIPWXêcFVSMSWXEXRcHVELÑOSZ]WI WFIXSRIQRØHLIVRôHSTPæYNc7TSPIáRôXZSêc HSWPSZERISTEOSZEXIPRì^ØéMXIO%XEONIXSWI ZècQ4VSXSéI2EQEXIVMØPY^ØPIéc %PIRE,IWSYRSZØ :ñ94Z4VEÎ EXIPMÑVèTIVO

Slavíme 100 let .WQIWSYáØWXcáIWOÑLSWXEZIFRMGXZcEEVGLMXIOXYV]OXIVìQXcQXSWOPØHØQITSOPSRY4êMRØZVLYEZìWXEZFôZì^REQRìGLFYHSZ ZéH]^ØPIéIPSREOZEPMXôQEXIVMØPYEHSWXYTRÑQORS[LS[(RIWREèIQEXIVMØP]E^REPSWXMWPSYécOZìVSFôYèPIGLXMPìGLSFNIOXë OXIVÑZ]GLØÎNc^QMRYPSWXMMRWTMVYNcHSFYHSYGREEWSYáEWRôTSQSLSYHSFVÑZôGM3WPSZMPMNWQIÊácRENcGcáIWOSYZìXZEVRMGM WSGLEêOY/EXOY:IRGPcOSZSYEF]OREèMQREVSÎRMRØQWTSPIáRôWXIGLRSPSK],SPGMQEOSPIK]RcèTIVOEêOSY%PIRSY,IWSYRSZSY REZVLPMEZ]XZSêMPMOSPIOGMSVMKMRØPRcGLèTIVOë^QEXIVMØPëOXIVÑNWSYREècZØèRc/EéHìRØZVLNIMRWTMVSZØRZì^REQRìQSFHSFcQ RIFSWXEZFSYZáIWOÑEVGLMXIOXYêITSWPIHRcLSWXSPIXc:cGISTVSNIOXYRE[[[LSPGMQEVXG^

2012. BETON A ARCHITEKTURA sportovní stavby

Recommend Documents