2013 POZEMNÍ STAVBY

1/2013

POZEMNÍ STAVBY

SPOLEČNOSTI A SVAZY PODPORUJÍCÍ ČASOPIS

CO NAJDETE V TOMTO ČÍSLE

SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

6/

VÝZKUMNÉ CENTRUM I.LAB

22 /

ČERPACÍ STANICE GAS ALTERNATIVNÍ SCÉNA DIVADLA LOUTEK OSTRAVA

12 /

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

/ 18

NOVÉ VINAŘSTVÍ U ZÁMKU CHEVAL BLANC

54 /

SANACE ŽELEZOBETONOVÉ TĚŽNÍ VĚŽE DOLU KUKLA V OSLAVANECH

REKONVERZE PLYNOJEMU V DOLNÍ OBLASTI VÍTKOVIC

50 /

HIGH LINE V NEW YORKU

CENTRUM EXCELENCE TELČ

/ 30 / 26

OBSAH

❚

CONTENT

ROČNÍK: třináctý ČÍSLO: 1/2013 (vyšlo dne 15. 2. 2013) 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

Ú V O DNÍ K Jana Margoldová

VYDAVATELSTVÍ ŘÍDÍ: Ing. Michal Števula, Ph.D. ŠÉFREDAKTORKA: Ing. Jana Margoldová, CSc. PRODUKCE: Ing. Lucie Šimečková

/2

V Ě D A A VÝ Z KU M TÉMA

BETON A POŽÁR

György L. Balázs, Éva Lublóy, Sándor Mezei

EVROPSKÁ CENA PRO BETONOVÉ KONSTRUKCE 2012

Milan Kalný

/3

S TAV E B NÍ KO NST R U K C E

/ 62

OŠETROVANIE ČERSTVÉHO BETÓNU – 7. DTA, TG A DSC OVERENIE PÔSOBENIA VNÚTORNÉHO OŠETROVANIA

Peter Briatka, Ivan Janotka, Peter Makýš

/ 67


/6

NOVÉ VINAŘSTVÍ U ZÁMKU CHEVAL BLANC

/ 12

DŘEVO-VLÁKNOBETONOVÉ KOMPOZITNÍ KONSTRUKCE – EXPERIMENTÁLNÍ PROGRAM Vojtěch Petřík, Norbert Philipp / 70

/ 18

HYDROIZOLAČNÍ KRYSTALIZAČNÍ NÁTĚRY A STĚRKY NA BÁZI SEKUNDÁRNÍ KRYSTALIZACE CEMENTU

ALTERNATIVNÍ SCÉNA DIVADLA LOUTEK OSTRAVA

Petr Hájek, Bronislav Stratil ČERPACÍ STANICE GAS

Adam Jirkal, Jerry Koza, Tomáš Kalhous, Ladislav Chatrnúch

/ 22

CENTRUM EXCELENCE TELČ

Tomáš Šenberger

/ 26

REKONVERZE PLYNOJEMU V DOLNÍ OBLASTI VÍTKOVIC

Hana Šeligová

BETONOVÉ KONSTRUKCE NA TUNELOVÉM KOMPLEXU BLANKA V PRAZE (2. ČÁST)

/ 38

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

/ 74

N O R M Y • JAKOS T • C E RTI FI KAC E ŠPECIÁLNE POŽIADAVKY NA VODONEPRIEPUSTNÉ ČASTI BETÓNOVÝCH KONŠTRUKCIÍ BUDOV

Juraj Bilčík, Igor Halaša / 30

Pavel Šourek, Lukáš Grünwald, Vladimír Petržílka, Pavel Kasal, Jan Kvaš, Miroslav Padevět, Michael Remeš

Pavel Dohnálek, Rostislav Drochytka, Zdeněk Vávra, Václav Pumpr

/ 80

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)

BAREVNÝ BETON V INTERIÉROVÉM DESIGNU Petr Novosad, Jan Přikryl, Rudolf Hela / 47

DATABÁZE ARCHITEKTURY

/ 37

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

/ 78

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA

/ 88

/ 50

SANACE ŽELEZOBETONOVÉ TĚŽNÍ VĚŽE DOLU KUKLA V OSLAVANECH

Ivo Macháň

/ 54

H IS TO R I E KDE SE BETON SNOUBÍ S UMĚNÍM: BUDOVA MUZEA V HRADCI KRÁLOVÉ

Ladislav Zikmund-Lender 1/2013

❚

/ 58

ADRESA VYDAVATELSTVÍ A REDAKCE: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 www.betontks.cz

A K T U A L I TY / 36

Petr Vorlík

TISK: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5

REDAKCE, OBJEDNÁVKY PŘEDPLATNÉHO A INZERCE: mob.: 604 237 681, 602 839 429 (tel. linka 224 812 906 zrušena) e-mail: [email protected] [email protected]

RECENZE


ILUSTRACE NA TÉTO STRANĚ: Mgr. A. Marcel Turic

ZMĚNY V POSUZOVÁNÍ SHODY STAVEBNÍCH VÝROBKŮ VYVOLANÉ NAŘÍZENÍM EP A RADY (EU) č. 305/2011 O STAVEBNÍCH VÝROBCÍCH Jozef Pobiš / 84

MATE R I Á LY A T E CH N O L OG I E

S AN A CE A R E KO N S T R U K C E

REDAKČNÍ RADA: Prof. 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., Doc. 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.

F I R E M N Í PR E Z E N TAC E TAZUS / 15 Červenka Consulting / 25 Weber SAINT-GOBAIN / 29 Beton v architektuře / 37 Precheza / 49 Ing. Software Dlubal / 59 Betosan / 63 SVC ČR / 85–86 Beton University / 3. strana obálky SSBK / 3. strana obálky Construsoft / 4. strana obálky

technologie • konstrukce • sanace • BETON

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: Instalace „Mutated panels“ před Výzkumným centrem Italcementi nedaleko italského Bergama (viz článek str. 6), foto: Daniele Domenicali BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVODNÍK

❚

EDITORIAL

VÁŽENÉ ČTENÁŘKY A VÁŽENÍ ČTENÁŘI Začátky roku bývají naplněné optimismem a očekáváním, co nový rok přinese, jak se vyvine to či ono atd. Letos však počáteční optimismus a nadšení vytlačily volební kampaně prezidentských kandidátů. Vítězná většina už oslavuje, zbylá menšina přemítá, jak se s porážkou vyrovnat. Pro všechny je možnost přímo se podílet na volbě prezidenta nová zkušenost a poznání, a týmy analytiků teď řeší, co a jak ovlivnilo rozhodování voličů. Procesy, které se odehrávají v našich hlavách během rozhodování, zda zvolit tu či onu možnost, jsou i přes velký zájem odborníků stále ještě pro veřejnost obestřeny tajemstvím. Zvládnutí zákonitostí, které je provázejí, bude silnou a nebezpečnou zbraní. Během ledna proběhla v hlavních televizních zprávách informace, že vyšší soud zrušil rozhodnutí soudu nižšího o vině bývalého ministra dopravy ve věci možného uplácení poslanců z jeho strany a uložil soudu nižšímu posoudit možnou vinu znovu. V následném publicistickém pořadu vystupoval bývalý pan ministr a současný poslanec už velmi sebevědomě a místo odpovědí na otázky moderátorky opakovaně připomínal, jak za svého působení na ministerstvu ušetřil sedm miliard korun na výstavbě dopravní infrastruktury. Bude někdy nezávisle porovnáno a posouzeno, jaký dopad mělo rozhodnutí o tomto způsobu šetření do výstavby silniční a železniční sítě a na kolik nás, daňové poplatníky, úspory ve skutečnosti přišly? Nejnižší cena čehokoliv se stala mantrou, která se, vedle až neuvěřitelných povánočních slev, neustále opakuje ve vystoupení různých politiků i představitelů státní správy. Cena se stala hlavním kritériem rozhodování veřejných zakázek. Kam se poděl zájem o kvalitu? Přece zaplatit kvalitní výrobek nebo službu, neznamená plýtvat. Kolik úspor přinese rozhodnutí nepoužít moderní šetrnou, ale dražší, technologii, která oproti té levnější produkuje pevnější a trvanlivější materiál, který je však dražší? Že na to nemáme? Jak to, že v zemích, které byly před půl stoletím ještě za námi na pomyslném hodnocení úrovně HDP, to šlo a jde i nyní a při pohledu na současné srovnání je musíme hledat vysoko nad námi? Při bližším zkoumání bychom však mohli být velmi překvapeni, na základě jakých podkladů rozhodují o důležitosti investic a spotřeby. Jak je uvedeno v jednom z článků na dalších stránkách podrobněji, v dubnu 2011 vstoupilo v platnost nové Nařízení Evropského parlamentu a Rady, kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků na trh. Účinnost nařízení nabíhá postupně, plně vstoupí v platnost počátkem července 2013. V ČR je připravena k schválení novela patřičného zákona vypracovaná za účelem souladu zákona s uvedeným nařízením. Ve zmíněném nařízení se píše: „Stavby jako celek i jejich jednotlivé části musejí vyhovovat zamýšlenému použití, zejména s přihlédnutím k bezpečnosti a ochraně zdraví osob v průběhu celého životního cyklu staveb. Po dobu ekonomicky přiměřené životnosti musí stavby při běžné údržbě plnit tyto základní požadavky na stavby.“ Návrh a realizace stavby tak, aby vyhověla požadavkům bezpečnosti a ochrany zdraví osob a majetku, byl samozřejmým 2

požadavkem i původních národních norem. V nových evropských předpisech se pozornost zaměřuje na životní cyklus staveb. Finanční náklady na celý životní cyklus stavby však jsou zcela něco jiného než investiční náklady, kterými naši celostátní i místní představitelé rádi dokládají svá rozhodnutí. Posouzení celkových nákladů je náročné na vlastní zpracování a zejména vyžaduje více podkladových informací a zkušeností k jejich vyhodnocení. Zhodnocení finančních nákladů z hlediska celého životního cyklu staveb nelze prakticky ověřit za jedno či dvě volební období. Jaká je tedy naděje, že se stanou váženým podkladem pro rozhodování? Trvanlivost a životnost jsou pojmy, které by pro hodnocení stavby měly mít stejnou váhu jako energetická náročnost. A co výtvarná a estetická hodnota staveb, nezapomínáme na ni v honbě za co nejnižší cenou investice? Je všechno to šetření na kvalitě a vzhledu z dlouhodobého hlediska opravdu to nejlepší? Je okamžitá cena nejlepším kritériem rozhodování? V závěru loňského roku jsme si dovolili vám předložit soubor informací o nových betonech a konstrukcích z nich postavených, které jsou užívány pro splnění náročných tepelných, pevnostních, estetických či trvanlivostních požadavků stavebníků, kteří určitě přísně hlídají své výdaje. Mají však už ověřeno, že s vyšší přidanou hodnotou vloženou do celého projektu, od architektonického návrhu, přes návrh konstrukce a materiálu, pokročilé technologie výstavby, až po nízkou energetickou náročnost provozu, snadnou údržbu a vysokou trvanlivost celého systému, v celkovém zhodnocení nakonec ušetří. V souboru představených realizací, ze soukromé i veřejné sféry, jsou i české, které obstály v tvrdé mezinárodní konkurenci, a jedna již dokonce získala prestižní ocenění v celosvětové soutěži. Pro nadcházející ročník vybraB E T O N O V É K O N S T R U K C E la redakční rada časopisu té2 1. S T O L E T Í betony s přidanou hodnotou mata jednotlivých čísel tak, aby v nich redakce mohla zaměřit pozornost právě na úskalí technologií výstavby betonových konstrukcí, monolitických i prefabrikovaných, vztah projektu a realizace či trvanlivosti a životnosti (viz www.betontks.cz). Samozřejmě budeme vedle informací o nových technologiích, výsledcích vývoje a vědeckého výzkumu na poli betonu a zpráv z oblasti normalizace představovat krásné a zajímavé nové stavby pozemní i dopravní, které potěší oko nejen betonáře. Nezapomeneme ani na ty už letitější, které se po dobře navržené a zodpovědně provedené rekonstrukci opět vrátily do života. Snad přispějeme do mozaiky informací potřebných pro vaši skládačku podkladů pro důležitá rozhodnutí. Těšíme se opět na tu práci. Z vašich případných kladných ohlasů budeme mít v redakci radost, kritiky, připomínky a náměty nám pomohou časopis vylepšit a zkvalitnit. Pište nám, adresy najdete snadno v každé tiráži. Časopis přece připravujeme pro vás. Zdravím Vás a přeju Vám samá správná rozhodnutí

BETON • technologie • konstrukce • sanace

Jana Margoldová

❚

1/2013

TÉMA

❚

TOPIC

EVROPSKÁ CENA PRO BETONOVÉ KONSTRUKCE 2012 ❚ EUROPEAN CONCRETE AWARD 2012 Milan Kalný Článek přináší přehled staveb, které získaly v roce 2012 ocenění European Concrete Award udělované každé dva roky Evropskou asociací betonářských společností ECSN. V kategorii „Inženýrské stavby“ získala čestné uznání stavba mostu Oparno na stavbě dálnice D8. ❚ The article provides an overview of structures that

konstrukce s okolím, vlastnosti použitého betonu, inovativní uplatnění betonu, kvalita řemeslného zpracování detailů a povrchů. Poslední slavnostní ceremoniál se konal dne 26. října 2012 v Oslu, kde zástupci investorů, projektantů a zhotovitelů převzali od předsedy ECSN Michaela Pausera udělené ceny.

received in 2012 the European Concrete Award which is granted every two years by the European

K AT E G O R I E „ B U D O V Y “

Concrete Societies Network ECSN. In the

Hlavní cenu za projekt „Regionální středisko pro řízení záchranných prací“ v italské Umbrii (obr. 1a a 1b) převzal Prof. Alberto Parducci. Porota ocenila zejména dosažený soulad mezi architektonickým tvaroslovím a konstrukčním systémem splňujícím antiseismické požadavky. V oblasti s vysokým seismickým rizikem realizovala firma Giovannini Construzioni SpA velmi zdařilou budovu, která díky uplatněnému ino-

category “Civil engineering” the Oparno Bridge on the D8 motorway received the honorable mention.

Evropská asociace betonářských společností ECSN (European Concrete Societies Network) má dvanáct členských zemí: Rakousko, Belgie, Česká republika, Finsko, Francie, Německo, Irsko, Itálie, Nizozemsko, Norsko, Švédsko a Velká Británie. Jejím cílem je podpořit vzájemnou spolupráci mezi členy, a tím podporovat rozvoj technologie betonu a jeho používání v Evropě. ECSN nezasahuje do práce jednotlivých společností a dalších mezinárodních organizací, její sekretariát je nyní řízen z Rakouska. Jednou z akcí ECSN je udělování cen pro vynikající betonové konstrukce (European Concrete Award). V dvouletém cyklu ECSN pravidelně vyzývá své členy k předložení atraktivních projektů betonových konstrukcí. Mezinárodní porota loni posoudila devět návrhů v kategorii „Budovy“ a dalších devět v kategorii „Inženýrské stavby“. Mezi hodnotící kritéria patří: projekt, technologie výstavby, vzhled a harmonie Obr. 1a, b Regionální středisko pro řízení záchranných prací, vítěz v kategorii „Budovy“ ❚ Fig. 1a, b Regional emergency management centre, the winner in the category Building

Vlastník Architekt Projektant

1a 1b

Regione Umbria, Foligno (Perugia) Alberto Parducci, Guido Tommesani Alberto Parducci, Alfredo Marimpietri, Marco Mezzi, Roberto Radicchia

Generální dodavatel

Giovannini Costruzioni SpA

Subdodavatel

CO.M.I.T. Aldo Novelli, CLER – Coop. Lavoratori Elettrici Scarl assignor

1/2013

vačnímu využití principu izolace od základů je plně funkční i v mimořádných situacích. Řízené snížení tuhosti budovy při zemětřesení umožňuje podstatně snížit dynamické zatížení a chrání konstrukci včetně vybavení a instalovaných zařízení. Řešení představuje koncepční alternativu k tradičnímu postupu zesilování nosných konstrukčních prvků. Druhou cenu získalo konferenční centrum v Oslu nazvané „Teachers‘ House“ (obr. 2). Na úzké parcele ve stávající zástavbě se za transparentní skleněnou fasádou skrývá prostorná hala, ve které dominují konstrukce z monolitického betonu doplněné sklem, dřevem a textilem. Zhotovitel zde odvedl precizní řemeslnou práci. Budova je navržena jako nízko-energetická s využitím betonových konstrukcí pro stabilizaci tepelné pohody, přitom je velmi

❚


3

TÉMA

❚

TOPIC 2

Obr. 2 Konferenční centrum „Teachers’ House“ v Oslu, čestné uznání v kategorii „Budovy“ ❚ Fig. 2 Teachers´house in Oslo, the honorable mention in the category Building

Vlastník Architekt Projektant Generální dodavatel Subdodavatel

Utdanningsforbundet, Oslo Element Arkitekter AS Dr. Techn. Kristoffer Apeland AS Tronrud Entreprenør AS Unicon Ready mix concrete

jednoduchá a otevřená světlu přicházejícímu z obou stran. Třetí cena byla udělena obytnému projektu na náměstí Flora v Helsinkách (obr. 3). Nový městský blok má vnější fasádu obloženou červenými cihlami a nijak neruší v racionálně pojatém okolním prostředí průmyslové architektury. Směrem k nábřežnímu parku se blok otvírá nádvořím, v tomto prostoru se využívá zajímavá kombinace zakřivených stěn ze světle šedého betonu a barevné porcelánové mozaiky inspirované designem tradičního finského jídelního servisu Arabia. Obr. 3 Obytný projekt na náměstí Flora v Helsinkách, čestné uznání v kategorii „Budovy“ ❚ Fig. 3 Housing corporation Flora square in Helsinki, the honorable mention in the category Building

Vlastník

K AT E G O R I E „ I N Ž E N Ý R S K É S TAV B Y “

Vítězem této kategorie se stala lávka Gooise v Utrechtu délky 20 m (obr. 4). Jde o první realizovanou stavbu z předpjatého ultra vysokohodnotného betonu (UHPC) v Holandsku. Investor požadoval udržitelnou konstrukci s minimálními nároky na budoucí údržbu a návrhovou životnost prodlouženou na více než sto let. Velmi kompaktní beton s minimální nasákavostí zajišťuje vysokou odolnost vůči vlivům agresivního prostředí. Mostní příslušenství je zhotoveno z nerezové oceli. I přes vyšší počáteční investici jsou celkové náklady na přemostění včetně údržby rozpočtené na celý životní cyklus významně nižší než u tradičních konstrukcí. Stavba je příkladem současného směru vývoje betonových konstrukcí. I druhá cena v kategorii inženýrských konstrukcí putuje do Holandska. V Amsterdamu byla na jednom vodním kanálu u plavební komory 0124 v nové městské čtvrti instalována první pohyblivá vrata na světě vyrobená z vysokohodnotného betonu C90/105 (obr. 5). Vrata délky 6,55 m mají tloušť-

3

City of Helsinki Housing Production Department Heikkinen-Komonen Architects Finnmap Consulting

Architekt Projektant Generální Lujatalo dodavatel Subdodavatel Parma

4

Obr. 4 Lávka Gooise v Utrechtu, vítěz v kategorii „Inženýrské stavby“ ❚ Fig. 4 Gooise bridge in Utrecht, the winner in the category Civil engineering

Vlastník Architekt a projektant Generální dodavatel

4

Gemeente Utrecht, Stadswerken, afd. Stedelijk Beheer (Municipality Utrecht) Gemeene Utrecht, Stadswerken, afd. IBU Stadsingenieurs (Municipality Utrecht) Romein Beton BV


❚

1/2013

TÉMA 5

mí ČR a uděluje tituly vynikající betonová konstrukce. Vítězné stavby nominuje do soutěží fib a ECSN. Dosažené úspěchy v těchto mezinárodních soutěžích potvrzují, že úroveň betonového stavitelství je u nás tradičně velmi dobrá a nezůstává pozadu za světovým vývojem. Současná snaha investorů zaměřená na maximální snížení počátečních in-

TOPIC

Obr. 5 Plavební komora 0124 v Amsterodamu, čestné uznání v kategorii „Inženýrské stavby“ ❚ Fig. 5 Sluis 0124 in Amsterdam, the honorable mention in the category Civil engineering

Vlastník Architekt Projektant Generální dodavatel Dodavatel prefabrikovaných prvků

ku 100 mm. Projekt využívá nejnovější poznatky výzkumu a vývoje a představuje modelovou konstrukci pro rozsáhlé holandské stavby na ochranu před záplavami. Hlavním cílem bylo opět vybudovat konstrukci s minimálními náklady na údržbu. Třetí cenu v oboru inženýrských konstrukcí získal most Oparno na stavbě

❚

Projectbureau IJburg Meyer en Van Schoten Architecten Ingenieursbureau Amsterdam Schuurmans Betonbouw Haitsma Beton

Obr. 6 Most Oparno na stavbě dálnice D8, čestné uznání v kategorii „Inženýrské stavby“ ❚ Fig. 6 Bridge over Oparno valley, motorway D8, the honorable mention in the category Civil engineering

Vlastník Arch. návrh a projekt Generální dodavatel

Ředitelství silnic a dálnic ČR Pontex, s. r. o. Metrostav, a. s., divize 5

6

dálnice D8 v České republice (obr. 6). Porota ocenila elegantní a úspornou konstrukci realizovanou v malebném a chráněném přírodním prostředí. Projekt mostu Oparno stejně jako předcházející inženýrské konstrukce zohledňuje principy udržitelnosti výstavby, zvýšené trvanlivosti a minimální údržby. Cenu převzali zástupci projektové kanceláře Pontex, s. r. o., a zhotovitele Metrostav, a. s., divize 5 (obr. 7). N O M I N A C E Č E S K Ý C H S TAV E B

Česká betonářská společnost ČSSI vypisuje každé dva roky soutěž pro betonové konstrukce a stavby na úze1/2013

❚

vestičních nákladů bez ohledu na skutečnou kvalitu a náklady po celou dobu životnosti jde však proti tomuto vývoji. Ing. Milan Kalný Pontex, s. r. o. e-mail: [email protected] Obr. 7 Zástupci zhotovitele Metrostav, a. s., Divize 5 a projektové kanceláře Pontex, s. r. o., při přejímání ocenění (zleva předseda ECSN Michael Pauser, Roman Šimáček, Milan Špička, Milan Kalný) ❚ Fig. 7 Representatives of the contractor Metrostav, a. s., Division 5 and the design office Pontex, Ltd., at the awarding process (from left Chairman of ECSN Michael Pauser, Roman Šimáček, Milan Špička, Milan Kalný)


7

5

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E

❚

STRUCTURES


❚

RESEARCH CENTRE I.LAB

1a

Nedaleko italského Bergama bylo postaveno výzkumné centrum společnosti Italcementi. Autorem návrhu je architekt Richard Meier. Stavbu, která se pro svůj neobvyklý vzhled stala ikonou kraje, charakterizuje použití inovativních materiálů společnosti – TX Active cement, „průsvitný“ beton ad.

❚ A new research center

of the Italcementi company was built nearby the city of Bergamo. Author of this project is architect Richard Meier. The building, which became an icon of the county for its unusual looks, features the company’s innovative

tě, Muzeum současného umění v Barceloně, Getty centrum v Los Angeles a kostel Dives in Misericordia v Římě. Vědecké centrum je místem, kde se zavádění novinek potkává s architekturou. Je to umělecké dílo v typickém Meierovském stylu pyšnící se mimořádnou architekturou s pozoruhodným konstrukčním řešením, výsledek výjimečných technických a vědeckých dovedností kombinovaných se sofistikovaným inženýrstvím.

products – TX Active cement, transparent concrete, etc.

A B S T R A K C E A V I TA L I TA PROSTORU

i.lab – nové výzkumné centrum společnosti Italcementi bylo slavnostně uvedeno do provozu 12. dubna 2012. Centrum je součástí Vědeckého parku Kilometro Rosso, navrženého francouzským architektem Jeanem Nouvelem, nedaleko italského města Bergamo. Na ploše 23 000 m2 inženýři, technici a vědci vyvíjejí inovativní technologie, funkční a estetická řešení pro nové konstrukční materiály. Společnost Italcementi vždy spolupracovala při vývoji inovativních a vysoce technologicky náročných projektů ruku v ruce s architekty – od experimentů s Gio Pontim a Pierem Luigi Nervim pro Pirelli Tower v Miláně a Audience Hall papeže Pavla IV ve Vatikánu ke spolupráci na i.lab s Richardem Meierem, jedním z největších architektů současnosti. Mezi jeho nejznámější projekty patří High Museum v Atlan-

Meierův projekt je charakteristický maximální pozorností zaměřenou na kvalitu zpracování, která je patrná z každého detailu, ale na prvním místě především na kvalitu prostoru. Velké vzdušné prostory umožňují lidem a funkcím existovat a vzájemně se prolínat podél cest navržených architektem. Nová budova výzkumného centra má půdorys ve tvaru písmene V, dvě nadzemní a dvě podzemní podlaží, jejichž součástí je i parkoviště. Uspořádání domu je rozděleno na laboratorní a kancelářské křídlo, která obklopují centrální dvůr se zahradou a přístupem do podzemních garáží. Zapuštěný dvůr umožňuje přirozené osvětlení laboratoří v podzemních podlažích a přístup čerstvého vzduchu pro technické zázemí a garáže. V severovýchodním rohu budovy, který je současně hraničním bodem vě-

6

2

deckého parku, je velkorysá „Plaza“ zastíněná mohutným výběžkem střechy z bílého betonu – nejvýraznějším znakem celé budovy – který vyčnívá do krajiny a směřuje k historické části města. Dvacetimetrová konzola střechy, demonstrující výjimečný technologický um, zve do obrovského dvoupodlažního atria s velkým střešním oknem, kde se nachází je recepce a bezpečnostní kontrola. Návštěvníky okamžitě zaujme dlouhá cesta pro pěší, vedoucí do horního podlaží a do křídla pro veřejnost s velkým konferenčním sálem, korunovaným malým vnitřním „zavěšeným“ sálem pro důvěrná jednání (obr. 5 až 7).


❚

1/2013


1b

❚

STRUCTURES

3

B

A

B

4a

K R Á S A M AT E R I Á L U

Čistá kombinace bílého betonu a prosklených fasádních ploch je až neuvěřitelně působivá. Na první pohled se zdá, jakoby prosklené povrchy byly podporovány výhradně svislými betonovými příčlemi. V kontrastu masivnosti betonových prvků s transparentní lehkostí skla se příčle se stávají „skutečnými“ objekty průmyslového designu. Podobnou kvalitu je možné nalézt u vnějšího žaluziového systému na druhé straně budovy. Zde se architekt Meier opět zaměřil na potřebu přirozeného osvětlení interiérů a navr1/2013

A

4b

❚

hl prvek pro zachycení přemíry slunečního světla. Stínící systém tvoří soubor betonových listel z bílého cementu, jež se svou vnitřní krásou podobá geometrické skulptuře (obr. 9). V parku obklopujícím centrum našly své místo i „Mutated panels“, instalace vytvořená v Meierově studiu pro Fuorisalone na tradiční prestižní výstavu Milano Design Week. „Mutated panels“ jsou řadou sedmi „roztančených“ betonových stěn s TX Active cementem, jejich geometrie se postupně mění stejně jako jejich prostorové vnímání závisející na místě pozorovatele.


Obr. 1 Výzkumné centrum společnosti Italcementi i.lab ❚ Fig. 1 Italcementi group´s Research centre i.lab Obr. 2 Richard Meier:„Nové výzkumné centrum společnosti Italcementi nebude pouze ikonickou stavbou vyjadřující renomé společnosti, stane se měřítkem udržitelného navrhování v Evropě.“ ❚ Fig. 2 Richard Meier: ”The new Italcementi Research Centre will not only be an iconic building expressing the Group’s reputation for technical expertise; it will be a benchmark for sustainable design in Europe” Obr. 3

Situace

❚

Fig. 3

Layout drawing

Obr. 4 a) Půdorys 1. NP, b) řezy ❚ Fig. 4 a) Ground plan of the ground floor, b) cross sections

7


❚

STRUCTURES

5

6

7

ARCHITEKTURA SKUTEČNÉHO Ž I V O TA

Při projektování hraje v Meierově návrhu velkou roli, jak bude budova působit na lidi, kteří ji budou používat. Pečlivě přemýšlí o budoucím provozu. Jak se lidé budou budově pohybovat, kde budou pracovat, kde konzultovat výsledky svého výzkumu, kde se jen tak setkávat – všechna tato kritéria jsou stejně důležitá jako statická řešení nosné konstrukce. Prosklené stěny, které v některých 8

místech zasahují pod úroveň terénu, společně se systémem stropních světlíků přivádí denní světlo do kanceláří, chodeb a laboratoří a jsou příkladem péče a pozornosti věnované vytvoření co nejlepších podmínek pro zaměstnance, aby i v podzemních podlažích měli během dne přirozené osvětlení. Všechny životní fáze budovy odrážejí stejná kritéria udržitelnosti, která inspirovala celý projekt. Otázky kvality vnitřního vzduchu, přítomnosti CO2, těkavosti po-

užitých materiálů, přirozeného a umělého osvětlení, teploty a vlhkosti, spotřeby vody a energií jsou pečlivě plánovány a kontrolovány, často automaticky. DIALOG S MÍSTEM

V Meierově „krásné a stylové“ architektuře hraje klíčovou roli umístění budovy a její vzájemný vztah s okolní krajinou, blízký a přesto oddělený. Velká vykonzolovaná střecha připomínající šíp, která se tyčí nad „Plazou“, dělá z labora-


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

8

9a

9b

Obr. 5 Vstupní hala s velkým střešním oknem window Obr. 6

Vnitřní komunikační prostory

❚

Fig. 6

❚

Fig. 5

Access hall with a huge roof

Interior spaces for communication

Obr. 7 Velký konferenční sál s malým vnitřním „zavěšeným“ sálem pro důvěrná jednání ❚ Fig. 7 Large conference room, in turn surmounted by a smaller area for more confidential meetings Obr. 8 Prostory laboratoří situované v podzemních podlažích osvětlené kombinací přirozeného a umělého světla ❚ Fig. 8 Laboratories situated in the underground floors, illuminated by natural and artificial light Obr. 9a, b Stínící systém tvořený betonovými listelami ❚ Fig. 9 Shielding system formed by an array of concrete blues Obr. 10a, b, c Prefabrikované panely z „průsvitného“ betonu ❚ Fig. 10a, b, c Prefabricated panels made from “transparent” concrete

10a

toří významný bod krajiny, dobře rozeznatelnou značku místa. Meierovo mistrovství leží také v jeho vágní ironické neurčitosti vytvářet budovy jakoby na pozadí prostorem demonstrované expresivní svobody. Je si zcela vědom, že ani ten nejlepší architekt nemůže zcela utéct od omezení daných společností, ekonomií, technickými a technologickými možnostmi a místem. Jediná cesta, jak z toho ven, je začít dialog mezi všemi zúčastněný1/2013

❚

10b

mi a nalézt smysluplné řešení, možná dokonce pouze pro specifický okamžik v čase a prostoru. ENERGETICKÉ A ENVIRONMENTÁLNÍ HODNOCENÍ

i.lab bylo navrženo a postaveno tak, aby vyhovělo standardům LEED (Leadership in Energy and Environmental Design standards – energetická a environmentální certifikace budov). Centrum obdrželo nejvyšší certifikát – LEED Platinum


10c

a např. z energetického hlediska dosahuje, oproti běžné budově stejné velikosti, úsporu 60 %. Certifikát centrum získalo díky použitým technologiím, materiálům a také použitím obnovitelných zdrojů energií, tj. fotovoltaických / solárních termálních panelů a geotermálního systému. Pro stavbu objektu byly použity materiály alternativní, recyklované nebo materiály vyráběné na místě. Např. pro podlahovou mazaninu, základy a vněj9


11a

❚

STRUCTURES

11b

11c

sklené výplně, které jsou v laboratořích použity, jsou z trojskla s dvěma vzduchovými mezerami, aby byly zajištěny požadované akustické a tepelné vlastnosti obvodové konstrukce. ENERGIE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ

ší zdi byl použit beton obsahující recyklované kamenivo ze staveb a demolic. Stejně tak pro ocelové prvky byl použit v maximální možné míře recyklovaný materiál. Sklo bylo speciálně navrženo s optimálním indexem odrazivosti a koeficientem tepelné vodivosti. Všechny pro10

Budova je zásobována geotermální energií z padesáti jednoho vrtu, hlubokých až 100 m pod úrovní silnice. Geotermální systém zajišťuje v zimě topení a v létě chlazení, s úsporami energie 50 %, resp. 25 %, a snižuje tak emise CO2 do atmosféry. Na budově je nainstalováno 420 fotovoltaických panelů se špičkovým energetickým výkonem 90 kW. Celková roční produkce je odhadovaná přibližně na 96 MW, což odpovídá 52 t CO2 ušetřeným každý rok. 50 m2 solárních tepelných panelů pokryje 65 % potřeby teplé vody.

Pro viditelné části budovy byl použit beton obsahující TX Active, fotokatalytický „smog pohlcující“ aktivní cement, s kterým měl architekt Richard Meier již zkušenosti při stavbě kostela Dives in Misericordia v Římě. Konstrukční prvky objektu – sloupy a střecha – vyžadovaly vývoj vysokopevnostního vláknobetonu z bílého cementu schopného vyhovět všem normovým požadavkům z hlediska statického návrhu, trvanlivosti a barevné stálosti. Některé stěny jsou z „průsvitného“ betonu, který byl poprvé použit na italském pavilonu na Expo 2010 v Shanghai. Jedná se o kombinaci polymeru průsvitnějšího než sklo a nové receptury cementové malty. Prefabrikovaný prvek je navržen tak, že umožňuje světlu pronikat z vnějšku do vnitřku a naopak a přitom má dostatečnou pevnost (obr. 10). Z ÁV Ě R

POUŽITÉ TECHNOLOGIE

Pro stavbu i.lab byla použita řada materiálů a technologií, které byly vyvinuty přímo v laboratořích společnosti.

Jedním ze směrů společnosti je spolupráce s mezinárodními architekty a projektanty, zaměřená na definování a šíření kultury staveb, která propojuje nové


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

12a 12b

materiály, životní prostředí a potřeby lidi. Nové výzkumné centrum i.lab je důkazem, že spolupráce mezi všemi zúčastněnými vede k výjimečným výsledkům. V roce 2009 získalo Výzkumné centrum i.lab ocenění Green Good Design od Chicago Athenaeum a Evropského centra pro Architecture Art Design a Urban Studies a v roce 2010 získalo od Evropské komise ocenění Euro-

pean Green Building jako nejlepší italská energeticky úsporná budova v kategorii Nejlepší nové budovy. Redakce děkuje společnosti Italcementi Group za laskavé poskytnutí podkladů a fotografií. Fotografie: 1, 5 až 11, 12a, 12c – Daniele Domenicali, 2 – Ingrid Von Kruse, 12b – Fabio Toschi Připravila Lucie Šimečková

Obr. 11 Fasáda z bílého betonu s použitím TX Active cementu, a) detail vstupu, b) nároží objektu při pohledu z parku, c) stínění oken ❚ Fig. 11 Facade, white concrete with TX Active cement, a) entrance, b) corner of the building, c) sun louvre system Obr. 12a, b, c Celkové pohledy Fig. 12a, b, c General views

❚

Zdroje: [1] www.italcementigroup.com [2] www.richardmeier.com

13

1/2013

❚


11


❚

STRUCTURES

1

NOVÉ VINAŘSTVÍ U ZÁMKU CHEVAL BLANC ❚ THE NEW WINERY OF CHATEAU CHEVAL BLANC Na jihozápadě Francie bylo v srdci vinice v těsné blízkosti zámku Cheval Blanc postaveno vinařství, jehož autorem je francouzský architekt Christian de Portzamparc. Objekt respektuje historii místa a současně je obohacuje novým moderním prvkem. Stavba zaujme elegantní křivkou střechy z bílého betonu, která se „vznáší“ nad vinicí, neobvyklými betonovými tanky na kvašení vína a přítomností přirozeného světla ve všech jejich prostorách umožněnou promyšlenou konstrukcí.

❚ In south-eastern

France, in the heart of a vineyard, nearby the Cheval Blanc Chateau, a new winery was built. Its author, French architect Christian de Portzamparc, respects the historical colocation of the site and at the same time he enriches with a new modern element. The building intrigues one’s eye with its elegant roof curve from white concrete that “levitates” above the vineyard, unusual concrete tanks for fermentation and thanks to its clever construction also with presence of natural light all over.

Zámek Cheval Blanc, v překladu Bílý kůň, se nachází na jihozápadě Francie,

v kraji Saint-Emilion, východně od Bordeaux. Jeho historie sahá až do roku 1832, kdy rodina Ducasse odkoupila malou část panství Figeac a kolem roku 1860 zde nechala postavit zámek Cheval Blanc. Později rodina přikupovala další vinice, panství se rozrůstalo a od roku 1871 již má současnou dnešní velikost 41 ha. V době stavby zámku se současně pracovalo na úpravě okolních vinic. Byla vybudována rozsáhlá odvodňovací síť, pravděpodobně první tohoto typu v kraji, a zámek se dostal v technologii zpracování vína na špičku. V roce 1998 zámek koupili společně Bernard Arnault a Baron Albert Frère za 155 mil EUR. Rozhodli se zachovat tradici místa ale obohatit ji elegantním dotykem moderní architektury. Návrhem nového vinařství pověřili architekta Christiana de Portzamparc, jediného francouzského nositele ocenění Pritzker Architecture Prize, které získal v roce 1994.

2

Z Á M Ě R A R C H I T E K TA

V srdci vinice se „sklep pod kopcem“, jak bývá nové vinařství nazýváno, nejprve jeví jako mys navazující na zámek, vzpouzející se země, kterou zvedají „betonové plachty“, směrem za světlem a směrem k obloze. Kopec nebo terasová zahrada plující nad vinicí? To, co místu dodává jeho půvab, je elegantní střecha, geometrie jejích zakřivených povrchů a čistota použitých materiálů.

3a

12


3b

❚

1/2013

❚


Obr. 1 „Sklep pod kopcem“ v srdci vinice je výběžkem navazujícím na zámek, zvedá se ze země, podporován betonovými zdmi vzhůru k nebi ❚ Fig. 1 At the heart of the vineyard, the cellar under the hill is a promontory in the continuation of the castle, a rising ground, supported by concrete walls to the light and sky Obr. 2 Christian de Portzamparc, jediný francouzský nositel ocenění Pritzker Architecture Prize ❚ Fig. 2 Christian de Portzamparc

4a

❚

Obr. 4 Půdorysy, a) 1. PP, b) 1. NP ❚ a) underground floor, b) ground floor

Fig. 3 Fig. 4

a) Layout drawing, Ground plans,

Obr. 5 a) Axonometrické zobrazení železobetonové nosné konstrukce 1. NP, b) podélný řez ❚ Fig. 5 a) Axonometry of concrete structure, ground floor, b) longitudinal section

4b

Unikátní atmosféra místa vychází z přirozeného světla, které je všudypřítomné ve vnitřních prostorách, mezi křivkami nosných železobetonových konstrukcí a betonových tanků. Odmítnutí „temné sklepní“ atmosféry, která u takovýchto objektů převažuje, je nevšední změnou: vinařství je místem umožňujícím soustředění, meditaci, ale zároveň otevřené svému okolí, pohledům do vinice, stejně jako přicházejí-

5a

1/2013

Obr. 3 a) Situace, b) letecký snímek b) aerial view

STRUCTURES

cím hostům a vinařským odborníkům. Šarm místa vychází z dokonalé vyváženosti, která je všude patrná. Technologie slouží pouze pro výrobu vína, nesnaží se stát uměleckým objek tem. Jestliže je zde 52 betonových tanků, je to z respektu k místu. Jestliže jsou tanky z betonu, je to výsledek více než stoletých zkušeností. Jsou-li stěny ve sklepě kolem sudů ze zdiva „moucharabieh“, je to

pro usnadnění přirozeného větrání. Vše bylo promyšleno do posledního detailu se zohledněním spotřeby energií a budoucích nákladů. Vinařství získalo jako jedno z mála budov tohoto typu certifikát „High environmental quality“. Rozhodující byly použité materiály, kontrola spotřeby vody a energií, akustický, vizuální a čichový komfort, stejně jako pracovní podmínky pro zaměstnance.

5b

❚


13


❚

STRUCTURES Obr. 6 Sklep pro 566 barrique sudů obklopují cihelné zdi „moucharabieh” zakrývající technologická zařízení ❚ Fig. 6 Moucharabiehs walls in the barrel cellar, made of bricks, hiding technology, ability to receive 566 barrels to the ground Obr. 7 Sál pro degustaci situovaný v mezaninu ❚ Fig. 7 Tasting room located on the mezzanine Obr. 8 Velký prostor pro zrání vína, kde je umístěno padesát dva betonových tanků, v každé z nich kvasí víno z určité vinice ❚ Fig. 8 Large area where there are 52 vats made of concrete, each vat corresponding to a parcel of property Obr. 9 a) Betonové tanky různých velikostí, b) detail ❚ Fig. 9 a) Concrete vats of varied sizes, b) detail

6

Obr. 10a, b Železobetonová nosná stěna přecházející v průvlak mezi dvěma řadami betonových tanků ❚ Fig. 10a, b Concrete bearing wall turned to a girder, between two rows of the concrete vats

7

DISPOZIČNÍ ŘEŠENÍ

8

14

Vinařství je situováno v srdci vinice v těsném sousedství zámku, navazuje na něj a je jeho pokračováním. Objekt je dvoupodlažní, nad malou částí 1. NP je navíc vložený mezanin. V suterénu je sklep, do kterého lze uspořádat 566 sudů, obestavěný cihelnou zdí „moucharabieh“ mající původ v arabských zemích (obr. 6). Lehká příčka, která sklep opticky odděluje od okolního prostoru, skrývá technologii, a přitom umožňuje přirozené proudění vzduchu. Strop nad 1. PP je nesen železobetonovými průvlaky se zvlněnou spodní hranou, podporovanými sloupy kruhového průřezu. Hlavním nosným prvkem nadzemí části je šest podélných železobetonových stěn, které plynule přecházejí nad částí půdorysu v mohutné průvlaky a přes příčné trámy nesou zvlněnou konstrukci střechy. Ta je pocho-


❚

1/2013


9a

9b

❚

STRUCTURES

10a

10b

1/2013

❚


15


❚

STRUCTURES

11a

12

11b

zí, zatravněná, splývá s okolní krajinou a stává se její součástí. 1. NP je rozděleno na dvě části: v jedné je recepce navazující na velký prostor pro zrání vína s betonovými tanky s technickým zázemím a ve druhé prostory pro kanceláře, balení lahví a organizování workshopů. Mezi oběma částmi je zastřešený, ale do stran otevřený prostor sloužící pro přejímku vína, třídící stoly a plnění vína do lahví. V mezaninu je nad částí prostoru pro kanceláře a workshopy vložen salonek pro degustaci vína. Mírné vnější schody vedou na zatravněnou střechu, která slouží jako mís16

to pro uvolnění a odpočinek při pohledu na přepychovou scenérii obklopující vinařství. Spojujícím prvkem mezi oranžerií zámku a 1. NP vinařství je recepce (obr. 11a), po obou bočních stranách prosklená s širokými výhledy na vinici a současně také do prostorné haly pro výrobu vína s padesáti dvěma betonovými tanky několika velikostí pro kvašení vína (obr. 7). B E T O N O V É TA N K Y

Pro nové vinařství byla vybrána technologie, při které víno kvasí v betonových tancích a poté dozrává v tradičních du-

bových sudech. Přestože se beton pro výrobu vína používá již od 19. století, teprve v poslední době se tento způsob více rozšiřuje. Na rozdíl od způsobu, kdy víno zraje v ocelových tancích a proces zrání je do velké míry závislý na teplotě okolního prostředí, je v betonových tancích zajištěna lepší rovnoměrnost směsi a konstantní teplota. Hmota betonu akumuluje teplo, udržuje si stálou teplotu a kvašení probíhá rovnoměrně po delší dobu. Betonové tanky tvoří výrazný prvek interiéru. Jsou několika velikostí, aby jednotlivé odrůdy, které se zde pěstují, mohly kvasit odděleně.


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

13 14

Obr. 11a, b Recepce, spojení mezi novým vinařstvím a zámkem ❚ Fig. 11a, b Reception, the connection between the new winery and the chateau Obr. 12 Vnější schody vedoucí na zatravněnou střechu ❚ Fig. 12 External staircase leadings to the grassed roof Obr. 13 Část s kancelářemi a sálem pro balení lahví vína ❚ Fig. 13 Part with the offices and the packaging room Obr. 14 Z místa s dobrou vyhlídkou se vinařství jeví jako plovoucí vzduchem, zraky přitahují pásy vinice a dlouhá historie krajiny ❚ Fig. 14 From a vantage point that seems to float in the air, the eye takes in the swathes of vines and the age-old history of the landscape

Plocha Náklady

5 250 m2 13 mil EUR

Zdroje: [1] www.chateau-cheval-blanc.com [2] www.portzamparc.com

Fotografie: 2 až 5 – z archivu Atelier Christian de Portzamparc, 1, 7, 8, 9b, 10 až 14 – Erick Saillet, 6 – Max Botton, 9a – Gerard Uferas

Z ÁV Ě R

Výroba vína je v Cheval Blanc již otázkou tradice. Výrobní program zohledňuje místní zdroje, vysoké nároky na kvalitu a respekt k přírodě. Vinařství „hledí do budoucnosti“ a současně je součástí historie kraje Saint Emilio, který je zapsán na seznamu světového dědictví UNESCO. Nová budova Vinařství Cheval Blanc navržená architektem Christianem de Portzamparc byla postavena v moderním stylu, který posunuje umění výroby vína na vyšší úroveň. Kombinuje v sobě tradiční francouzské architektonické principy s novou vlnou šarmu a moderní elegance. Redakce děkuje architektonickému ateliéru Christian de Portzamparc za laskavé poskytnutí podkladů a fotografií. Připravila Lucie Šimečková

1/2013

❚


17


❚

STRUCTURES

1

ALTERNATIVNÍ SCÉNA DIVADLA LOUTEK OSTRAVA ❚ ALTERNATIVE STAGE OF THE PUPPET THEATRE IN OSTRAVA Petr Hájek, Bronislav Stratil V Ostravě byla postavena nová alternativní scéna Divadla loutek, která je přístavbou ke stávajícímu divadlu. Konstrukční systém nadzemní části je tvořen vnějšími betonovými stěnami a zavěšenými železobetonovými stropními deskami, většina vnitřních povrchů a fasáda jsou v pohledovém betonu. ❚ A new alternative stage of the Puppet Theatre was built in Ostrava. The construction was added to the current theatre building. The construction system of the above ground level is created from concrete walls and suspended reinforced concrete ceiling slabs; most of the internal surface and the facade is made of fair-face concrete.

Alternativní scéna Divadla loutek Ostrava je přístavbou ke stávajícímu Divadlu loutek. Nachází se v zastavěném území města na hranici historického centra a areálu výstaviště Černá louka. Stávající Divadlo loutek bylo komponováno jako uzavřený, solitérní objekt s centrální dispozicí. Tato skutečnost spolu s exponovanými urbanistickými souvislostmi značně omezovala možnosti přístavby. Autoři sice umístili hlavní provozní část divadla, tedy scénu se 18

zázemím, pod úroveň náměstí, přístavba však na sebe upozorňuje vertikálním prvkem věže a venkovní scénou zapuštěnou v ploše náměstí, která provozně i vizuálně propojuje okolí s interiérem sálu. Dostavbou divadla ve formě věže s orlojem a amfiteátrem je vymezena nová tvář divadla vzhledem k budoucímu veřejnému prostoru před pavilonem výstaviště. Dlážděná plocha kolem dostavby je základem a vymezením budoucího náměstí. Samotná věž s orlojem se pak stává novým transparentem pro divadlo a významným „marktownem“ a atrakcí pro celé město. Kompozice věže se stávající stavbou odkazuje na vztah baziliky a kampanily. ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ

Nová část divadla je sofistikovaná v půdorysech, prostorovém řešení i ve výrazu. Výška a formát věže dostavby odpovídají výšce a velikosti provaziště staré části budovy. Půdorysné natočení dodává celé kompozici dynamiku. Potřeba dosáhnout jasného a živého členění fasády v jemnějším měřítku, vzhledem ke stávající stavbě a vysokým dispozič-

ním, statickým a technologickým nárokům na přístavbu, vedla k návrhu konstrukce jako vnější železobetonové skořepiny (obálky, pozn. redakce) s fasádou v pohledovém betonu. Filigránské žebrování fasády tvořené sloupky a parapety o rozměrech 300 x 200 mm a vnitřní spirálové schodiště po obvodu stavby nemohou být navrženy v jiném konstrukčním materiálu. Dveře a rámy oken jsou dubové. Barevné řešení povrchů je odvozeno jako doplňující a rozvíjející ke stávající části divadla. Severní fasáda nese orloj komponovaný z vnější galerie loutek – lodžie vybavené pohyblivým samočinným mechanismem pohánějícím figury krátkého, časem opakovaného loutkového představení a na vrcholu fasády osazených astronomických hodin s mapou hvězdné oblohy ve formě nerezové mříže. Ukazatelé hvězdných seskupení a časové ukazatele jsou světelné, nemechanické. Pobytové prostory (kanceláře, sklad a denní místnost herců) v patrech věže jsou osvětlené denním světlem a přirozeně větrané (do otvorů s dřevěnými výplněmijsou vloženy dílce sloužící jako


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

3a

2

3b

Obr. 1 Přístavba Divadla loutek Ostrava s venkovním amfiteátrem ❚ Fig. 1 New building of the Puppet Theatre in Ostrava with the outdoor amphitheatre Obr. 2 Půdorys s vazbou na původní objekt ❚ Fig. 2 Layout shows the bindings to the current building Obr. 3 a) Podélný řez přístavbou, b) půdorys sálu v suterénu ❚ Fig. 3 a) Longitudinal section of the new construction, b) layout of the underground hall Obr. 4 a) Fasáda s pohledového betonu s proskleným schodištěm, b) detail ❚ Fig. 4 a) Facade from the of fair-face concrete with glassed-in staircase, b) detail

větrací klapky). V přízemí stavby je cukrárna s vlastní galerií loutek, která představuje historii místní divadelní tvorby. Podzemní studiová scéna je komponována jako centrální s možností orientace do čtyř bočních „scén“. Vstupní foyer tvoří jednu z nich. Další boční prostor vytváří venkovní scéna propojená s interiérem stavby velkými prosklenými vraty. Dvě zbývající scény plní funkci kukátkové kompozice divadla, respektive malé boční scény určené pro provoz workshopů. Celý prostor sálu je navržen jako alternativní scéna nejen pro divadelní představení menšího a středního formátu ale rovněž jako denní místnost pro pořádání workshopů a práci s hendikepovanými dětmi. Samot1/2013

❚

4a


4b

19


5

❚

STRUCTURES

6

Obr. 5 Hlavní schodiště se stupni z broušeného betonu ❚ Fig. 5 Main staircase from grinding concrete Obr. 6 Pohled z podzemní studiové scény do venkovního amfiteátru ❚ Fig. 6 View from the underground studio stage to the outdoor amphitheatre Obr. 7 Detail reliéfní úpravy povrchu pohledového betonu v amfiteátru ❚ Fig. 7 Detail of the surfaced concrete in the amphitheatre Obr. 8 Podzemní studiová scéna, vnitřní železobetonové schodiště ❚ Fig. 8 Underground studio stage, internal staircase from reinforced concrete Obr. 9 Severní fasáda s orlojem a astronomickými hodinami s mapou hvězdné oblohy ❚ Fig. 9 Northern facade with horologe and astronomical clock and a map of star sky

ný prostor nabízí velkou škálu možností uspořádání nejen pro divadelní činnost. Venkovní amfiteátr, který je důležitou součástí okolního náměstí, je možno zastřešit stanovou konstrukcí. Jeho stěny porostou zelení. Sedadla venkovní scény jsou ve výrazném barevném provedení oživujícím atmosféru prostoru. Na ploše náměstí v bezprostřední blízkosti divadla jsou umístěny sluneční hodiny jako umělecký artefakt s přesahem do užitné funkce sedaček. TECHNICKÉ A KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Přístavba má pět nadzemních a jedno podzemí podlaží. Konstrukční systém nadzemní části čtvercového půdorysu 20

je tvořen vnějšími betonovými stěnami s vnitřním zateplením a přes isokorby, pro přerušení tepelného mostu, zavěšenými železobetonovými stropními deskami. Celá nadzemní část spočívá v suterénu pouze na čtyřech sloupech, které vymezují prostor podzemní studiové scény. Suterén je také čtvercového půdorysu, ale oproti nadzemní části je pootočený a má přibližně čtyřikrát větší půdorysnou plochu. Stropní deska nad suterénem proto nese nejen vnitřní konstrukce přístavby, ale i část otevřených ploch kolem budovy. Konstrukční systém suterénu je železobetonový monolitický stěnový, železobetonová základová deska je pod čtyřmi základními sloupy zesílena patkami. Objekt přístavby je s původním objektem propojen „krčkem“, jehož nosná konstrukce je ocelová, na výšku dvou podlaží. Konstrukčně jsou obě části nezávislé, vzájemně oddilatované.

užití stejných technologických postupů a stejných zdrojů surovin, aby byla dodržena jeho barevná a strukturální stálost. Parametry pohledového betonu byly přesně definovány podle technických pravidel ČBS 03 – Pohledový beton: struktura S2, pórovitost P3, vyrovnaná barevnost B1, rovinnost R1, pracovní spáry PS2 a případné opravy betonových konstrukcí. Zvláštní důraz byl kladen na bednění, jeho přesnost a kompaktnost bez spár. Bednící prvky na významné části budovy (např. okna na schodišti, okna a větrací otvory) byly provedeny jako truhlářské (nikoliv tesařské) výrobky. Vnitřní betonové plochy byly opatřeny protiprašným vnitřním nátěrem, vnější plášť vodovzdornou úpravou a do výšky cca 3 m nad terén ochranným přípravkem proti grafitti. Schodiště veřejná a hlavní schodiště jsou z broušeného betonu, bez povrchové úpravy.

POHLEDOVÝ BETON

Vzhledem k tomu, že naprostá většina betonových konstrukcí je bez dalších povrchových úprav, bylo nezbytné, aby již ve fázi projektové přípravy bylo přesně známo umístění a velikost veškerých prostupů a byla důsledně připravena koordinace všech profesí. Beton byl na stavbu dopravován z jedné betonárny a byl připravován za po-

Z ÁV Ě R

Přístavba Divadla loutek Ostrava byla slavnostně otevřena 20. května 2011. Nová alternativní scéna umožňuje divadlu realizovat celou řadu aktivit, na které kapacita původních prostor nestačila. Patří k nim např. představení, která zapojí dětské diváky přímo do děje, komorní inscenace pro diváky bez roz-


❚

1/2013


7

❚

STRUCTURES

8 9

dílu věku, terapie loutkou pro děti se speciálními potřebami, tvůrčí a zážitkové divadelní a výtvarné dílny, besedy, koncerty, činnost dětského literárně dramatického studia zaměřeného na loutkové divadlo… Projekt přístavby alternativní scény byl spolufinancován Evropskou unií. Přístavba Divadla loutek zvítězila v soutěži o ostravský Dům roku 2011. Ing. arch. Petr Hájek, Architektonický Ing. arch. Gabriela Minářová, návrh Mg.A. Bronislav Stratil Archon, s. r. o., Ing. arch. Petr Projekt Hájek, Mg.A. Bronislav Stratil Investor Divadlo loutek Ostrava Generální IMOS Brno, a. s. dodavatel Realizace červen 2010 až květen 2011 Fotografie: Ester Havlová Ing. arch. Petr Hájek e-mail: [email protected] www.atelierhajek.com MgA. Bronislav Stratil Roháč Stratil, s. r. o. e-mail: [email protected] www.rohacstratil.cz

Zdroje: [1] www.dlo-ostrava.cz [2] Technické zprávy k projektu

1/2013

❚


21


❚

STRUCTURES

ČERPACÍ STANICE GAS ❚ PETROL STATION GAS

Obr. 1 Čerpací stanice GAS v Galantě ❚ Fig. 1 GAS petrol station, Galanta, Slovakia Obr. 2

Půdorys stanice

❚

Fig. 2

Site plan

Obr. 3 Půdorys skořepinové desky zastřešení, horní vlákna výztuže ❚ Fig. 3 Layout of shell reinforcement Obr. 4 Výkres výztuže sloupu ❚ Fig. 4 Column reinforcement drawing Obr. 5 Výztuž horní části sloupu ❚ Fig. 5 Reinforcement of the upper part of the column Obr. 6 Výztuž skořepiny ❚ Fig. 6 Shell reinforcement Obr. 7 Bednění skořepinové desky ❚ Fig. 7 Formwork of the concrete shell

střešení, pozici kiosku a orientaci celé čerpací stanice vůči silnici. V různých verzích byly porovnány odlišné konstrukční systémy, materiálová řešení, investiční náročnost a návratnost, použitelnost v různých podmínkách, konfiguracích a velikostech čerpací stanice. ZVOLENÉ ŘEŠENÍ

Adam Jirkal, Jerry Koza, Tomáš Kalhous, Ladislav Chatrnúch Ve slovenské Galantě byla postavena čerpací stanice pohonných hmot, která je pilotní realizací pro originální síť čerpacích stanic GAS. Na zvoleném řešení na první pohled zaujme kontrast dvou forem – jednoduché kubické hmoty kiosku a organicky tvarovaného zastřešení. Jeho univerzálnost spočívá v možnosti použití různých velikostí kiosku, různého počtu sloupů zastřešení a vzájemné konstrukční nezávislosti – možných kombinací je mnoho, a přesto si všechny zachovávají jednotný vizuální styl a zřetelný výraz. ❚ A pilot realisation for a unique network of petrol stations GAS was completed in

Na zvoleném řešení na první pohled zaujme kontrast dvou forem – jednoduché kubické hmoty kiosku a organicky tvarovaného zastřešení. Univerzálnost spočívá v možnosti použití různých velikostí kiosku, různého počtu sloupů zastřešení a vzájemné konstrukční nezávislosti – možných kombinací je mnoho, a přesto si všechny zachovávají jednotný vizuální styl a zřetelný výraz. Odlišnost hmot je navíc podpořena materiálovým řešením.

Galanta, Slovakia in 2011. The selected solution takes at first sight thanks to contrast of two forms – the simple cubic mass of the kiosk and the organically shaped outdoor roofing. The versatility rests in

ZASTŘEŠENÍ

the possibility to use different sizes of the kiosk, different numbers of roof-supporting columns and the

Pro zastřešení byla po vyhodnocení různých možností zvolena železobetonová skořepina – sloupy kruhového průřezu spojené subtilní plochou deskou v jeden celek. Tento konstrukční model se ukázal jako zvlášť výhodný pro svou materiálovou a ve výsledku i konstrukční jednoduchost – na všechny sloupy lze použít jedno bednění, a to i přesto, že jeden ze sloupů má menší průměr hlavice. Navíc, pro všechny technologie, které má zastřešení pojmout, jsou předem do bednění připraveny kanály, takže není potřeba dodatečně provádět rozvody. Podobně je také řešeno odvodnění střechy, které prochází vnitřním průměrem každého sloupu a deska je k těmto svodům při betonáži vyspádována. Kruhový motiv hlavic sloupů je zopakován nejen ve tvaru hlavního osvětlení, ale i v pojížděné ploše, kde jsou – na rozdíl od okolní asfaltové plochy – kolem každého stojanu vyspádované betonové plochy pro odvod znečištěné vody z vozovky.

mutual constructional independence – there are many possible combinations, all of them uniform in their visual style with a distinct expression.

Vzniku čerpací stanice pohonných hmot GAS ve slovenské Galantě předcházela zaběhnutá spolupráce s investorem, pro kterého autorský ateliér v minulosti pracoval na dvou odlišných projektech. V tomto případě bylo zadáním vytvořit nejprve koncept a následně pilotní realizaci pro originální síť čerpacích stanic. Vzhledem k tomu, že investor měl již v době zadávání zakázky bohaté zkušenosti v oboru, byla následná spolupráce a komunikace plynulá a investorovy požadavky jasně definované. Hlavním záměrem bylo vytvořit snadno rozpoznatelnou a výraznou identitu – stavbu, která bude zároveň značkou, a která by menší společnosti usnadnila rozvoj na zaběhnutém trhu v konkurenci nadnárodních firem, a to v rámci rozpočtu standardní čerpací stanice. 22

1

KONCEPČNÍ STUDIE

Snahou autorů architektonického návrhu bylo vytvořit design, který by se výrazně odlišoval od současného obecně přijímaného vzhledu čerpacích stanic, ale současně udržet vztah k různým stádiím historického vývoje těchto staveb. Dosažení vytčeného cíle umožnily dva zásadní přístupy – hledání neobvyklé formy a zaměření na přírodní materiály. V rámci koncepční studie byly vypracovány různé verze tak, aby byl koncept univerzálně použitelný, tzn. aby si čerpací stanice zachovala charakteristický vzhled od malé s jedním výdejním stojanem až po velkou dálniční. Byla vypracována podrobná analýza, díky které bylo možné optimalizovat zastavěnou plochu, plochu za-


❚

1/2013


2

❚

STRUCTURES

4

3

4b 6 5

1/2013

❚

7


23


❚

STRUCTURES 8a

8b

Obr. 8 Detail povrchu, a) okraj skořepiny, b) spodní líc skořepiny po osazení osvětlení ❚ Fig. 8 Concrete surface detail: a) roof shell edge, b) bottom face of the roof shell with lighting fittings Obr. 9a, b Čerpací stanice po uvedení do provozu Fig. 9a, b Petrol station in operation

Investor Architektonický návrh Spolupráce Projekt Statická část Generální dodavatel Stavební část Termín realizace Plocha zastřešení Zastavěná plocha kiosku

GAS, s. r. o. atelier SAD, s. r. o., MgA. Adam Jirkal, MgA. Jerry Koza, Ing. Tomáš Kalhous Ing. Arch. Vít Markvart, Dušan Sinetar, Koen Huyghe Pro Global, s. r. o. VISIA, s. r. o. C – Partners, s. r. o. Gema, s. r. o., a Posseid B&T, s. r. o. (kiosek a zastřešení) únor až červen 2011 245,5 m2 123,6 m2

Konštrukčné riešenie Betónové zastrešenie je riešené ako prienik troch kruhových škrupinových dosiek hrúbky od 140 do 200 mm. Každá škrupinová doska je v svojom strede podopretá lievikovitým nábehom železobetónového podperného stĺpa. Stĺpy sú z dôvodu odvádzania dažďovej vody duté. Zo spodnej strany prestrešenia je v škrupinovej doske drážka pre osadenie osvetlenia. Armovanie je vyhotovené z prútovej výstuže priemeru 8 a 12 mm. Použitý bol vodostavebný betón triedy C30/37 pre zabezpečenia ochrany proti dažďovej vode. Základové konštrukcie tvorí kombinácia základových pätiek a základových pásov. Vonkajší priemer stĺpa je 550 mm, vnútorný 200 mm. Priemer kruhového škrupinového zastrešenia je 10 a 8 m. Celková výška konštrukcie so základmi je 8 m, cca 5,5 m nad zemou. Celá konštrukcia bola vymodelovaná a nadimenzovaná v programe SCIA-Nemetschek. Väčšiu časť nákladov tvorilo zhotovenie podpernej a šalovacej konštrukcie. KIOSK

Jednoduchá forma kiosku nevyžadovala žádná složitá řešení, takže bylo rozhodnuto jít cestou levného zděné24

❚

ho konstrukčního systému s dřevěným obkladem a plochou střechou nesenou dřevěnými trámy, které jsou v interiéru pohledové, aby podpořily koncept použití přírodních materiálů. Kiosk je podle marketingových zásad orientován prosklenou fasádou směrem k výdejním stojanům a z hlediska bezpečnosti byla před tuto fasádu nainstalována ocelová roleta, která po zatažení chrání i venkovní prodejní polici. Pro obklad fasády bylo vybráno modřínové dřevo, které jako jediné měkké dřevo zvládá vlivy vnějšího prostředí bez zvláštní údržby a navíc krásně stárne.

9a

vána studie sadových úprav, navrženo vybavení potřebné v těsném okolí výdejních stojanů a reklamní zařízení. Z ÁV Ě R

Po roce a půl od uvedení do provozu funguje čerpací stanice v Galantě bez zásadních změn a úprav. Vzhledem k tomu, že spolupráce s investorem pokračuje a v přípravě jsou další projekty, zdá se, že zadání bylo splněno. Fotografie: 1, 8b, 9a, b – Tomáš Souček, 5 až 8a – archív společnosti VISIA, s. r. o.

MgA. Adam Jirkal

INTERIÉR, DROBNÉ OBJEKTY

Velký důraz byl kladen i na interiérové vybavení. I v tomto případě byla snaha používat co nejvíce přírodních materiálů, ale s dodržením rozpočtového limitu. Spíše než v materiálu vybavení interiéru vyniká efektivním rozvržením a hlavně uceleným uspořádáním tak, aby se předešlo vrstvení a nabývání nových a nových zařízení, regálů, různých polic apod. Současně bylo řešeno také okolí stavby a drobné objekty, které jsou nedílnou součástí každé čerpací stanice. Tak byla v rámci projektu zpraco-

MgA. Jerry Koza Ing. Tomáš Kalhous atelier SAD, s. r. o. Anenské nám. 211/2, 110 00 Praha 1 e-mail: [email protected] www.ateliersad.cz Ing. Ladislav Chatrnúch VISIA, s. r. o. Sládkovičova 2052/50, 927 01 Šaľa Slovensko e-mail: [email protected] www.visia.sk


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

9b

...Vyložil jsem, jak se mají stavební práce provádět bez závad a jaká opatření se mají učinit proti jejich vzniku. ... Stavitel však nemůže ovlivnit, jakého materiálu se má použít, protože na všech místech se nevyskytuje materiál jakéhokoli druhu, jak bylo vyloženo v knize první. Mimoto je na vůli stavebníkově, zdali chce stavět z nepálených cihel, nebo zda z kusového, nebo kvádrového kamene. Proto při hodnocení stavebního díla se posuzují tři aspekty, a to řemeslná důkladnost,

1/2013

❚

velkolepost vybavení a rozvržení. Shledá-li se, že dílo je velkolepě vybaveno, bude se chválit stavebník nešetřící stavebním nákladem. Při důkladném provedení dojde uznání přesnost stavbyvedoucího. Bude-li se však stavební dílo vyznačovat ladně propracovanými proporčními poměry a souladností poměrových vztahů, bude to slávou architektovou. ... Marcus Vitruvius Polio: Deset knih o architektuře, Kniha šestá, VIII. Základy a podzemní části stavby


25

❚


STRUCTURES

CENTRUM EXCELENCE TELČ ❚ CENTRE OF EXCELLENCE TELČ Tomáš Šenberger Na okraji Telče byly pro ÚTAM AV ČR realizované dva pavilony laboratoří s klimatickým a aerodynamickým tunelem, v kterých se zkoumá především působení klimatických vlivů na historické stavební materiály a konstrukce. ❚

In

the Telč suburbs two laboratory pavilions with climatic and aerodynamic tunnel were built to explore the impact of climate on historical construction materials and structures

ZÁMĚR

Dlouhodobý zájem města o posílení vysokoškolské výuky v Telči vyústil v aktivity Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT), Masarykovy univerzity v Brně (MU) a Ústavu teoretické a aplikované mechaniky (ÚTAM) Akademie věd ČR. Obě univerzity připravují nebo již v Telči provozují studijní programy nebo pravidelné vzdělávací kurzy, ÚTAM měl v Telči malé pracoviště. Pro zlepšení celkových podmínek studia bylo nezbytné doplnit existující výukové prostory univerzit o prostory pro ubytování, především studentů, a zároveň posílit výzkumné pracoviště Akademie. Ve spolupráci s Krajem Vysočina byl připraven společný projekt města Telč, MU v Brně, FSv ČVUT v Praze a ÚTAM AV ČR. Na pozemek č. p. 7305/1 bylo navrženo celkem šest nových objektů zhruba stejné velikosti, sloužících převážně k ubytování studentů, doplněných o laboratorní pracoviště ÚTAM. Územní rozhodnutí 26

bylo na základě projektu „Telč_krajinný park_pavilony VŠ kolejí“ (Šenbergerová, Šenberger – architekti, květen 2009) vydané v září 2009. První dva pavilony připravil k realizaci Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR projektem „Centra excelence – Inovace pro bezpečný udržitelný rozvoj“. Do obou pavilonů byly navrženy prostory pro laboratorní jednotky, které se zabývají především působením klimatických vlivů na historické stavební materiály a konstrukce, a dále pracovny, především pro zahraniční odborníky a experty. Vedle požadavku na specializované laboratorní jednotky (laboratoře optické, elektro, rentgenografie, neutronografie atd.) je záměr výjimečný především návrhem unikátního klimatického a aerodynamického tunelu. V klimatické části tunelu je možné simulovat různé klimatické procesy, ať už se jedná o extrémně vysoké teploty, sluneční žár nebo mráz, ale i silné poryvy větru, déšť a sníh. Zkoumat se v něm budou hlavně účinky počasí na historické památky. Do tunelu je možné umístit artefakt (např. sochu), na kterém se díky simulovanému počasí budou studovat probíhající degradační procesy. V aerodynamické (větrné) části tunelu je možné zkoumat stabilitu stavebních konstrukcí při silném větru – v tunelu je možné ventilátorem o průměru téměř 2,5 m vyvolat vítr o rychlosti až 100 km/h.

1

ARCHITEKTURA

Architektonické řešení odpovídá urbanistickému konceptu „pavilónů v zahradě“. Architektonický slovník byl volen s ohledem na blízkost památkové rezervace a soudobými prostředky vyjadřuje klasické architektonické principy. Jednotně objemově řešené pavilony jsou navrženy jako kompaktní hranoly, oživené šikminami střešního světlíku. Plné hmoty jsou prořezané relativně malými okenními otvory, které jsou stíněny posuvnými žaluziovými okenicemi nebo vnějšími žaluziemi. Základní hmota pavilonů je omítaná, doplněná především v parteru a mezi okny v podlažích dřevěným obkladem ze sibiřského modřínu. Dřevo je použité rovněž jako materiál rámů oken, posuvných okenic před okny a také jako nosníky (treláže) pro popínavou zeleň. Trojúhelníkové světlíky z kompozitních panelů, které alespoň částečně identifikující stavbu s vnitřním programem, jsou připravené na instalaci solárních panelů na ohřev vody, případně i jako nosníky testovaných vzorků stavebních materiálů. Kompaktní architektonický výraz „nízkoenergetické stavby“ je podpořen i zapojením zeleně do návrhu, jak v podobě přípravy na popínavou zeleň na fasádách, tak nově založenou zelení v bezprostředním okolí pavilonů. Stavební interiéry obou pavilonů jsou pojaty technicky, s důrazem na čisto-


❚

1/2013


A

B

C

D

E

STRUCTURES

Obr. 1 Centrum Excelence Telč ❚ Fig. 1 Centre of excellence Telč

F

3

VSTUP

2 SPRINKLERS

❚

='9Ë+$&Ë3/2â,1$

HEATERS

Obr. 2 Půdorys 1. NP Pavilonu 1 s aerodynamickým tunelem ❚ Fig. 2 Ground plan of the ground floor of the Pavilion 1 with the aerodynamic tunnel Obr. 3 Komunikační prostory, a) chodba, b) schodiště ❚ Fig. 3 Communication spaces, a) the corridor, b) the staircase

heating exchanger

HONEYCOMB

cooling exchanger

Výklopný bok tunelu + нǀǉƐƵǀŶĄƉŽĚůĂŚĂƉƌŽŵŽǎŶŽƐƚ ƐŶĂĚŶĠŚŽƵŵşƐƚĢŶşǌŬŽƵƓĞŶǉĐŚ ĞǆƉŽŶĄƚƽ test section

ƉƌŽƐŬůĞŶŶĄēĄƐƚƉƌŽ ŵŽǎŶŽƐƚŵĢƎĞŶşůĂƐĞƌŽǀǉŵŝ ƉƎşƐƚƌŽũŝ

S

1

2 3a

3b

tu a jednoduchost použitých konstrukcí. Nosné stěny, stropy a schodiště jsou ponechané převážně v pohledovém betonu, v laboratorních částech i s viditelnými instalacemi. Díky kvalitně provedeným betonům nebylo nutné obkládat parapety parapetní deskou. Kontakt se sádrokartonovými konstrukcemi (celoplošné podhledy, příčky) je vždy řešen spárou, buď přiznanou nebo jen pracovní. Dveřní křídla jsou plná v ocelových zárubních v odstínu antracit. Zámečnické konstrukce zábradlí a výtahových šachet jsou natírané ve stejném odstínu. Výrazným barevným i orientačním prvkem interiéru jsou podlahové krytiny, především stěrky, použité ve dvou barevných odstínech odlišně pro společné prostory každého pavilonu. KONSTRUKCE

Pavilony jsou třípodlažní bez podsklepení. Základní modulová osnova objektů je 6 m (pavilon 1) a 3,6 m (pavilon 2). Základní konstrukční výšky podlaží jsou 3 m. V pavilonu 1 je část 1. NP zvýšená na výšku 4,5 m z důvodu umístění klimatické1/2013

❚


27


❚

STRUCTURES

4

Stavebník Projektant Spolupráci na energetickém konceptu Počítačové zpracování Prováděcí projekt Dodavatel TDI Zastavěná plocha (P1/P2) Celková užitná plocha (P1/P2) Obestavěný prostor (P1/P2) Stavební povolení Termín výstavby

ÚTAM AV ČR za finanční podpory Evropského fondu pro regionální rozvoj a operačního programu VaVpI MŠMT ČR Šenbergerová, Šenberger – architekti Prof. Ing. Jan Tywoniak, CSc. Cubespace, s. r. o. SPA, s. r. o. Průmstav, a. s. Ing. arch. Vohralík, Inženýrské služby 411/ 354 m2 1 071/897 m2 4 350/3 231 m3 květen 2010 březen 2011 až duben 2012

ho a aerodynamického tunelu. Vzhledem ke striktnímu výškovému omezení byla tato část 1. NP zapuštěna o 1,5 m pod terén. Nosná konstrukce je železobetonová, monolitická. Základy tvoří pasy, svislá nosná železobetonová stěnová konstrukce tloušťky 200 mm (místně nahrazena sloupy) je umístěná do modulových os a podpírá železobetonové stropní desky tloušťky 220 mm. Železobetonová schodiště jsou v pavilonu 1 prefabrikovaná, v pavilonu 2 monolitická. Obvodový plášť je tvořen kontaktním zateplením s tenkovrstvou omítkou, doplněný větranou fasádou s dřevěným obkladem. Navržená dřevěná okna s trojskly byla realizovaná pouze s dvojskly. Střecha je plochá, nevětraná jednoplášťová s extenzivní zelení. V průběhu stavby byla zeleň nahrazena zásypem kačírkem a částečně pochozí úpravou z betonové dlažby k rozšíření ploch pro instalaci technologických zařízení a umístění vzorků zkoumaných materiálů. 28

5

TECHNIKA

Celý projekt byl koncipován s důrazem na nízkou spotřebu energií. Veškerý odsávaný vzduch (kromě vzduchu chemicky znečištěného z digestoří) je rekuperován. Předpokládaná účinnost instalovaných rekuperačních výměníků je až 85 %. Rekuperační jednotky jsou umístěné v technických místnostech spolu s plynovými kotli na vytápění a ohřev TUV v každém pavilonu, ve střešních světlících i volně na střeše pavilonu. Průměrný projektovaný součinitel prostupu tepla Uem = 0,26 W/m2 K je po úpravách při realizaci stavby přibližně Uem = 0,31 W/m2K. Výpočtová měrná potřeba tepla na vytápění v průměru 25 kWH/m2 je ve skuterčnosti výrazně ovlivněna nárazovou výměnou vzduchu pro vlastní technologii laboratoří, především pro provoz digestoří a aerodynamického a klimatického tunelu.

Obr. 4

Pracovna

❚

Fig. 4

Workroom

Obr. 5 Aerodynamický tunel Fig. 5 Aerodynamic tunnel

❚

Odkazy: [1] http://cet.arcchip.cz/ [2] http://www.prumstav.cz/reference

a při té příležitosti pokřtěný jménem Vincence Čeňka Strouhala, experimentálního fyzika, profesora a rektora Univerzity Karlovy. Centrum bylo slavnostně otevřeno 9. října 2012. Fotografie: 1 – Zuzana Oplatková, 4 až 6 – Jiří Ryszawy Prof. Ing. arch. Tomáš Šenberger Šenbergerová, Šenberger – architekti Stavitelská 8, 160 00 Praha 6

Z ÁV Ě R

e-mail: [email protected]

Klimatický a aerodynamický tunel byl uveden do provozu 12. července 2012

http://www.senbergerovasenberger.cz


❚

1/2013


1/2013

❚


❚

STRUCTURES

29


❚

STRUCTURES

REKONVERZE PLYNOJEMU V DOLNÍ OBLASTI VÍTKOVIC ❚ CONVERSION OF A GAS CONTAINER IN LOWER VÍTKOVICE AREA

1a

1b

Hana Šeligová V rámci rozsáhlého projektu revitalizace Dolní oblasti Vítkovic byl přestavěn bývalý plynojem v multifunkční aulu s širokým společensko– kulturním využitím. Rekonverze objektu zahrnovala úpravy stávajících nosných ocelových konstrukcí a hybridní betonovou a ocelovou vestavbu nových prostor včetně společenského sálu pro 1 500 osob. Objekt je v provozu od května roku 2012.

❚ Under the extensive

project of revitalization of the Lower Vítkovice area, conversion of a former Gas Container into a multifunctional auditorium providing variety of cultural opportunities was also completed. Reconversion covered re-arrangement of steel structures and new in-built steel and concrete construction including the concert hall for 1500 persons. The building has been in service since May 2012.

Z HISTORIE DOLNÍ OBLASTI VÍTKOVIC

Výroba železa má na severní Moravě a ve Slezsku dlouholetou tradici. Prudký rozvoj odvětví v 19. století umožnilo použití kamenného uhlí v hutnictví a vynález parní lokomotivy. Tehdejší největší vlastník malých hutí v Podbeskydí olomoucký arcibiskup Rudolf se obrátil na profesora vídeňské polytechniky F. X. Riepla s žádostí o pomoc při zalo30

žení moderního závodu na výrobu železa. Byl si vědom toho, že produkce malých dřevouhelných hutí nebude dostačovat poptávce po železe k výrobě kolejnic pro výstavbu tzv. Severní dráhy Ferdinandovy – první parní železnice z Vídně do Haliče. Vhodné podmínky, bohaté naleziště černého uhlí a blízkost dostatečného množství vody v řece Ostravici, splňovala poloha vesničky Vítkovice, kde byl nový závod založen. 9. prosince 1828 byla vydána zakládací listina Rudolfovy hutě a v roce 1836 byla zapálena první koksová pec v Rakousku–Uhersku. V roce 1843 kupuje železárny i s kamenouhelnými a rudnými doly S. Rotschild, brzy vzniká „Vítkovické horní a hutní těžířstvo“ a začíná prudký rozvoj nejen železáren, ale i souvisejících oborů, jako jsou slévárny, šamotárny, kovárny, výroba důlních strojů atd. Železárny mají cca devět tisíc zaměstnanců a v roce 1848 vyrábějí zhruba třetinu moravsko–slezské produkce železa. Mezi uhelným dolem Hlubina a vysokými pecemi byla vybudována koksovna, a vznikl tak ojedinělý komplex od těžby uhlí, jeho úpravy až k výrobě surového železa. Po první světové válce přibyla k pěti vysokým pecím a koksovně Mannesmannova trať k válco-

vání trub a v roce 1930 byl vybudován největší kovací lis v Evropě. V té době se také začíná psát historie plynojemu, který byl postaven v letech 1924 až 1925 v těsné blízkosti vysoké pece č. 1 a sloužil nepřetržitě až do roku 1998. V poválečném období Vítkovické železárny patřily k největším hutnicko– strojírenským závodům v Československu. Po roce 1989 se provoz přizpůsobil novým podmínkám. V roce 1998 byla ve vítkovických vysokých pecích po 162 letech ukončena výroba surového železa. Celý areál Dolní oblasti Vítkovic se stal Kulturní technickou památkou a v roce 2002 byl vyhlášen Národní kulturní památkou. V areálu je v současné době provozováno několik prohlídkových tras, kde je možno se blíže seznámit s těžbou uhlí, výrobou železa i navštívit revitalizovanou vysokou pec. Velké úsilí rekonverzi celé oblasti věnuje současný management skupiny Vítkovice Machinery Group v čele s Ing. Janem Světlíkem. Podařilo se mu do projektu zaangažovat přední české architekty, např. Ing. arch Josefa Pleskota a Ing. arch. Zdeňka Fránka, kteří pracují na rozsáhlých plánech obnovení společenského, vědeckého a kulturního života.


❚

1/2013

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr. 1 Původní dokumentace plynojemu z roku 1922, a) řez, půdorys, b) založení from 1922, a) section, layout, b) foundations Obr. 2

Vestavba, a) schematický půdorys, b) schematický řez

Obr. 3

Vázání výztuže suterénních stěn věží

❚

Fig. 3

❚

Fig. 2

❚

Fig. 1

❚

STRUCTURES

Former documentation of the Gas container

In-built construction, a) schematic layout, b) schematic section

Underground walls reinforcement

2a

2b

3

P Ů V O D N Í O B J E K T P LY N O J E M U

„Mokrý plynojem“ je válcová nádoba průměru 71,7 m a výšky 13,5 m, v níž se pohybuje víko – „zvon“, jehož výška po vrchol je 19,7 m. Mezi vodní hladinu a víko v něm byl jímán vyčištěný vysokopecní plyn, který se dále používal k ohřívání vzduchu pro dmýchání do vysoké pece a jako pohon pro parní kotle. Pohyb zvonu byl umožněn pomocí systému kladek s lany, umístěných na třiceti dvou venkovních příhradových sloupech. Nádrž i zvon mají nosnou ocelovou konstrukci, plášť je z ocelových nýtovaných plechů. Dno plynojemu je tvořeno betonovou deskou tloušťky 0,4 m a pokryto ocelovými nýtovanými plechy. Podlahová deska je podpírána systémem rovnoběžných cihelných stěn výšky cca 2,1 m v rozteči 2,95 m, které jsou založeny na dvoustupňových základových pásech z prostého betonu. Půdorysem prochází dřívější náhon pro vodu, ve kterém je doposud uložena funkční kanalizace a tento prostor byl překlenut vyztuženou betonovou deskou tloušťky 1,1 m. Prostor mezi stěnami byl zasypán sutí a byla tak vytvořena úroveň pro bednění podlahové desky (obr. 1). V šedesátých létech minulého století byl plynojem zajištěn a rektifiko1/2013

❚

ván na účinky poddolování, jejichž vlivem došlo k nerovnoměrnému sedání objektu. Rektifikována byla jen nádoba plynojemu rozřezáním pláště a vsunutím klínu z ocelových plechů. Podlahová deska rektifikována nebyla, výškový rozdíl mezi okraji desky ve směru přibližně sever-jih je 850 mm. V roce 1983 byla v rámci rozsáhlé rekonstrukce provedena výměna celého zvonu. K O N C E P C E Ú P R AV A V E S TAV B Y

Úpravy byly rozděleny do několika etap. V rámci I. etapy výstavby byla provedena úprava ocelové konstrukce zvonu plynojemu, kdy byl odřezán a vyzvednut vrchlík – tambur a do meziprostoru byla vložena pásová okna. Stabilita a prostorová tuhost ocelové konstrukce byla zajištěna novým ocelovým prstencem s předpjatými ocelovými táhly, poté bylo víko vyzvednuto a zajištěno v poloze maximálního zdvihu. Ve finálním stavu byly posíleny svislé stojky. Ve II. etapě byla budována betonová vestavba společně s vnitřními novými ocelovými konstrukcemi – primární nosnou konstrukcí hlediště a nosnou konstrukcí pro jevištní techniku. Vestavbu tvoří dvě věže komunikačních a provozních prostor v půdorysném uspořádání rozevřeného písmene


„Y“, mezi nimiž jsou umístěny ve dvou spodních úrovních výstavní a konferenční prostory, třetí výškovou úrovní je foyer velkého společenského sálu, nad nímž se již rozevírá ve výseči mezi větvemi písmene „Y“ hlediště pro 1 500 diváků (obr. 2). Jeviště se zázemím a výtahovou plošinou je umístěno mezi rovnoběžnými částmi komunikačních věží. Z monolitického železobetonu jsou komunikační věže a prostory jevištních a společenských úrovní, prefabrikované prvky jsou použity v konstrukci hlediště. ZALOŽENÍ OBJEKTU

Provedený geologický průzkum prokázal, že stávající objekt je založen na nepříliš únosných vrstvách jílovitých náplavových hlín a teprve pod nimi se nachází únosná štěrková terasa. Tato skutečnost vyloučila plošné založení vzhledem k poměrně velkým lokálním zatížením ze sloupů a byla navržena šetrná technologie tryskových injektáží. Po výběru dodavatele byla technologie změněna na velkoprůměrové vrtané piloty. Pohyb těžké vrtací soupravy po stávající podlahové desce byl velmi komplikovaný a v některých částech půdorysu téměř nemožný, takže část lokálních podpor musela být zalo31


❚

STRUCTURES

5a 5b

4 Obr. 4 Společenské schodiště Fig. 4 Ceremonial staircase

❚

Obr. 5 Vzpínadlo, a) náhrada chybějící podpory stropní desky, b) detail dodatečného kotvení táhla do sloupu ❚ Fig. 5 Strut frame, a) replacement of missing support of ceiling slab, b) detail of additional anchoring into the column Obr. 6 Výztuž balkónového nosníku ❚ Fig. 6 Reinforcement of the balcony beam Obr. 7 Osazování příhradových nosníků hlediště – manipulace na omezené ploše staveniště ❚ Fig. 7 Assembling the auditorium truss girder, handling the limitedspace construction site Obr. 8 Osazování filigránových desek hlediště ❚ Fig. 8 Assembling the auditorium precast slabs Obr. 9 Prefabrikované lavice z lehkého betonu ❚ Fig. 9 Precast seats from lightweight concrete

6

žena tryskovou injektáží při vědomí, že kombinace těchto dvou postupů není příliš šťastná. Komunikační věže mají na pilotách uloženu základovou desku, ostatní lokální podpory procházejí stávající podlahovou deskou a přímo navazují na hlubinné založení. Ocelové sloupy hlediště jsou kotveny do stávající podlahové desky. Část zásypu mezi stěnami suterénu byla odstraněna a vzniklé prostory slouží pro cirkulaci vzduchu. 32

KOMUNIKAČNÍ VĚŽE

Věže mají nepravidelný půdorys. Jejich vnější obrysy jsou symetrické podle osy procházející středem plynojemu a vytvářejí půdorysný tvar rozevřeného písmene „Y“. Ramena svírají úhel 90°, vzdálenost mezi rovnoběžnými rameny je 18 m, šířka věží je 9 m. Nosný systém je stěnový, tvořený obvodovými stěnami tloušťky 300 mm, vnitřními stěnami tloušťky 300, 250 a 200 mm.

Suterénní podlaží bylo budováno v otevřené jámě, kde byly odbourány stávající konstrukce založení. Dolní úroveň základové desky uložené na pilotách je shodná s dolní úrovní základových pásů stávajících suterénních stěn (obr. 3). Stěny jsou v prostoru věží umístěny nepravidelně, převážně však procházejí ve stejných pozicích v patrech nad sebou. Rozpony stropních desek nepřesahují 6 m v podlažích nad


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

7

8

9

1. PP až 4. NP a 7,5 m v 5. a 6. NP. Stropní desky jsou monolitické, železobetonové, křížem vyztužené. Mají tloušťku 240 mm, kromě desky poslední úrovně, jejíž tloušťka je 280 mm. Vertikální komunikaci v každé věži zajišťují dvojice schodišť, jedno „standardní“, únikové a druhé „společenské“, jehož nosná konstrukce včetně zábradlí je monolitická, železobetonová s prefabrikovanými lepenými stupni (obr. 4 a 10). 1/2013

❚

S P O L E Č E N S K É P R O S T O RY

Mezi rozevřenými rameny komunikačních věží jsou na úrovních ±0, +4,4 a +8,9 m společenské prostory. Úroveň ±0 m (výstavní část) je tvořena stávající podlahovou deskou. Na úrovních +4,5 m (konferenční) a +9 m (foyer) jsou nové železobetonové monolitické, křížem vyztužené, vylehčené stropní desky tloušťky 300 mm, které jsou liniově podporovány vnitřními obvodovými stěnami věží


a lokálními vnitřními podporami – sloupy, rozmístěnými v ortogonální síti 8,5 × 8,5 m. Vyložení volných okrajů desky přes krajní řadu sloupů je 4,2 m. Sloupy mají čtvercový průřez 400 × 400 mm nebo kruhový ∅400 mm, extrémně zatížené sloupy pod nosnou konstrukcí hlediště jsou průřezu ∅500 mm. Vzhledem k poměrně velkým rozponům je navržena koncepce železobetonových desek vylehčených plasto33


❚

STRUCTURES

10a

10b

11

12

vými tvarovkami tak, aby při relativně vysoké tuhosti průřezu a příznivých deformačních vlastnostech konstrukce nespotřebovávala velkou část své únosnosti vysokou vlastní tíhou. Pro vylehčení jsou použity tvarovky z recyklovaného plastu U-boot, oblasti u sloupů, okrajů, pod lokálním zatížením, či jinak staticky exponované jsou nevylehčené. Volné okraje desek jsou ztuženy obvodovými trámy výšky 0,9 m, které zároveň slouží jako zábradlí. 34

Vertikální komunikaci mezi jednotlivými úrovněmi zajišťuje eskalátor. V průběhu výstavby, kdy již byla část nosné konstrukce vybudována, došlo k dispoziční úpravě, z níž vyplynula nutnost „vynechání“ sloupu podporujícího stropní desku na úrovni +9 m. Ve spolupráci s projektanty ocelových konstrukcí bylo navrženo zajištění pomocí ocelových vzpínadel z předpjatých táhel Macalloy M90 (ocel S460), která jsou úhlopříčně umístěna pod stropní konstrukcí a v jejichž průsečíku

je vzpěra z ocelové trubky nahrazující původní podporu. Předpětí bylo navrženo na eliminaci deformace od stálého zatížení, což představuje sílu v táhlech cca 1 500 kN. Táhla jsou kotvena ke sloupům. Dva sloupy včetně části stropní desky již byly v době úpravy vybetonovány, kotvení je provedeno pomocí dodatečně osazené ocelové objímky, do zbylých dvou ještě nevybetonovaných sloupů byly osazeny mohutné kotevní zámečnické výrobky (obr. 5a a 5b).


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

13a Obr. 10 a) Společenské schodiště, b) detail ❚ Fig. 10 a) Ceremonial staircase, b) detail Obr. 11 Průhled eskalátorem z foyer do konferenční úrovně ❚ Fig. 11 View into the conference level through the escalator Obr. 12 Vstupní prostory ❚ Fig. 12 Entrance area Obr. 13a, b Společenský sál Fig. 13a, b Concert hall

❚

13b

Předpínání táhel probíhalo střídavě za současného měření deformace stropní desky. J E V I Š T N Í P R O S T O RY

Mezi rovnoběžnými rameny věží jsou nové konstrukce jevištních prostor budovány již od suterénního podlaží, a dále na úrovních ±0, +4,4, +8,9 a 11,9 m. Na dvou středních úrovních navazují na stropní desky společenských prostor. Svislé konstrukce jsou tvořeny slou1/2013

❚

py ∅350 mm a betonovými stěnami tloušťky 200 mm. Rozmístění stěn je po půdorysu velmi nepravidelné a stěny na sebe v jednotlivých úrovních nenavazují. Stropní desky mají tloušťku 300 mm, jsou železobetonové, monolitické, vylehčené, na volných okrajích lemované ztužujícími trámy. Jejich rozpětí je v příčném směru až 14,5 m, při provádění bylo bednění nadvýšeno na hodnoty deformací od stálých zatížení. Všechny stropní desky v této části mají


téměř přes celou svou šířku otvor pro jevištní výtah. Stropní deska na úrovni +11,9 m je v prostoru před jevištěm zakončena balkónovým nosníkem šířky 500 mm a výšky 1 300 m vystupujícím nad úroveň stropu, který podpírá hlavní příhradové ocelové nosníky konstrukce hlediště. Balkónový nosník je půdorysně zakřiven do kruhového oblouku, vnitřní podpory jsou betonové sloupy, na obou koncích je vetknut do stěn věží v místě jejich půdorysného lomu. Je 35


vyztužen betonářskou výztuží a dvěma dodatečně předpjatými desetilanovými kabely (obr. 6). Po celé délce nosníku je u jeho dolního povrchu navržena liniová konzola, na kterou jsou na ložiska uloženy ocelové nosníky hlediště. HLEDIŠTĚ

Hlavní nosná konstrukce hlediště umístěného ve výseči mezi rozevřenými rameny věží je ocelová, hlavní nosníky jsou příhradové, osazené radiálně ve svislých rovinách, jejich horní pás výškově sleduje tvar hlediště a křivku viditelnosti. Na horních pásech je uložena monolitická železobetonová deska tloušťky 180 mm, která je s nimi spřažena. Deska je provedena jako poloprefabrikovaná s použitím předpjatých filigránových desek, které nemusely být během betonáže montážně podpírány (obr. 8). Na horním povrchu desky jsou v osách nad ocelovými nosníky a ve středech rozpětí mezi nimi uloženy prefabrikované trámy s ozuby na horních hranách pro uložení lavic. Prefabrikované lavice z lehčeného Liaporbetonu mají příčný řez ve tvaru obráceného písmene „L“ (obr. 9). V horní hraně je hlediště ukončeno ochozem a prefabrikovanou stěnou. P O S T U P V Ý S TAV B Y

Postup výstavby byl ovlivňován aktuálními podmínkami na staveništi a během výstavby ho bylo nutné stále koordinovat dle současného budování ocelových a betonových konstrukcí. Tvrzení, že výstavba pod střechou bude v mnohém jednodušší než v otevřeném terénu, platilo jen částečně. Již při provádění základů byly těžkosti s vjezdem vrtací soupravy do objektu a poměrně složitým způsobem se později hledala místa pro ustavení montážních jeřábů. Dále bylo nutno zkoordinovat postup výstavby betonových konstrukcí s montáží ocelové konstrukce hlediště a jevištní techniky, která je na betonu uložena. Části věží a jevištních prostor byly vybudovány po úroveň balkónového nosníku (+13,32 m). V navazujících deskách na úrovni +4,4 m a +8,9 m byly ponechány pracovní spáry tak, aby prostor pod hledištěm zůstal otevřený pro montáž ocelových konstrukcí. Po namontování konstrukce jevištní techniky a příhradových nosníků hlediště byla provedena betonáž a montáž ostatních konstrukcí hlediště. Některé filigránové dílce byly na stavbě děleny tak, aby je bylo možno malou mechanizací osadit do nejvzdálenějších rohů. 36

❚

STRUCTURES

Po vybetonované šikmé desce hlediště byly manipulátorem osazovány lavice směrem shora – dolů ústupem, což ovlivnilo i jejich tvar a příčný řez (obrácené „L“). Po dokončení konstrukcí hlediště byly dobetonovány spodní úrovně stropních desek. Většina betonových konstrukcí je přiznaných v pohledové kvalitě, která je velmi rozdílná. V projektové dokumentaci byla předepsána třída pohledovosti betonu PB2 dle Technických pravidel ČBS 03, na stavbě byly provedeny referenční plochy a pro viditelné hlavní povrchy byly konzultovány kladečské plány bednění, včetně umístění spínacích tyčí. Je však třeba podotknout, že požadované nároky z hlediska estetického byly velmi rozumné a mnohdy byl pohled architektů na provedené dílo shovívavý. Z ÁV Ě R

Výstavba druhé etapy trvala téměř přesně jeden rok a multifunkční aula byla otevřena 8. května 2012 koncertem Jaromíra Nohavici a Janáčkovy filharmonie. V současné době je hala využívána pro nejrůznější akce společenského a kulturního charakteru (obr. 10 až 13). Projekt byl spolufinancován prostřednictvím Integrovaného operačního programu Evropského fondu pro regionální rozvoj za nemalé osobní zainteresovanosti hlavního mecenáše, průmyslníka Ing. Jana Světlíka. Investor Architektonické řešení Projektant stavební části betonové konstrukce Projektant statické části ocelové konstrukce Generální dodavatel

Dolní oblast Vítkovice, z. s. p. o. Ing. arch. Josef Pleskot, AP atelier AP atelier Recoc, s. r. o. Excon, a. s. Gemo Olomouc, s. r. o.

Příspěvek na toto téma zazněl na konferenci 19. Betonářské dny 2012 v Hradci Králové (pozn. redakce). Ing. Hana Šeligová Recoc, spol. s r. o. 28. října, 864/273 709 00 Ostrava tel.: 596 632 476 e-mail: [email protected] www.recoc.cz Fotografie: 1 až 6 – archiv společnosti Recoc, s. r. o, 7 – Ing. Ondřej Klečka, 8 až 13 – Tomáš Souček

RECENZE PA R K I N G S T R U C T U R E S Ilja Irmscher Poetika parkování Atmosféra několikapatrových parkovacích domů nebo podzemních garáží není obvykle příjemná. Množství tajemných temných koutů jakoby připomínalo tem né části společnosti – v každém thrilleru je alespoň jedna scéna odehrávající se ve špatně osvětlených, neudržovaných, obtížně přístupných koutech parkoviště, v nichž se zločin a násilí cítí bezpečně. Ne dramatický potenciál ale uživatelská přívětivost zajímá na garážích Ilju Irmschera, který je od roku 2010 prověřuje pro německý automobilový klub ADAC. Až moc často musel odsuzovat a kritizovat úzké rampy, špatné osvětlení, matoucí značení, těsná parkovací místa a vážné nedostatky v přístupu. Během posledních let se média nejhoršími příklady opakovaně zabývala v pořadech, jejichž názvy nejčastěji vyjadřovaly něco jako „Garáže pekla“ apod. Postavit dobré garáže není jednoduché, ale je to možné a existují vzory a návody, jak toho dosáhnout. Dvousvazkové kompendium „Parking structures“ (Konstrukce pro parkování), vydané v rámci série „Construction and Design Manuals“ vydavatelstvím DOM publishers, takové návody a doporučení obsahuje. První svazek detailně seznamuje čtenáře se základy navrhování garážových objektů a druhý svazek představuje čtyřicet pět uživatelsky příjemných příkladů realizací dobrého návrhu garážových a parkovacích prostor. Na více než pěti stech stránkách autor, nesmlouvavý kritik provozovatelů garáží, a jeho tým expertů ukazují řešení, která jsou praktická, ekonomická a funkční. S až akademickou pečlivostí a důkladností a neskrývaným požadavkem na úplnost se kompendium věnuje všem typům parkování aut a souvisejícím technickým systémům, závislým či integrovaným, podzemním i povrchovým zařízením, mechanickým i automatickým systémům a posledním trendům v plánování, projektování a realizacích inovativních konstrukcí. Dobře napsaný text vysvětluje běžné i neobvyklé situace, doplňuje je grafy a obrázky k objasnění pravidel a rozměrů. Změna přístupu se jasně ukazuje: nehledě na obecnou nepopularitu je tu zřejmý trend k přesvědčení, že parkovací domy jsou v městských centrech třeba. Podzemní parkoviště jsou bez přehánění součástí moderní architektury, přestože často přímo navazují na základové konstrukce. Vše ukazuje, že je důležité zahrnout rozvahu o garážovacím systému již do raných fází projektu nové budovy. Představená dvoudílná kniha o garážích a parkovaní vyplňuje mezeru na trhu. Pro její precizní zpracování a univerzální přístup je možno ji doporučit jak architektům a jejich klientům, tak i provozovatelům garáží a parkovacích domů. Ilja Irmscher Parking Facilities Construction and Design Manual Doplněno o eseje Ivana Kosareva a Angely Schiefenhövel a předmluvu Ansgara Oswaldy 225 x 280 mm, 556 stránek, 1 225 ilustrací dva svazky (1: Planning Fundamentals; 2: Buildings and Projects) ISBN 978-3-938666-08-1 (German) ISBN 978-3-938666-95-1 (English) Eur 98,Listopad 2012, DOM publishers


❚

1/2013

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

DATABÁZE ARCHITEKTURY DVACÁTÉHO STOLETÍ NA FA ČVUT Od roku 2010 vzniká na půdě Ústavu teorie a dějin architektury FA ČVUT v Praze veřejně přístupná databáze architektů, ateliérů a staveb dvacátého století. Studijní materiály zrcadlí ústavní koncepci výuky dějin, kladoucí důraz především na souvislosti a vztahy, klíčové osobnosti, myšlenky a díla, které formují velkolepý a pestrý příběh moderní architektury. Vzájemná provázanost a interaktivní charakter databází nabízí oproti tradiční spíše pasivní a memorovací podobě studia výrazně aktivnější přístup, „vtahují“ uživatele do problematiky a umožňují širší, celostní pohled na dějinné pohyby. Tvůrce a skupiny lze uvést do vzájemných souvislostí formou časové osy nebo generované vztahové sítě (např. po výběru konkrétního architekta nebo skupiny se zobrazí „mapa“ různorodých vazeb k ostatním záznamům). Databáze navíc umožňují prostřednictvím filtru fulltextové vyhledávání nebo členění do tematických celků (např. stavby dle letopočtu, autora, typologie a lokality).

26/03/2013 Ostrava PŘEDNÁŠKA A PANELOVÁ DISKUZE BETON V ARCHITEKTUŘE V KONTEXTU INDUSTRIÁLNÍCH PAMÁTEK

ROBERT KONIECZNY [PL] KWK Promes

Davide Zampini [CH] V průběhu roku 2012 zaznamenal systém zásadní proměny – na internetové adrese http://dejiny.fa.cvut.cz byla zprovozněna nová, graficky přehlednější verze, a databáze prošly plošnou revizí s aktualizací a doplněním stávajících záznamů. Databáze staveb na počátku roku 2013 obsahuje 1 100 položek. K existujícím přibližně 170 položkám v databázi osobností přibylo dalších 140 zcela nových, u kterých řešitelé kladli důraz nejen na základní encyklopedická data, ale i na rovinu interpretace díla vybraného tvůrce. Spojením revize a doplněním obou databází vznikl výrazně „hutnější“ informační zdroj, který poskytuje cenné (a ve většině případů v češtině jinak nedostupné) informace studentům architektury i širší veřejnosti. Kromě často citovaných osobností (Aalto, Calatrava, Gehry, Kahn, Le Corbusier, Niemeyer, Wright ad.) obsahuje databáze i desítky neprávem opomíjených a přesto významných, vlivných fenoménů a tvůrců (např. sovětský konstruktivismus, Nieuwe Bouwen, poválečná kalifornská scéna, postmoderna, dekonstruktivismus, high-tech... Asplund, Bonatz, Domenig, Erskine, Costa, Harrison, Hood, Mattè-Trucco, Meier, Otto, Rimpl, Roche, Safdie, Sagebiel, Scharoun, Schlaich, Siza, SOM, Vlugt, UNStudio a mnoho dalších). Databázové záznamy budou i nadále průběžně doplňovány a zpřesňovány. Nedílnou součást aktivit představovalo také rozšíření fondů knihovny ústavu o desítky výpravných, především zahraničních monografických publikací, zaměřených na architekturu druhé poloviny dvacátého století a současnou (viz ekatalog http://knihovny.fa.cvut.cz). Realizaci projektu umožnila dotace FRVŠ č. 738/2012, navazující na dotaci FRVŠ č. 1215/2010 (řešitel a autor koncepce Petr Vorlík). Na přípravě textů v databázích se v roce 2012 podíleli Petr Vorlík, Pavel Škranc, Hubert Guzik, Klára Brůhová, Anna Kašíková, Klára Mergerová, Eva Bortelová, Patrik Hocke, Blanka Kynčlová, Jan Zikmund, Jakub Bacík ad.

a další...

www.betonvarchitekture.cz

Generální partner

Hlavní mediální partneři

Doc. Ing. arch. Petr Vorlík, Ph.D.

1/2013

❚


37


❚

STRUCTURES

BETONOVÉ KONSTRUKCE NA TUNELOVÉM KOMPLEXU BLANKA V PRAZE (2. ČÁST) ❚ CONCRETE STRUCTURES ON THE BLANKA TUNNEL COMPLEX IN PRAGUE (2nd PART) Pavel Šourek, Lukáš Grünwald, Vladimír Petržílka, Pavel Kasal, Jan Kvaš, Miroslav Padevět, Michael Remeš

21

První část článku vyšla v Betonu TKS 6/2012 Realizace klasických hloubených tunelů S ohledem na koncepční jednotnost klasických hloubených tunelů si dále podrobněji popíšeme řešení a postup výstavby pouze ve stavební jámě na Letné, případně upozorníme na lokální specifika hloubených tunelů klasického typu realizované v ostatních úsecích. Výstavba jednotlivých dílů klasických hloubených tunelů ve stavební jámě na Letné směřovala postupně od nejzápadnějšího dilatačního dílu (návaznost na čelně odtěžované tunely) smě38

rem k portálu ražených třípruhových tunelů pod Královskou oborou. Naopak v úseku hloubených tunelů Troja nebylo možné proudovou metodu provádění plně rozvinout. Celý úsek byl rozdělen do tří dílčích částí, oddělených tramvajovou tratí do Kobylis a kanalizační stokou DN 2000. Dále byla v prostoru stavebních jam umístěna i přístupová trasa pro zásobování prací na navazujících ražených tunelech a výstavba byla rovněž ovlivněna vazbou na nový Trojský most. Postupně se tak rozbíhaly práce na třech oddělených pracovištích, která byla propojena až po opětovném přeložení tramvaje a kanalizační stoky z dočasných pře-

ložek nad strop dokončeného tunelu. Na obou staveništích předcházela výstavbě konstrukcí hloubených tunelů realizace stavební jámy. Jak v menší části trojského úseku, tak především v rozsáhlé části letenských hloubených tunelů byly zastiženy lokálně nevhodné geologické poměry vyžadující zlepšení podmínek zakládání před realizací vlastních tunelů. Zatímco v trojském úseku bylo nutné pouze cca 1 m neúnosného podloží nahradit hutněným štěrkem, ve stavební jámě Letná bylo nutné přistoupit k náročnějšímu řešení. K sanaci neúnosného podloží tvořeného vrstvami sprašů až plastické konzistence bylo využito


❚

1/2013


štěrkových podsypů doplněných geomřížemi, v nejnepříznivějších případech byla konstrukce uložena na systém betonových pilot vyvrtaných až na únosné skalní podloží. Tato změna oproti zadání byla způsobena především zastižením hladiny podzemní vody o cca 3 až 5 m výše, což vedlo k zvodnění právě v úrovni základové spáry tunelu. Oproti zadání došlo rovněž ke zvýšení tlouštěk základových desek. Další realizační práce na stabilizovaném podloží spočívaly nejprve ve vytvoření podkladních betonů pro pokládku bentonitových izolací. Ukládání bentonitových rohoží na podkladní betony se provádí standardním způsobem podle technologického postupu výrobce, tedy bez potřeby vodotěsných svarů mezi pásy izolace. Při použití bentonitových rohoží odpadá i jejich další ochrana, kterou by bylo nutné provádět v případě fóliových izolací. Ukládka výztuže se provádí přes distanční tělíska přímo na bentonitové rohože. Práce se tak stávají vysoce efektivní při minimálním riziku protržení izolace s následným průsakem do tunelu.

tonu s minimálním množstvím cementu a cementu s nižším vývinem hydratačního tepla a delší dobou jeho uvolňování, byla stropní deska horizontálně rozdělena na dvě dílčí tloušťky, které byly betonovány s dvoudenní přestávkou. Tímto postupem se snížily negativní účinky hydratačního tepla, snížilo se teplotní maximum uvnitř konstrukce a současně i teplotní spád mezi vnitřkem a povrchem. Zároveň bylo možné dimenzovat nosníkový rošt bednění stropu na 60 % celkového zatížení, protože zatížení při betonáži druhé dílčí vrstvy pomáhá roznést na jednotlivé podpěrné věže zabetonovaná a již zatvrdlá první vrstva. Podpěrná konstrukce však musí být dimenzovaná na zatížení od celé konstrukce stropu. Teprve po betonáži stropu mohla být provedena výplň hutněným zemním zásypem mezi stěnu tunelu a stěnu stavební jámy a poté terénní úpravy nad tubusem tunelu. Jako poslední etapa provádění následuje v současné době vytvoření definitivních vrstev vozovek, obkladů, betonových mazanin a nátěrů uvnitř tunelového profilu.

❚

STRUCTURES

Technologická centra obecně na celé stavbě jsou nejen dispozičně, ale i technicky velice komplikované objekty. Vnitřní uspořádání, do kterého patří i prostupující tunelové tubusy, je striktně podřízeno účelu provozního využití (rozvodny, trafostanice, rozpínací stanice, místnosti údržby, strojovny vzduchotechniky, větrací prostory, a další provozní místnosti). Jednotlivá patra (až pět podlaží) jsou dispozičně dosti odlišná, což značně komplikuje vlastní návrh i výstavbu. Navíc do způsobu výstavby a jejich etap vstupují požadavky vyplývající z nutnosti organizace prací na navazujících ražených tunelech, neboť technologická centra jsou budována v nejhlubších partiích stavebních jam před raženými portály. Těmto objektům se v tomto článku podrobně nevěnujeme, neboť popis každého technologického centra by sám o sobě vystačil na samostatný článek. Č E L N Ě O D T Ě Ž O VA N É T U N E LY

Tunely realizované modifikovanou milánskou metodou byly v rámci tunelového komplexu využity především v proObr. 21 Letecký pohled do staveniště Troja ❚ Fig. 21 Troja site aerial view Obr. 22 Výstavba hloubených tunelů Troja ❚ Fig. 22 Construction of cut-andcover tunnels in Troja site

22

Vlastní výstavba železobetonových konstrukcí tunelu probíhala obvyklým způsobem. Nejprve byly realizovány desky dna pod instalačními chodbami, poté následovala výstavba bočních bloků chodeb společně se základovými deskami. V další etapě byla realizována mostovka (strop instalační chodby), dále stěny tunelu a poslední fází byla výstavba stropu tunelu. Stropní deska je s ohledem na její tloušťku (1 až 1,5 m uprostřed rozpětí a 1,5 až 2 m v nábězích) poměrně masivní konstrukce, kde se významným způsobem projevují důsledky uvolňování hydratačního tepla na celkovou vnitřní napjatost a celistvost. Z tohoto důvodu, kromě použití be1/2013

❚

Na hloubený objekt technologického centra umístěného ve stavební jámě Myslbekova navazuje ražený vzduchotechnický kanál směrem k výdechovému objektu Nad Octárnou. Z části však prochází v konečném stavu pod navazujícími klenbovými hloubenými tunely, navíc v místě propojky. Výstavbu obou objektů bylo třeba rozfázovat tak, aby se nejdříve vyrazil kanál a až následně byla dotěžena jáma a budován vlastní hloubený tunel. Konstrukce tunelu v konečném stavu působí jako most přes ražený kanál, jehož ostění je proti přitížení chráněno deformovatelnou vrstvou polystyrenu umístěného pod základy horního tunelu.


storu třídy Milady Horákové od Letné po Prašný most (tunelový úsek Dejvice). Jde o část trasy MO, kde výstavba hloubeného tunelu zasahuje do v podstatě jediné kapacitní komunikace propojující východ se západem v celém severním kvadrantu města. Ulice Milady Horákové je velmi frekventovaně využívaná automobilovou dopravou i pěšími, ale především tramvajovými a autobusovými linkami MHD. V těsné blízkosti trasy MO se nachází železniční trať Praha–Kladno s nádražím Dejvice. Budované tunely vedou těsně nad eskalátorovým tunelem stanice metra Hradčanská v blízkosti jeho zaústění do vestibulu (obr. 25). Vý39


chodně od křižovatky Špejchar jsou potom tunely sevřeny stávající povrchovou zástavbou, jejíž přístupnost musela být po celou dobu výstavby zachována (obr. 26). Množství podzemních vedení inženýrských sítí snad ani není nutné zmiňovat. Obdobné podmínky byly i v dalším úseku trasy MO, kde byla tato varianta technologie výstavby tunelů využita, a to pod Patočkovou ulicí. Celkem se na tunelovém komplexu Blanka nacházejí čtyři úseky, kde je využito tunelů prováděných s čelním odtěžováním pod ochranou stěn a stropu (obr. 1, Beton TKS 6/2012): • část úseku pod ulicí Patočkova v délce 227 m, • rampa do ulice Svatovítská na Prašném mostě v délce 70 m, • celý úsek stavby č. 0080 pod třídou Milady Horákové v délce 658 m, • část pod třídou Milady Horákové na stavbě č. 0079 v délce 349 m. Vzhledem k jednotnosti použitých technických řešení si dále popišme pouze tunelový úsek Dejvice délky cca 1 km (st. č. 0079 + 0080), který je nej-

23

❚

STRUCTURES

podzemních konstrukčních monolitických stěn ze zajištěné mělké stavební jámy (obr. 27). Zajištění jámy v celém dejvickém úseku tvoří buď kotvené záporové stěny, nebo svahování. Hloubka jámy se pohybuje v rozmezí 2 až 9 m. Po dokončení podzemních stěn se na srovnaném povrchu dna stavební jámy vybetonuje definitivní nosná konstrukce stropu (uložená na hlavy podzemních stěn), která se po zatvrdnutí opět zasype. Na povrchu tak mohou být provédeny finální úpravy, vč. definitivních přeložek inženýrských sítí a znovu obnoven provoz. Odtěžení vlastního profilu tunelu se provádí až po dokončení převážné části těchto tunelů z navazující otevřené stavební jámy klasických hloubených tunelů, nebo z tunelových ramp. V celé délce mají tunely tohoto uspořádání společnou střední stěnu pro jižní i severní tunelovou troubu a stropní deska působí jako spojitá o dvou až třech polích. Standardní rozpětí stropu dvoupruhového tunelu je 11,25 m, třípruhového 14,75 m. V rozpletech dosahuje až 22,55 m a to při výšce zpětného zásypu až 7 m. V příčném řezu

lování betonu krycí vrstvy. Do nosných konstrukcí tunelu ještě patří deska nesoucí vozovku nad instalačním kanálem – mostovka. Ta je pnuta příčně jako prostá deska tloušťky 300 mm z betonu C30/37. Podle hydrogeologického průzkumu byla zastižena agresivita prostředí odpovídající převážně třídě XA1, pro konstrukce pod vozovkou je tak využito třídy XA1, pro podzemní stěny XA2 a pro stropní konstrukce XF2. Ochrana tunelu proti podzemní vodě je zajištěna vodonepropustným betonem nosných konstrukcí ostění, doplněným prvky pro těsnost dilatačních a pracovních spár, včetně injektáží spár lamel podzemních stěn. Zatřídění konstrukce dle TP ČBS 02 – Bílé vany je (Kon1, A1, W2), s povolenou hloubkou průsaku max. 50 mm. Na konstrukce pod vozovkou a pro stropy je využito volné vázané výztuže třídy 10 505-R a sítí KARI, pro podzemní stěny se na staveništi vytvářely speciální armokoše (obr. 31). Krytí výztuže betonem je u vnějšího líce 80 mm, resp. 100 mm u stěn, u vnitřního líce 50 mm.

24

delší a řešení na něm bylo pilotně odzkoušeno. Zároveň se zde nejvíce do výstavby promítly lokální dopravní, urbanistické a časové podmínky. Dispozičně jsou zde využity převážně třípruhové a dvoupruhové tunely, nacházejí se zde však i dva rozplety pro napojovací rampy křižovatky Prašný most. Konstrukční řešení čelně odtěžovaných tunelů Maximální podélný sklon v trase čelně odtěžovaných tunelů je 3,62 %, v rampě 8 %, minimální směrový poloměr je 400 m. Postup výstavby čelně odtěžovaných tunelů spočívá nejprve ve vytvoření 40

je tubus tunelu tvořen spodní rozpěrnou železobetonovou deskou tloušťky 650 mm, podzemními stěnami tloušťky 800 mm vetknutými do podloží (skalního, nebo pokryvného) a stropní železobetonovou deskou. Stropní konstrukce a podzemní stěny jsou navrženy z betonu třídy C30/37, spodní rozpěrná deska je z betonu třídy C25/30. Tloušťka stropní desky se pohybuje podle výšky zásypu v rozmezí 1 000 až 1 300 mm, s náběhy 500 mm na délku 3 m, jsou do ní přidána PP vlákna (2 kg PP vláken na 1 m3 betonu s délkou vlákna 6 mm a průměrem 0,018 mm) jako ochrana proti vlivu požáru na ztrátu únosnosti, resp. odstře-

Spodní rozpěrná deska a stropní deska byly betonovány bez bednících prvků na srovnaný odtěžený povrch zakrytý podkladním betonem se štěrkopískovým podsypem (obr. 29). U stropní desky byla na podkladní beton před betonáží uložena separační vrstva tvořená PE fólií 100 g/m2 s nakašírovanou geotextílií 300 g/m2. Délky betonážních sekcí v podélném směru byly navrženy s ohledem na skladbu jednotlivých lamel podzemních stěn (2,8 až 7,2 m) na 21 m. Dvě sekce se zpravidla spřahovaly podélnou výztuží do dilatací délky cca 42 m. Spodní rozpěrná deska byla betonována po odtěžení profilu tunelu. Propo-


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

Statická zatěžovací zkouška Rozhodujícím problémem pro návrh tunelových konstrukcí bylo stanovení únosnosti lamel podzemních stěn, zejména únosnosti proti zatlačení do podloží. V úseku stavby 0079 na Letné bylo zastiženo skalní podloží v hloubce cca od 6 do 16 m a lamely jsou zde navrženy jako opřené o zdravou skálu. V převážné délce úseku stavby 0080 od Špejcharu po Prašný most je však skalní podloží ve značné hloubce a zahloubení paty podzemních stěn až do tohoto skalního podloží by bylo velmi nákladné. Uvažovalo se tedy ukončení podzemních stěn ve vrstvách terasových sedimentů (písky a štěrky) s přenosem zatížení do podloží převážně plášťovým třením. Protože ale takto navržené konstrukce tunelů nebyly dosud u nás realizovány ve větším rozsahu, předpokládal již projekt pro stavební povolení i projekt pro výběr zhotovitele provedení zatěžovací zkoušky lamel podzemních stěn „in situ“. S provedením zkoušek bylo uvažováno jak na stavbě 0080, tak i na stavbě 0079 na Letné. V konečné fázi se podařilo

25

Obr. 23 Výstavba technologického centra a garáží na Letné ❚ Fig. 23 Implementation of Letná garage and the technological centre Obr. 24 Odtěžený profil tunelu u výjezdové rampy ❚ Fig. 24 Excavated profile of the cover-and-cut tunnels near the exit tunnel ramp Obr. 25 Axonometrie podzemních objektů v prostoru stanice metra Hradčanská (zdroj: Metroprojekt Praha, a. s.) ❚ Fig. 25 Axonometric view of the underground structures in the area of Hradčanská metro station (author: Metroprojekt Praha, a. s.) Obr. 26 Letecký pohled do staveniště v oblasti Špejchar ❚ Fig. 26 Aerial view to the Špejchar area 26

jení desky s podzemní stěnou bylo vytvořeno vyfrézováním dvou podélných drážek 150 x 75 mm do stěn a vlepením smykové výztuže ∅ 20 mm do vrtů. Celý vnitřní líc stěn, jejichž svislá odchylka nesměla přesáhnout 1,5 %, byl následně po odtěžení srovnán plošným ofrézováním. Pro sjednocení povrchu a zajištění požadovaného podkladu pro nátěry a pokládku keramického obkladu byl dále vnitřní líc stěn opatřen do výšky 3,35 m přibetonávkou min. tloušťky 65 mm, nad kterou byl uložen zákrytový panel tloušťky 45 mm. Zásyp tunelové konstrukce nad stropem byl z důvodu eliminace sedání 1/2013

❚

povrchu terénu, po kterém byla a opět je provozována kromě automobilové i tramvajová doprava, prováděn zlepšenou zeminou s přidáním 3% vápenné stabilizace. Tím bylo možno lépe využít vytěžený materiál z výstavby daného úseku tunelů, který byl do násypů bez zlepšení nevhodný. Zásypový materiál se zlepšením umožňuje i dostatečné spolupůsobení s konstrukcí tunelu, kdy svou, byť pouze malou, pevností (cca 1 MPa) vytváří jakousi pseudoklenbu nad stropem tunelu, a tak snižuje jeho zatížení. Zároveň dochází k významné úspoře stavebních nákladů vypuštěním lehčeného betonu obsaženého v zadávacím projektu.


prosadit provedení zatěžovací zkoušky pouze jedné lamely. Účelem této zkoušky bylo stanovení osové tlakové únosnosti lamely vetknuté do kvartérních sedimentů dejvické terasy tak, aby těchto výsledků mohlo být využito při návrhu a statickém posouzení především střední stěny tunelu, která je nejvíce zatížena právě přenosem svislé složky do podloží, při minimální třecí ploše. Střední stěna tunelu je v definitivním stadiu oboustranně obnažena až do úrovně počvy obou tubusů tunelu. Bohužel realizace této lamely i následný dodatečný geologický průzkum ukázaly, že vrstvy sedimentů jsou značně horší kvality, než předpo41


STRUCTURES

Nejdříve byly použity parametry mechanických vlastností horninového masivu stanovených v dodatečném geotechnickém průzkumu. Vypočtené výsledky z takto definovaných numerických modelů vykazovaly velké (nereálné) hodnoty sedání (řádově stovky milimetrů), to mělo zásadní vliv i na průběhy vnitřních sil v celé konstrukci. Z tohoto důvodu bylo pro správný návrh konstrukcí nutné do výpočtových modelů promítnout výsledky zatěžovací zkoušky. Nejdříve byla v konkrétním geologickém prostředí modelována vlastní zatěžovací zkouška lamely. Ta byla řešena jako dvoudimenzionální úloha za stavu rovinné deformace. Horninové prostředí bylo uvažováno jako nehomogenní, izotropní a pružně-plastické s plochami plasticity dle Mohr–Coulomba. Nosná stěna byla modelována jako pružné nosníkové či plošné prvky odpovídající tuhosti a materiálových vlastností. Na kontaktu s okolním zemním prostředím byly použity vhodné parametry kontaktních prvků. Při modelování této zkoušky ve výpočetních programech výsledky pou-

zatížení byla dosažena vyhovující shoda jak v deformaci lamely, tak i v poměru únosnosti na plášti a na patě. V případě plovoucí lamely (stavba 0080) bylo dosaženo poměru únosnosti na plášti 75 % a na patě 25 %, v případě opřené lamely (stavba 0079) na plášti 10 % a na patě 90 %. Podmínky realizace Jak již bylo zmíněno, navržené tunely v ulici Milady Horákové jsou vedeny ve velmi frekventovaném místě jak z hlediska využití pěšími a dopravou (automobily, tramvajové a autobusové linky MHD, železniční trať Praha-Kladno s nádražím Dejvice, stanice metra Hradčanská), tak co se týče vedení a křížení podzemních inženýrských sítí. Dalším významným faktorem ovlivňujícím definitivní technické řešení a realizaci jsou kolizní místa trasy tunelů s přilehlými objekty a vedení trasy tunelu těsně nad eskalátorovým tunelem v blízkosti jeho zaústění do vestibulu stanice metra Hradčanská. V rámci hledání optimálního technického řešení pro realizační dokumen-

Únosnost lamely R [kN]

kládal geologický průzkum v předchozím stupni projektu. Zejména zde téměř zcela absentuje vrstva štěrků, místo ní byly zastiženy především silně hlinité písky či svahové hlíny. Pro provedení zkoušky byla vytvořena jedna zkušební lamela umístěná mimo prostor budoucího tunelu, avšak do místa, kde se předpokládalo zastižení charakteristických geologických podmínek pro daný úsek stavby. Statická zatěžovací zkouška typu MLT na vytvořené lamele podzemní stěny délky 2 500 mm byla navržena s postupně rostoucím zatížením s odlehčovacími stupni pro maximální zkušební sílu o velikosti Pz = 12 MN. Provedeno bylo celkem osm zatěžovacích a čtyři odlehčovací stupně. Celkově lze konstatovat, že průběh statické zatěžovací zkoušky lamely byl standardní („normální“), bez jakýchkoliv anomálií, což dokumentuje zejména „hladký“ a plynulý průběh mezní zatěžovací křivky (obr. 28). Naměřené velikosti sedání pro jednotlivé zatěžovací stupně (zejména pak pro ty nejvyšší) ukazují na poměrně „překvapivě“ vyso-

❚

Sedání hlavy lamely s [mm]

27

28

kou únosnost lamely v základové půdě výrazně nižší kvality (z hlediska jejího makroskopického popisu při těžbě), než bylo předpokládáno. Výsledky zatěžovací zkoušky tak alespoň částečně rozptýlily obavy, které se vyskytly po provedení dodatečného geologického průzkumu. Z důvodu náročného zavádění plášťového tření podzemních stěn, které má rozhodující vliv na celkový průběh vnitřních sil v konstrukci, do statického modelu, byly mechanické vlastnosti masivu stanoveny na základě předběžných výpočtů. V těch byly uvažovány extrémní případy plášťového tření, resp. spolupůsobení stěny s masivem. 42

kázaly na velký rozdíl předpokládaných a skutečných naměřených hodnot deformací napětí na plášti a v patě stěny. Na základě těchto skutečností a s vědomím absence vhodných teoretických podkladů pro návrh a posouzení takovéto konstrukce v ČSN, byly upraveny geotechnické parametry masivu tak, aby výsledky deformací a napětí odpovídaly výsledkům zkoušky. To vedlo k jejich výrazné úpravě. Tyto parametry byly následně uvažovány jako podklad pro konečný statický výpočet konstrukce ostění tunelu. Nedosáhlo se sice úplné shody mezi mezní zatěžovací křivkou ze zkoušky a při výpočtu, ale v očekávaném oboru

taci došlo k některým zásadním změnám oproti zadání. Jedná se v první řadě o změnu v postupu výstavby tunelů, resp. jednotlivých dilatací. Dle zadání měl být nejdříve vybudován jižní tubus tunelu, po jeho celkovém dokončení a zasypání měl být budován tubus severní. Do střední společné stěny měla být osazena ve stropě zápora (I profil) pro možnost odtěžení a zpětného zasypání z obou stran. Spojitost stropní desky byla zajištěna řadou šroubových spojek výztuže stropu nad střední stěnou (v nevýhodném místě maximálních podporových momentů). Tímto řešením se vytvářel vždy potřebný prostor pro zachování kapacitního vedení povrcho-


❚

1/2013


vé dopravy při možnosti připravit přeložky inženýrských sítí. Změnou postupu výstavby v RDS (na základě rozhodnutí Rady hl. města Prahy) se podařilo tunely v celém úseku realizovat vždy v příčném směru najednou. Došlo k přeskupení i novému označení dilatací a změnám zajištění stavební jámy. Celkově došlo ke značnému zjednodušení postupu výstavby a především technického řešení tunelu, ovšem za cenu výrazně zvýšených komplikací pro přeložky inženýrských sítí a pro vedení dopravy na povrchu v průběhu výstavby. Doprava v třídě Milady Horákové tak po dobu výstavby musela být přesunuta do náhradní trasy, což bylo v rámci předchozích projekčních stupňů zcela nepřípustné. Z výše uvedených důvodů se proto musel zásadně změnit i postup výstavby podzemních stěn celého úseku. Podzemní stěny se tak prováděly až z úrovně stropu. Stavební jáma musela být celkově rozšířena o 290 mm. K určitým abnormalitám došlo pouze ve stísněných místech v těsné blízkosti povrchových a podzemních objektů,

ně využito zapuštěných kotevních převázek záporového pažení. S tím souvisí geotechnický monitoring, který v této oblasti sledoval pohyby záporových stěn. Využita byla geodetická, inklinometrická a dynamometrická měření. V prostoru stanice metra Hradčanská (stavba č. 0080), kde byly navrženy dva třípruhové tunely, byla situace nejsložitější. Tunely jsou zde sevřeny tratí ČD Praha–Chomutov a větrací šachtou hlavního větrání stanice metra Hradčanská na severní straně a objekty stanice metra Hradčanská, t.j. podchodem, vestibulem a eskalátorovým tunelem na jihu (obr. 25). Realizace tunelů zde byla možná pouze za předpokladu ubourání části podchodu metra pro období výstavby s tím, že po vybudování silničních tunelů se podchod v původním rozsahu obnoví. Pro možnost výhledové realizace podzemní stanice Dejvice – Hradčanská rychlodráhy Masarykovo nádraží – Letiště Václava Havla, která se nalézá v těsném sousedství tunelů MO na severní straně, byly v rámci této stavby navrženy předstihové objekty, umožňující poz-

❚

STRUCTURES

rový tunel je ve sklonu 30°. V linii každé podzemní stěny se tedy nacházely konstrukce eskalátorového tunelu v jiné výšce. Bylo nutno ve 3D modelu stanovit úroveň paty jednotlivých lamel podzemních stěn tak, aby byla zachována bezpečnost konstrukce eskalátorového tunelu při hloubení lamel podzemních stěn. Zároveň i úroveň základové spáry rozpěrné desky tunelu se přibližovala ke klenbě eskalátorového tunelu. I proto bylo v rámci geomonitoringu navrženo rozsáhlé geodetické sledování všech dotčených konstrukcí metra. Tato měření zajišťovala bezpečnost konstrukcí a především provozu metra po celou dobu výstavby. Výstavbu v prostoru okolí objektů metra dále komplikoval výskyt „neidentifikovatelných“ betonových konstrukcí, které zde (v podzemí) zůstaly pravděpodobně po předchozí stavební činnosti. Mnohdy bylo nutno operativně upravovat projektové řešení především prvků zajištění stavební jámy a zároveň složitě prověřovat, je-li možno nalezené betonové prvky demolovat. Úprava koordinace inženýrských sítí a definitivních Obr. 27 Schéma postupu výstavby čelně odtěžovaných tunelů ❚ Fig. 27 Construction sequence of the cover-and-cut tunnels Obr. 28 Průběh zatěžování zkušební lamely a její únosnosti ❚ Fig. 28 Load capacity and loading process of the testing lamella Obr. 29 Armování stropní desky v prostoru stanice metra Hradčanská ❚ Fig. 29 Placement of tunnel roof deck reinforcement in the Hradčanská metro station area

29

i zde se však nakonec způsob provádění z úrovně stropu zachoval. Pro názornost si můžeme vzniklé komplikace ukázat na následujících příkladech. Západně od tramvajové smyčky Špejchar prochází trasa tunelů v těsné blízkosti okolní zástavby (obr. 26). Jedná se hlavně o budovu indického velvyslanectví (č.p. 60/93) na jižní straně a objekt č.p. 109/108 na straně severní. Vnější líc jižní stěny tunelů je u objektu indické ambasády vzdálen pouhých 800 mm. Změny postupu výstavby proto přinesly i požadavky na úpravu zajištění. V místech kolize s objekty na severní a jižní straně byly zápory provedeny jako podtržené pod úhlem 5° a bylo zde lokál1/2013

❚

dější výstavbu stanice rychlodráhy bez zásahů do důležitých inženýrských sítí, které jsou přeloženy již v rámci stavby okruhu. Přes budoucí stavební jámu stanice rychlodráhy tak jsou jako mostní konstrukce provedeny přeložky kanalizace, ostatních trubních i kabelových sítí. O prostorové stísněnosti území svědčí i skutečnost, že severní obvodová stěna tunelů MO bude v délce cca 200 m společná se stanicí rychlodráhy. Tunely MO procházejí dále nadložím eskalátorového tunelu ze stanice metra v blízkosti jeho zaústění do vestibulu metra. Obě stavby se křižují pod ostrým úhlem, přičemž zároveň eskaláto-


povrchů dle požadavků MČ Praha 6 spolu s problematikou včasného uvolnění prostoru staveniště vedlo k posunům rozhraní dilatačních úseků i několikrát během výstavby. Provádění podzemních stěn a ostatních konstrukcí ostění tunelu Rozdělení celé stavby na jednotlivé podobjekty s odlišným postupem výstavby přineslo pro zhotovitele i projektanta celou řadu těžkostí, jelikož stavba zde nepokračovala plynule – proudově, ale bylo nutné střídavě pracovat na několika pracovištích. To komplikovalo postupy prací především při pro43


❚

STRUCTURES Obr. 30 Hydrofréza BC 32 ❚ Fig. 30 Hydro cutter BC 32 Obr. 31 Osazování armokoše podzemní stěny ❚ Fig. 31 Installation of a diaphragm wall reinforcement cage Obr. 32 Čelní těžba tunelového profilu Fig. 32 Cover-and-cut tunnel profile excavation

30

❚

31

vádění podzemních stěn v řešení návaznosti jednotlivých lamel, kdy zámky styku lamel musí být vodotěsné. Naštěstí se nepotvrdily obavy, že nebude možné z dispozičních důvodů v některých místech vůbec oddělit konstrukci dočasného záporového pažení a konstrukčních podzemních stěn budoucího tunelu, což by přineslo problémy ve funkčnosti vodotěsného detailu napojení stěn a stropu. Projektantovi se ve spolupráci se zhotovitelem podařilo všechna kolizní místa úspěšně vyřešit (zabudování zápor přímo do vodících zídek, realizace šikmých zápor atd.). Realizaci podzemních stěn bylo možno vždy zahájit až po skončení přípravných prací – zhotovení záporového pažení kotveného ve dvou až třech úrovních a výkopu stavební jámy na pracovní úroveň pro provádění podzemních stěn. Následně byly zhotoveny vodicí zídky tloušťky 200 mm, výšky 1 000 až 1 300 mm a šířky mezi zídkami 870 mm ze železobetonu C12/15, armovaného dvojitou kari sítí. Současně s vodícími zídkami byla prováděna úprava pojezdových ploch pomocí hutněného štěrku a železobetonové podkladní desky C16/20 tloušťky 100 mm, armované jednou vrstvou kari sítě. Koruna vodicích zídek byla 44

na úrovni budoucí pracovní spáry stěny/strop. Vlastní těžba lamel probíhala pod ochranou pažící bentonitové suspenze v šířkách 2,8 až 7,2 m. Aby bylo technicky možné zhotovit a spojit úseky s rozdílnou technologií výstavby (klasické tunely a čelně odtěžované), bylo nutné na jejich rozhraní z původního povrchu terénu vybetonovat tři rovnoběžné lamely podzemních stěn ještě v době, než byla otevřena portálová stavební jáma. Zatímco na stavbě 0079 na Letné zasahují podzemní stěny poměrně hluboko do skalního podloží, celý úsek hloubených tunelů stavby 0800 je naopak veden v pokryvných útvarech. Této skutečnosti muselo odpovídat i nasazené technologické vybavení. Proto se společnost Zakládání staveb, která byla zhotovitelem podzemních stěn, v obtížných geologických podmínkách tvrdého podloží na Letné rozhodla použít pro technologii těžby podzemních stěn hydrofrézu BC 32, osazenou na jeřábovém nosiči BAUER MC 64 (obr. 30). Toto zařízení bylo v České republice v tomto rozsahu na liniové stavbě použito vůbec poprvé a bylo nasazeno zejména z těchto důvodů: • schopnost těžby rýhy ve skalních horninách, • vysoká přesnost geometrie stěn při

použití technologie těžby se zpětnou cirkulací, • vytvoření kvalitních spojů mezi jednotlivými lamelami, • dobrá produktivita i v obtížných geologických podmínkách. Fréza je stroj používaný pro těžbu, který funguje na principu zpětné cirkulace. Je tvořena těžkým ocelovým rámem, na jehož spodní části jsou osazeny dvě převodové skříně. K nim jsou připojena ozubená řezná kola, která se pohybují v opačném směru, rozrušují zeminu a míchají ji s bentonitovou suspenzí. Jak se fréza zahlubuje, rozpojená zemina, hornina a bentonit jsou dopravovány k ústí sacího otvoru nad řeznými koly. Odtud je směs kalovým čerpadlem vedena trubkou uvnitř rámu do potrubních rozvodů a dále k separačnímu čisticímu zařízení. Zde jsou od sebe odděleny částečky zeminy, kameny a bentonit. Bentonitová suspenze je po vyčištění čerpána zpět do rýhy. Krouticí moment řezných kol je v kombinaci s hmotností celé frézy dostačující pro to, aby stroj mohl efektivně pracovat v jakémkoliv typu zeminy, aby rozdrtil balvany, malé kameny nebo navětralou skálu nebo přeřízl beton sousedních lamel. Práce na podzemních stěnách na Letné musely být zahájeny z časových


❚

1/2013


❚

STRUCTURES

32 32

důvodů již před nástupem hydrofrézy, a to standardními hydraulickými drapáky. Kvůli tvrdosti podloží však bylo nezbytné rotační vrtnou soupravou hloubit dva vrty v každé lamele ještě před vlastní těžbou drapákem. Produktivita byla nízká a opotřebení a poškození drapáku naopak extrémní. Po nasazení hydrofrézy se práce výrazně urychlily. Do hloubky 3,5 m byly rýhy dále předtěžovány hydraulickým drapákem a poté byla nasazena hydrofréza, která dokázala i v takto složitých geologických poměrech dotěžit lamelu na potřebnou hloubku. Betonáž podzemních stěn byla prováděna za použití takzvaného „snadnohutnitelného“ betonu (SHB) třídy C 30/37 XA2. Důvodem pro využití snadnohutnitelných betonů v konstrukcích podzemních stěn je snaha vyhovět všem požadavkům, které na vlastnosti betonu klade technická legislativa (ČSN EN 206–1, ČSN EN 1538) a specifická technologie způsobu uložení betonu přes sypákové roury bez možnosti zhutňování. Betonáž podzemních stěn do otevřené rýhy následuje po přečištění pažící suspenze a osazení armokoše (obr. 31). Pro napojení jednotlivých lamel se do rýhy dále zasune koutová pažnice, která po osazení vymezu1/2013

❚

je šířku lamely podzemní stěny. Součástí takto vytvořeného typového detailu je gumový těsnící pás umožňující vodotěsné napojení sousední lamely. Poslední se do rýhy až na její dno osadí sypákové roury o průměru 250 mm, přes které je litím od spodu ukládán beton. Během betonáže jsou sypákové roury s postupem hladiny stoupajícího betonu zkracovány. Vždy však musí být i po zkrácení ponořeny minimálně 2 m v čerstvém betonu. Betonáž je ukončena až po dosažení čistého betonu hlavy podzemní stěny. Po celou dobu betonáže musí být beton zpracovatelný s dostatečnou konzistencí k probetonování celé lamely s osazeným kompletním armokošem se všemi vloženými prvky. Tento požadavek získává na důležitosti hlavně v případech, kdy jsou armokoše navrženy s velkou hustotou jak svislé výztuže, tak i s vysokou hustotou výztuže smykové (spony). Právě požadavky na tvar a četnost smykové výztuže vyvolaly na této stavbě četné diskuse a potřebu se tímto problémem podrobněji zabývat. O spolupráci byli požádáni i odborníci z ČVUT a CIDEAS (Centrum integrovaného navrhování progresivních stavebních konstrukcí) a do budoucna je třeba hledat optimální hrani-


ce mezi požadavky různých norem a předpisů, nároky statiků a provozními možnostmi při betonáži těchto specifických konstrukcí, kde beton musí dokázat vynést ve stísněném prostoru mezi výztužnými vložkami i zbytkové nečistoty ze stěn rýhy odsednuté v pažící suspenzi. Po dokončení daného úseku podzemních stěn následovala realizace stropní konstrukce. Betonáž byla prováděna na podkladní beton a separační vrstvu. S ohledem na vliv smrštění a hydratačního tepla této masivní konstrukce, byla betonáž stropní desky rozdělena na dvě části s prodlevou cca 48 h. Zároveň byl do betonu použit cement s nižším vývinem hydratačního tepla. Tímto způsobem došlo ke snížení negativních účinků hydratačního tepla, snížilo se teplotní maximum uvnitř konstrukce a současně i teplotní spád mezi jejím vnitřkem a povrchem. V konečném důsledku byl významně omezen vznik trhlin v konstrukci, které by vedly k problematickému dodržení požadované vodonepropustnosti. Dále byly prováděny práce nad stropní deskou, zpětné zásypy, přeložky inženýrských sítí a obecně finalizace povrchu. Rovněž bylo možno zahájit těžbu vlastního profilu tunelu pod ochranou stěn a stropu (obr. 27 a 32). Po od45


těžení profilu následovalo vyfrézování drážky pro napojení spodní rozpěrné desky na stěny tunelu. Tato operace byla zajištěna s využitím speciální mechanizace se dvěma frézovacími válci šířky 150 mm a rozestupem 200 mm, která umožnila frézovat obě potřebné drážky najednou s požadovanou přesností. Až poté následovala celoplošná úprava pohledové plochy podzemních stěn frézováním jejich povrchu (odstranění nerovností a tolerancí mezi jednotlivými lamelami). Dalším krokem byla betonáž spodních rozpěrných konstrukcí s deskou mostovky následovaná vnitřními konstrukcemi a dokončovacími pracemi uvnitř tunelu. Výstavba všech konstrukcí ostění tunelu a především všech pracovních a dilatačních spár byla zcela podřízena požadavku na vodonepropustnost, neboť konstrukce ostění nejsou ochráněny membránovou izolací proti podzemní vodě. Z těchto důvodů byla při přípravě realizační dokumentace věnována velká pozornost návrhu jednotlivých detailů. Nakonec bylo využito především těsnících prvků firmy Redrock.

❚

STRUCTURES

nými bobtnavými prvky Supercast PVC Twinstop Rearguard 300 mm. Z ÁV Ě R

Rozsah celé stavby tunelového komplexu Blanka je unikátní nejen v podmínkách České republiky a lze ho srovnat snad pouze s výstavbou pražského metra v 60. až 80. letech minulého století. Tomu odpovídá i délka přípravy stavby, množství vyvolaných investic, počty přeložek inženýrských sítí, výluky a omezení dopravy včetně MHD a vůbec koordinace a organizace celé výstavby. Vlastní realizace tunelů probíhá ze šesti hlavních (Troja, Letná, Hradčanská, Prašný most, Myslbekova, Malovanka) a několika dílčích stavenišť umístěných po délce trasy. Ukládání betonové směsi v tunelovém komplexu Blanka bylo po dobu nejméně pěti let v podstatě neustálým procesem zaměstnávajícím několik pražských betonáren. V průběhu výstavby došlo k uložení více než 1 mil m3 betonu a dále bylo přemístěno přibližně 3 mil. m3 zemního materiálu, rubaniny z ražených částí a výkopů z částí hloubených.

by je kromě zlepšení dopravních podmínek i rozsáhlá revitalizace přilehlých doposud zanedbávaných území v nové městské rekreační plochy.

Ing. Pavel Šourek Ing. Lukáš Grünwald Ing. Vladimír Petržílka všichni: Satra, spol. s r. o.

Ing. Pavel Kasal, Ph.D. Metrostav, a. s., divize 6 Ing. Jan Kvaš, MBA Metrostav, a. s., divize 5 Ing. Miroslav Padevět Metrostav, a. s., divize 2

Ing. Michael Remeš Zakládání staveb, a. s.

Obr. 33 Aktuální stav provádění keramického obkladu v tunelu ❚ Fig. 33 Currant state and view to tunnel tube – implementation of ceramic tiles

33

Pro podélné pracovní spáry se využilo těsnících bobtnavých polymerových pásků Supercast SW 10 a 20, spolu s krystalizačním nátěrem Krystol T1 a bobtnavou těsnící pastou Supercast SWX. Pro těsnění v místech napojení příčných spár na spáry podélné byly dále využity bentonitové panely Volclay VS a bentonitové rohože Voltex. Vlastní příčné pracovní spáry byly zajištěny spárovým těsnícím plechem s povrchovou krystalizační úpravou Redpass SK, dilatační spáry stejným pásem jako styky lamel podzemní stěny, tedy vnitřním těsnícím pásem Supercast PVC hydrofill 200 mm, v případě spodní desky vnějším těsnícím pásem s integrova46

Po zprovoznění celého komplexu tunelů, plánovaném na 1. května 2014, vč. povrchového úseku Troja spolu s novým Trojským mostem dojde ke značnému zlepšení životního prostředí nejen v bezprostředním okolí stavby, v oblasti na hranicích historického centra Prahy zapsaného na seznam kulturního a historického dědictví UNESCO. Dnes je tento prostor neúměrně zatěžován průjezdnou dopravou se všemi ekologickými, ale i kapacitními důsledky. Zároveň dojde k dalšímu rozšíření pro život města nezbytně důležitých hlavních komunikací. Snad to nebude na dlouhou dobu poslední rozšíření, když zcela jistě obrovským přínosem celé stav-

Investor OMI MHMP Hlavní projektant Satra, spol. s r. o. Pudis, a. s., dílčí části Metroprojekt, a. s. Hlavní zhotovitel Metrostav, a. s., divize 2 st. části v části Eurovia CS, a. s. Zhotovitel ČKD DIZ Praha, a. s. technolog. části

www.tunelblanka.cz

Při návrhu technického řešení tunelu byly částečně využity výsledky grantového projektu GAČR č. 103/2008/1691 a projektu MŠMT č. 1M0579 (Výzkumné centrum CIDEAS).


❚

1/2013

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

❚

MATERIALS AND TECHNOLOGY

BAREVNÝ BETON V INTERIÉROVÉM DESIGNU COLORED CONCRETE IN INTERIOR DESIGN

❚

Petr Novosad, Jan Přikryl, Rudolf Hela Beton si našel díky svým mechanicko-fyzikálním vlastnostem široké uplatnění jako konstrukční materiál ve stavebnictví. V poslední době jsou kladeny nároky nejen na jeho pevnost, ale i na finální vzhled. Za dobu své novodobé existence prošly pohledové betony značným vývojem, a tak jsou dnes součástí exponovaných povrchů staveb v exteriéru, ale i interiéru. ❚ Contemporary architects have been using raw concrete in exteriors, but more and move often discover its applications in interior design, too. Concrete, as a dense and heavy material in well prepared design, while using new techniques and materials obtains new, light-weight form, which is able to meet modern trends of architecture and design.

Kvalitní betonový povrch je ve své obnažené podobě, v kombinaci s různými i netradičními materiály, prostředkem umožňujícím vysoce exkluzivní vyznění, tvarovou rozmanitost, různorodost povrchů a výtvarnou kreativitu [1], [2]. To dokládá i trend současnosti, kdy architekti využívají možností surového betonu čím dál častěji, včetně barvení pohledových konstrukčních betonů anorganickými pigmenty [3]. V návaznosti na dlouholetý výzkum pohledových betonů probíhající na VUT FAST v Brně byla realizována zkušební výroba barevného designového nábytku. Ve spolupráci s designérem Mgr. Janem Střelcem byla připravena zkušební výroba betonových desek stolů z lehkého kameniva a série nevšedních šperkovnic.

1a 1b

Obr. 1 a) Betonová deska stolu, b) detail betonové desky s příměsí anorganických pigmentů ❚ Fig. 1 a) Concrete writing desk, b) detail of concrete desk with inorganic pigments admixture

B E T O N O VÁ D E S K A S T O L U Z L E H K É H O K A M E N I VA

Betonová stolní deska o rozměrech 1 300 × 700 × 30 mm je vyrobena z lehkého kameniva pro zajištění nižší váhy. Samotná receptura betonové směsi vychází v návrhu ze samozhutnitelného betonu. Pro zvýšení estetického vzhledu byly dodány černé anorganické pigmenty na bázi FeO.Fe2O3, ty dle ČSN EN 12878 splňují přísnější B kategorizaci pro užití pigmentů v armovaných betonech [3]. Právě čistě anorganické (železité) pigmenty jsou zárukou dlouhodobé barevné stability v zásaditém prostředí betonu. A podobně, jako ostatní pasivní příměsi na anorganické bázi, i pigmenty zvyšují ve složení betonu podíl jemných částic pod 0,25 mm, 1/2013

❚

a tím duplicitně zvyšují reologické vlastnosti čerstvého betonu. Tohoto záměrného navyšování jemných podílu je využíváno při přípravě samozhutnitelných betonů. Navržená receptura betonu s maximálním zrnem kameniva 8 mm respektuje požadavky pro konstrukční beton v dané pevnostní třídě LC 25/28, snadné hutnění, objemovou stálost ztvrdlého betonu a vhodnou hmotnost. Jako pojivo byl použit portlandský cement CEM I 42,5 R, lehké kamenivo Liapor 1–4/500, frakce 0–4, sypná hmotnost 500 kg/m3 a Liapor 4–8/350, frakce 4–8, sypná hmotnost 350 kg/m3. Pro dosažení požadované zpracovatelnosti byl pou-


žit superplastifikátor na bázi akrylových polymerů. Bednění bylo natřeno separačním přípravkem na bázi rostlinného oleje tak, aby bylo zaručeno bezproblémové odformování. Pevnost navrženého betonu byla u zkušebních těles fck,cube = 31 MPa. Finální povrch desky stolu byl kropen ošetřovací vodou po dobu 10 dnů a ve stáří 28 dnů opatřen bezbarvým dvousložkovým lakem na vodní bázi. Celková váha desky činila 42 kg. Návrh designu Realizace Fotografie

Mgr. Jan Střelec Ing. Petr Novosad Ing. Petr Novosad Ondřej Vrána, Tomáš Mikule

47


❚


Obr. 2 a) Stůl s betonovou deskou, b) detail boční hrany stolu, c) drážka na tužky, d) otvor na kabely ❚ Fig. 2 a) Concrete desk, b) table detail, c) pencils groove, d) cable hole

ŠPERKOVNICE

Neobvyklé šperkovnice jsou betonové dílce různých tvarů a velikostí. Pro návrh betonové směsi nebyly žádné speciální požadavky na fyzikální a mechanické vlastnosti. Jednalo se spíše o experiment, kde podstatné bylo především vizuální zhodnocení a snaha o rozšíření používání surového betonu v architektuře. Jako pojivo byl použit portlandský cement CEM I 42,5 R, příměs jemně mletého vápence a plastifikační přísada na bázi polymerů. Z důvodu vnesení kontrastu do pohledové plochy betonu byla použita kameniva různých frakcí a barev, a tmavé pigmenty – anorganické černě. Povrch byl dodatečně upravován broušením a opatřen speciální48

2a

2b

2c

2d

mi vosky pro zvýšení estetického vjemu svrchní vrstvy betonu. Materiálově „studené“ provedení u betonu je vyváženo užitím opracovaného a nátěrem ošetřeného dřeva pro víko a případně nožičky. Design vlastního výrobku je možno navrhnout libovolně s ohledem na možnosti a variabilitu bednění. Na ukázkách jsou šperkovnice ve tvaru kvádrů o rozměrech základny v rozsahu 200 až 250 × 100 až 150 mm a výšce 80 až 200 mm. Návrh a realizace Fotografie

Ing. Petr Novosad Vendula Knopová

Z ÁV Ě R

Surový a „přísný“ pohledový beton je ve své finální podobě z mnoha důvodů

vždy unikátem. Moderní architektura se poslední desetiletí ubírá směrem k ponechání přirozenosti materiálu, oproti dřívějším snahám překrývat ho dalšími povrchovými vrstvami. A v interiérech je stále větší důraz kladen na chladné a netradiční materiály, čímž beton bezesporu je. V krátkém článku nelze vystihnout celou škálu možností využití architektonických a pohledových betonů, proto byly zvoleny ukázkové příklady interiérových doplňků. V současnosti jsou rozpracovány další realizace, opět v odlišných materiálových variantách, různorodých reliéfech povrchu a přidanou samočistící funkcí. Příspěvek vznikl za finanční podpory projektu FAST-J-12-1775 „Architektonický pohledový beton s extenzivní organickou složkou“.


❚

1/2013


❚


Obr. 3a, b, c Šperkovnice ❚ Fig. 3a, b, c Jewellery boxes

Literatura: [1] Novosad P., Hela R.: Využití surového betonu v interiérovém designu. In Sborník příspěvků, 10. konference TECHNOLOGIE BETONU 2012, Pardubice, ČBS Servis, s. r. o., 2012. s. 168–175. ISBN: 978-80-87158-31-9 [2] Hela R., Přikryl J.: Studies on the face concrete. In The 4th Central European Congress on Concrete Engineering, Opatia. Croatia: 2008. s. 569–575. ISBN: 978-953-7621-01-8 [3] ČSN EN 12878, Pigmenty pro vybarvování stavebních materiálů na bázi cementu a/nebo vápna – Specifikace zkušební postupy, 2005

Ing. Petr Novosad tel.: 541 147 648

3b

www.precheza.cz

3a

3c

SPOLEČNOST PRECHEZA - NEJVĚTŠÍ VÝROBCE A DODAVATEL ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ V ČESKÉ REPUBLICE VYRÁBÍ: ǩ anorganické pigmenty k probarvování betonových výrobků ǩ vysoce kvalitní pigmenty pro barvení armovaného betonu ǩ fotokatalyzátory pro stavebnictví na bázi TiO2 ǩ redukční činidla Cr6+ v cementech ǩ regulátory tuhnutí cementářských slinků

e-mail: [email protected] Prof. Ing. Rudolf Hela, CSc. tel.: 541 147 508 e-mail: [email protected] oba: Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební, ÚTHD Veveří 95, 602 00 Brno www.fce.vutbr.cz/thd Ing. Jan Přikryl, Ph.D. Precheza, a. s. Nábřeží Dr. E. Beneše 24 751 62 Přerov tel.: 581 252 629 e-mail: [email protected]

PRECHEZA a.s. | Nábř. Dr. E. Beneše 24 751 62 Přerov | Česka republika Tel: +420 581 253 837 | Fax: +420 581 253 830 [email protected] | www.precheza.cz

www.precheza.cz

1/2013

❚


49

SANACE A REKONSTRUKCE

❚

REHABILITATION AND RECONSTRUCTION


❚

HIGH LINE, NEW YORK

1

Petr Vorlík Rehabilitace High Line, bývalé železniční vlečky na západním Manhattanu, představuje jeden z mála šťastných příkladů, kde se protnula úcta k dílu našich předků, mimořádná angažovanost místních obyvatel a osvícenost městských zastupitelů s kvalitním architektonickým projektem. Ošumělá a pozapomenutá průmyslová čtvrť díky citlivé proměně tělesa viaduktu na nevšední liniový park znovu ožívá, mění se na prestižní lokalitu, moderní a zároveň s předměstsky poklidnou, autentickou atmosférou.

❚ Rehabilitation of

the High Line, former elevated railroad spur on the Manhattan lower west side, is one of the few lucky examples in which respect to the work of our ancestors, extraordinary involvement of the locals, support of enlightened town authorities interfere with unique and excellent design. Sensitive recycling of the railroad viaduct into an unusual linear urban park reversed the scruffy and neglected industrial district into a prestigious location, modern and at the same time with quiet, authentic suburban atmosphere.

Hektická a pestrobarevná metropole New York tradičně představovala ne50

jenom vstupní bránu pro statisíce imigrantů ročně, ale i středobod obchodu Spojených států. Od počátku průmyslové revoluce proto lemovaly břehy Manhattanu desítky přístavních mol a přilehlé čtvrti živelně zaplňovaly budovy skladišť a zpracovatelské výroby. Jednu z nejrušnějších oblastí představovala West Chelsey, s širokými břehy Hudson River na západě a s přímou vazbou na přirozené jádro ostrova. Už ve druhé polovině devatenáctého století zde však výměna zboží nabrala takové intenzity, že ulice městské čtvrti nebyly schopny nákladní dopravu pojmout. Hlavní podélná osa, kde se křížily všechny trasy, získala údajně kvůli množství tragických nehod přezdívku „Death Avenue“ a před každým vlakem musel jet na koni s červenou vlaječkou tzv. West Side Cowboy. Na základě dohody mezi dopravci a městem z roku 1929 proto začala mezi 35th Street a Spring Street výstavba viaduktu, který měl železniční vlečku výškově oddělit od ostatních druhů dopravy a zároveň zajistit bezprostřední přístup do hlavních skladištních

budov. Dráha, nazvaná High Line, byla dokončena v roce 1934 a dosáhla úctyhodné délky 21 km. Změny v průmyslu, přechod na kontejnerovou dopravu a ztráta role Manhattanu jako přepravního uzlu přinesly už v šedesátých letech postupný útlum provozu. Nejjižnější část High Line byla dokonce stržena. Poslední vlak po viaduktu projel v roce 1980. Od té doby pozoruhodná inženýrská konstrukce pouze chátrala a zarůstala náletovou zelení. Už od poloviny osmdesátých let se dokonce uvažovalo o úplné demolici. Nicméně souběžně se objevovaly i názory, že by unikátní stavba měla být uchována a přivedena opět k životu. Vždyť obdobná myšlenka v té době došla svého naplnění při vzniku tzv. Viaduct des Arts v Paříži a začalo i postupné osídlování oblouků městské dráhy ve Vídni. Když padlo konečné rozhodnutí zbývající část High Line zbořit, zvedla se nebývalá vlna odporu starousedlíků. Místní obyvatelé – Joshua David a Robert Hammond – založili občan-


❚

1/2013


❚


2

3

4

5

ské sdružení Friends of the High Line a s podporou výstavy fotografií Joela Sternfelda, kterého tajemná krajina 20 stop nad zemí naprosto uchvátila, přesvědčili veřejnost i městské zastupitele, že viadukt by měl být zachráněn a je třeba pro něj hledat nové využití. V první půli roku 2003 proběhla architektonická soutěž, které se zúčastnilo 720 týmů z 36 zemí. Následně Friends of the High Line a město New York vybrali pro realizaci sdružení ateliérů James Corner Field Operations, Diller Scofidio + Renfro a nizozemského krajinného architekta Pieta Oudolfa. Koncept spočíval v uchování charakteru viaduktu jako lineárního parku, ve výši protínajícího poeticky industriální čtvrť. Architekti však zároveň usilovali o protnutí světa chodců na High Line a lidí dole ve městě, konfrontaci poklidné harmonie a vypjaté každodennosti, která by vedla k hlubšímu zamyšlení a sebereflexi. V neobyčejně rušném velkoměstě, kde místní i turisté s oblibou vyhledávají jakoukoliv příležitost uchýlit se ale1/2013

❚

spoň na okamžik do klidu parkové zeleně, musela podobná myšlenka padnout na úrodnou půdu a dala všem naději, že se nevídaná vize může skutečně naplnit. Pádnost argumentů podpořila i skutečnost, že charakter pěší, běžecké a cyklistické promenády v posledních letech krok za krokem získávají všechna (dnes už pro lodní dopravu nevyužívaná) nábřeží Manhattanu. Hlavní osy doplňují navíc také výběžky původních nebo nových přístavních mol, sloužící pro různé sportovní, kulturní a zábavní aktivity; při jejichž rehabilitaci je pečlivě dbáno na přirozené propojení parkových úprav, výtvarných děl a zbytků průmyslové minulosti. Rehabilitace jižní části High Line proběhla za vydatné finanční pomoci radnice města New York a mnoha různých fondů v letech 2006 až 2009. Všeobecně kladné přijetí a nadšení pomohlo už před dokončením první zahájit i druhou etapu, která se otevřela veřejnosti následně v červnu 2011. Původní představa, že náletovou zeleň i stopy průmyslové minulosti lze pone-


Obr. 1 Jižní konec High Line při Gansevoort Street, Standard Hotel (Polshek Partnership, 2009) ❚ Fig. 1 Southern-most entrance to the High Line, Gansevoort Street, Standard Hotel (Polshek Partnership, 2009) Obr. 2 „Pojízdná“ lehátka ❚ Fig. 2 “Mobile” deck chairs Obr. 3 „Zaplavený“ chodník ❚ Fig. 3 Pathway “flooded” with water Obr. 4 Ústředí IAC (Frank Gehry a Adamson Associates, 2007), obytný dům 100 Eleventh Avenue (Jean Nouvel a Beyer Blinder Belle, 2009) a Metal Shutter Building (Shigeru Ban a Dean Maltz, 2010) ❚ Fig. 4 IAC Headquarters (Frank Gehry and Adamson Associates, 2007), 100 Eleventh Avenue Condominium Residences (Jean Nouvel and Beyer Blinder Belle, 2009), Metal Shutter Building (Shigeru Ban and Dean Maltz, 2010) Obr. 5 Pestrá směs travin ❚ Fig. 5 Diverse mix of grasses

51


❚


7

6

8

chat a pouze citlivě doplnit o nezbytné nové prvky, vzala v průběhu projektování za své. S ohledem na předpokládanou životnost výsledného díla a různorodé technické a bezpečnostní požadavky bylo nakonec nutné zcela odhalit základní konstrukci viaduktu, opatřit ji potřebnými nátěry, hydroizolacemi, drenážemi, novými zásypy apod. Pro pochozí plochy vyvinuli architekti nové železobetonové prefabrikáty, které i při úsporném počtu pouhých čtyř typů umožňují nenásilně vinout trasu High Line, přizpůsobovat ji nejlepším výhledům do okolních ulic a dvorů, a vytvářet půvabná zákoutí s pestrou směsí zeleně a mobiliáře. Prefabrikáty mají hrubý povrch a podtrhují vlídnou materialitu okolního prostředí. Konce opatřené drážkami mohou prorůstat trávou a přechod mezi chodníky a zelení je proto zcela plynulý. Šířka prefabrikátů navíc odpovídá rozměru dřevěných laviček, které se tak na jedné straně pouze hladce zvedají od země a podporují vlídnou „tekoucí“ scénografii pohybu parkem. 52

Atmosféru dokreslují pečlivě opravené detaily původní nýtované konstrukce, doplněné o syrově industriální cortenové plechy lemující místy vzrostlou zeleň a o programově ostře kontrastní lehká kovová schodiště a prosklené bezbariérové výtahy, zajišťující přístup na viadukt v křížení uzlových komunikací. Nevšední koncept zvolili i krajinní architekti, kteří před nezbytným očištěním od náletové zeleně provedli důkladný průzkum a zaznamenali přesnou skladbu všech rostlin a dřevin, po desetiletí přinášených větrem, ptáky, ale i nákladními vlaky. Shodné druhy poté využili při návrhu parku. Příjemný autentický pocit umocňují nejenom výsledná výrazná vůně, ale i napolo zarostlé kolejnice, vrácené částečně do původních tras. Procházka po High Line tak přináší sled různorodých zážitků, rytmické střídání otevřených travních ploch s širokými výhledy a intimních březových zákoutí. Potřebné kořenové hloubky docílili autoři důvtipně občasným „zanořením“ mostovky mezi kovové nosníky viaduktu.

Projekt počítá i s doplňkovými aktivitami – najdeme zde stupňovité hlediště s možností nočního promítání nebo komorních koncertů, park je protkán drobnými plastikami, průchody pod mohutnými hmotami skladišť oživují výtvarníci, hudebníci a kavárny. Patrně největší atrakcí se však stal amfiteátr na křížení High Line s Tenth Avenue – ve skrytu zahloubeného stupňovitého schodiště umožňuje sledovat přes panoramatické okno jednu z nejrušnějších tepen Manhattanu. Druhý oblíbený bod tvoří řada dřevěných lehátek osazených na kolejnicích, v jejichž bezprostřední blízkosti chodník částečně „zaplavuje“ voda. Málokdo z kolemjdoucích odolá – bezmála všichni zde zují boty a chvíli brouzdají bok po boku s dětmi. Získat volné místo na jednom ze stále obsazených lehátek je i ve všední den považováno za malý zázrak. High Line neztrácí nic ze svého půvabu ani večer (otevřeno denně od 7 do 23 h), nízko položená lišta podél zábradlí diskrétně ukrývá veřejné osvětle-


❚

1/2013


❚


Obr. 6 Lavičky zvedající se z betonové dlažby ❚ Fig. 6 Peel-up benches Obr. 7 Lávka Phillipa a Lisy Marie Falcone, s nezbytnými intimními „zálivy“, vyzdvižená nad úroveň viaduktu a vzrostlou zeleň ❚ Fig. 7 Phillip and Lisa Maria Falcone Flyover, with necessary intimate “bays”, rises above the High Line level and over its greenery Obr. 8 Napojení ukončené druhé etapy na dosud neopravenou část viaduktu ❚ Fig. 8 Connection of recently completed second phase and the still dilapidated part of the viaduct Obr. 9 Schodiště z 26th Street Fig. 9 26th Street Stairs

❚

Zdroje: [1] Designing the High Line, Gansevoort Street to 30th Street, Friends of the High Line, New York 2011 [2] White N., Willensky E., Leadon F.: AIA Guide to New York City, Oxford University Press, 2010 [3] www.thehighline.org [4] www.fieldoperations.net [5] www.dillerscofidio.com [6] www.oudolf.com [7] www.leviaducdesarts.com

ní, které osvětluje chodník a přitom nebrání výhledům na okolí. V popisu projektu nelze vynechat velmi zajímavou formu etapizace. První dvě fáze byly totiž ukončeny teprve částečně, v základní podobě, a teprve další přísun financí umožní výstavbu doplňkových schodišť do méně významných ulic, více bezbariérových přístupů a některé dílčí „kulturní uzly“. Třetí, nejsevernější etapa se zatím odkládá na nedohledno, nicméně i zde probíhá alespoň základní údržba. Dlužno také dodat, že projekt nefinancovalo pouze město New York; nemalými dary, věnovanými na zcela konkrétní body v trase High Line, přispěli prostřednictvím různých sbírek a rodinných fondů také místní obyvatelé. West Chelsey prochází v posledních letech nečekanou proměnou. Objevují se zde díla světových star-architektů – např. bezprostředně sousedící elegantní ústředí IAC, inspirované lehkostí a křivkou lodních plachet (Frank Gehry a Adamson Associates, 2007), věžový obytný dům 100 Eleventh Avenue, 1/2013

❚

9

s mozaikovitě pitoreskním skleněným pláštěm (Jean Nouvel a Beyer Blinder Belle, 2009), nebo rovněž obytný dům Metal Shutter, s průčelím pojednaným rozměrnými industriálními kovovými roletami (Shigeru Ban a Dean Maltz, 2010). Také sama High Line na sebe váže mimořádné architektonické počiny. Z novostaveb lze jmenovat např. okázale konstrukčně odvážnou, zakřivenou obytnou věž HL23 (Neil Denari, 2010) nebo Standard Hotel, přímo překračující jižní část viaduktu (Polshek Partnership, 2009). Mnohem větší pozornost si však zaslouží desítky kultivovaných rehabilitací původních průmyslových budov a skladišť – mimo jiné DVF Studios pro věhlasnou módní ikonu Diane von Furstenberg, prostý cihelný objekt protnutý v nároží skleněným střešním krystalem (WORK Architecture Company, 2008), nebo prestižní velkoobchod Apple, využívající vzdušný skelet továrny na zpracování masa (Cook + Fox, Bohlin Cywinski Jackson, 2007).


Šťastným spojením mimořádného historického prostředí, důsledné angažovanosti místních a vstřícnosti i poučenosti zastupitelů města se naplnil ideální scénář znovuoživení uvadající městské čtvrti. Počáteční osvícená investice se mnohonásobně vrací. High Line a její široké okolí se staly pověstnou „dobrou adresou“, jednou z největších turistických atrakcí New Yorku, která ale zároveň představuje také oblíbené a poklidné místo pro víkendovou i každodenní rekreaci obyvatel hektického velkoměsta. Text vznikl díky dotacím Interaktivní synoptické databáze pro výuku dějin architektury – pokračování projektu z roku 2010 (FRVŠ č. 738, 2012, řešitel Petr Vorlík) a Dědictví průmyslové éry / Úskalí nového využití (SGS12/202/ OHK1/3T/15, 2012, řešitel Anna Kašíková).

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

53


❚


SANACE ŽELEZOBETONOVÉ TĚŽNÍ VĚŽE DOLU KUKLA V OSLAVANECH ❚ REPAIR OF REINFORCED CONCRETE TOWER OF KUKLA MINE IN OSLAVANY

1 2

Ivo Macháň Oprava 37 m vysoké železobetonové těžní věže, zapsané mezi kulturní památky, zahrnovala první komplexní sanaci betonových povrchů po téměř sto letech od její výstavby. ❚ Repair of 37-meter tall, reinforced concrete mining tower on the list of cultural heritage monuments included the first complex repair of concrete surfaces after almost one hundred years from its construction.

Když se v roce 1986 definitivně zavřely brány dolu Kukla v Oslavanech, měl za sebou historii dlouhou 121 let. Původní větrací a odvodňovací šachta z roku 1865 byla na přelomu 19. a 20. století modernizována a přebudována na centrální šachtu jižní části revíru. Veškerá těžba byla dodávána do právě vybudované oslavanské elektrárny, která se stala první přespolní velkokapacitní elektrárnou v českých zemích. Město Brno bylo napojeno vedením o nejvyšším napětí v tehdejším Rakousku-Uhersku (44 kV). Elektřinou z Oslavan byla elektrifikována západ54

ní a jižní Morava. Elektrárna ukončila svou činnost v roce 1993. V letech 1911 až 1913 byla v rámci rozšiřování a modernizace postavena i železobetonová těžní věž vysoká 37 m a v její nejvyšší části byl umístěn těžní stroj. Byl to první těžní stroj na našem území zabudovaný v těžní věži. Důl Kukla se stal jedním z nejmodernějších dolů v Rakousku-Uhersku. Od roku 1913 do roku 1973 těžil důl uhlí pro oslavanskou elektrárnu, do ro-

ku 1985 fungoval jako „vtažná“ a o rok později byl uzavřen. Do opuštěného areálu se po několika letech nastěhovaly Strojírny Oslavany a budovy pro svou výrobu postupně rekonstruovaly. Pro vlastní těžní věž však nebylo využití a tak pustla a chátrala. Až v roce 2010 se začala rýsovat možnost, že by se kulturní památku a současně i dominantu města Oslavan mohlo podařit zachránit. Plány na opravu těžní věže a její přestavbu na vyhlídkovou


❚

1/2013


3a

❚


3b

3c

Obr. 1 Důl Kukla v Oslavanech Fig. 1 Kukla mine in Oslavany

❚

Obr. 2 Dobová fotografie z roku 1929 ❚ Fig. 2 Picture from 1929 Obr. 3 Stav těžní věže před zahájením rekonstrukce v roce 2010, a) pohled na fasádu, b) interiér věže, c) detail železobetonového sloupu ❚ Fig. 3 Mining tower in 2010, before reconstruction, a) view to the facade, b) interior of the tower, c) detail of a reinforced concrete pylon Obr. 4 Předúprava povrchů otryskáváním vysokotlakým vodním paprskem s abrazivem ❚ Fig. 4 Pre-treatment of surfaces by jetting with high-pressure water jet containing abrasive

4

věž a muzeum hornictví začaly dostávat konkrétní podobu. V přilehlém okolí byl navržen zábavní park s příběhem – „Permonium". Návštěvníci zde naleznou největší nadzemní bludiště v ČR, imitující na povrchu systém důlních chodeb, důlní jezero, sopku propojenou s dvouúrovňovým lanovým centrem, prales a důlní štoly s dalšími atrakcemi. P Ř Í P R AVA S TAV B Y

Už od počátku přípravy projektové dokumentace sanace železobetonových konstrukcí bylo vzhledem k rozměrům a členitosti objektu zřejmé, že se nebude jednat o jednoduchou nebo rutinní záležitost. Navíc byl stav ocelových částí objektu natolik kritický, že znemožňoval bezpečný výstup do horní části těžní věže a provedení komplexního stavebně–technického průzkumu. Vizuální prohlídkou bylo zjištěno výrazné poškození vnějších pilířů skeletu, odpadávající povrchové vrstvy betonu v tloušťkách od 5 do 50 mm, byla vidět lokálně odhalená výztuž a na několika místech byly zřetelné poruchy 1/2013

❚

průvlaků. Stav konstrukce uvnitř věže zůstal zahalen tajemstvím až do zahájení vyklízecích prací. Proto byly projektantem navrženy pouze pracovní postupy a skladby materiálů pro různé stupně poškození a s určením skutečného rozsahu sanačních prací se čekalo až na chvíli, kdy bude postaveno lešení. Následná prohlídka ukázala, že k vážnějšímu poškození konstrukce došlo pouze na vnějších plochách a betony uvnitř byly dostatečně chráněny před nepříznivými vlivy. Překvapením byly i výsledky kontrolních zkoušek. Pevnosti povrchových vrstev v tahu se pohybovaly v průměru mezi 3 a 4 MPa, hloubka karbonatace nepřesáhla 5 mm. Stejné hodnoty byly zjištěny na celém objektu, bez rozdílu, zda se jednalo o místo vystavené povětrnostním vlivům, či nikoliv. N ÁV R H A P R Ů B Ě H S A N A C E ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

S ohledem na to, že se jedná o národní kulturní památku, byly všechny kroky


opravy konzultovány a odsouhlasovány s pracovníky Památkového ústavu. Zde také vyvstal požadavek na vzhled a barevnost nových povrchů sanovaných betonů. Byla připravena řada referenčních ploch, ze kterých byla nakonec pro realizaci zvolena řada materiálů firmy BASF. Povrchy byly nejprve předupraveny mechanicky odsekáním degradovaných a uvolněných částí konstrukce, následovalo celoplošné otryskání vysokotlakým vodním paprskem s abrazivem. Vlastní reprofilace byla prováděna dle osvědčených postupů v jednotlivých krocích: • ochrana výztuže, • hrubá reprofilace, • jemná reprofilace, • uzavírací ochranný nátěr. Pouze v místech, kde bylo nutno doplňovat větší tloušťky betonu, byl použit stříkaný torkret prováděný suchou cestou. Poruchy průvlaků byly po podepření opraveny pomocí vlepené betonářské výztuže a trhliny byly proinjektovány epoxidovou pryskyřicí. 55


❚


5a 5b

7 6

56

8


❚

1/2013


❚


Obr. 5a, b Interiér věže po rekonstrukci ❚ Fig. 5 a, b Interior of the tower after reconstruction Obr. 6 Detail sanovaného průvlaku ❚ Fig. 6 Detail of the repaired beam Obr. 7 Prosklená vyhlídka ❚ Fig. 7 Glass viewpoint

Program pro výpoĀet prutových konstrukcí

Obr. 8 Vyhlídková terasa s posezením a kavárnou ❚ Fig. 8 Viewing terrace with a café

FEM program pro výpoĀet 3D konstrukcí

Obr. 9 Detail věže po rekonstrukci ❚ Fig. 9 Detail of the tower after reconstruction

9

O P R AVA C I H E L N Ý C H V Y Z D Í V E K

Součástí oprav těžní věže dolu Kukla byly i práce na obnově cihelných vyzdívek skeletu. Po zpřístupnění vnějšího pláště se ukázalo, že cihelné zdivo je z vnější části poškozeno do té míry, že nelze provést jeho lokální vyspravení. Pro zdárnou realizaci bylo nutno zajistit výrobce vápenocementových cihel, projednat s památkáři jejich typ, rozměr a barvu, složení a barvu spárovací malty i finální úpravu spáry. Po provedení prvních vyzdívek bylo dohodnuto, že zdi z vnitřní strany nebudou omítnuty, jak původně byly, ale zdivo bude spárované, režné z obou stran. Po přespárování bylo zdivo očištěno otryskáním.

pečí znehodnocení hotové práce jinou činností ve vyšším poschodí. Při reprofilaci téměř sto let staré železobetonové konstrukce bylo příjemným překvapením, v jak dobrém stavu původní betony jsou. Bylo by zajímavé srovnání kvality těchto konstrukcí po sto letech jejich užívání s dnes betonovanými monolity, využívajícími nejmodernější techniku a poznatky vědy. Technické parametry stavby Rozměry věže (š x d x v) Sanovaná plocha Plocha fasádního lešení Plocha vnitřního lešení Termín realizace

Příspěvek na toto téma zazněl

V průběhu stavby se nakonec jako nejsložitější ukázala komplikovanost koordinace souběžně prováděných prací různých řemesel (bourání, vyzdívek, demontáž strojního zařízení, čištění povrchů, sanace betonů, vestavba výtahu, nátěry, sklenářské práce a mnoho dalších). V objektu, který není klasicky členěn na jednotlivá poschodí oddělená podlahou, tak stále hrozilo nebez-

na konferenci Sanace 2012 v Brně

1/2013

❚

Podpora nových evropských norem Různé národní přílohy Cena programu již od 33 450 Kč Česká verze včetně manuálů

21 x 17 x 31 m 5 046,6 m2 2 100 m2 2 000 m2 říjen 2010 až srpen 2011

Z ÁV Ě R

Aktuální informace

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]

(pozn. redakce). Ing. Ivo Macháň Sasta CZ, a. s. Houbalova 4, 628 00 Brno tel.: 604 830 096 e-mail: [email protected]


Inzerce 71.7x259 spad (Beton CZ)_04.indd 1

57

30.1.2013 2

HISTORIE

❚

HISTORY

KDE SE BETON SNOUBÍ S UMĚNÍM: BUDOVA MUZEA V HRADCI KRÁLOVÉ ❚ WHERE CONCRETE UNITES WITH ART: THE MUSEUM BUILDING IN HRADEC KRÁLOVÉ

1

Ladislav Zikmund-Lender Budova muzea v Hradci Králové od Jana Kotěry (1871 až 1923) byla postavena na popud města v letech 1909 až 1913. Kromě toho, že je zakladatelským dílem české moderní architektury, je u ní podstatná kombinace různých materiálů – tradičních a moderních, surových i exkluzivních, hladkých i texturovaných a dekorovaných i bez ornamentu. Pozoruhodné je mimo jiné i to, že muzejní budova, která se hrdě pne nad levým břehem Labe, využívá jako jedna z mála prvních veřejných staveb jako základní materiál beton a železobeton. ❚ The Jan Kotěra’s House of the Museum in Hradec Králové was built by the city council between 1909 and 1913. It is a masterpiece of the Czech modern architecture; therefore the combination of various materials is essential – traditional and new, basic and exclusive, plain and textured, decorated and ornament-free ones. The House, proudly rising above the Labe river, is one of the first public buildings, where concrete and steel concrete were used as basic constructive materials.

BYLO, NEBYLO…

Příběh působení Jana Kotěry v Hradci Králové může v lecčems připomínat dobrodružnou novelu s řadou peripetií a zápletek. 58

Snahy o postavení nové budovy muzejní instituce v Hradci Králové můžeme vystopovat až do roku 1895, kdy se tehdejší Kuratorium městského muzea, poradní a dozorčí orgán významných občanů a politiků města, rozhodlo zakoupit nárožní parcelu pod kopcem historického jádra města. Centrum bylo až do sklonku 19. století obehnáno hradbami josefínské pevnosti, která však nikdy nenašla pravé uplatnění. Po postupném bourání hradeb ve druhé polovině 19. století vznikl prostor pro výstavbu nových a moderních čtvrtí. Takto vznikla i jedna z parcel na nové okružní třídě kolem historického jádra. Projekt byl svěřen architektu Janu Koulovi, který měl v té době v Hradci Králové několik soukromých zakázek. Koula však očekávání Kuratoria, především osvíceného politika Dr. Františka Ulricha (1859 až 1939) nesplnil. Předně mu nevyhovovala parcela, na které navrhl historizující zámeček se třemi křídly a nárožní věží. Různé funkce muzea (veřejná knihovna, galerie, muzejní expozice, kurzy pro veřejnost…) nedokázal přetavit v ucelenou, účelnou, pokrokovou a především dostatečně reprezentativní architekturu. Po neúspěchu s projektem Jana Kouly se především díky angažování Františka Ulricha upustilo

od parcely na okružní třídě, která byla o několik let později prodána, a Kuratorium iniciovalo zakoupení nové parcely. Parcela to zdaleka nebyla ideální – byla na místě nově zasypaného vodního příkopu, který byl severně od centra napojen na levý břeh Labe, a na části pozemku stály ještě pevnostní stavby. Cílevědomý Ulrich ale dokázal prosadit svou. Mezitím se v Hradci Králové osvědčil ambiciózní a schopný profesor architektury na pražské Uměleckoprůmyslové škole Jan Kotěra. V letech 1901 až 1904 navrhl a realizoval stavbu Okresního domu, shodou okolností situovanou naproti budoucí pentagonální parcele muzea. Přestože rok a půl probíhaly politické spory o samotný smysl Okresního domu a jeho projektu, Kotěra se nakonec osvědčil a nic nebránilo tomu, aby se ujal i projektu budovy muzea. Ulrich o tom s ním patrně začal hovořit už v roce 1904, tedy hned po dokončení Okresního domu. Z roku 1905 pocházejí první nákresy a črty. Podoba budovy se zde a v definitivním projektu o tři roky mladším liší jen v detailech. Mezitím proběhla celá řada různých úprav návrhů, tvůrčí zjednodušování a rozpracovávání, když 11. června 1908 přišel od Kuratoria požadavek na vý-


❚

1/2013

HISTORIE Obr. 1 Budova muzea v Hradci Králové, pohled od řeky ❚ Fig. 1 House of the Museum in Hradec Králové, front facade from the river Obr. 2 Půdorys, 1. NP plan of the ground floor

❚

Fig. 2

❚

HISTORY

2

Ground

Obr. 3 Strop se světlíkem v jižním, tzv. galerijním sále v prvním patře ❚ Fig. 3 Ceiling of the auditorium on the first floor Obr. 4 Podhled stropu v přednáškovém sále v přízemí ❚ Fig. 4 Lower ceiling of the lecture hall on the ground floor

1b

3

razné zjednodušení a zlevnění projektu, což určilo výslednou jednoduchou eleganci a úsporu v ornamentu. V Ý S TAV B A

V průběhu jara 1908 se na projektu podílel Josef Gočár, slavný Kotěrův žák, který si ale v létě 1908 založil vlastní architektonický atelier a tak otěže jakéhosi administrátora celého projektu převzal méně známý architekt Otakar Pokorný. Pokorný setrval v Kotěrově ateliéru až do roku 1913, kdy byla budova muzea dokončena, a pak se také osamostatnil. V roce 1908 se stavbu už započít nepodařilo, ale opět díky energickému snažení starosty Ulricha to bylo možné hned na jaře následujícího roku. Tehdy byli také vybráni hlavní dodavatelé hrubé stavby. Hlavním stavebním dozorem byl jmenován Josef Melcr, který pracoval v Městské technické kanceláři. Ta byla jakousi dobovou obdobou dnešního útvaru rozvoje. Kontrakt na hlavní stavební práce dostal zkušený stavitel Josef Jihlavec, pro nějž byla stavba muzea slibným završením úspěšné kariéry. Jako druhý specializovaný stavitel byl vybrán třicetiletý František Jirásek. Jirásek se zabýval betonovými a železobetonovými konstrukcemi. V této době zakládal pobočku v Pra1/2013

❚

4

ze a stavěl také betonový most u vodní elektrárny na dohled od muzea. Jirásek byl dle všeho poměrně ambiciózní stavitel, nadšený pro nové stavební a zvláště betonářské techniky, ale chyběly mu zkušenosti. Proto při souběžných stavebních činnostech, které zajišťoval on a Josef Jihlavec, docházelo k vleklým sporům, které se dostaly dokonce i do stavebního deníku. Ale po pořádku. V létě 1909 se začalo s výměrou pozemku a hloubením a betonováním základů. Dělníci narazili na nepříliš kvalitní jílnaté podloží, takže základy musely být hlubší, než se původně předpokládalo. Z téhož důvodu bylo třeba opatřit vyzdívky v suterénu kleštěním. Veškeré práce postupovaly od severního křídla, následovalo křídlo jižní a nakonec centrální příčný trakt. Tak to bylo se základy, vyzdíváním jednotlivých poschodí i se zaklenutím jednotlivých pater stropy. Od začátku byly do stavby zakomponovány rozvody topení, které dodávala firma Bromovský, Schulz & Sohr, větrací šachty a centrální systém vysávání prachu, který ale nakonec patrně nebyl nikdy zprovozněn. Měl fungovat tak, že v každém patře budou otvory ve zdi k připojení sacích hadic a v suterénu bu-


de umístěn velký centrální sací stroj. Pozoruhodná byla izolace suterénu. Pozice stavby hned na břehu řeky si totiž vyžádala speciální protipovodňová opatření, která byla koncipována v součinnosti s výstavbou nedalekého jezu při vodní elektrárně od architekta Františka Sandera, jež brzy proslula pod lokálním označením „Hučák“. Kotěra byl nucen zvýšit nejnižší úroveň suterénu (kde se nacházela kotelna) a celý suterén umístil na kovovou desku sestavenou ze dvou částí (původně měla být z jednoho kusu). Výkop suterénu byl pokryt izolačním asfaltem, v prostoru budoucího lapidária byly naneseny i dvě vrstvy. Stěny měly taktéž dvě vrstvy, mezi nimiž byla nalita vrstva kvalitního jílu. S P O RY, P Ů T K Y, Š A R VÁT K Y

Když se začalo s vyzdíváním, nastaly třecí plochy mezi zkušeným Jihlavcem a Františkem Jiráskem, který patrně nedostatečně odhadl možnosti své firmy. Jihlavec byl nucen si na Jiráska několikrát stěžovat, když měl velké prodlevy ve svých pracích a Jihlavec tedy nemohl pokračovat na svém dílu stavby a byl nucen propustit své dělníky, než bude Jirásek hotov. Stavbu komplikovala také dodávka 59

HISTORIE

❚

HISTORY

5

cihel. Kotěra byl nejprve nucen Kuratoriem, aby využil cihly ze zbořených hradeb. To však odmítl vzhledem k tomu, že měly být na fasádě obnaženy a měly tvořit základní estetický prvek exteriéru. Vybrána proto byla vysokomýtská cihelna Josefa Tomáška. Cihel bylo třeba velké množství a v poměrně frekventovaných dodávkách, které měla Tomáškova firma z počátku potíže naplňovat. František Jirásek měl proto jedinečnou příležitost uštědřit Jihlavcovi odvetu, neboť ten měl problém s plněním termínů svých stavebních prací, a stížnost mu oplatil. Spory obou stavitelů trvaly patrně až do roku 1911, kdy František Jirásek dokončil svůj díl prací. KONSTRUKCE STROPŮ

Stropy v interiéru byly konstruovány železobetonovými výztužemi, tzv. typem monierovým, pojmenovaným dle Josepha Moniéra, který v roce 1867 vynalezl tzv. železový beton. Jirásek pak prováděl také zatěžkávací zkoušky stropů. Ty probíhaly především na podzim 1911 navážením pytlů cementu. Největší prohnutí vykázal strop nad čítárnou, ale stále v mezích tolerance. Železobetonové nosníky se staly v in60

teriérech plnohodnotnou součástí jejich estetiky. Kotěra je přiznal ve všech vestibulech, ve světlíku jižního výstavního sálu (tzv. galerijního), v přednáškovém sále, v někdejší čítárně i v severních sálech v prvním patře, které mají prostou, účelnou a skoro až industriální podobu pro co nejuniverzálnější využití. Železobetonové nosníky jsou nejvíce patrné ve dvou vestibulech v samém srdci stavby – v přízemí a prvním patře, do nichž ústí dvouramenné schodiště. Vždy dva a dva příčné nosníky dělí strop na devět polí. Původně měly mít vestibuly půdorys 10 x 10 m, ale po úsporném opatření v červnu 1908 byly zmenšeny na 9 x 9 m. Schodiště mělo být původně symetricky trojramenné, ale opět z úsporných důvodů byl reprezentativní záměr redukován na účelnější podobu, kdy prostor jednoho ramene zabrala v každém patře vždy provozní místnost (kancelář kustoda, schodiště do posledního patra s ateliérem a laboratořemi). V těchto všech místnostech, ať jsou to vestibuly nebo výstavní sály, jsou sice železobetonové nosníky na první pohled patrné a podílí se na rytmizaci prostoru, ale jsou vždy omítnuty a opatřeny dekorativními lizénami. Oproti tomu

vrcholem železobetonového umu i estetiky je kopule budovy. KOPULE

Na osazení betonové kopule a vybetonování jejího interiéru došlo už na sklonku léta roku 1910. Kovové díly měly být v rozloženém stavu dovezeny železnicí. Nicméně došlo k poněkud úsměvnému zádrhelu, který stavební deník zaznamenává následovně: „Z dráhy dovezeny dva povozy železné konstrukce, které složeny byly, však v několika dnech vykázáno, že konstrukce patří na vodárnu.“ Nepodařilo se zjistit, na jakou vodárnu zaměněné díly patřily, ani zda k vodárně byly naopak dovezeny díly patřící na kopuli muzea, ale patrně se jednalo o vodárnu v Lázních Bohdaneč, která tou dobou byla právě dokončována podle návrhu Josefa Gočára. Světlík s barevnými dekorativními výplněmi, který přivádí světlo z kopule odstupňovaným tamburem do vestibulu ve druhém patře, je vyzděn tzv. rabicovým systémem. Přestože se původně uvažovalo o kompletním uplatnění betonu, je zde pro odlehčení klasické zdivo vyztuženo kovovým pletivem. Toto rabicové uzavření světlíku dodala firma Štětka. Rabicová pletiva dodávala praž-


❚

1/2013

HISTORIE Obr. 5 Podhled stropu vestibulu v prvním patře, dělení na devět polí ❚ Fig. 5 Ceiling of the gallery hall on the first floor, nine fields Obr. 6 Celkový pohled do kopule Fig. 6 General view of the dome

❚

HISTORY

6

❚

Literatura: [1] Kotěra J.: O novém umění. In: Volné směry, roč. 4., s. 189–195. Praha, 1900 [2] Novotný O.: Jan Kotěra a jeho doba. Praha: Státní nakladatelství krásné literatury, hudby a umění, 1958 [3] Šlapeta V. (ed.): Jan Kotěra: 1871–1923: Zakladatel moderní české architektury. Praha: Obecní dům, 2001 [4] Švácha R.: Poznámky ke Kotěrovu muzeu. In Umění, roč. 34/1986. s. 171–179. Praha: ČSAV, 1986 [5] Wagner O.: Moderní architektura. Přeložil Vladimír Zákrejs. Praha: Jan Laichter, 1910 [6] Zikmund J., Lenderová Z.: Kotěrovo muzeum v Hradci Králové na historické fotografii. Hradec Králové: Garamon, 2002 [7] Zikmund-Lender L., Zikmund J. (eds.): Budova muzea v Hradci Králové: 1909–1913: Jan Kotěra. (v tisku, vyjde 2013) [8] Archiv MVČ, fond Stavba muzea, karton 1–10 [9] Zikmund-Lender L.: Muzeum v Hradci Králové, In Stavba, roč. 2012, č. 3, s. 54–63

ská firma Všetička a spol., která se v této době specializovala právě na stavební technologie Rabitz a Brukner. V budově se uplatnila řada rabicových příček s užitím lehčího pletiva, např. mezi jednotlivými reprezentativními kancelářemi v severním křídle v přízemí. Řada z nich však byla po druhé světové válce druhotně změněna. Výrazně technicistní podoba kupole s železobetonovými nosníky a odkrytým betonem s texturou bednění je u veřejných staveb, modernistických chrámů kultury, zcela převratná. Ryze účelově působí celé třetí patro včetně schodiště, které podobně jako v Kotěrově Národním domě v Prostějově (1905 až 1907) využívá lehkých a vzdušných kovových pletivových výplní zábradlí. Točité kovové schodiště do kopule pak jen podtrhuje industriální charakter celého interiéru. Beton se měl uplatnit i na exteriéru na soklu budovy, ale nakonec bylo přikročeno k reprezentativnějšímu řešení – pískovcovému obkladu. EPILOG: BETON JAKO UMĚNÍ

Všechny betonové a železobetonové prvky na budově muzea v Hradci Králové jsou nebývale moderní. Kotěra tak 1/2013

❚

navázal na svého učitele Ottu Wagnera, který s betonem přišel do styku při svých vídeňských industriálních projektech. Beton jako materiál ostatně nijak nevybočoval z Kotěrovy teorie, kterou vytyčil v roce 1900 ve svém článku O novém umění: „Tvorba architektonická má na zřeteli prostor a konstrukci, nikoli tvar a výzdobu. Prvé je vlastní pravdou architektury, druhé může být nanejvýše vyjádřením této pravdy. Nová forma může vzniknout nikoliv z estetické spekulace, ale toliko z nového účelu, z nové konstrukce.“ Kotěra jako by všechny tyto názory materializoval při svých projektech a nejvíce právě v projektu muzea. Beton a železobeton je zde jedním z materiálů, které měly vést k odkrývání pravdy, což bylo dle Kotěrova mínění architektovým úkolem. Obnažené režné zdivo, hrubá textura česané omítky, hrubě opracovaný, ale prvotřídní pískovec a právě betonové a železobetonové nosníky a konstrukce jsou hlavními charakteristikami stavby jakožto vystavěné proklamace modernity. Kotěra zde spojil nároky na reprezentativní charakter, důstojný stánku múz, rozumu a práce, v nichž se pojila idea někdejšího historického a uměleckoprůmyslového mu-


zea, účelnost spojenou s řadou funkcí, kterou v té době měla muzejní instituce plnit a požadavku pokrokovosti a modernosti. Budova se jako jedna z mála prvních hrdě hlásí k tomuto materiálu, který určil směřování architektury celého 20. století. Staví se tak do ojedinělého konvolutu veřejných (tedy neindustriálních) staveb využívající beton, jako bylo Gočárovo železobetonové schodiště v Hradci Králové z let 1909 až 1910 nebo kubistický Dům U Černé Matky Boží se železobetonovým skeletem téhož autora. Celkové zhodnocení a zmapování dějin budovy muzea v Hradci Králové, této výjimečné vlajkové lodě české moderní architektury, bude obsahovat monografická kniha, která vyjde v roce 2013 v péči nakladatelství Garamon k stému výročí dokončení stavby. Ladislav Zikmund-Lender Národní památkový ústav generální ředitelství e-mail: Ladislav.zikmundlender@ gmail.com www.zikmund-lender.com Fotografie: 1, 3, 4 a 5 – Jiří Zikmund, 2 – archív Ladislav Zikmund-Lender, 6 – Miroslav Beneš

61

VĚDA A VÝZKUM

❚

BETON A POŽÁR

SCIENCE AND RESEARCH

❚

CONCRETE AND FIRE

György L. Balázs, Éva Lublóy, Sándor Mezei Současné případy požárů připomínají opět důležitost výzkumu jejich chování. Rychlý vývoj stavebních technologií vyžaduje použití nových materiálů. Vznik a šíření požáru v budově jsou ovlivněny materiály použitými v konstrukci. Změna jejich mechanických vlastností a chování v závislosti na rostoucí teplotě požáru jsou velmi důležité [1]. Zhoršení vlastností materiálů a konstrukce jako celku je vysoce závislé na jednotlivých prvcích a historii vývoje teploty. Při návrhu konstrukce odolné vysokým teplotám je nezbytné věnovat pozornost složení betonové směsi a vlastnosti betonu posuzovat dle požadavků mezních stavů únosnosti i použitelnosti (ULS a SLS). Zbytková tlaková pevnost betonu vystaveného vysokým teplotám je ovlivněna následujícími faktory: hodnotou vodního součinitele, poměrem cementu a kameniva, typem použitého kameniva, aktuálním

1

obsahem vody v betonu před jeho vystavením vysokým teplotám a průběhem požáru. Pro porozumění komplexním jevům probíhajícím v betonu vystavenému vysokým teplotám byla realizována série zkoušek se zaměřením na vliv příměsí a vláken. Výsledky zkoušek ukázaly, že složení

Základní složky betonu - zhydratovaná cementová pasta - kamenivo - vlákna

betonové směsi může výrazně ovlivňovat konstrukční chování železobetonových prvků.

❚ Recent fire cases indicated again the importance

of fire research. Fast development of construction technology requires new materials. Initiation and development of fire are strongly influenced by the choice of construction materials. In addition to their mechanical properties, their behaviour in elevated temperature is also of high importance [1]. Deterioration of material characteristics and structural performance highly depend on the constituents and on the temperature history. Design for high temperature requires additional aspects of material composition and material characteristics compared to design for ULS and for SLS. Residual compressive strength of concrete exposed to high temperatures is influenced by the following factors: water to cement

Teplota [°C] 1 200 1 000 800 700

ratio, cement to aggregate ratio, type of aggregate, water content of

600

concrete before exposing it to high temperatures and the fire process.

500 400

To understand the complex phenomenon due to high temperatures in concrete, a series of tests was carried out with various filling materials and fibres. Our test results indicated that concrete composition can highly influence the structural behaviour of reinforced concrete

200 100

Hydratovaný cement tání

Kamenivo

Polypropylénová vlákna

dekarbonatace CaCO3 dekompozice CSH přeměna křemene dekompozice Ca(OH)2 dekompozice počátek dehydratace cementového gelu odpařování vody

tání 2

elements.

Ve srovnání s jinými materiály má beton vysokou požární odolnost a je proto užíván k ochraně jiných konstrukčních materiálů, např. oceli, před účinky požáru [2]. Účinky vysokých teplot na mechanické vlastnosti betonu jsou zkoumány od raných 40. let minulého století [3]. V 60. a 70. letech se požární výzkum zaměřoval zejména na studium chování betonových konstrukčních prvků [4]. V té době bylo relativně málo informací o vlastnostech betonu během požáru a po něm [5]. Během požáru se mechanické vlastnosti betonu mění (obr. 1). Během chladnutí však beton už není schopen získat zpět hodnoty svých původních materiálových vlastností. Zhoršení materiálových charakteristik betonu při vysokých teplotách má dvě formy: 62

• místní poškození samotného mate-

riálu, • globální poškození vedoucí k zhroucení betonového prvku. Beton je kompozitní materiál, který sestává převážně ze zrn kameniva spojených matricí hydratované cementové pasty. Když je vystaven vysokým teplotám, dochází ke změnám uvnitř jeho chemické struktury, fyzické konstrukce a obsahu vody (obr. 2). Změny se objevují zejména v odkryté, nechráněné cementové pastě a projevují se v určitých hladinách vzrůstající teploty ve změnách fyzických a mechanických vlastností betonu. Chemické změny lze studovat termogravimetrickými analýzami (TG/DTG/ DTA). Se stoupající teplotou proběhnou postupně v zahřívaném betonu následující chemické změny: okolo teploty

100 °C dochází ke ztrátě váhy betonu vypařováním vody z mikropórů. Dekompozice ettringitu (3 CaO Al2O3 . 3 CaSO4 . 32 H2O) probíhá při teplotě 50 až 110 °C. Při teplotě kolem 200 °C postupující dehydratace způsobuje další malé váhové úbytky. Dokud se nevypaří všechna pórová voda a voda chemicky vázaná, lze stále sledovat ztrátu váhy a změny obsahu vlhkosti. Další úbytky váhy přestanou být patrné při teplotách mezi 250 až 300 °C [2, 7]. Při dalším zahřívání začne mezi teplotami 450 až 550 °C docházet k endotermické dehydrataci hydroxidu vápenatého (Ca(OH)2 → CaO + H2O↑) [7]. V případě betonů s křemenným kamenivem je dalším působícím faktorem změna krystalické struktury křemene z α formy na krystalickou β formu při teplotě 573 °C. Tato transformace je


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM

doprovázena 5,7% vzrůstem objemu minerálu. (Rozlišujeme tzv. α-křemeny (nižší) a β-křemeny (vyšší). Za normálních podmínek křemen krystaluje v trigonální krystalové soustavě. Pokud se však zvýší teplota nad 573 °C (za normálního tlaku), vznikne β-křemen, který krystaluje v hexagonální soustavě. Pokud teplota opět klesne pod 573 °C, změní se struktura zpět na trigonální, ale vnější tvar zůstane zachován. Z tohoto důvodu můžeme v přírodě nalézt i křemeny s hexagonálními vnějšími tvary. Tento jev se označuje jako paramorfóza. pozn. redakce) Dehydrataci vápeno-křemičitých hydrátů lze sledovat při teplotě 700 °C (obr. 2) [8]. Zbytková tlaková pevnost betonu vystaveného vysokým teplotám je ovlivněna následujícími faktory [9]: poměr w/c, poměr cement/kamenivo, typ použitého cementu [10], typ použitého kameniva [11, 12, 13], obsah vody v betonu před vystavení vysokým teplotám a průběh požáru. NOSNÍK S TENKOU STOJINOU BĚHEM POŽÁRU

Cílem realizované studie bylo zvýšení požární odolnosti předpjatého železobetonového střešního nosníku s tenkou stojinou. Tloušťka stojiny (často nejtenčí části nosníku) může být pro zatížení vysokou teplotou kritická. Zkoušky prvků velkého měřítka ve velké peci se standardizovaným průběhem požáru jsou cenově náročné, ale ukážou reálné chování konstrukce zatížené vysokou teplotou. Úvodní zkoušky ukázaly neodpovída-

1/2013

❚

❚


Obr. 1 Pracovní diagram betonu s křemenným kamenivem jako funkce teploty [6] ❚ Fig. 1 Stress-strain relationship for concrete with quartz gravel aggregate as a function of temperature [6] ❚

Obr. 2 Chemické změny složek betonu během požáru of constituents of concrete during fire Obr. 3 Zkoušené nosníky, a) příčný řez, b) pohled a) cross-section of beam, b) view of beam

3a

❚

Fig. 2

Fig. 3

Chemical changes

Tested beam specimens,

3b

Tab. 1 Zkoušené parametry (všechny ostatní složky betonové směsi zůstaly stejné) ❚ Tab.1 Test parameters (all other parameters were the same for the mixes)

Betonová směs Mix1 (referenční) Mix2 Mix3

PP vlákna [kg/m3] Zkouška nosníku 0 + 2 + 1 +

Plnivo vápenec vápenec struska

Tab. 2 Zkoušky nosníků, zahřívání dle standardizované požární křivky heating was according to the standardized heating curve

❚

2 × 350 0

Čas do porušení [min] 12 12

Nejvyšší dosažená teplota [°C] 685 685

2

2 × 350

44

879

1

2 × 288

71

951

Číslo nosníku

Plnivo

PP vlákna [kg/m3]

Zatížení [kN]

1 2

vápenec vápenec

0 0

3

vápenec

4

struska (žádný vápenec)


Tab. 2

Beam tests,

Způsob porušení odprýskání krycí vrstvy odprýskání krycí vrstvy smykem (žádné odprýskávání) smykem (žádné odprýskávání)

63

VĚDA A VÝZKUM

❚


4

5

jící požární odolnost typického předpjatého střešního nosníku s tenkou stojinou (tloušťka 60 mm). Směs samozhutnitelného betonu (SCC) obsahovala drcený vápenec jako plnivo. Byl použit cement CEM I 42,5 N. Skladba směsi a velmi malá tloušťka stojiny vedly k brzkému odprýskávání betonového povrchu. Aby zvýšili požární odolnost betonu nosníku, zaměřili se autoři studie na optimalizaci směsi betonu beze změny geometrie nosníku. Betonová směs byla modifikována následujícím způsobem: • změna plniva – mletý vápenec byl nahrazen mletou struskou (tab. 1) • přidání polypropylénových vláken v dávkách 1 a 2 kg/m3 betonu (tab. 1) Požární zkoušky byly provedeny na nosníkových vzorcích vyrobených ze směsí Mix1, Mix2 a Mix3 (tab. 1) podle EN 1365-3 [14] v Fire Laboratory ÉMI Non-profit Ltd. Vzrůst teploty během zahřívání byl sledován a řízen termočlánkem. Průměrná teplota v peci byla dána standardní požární křivkou: T = 345 log10 (8 t + 1) + 20, kde T je průměrná teplota pece [°C] a t je čas [min]. Nosníky byly až do zkoušek (4 až 5 měsíců) skladovány v laboratorních podmínkách. Zkoušené nosníky vyrobené z betonu C40/50-XC2-16-F4 s tyčovou výztuží S500B měly délku 3,4 m a předpínací síla ve výztuži FP-100/1770-R2 (EN 10138) byla 130 kN. Byly uskutečněny čtyři požární zkoušky předpjatých betonových nosníků (obr. 3). Hlavní charakteristiky betonové směsi (plnivo a množství PP vláken), hodnota mechanického zatížení nosníku vneseného před počátkem požární zkoušky, čas do porušení, nejvyšší do64

sažená teplota a způsob porušení jsou shrnuty v tab. 2. V prvních dvou zkouškách byly testovány nosníky vyrobené z referenční směsi (Mix1). První nosník podrobený požární zkoušce byl zatížen dvěma břemeny po 350 kN a druhý nosník byl zkoušen bez mechanického zatížení. Oba nosníky se porušily odprýskáním betonové krycí vrstvy po celém povrchu po 12 min vystavení požáru (obr. 4). Tyto dvě zkoušky ukázaly, že zatížení nemá na odprýskávání vliv, to mechanické je způsobeno pouze nárůstem teploty. Beton třetího nosníku obsahoval jako plnivo také vápenec, ale byly do něj přidána PP vlákna v množství 2 kg/m3. Tento nosník se porušil smykem bez odprýskávání za 44 min od počátku zahřívání. Nejvyššího zlepšení požární odolnosti (71 min do porušení, obr. 5) bylo dosaženo u nosníku vyrobeného z betonu, kde byla jako plnivo použitá struska a byla přidána PP vlákna v množství 1 kg/m3 betonu.

Obr. 4 Nosník z referenční betonové směsi po porušení, požární odolnost 12 min. ❚ Fig. 4 Beam with the reference concrete (Mix1) after failure, fire resistance 12 min. Obr. 5 Nosník z betonové směsi Mix4, požární odolnost 71 min. ❚ Fig. 5 Beam with Mix4 after failure, fire resistance 71 min. Obr. 6 Vzorky po zatížení teplotou 1 000 °C ❚ Fig. 6 Specimens after 1 000 °C temperature loading Obr. 7 Relativní zbytková tlaková pevnost vzorků z různých směsí betonu jako funkce maximální dosažené teploty (každý bod je průměrem tří měření) ❚ Fig. 7 Relative residual compressive strength for the different concrete mixes as a function of maximal temperature (every point is an average of 3 measurements) Obr. 8 Válcové vzorky po měření pevnosti betonu v tlaku (Ø=60 mm, h=120 mm) po zahřátí na maximální teplotu, vlevo 20 °C a vpravo 1 000 °C ❚ Fig. 8 The specimens after the compressive strength measurement (Ø=60 mm, h=120 mm), left 20 °C, right after temperature loading up to 1 000 °C

BETON S MIKROSILIKOU

Mikrosilika je často používána ke zvýšení pevnosti betonu. Představená část studie je zaměřená na analýzu souběžných vlivů vysokých teplot a mikrosiliky na beton, protože dostupné informace jsou velmi omezené [15, 16]. Je to důležitá studie, protože, jak už bylo uvedeno, působením vysokých teplot dochází ke změnám ve struktuře betonu i jeho chemickém složení. V betonových zkušebních vzorcích se měnil: • obsah mikrosiliky (0, 3 a 9 mc%), • poměr voda-pojivo (0,35; 0,33; 0,3) • poměr voda-cement (0,35; 0,36; 0,38), • nejvyšší dosažená teplota (20, 50, 150, 300, 500 a 1 000 °C).

Betonové směsi zkušebních vzorků jsou uvedeny v tab. 3. Byl sledován rozvoj povrchových trhlin, pokles tlakové a ohybové pevnosti betonu. Po vyjmutí z forem byly vzorky uchovávány 7 dnů ve vodě a potom až do zkoušek ve standardních laboratorních podmínkách. Při zkouškách byly vzorky staré 28 dnů. V případě zkoušek ve vysokých teplotách je velmi důležitá historie teplotního zatěžování i doba, po kterou je vzorek zatěžován. Použitá teplotní křivka byla velmi podobná křivce standardního požáru (podle Eurokodu) pro budovy až do teploty 1 000 °C. Po zahříva-


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM Prisms

❚

Cylinxders

6

8

7

Tab. 3 Složení zkoušených směsí [kg/m3] mixes [kg/m3]

Složky směsi cement (CEM I 42,5N) mikrosilika voda kamenivo 0-4 mm kamenivo 4-8 mm kamenivo 8-16 mm plastifikátor w/c w/b (pojivo = cement + k*mikrosilika, kde k = 1)

❚

Constituents of tested concrete

Mix5 400 12 140 748 468 655 5 0,35

Mix6 400 36 140 736 460 644 4,48 0,35

Mix7 436 153 728 455 637 4,6 0,35

Mix8 400 12 144 841 467 560 4,8 0,36

Mix9 400 36 153 730 456 639 3 0,38

0,35

0,33

0,30

0,35

0,35

0,35

Vizuální prohlídka před zkouškami pevnosti betonu v tlaku Výsledky ukázaly, že riziko odprýskávání bylo větší pro vzorky tvaru hranolu než válce (obr. 6). To je možné vysvětlit rozdílným průběhem izoterm způsobeným rozdílným tvarem vzorků. Mix4 ❚

Tab. 3

Mix4 400 140 755 472 661 5 0,35

cím procesu byly zkušební prvky ponechány po dobu 2 h v nejvyšších teplotách (20, 50, 150, 300, 500 a 1 000 °C). Potom byly vzorky pomalu ochlazovány do laboratorní teploty. Další zkoušky probíhaly v teplotě místnosti. V představené studii byly zkoušeny vzorky ze šesti různých betonových směsí (tab. 3).

1/2013


(0 mc% mikrosiliky) – dva hranoly se rozpadly, Mix5 (3 mc% mikrosiliky) – jeden hranol odprýskal, Mix6 (9 mc% mikrosiliky) – na hranolu se neobjevila žádná trhlina, Mix7 (0 mc% mikrosiliky) – pouze jeden hranol se rozpadl, Mix8 (3 mc% mikrosiliky) – dva hranoly odprýskaly, Mix9 (9 mc% mikrosiliky) – na hranolech nevznikly trhliny. Prohlídky ukázaly, že vzrůstající obsah mikrosiliky až do obsahu 10 mc% snižuje riziko odprýskávání. Tlaková pevnost betonu Průměrná tlaková pevnost betonu z referenční směsi (Mix4) byla 57,4 MPa.


Průměrné tlakové pevnosti betonů ze směsí Mix5 až Mix9 byly 68; 72,9; 55,8; 72,8 a 61 MPa. Na obr. 7 jsou vyneseny relativní hodnoty zbytkových tlakových pevností vzorků vyrobených z různých betonových směsí jako funkce nejvyšších teplot až do 1 000 °C. • „Pokles/zhoupnutí“ pevností bylo sledováno (i na jiných pracovištích [5]) pro relativně nízké hodnoty maximálních teplot, tzn. malý pokles pevnosti a potom malý vzrůst mezi 20 a 300 °C. Toto „zhoupnutí“ je vysvětlováno poměrně vysokým obsahem pórové vody ve zkoušeném betonu ve stáří 28 dnů. • „Pokles/zhoupnutí“ pevností končí na 300 °C s relativní tlakovou pevností 1,23 v případě směsi Mix 4; 1,4 v případě směsi Mix5; 0,83 v případě směsi Mix6; 1,01 v případě směsi Mix7; 0,86 v případě směsi Mix8 a 1 v případě směsi Mix9. • Za „poklesem/zhoupnutím“ pevností pokračuje snižování tlakových pevností vzorků zatížených vyšší maximální teplotou. • Relativní zbytková tlaková pevnost pro vzorky vyrobené z různých betonových směsí zatížené maximální teplotou 1 000 °C byla následující: 0,07 pro Mix4; 0,09 pro Mix5; 0,01 pro Mix6; 0,096 pro Mix7; 0,12 pro Mix8 a 0,09 pro Mix9. Na obrázku 8 jsou ukázány způsoby porušení vzorků tlakem po zahřátí na 20 a 1 000 °C. Při zahřátí na 20 °C jsou trhliny téměř rovnoběžné a probíhají i přes některá zrna kameniva. Po teplotním zatížení 1 000 °C se vzorky rozpadly do mnoha kousků, což ukazuje na významnou redukci pevnosti pojiva. Chemické změny v betonu způsobené působením vysokých teplot se projevují změnou barvy betonu vzorku. 65

VĚDA A VÝZKUM

❚


Literatura: [1] Janson R., Boström L. (2004): “Experimental investigation on concrete spalling in fire”, Proc. for Workshop on Fire Design of Concrete Structures: What now?, What next?, December 2004, Milano, (Eds. P. G. Gambarova, R. Felicetti, A. Meda, P. Riva), pp. 2–42 [2] Khoury G. A., Grainger B. N., Sullivan P. J. E. (1985): “Transient thermal strain of concrete: literature review, conditions within specimen and behaviour of individual constituents”, Magazine of Concrete Research, Vol. 37, No. 132, 1985 pp. 37–48 [3] Schneider U. (1988): “Concrete at high temperatures-a general review”, Fire Safety Journal, Vol. 13, 1988, pp. 55–68 [4] Kordina K. (1997): „Fire resistance of reinforced concrete beams“ (Über das Brandverhalten punktgeschützter Stahbetonbalken), Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 479, ISSN 01717197, Beuth Verlag GmbH, Berlin, 1997 [5] Waubke N. V. (1997): „Physical analysis of strength reduction of concrete up to 1 000 °C“ (Über einen physikalischen Gesichtspunkt der Festigkeitsverluste von Portlandzement − betonen bei Temperaturen bis 1 000 °C − Brandverhalten von Bauteilen), Dissertation, TU Braunschweig, 1973 [6] Schneider U., Lebeda C.: ‘Fire protection of engeneering structures’, ISBN 3-17-015266-1 (2000). W. Kohlhammer GmbH, Stuttgart [7] Schneider U.,Weiß R. (1997): „Kinetische Betrachtungen über den thermischen Abbau zementgebundener Betone und dessen mechanische Auswirkungen”, Cement and Concrete Research, Vol. 11, 1997, pp. 22–29 [8] Hinrichsmeyer K. (1987): „Strukturorientierte Analyse und Modellbeschreibung der thermischen Schädigung von Beton”, Heft 74 IBMB, Braunschweig

V laboratorní teplotě (20 °C) jsou i některá zrna kameniva porušena trhlinou protože cementová pasta měla vyšší pevnost než zrna kameniva (obr. 8). Je to významný rozdíl oproti výsledku zkoušky tlakové pevnosti po předchozím zatížení vzorků teplotou 1 000 °C, kdy porušení nastalo v cementové pastě a zrna kameniva se neporušila. To lze vysvětlit ztrátou pevnosti cementové pasty ve vysokých teplotách. Z ÁV Ě R

Beton je kompozitní materiál tvořený zrny minerálního kameniva spojenými hydratovanou cementovou pastou v pevnou strukturu, která může být poškozena požárem. Cementová matrice je vysoce porézní, a pokud není uměle vysušena, je obsah volné vody v pórech relativně vysoký. 66

[9]

[10]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

Thielen K. Ch. (1994): „Strength and Deformation of Concrete Subjected to high Temperature and Biaxial Stress-Test and Modelling“ (Festigkeit und Verformung von Beton bei hoher Temperatur und biaxialer Beanspruchung – Versuche und Modellbildung), Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 437 Beuth Verlag GmbH, Berlin Lublóy É, Balázs Gy. L. (2007).: Concrete properties in fire depending on type of cement, aggregate and fibre, CCC2007 Visegrád Proc. (Eds: Balázs L. Gy. – Nehme, S. G.), pp. 327-332, 2007, ISBN 978-963-420-923-2 Lublóy É, Balázs Gy. L. (2008): Postheating behaviour of construction materials, Proc. of Intern. Phd-Symp. in Civil Engineering Stuttgart Balázs Gy. L., Lublóy É. (2010): Concrete at high temperature, The Third Intern. fib Congress incorporating the PCI Annual Convention and Bridge Conference, Washington D. C., US, May – June 2010 EN 1365-3: 1999: “Fire resistance tests for loadbearing elements – Part 3: Beams” Saad M., Abo-El-Eneint S. A., Hanna G. B., Kotkata M. F. (1996):”Effect of temperature on physical and mechanical properties of concrete containing silical fume”, Cement and Concrete Resarch, Vol. 26, No. 10, pp. 1479–1484 Benhood A., Ziari H. (2008): “Effects of silica fume addition and water to cement ratio on the properties of high-strength concrete after exposure to high temperatures”, Cement & Concrete Composites 30, pp. 106–112 Balázs Gy. L., Lublóy É., Mezei S. (2010): Thin webbed girder in fire, CCC2010 Marianske Lazne Proc., pp. 25–33

Je-li beton vystaven vysokým teplotám, dojde ke změnám v jeho chemickém složení, fyzikální struktuře i obsahu vody. Tyto změny proběhnou nejprve ve ztvrdlé cementové pastě na povrchu betonu a jsou reflektovány změnami fyzických a mechanických vlastností betonu, které jsou spojeny s nárůstem teploty. Zhoršování materiálových vlastností a konstrukčních schopností úzce závisí na složkách betonové směsi a historii teplotního zatížení. K pochopení složitých jevů probíhajících v betonu během nárůstu teploty byla připravena rozsáhlá studie zaměřená na sledování vlivu plniv a PP vláken v betonové směsi. Experimentální projekt zahrnoval zkoušky materiálu a zkoušky nosníků zatížených vysokými teplotami.

Výsledky zkoušek materiálů V případě počáteční směsi (referenční směs, Mix1) se krychlové vzorky porušily během zahřívání mezi teplotami 600 až 800 °C. Při přidání PP vláken v množství 2 kg/m3 betonu (Mix2) nedošlo k porušení prvku kromě vzniku sítě trhlin na povrchu vzorku. Nejvyšší relativní zbytková tlaková pevnost a nejmenší množství trhlin na povrchu vzorku bylo dosaženo u vzorku, kde jako plnivo betonové směsi byla použita mletá struska, do směsi byla přidána PP vlákna v množství 1 kg/m3 betonu a vzorek byl zatížen maximální teplotou 800 °C. Mikrosilika je často přidávána do betonu za účelem zvýšení jeho pevnosti. Současná část studie byla zaměřena na výzkum souběžných účinků působení vysokých teplot a různého obsahu mikrosiliky, protože informace z této oblasti jsou velmi omezené. Výsledky studie ukázaly, že se vzrůstajícím obsahem mikrosiliky klesá riziko explozivního odprýskávání betonu z povrchu vzorků. Riziko odprýskávání bylo vyšší u vzorků tvaru hranolu než u válce. Výsledky zkoušek nosníků K porušení zkoušeného nosníku vyrobeného z referenční směsi (Mix1) došlo po 12 min. zatěžování teplotou. Porušení bylo způsobeno odprýskáváním betonové krycí vrstvy v celé ploše stojiny. Při zkoušce nosníku vyrobeného ze směsi Mix2, s obsahem PP vláken v množství 2 kg/m3, došlo k poškození nosníku ve smyku po 42 min. (bez odprýskávání krycí vrstvy). K porušení nosníku vyrobeného ze směsi Mix3, s obsahem PP vláken v množství 1 kg/m3 a mletou struskou použitou jako plnivo došlo po 71 min. smykem (bez odprýskávání krycí vrstvy). Výsledky zkoušek ukazují, že vhodná modifikace složek betonové směsi může vést k velmi významnému zvýšení požární odolnosti betonových konstrukcí. Prof. György L. Balázs e-mail: [email protected] Éva Lublóy e-mail: [email protected] Sándor Mezei všichni: Budapest University of Technology and Economics Műegyetem rakpart H-1111 Budapest Hungary


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM

❚


OŠETROVANIE ČERSTVÉHO BETÓNU – 7. DTA, TG A DSC OVERENIE PÔSOBENIA VNÚTORNÉHO OŠETROVANIA ❚ CONCRETE CURING – 7. DTA, TG AND DSC VERIFICATION OF ACTION OF INTERNAL CURING Peter Briatka, Ivan Janotka, Peter Makýš

1

V ostatnom čase sa skúšky pôsobenia vnútorného ošetrovania (IC) zamerali na betóny s vodným súčiniteľom 0,42. Tento vodný súčiniteľ matematicky umožňuje dosiahnuť maximálny stupeň hydratácie αmax cementu rovný jednej. Z pohľadu menej frekventovaných aplikácií betónov s nižším vodným súčiniteľom je potrebné overiť pôsobenie IC aj v takýchto kompozitoch. Betóny s nižším vodným súčiniteľom využívajú pôsobenie IC aj pri zabezpečovaní hydratácie. Existuje viacero dôkazov o pozitívnom vplyve IC na vlastnosti betónu alebo na technológiu zhotovovania betónových konštrukcií. V tomto článku prezentujeme výsledky DTA, TG a DSC analýzy vzoriek betónu (malty) s nízkym vodným súčiniteľom, a to s a bez IC, pričom strata vody do okolitého pro-

Obr. 1 Ilustračný obrázok – prístroj DTA ❚ Fig. 1 Illustrative picture – DTA analyzer

stredia sa eliminovala. ❚ The tests on action of internal curing (IC) have been recently focused on concretes with water-cement ratio of 0,42. This

vaným podmienkam prostredia (predchádzajúce pokračovanie tohto cyklu).

water-cement ratio enables (on the mathematical level) to reach the maximum degree of hydration

M AT E R I Á L

of the cement αmax equal to one. From the

Pre skúšky sa použil portlandský cement CEM I 42,5 N s mernou hmotnosťou 3 077 kg/m3. Chemické zmrašťovanie použitého cementu bolo 7 % a jemnosť stanovená podľa Blaina 344,77 m2/kg. Začiatok tuhnutia sa podľa STN EN 1015-9 stanovil na 185,3 min, pričom koniec tuhnutia sa zistil v 254,6 min. Chemické zmrašťovanie je vyvolané hydratáciou slinkových minerálov, ktoré je doprevádzané objemovými zmenami. Dochádza ku zmenšovaniu objemu systému (cement + voda) pri súčasnom

point of view of the less frequent applications of concretes with lower water-cement ratio, it is essential to verify an action of the IC even in these composites. Concretes with lower watercement ratio utilize the IC action also to ensure hydration. Number of proofs of positive effect of the IC on concrete performances or technology of execution of the concrete structures exist. In this paper, we present results of DTA, TG and DSC analysis of samples of concrete (mortar) of low water-cement ratio either with or without IC, where loss of water to the ambient environment was eliminated.

Tab. 1 Vlastnosti použitého hutného a ľahkého kameniva used aggregate and lightweight aggregate

Metóda DTA, TG a DSC analýzy sa zvolila pre posúdenie hydratácie dvoch utesnených systémov (mált) s veľmi nízkym vodným súčiniteľom – bez a s vnútorným ošetrovaním. Vodný súčiniteľ 0,3 by mal umožniť dosiahnutie αmax = 0,83. Vnútorné ošetrovanie použitím 7 % dávky ľahkého kameniva (LWA) malo podľa očakávaní zabezpečiť vyšší stupeň hydratácie, vyššie množstvo hydratačných produktov a v nich viazanej vody. DTA, TG a DSC analýza sa vykonala v rámci riešenia experimentálnej časti dizertačnej práce pre overenie účinnosti IC použitím dávky 7 % LWA ešte pred pristúpením ku skúškam straty vlhkosti z betónu expozíciou simulo1/2013

❚

zväčšovaní objemu tuhej fázy (z 1 cm3 cementu sa vytvorí cca 2,2 cm3 CSH gélu). Absolútny objem hydratačných produktov je o 6 až 7 ml/100 g cementu nižší ako objem reaktantov. Pretože hydratácia prebieha postupne, hydratačné zmraštenie je časovo závislé na stupni hydratácie α. Ako hutné kamenivo sa použilo prírodné ťažené kamenivo frakcie 0/4 s mernou hmotnosťou a ostatnými vlastnosťami podľa tab. 1. Ako ľahké kamenivo sa s ohľadom na predchádzajúce riešené parciálne úlohy a skúšky použilo LWA s obchodným názvom Liapor, a to vo frakciách 0/4 (M) a 0/1 (D). Všetky podstatné vlastnosti LWA sú uvedené v tab. 1. Ako plastifikačná prí-

Kamenivo Hutné kamenivo Vlastnosť 0/4 Merná hmotnosť [kg/m3] 2 510 Sypná hmotnosť [kg/m3] 1 630 Nasiakavosť [%] 1,8 Medzerovitosť [%] 35,06 Tvarový index [%] Pozn.: Tvarovy index sa pre Dmax menšie ako 4 mm nestanovuje. Tab. 2

Použité receptúry

❚

Tab. 2

Vodný súčiniteľ (w/c)

Zložka

0,30

Cement Voda Kamenivo 0/4 WRA LWA 0/4 (M) LWA 0/(D)


❚

Tab. 1

Characteristics of the

Ľahké kamenivo LWA 0/4 (M) 0/1 (D) 1 070 1 700 410 610 7,73 4,8 61,68 64,12

Used proportioning

Použitá receptúra [kg/m3] Referenčný 7 % LWA 492,782 422,404 184,191 153,454 1 705,792 1 562,75 1,891 1,625 0 83,464 0 44,202

67

VĚDA A VÝZKUM

❚


sada (WRA) sa použil superplastifikátor Berament HT2 s účinnou látkou na báze polykarboxylátu. R E C E P T Ú RY

Pre overenie vplyvu IC na stupeň hydratácie utesneného systému sa zvolila receptúra s konštantným vodným súčiniteľom w/c = 0,3 – pre referenčnú vzorku aj vzorku s IC. Vodný súčiniteľ, pri utesnenom systéme, zabezpečuje dosiahnutie teoretického stupňa hydratácie αmax = 0,83. Receptúra sa modifikovala iba v dôsledku náhrady 7 % hutného kameniva pomocou LWA. Vyrobila sa referenčná zámes a zámes s IC (podrobnejšie v tab. 2). V Ý R O B A A K O N D I C I O VA N I E VZORIEK

Pred samotnou výrobou vzoriek sa vykonali pomocné a prípravné procesy. Jedným z nich bola príprava hutného kameniva sušením po dobu 24 ± 2 h pri teplote 110 ± 5 °C (podľa STN EN 1097-6). Vysušené hutné kamenivo sa uložilo v plastových uzatvárateľných nádobách tak, aby nedošlo k absorpcii vzdušnej vlhkosti. V prípade výroby vzoriek s IC sa 24 ± 2 h pred miešaním do uzatvárateľnej plastovej nádoby pripravila dávka LWA (v danom pomere miešania frakcií) spolu s celkovou dávkou zámesovej a ošetrovacej vody. Miešanie sa vykonávalo v počítačom riadenej tzv. maltárskej miešačke (STN EN 196-1). Pred miešaním sa vždy dodržal rovnaký postup dávkovania. Ako prvé sa nadávkovalo hutné kamenivo. Následne sa pridal cement a vzniknutá suchá kompozitná zmes sa ručne premiešala. Ako posledná zložka sa pridalo nasiaknuté ľahké kamenivo (SLWA) aj s dekantovanou zámesovou vodou, do ktorej bola tesne pred miešaním pridaná WRA. Zmes sa opätovne mierne ručne premiešala. Samotné strojné miešanie sa vykonalo vždy rovnakým spôsobom – 60 s miešania pri nízkych otáčkach. Čerstvá zmes sa naplnila do PVC nádob s objemom 2 dl a zhutnila 25 opakovaniami poklepu z výšky približne 10 mm o podložku. Okamžite po zhutnení sa zakryla (utesnila) pomocou PE fólie a umiestnila sa na dobu 28 dní do prostredia s teplotou 20 ±2 °C a relatívnou vlhkosťou 98 %. Po kondiciovaní sa vzorky sušili 48 ± 2 h pri teplote 60 °C do konštantnej hmotnosti. Následne sa individuálne rozdrvili, odseparovali sa z nich identifikovateľné zrná kameniva (frakcie 1/4) a zvyšok sa pomlel 68

2

a preosial cez sito 0,063 mm. Z takéhoto materiálu predstavujúceho cementovú matricu pozostávajúcu z hydratovaného cementu a jemnej frakcie použitého kameniva sa navážili vzorky hmotnosti 1 g. DIFERENČNÁ TERMICKÁ A N A LÝ Z A , T E R M I C K Á G R AV I M E T R I A A D I F E R E N Č N Á S K E N O VA C I A K A L O R I M E T R I A

Použil sa prístroj STA 449 F3 Jupiter®, NETZSCH – Gerätebau, Selb, Nemecko. TG a DTA simultánny analyzátor je multifunkčný termický analyzátor s možnosťou merania charakteristík: termogravimetria – TG, diferenciálna termická analýza – DTA a diferenčná skenovacia kalorimetria – DSC, ktoré umožňujú merania fázových prechodov, modifikačných premien v tuhej fáze, polymorfných premien, stupňa kryštalinity, skelného prechodu, stanovenie čistoty tuhých látok, zmien hmotnosti, tepelnej stability, rozkladu študovaných látok. Metódami DTA, TG a DSC sa stanovil úbytok hmotnosti vzorky pri určitej teplote prostredia, resp. pri dodaní určitého množstva energie. Vzorky sa plynulo zohrievali na teplotu +1 000 °C. S rastúcou teplotou sa priebežne zaznamenávala ich hmotnosť, resp. zmena (úbytok) hmotnosti predstavujúca relatívne množstvo látky uvoľnenej (pri danej teplote) z pevnej štruktúry (chemických väzieb). Sily chemických väzieb

predurčujú energiu potrebnú na uvoľnenie danej látky, ktorá sa dodáva vo forme tepla. Následne, z priebehu DTA, TG a DSC kriviek sa identifikovala kvalita a kvantita prítomnej fázy, ktorá podlieha rozkladu pri danej teplote. DTA, TG a DSC analýzou (ak je to účelné) je možné kvantifikovať pomerné zastúpenie materiálu (látky, prvku, minerálu) v reakčných produktoch hydratácie. I N T E R P R E TÁ C I A V Ý S L E D K O V

Dve vzorky sú porovnateľné vodným súčiniteľom (w/c = 0,3). Referenčná vzorka (bez LWA) dosahuje objemovú hmotnosť cca 2 250 kg/m3. Vzorka s dávkou 7 % LWA dosahuje objemovú hmotnosť cca 2 200 kg/m3. Rozdiel v objemovej hmotnosti sa prisudzuje preukázateľne nižšiemu pomernému množstvu cementového tmelu vo vzorke s LWA (tým aj nižšie množstvo cementu o 70,38 kg/m3 – približne o 15 % menej). Pokiaľ objemový podiel spojiva (cementového tmelu) v referenčnej vzorke činí 35,06 %, vo vzorke s LWA je to len 30,13 % – čiže pokles o 4,93 %. Aj napriek výrazne nižšiemu množstvu cementu vo vzorke s IC sa TG analýzou (obr. 2 a tab. 3) preukázalo, že obsah hydratačných produktov Ca(OH)2 a CaCO3 v oboch vzorkách je približne rovnaký. Toto tvrdenie je založené na porovnaní DTA endotermických výchyliek v časti A a B obr. 2, prislúchajúcich obsahu vody viazanej v gélo-


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM Tab. 3 Porovnanie výsledkov TG analýzy oboch vzoriek of TG analysis of both samples

Tab. 3

Comparison of the results

Vzorka

Parameter Obsah vlhkosti do 100 °C [%] Obsah vody viazanej v hydratačných produktoch [%] Obsah voľného Ca(OH)2 [%] Obsah CaCO3 [%] Celková strata žíhaním [%] Obr. 2 DTA, TG a DSC analýza referenčnej vzorky (časť A) a vzorky s IC (časť B) ❚ Fig. 2 DTA, TG and DSC analysis of a reference sample (part A) and a sample with IC (part B)

Literatúra: [1] ACI 308R-01: Guide to Curing Concrete, American Concrete Institute, Farmington Hills, 2003. p: 31 [2] Bentz D., Weiss J.: Internal Curing: A 2010 State-of-the-Art Review, U.S. Department of Commerce, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2011, p. 94 [3] Briatka P., Makýš P.: Elimination of Plastic Shrinkage Cracking in Concrete, In: proceedings of Junior Scientist Conference held in Vienna, April, 2010 [4] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu – 3. Nasiaknuté ľahké kamenivo, Beton TKS 3/2010, Praha, 2010, pp: 42–47 [5] Briatka P., Makýš P.: Desorption and Use of Saturated Lightweight Aggregate in Internal Curing, Publikované v: Slovak Journal of Civil Engineering, XIX.r./3, Slovak University of Technology, Bratislava, 2011, pp 31–38 [6] Briatka P., Makýš P.: Letné betonáže – z laboratória do praxe, Publikované v: Zborník príspevkov z konferencie BETÓN 2011, Slovenská asociácia výrobcov transportbetónu, Štrbské pleso, Október 2011, pp: 161–167 [7] Bhadeshia H.: Thermal Analysis Techniques, Materials Science & Metallurgy, University of Cambridge, p: 4 [8] Behl W., Gaur H.: Differential Thermal Analysis of Magnesium Chloride Hydrates, University of Delhi, Delhi, 1960, pp: 33–37 [9] STN EN 1015-9: 2001 Metódy skúšania mált na murovanie. Časť 9: Stanovenie času spracovateľnosti čerstvej malty a jeho spresnenie [10] STN EN 1097-6: 2003 Skúšky na stanovenie mechanických a fyzikálnych vlastností kameniva. Časť 6: Stanovenie objemovej hmotnosti zŕn a nasiakavosti. [11] STN EN 196-1: 2005 Metódy skúšania cementu. Časť 1: Stanovenie pevnosti

1/2013

❚

❚

❚

REF (0 %) 0,73

LWA 7 % 0,67

4,41

3,83

8,35 TG: 2,03 14,64 TG: 6,64 13,61 TG: 13,61

6,33 TG: 1,54 14,85 TG: 6,53 12,57 TG: 12,57

vých hydratačných produktoch (maximum pri 165,5, resp. 165,3 °C), dehydroxylácii Ca(OH)2 (maximum 475,9, resp. 473,3 °C) a disociácii CaCO3 (maximum 794, resp. 805,4 °C), čím sa zistí že sú približne rovnaké. Približne rovnaké množstvo hydratačných produktov sa preukázalo aj porovnaním TG kriviek (v časti A a B obr. 2) znázorňujúcich celkovú stratu žíhaním. Znížený obsah cementu vo vzorke s IC (7 %) pri rovnakom vodnom súčiniteli vzoriek spôsobuje nepatrné zníženie obsahu gélových hydratačných produktov a Ca(OH)2 v porovnaní s referenčnou vzorkou. Táto skutočnosť by sa nemala významným spôsobom prejaviť na mechanických vlastnostiach (napr. znížením pevnosti) i pri zohľadnení nižšej pevnosti LWA v porovnaní s hutným kamenivom. Tvrdenie je podložené výsledkami pevnosti v tlaku zistenými na doskových telesách [6]. Z DSC vyhodnotenia (obr. 2) vyplýva, že vzorka s dávkou 7 % LWA sa vyznačuje o cca 23 % vyšším množstvom energie (29,95 J/mg) potrebnej na uvoľnenie vody viazanej v gélových hydratačných produktoch a naopak o 63 % menšou potrebou energie (11,93 J/mg) na dehydroxyláciu Ca(OH)2 v porovnaní s relevantnými hodnotami u referenčnej vzorky. Táto skutočnosť indikuje vznik a tvorbu gélových hydratačných produktov s lepším zabudovaním viazanej vody do štruktúr CSH a CAH gélu vo vzorke s vnútorným ošetrovaním ako v referenčnej vzorke. Naopak, hydroxylová voda vo vzorke s IC preukazuje nižšiu viazanosť ako v referenčnej vzorke, čo vedie k nasledovnému predpokladu. Mikroštruktúra hydratovanej gélovej fázy vo vzorke s IC sa javí byť homogénnejšia a pevnejšia s lepším zabudovaním do nej viazanej vody v porovnaní s referenčnou vzorkou. Naopak, referenčná vzorka preferuje tvorbu lepšie štrukturovaného a pevnejšieho Ca(OH)2, ktorý následne podlieha nižšej karbonatácii ako menej štrukturovane



vyzretý, a tým aj menej pevný Ca(OH)2 vytvorený vo vzorke s IC. Možno reálne predpokladať, že zabudovanie ošetrovacej vody v LWA (približne na úrovni 7 % z hmotnosti LWA) prispelo v procese hydratácie ku vzniku a tvorbe kvalitatívne lepšej mikroštruktúry gélovej hydratovanej fázy (CSH a CAH hydratačné produkty). Uvažovanou príčinou tohto javu môže byť kontinuálny prístup zabudovanej vody v dostatočnom množstve k hydratujúcim zrnám cementu, ktoré za týchto podmienok primárne zhydratujú na lepšie štrukturovanú a pevnejšiu gélovú hydratovanú fázu. V tomto hydratačnom procese zostáva k dispozícii menšie množstvo vody pre tvorbu Ca(OH)2, ktorý je menej štrukturovane vyzretý a menej pevný, pričom ako dôsledok tejto skutočnosti ľahšie karbonatuje v porovnaní s Ca(OH)2 vytvoreným v referenčnej vzorke. Z ÁV E R

Aj napriek výrazne nižšiemu množstvu cementu vo vzorke s IC (dôsledok granulometrie kameniva) sa TG analýzou (obr. 2 a tab. 3) preukázalo, že obsah hydratačných produktov Ca(OH)2 a CaCO3 v oboch vzorkách je približne rovnaký. Vzorka s IC dosiahla rovnaké množstvo hydratačných produktov ako referenčná vzorka, čo pri zníženom obsahu cementu nepriamo dokazuje vyšší stupeň hydratácie. Vzorka s IC obsahuje lepšie, pevnejšie zabudovanú vodu v gélových hydratačných produktoch (CSH a CAH gél). Príčinou môže byť kontinuálny prístup zabudovanej ošetrovacej vody v LWA k hydratujúcim zrnám cementu, ktoré za týchto podmienok primárne zhydratujú na lepšie štrukturovanú a pevnejšiu gélovú hydratovanú fázu. Publikované informácie sú čiastkovými závermi dizertačnej práce „Ošetrovanie plošných betónových konštrukcií proti strate vlhkosti“, ktorú materiálne podporili STU v Bratislave, TSÚS Bratislava, LIAS Vintířov, PCLA Ladce a BASF. Ing. Peter Briatka, PhD. e-mail: [email protected] [email protected] Ing. Ivan Janotka, CSc. oba: TSÚS Studená 3, 821 04 Bratislava Doc. Ing. Peter Makýš, PhD. Stavebná fakulta STU Radlinského 11 813 68 Bratislava

69

VĚDA A VÝZKUM

❚


DŘEVO-VLÁKNOBETONOVÉ KOMPOZITNÍ KONSTRUKCE – EXPERIMENTÁLNÍ PROGRAM ❚ TIMBER-FIBRE CONCRETE COMPOSITE STRUCTURES – EXPERIMENTAL PROGRAM

240 300

60

Vojtěch Petřík, Norbert Philipp Experimentální program poskytující rozsáhlý soubor dat popisujících chování spřažených kompozitních dřevo-vláknobetonových kon-

400

strukcí zahrnoval zkoušky k identifikaci mate-

140

800 1880

riálových charakteristik vláknobetonu a ultra-

140

400

vysokohodnotného vláknobetonu, smykových

1

parametrů spřažení a deformačního chování full-scale modelu spřažené dřevo-vláknobetonové konstrukce.

❚ The experimental program

providing an extensive collection of a data set

Tab. 1

Přehled materiálových zkoušek

Materiál

describing the behaviour of composite timberfibre reinforced concrete structures included tests of material characteristics of fibre

FRC UHPFRC

E-modul n [ks] 6 3

E [MPa] 29 017 50 467

❚

Tab. 1

Summary of materials tests

Pevnost v tlaku n [ks] fc [MPa] 13 43 6 144

Čtyřbodový ohyb n [ks] fct,fl [MPa] 5 4,01 5 15,22

reinforced concrete and ultra high performance fibre reinforced concrete, shear parameters of connection between the timber and fibre concrete parts of a composite structure and deformation behaviour of a full-scale model of composite timber-fibre reinforced concrete structures.

Cíleným a efektivním využitím charakteristických vlastností jednotlivých materiálů kompozitní konstrukce lze navrhnout konstrukční prvky vysoké únosnosti a vynikajících užitných vlastností. Při rekonstrukcích budov s dřevěnými stropy se k jejich zesílení často využívá poměrně subtilní železobetonové desky, spřažené různými typy spřahovacích prostředků. Známé jsou však i aplikace v novostavbách, ať už v prefabrikované nebo v monolitické podobě. Úlohou spřahovací desky je zajistit spolupůsobení jednotlivých dřevěných trámů a zvýšit jejich ohybovou tuhost, čímž výrazně roste zatížitelnost konstrukce, a zároveň redukovat nadměrné průhyby rekonstruovaných konstrukčních prvků. Mimořádně důležitou úlohu přitom hraje míra spřažení jednotlivých komponent, tedy schopnost přenosu smykových napětí spřahovacími prvky. Aplikací vláknobetonů (dále FRC – fibre reinforced concrete) a zejména moderních ultra vysokohodnotných vláknobetonů (dále UHPFRC – ultra high performance fibre reinforced concrete) lze spřažené dřevo-betonové konstrukce dále optimalizovat, snížit poměr zatížení vlastní tíhou, a tím zvýšit jejich užitnou hodnotu. Čás70

tečný řez spřaženou dřevo-vláknobetonovou kontrukcí je pro ilustraci řešené problematiky uveden na obr. 1. E X P E R I M E N TÁ L N Í P R O G R A M

Aproximace reálného chování spřažených dřevo-vláknobetonových konstrukcí je v současné době realizovatelná nelineární numerickou analýzou. Její výstižnost je však podmíněna implementací takových materiálových modelů, které lze verifikovat a kalibrovat na základě experimentálních poznatků. Realizovaný experimentální program poskytl k tomuto účelu širokou bázi dat, zahrnující materiálové charakteristiky FRC a UHPFRC, a zejména poznatky o deformačním chování spřažení FRC-dřevo a UHPFRC-dřevo a reálné kompozitní dřevo-vláknobetonové konstrukce prostřednictvím full-scale fyzikálních modelů. Destruktivní materiálové zkoušky Pro materiál vláknobetonové komponenty spřažené konstrukce byly zvoleny tyto varianty: • vláknobeton základní matrice s pevností v tlaku odpovídající třídě C25/30 (podle ČSN EN 206-1), s příměsí ocelových vláken délky 50 mm s koncovými háky (objemový podíl vláken 0,57 %). • ultra vysokohodnotný vláknobeton s příměsí ocelových mikrovláken délky 12 mm (objemový podíl vláken 1,5 %).

Vyrobeno bylo celkem třicet osm zkušebních těles, přičemž devět sloužilo k určení modulu pružnosti (6 FRC, 3 UHPFRC), devatenáct ke zkoušce v prostém tlaku (13 FRC a 6 UHPFRC), a deset ke zkoušce čtyřbodovým ohybem. Přehled provedených destruktivních materiálových zkoušek a průměrných pevnostních charakteristik udává tab. 1. Všechny testy proběhly při stáří vláknobetonů 28 dní. Deformační zkoušky čtyřbodovým ohybem byly provedeny na trámcích s délkou 700 mm o průřezu 150 x 150 mm. Zkoušky byly řízeny deformací nosníku s takovou rychlostí přírůstku deformace, která zaručila minimalizaci vlivu rychlosti zatěžování na pevnostní charakteristiky zkoušených materiálů. Diagram na obr. 2 znázorňuje porovnání průměrných hodnot působící síly v závislosti na deformaci pro FRC a UHPFRC. Vliv složení směsi a vysokého objemového podílu ocelových vláken se v případě UHPFRC v porovnání s FRC projevuje podstatně většími pevnostními charakteristikami, přičemž délka aplikovaných mikrovláken je rozhodujícím faktorem výraznějšího deformačního změkčení UHPFRC. Experimentálně zjištěné závislosti působící síly na průhybu jsou výchozím podkladem pro odvození konstitutivních vztahů (závislosti napětí na přetvoření), které bylo realizováno inverzní analýzou na základě vrstvič-


❚

1/2013

❚

100 90

napětí X [MPa]

síla [kN]

VĚDA A VÝZKUM

průměr FRC průměr UHPFRC

80 70


12 UHPFRC průměr UHPFRC 5%-kvantil

10

UHPFRC 95%-kvantil FRC průměr FRC 5%-kvantil FRC 5%-kvantil

8

60 50

6

40

4

30 20

2

10

0

0 0

1

2

3

4

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

průhyb [mm]

přetvoření J [-]

3

240

60

35 70 35

60

140

2

360 240

60

80 70

80

320

90

60

4a

4b

kového modelu pomocí speciálně vytvořeného programu v prostředí MS Excel. Odvozené pracovní diagramy v tahu pro obě varianty (FRC a UHPFRC) vláknobetonů v idealizované formě (průběh jednotlivých funkcí byl pro účely numerických simulací idealizován přímkami) znázorňuje diagram na obr. 3. Je zřejmé, že testované vláknobetony podle očekávání vykazují naprosPříčný řez

❚

to odlišné deformační chování. Zajímavé je rovněž porovnání rozptylů, resp. kvantilů. Odvozené konstitutivní vztahy budou dále použity pro nelineární numerické analýzy. Dosažené materiálové parametry jsou důležitým předpokladem zamýšlené optimalizace konstrukčního systému spřažených dřevo-vláknobetonových konstrukcí redukcí tloušťky spřahovací desky.

Obr. 3 Odvozené pracovní diagramy diagrams

❚

350 300 250

Obr. 5 Geometrie zkušebního tělesa (FRC-varianta) Fig. 5 Geometry of test specimen (FRC variant) Záznamy protlačovacích zkoušek

❚

Fig. 3 Derrived stress-strain

Obr. 4 Zkušební tělesa (UHPFRC a FRC varianta) specimens (UHPFRC and FRC variant)

Obr. 6 tests

Smykové zkoušky spřažení Smyková tuhost a únosnost spřahovacích prostředků všech typů spřažených konstrukcí zásadně ovlivňuje jejich deformační chování. Implementace správných materiálových modelů spřažení je esenciální z hlediska výstižnosti nelineárních numerických analýz dřevo-vláknobetonových konstrukčních systémů. Za účelem odvození materiálových parametrů spřažení pro následné ne-

Fig. 1 Cross section

Obr. 2 Záznam průměrných výsledků zkoušky čtyřbodovým ohybem Fig. 2 Averaged results of 4-Point-Bending-Tests

síla [kN]

Obr. 1

5

❚

Fig. 6

❚

Fig. 4

Test

200

❚

11-UHPFRC 12-UHPFRC 13-UHPFRC 14-FRC 15-FRC 16-FRC

150 100

Results of shear 50 0 0

2

4

6

8

10 posun [mm]

6

1/2013

❚


71

VĚDA A VÝZKUM

❚

SCIENCE AND RESEARCH Obr. 7 Detail dřevěných nosníků se spřahovacímí trny ❚ Fig. 7 Detail of timber beams with the connectors Obr. 8 Full-scale model kompozitní dřevoUHPFRC konstrukce ❚ Fig. 8 Full-scale model of the timber-UHPFRC composite structure Obr. 9 Uspořádání zkoušky full-scale modelu ❚ Fig. 9 Arrangement of the full-scale model test Obr. 10 Smyková trhlina v zatěžovaném nosníku, FRC varianta ❚ Fig. 10 Shear crack in the directly loaded beam Obr. 11 Průhyb středů přímo zatížených nosníků FRC a UHPFRC varianty ❚ Fig. 11 Deflection in the midpoint of the directly loaded beam for both FRC and UHPFRC variants

7 8

lineární numerické analýzy bylo laboratorně vyrobeno šest zkušebních těles, tři s tloušťkou FRC komponenty 60 mm, a tři s tloušťkou UHPFRC-komponenty 35 mm. Spřažení bylo realizováno speciálními vruty délky 150 mm a průměru 7,3 mm. Protlačovací zkoušky byly provedeny na pracovištích Kloknerova ústavu ČVUT v Praze. Dřevená komponenta je realizována z rostlého dřeva třídy C24. Rozměry zkušebního tělesa a průběh zkoušky jsou znázorněny na obr. 4 a obr. 5. Výsledkem zkoušky je závislost působící síly na zatlačení, na obr. 6 jsou tyto funkce zobrazeny pro všech šest zkušebních těles. Full-scale testy Vyrobena byla dvě zkušební tělesa délky 6,5 m a šířky 1,88 m s příčným řezem, zobrazeným na obr. 1. V případě FRC varianty byla tloušťka desky 60 mm, v případě UHPFR varianty pouze 35 mm. Spřažení bylo v obou případech realizováno spřahovacími vruty TCC ∅7,3 mm délky 150 mm, 72

aplikovanými pod úhlem 45° ve dvou řadách (tedy ve shodě se zkušebními tělesy pro protlačovací zkoušku). Návrh roztečí spřahovacích prvků byl proveden tak, aby respektoval předpokládaný průběh smykového namáhání ve spáře dřevo-beton. Minimální rozteč činila 80 mm a maximální 110 mm. Detailní pohled na zhlaví dřevěných trámů s aplikovanými spřahovacími trny zobrazuje obr. 7. Dřevo trámů odpovídalo třídě C24 ve smyslu ČSN EN. Rostlé dřevo bylo použito záměrně, neboť je cílem využít potenciál systému spřažených dřevo-vláknobetonových konstrukcí nejenom v novostavbách, ale také při rekonstrukcích. Výroba zkušebních těles proběhla v provozovně firmy Max Bögl GmbH. Postup betonáže spřahovacích desek respektoval požadavek na vysokou rovinnost horní plochy desek. Betonáž proběhla na vibrovacím stole s nosníky obrácenými tak, aby spřahovací prvky byly kryty požadovanou krycí vrstvou. Vyrobenou spřaženou konstrukci UHPFRC-dřevo zobrazuje obr. 8.

Za zmínku stojí vynikající pohledová kvalita horní plochy spřahovací desky z UHPFRC. Příčný trám, spojující zhlaví nosníků, slouží pouze k vyztužení konstrukce pro účely transportu, po usazení do zkušebního zařízení byl odstraněn před vlastní zkouškou. Vyrobená tělesa byla podrobena zkoušce čtyřbodovým ohybem, přičemž zatížení bylo zaváděno ve třetinách délky asymetricky, tedy nad podélnou osou jednoho z nosníků. Deformace systému byla měřena snímači průhybu s přesností 0,001 mm, umožňujícím měření deformací až do hodnoty 50 mm. Dále byl v podporových oblastech nosníku měřen vodorovný pokluz ve spáře mezi oběma komponentami. Uspořádání zkoušky je zobrazeno na obr. 9. Měření poskytlo v obou případech množství dat, která jsou v současnosti dále vyhodnocována. Na obr. 11 je uvedeno srovnání závislosti působící síly na průhybu středu přímo zatěžovaného nosníku pro obě zkušební tělesa. Podle očekávání je celková tuhost konstrukce se spřahovací deskou z UHPFRC tloušťky 35 mm nižší, než v případě desky tloušťky 60 mm z FRC. Při průhybu ca. 23 mm došlo k porušení dřevěného nosníku alternativy s FRC deskou smykovou trhlinou (obr. 10), provázené náhlým poklesem zatěžovací síly. V polovině rozpětí došlo rovněž k porušení vláknobetonové spřahovací desky ohybovou trhlinou. Při dalším zatěžování se trhlina dále rozevírala, při průhybu ca 27 mm došlo k dalšímu skokovému poklesu síly, načež byla zkouška přerušena. Spřažená konstrukce UHPFRC-dřevo vykazovala téměř lineární závislost působící síly na rostoucím průhybu, při hodnotě ca 42 mm byla zkouška pře-


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM

❚


9 11 síla [kN]

10

90 80 70 60

FRC

50

UHPFRC

40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50 průhyb [mm]

rušena, aby nedošlo k poškození snímačů. Na snímači průhybu středního nosníku byl nastaven nový nulový bod a zkouška pokračovala až do zatížení 110 kN, kdy průhyb dosáhl hodnoty 55 mm, a zkouška byla zastavena, aniž by došlo ke kolapsu zkušebního prvku. Zaznamenána byla ovšem ohybová trhlina v dřevěném zatěžovaném trámu v polovině jeho rozpětí. Z ÁV Ě R

Cílem příspěvku bylo podat ucelený přehled o realizovaném experimentálním programu v oboru kompozitních dřevo-vláknobetonových konstrukcí s využitím moderních ultravysokohodnotných vláknobetonů.

Detailní rozbor výsledků a jejich využití, včetně verifikací odvozených materiálových modelů, a problematika numerických simulací bude publikován v dalších z řady plánovaných článků o dřevo-vláknobetonových kompozitních konstrukcích. Provedené full-scale testy však prokázaly, že spřažené konstrukce dřevo-vláknobeton jsou vysoce únosné i při malých tloušťkách spřahovacích desek, zejména u tělesa s UHPFRC spřahovací deskou. I v případě porušení dřevěného nosníku jednoho z těles širokou smykovou trhlinou (obr. 10) nedošlo k celkovému kolapsu konstrukce, což ukazuje na její vysokou robustnost.

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu 103/09/2097 GAČR. Poděkování rovněž patří firmě Max Bögl GmbH za významnou podporu v přípravě a provedení prezentovaných výsledků. Ing. Vojtěch Petřík, Ph.D. Helika, a. s. Beranových 65, 199 21 Praha 9 tel.: 281 097 218 e-mail: [email protected] www.helika.cz Dipl.-Ing. Norbert Philipp Max Bögl Postfach 11 20, 92301 Neumarkt tel.: +49 9181 909 10213 email: [email protected] www.max-boegl.de

MĚSTA BEZ SMOGU SE VRACÍ 1. března 2013 startuje druhý ročník architektonické soutěže Města bez smogu! Po mimořádném úspěchu prvního ročníku vyhlašuje pořadatel soutěže společnost Českomoravský cement, a. s., další ročník. Úkolem je navrhnout objekt z betonu, který bude díky použití unikátního materiálu TX Active čistit vzduch ve svém 1/2013

❚

okolí. Hlavní cenou je odměna ve výši 50 000 Kč, připravena je také řada vedlejších cen a ceny z hlasování veřejnosti. Soutěž je určena studentům a tentokrát i mladým architektům do 35 let. Navštivte soutěžní stránky www.bezsmogu.cz, přihlaste se, pošlete svůj návrh a vyhrajte!


73

VĚDA A VÝZKUM

❚


HYDROIZOLAČNÍ KRYSTALIZAČNÍ NÁTĚRY A STĚRKY NA BÁZI SEKUNDÁRNÍ KRYSTALIZACE CEMENTU ❚ HYDROINSULATION COATINGS AND SCREEDS BASED ON SECONDARY CRYSTALLIZATION OF CEMENT Pavel Dohnálek, Rostislav Drochytka, Zdeněk Vávra, Václav Pumpr Článek představuje výsledky vývoje hydroizolačních krystalizačních nátěrů a stěrek prováděného ve spolupráci Betosan, s. r. o., a Fakulty stavební VUT v Brně v rámci projektu spolufinancovaného Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR. Tyto inovativní nátěrové materiály byly vyvíjeny na bázi sekundární krystalizace cementu (Xypex Admin) za současného použití odpadních surovin, jako jsou vysokopecní struska a elektrárenský popílek, se zaměřením na těsnost vůči různým agresivním chemikáliím. Článek se především zaměřuje na výsledky nestandardních experimentálních metod používaných v rámci tohoto projektu, jako např. měření pomocí speciálně zkonstruované aparatury pro zkoušky těsnosti povrchových úprav vůči agresivním chemikáliím.

❚ The article presents results of

development of crystallization hydroinsulation coatings and screeds, done in cooperation of Betosan s.r.o. with College of civil engineering of Technical university Brno, in the framework of a project co-financed by Ministry of industry and trade of the Czech Republic. These innovative coating materials were developed on the basis of secondary crystallization of cement with simultaneous use of waste materials, like blast furnace slag and fly-ash, focusing on impermeability against various aggressive chemicals. The article primarily focuses on the results of non-standard experimental methods used in the framework of this project, like testing using specially designed apparatus for testing of surface finishes against aggressive chemicals.

Nových poznatků v oblasti použití sekundární krystalizace jako hydroizolace betonu bylo v uplynulých cca pěti letech málo. Přitom se i v ČR a SR začala v širším měřítku prosazovat technologie bílých van s využitím těchto krystalizačních materiálů, bylo a je potřeba řešit ochranu objektů v zemědělství (hnojiva, silážní šťávy) a v mnohem širším měřítku se v rámci vstupu do Evropské unie uplatňují zvýšené nároky na ochranu spodních vod (čistírny odpadních vod, úložiště odpadů, manipulační plochy v třídírnách druhotného odpadu, záchytné vany a jímky v petrochemickém průmyslu aj.). Víceletý, částečně ze strany státu 74

spolufinancovaný, výzkumný projekt, ve spolupráci Betosan, s. r. o., a Fakulty stavební VUT v Brně, jmenovitě Prof. Drochytky, vedoucího Ústavu technologie hmot a dílců, si předsevzal hledat další, nová využití sekundární krystalizace betonu. Cílem projektu je formulace polymercementových nátěrů (dvoukomponentní systém s tekutou disperzní složkou) a stěrek (jednokomponentní práškový materiál) se zvýšenou plynotěsností, např. vůči vzdušnému CO2 a radonu, za využití sekundární krystalizace betonu a ověření jejich chemické odolnosti a nepropustnosti pro různé ekologicky nebezpečné kapalné látky. Jednou z dílčích etap výzkumného projektu byla konstrukce a praktické využití aparatury pro ověřování nepropustnosti betonů či malt s nanesenými krystalizačními nátěry a stěrkami vůči rozmanitým vodným roztokům či nevodným kapalinám. V minulosti bylo mnohokrát řečeno i prakticky ověřeno, že sekundární krystalizace betonu má schopnost účinně omezovat transport vody betonem. Nicméně bylo současně mnohokrát řečeno, že pro detailnější studium účinné dávky, ověření charakteru vlhkostního uložení zkušebních těles apod. se klasické zkoušky vodotěsnosti ukázaly jako velmi omezeně použitelné. Dopady na změny vnitřní struktury, rychlost utěsňování zkušebních těles, účinné množství přísady ve vztahu k obsahu cementu a další technologicky významné parametry se klasickou zkouškou vodonepropusnosti betonu dle ČSN EN 12 390-8 nedají detailně zkoumat. Jako výrazně citlivější se ukázala být zkouška propustnosti zkušebních těles vůči nevodným kapalinám. Z řady zkoušených médií se zejména jako velmi citlivá testovací kapalina ukázal být automobilový bezolovnatý benzin typu Natural, který penetruje strukturu betonu výrazně rychleji a zároveň hlouběji než voda, a proto lépe ukazuje na rozdíly v bariérových schopnostech mezi různými recepturami nátěrů než při použití vody. Více jak deset let staré zkoušky provedené na Kloknerově ústavu ČVUT v Praze, které byly ov-

šem primárně orientovány na praktické ověření účinnosti utěsňování betonu havarijních jímek ve stáčírnách PHM, ukázaly velmi přesvědčivě výrazné dopady těsnící přísady sekundární krystalizace betonu na transportní parametry ošetřených betonů. Proto bylo v rámci projektu přikročeno ke konstrukci vhodné zkušební aparatury pro otestování naformulovaných nátěrů a stěrek, za účelem výběru nejperspektivnějších receptur. Navíc tato aparatura umožňuje naprosto reálné, praxi blízké, ověření odolnosti povrchové úpravy vůči různorodým agresivním kapalinám. VÝVOJ A KONSTRUKCE P Ř E T L A K O V É A PA R AT U RY P R O ZKOUŠKY ODOLNOSTI VŮČI A G R E S I V N Í M K A PA L I N Á M

Nejprve byla provedena příprava na etapu projektu „Zhodnocení vlivu navržených hmot na zvýšení bariérových schopností betonu vůči průniku agresivních látek.“ V rámci této etapy byla ve spolupráci Synpo, a. s., a Betosan, s. r. o., zkonstruována aparatura pro přetlakové testování bariérových vlastností nově navržených nátěrů a stěrek vůči průniku různých agresivních médií. V případě této aparatury se specificky jednalo o bariérové vlastnosti vůči různým agresivním kapalinám. V rámci projektu bylo uvažováno s následujícími typy agresivních kapalin: • benzin typu Natural, • motorová nafta, • motorový olej, • brzdová kapalina, ředidlo (aceton). Jak je z předchozího výčtu patrno, jedná se buď o látky vysoce hořlavé, žíravé či těkavé nebo alespoň silně zapáchající. Současně většina uživatelů bariérových nátěrů má požadavek na odolání minimálnímu přetlaku alespoň 500 mm, někdy však i více. Zkušební plocha nátěru či stěrky musí být proto zatěžována sloupcem minimální výšky 500 mm, a tím pádem i příslušného minimálního objemu dané kapaliny. Z toho vyplývá nebezpečnost (hořlaviny, žíraviny) nebo nepříjemnost (zápach) provozování podobných zkoušek. Proto byla v rámci projektu sesta-


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM

❚


2 Obr. 1 Přetlaková testovací aparatura – celkový pohled ❚ Fig. 1 Overpressure testing apparatus – overall view

1

vena přetlaková aparatura pro zkoušky navržených nátěrů a stěrek, která umožnila testování povrchových úprav za použití minimálního množství dané agresivní kapaliny. Jedná se o principiálně jednoduchou aparaturu (obr. 1), která používá stlačený vzduch, v tomto případě dodávaný z tlakové lahve (alternativně z kompresoru), k vytvoření potřebného přetlaku na malou vrstvu agresivní kapaliny na testovaném vzorku. Úroveň přetlaku je regulována pomocí nastavitelného vodního sloupce (obr. 2) v rozmezí 500 až 1 000 mm a je jednotná pro všech osm testovacích míst aparatury. Zkoušený vzorek nátěru či stěrky je vždy nanesen na standardní, velmi porézní betonové těleso o průměru 100 mm a tloušťky 20 mm. Tento je poté upevněn se zkoušenou povrchovou úpravou na horním líci do rozebíratelné objímky z vysoce chemicky odolného plastu a dotěsněn gumovými o-kroužky. Objímka je chemicky odolným tmelem pevně přitmelena k obrácené násypce z laboratorního skla, která slouží jako zkušební komora (obr. 2). Přívod stlačeného vzduchu k vytvoření přetlaku z tlakové láhve přes regulační ventil je realizován systémem ventilů a plastových hadiček napojených na jednotlivá zkušební místa a jemnou regulaci pomocí nastavitelného vodního sloupce. V rámci projektu byla zvolena maximální doba sledování testovacího místa jeden týden (168 h). Sledování bylo prováděno několikrát denně, jednak přímou vizuální kontrolou odvrácené strany betonové testovacího tělesa na přítomnost průsaků a jednak pro kontrolu pomocí filtračního papíru umístěného v úkapové misce pod da1/2013

❚

ným testovacím místem. Pokud zkušební místo vykázalo průsak před dovršením 168 h, byl čas prvního průsaku zaznamenán a zkouška na daném místě byla ukončena. Jako výsledek byl brán vždy poslední zaznamenaný čas, kdy bylo testovací místo kontrolováno a nevykazovalo žádný průsak. V rámci provádění zkoušky byly odzkoušeny celkem tři vzorky dané receptury nátěrového systému se zatížením danou agresivní chemikálií. Bylo testováno šest receptur zatížených pěti agresivními chemikáliemi, tři vzorky od každé receptury, tedy celkem devadesát vzorků. Vzhledem k tomu, že aparatura umožňuje současné testování osmi vzorků, byl celý objem zkoušek proveden za přibližně tři měsíce. Navržené receptury nátěrů a stěrek V rámci 4. etapy projektu byly navrženy celkem dvacet čtyři receptury cementopolymerních nátěrů a stěrek. Dvanáct receptur bylo označeno jako nátěry (N1 až N12), konkrétně se jednalo o dvousložkový cementopolymerní systém s tekutou polymerní disperzí a sypkou cementovou složkou. Dvanáct receptur řady N se vzájemně lišilo jak úrovní obsahu krystalizační přísady (tři úrovně), tak obsahem odpadní příměsi popílku nebo vysokopecní strusky či jejich vzájemné kombinace. Zbývajících dvanáct receptur byly jednosložkové cementopolymerní stěrky (S1 až S12) s práškovou polymerní disperzí. Dvanáct receptur řady S se vzájemně lišilo jak úrovní obsahu krystalizační přísady (tři úrovně), tak obsahem odpadní příměsi popílku nebo vysokopecní strusky či jejich vzájemné kombinace.


Obr. 2 Detail testovacího místa s přívodem vzduchu (1), zátkou (2), laboratorní násypkou (3), vlepenou objímkou (4), testovací kapalinou (5) na testovaném nátěru (6) naneseném na podkladní betonové těleso (7) ❚ Fig. 2 Detail of testing the cell with an air inlet (1), plug (2), laboratory funnel (3), adhered collar (4), testing liquid (5), on tested coating (6), applied on substrate concrete specimen (7)

Odolnost vůči agresivním kapalinám – receptury řady S Z uvedeného souhrnu výsledků zkoušek penetrace agresivních kapalin na recepturách řady S vyplývá (tab. 1, obr. 3 a 4), že tyto jsou v součtu všech testovacích kapalin méně odolné, než receptury řady N. Receptury řady S jsou po dobu jednoho týdne plně odolné motorovému oleji, ale u všech dalších testovacích kapalin došlo k průsaku testovací kapaliny skrz zkoušenou stěrkovou hmotu na betonové podložce. Průměrná výdrž zkušebního místa při použití ředidla byla 109,6 h, v případě brzdové kapaliny 128,8 h, u motorové nafty 50 h a u benzinu typu Natural 33,6 h. Pro účely této práce je však zajímavější porovnání mezi jednotlivými recepturami řady S (S1, S2, S3), ze kterého můžeme vidět, že receptura S2 má výrazně lepší výdrže u jednotlivých testovacích kapalin než receptura S1, v sumě je rozdíl 11 %. Naopak receptura S3 má pouze o málo delší výdrže (v sumě o 2 %) než receptura S2, která má však pouze polovinu aktivní krystalizační látky. Z toho vyplývá, že u receptury S2 je dosaženo optimální dávky krystalizační přísady, kde zvýšení množství přísady na úroveň receptury S3 vede ke zlepšení vlastností, které je na hraně měřitelnosti. Naopak nižší dávka krystalizační přísady u receptury S1, oproti S2, je vykoupena citelně horšími vlastnostmi (rozdíl 11 %) výsledné stěrkové kompozice. 75

❚

VĚDA A VÝZKUM

SCIENCE AND RESEARCH ❚

Tab. 1 Souhrn výsledků měření průsaku agresivních kapalin from testing of penetration of aggressive liquids

Receptura

Součet [h]

Ředidlo [h]

S1 S2 S3 N1 N2 N3 Průměr S Průměr N

451,6 503,5 514,7 617,3 635,5 648,4 489,9 633,7

91,7 116,3 120,7 168 168 168 109,6 168

Motorový olej [h] 168 168 168 168 168 168 168 168

Tab. 1

Brzdová kapalina [h] 122,7 130,3 133,3 168 168 168 128,8 168

Tab. 2 Výsledky měření plynotěsnosti – nátěrové materiály testing – coating materials

❚

x2

x

Konstanta

R2

N1 N2 N3 Průměr

1,03E-05 1,75E-05 3,00E-05 1,93E-05

-0,01 -0,013 -0,0172 -0,0134

6,0078 5,957 5,9777 5,9808

0,9999 0,9999 0,9997 0,9998

Tab. 3 Výsledky měření plynotěsnosti – stěrkové materiály testing – screed materials

❚

x2

x

Konstanta

R2

S1 S2 S3 Průměr

9,00E-05 9,78E-05 1,38E-04 1,09E-04

-0,0357 -0,0399 -0,0443 -0,04

5,9072 5,6492 5,4523 5,6696

0,9957 0,9914 0,9824 0,9898

76

Obr. 3 Porovnání času bez průsaků – rozdíl mezi recepturami řady S a N ❚ Fig. 3 Comparison of time without leakage – difference between formulas of S and N line

Benzín Natural [h] 26,8 36,7 37,3 52,1 65,7 66,7 33,6 61,5

Obr. 4 Porovnání součtů času bez průsaku ❚ Fig. 4 Comparison of sum of time without leakage Obr. 5 Aparatura pro zkoušení prostupu plynů povrchovými úpravami ❚ Fig. 5 Apparatus for testing gas penetration through surface treatments Obr. 6 Plynotěsnost – porovnání receptur N1 a S1 ❚ Fig. 6 Gas tightness – comparison of N1 and S1 formulas

Results of gas-tightness

Zůstatkový tlak Čas poklesu po 25 min tlaku o 1 kPa [kPa] [h:min:s] 4,68 0:19:42 4,39 0:15:51 4,01 0:11:36 4,36 0:15:43

Tab. 3

Materiál

a mezi N3 a N2 celých 18 %, což neodpovídá výsledkům dosaženým u testování s benzinem. Nicméně z celkového srovnání výsledků vyplývá, že receptura N2 se jeví jako nejvhodnější, vzhledem k poměru dosahovaných výsledků a přidané krystalizační přísady.

Results of gas-tightness

Zůstatkový tlak Čas poklesu po 30 min tlaku o 3 kPa [kPa] [hod:min:s] 2,33 0:20:39 2,1 0:16:41 1,86 0:14:42 2,1 0:17:21

Z K O U Š K Y P R O S T U P U P LY N Ů P O V R C H O V Ý M I Ú P R AVA M I

Další součástí výzkumného projektu bylo zkoušení navržených stěrek a nátěrů na prostup plynů. Konkrétně zejména vzduchu, a tím pádem i vzdušného CO2, dále radonu pro případnou následnou certifikaci výsledných materiálů jako protiradonová bariéra. Na testování prostupu vzduchu navrženými nátěry a stěrkami byla zkonstruována jednoduchá zkušební aparatura (obr. 5) umožňující uchycení betonových vzorků s danou povrchovou úpravou. Na povrch testovaného povrchu pů-

proto demonstrovány pouze u výsledků měření s motorovou naftou a benzinem Natural. Výrazné rozdíly receptur se projevily zejména u výsledků benzinu Natural, kde má kompozice N2 o celých 39 % delší výdrž než receptura N1. Receptura N3 má pouze o 1,5 % delší časovou výdrž než receptura N2. U motorové nafty jsou rozdíly receptur jinak rozloženy. Mezi N2 a N1 je rozdíl pouze 7,5 % 168,0

168,0

168,0 168,0

Rozdíl času bez průsaku [h]

168,0 144,0 120,0

128,8 109,7

Průměr S 68,3

96,0 72,0

Průměr N

61,3

49,9 33,7

48,0 24,0 0,0 Ředidlo

Motorový olej

Brzdová kapalina

Motorová nafta

Benzín natural

Testovací kapalina

3 700,0 Součet časů bez průdsaku [h]

Odolnost vůči agresivním kapalinám – receptury řady N Z uvedeného souhrnu výsledků testování penetrace agresivních kapalin (tab. 1) na recepturách řady N vyplývá, že tyto jsou v součtu všech testovacích kapalin odolnější, než receptury řady S (obr. 3 a 4). Receptury řady N jsou po dobu jednoho týdne plně odolné ředidlu (aceton), motorovému oleji a brzdové kapalině, ale u nafty a benzínu došlo k průsaku testovací kapaliny skrz zkoušenou nátěrovou hmotu na betonové podložce. Průměrná výdrž testovacího místa při použití motorové nafty byla 68,2 h a v případě benzínu Natural pak 61,5 h. Pro účely této práce je však zajímavější porovnání mezi jednotlivými recepturami řady N (N1, N2, N3). Z tohoto porovnání můžeme vidět, že receptura N2 má výrazně lepší výdrže u jednotlivých testovacích kapalin než receptura N1, v sumě je rozdíl o 3 %. Naopak receptura N3 má pouze o málo delší výdrže (v sumě o 2 %) než receptura N2, která má však pouze polovinu aktivní krystalizační látky. Tyto velmi malé rozdíly mezi jednotlivými recepturami jsou dány stejnou výdrží všech receptur na celou testovanou dobu (168 h) u ředidla, motorového oleje a brzdové kapaliny. Rozdíly jsou

Motorová nafta [h] 42,4 52,2 55,4 61,2 65,8 77,7 50 68,2

Tab. 2

Materiál

Summary of results

650,0

617,0

635,7

648,0

600,0 550,0 503,5

515,5

500,0 451,1 450,0 400,0 S1

4

S2

S3

N1

N2

N3

Receptura


❚

1/2013

VĚDA A VÝZKUM

5a

❚

5b

sobí přetlak daného plynu, v tomto případě vzduchu na úrovni 5 kPa. Po stabilizaci počátečního přetlaku je uzavřen přívod plynu z tlakové láhve a je aktivován digitální dataloger měřící postupný pokles tlaku ve zkušební komoře, který je daný pouze prostupem plynu testovanou povrchovou úpravou. Digitální záznam je poté analyzován v počítači, kde je zejména sledována směrnice přímky proložené grafem naměřených dat, zůstatkový tlak v aparatuře po daném čase (25 nebo 30 min) a čas poklesu tlaku v aparatuře o 1 nebo 3 kPa.

Přetlak v testovací komoře [kPa]

Výsledky zkoušek prostupu plynů povrchovými úpravami Výsledky měření jsou shrnuty v tab. 2 a 3. Z porovnání výsledků je zřejmé, že nátěrové kompozice mají výrazně lepší odolnosti vůči prostupu vzduchu oproti materiálům stěrkovým (obr. 6), jak bylo původně předpokládáno. Hlavními výsledky jsou porovnání jednotlivých re-

ceptur v rámci daného typu receptury, tedy zvlášť mezi nátěry a stěrkami. Mezi nátěry se dle všech naměřených výsledků jako nejlepší ukázala receptura N1, která vykázala nejvyšší zůstatkový tlak po 25 min na úrovni 4,68 kPa, výrazně delší čas poklesu tlaku v testovací komoře o 1 kPa, konkrétně 19 min a 42 s, nejlepší koeficienty proložené spojnice trendu. Mezi stěrkovými materiály se dle naměřených výsledků jako nejlepší jeví receptura S1 ve všech sledovaných parametrech: zůstatkový tlak po 30 min byl naměřen na úrovni 2,33 kPa, čas poklesu tlaku v testovací komoře byl v průměru 20 min 39 s, proložená polynomiální spojnice trendu měla nejpříznivější koeficienty. Jak bylo popsáno v sekci experimentálních výsledků, v kategorii cemento-polymerních nátěrových receptur byla z pohledu provedené experimentální zkoušky plynotěsnosti jako nej-


lepší vyhodnocena receptura nátěru N1. Tato receptura se odlišuje od receptur N2 a N3 dávkou krystalizační přísady, která je v tomto případě nejnižší. To poukazuje na fakt, že přídavek příliš velkého množství krystalizační přísady je z pohledu plynotěsnosti, ale i z pohledu ekonomického kontraproduktivní. Výsledek je však nutné vyhodnotit spolu s výsledky ostatních experimentů a zvolit recepturu s optimální kombinací všech sledovaných vlastností. Podobně v kategorii cementopolymerních stěrkových receptur byla jako nejlepší vyhodnocena receptura S1, která se odlišuje od receptur S2 a S3 dávkou krystalizační přísady. Konkrétně S1 obsahuje ze sledovaných receptur nejnižší množství krystalizační přísady. Jak již bylo řečeno, tento výsledek je nutné použít pouze jako dílčí v rozhodování o finální receptuře jako výsledku výzkumného projektu. Z ÁV Ě R

Z uvedených experimentálních postupů a jejich výsledků vyplývá, že cementopolymerní nátěry a stěrky s přídavkem krystalizační přísady mají výbornou chemickou odolnost vůči různým agresivním kapalinám. Zároveň se použité experimentální postupy ukázaly jako prakticky použitelné pro rozlišení mezi jednotlivými recepturami nově navržených nátěrů a stěrek s krystalizační přísadou. Na základě uvedených výsledků a výsledků dalších nezávislých zkoušek bylo rozhodnuto o nejperspektivnější receptuře nátěrové a stěrkové hmoty, která byla následně podrobena dalším zkouškám a optimalizaci. V současné době jsou tyto inovativní materiály již dostupné na trhu pod obchodními názvy Corofix a Coroflex. Tento projekt je spolufinancován Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR. Text článku byl posouzen odborným lektorem.

Ing. Pavel Dohnálek, Ph.D. e-mail: [email protected] Ing. Zdeněk Vávra Ing. Václav Pumpr, CSc. všichni: Betosan, s. r. o.

Čas [h : min]

www.betosan.cz Prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. ÚTHD FAST VUT v Brně

6

1/2013

e-mail: [email protected]

❚


77

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ O P T I M A L I Z A C E D R ÁT K O B E T O N U N A Z Á K L A D Ě P O Č Í TA Č O V É SIMULACE

O C E N Ě N Í B E T O N O VÁ KONSTRUKCE ROKU P R O „ C R O M AT I C O “

C-S-H: POSLEDNÍ VÝVOJ V O B L A S T I U RY C H L O VÁ N Í TVRDNUTÍ BETONU; ČÁST 1

Článek představuje nový simulační program, který je schopen poskytovat na základě analýzy tvaru formy včetně vnitřních překážek, objemu badie, sklonu a průměru plnícího zařízení, charakteristik betonové směsi a drátků, informace o rozmístění a směru drátků v konečném betonovém produktu. Výzkum byl zaměřen na samozhutnitelné betony a modelování jejich pohybu ve formě či bednění během ukládání betonu.

Titul Betonová konstrukce roku 2011 získala v Estonsku zvuková konstrukce „Cromatico“ postavená v Tallinu. Autorem díla je německý sochař Lukas Kühne. „Cromatico“ je „zviditelněním“ hudební chromatické stupnice. Dílo sestává z dvanácti betonových dutých hranolů (což představuje jednu oktávu černých a bílých kláves piana). Uvnitř každého hranolu zní ozvěna v jiné výšce. Podle autora je projekt „Cromatico“ součástí dlouhodobého mezinárodního projektu Tallin evropské město kultury 2011 a byl navržen ve spolupráci s mezinárodní kulturní platformou Tuned City (Znějící města, www.tunedcity.net).

Používání urychlovačů tvrdnutí betonu bylo v Německu ještě nedávno odmítáno, protože se nedal vyloučit jejich nepříznivý vliv na procesy koroze výztuže. Zdá se však vhodné revidovat tento přístup zejména ve vztahu ke konceptu Crystal Speed Hardening a možnostem sledovat celý proces v nano úrovni. Článek popisuje nové možnosti použití syntetických vápenosilikátových hydrátů jako krystalizačních jader.

Posudek komise: „Skulptura je náročné technické dílo, v kterém se umělcova představa zviditelnění zvuků skrze jejich cestu různými objemy potkala s technickou realizací. „Cromatico“ dává betonu novou roli akustického prvku. Kvalita betonářských prací musela být precizní. Instalace je také velmi úspěšně zasazena do okolního prostředí.“ Soutěž o titul Betonová konstrukce roku se v Estonsku konala už po dvanácté. Více informací najdete na: www. betoon.org, http://betoon.org/sisu/ ehitis/AB-2011-nominendid/.

NOVÉ FIREMNÍ SÍDLO T E L E F Ó N I C Y V E Š PA N Ě L S K É BARCELÓNĚ

Karlstetter Ch., Latz A., Leiss N., Niedziela D.: Simulationsbasierte Optimierung von Stahlfaserbeton, BFT International 01-2013,

Dittmar S., Hauch H. G., König R.: C-S-H: Modernes Konzept zur Erhärtungsbeschleunigung, Teil 1, BFT International 01-2013, str. 44–51

str. 52–59

P Ř E T VÁ R N É C H O VÁ N Í ŽELEZOBETONOVÝCH DESEK P Ř I Z AT Í Ž E N Í N Á R A Z E M

Článek popisuje rozsáhlý experimentální výzkum patnácti betonových desek. Pro analýzu chování železobetonových desek pod zatížením přetvořením o velké rychlosti byly připraveny experimenty, při nichž bylo na čtvercovou betonovou desku o straně 1 m a tloušťce 0,15 m pouštěno závaží z výšky až 9 m. Byly zkoušeny desky z betonu o různých tlakových pevnostech a bylo porovnáváno chování desek z betonů běžných pevností (C20/25) s deskami z betonů vysokopevnostních (HPC, C70/85) a ultra vysokopevnostních (UHPC, fc,cube = 184 MPa). Předmětem analýzy byl i příspěvek různých typů výztuže (ocelová tkanina a tkanina z uhlíkových vláken) k zvýšení pevnosti desek. Bylo sledováno přetvoření betonu na horním povrchu desky a přetvoření výztuže při spodním povrchu desky. Na základě měřených přetvoření bylo popsáno lokální a globální chování betonové desky během nárazu zatížení. Vedle měřených přetvoření byly detailně prozkoumány i všechny projevy poškození při obou površích desek a byly porovnány desky vyztužené textilní výztuží obou typů s deskami bez zpevňující výztuže.

Koivisto M.: „Cromatoco“ ääniveistos, Vuoden 2011 Betoirakenne Virossa, betoni 4 2012,

Článek popisuje výstavbu 118 m vysoké (27 poschodí) věžovité budovy na půdoryse nepravidelného čtyřúhelníku. Základní uspořádání nosné konstrukce odpovídá systému „tube-in-tube“. Vnitřní železobetonové jádro spolupůsobí s konstrukcí fasády. Prvky systému jsou spojeny železobetonovými stropy. Přestože základem systému je svislé tuhé jádro, příspěvek fasádního systému, který tvoří vnitřní svislé a vnější šikmé sloupy, je také velmi významný. Mrakodrap je dobrým příkladem synergické interakce ve spolupráci inženýra a architekta.

str. 92–93 Martínez Calzón J., Ceriani L., Bartalotta P.:

Beckmann B., Hummeltenberg A., Weber T.,

Diagonal ZeroZero Tower for the New Telefónica

Curbach M.: Strain Behaviour of Concrete Slabs

Headquarters in Barcelona, Spain,

under Impact Load, Structural Engineering

Structural Engineering International 4/2012,

International 4/2012, str. 562–568

str. 569–573

78


❚

1/2013

AKTUALITY

TVORBA ETRINGITU V RŮZNÝCH PODMÍNKÁCH ULOŽENÍ A PŘI RŮZNÉM M E C H A N I C K É M Z AT Í Ž E N Í

Článek popisuje výzkum uskutečněný na univerzitě v německých Cáchách, který byl zaměřen na analýzu poškození konstrukčních prvků vyrobených z betonu vysoké tlakové pevnosti. Byl sledován vliv různých charakteristik vstupních materiálů a působení povětrnosti v kombinaci s dynamickým zatížením na vznik a šíření mikrotrhlin a odprýskávání materiálu. Při sledování rozvoje poškození elektronovým mikroskopem bylo v cementové matrici odhaleno poměrně velké množství etringitu. Výsledky zkoušek ukázaly, že etringitové formace v kompozitních materiálech na bázi cementu mohou vzniknout bez kontaktu se sírou z vnějšího prostředí. Tento proces může začít velmi rychle – během šestnácti týdnů. Přestože tato fáze není významná pro makroskopické projevy poškození, autoři článku ji označují za jistý indikátor poškození, ke kterému může na konstrukčním prvku dojít později.

tinových stropních panelů už označovalo své produkty značkou CE, sedm výroben betonových trub a trubek získalo schválení označovat své produkty značkou CE a třináct výroben předpjatých betonových prvků procházelo autorizačním řízením k používání značky CE. Značka CE sama o sobě není garancí toho, že označený produkt bude vhodný pro použití v určité konstrukci v určité zemi. To je třeba mít stále na mysli při dovozu výrobku s označením CE z jiné země. Návrh, užití stavebních výrobků a stavební práce se stále řídí národními regulativy, např. Finským stavebním zákonem, který předepisuje např. mrazuvzdornost pro nosné konstrukce a fasády budov. Suikka A.: Betoniituotteiden CE-merkintä laajenee, betoni 4 2012, str. 60–63

❚

TOPICAL SUBJECTS

V Ý Z N A M N Ý S TAV E B N Í I N Ž E N Ý R : EDUARDO TORROJA (1899–1961)

V článku jeho autoři vzpomínají na významného španělského stavebního inženýra, který svými projekty předčil svou dobu. Po otci, který byl matematikem a architektem, zdědil zájem o geometrii a umění. Do své knihy „Philosophy of Structures“ (1958) vložil dvě zdánlivě nesourodé části: The Aesthetic Expression a Line and Surface, protože měl vztah k oběma. Vedle relativně známých hyperbolických a dalších plošných konstrukcí však navrhnul i konstrukci apsidy kostela v Pont de Suert jako logaritmickou spirálu na kruhové řídící křivce. Pergola kolonády budovy Construction and Cement Institute (1934, dnes Eduardo Torroja Institute) je tvořena řadou železobetonových žeber ve tvaru Ber-

Nobis Ch., Brameshuber W.: Ettringitbildung bei unterschiedlichen Lagerungs-bedingungen und mechanischer Belastung, BFT International 11-12-2012, str. 34–41

O Z N A Č O VÁ N Í B E T O N O V Ý C H VÝROBKŮ ZNAČKOU CE SE ROZŠIŘUJE

Na základě nové evropské Směrnice pro stavební výrobky se označení CE stává povinné pro všechny státy EU, Norsko a Island od 1. července 2013. Směrnice má největší dopad ve Finsku, Velké Británii, Švédsku a Irsku, kde zatím označení CE nebylo povinné a užívalo se jen velmi málo. První stavební produkt, pro který bylo označení CE používáno, byl v roce 2001 cement. Ve Finsku byly před pár lety označovány značkou CE, jako první betonový produkt, dutinové stropní panely, protože v jejich případě značka CE nahradila předchozí národní typ schválení. Betonářský průmysl v současnosti prezentuje připravenost k značení svých výrobků značkou CE ve spolupráci s certifikačním úřadem. V listopadu 2012 všech dvacet výroben du1/2013

❚

BETONOVÉ VRÁNY NA STĚNĚ BYTOVÉHO DOMU

Neobvyklým prvkem fasády nového bytového domu v Tampere je osm betonových vran sedících na bidýlkách vystupujících z fasády a pozorujících život na ulici. Jeden pár bidýlek zůstal volný pro skutečné ptáky, kteří by se případně chtěli připojit k těm betonovým. Sochař Pertti Kukkonen vytvořil své dílo zvané „Vraní zábava“ („Variksen peli“) z betonu. Ocelová bidýlka byla zahrnuta už v projektu a byla na fasádu instalována při výstavbě domu. Minimalistická „Vraní zábava“ může být interpretována různými způsoby, např. přináší humor či oživení do veřejného prostoru, do míst, kde je humor jen zřídka vidět. Podle umělců lze dílo interpretovat jako určité symbolické podobenství lidského chování.

nouliho lemniskaty. Eduardo Torroja si byl dobře vědom rozsáhlých možností betonu jako konstrukčního materiálu, ale byl si i vědom, protože na rozdíl od mnohých jiných akademiků aktivně projektoval a vedl realizaci staveb, že je zde ještě mnoho nevyřešených otázek. Proto se velmi významě zasazoval o teoretický a experimentální výzkum betonu. Corres H., Leon J.: Eminent Structural Engineer: Eduardo Torroja (1899-1961), Structural Engineering International 4/2012, str. 581–584

Koivisto M.: Betonivarikset saapuivat Tamperee, betoni 4 2012, str. 38–40


79

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE

❚

STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

ŠPECIÁLNE POŽIADAVKY NA VODONEPRIEPUSTNÉ ČASTI BETÓNOVÝCH KONŠTRUKCIÍ BUDOV ❚ SPECIAL REQUIREMENTS FOR WATERTIGHT PARTS OF CONCRETE BUILDINGS STRUCTURES Juraj Bilčík, Igor Halaša Podzemné priestory budov sa v súčasnosti často navrhujú a zhotovujú ako vodonepriepustné betónové konštrukcie. Napriek dlhoročným skúsenostiam s touto technológiou sa stále vyskytuje veľa porúch v dôsledku chýb pri ich navrhovaní a zhotovovaní. Táto skutočnosť bola podnetom na vydanie Smernice pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – biele vane (2012). V príspevku sa uvádzajú vybrané požiadavky na tento progresívny typ zakladania, ktoré sa nenachádzajú v eurokódoch na navrhovanie. ❚ Underground spaces of buildings are currently often designed and executed as watertight concrete structures. Despite many years of experience with this technology, many failures still occur due to errors in their design and execution. This was the impulse for issuing the Guideline for Watertight Concrete Structures – White Box. This paper presents selected requirements for this progressive type of foundation structures that are not included in the Eurocodes for design.

Betón má v konštrukcii okrem nosnej funkcie často aj iné úlohy: vodonepriepustnosť, ohňovzdornosť a pod. Vodonepriepustnosť betónu sa v minulosti požadovala predovšetkým pre hydrotechnické stavby. V posledných dekádach sa rozšírila i na konštrukcie, ktoré sú vystavené účinkom podzemnej vody, napr. podzemné časti budov, podzemné garáže a tunely. V minulosti boli tieto konštrukcie chránené povrchovými hydroizoláciami na báze asfaltov alebo plastov. Ak hydroizoláciu zabezpečuje betón svojou vodonepriepustnosťou, má to viaceré výhody: • zmenšenie počtu pracovných postupov (odpadne zhotovenie izolácie a jej ochrana), • ľahšia lokalizácia a oprava prípadných netesností, • betón má väčšiu životnosť ako povrchové izolácie. Pre podzemné konštrukcie, kde má betón aj hydroizolačnú funkciu, sa zaužíval názov biele vane (ďalej BV). Ich výhody sú natoľko zrejmé, že dosiahli – tak, ako to je už dlhšie v zahraničí – dominantné postavenie pri zakladaní budov aj v ČR a SR. Česká betonárska spoločnosť (ČBS) vydala v roku 2007 druhé vydanie pub80

likácie Bílé vany: vodotěsné betonové konstrukce – technická pravidla ČBS 02 [1]. Technické pravidlá sú prekladom rakúskej smernice [2]. V marci 2012 vydala Slovenská komora stavebných inžinierov Smernicu pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – biele vane (ďalej SmeBV) [3] (obr. 1). SmeBV je kompatibilná s európskymi normami (eurokódy) na navrhovanie betónových konštrukcií a dopĺňa ich o špeciálne požiadavky súvisiace s navrhovaním, zhotovovaním a skúšaním vodonepriepustných betónových konštrukcií. Potreba vydania tejto smernice vyplynula jednak z nedostatku poznatkov o zásadách navrhovania a zhotovovania BV v praxi, ako aj rozdielnych podmienok, ktoré sa prejavili pri používaní nemeckej alebo rakúskej smernice na Slovensku. Pre ilustráciu možno uviesť požiadavku rakúskej smernice používať na BV cementy bez trikalciumaluminátu (C3A). V čase prác na smernici sa takéto cementy na Slovensku nevyrábali. SmeBV predstavuje súčasný stav poznania, najmä na základe v Nemecku publikovaných odborných [4], [5], [6] a vedeckých prác [7], [8], vlastných poznatkov a skúseností autorov. Podmienky pôsobenia podzemnej vody a zemnej vlhkosti (triedy namáhania) a stupne vodonepriepustnosti (triedy využívania) sú prevzaté z nemeckej smernice [4]. SmeBV je praktickou pomôckou na navrhovanie, zhotovovanie a údržbu BV. Pri dodržaní v smernici uvedených požiadaviek by mala byť dosiahnutá požadovaná používateľnosť a trvanlivosť BV. INFORMÁCIE O OBSAHU SMERNICE

Pri tvorbe SmeBV bola snaha v maximálnej miere využiť aktuálne znenie eurokódov a uvádzať iba špeciálne požiadavky a doplnky, ktoré sú odlišné alebo sa neuvádzajú v eurokódoch. Pri navrhovaní BV sa vychádza z návrhu konštrukcie na medzné stavy únosnosti od účinkov priameho zaťaženia. Návrh podľa SmeBV zohľadňuje predovšetkým špecifické požiadavky a aplikačné pravidlá pre používateľnosť a trvanlivosť vodonepriepustných betónových konštrukcií.

1

P R E D P O K L A D Y U P L AT N E N I A SMERNICE

Podľa smeru tesniacej funkcie možno konštrukcie rozdeliť do dvoch skupín. Prvú skupinu tvoria konštrukcie, ktoré bránia presakovaniu podzemnej vody do vnútorných priestorov stavby. Do tejto skupiny patria podzemné konštrukcie budov, technologické šachty, kolektory, podzemné parkovacie garáže, tunely a pod. Do druhej skupiny sa zaraďujú konštrukcie, ktoré sa využívajú na zadržiavanie vody v konštrukcii. Do tejto kategórie patria nádrže, kanalizačné zberače, vodovodné potrubia a pod. SmeBV platí primárne pre prvú skupinu. Sú to najmä podzemné priestory budov, navrhované a zhotovované podľa EN 1992, EN 206-1 a EN 13670, kde má betón popri nosnej funkcii aj úlohu tesnenia proti podzemnej vode a zemnej vlhkosti. Vodonepriepustné betónové konštrukcie sú, čo sa týka priesaku vody, rovnocenné konštrukciám s vonkajšími plošnými hydroizoláciami. Pravidlá uvedené v SmeBV je možné primerane použiť aj pre iné typy betónových konštrukcií. SmeBV neplatí pre tunely a mosty, aj keď i pre tieto stavby možno použiť koncepciu BV. V dopravných stavbách sa koncepcia BV využíva najmä pre hĺbené časti tunelov, podjazdov, podchodov a galérií. Hĺbené úseky sa budujú v otvorenej stavebnej jame a po vybudovaní konštrukcie sa zasypú. V razených úsekoch, ktoré


❚

1/2013


sú budované banským spôsobom, sa systém BV používa zriedkavo. PODMIENKY PÔSOBENIA PODZEMNEJ VODY

Pri návrhu vodonepriepustnej betónovej konštrukcie treba zohľadniť podmienky pôsobenia podzemnej vody a zemnej vlhkosti. Na základe ich posúdenia sa stanoví trieda namáhania BV. Tab. 3.1 v SmeBV obsahuje vysvetlivky k obom triedam namáhania a ich porovnanie. Pre trvanlivosť konštrukcie je dôležité aj zistenie druhu a koncentrácie agresívnych látok v zemine a podzemnej vode. Za účelom analýzy zeminy a podzemnej vody a na určenia návrhovej výšky hladiny podzemnej vody treba pred projektovaním urobiť geotechnický prieskum. Vodonepriepustná časť konštrukcie sa navrhne na najvyššiu hladinu podzemnej, ložiskovej, prípadne záplavovej vody, ktorá sa, na základe dlhodobých meraní alebo predpokladaných podmienok, môže vyskytnúť počas plánovanej životnosti stavby. P O Ž I A D AV K Y N A K VA L I T U PODZEMNÝCH PRIESTOROV

Na základe jednoznačných požiadaviek investora na účel využívania podzemných priestorov sa stanoví trieda využívania (stupeň vodonepriepustnosti). Tab. 3.2 v SmeBV obsahuje vysvetlivky k triedam využívania a príklady použitia. Podrobnejšie rozdelenie triedy A pre zvýšené nároky na kvalitu prostredia podzemných priestorov uvádza [5]. VODONEPRIEPUSTNÝ BETÓN

V súvislosti s rozšírenou výstavbou vodonepriepustných betónových konštrukcií treba spresniť význam označení vodotesný a vodonepriepustný materiál. Vodotesný (wasserdicht, waterproof) materiál je definovaný ako materiál, do ktorého neprenikne tlaková voda, kým do vodonepriepustného (wasserundurchlässig, watertight) materiálu pre-

❚


nikne voda do určitej hĺbky. Ako vodonepriepustná sa betónová konštrukcia označuje vtedy, ak od účinku tlakovej vody nevzniknú na vzdušnej strane viditeľné priesaky. Aj keď betón nie je z fyzikálneho hľadiska vodotesný, cez prvok hrubší ako 150 mm prechádza na vzdušnú stranu len veľmi malé množstvo voľnej zámesovej vody, ktorá nie je viazaná hydratačnými produktmi [6]. Na vzdušnej strane zostáva betónový povrch suchý, lebo transportná kapacita vzduchu je pri bežnom vetraní o jeden rád vyššia ako množstvo vodnej pary uvoľnenej pri vysychaní betónu. Vodonepriepustnosť betónu sa preukazuje skúškou presiaknutia tlakovou vodou podľa EN 12390-8. Ako vodonepriepustný sa označuje betón, ktorého maximálny priesak pri skúške neprekročí 50 mm [9]. Takýto betón je nielen vodonepriepustný, ale aj trvanlivý a pri vhodnom zložení dobre odoláva účinkom chemicky agresívneho prostredia. Model transportu vlhkosti v betóne je zobrazený na obr. 2. Ohraničenie hodnoty w/c nemá obmedziť iba hĺbku priesaku vody pod tlakom (oblasť tlakovej vody), ale aj celkový transport vlhkosti cez hrúbku betónového prvku, predovšetkým v oblasti kapilárnej nasiakavosti, aby mladý betón na vzdušnú stranu odvádzal difúziou vodnej pary iba vlastnú vlhkosť. Hĺbka priesaku vody v správne navrhnutom, spracovanom a ošetrovanom betóne dosahuje najviac 70 mm. Na vzdušnej strane prebieha odparovanie vlastnej vlhkosti zatvrdnutého betónu. Difúzna oblasť dosahuje hrúbku 40 až 80 mm [10]. Hrúbka vodonepriepustného betónového prvku (stena, základová doska) by mala byť navrhnutá tak, aby nedošlo k prekrývaniu kapilárnej a difúznej oblasti. Vytvorenie jadrovej oblasti, v ktorej neprebieha kapilárna nasiakavosť ani difúzia vodnej pary, zabráni transportu vlhkosti z návodnej na vzdušnú stranu prvku.

K O N C E P C I E N ÁV R H U A Z H O T O V O VA N I A

Navrhovanie podľa SmeBV zohľadňuje špecifické požiadavky na používateľnosť a trvanlivosť vodonepriepustných betónových konštrukcií. Pri ich navrhovaní sa vychádza z návrhu konštrukcie na medzný stav únosnosti, kde sa jednotlivým nosným prvkom pridelil podiel na prenose zaťaženia a overila odolnosť na všetky relevantné zaťaženia. Realizáciou viacerých opatrení, ako napr. obmedzením šírky trhlín alebo ich dodatočným utesnením, možno navyše zhotoviť vodonepriepustnú betónovú konštrukciu BV zodpovedajúcu požiadavkám investora. Z hľadiska vzniku a rozvoja deliacich trhlín sa rozlišujú tri koncepcie návrhu a zhotovenia konštrukcie BV: • konštrukcia bez deliacich trhlín sa dosiahne konštrukčnými, technologickými a výrobnými opatreniami, • konštrukcia s deliacimi trhlinami so šírkou umožňujúcou ich samoutesnenie (tab. 1) sa dosiahne návrhom a usporiadaním betonárskej výstuže, • konštrukcia s deliacimi trhlinami s maximálnou šírkou podľa tab. 7.1N v EN 1992-1-1, ktoré sa dodatočne utesnia. Okrem všeobecných požiadaviek EN 13670 treba pri zhotovovaní BV zohľadniť aj špecifické požiadavky na obmedzenie účinkov objemových zmien. Uprednostňujú sa betónové konštrukcie bez dilatačných škár, o to väčšiu pozornosť treba venovať rozmiestneniu a zhotoveniu pracovných škár, ako aj ošetrovaniu betónu. Prevencia proti vzniku veľkých rozdielov teplôt medzi rôznymi miestami v konštrukcii (teplotný spád) predpokladá realizáciu účinných opatrení vedúcich k obmedzeniu odovzdávania tepla medzi konštrukciou a okolitým prostredím. Zhotovovanie BV v zime má, na základe doterajších skúseností, viacej výhod oproti betónovaniu v letnom období. Obr. 1 Smernice pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – biele vane ❚ Fig. 1 Guideline for Watertight Concrete Structures – White Box Obr. 2 Model transportu vlhkosti v betóne pri jednostrannom účinku tlakovej vody [10] ❚ Fig. 2 Model of moisture transport in concrete by unilateral water pressure [10]

2

1/2013

❚


81


❚

STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION Tab. 1 Návrhové hodnoty šírok deliacich trhlín pre ich samoutesnenie [4] ❚ Tab. 1 Recommended design values of separating crack widths for their autogenous healing [4]

Hydraulický spád Max. šírka trhliny i = hw /t 1) wmax [mm] 2) ≤ 10 0,2 > 10 až ≤ 15 0,15 > 15 až ≤ 25 0,1 1) hw – výška hladiny podzemnej vody t – hrúbka prvku (stena, základová doska) 2) pre agresívne vody s obsahom > 40 mg/dm3 CO2 a pH < 5,5 sa nemôže uvažovať so samoutesnením trhlín

3 5

400 350 300 Uvoľnené teplo [J/g]

4

250 200 150 100 50 0

24 CEM I 42,5 R

48 CEM I 42,5 R bez C3A

72

CEM I 42,5 N bez C3A

KONTROLA VODONEPRIEPUSTNOSTI

Kontrola vodonepriepustnosti je doplňujúce overenie používateľnosti BV podľa EN 1992-1-1 čl. 7.1, ods. (1). Pri kontrole obmedzenia šírky trhlín sa uvažuje častá kombinácia zaťažení. Na kontrolu obmedzenia šírky trhlín platí čl. 7.3 uvedenej normy. Pri kontrole obmedzenia šírky trhlín sa zohľadňuje časový vývoj vnútorných síl, ak je potrebné vo všetkých smerodajných štádiách – tvrdnutia betónu, zhotovovania, užívania – s ohľadom na aktuálnu hodnotu efektívnej pevnosti betónu v ťahu fct,eff. Pre triedu využívania A a triedu namáhania 1 treba preukázať, že výška tlačenej oblasti x v prvkoch s čiastočnými trhlinami od ohybových momentov a vy82

96 Čas [h]

120

144

CEM I 42,5 N bez C3A + popolček

168 CEM III/B 32,5 N

nútených napätí spĺňa podmienku x ≥ 30 mm a x ≥ 1,5 dg, kde dg je maximálny rozmer zrna kameniva. Dodržanie tejto podmienky má zabrániť priesaku vody cez čiastočné (ohybové) trhliny. Ak sa pri triede namáhania 1 pripúšťa v BV dočasný priesak vody cez deliace trhliny, potom sa ich návrhová šírka, v závislosti od hydraulického spádu (obr. 4), obmedzuje podľa tab. 1. Pri dodržaní tabuľkových hodnôt možno predpokladať, že vplyvom samoutesnenia trhlín sa po čase výrazne obmedzí počiatočný priesak vody, nemožno však vylúčiť vlhké plochy na povrchu betónu. Š P E C I Á L N E P O Ž I A D AV K Y NA BETÓN BV

Pre vodonepriepustné betónové konštrukcie sú vhodné betóny pevnostnej

triedy C20/25 a C25/30. Vyššie pevnosti nie sú vhodné, nakoľko úmerne s nárastom pevnosti betónu sa zvyšuje plocha výstuže potrebnej na kontrolu šírky trhlín, resp. náklady na ich dodatočné utesnenie. Na výrobu betónu do BV sa zvyčajne používajú čo najnižšie dávky cementov s nízkym alebo veľmi nízkym hydratačným teplom, prímesi typu II, čiara zrnitosti kameniva obvykle s maximálnym zrnom Dmax 22 pre základové dosky a Dmax 16 pre steny a prísady umožňujúce zníženie dávky zámesovej vody (w/c ≤ 0,55), pri dodržaní požadovanej konzistencie betónu v čase jeho ukladania. Predpísaná doba zretia betónu má významný vplyv na jeho zloženie a aj na vlastnosti v čerstvom a zatvrdnutom stave. Použitie SmeBV umožňuje predĺženie doby zretia z 28 na 56, resp. 90 dní (skúšanie vlastností betónu po 56, resp. 90 dňoch). To umožňuje znížiť dávku cementu v betóne, použiť cement s pomalším nárastom pevnosti a teda aj nižším hydratačným teplom. Použitý cement musí spĺňať požiadavky EN 197-1 alebo ČSN 72 2103 alebo EN 14216 alebo EN 15743. Vzhľadom na dlhodobé skúsenosti sa odporúča prednostne používať cement vyhovujúci EN 197-1 alebo ČSN 72 2103. Odporúča sa použiť cement s nízkym alebo veľmi nízkym hydratačným teplom. Pokiaľ je v betóne použitý iný cement ako CEM III/B 32,5 N – LH, CEM III/C 32,5


❚

1/2013

❚

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE Tab. 2 Odporúčané tesniace systémy pre jednotlivé typy škár a prestupy ❚ Tab. 2 Recommended sealing systems for different types of joints and penetrations

Systém tesnenia škáry Elastomérové alebo termoplastické tesniace pásy Plechy bez náteru Plechy s náterom Kombinované pásy Injektážne hadičky Napučiavacie profily Napučiavacie pasty Lepený tesniaci pás Tesniaca trubica (Slniečko) Krížový tesniaci plech

Typ škáry Dilatačná Pracovná Nepravá škára Prestupy škára škára (riadená trhlina) x

x

–

–

– – – – – – x – –

x x x x x x x – –

– – – – – – – x x

– – – – x x x – –

Obr. 3 Najväčšia BV na Slovensku – Eurovea – rozmery približne 390 x 105 m ❚ Fig. 3 The largest white box in Slovakia – Eurovea – dimensions approximately 390 × 105 m Obr. 4 Stanovenie hydraulického spádu i v základovej doske a stene ❚ Fig. 4 Determination of the hydraulic gradient i in the foundation slab and wall Obr. 5 Príklad uvoľňovania hydratačného tepla vybraných druhov cementov ❚ Fig. 5 Example of hydration heat release of selected cements

N – LH, pred začatím realizácie samotného diela je nutné overiť priebeh uvoľňovania hydratačného tepla spojivovej zmesi vopred dohodnutou metódou. Obr. 5 potvrdzuje vhodnosť vysokopecného cementu na zhotovovanie BV z pohľadu intenzity aj celkového uvoľneného hydratačného tepla. Nemenej dôležitý je tiež priaznivý vplyv vysokopecných cementov na odolnosť betónu voči chemicky agresívnemu prostrediu. Príklad špecifikácie betónu základovej dosky BV podľa SmeBV: Betón SmeBV – C25/30 (90) – XC3, XA1 (SK) – Cl 0,4 – Dmax 22 – S3 • max. priesak 50 mm podľa STN EN 12390-8, • betón s nízkym hydratačným teplom. T E S N E N I E Š K Á R A D O D AT O Č N É TESNENIE PRIESAKOV

Škáry BV možno rozdeliť podľa funkcie a spôsobu vytvorenia v konštrukcii na dilatačné, pracovné a nepravé škáry. Odporúčané tesniace systémy pre škáry a prestupy sú uvedené v tab. 2. Výber materiálov na dodatočné utesnenie priesakov závisí od viacerých činiteľov. Všeobecné požiadavky sú nízka viskozita, dobrá spracovateľnosť, stabilita po zmiešaní, malá objemová zmena, dostatočná pevnosť, odolnosť voči starnutiu a absencia agresívnych látok. Vzhľadom na charakter netesnosti sa používajú tieto spôsoby dodatočného utesnenia betónu BV: 1/2013

❚

STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION Literatúra: [1] Bílé vany: vodotěsné betonové konstrukce – technická pravidla ČBS 02, 2007 [2] Richtlinie: Wasserundurchlässige Betonbauwerke – Weisse Wannen, Östereichische Vereinigung für Beton- und Bautechnik, Dezember 2002 [3] Smernica pre vodonepriepustné betónové konštrukcie – biele vane. SKSI, 2012, 67 s. [4] Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Berlin 2006, Heft 555, 52 s. [5] DBV-Merkblatt: Hochwertige Nutzung der Untergeschossen – Bauphysik und Raumklima. Der Deutsche Beton- und Bautechnik- Verein E.V. January 2009 [6] Lohmeyer G., Ebeling K.: Weisse Wannen einfach und sicher. Verlag Bau+Technik GmbH, 2009, 461 s. [7] Beddoe R. E., Springenschmid R.: Feuchtetransport durch Bauteile aus Beton. Beton- und Stahlbetonbau 94 (1999), Heft 4, s. 158–166 [8] Eifert H., Beddoe R. E., Springenschmid R.: Feuchtetransport in wu-Bauteilen unter baupraktischen Bedingungen. Beton 2 (2002) s. 80–81 [9] STN EN 206-1/NA: Betón. Časť 1: Špecifikácia, vlastnosti, výroba a zhoda. Národná príloha, 2009 [10] Positionspapier des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton zur DAfStb-Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" – Feuchtetransport durch WU-Konstruktionen – Berlin, 2006, 4 s.

• utesnenie plošných priesakov:

- rastrová (objemová) injektáž betónu konštrukcie, - clonová injektáž – za rub konštrukcie, - plošná impregnácia – napr. použitie sekundárnej kryštalickej izolácie, • utesnenie líniových priesakov: - pasívne trhliny – materiál zohľadňujúci vlhkosť v trhline a tlak presakujúcej vody, - aktívne (dynamické) trhliny – iba „trvale“ pružné materiály. V kap. 7 SmeBV sa uvádzajú aj informácie o povrchových ochranných systémoch pojazdných plôch. Tie priamo nesúvisia s problematikou BV, vzťahujú sa však k využívaniu konštrukcií BV ako podzemných garáží. Ich ochrana a zabezpečenie primeranej trvanlivosti v danom prostredí nie sú v našich predpisoch v potrebnej miere zakotvené.

Zoznam a rozsah počiatočných skúšok typu, kontrolných a preberacích skúšok sa uvádza v kap. 8 SmeBV. Z ÁV E R

Používanie SmeBV je dobrovoľné. Smernica nadobúda záväznú platnosť, ak je to výslovne uvedené v zmluvách medzi účastníkmi stavby. Na vypracovaní SmeBV sa okrem univerzitných pracovníkov podieľali aj pracovníci z projekčných a zhotoviteľských organizácií, aby sa vyhlo zaužívanému obyčaju, že jedna skupina predpisy vyrába a druhá ich ignoruje. Snahou bolo vytvoriť smernicu, ktorá bude praktickou pomôckou na navrhovanie, zhotovovanie a údržbu BV. Príspevok vznikol za podpory výskumného projektu VEGA č.1/0784/12 „Holistické navrhovanie a overovanie betónových

KONTROLA A SKÚŠANIE

Predpokladom spoľahlivosti BV je aj kontrolná činnosť pri výbere materiálov a počas zhotovovania BV. Podľa EN 13670 je zhotovovenie BV ako betónovej konštrukcie zaradené do kontrolnej triedy 3 a platia pre ňu požiadavky ako na zásobník. Podľa tohto zatriedenia sa pri zhotovovaní BV požaduje minimálne: • vypracovanie kontrolného plánu, • stanovenie postupov na kontrolu, • činnosť v prípade nezhody, • kontrola každého betónovania, • každá činnosť musí byť doložená písomnou dokumentáciou.


konštrukcií“.

Prof. Ing. Juraj Bilčík, PhD. Stavebná fakulta STU Bratislava Katedra betónových konštrukcií a mostov Radlinského 11, 813 68 Bratislava e-mail: [email protected] tel.: +421 259 274 546 Ing. Igor Halaša BetónRacio, s. r. o. Skladová 2/C, 917 01 Trnava e-mail: [email protected] tel.: +421 335 531 531

83


❚


ZMĚNY V POSUZOVÁNÍ SHODY STAVEBNÍCH VÝROBKŮ VYVOLANÉ NAŘÍZENÍM EP A RADY (EU) č. 305/2011 O STAVEBNÍCH VÝROBCÍCH ❚ CHANGES IN CONFORMITY ASSESSMENT OF CONSTRUCTION PRODUCTS INTRODUCED BY CONSTRUCTION PRODUCTS REGULATION No. 305/2011/EU Jozef Pobiš 24. dubna 2011 vstoupilo v platnost Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 305/2011 – CPR o stavebních výrobcích. CPR bude plně účinné od 1. července 2013 a vychází ze Směrnice Rady č. 89/106/EHS, kterou nahradí a jeho cílem je odstranění technických překážek v obchodování se stavebními výrobky na vnitřním trhu evropského ekonomického prostoru. CPR přináší řadu terminologických i obsahových změn. Změny se týkají jak činnosti výrobců, tak činnosti subjektů zúčastňujících se procesů posuzování shody. Nařízení je přímo použitelné v národních legislativách členských států EU. V ČR je připravena ke schválení novela zákona č. 22/1997 Sb., která byla vypracována za účelem souladu zákona s uvedeným nařízením a která stanovuje pravidla výkonu státní správy. ❚ Construction Products

Regulation

(CPR)

No

305/2011/

EU came into force on 24 April 2011. The full legislation relating to manufacturers, importers and distributors comes into force on 1 July 2013, when the CPD will be replaced. The CPR builds upon the CPD and aims to break down technical barriers in construction products trade within the European Economic Area. CPR introduces a number of terminology changes and content changes relating to the activities of producers and entities participating in the conformity assessment process. The Regulation is directly applicable in the national legislations of EU Member States. The amendment of the Act No. 22/1997 Coll. is prepared to be approved in the Czech Republic. This amendment was prepared in order to harmonize the Act with the Regulation and also to provide rules for state administration.

Výrobky, které jsou uváděny na trhy evropských států, musí být bezpečné. Za to odpovídá výrobce, dovozce, popřípadě distributor, tj. osoba, která je na trh uvádí. Většina stavebních výrobků jsou výrobky stanovenými a musí před uvedením na trh některé evropské země splnit požadavky, které jsou dány buď předpisy této země, nebo požadavkem Evropské unie (EU), pokud se jedná o uvedení výrobku na trh jejího členského státu. Proces prokazování souladu s předpisy a technickými specifikacemi se nazývá „posuzování shody“. Dne 24. dubna 2011 vstoupilo v platnost nové Nařízení Evropského parlamen84

tu a Rady č. 305/2011, kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků na trh (CPR). Účinnost CPR nabíhá postupně, plně vstoupí v platnost 1. července 2013. K datu 30. června 2013 se v plném rozsahu ruší stávající Směrnice č. 89/ 106/EHS (CPD, v ČR implementována nařízením vlády č. 190/2002 Sb.) a od 1. července 2013 musí být stavební výrobky dodávány na trh v souladu s požadavky CPR. Protože forma Nařízení je přímo účinná v členských státech EU, bude také v ČR zrušeno stávající nařízení vlády č. 190/2002 Sb. a upraveny související právní předpisy tak, aby nekolidovaly s CPR. Na výrobky, které nejsou posuzovány v souladu s CPD/CPR, se vztahuje Nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 764/2008 ze dne 9. července 2008, kterým se stanoví postupy týkající se uplatňování některých vnitrostátních technických pravidel u výrobků uvedených v souladu s právními předpisy na trh v jiném členském státě – u stavebních výrobků se to týká vzájemného uznávání výrobků bez označení CE. CPD je nahrazována, aby se zjednodušil a vyjasnil stávající rámec a zvýšila transparentnost a účinnost stávajících opatření. Jedním z důležitých aspektů je skutečnost, že podle CPR se stává CE označení povinností a výrobce je povinen provést posouzení shody a připojit CE označení u stavebních výrobků, na které se vztahuje evropská harmonizovaná technická specifikace. CPR vychází z CPD a jeho cílem je prolomit technické překážky obchodu se stavebními výrobky v rámci Evropského hospodářského prostoru (EHP). K dosažení tohoto cíle stanoví CPR čtyři hlavní prvky: • systém harmonizovaných technických specifikací • dohodnutý systém posuzování shody pro každou skupinu výrobků • soustavu oznámených subjektů • označení CE výrobků Toto jsou prvky, z kterých vychází i CPD, ale v porovnání s CPD se v CPR uplatňují jak nové pojmy a postupy, tak jiná technická terminologie.

Pro využití dokumentů posouzení shody provedeného v souladu s CPD, je důležitý článek 66 CPR: Přechodná ustanovení, který se týká výrobců a dovozců a jednoznačně stanovuje, že se nebude provádět nové posouzení shody výrobků, které již byly posouzeny podle CPD, a že stavební výrobky, které byly uvedeny na trh v souladu s CPD přede dnem 1. července 2013, se považují za výrobky, které jsou v souladu s tímto nařízením – CPR. V ČR je připravena k schválení novela zákona č. 22/1997 Sb., která byla vypracována za účelem souladu zákona s uvedeným nařízením. Novela rovněž upravuje výkon státní správy v souvislosti s uváděním a dodáváním stavebních výrobků, vymezených CPR. Změny: základní požadavky na stavby „Stavby jako celek i jejich jednotlivé části musejí vyhovovat zamýšlenému použití, zejména s přihlédnutím k bezpečnosti a ochraně zdraví osob v průběhu celého životního cyklu staveb. Po dobu ekonomicky přiměřené životnosti musí stavby při běžné údržbě plnit tyto základní požadavky na stavby.“ Základní požadavky jsou definovány v příloze I k CPR. • Ve srovnání s CPD je doplněn ZP 4: – Bezpečnost a přístupnost při užívání; • Ve srovnání s CPD se zavádí nový ZP 7 – Udržitelné využívání přírodních zdrojů; „Stavba musí být navržena, provedena a zbourána takovým způsobem, aby bylo zajištěno udržitelné využití přírodních zdrojů a zejména: a) opětovné využití nebo recyklovatelnost staveb, použitých materiálů a částí po zbourání; b) životnost staveb; c) použití surovin a druhotných materiálů šetrných k životnímu prostředí při stavbě.“ Pro posuzování udržitelného využití zdrojů a dopadů staveb na životní prostředí by se měla používat, jsou-li k dispozici, environmentální prohlášení o výrobku. Pokračování na str. 87


❚

1/2013

Photo: © Road and Motorway Directorate of the Czech Republic

TS C A TE TR DA S B E A H R ET FO AV LL S A D C AN

Innovative Solutions – Benefiting Society

12TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CONCRETE ROADS 2014 September 23–26, 2014 | Prague, Czech Republic www.concreteroads2014.org

Q THEMES OF THE SYMPOSIUM

Q EXHIBITION

Theme 1 – Sustainable Pavements • Economic aspects (initial and life cycle cost) • Surface characteristics (skid resistance, smoothness, noise) • Environmental assessment (LCA, low impact pavements, climate change) • Energy efficiency (fuel, lighting, cooling) • Recycling • Water management (permeable pavements, drainage) • Social aspects (safety, accessibility, availability) • PPP projects

The exhibition will be held during the Symposium and will feature companies presenting a variety of innovative new technologies and products for the concrete roads industry.

Theme 2 – Solutions for Urban Areas • Public spaces • Architectural aspects (aesthetics, comfort, functionality) • Public transport infrastructure (bus, tram) • Pedestrian and cycling paths • Roundabouts Theme 3 – Design and Construction • Design for different applications (roundabouts, rural roads, …) • New developments (materials, equipment, concepts) • Standards and normalisation • Tunnel pavements • Concrete pavements on bridges • Special applications (airports, industrial pavements, slab track solutions) • Soil stabilisation • Precast elements • Quality control • Long life pavements Theme 4 – Maintenance and Rehabilitation • Rehabilitation methods • Rapid repair methods • Concrete recycling • In situ recycling • Surface restoration • Monitoring, diagnostics and test methods • New developments in maintenance and rehabilitation

Q TECHNICAL VISITS • Prague Highway Circle – www.okruhprahy.cz • Prague Collectors (underground engineering networks) – www.kolektory.cz • Prague Airport (under discussion)

Q CALL FOR PAPERS Interested parties will be invited to submit an abstract related to the themes listed in this brochure. Abstracts for proposed papers for presentation must be 300 words or less and written in English. Abstracts must be sent on the Abstracts Submission Form via e-mail: [email protected].

Q LANGUAGE The official language of the Symposium is English. This includes all sessions and presentations. The speeches will be translated into the Czech language.

Q VENUE The 12th International Symposium will be held at the Clarion Congress Hotel Prague. The hotel is located 10 minutes by metro from Prague’s famous historical Old Town which has one of the highest concentrations of UNESCO World Heritage Sites in Europe. Nearby are a variety of world class restaurants and cafes which offer a wide selection of international cuisines. Clarion Congress Hotel Prague**** Freyova 33 190 00 Prague 9 – Vysočany, Czech Republic www.cchp.cz Entrance to the metro stop, Vysocanska, Line B (yellow line) is located in the hotel.

Q IMPORTANT DATES Final date for forwarding abstracts Approval of abstracts and notification Final date for forwarding papers Approval of papers and designation of speakers

15th May 2013 August 2013 January 2014 March 2014

Q SUBMISSION OF ABSTRACTS EUPAVE Vorstlaan 68, Boulevard du Souverain 1170 Brussels, Belgium Phone: +32 (0)2 790 42 06 Fax: +32 (0)2 640 06 70 E-mail: [email protected]

Q SYMPOSIUM SECRETARIAT GUARANT International spol. s r. o. Opletalova 22 110 00 Prague 1, Czech Republic Phone: +420 284 001 444 Fax: +420 284 001 448 E-mail: [email protected]

Q ORGANISED BY

EUROPEAN CONCRETE PAVING ASSOCIATION


❚


Pokračování ze str. 84

DISKUZE ČTENÁŘŮ

Změny: harmonizované technické specifikace „Odstranění technických překážek v oblasti stavebnictví může být dosaženo pouze zavedením harmonizovaných technických specifikací pro účely posuzování vlastností stavebních výrobků.“ Harmonizované technické specifikace ve vztahu k základním požadavkům na stavby stanovují m.j. i základní vlastnosti stavebních výrobků. • Harmonizované normy obdobně jako v režimu podle CPD zůstávají harmonizovanými technickými specifikacemi. Pokud je tak stanoveno v příslušném mandátu, harmonizovaná norma odkazuje na zamýšlené použití výrobků, na které se vztahuje. Normy oznámené jako harmonizované k CPD jsou již oznámené jako harmonizované i k CPR. U každé z těchto norem musí být provedena revize, zvláště musí být upravena informativní příloha ZA, která bude zohledňovat nové požadavky stanovené v CPR – 7. ZP, příklad prohlášení o vlastnostech, příklad označení CE. • Evropský dokument pro posuzování je harmonizovanou technickou specifikací v případech, kdy: a) „výrobek nespadá do oblasti působnosti stávající harmonizované normy b) pro alespoň jednu základní charakteristiku tohoto výrobku není metoda posouzení stanovená v harmonizované normě vhodná c) harmonizovaná norma nestanoví žádnou metodu posuzování ve vztahu k alespoň jedné základní charakteristice tohoto výrobku“ Schválené pokyny pro evropské technické schválení (ETAGs), které byly zveřejněny přede dnem 1. července 2013 v souladu s článkem 11 směrnice CPD, mohou být použity jako evropské dokumenty pro posuzování. CPR zavádí nové pojmy a postupy. Prohlášení o shodě mají výrobci nahradit prohlášením o vlastnostech, pro výrobce se zavádí zjednodušené postupy posuzování shody a pro mikropodniky jsou kromě možnosti použití zjednodušených postupů stanoveny další výjimky. Výše uvedené změny týkající se výrobců budou popsány v příštím čísle časopisu.

K Č L Á N K U „ V Ý S TAV B A K R U H O V Ý C H M O N O L I T I C K Ý C H ŽELEZOBETONOVÝCH NÁDRŽÍ“, BETON TKS 2/2012

Ing. Jozef Pôbiš Technický a zkušební ústav

V článku není u nádrží pro tekuté zemědělské produkty, tj. nádrže pro kejdu, nádrže bioplynových stanic ad., uveden způsob zajištění odolnosti na trhliny podle ČSN EN 1992-3, tj. jsou-li nádrže vodotěsné, mohou-li se na vzdušném líci nádrže tvořit průsaky ve tvaru skvrn, nebo se případné trhliny budou kolmatovat náplní. Popisovaná izolace jistě přispěje ke zlepšení vodotěsnosti a plynotěsnosti, v žádném případě nezajistí vodotěsnost konstrukce s trhlinami, neboť izolace dobře ukotvená do matrice se v trhlině přetrhne. Návrhy nádrží, které nerespektují uvedená doporučení, jsou navrhovány softwarem pro sila nebo nevhodně používají běžný statický software, neposkytují investorům řádné doklady o vodonepropustnosti. Popisované skutečnosti a chybějící informace jsou také důležité pro příslušné orgány veřejné moci. Také popisované nýtování nádrží a používáni ocelových roxorů termínově patří do poloviny minulého století. Ing. Jaroslav Vácha

OMLUVA Vážení čtenáři, v příloze 12. ročníku časopisu „Betonové konstrukce 21. století“ jsme Vás neúmyslně uvedli v omyl. V článku „Spojení přírody a architektury“, str. 102–104, je portugalská malířka Paula Rego zaměněna za muže. Paní malířce i Vám se redakce ze tuto chybu omlouvá.

NOVÁ PUBLIKACE IABSE: GUIDELINES FOR DESIGN COMPETITIONS FOR BRIDGES (DOPORUČENÍ PRO PŘÍPRAVU A REALIZACI SOUTĚŽE NA PROJEKT MOSTU) V pátek 1. února 2013 vydala mezinárodní organizace konstrukčních inženýrů IABSE tiskovou zprávu o dokončení prací na nové publikaci „Guidelines for Design Competitions for Bridges“ (Doporučení pro přípravu a realizaci soutěže na projekt mostu). Jedná se o první mezinárodní doporučení, které může pomoci veřejné správě při přípravě a vyhodnocení soutěží na projekt mostu. Doporučení byla zpracována Working Group 3, IABSE, pod vedením Naeema Hussaina. Doporučení byla připravována speciálně pro projekty, v nichž je most hlavním prvkem budované části infrastruktury, avšak další přídavné prvky, např. nájezdy na most či terénní úpravy v okolí mostu, mohou být také zahrnuty. Doporučení jsou prospěšná pro zadavatele soutěží, neboť jejich cílem je vytvořit pro ně určitý rámec, který jim pomůže zajistit kvalitní projekt mostu na základě dobře vypsané a vyhodnocené soutěže o projekt. Soutěž o projekt mostu ze své podstaty povzbuzuje tvořivost a inovativní přístup k návrhu vlastní konstrukce ze strany projektanta a zadavateli to tak dává příležitost vybrat si projekt, který nejlépe vyhovuje jeho požadavkům. Připravená doporučení jsou obecná a určená pro zadavatele soutěže, který je může upravit dle svých skutečných potřeb a požadavků. Soutěž má pro projektanty určitou časovou a finanční náročnost a očekává se tedy, že soutěž vyhlášená na základě předkládaných doporučení povzbudí projektanty k účasti v ní s ujištěním, že jejich přihlášené návrhy budou posuzovány profesionálně a nestranně a že budou oceněny výhradně dle přínosů jejich řešení. Vhodný, otevřený a plně kontrolovatelný proces s přehledně rozdělenou odpovědností, jasnými pravidly a regulérním řízením je nejdůležitější pro propagování a ubezpečování veřejnosti, místních autorit, finančních institucí ad. o dobré vůli všech zúčastněných. Guidelines for Design Competitions for Bridges Vydavatel: IABSE (Naeem Hussain, předseda WG 3) 52 stran, anglicky, ISBN 978-3-85748-131-4, formát 210 x 297 mm, vydáno v únoru 2013

stavební Praha, s. p. Prosecká 811/76a, 190 00 Praha 9 tel.: 286 019 427, mob.: 734 432 075 e-mail: [email protected]; www.tzus.eu

1/2013

❚

Volná elektronická verze: http://issuu.com/iabse.secretariat/docs/guidelines_design_competitions Členové IABSE CHF 40,-, nečlenové CHF 70,Objednávky: www.iabse.org/onlineshop nebo www.iabse.org/orderform


87

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR MOSTY 2013 18. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 25. a 26. dubna 2012, Brno • Mostní objekty v ČR – výstavba, správa a údržba, normy • Mosty v Evropě a ve světě • Mosty v ČR – věda a výzkum • Mosty v ČR – projekty a realizace Kontakt: www.sekurkon.cz TECHNOLOGIE BETONU 1 3. běh školení Termín a místo konání: 13. květen 2013, Praha Kontakt: www.cbsbeton.eu SANACE 2013 23. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 16. a 17. května 2013, Brno Kontakt: www.sanace-ssbk.cz SUSTAINABLE BUILDING AND REFURBISHMENT FOR NEXT GENERATIONS Konference CESB 13 Termín a místo konání: 26. až 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 FIBRE CONCRETE 2013 7. mezinárodní konference Termín a místo konání: 12. a 13. září 2013, Praha • Research, Technology, Design, Application • Codes and standards, FRC and sustainability Kontakt: http://concrete.fsv.cvut.cz/fc2013 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 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: http://www.fib2013tel-aviv.co.il/

88

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: 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: http://jci-iccs13.jp/ NORDIC CONCRETE RESEARCH 22. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 19. až 21. června 2013 (změna termínu), Reykjavik, Island Kontakt: www.nordicconcrete.net FIBER REINFORCED POLYMERS FOR REINFORCED CONCRETE STRUCTURES – FRPCS – 11 11. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 26. až 28. června 2013, Guimarães, Portugalsko • Test recommendations for reliable characterization of FRP materials and systems • New FRP-based materials, systems and strengthening techniques • Bond behaviour of FRP systems • Durability and long term behaviour of FRP materials and systems • Reinforcement and strengthening performance of FRP systems • Seismic strengthening with FRP systems • Advanced numerical models and simulations for FRP based reinforced/strengthened structures • Health monitoring through FRP systems and quality control • Codes, standards and design guidelines for FRP-based reinforced/strengthened structures • Field applications of FRP reinforcement: sound and innovative case studies Kontakt: www.frprcs11.uminho.pt 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: www.jci-net.or.jp/~scmt3/ RHEOLOGY AND PROCESSING OF CONSTRUCTION MATERIAL mezinárodní RILEM konference společně s SELF-COMPACTING CONCRETE 7. RILEM konference Termín a místo konání: 2. až 4. září 2013, Paříž, Francie Kontakt: www.sccparis2013.com

COMPUTATIONAL TECHNOLOGIES IN CONCRETE STRUCTURES – CTCS13 Mezinárodní konference Termín a místo konání: 8. až 12. září 2013, Jeju, Korea Kontakt: 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: www.iabse.org/kolkata2013 FIRE SPALLING 2013 3. mezinárodní workshop Concrete spalling due to fire exposure Termín a místo konání: 25. až 27. září 2013, Paříž, Francie Kontakt: http://www.firespalling2013.fr/ ULTRA-HIGH PERFORMANCE FIBRE-REINFORCED CONCRETE – UHPFRC 2013 2. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 1 a 2. října 2013, Marseille, Francie • Structural applications in civil engineering and bridge structures, major infrastructure projects, marine works, offshore structures • Frames and building envelopes • Building elements, functional and architectural components • Strengthening, rehabilitation • Durability (feedback, use in aggressive environments) • Sustainability, Life cycle analysis, recycling • Resistance under extreme conditions (fire, earthquake, impact) • Implementation, in situ application, inspection • Recommendations, design codes, national and international standards • Modeling, calculations and justifications, reliability • Contractual use of UHPC: variants, economy, security, insurance 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: 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 HIGH PERFORMANCE CONCRETE 10. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 15. až 18. září 2014, Peking, Čína Kontakt: www.hpc-2014.com


❚

1/2013

Získejte titul na beton!

5 2 ý 1 Ë.WRQ\ 9RGRWČVQpEH ' ċ ý Ë1

VA 9. JI H LA

SUDYQtVWDYE\ %HWRQ\SURGR 2 6 75 $9$ 3 5 $ +

$

3 % 5 1 2

Zapište se i Vy na semináře ve 4. ročníku Beton University, které jsou zařazeny do akreditovaných vzdělávacích programů v projektech celoživotního vzdělávání ČKAIT i ČKA a získejte „titul na beton“. Pro rok 2013 jsme opět připravili dva semináře. Na předchozí ročník navazuje seminář Moderní trendy v betonu I. – Vodotěsné betony. Nově zařazený je seminář Moderní trendy v betonu II. – Betony pro dopravní stavby. Úplný program seminářů, registrační formulář a další informace naleznete na www.betonuniversity.cz t,POUBLU

ODBORNÍ

MEDIÁLNÍ

PARTNEŘI:

PARTNEŘI:

/= (ĕ

TEKLA STRUCTURES

A TRIMBLE COMPANY

Moderní nástroj projektování železobetonových konstrukcí. Efektivní tvorba 3D modelu včetně výztuží a rychlé provádění změn. Automaticky generované výrobní výkresy forem i výztuží. Soubory NC DSTV pro numericky řízené ohýbání výztuže a nastavení forem. Seznamte se s možnostmi Tekla Structures, na požádání získáte testovací verzi programu se školením zdarma!

[email protected]

2013 POZEMNÍ STAVBY

Recommend Documents