2015 POZEMNÍ STAVBY

1/2015

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

8/

STŘEDOEVROPSKÝ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT MASARYKOVY UNIVERZITY V BRNĚ SVĚT TECHNIKY – OSTRAVA VÍTKOVICE

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

/ 14

20 /

NOVÉ TVARY PŘEDPJATÝCH BETONOVÝCH SKOŘEPIN: BETONOVÁ SKOŘEPINA CENTRO OVALE VE ŠVÝCARSKU

28 /

OCENĚNÍ VÝJIMEČNÝCH BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ 2014

32 /

LASEROVÉ CENTRUM ELI V DOLNÍCH BŘEŽANECH

MARKTHAL – NOVÁ IKONA NA MAPĚ ROTTERDAMU

40 /

/44

RODINNÝ DŮM „LF“

POCTA PEDRU ALMODÓVAROVI

/48

OBSAH

❚

CONTENT

ROČN ROČNÍK: patnáctý ČÍSLO: ČÍS ÍSLO ÍS O 1/2015 (vyšlo dne 16. 2. 2015) VYCH H VYCHÁZÍ DVOUMĚSÍČNĚ VYDÁVÁ BETON TKS, S. R. O., PRO: VYDÁ Á Svaz Sva v z vvýrobců cementu ČR Svaz vvýrobců betonu ČR Českou Čes e ko betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí Sdruž VYDAVATELSTVÍ ŘÍDÍ: VYDA Ing g. M Ing. Michal Števula, Ph.D. ŠÉFR ŠÉFREDAKTORKA: Ing. Ja Ing. Jana Margoldová, CSc. PRO OD PRODUKCE: Ing. Lucie Šimečková

Ú V O DNÍ K Jana Margoldová

/2

TÉMA

TECHNOLOGIE BAREVNÝCH BETONŮ NA VILE ARCHITEKTA

VEŘEJNÉ ZAKÁZKY – NOVÉ SMĚRNICE EU – ÚLOHA INŽENÝRA

Zdeněk Jeřábek, Břetislav Teplý

Oldřich Žalud, Jan Veselý /3

STŘEDOEVROPSKÝ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT MASARYKOVY UNIVERZITY V BRNĚ Jiří Babánek, Lukáš Loudil, Petr Brosch /8 SVĚT TECHNIKY – OSTRAVA VÍTKOVICE

OCENĚNÍ VÝJIMEČNÝCH BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ 2014

/ 20 / 28

Jiří Koukal, Jan Jiroutek, Ludmila Kostková, / 32 Milada Mazurová, Jan L. Vítek RODINNÝ DŮM „LF“

POROVNÁNÍ SMYKOVÉ ODOLNOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH NOSNÍKŮ S TŘMÍNKY PODLE EN 1992-1-1 A fib MC 2010 Jan Krejsa, Miroslav Sýkora / 68

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

VÝPOČET ŠÍŘKY TRHLIN – 2. ČÁST

IILUSTRACE NA TÉTO STRANĚ: Mgr. A. Marcel Turic

Jiří Šmejkal, Jaroslav Procházka

/ 72 TISK: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5

A K T U AL I TY NOMINACE ČESKÝCH STAVEB NA CENU MIES VAN DER ROHE 2015

/5

ARCHITEKTURA KONVERZÍ 2005–2015 JAKO JEDEN Z VÝSTUPŮ INDUSTRIÁLNÍ TOPOGRAFIE (recenze)

/ 39

NTM – NUSELSKÝ MOST (pozvánka na doprovodné přednášky k výstavě)

/ 67

KONVERZE PRŮMYSLOVÉ ARCHITEKTURY – DĚDICTVÍ PRŮMYSLOVÉ ÉRY / ÚSKALÍ / 71 NOVÉHO VYUŽITÍ (recenze)

/ 44

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

/ 48

VZPOMÍNKA NA ING. JOSEFA KUBÍČKA, CSC. (1937 AŽ 2015)

/ 79

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA

/ 80

POCTA PEDRU ALMODÓVAROVI

Sergio García-Gasco Lominchar

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

/ 40

MARKTHAL – NOVÁ IKONA NA MAPĚ ROTTERDAMU

Jitka Prokopičová

N OR M Y • JAKOS T • C E RTI FI KAC E

ING. VLADIMÍR BREJCHA, FENG. – 70 LET / 27

LASEROVÉ CENTRUM ELI V DOLNÍCH BŘEŽANECH

Stanislav Fiala, Martin Jirout, Jiřina Koudelková

/ 62

/ 14

NOVÉ TVARY PŘEDPJATÝCH BETONOVÝCH SKOŘEPIN: BETONOVÁ SKOŘEPINA CENTRO OVALE VE ŠVÝCARSKU

Aurelio Muttoni, Franco Lurati, Miguel Fernández Ruiz

NANOČÁSTICE V MATERIÁLECH NA BÁZI CEMENTU

Martin Labaj, Rudolf Hela, Tomáš Jarolím

S TAV E B NÍ KO NST R U K C E

Rostislav Mazáč, Hana Šeligová, Radek Syka

/ 58

/ 13, 43, 78

H IS TO R I E ŽELEZOBETONOVÉ KOMÍNOVÉ VODOJEMY – UNIKÁTNÍ KONSTRUKCE PRVNÍ POLOVINY 20. STOLETÍ Martin Vonka, Robert Kořínek / 50

MATE R I Á LY A T E CH N O L OG I E PŘEDPJATÉ STROPNÍ KONSTRUKCE OBCHODNÍHO CENTRA BORY MALL V BRATISLAVĚ

Martin Kovář, Petr Karásek, Vojtěch Petřík, / 54 Milan Mužík, Milan Nikš 1/2015

❚

REDA REDAKČNÍ RADA: prof. IIng. Vladimír Benko, PhD., doc. Ing. Jiří Doh o ná 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. Milada Mazurová, doc. Ing. Martin Moravčík, PhD., Ing. Hana Némethová, Ing. Stanislava Rollová, 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 IR E MN Í PR E Z E N TAC E Construsoft /7 Dlubal Software / 13 Betosan / 19 Fibre Concrete 2015 / 27 FlyFoto.sk / 39 Červenka Consulting / 47 Cemex / 67 Beton university / 3. strana obálky CCC 2015 / 3. strana obálky SVC ČR / 4. strana obálky

technologie • konstrukce • sanace • BETON

VYDAVATELSTVÍ A REDAKCE: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 www.betontks.cz Redakce a inzerce: 604 237 681 e-mail: [email protected] Předplatné (i starší výtisky): 602 839 429 e-mail: [email protected]

ROČNÍ PŘEDPLATNÉ: základní: 720 Kč bez DPH, 828 Kč s DPH snížené – pro studenty a seniory nad 70 let: 270,- Kč bez DPH, 311 Kč s DPH pro slovenské předplatitele: 28 EUR bez DPH, 32,20 EUR s DPH (všechny ceny jsou včetně balného a distribuce) 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. FOTOGRAFIE NA TITULNÍ STRANĚ: Centro Ovale, Chiaso, Švýcarsko foto: Simone Mengani, Chiasso, Švýcarsko

1

ÚVODNÍK

❚

EDITORIAL

ČESKÉ STAVEBNICTVÍ V ROCE 2015? Většinu kolegů při neformálních rozhovorech trápí současná špatná situace v našem stavebnictví. Neradostný stav potvrzují i tiskové zprávy SPS ze závěru loňského roku. Přestože byly výsledky roku 2014 příznivější než z roku 2013, rozhodně by se poslední rok nedal označit rokem rozjezdu českého stavebnictví. A přes některé optimistické hlasy neskýtá ekonomická prognóza ani pro rok 2015 příliš naděje. Před začátkem krize pracovalo ve stavebnictví přes 450 tisíc občanů České republiky. Z cca 5 mil. ekonomicky činných osob, tedy téměř každý desátý pracoval ve stavebnictví. Není to tedy malý segment národního hospodářství. Od roku 2008 nuceně z oboru odešlo 59 000 kvalifikovaných pracovníků. Počet zaniklých firem za stejné období je 230 (zdroj SPS). Nejistota, zda bude připraveno k realizaci dostatek zakázek, zůstává velká. Zanedbaná příprava staveb ochromuje výstavbu i pro rok 2015. Za poslední tři roky jsme např. nevyužili možnosti vyčerpat 35 mld. Kč z rozpočtu SFDI (zdroj SPS) a k tomu i odpovídající částky z fondů EU (za dva roky 20 mld. Kč, zdroj MD). A to je dobře známá skutečnost, že přípravné fáze, zejména liniových staveb infrastruktury, u nás probíhají významně déle než v jiných zemích EU. Stávající právní normy a předpisy jsou nevyhovující. Je třeba novelizovat především smlouvy v procesu výstavby, zadávání veřejných zakázek, ceny projektových a stavebních prací, stavební zákon a čerpání dotací z fondů EU (dle požadavků EU a s využitím zkušeností z evropských zemí). Bez těchto zásahů se situace zlepšit nemůže. Některé avizované změny však hrozí situaci zase komplikovat, např. opakovaní procesu EIA v případě změn v projektu. Stav neusnadňuje ani skutečnost, že různé typy staveb, k nimž se legislativa vztahuje, se nacházejí v gesci různých ministerstev, např. zákon o liniových stavbách připravuje MD, ale stavby další technické infrastruktury (také liniové stavby) spadají pod MPO, nový zákon o veřejných zakázkách zpracovává MMR a procesy EIA spravuje MŽP. Zřejmě to má své rozumné důvody a mohlo by to i fungovat, nebýt však vysoké personální nestability v rozhodujících orgánech. Rozjetou spolupráci změna obvykle zastaví a pohled nového člena vyjednávacího týmu ji často vrací o několik kol zpět. Legislativní nedostatečnost a častá neodbornost zadavatelů veřejných zakázek jen podporuje stav, kdy se rozhodujícím a opakovaně jediným kritériem při výběru zhotovitele díla stala nejnižší nabídková cena. Možný výklad aktuálního znění Zákona o veřejných zakázkách tak ohrožuje kvalitu stavebních prací a jejich životnost. Pro přežití firem v době krize se navíc odložily stranou základní lidské hodnoty, jako jsou etika a morálka. Bez uznání těchto hodnot nám nepomůžou ani ty nejlepší zákony, jak už v roce 1932 řekl Tomáš Baťa (viz úvodník Ing. Števuly ve 2. čísle časopisu v roce 2010). Jeho přes osmdesát let staré vyjádření zní překvapivě současně. Jde o opakovaný nebo setrvalý stav? Výhled je chmurný a šťastní mohou být snad pouze chudí duchem. Situaci by mohlo pomoci k nápravě prohloubení koordinace spolupráce jednotlivých profesních stavebních organizací. Hlavním cílem společného úsilí pak musí být navrácení 2

dobrého jména českému stavebnictví spolu s obhajobou zájmů členů profesních organizací. Dokážou se však jejich představitelé mezi sebou dohodnout, aby vůči státní správě, např. při projednávání jednotlivých zákonných norem, vystupovali jednotně a jejich hlas byl přesvědčivý? Mediální obraz stavebnictví? Nemůže být horší. Díky touze médií po senzacích jsou problémy stavebnictví opakovaně skandalizovány a neodbornými komentáři zavádějícím způsobem zkreslovány. Veřejnost je tak utvrzována v přesvědčení, že čerpané peníze mizí jen v maržích stavebních firem a platbách za nekvalitní práce. O úspěšných stavbách se nepíše. Přiznejme si, že jsme v letech hojnosti podcenili sílu marketingu, tj. propagace, prezentace odvětví směrem k laické veřejnosti spolu s přiměřenou osvětou. Čtenáři novin a časopisů, diváci televize, posluchači rádia jsou neustále masírování nabídkami výrobců automobilů a jiných průmyslových produktů a služeb zabalených do „splněných představ a slibů“. Budovy ani mosty však takto nabízet nelze, neboť každý je originálem. Vyrobit prototyp a potom stavět kopie s minimálními úpravami je možné jen u nejjednodušších objektů. Každý větší, dům nebo inženýrská stavba, stojí v jedinečných podmínkách daných podložím a okolním a vnitřním prostředím, každý potřebuje svůj vlastní návrh, projekt. Zařazení stavebnictví mezi průmyslová odvětví nutně vyvolává konotaci opakování, jak je pro průmyslovou výrobu běžné. Proto je pro veřejnost často nepochopitelné, že projekt i výstavba objektu musí během realizace reagovat na aktuální situaci, vyžadují úpravy návrhu, technologií, změny materiálu, termínů a cen. Představa zamezení změnám může být kontraproduktivní, zvláště když od návrhu k realizaci vede tak dlouhá cesta. Největší vášně vyvolávají právě velké a náročné inženýrské a občanské stavby hrazené z veřejných prostředků. Dokončené silnice, železnice, dálnice s mosty a tunely, metro, vedení inženýrských sítí ad. užívají však přímo či nepřímo (doprava zboží a energií) všichni, jsme s nimi dennodenně v kontaktu, jejich jedinečnost si neuvědomujeme, pokud slouží dobře. Pozornost vyvolají v okamžiku přerušení provozu – opět negativní zprávou. Vášně, nepochopení a kritiku lze zmírnit osvětou, dostatkem informací a trpělivým vysvětlováním. Je to bezpochyby náročné, stojí to peníze, ale je to účinné. Ve skandinávských zemích stojí u staveb hrazených z veřejných prostředků nejen informační centra nebo podrobné vysvětlující tabule, aktualizované dle postupu stavby a s kontakty na osoby určené k podání vysvětlení nebo webové stránky. Veřejnost je průběžně informována o vývoji stavby. V případě jejího vlivu na okolí, např. při ražbě tunelů podzemní dráhy odstřely pod centrem Stockholmu, byli všichni obyvatelé dotčené oblasti včas opakovaně informováni prostřednictvím SMS zpráv, kdy se bude střílet a v jakém rozsahu. I česká veřejnost se o stavby zajímá, což dokazují pořádané dny otevřených dveří. Návštěvnost obvykle přesahuje očekávání pořadatelů. Na tomto poli lze určitě udělat více a různými způsoby, i při vědomí všech příkazů a zákazů z hlediska bezpečnosti návštěvníků. Žijeme v době informačních technologií, je tedy třeba se je naučit využívat i v této oblasti. Jaké bude stavebnictví v roce 2015? Takové, jaké si ho uděláme. Jana Margoldova šéfredaktorka časopisu

BETON • technologie • konstrukce • sanace

❚

1/2015

TÉMA

❚

TOPIC

VEŘEJNÉ ZAKÁZKY – NOVÉ SMĚRNICE EU – ÚLOHA INŽENÝRA ❚ PUBLIC PROCUREMENTS – NEW EU REGULATION – ROLE OF ENGINEER Zdeněk Jeřábek, Břetislav Teplý Příspěvek pojednává o modernizaci politiky EU v nových předpisech o veřejných zakázkách, jejichž transpozice do nového českého zákona je připravována. Zdůrazňuje se kritérium nejlepšího poměru mezi cenou a kvalitou v souvislosti s náklady za celý životní cyklus stavby; odtud plyne nezastupitelná role inženýra a nároky na jeho odbornost, zejména v souvislosti s úlohou optimalizace řešení, kvality a komplexnosti projektu. ❚ The topic of the article relates to modernizing the EU policy in the new directives on public procurement and its transposition into the new Czech law in progress. It emphasises the criterion of the best price – quality ratio with regard to the life-cycle costs. The irreplaceable role and expertise of the civil engineer is explained especially in the consequence of optimization, quality and complexity of the project.

Legislativní „smršť“ týkající se veřejných zakázek a trvající již několik let zdá se vrcholí. Pokusme se to shrnout a přitom se soustředit na stavební zakázky, kritéria pro jejich zadávání, hodnocení a s tím související roli inženýra. Vypsaná a posléze uplatněná kritéria při zadávání a hodnocení veřejné zakázky na projekční, inženýrské či stavební práce jsou nepochybně zásadním východiskem ve snaze o zvýšení kvality staveb a optimální alokaci veřejných prostředků. S O U Č A S N Á I N O V Ě P Ř I P R AV O VA N Á L E G I S L AT I VA

Zákon 137/2006 Sb. Zákon 137/2006 Sb. o veřejných zakázkách včetně všech dvaceti novel do začátku roku 2014 uvádí dvě základní hodnotící kritéria pro zadání veřejné zakázky: a) ekonomická výhodnost nabídky, nebo b) nejnižší nabídková cena. V praxi je výhradně aplikováno jen kritérium nejnižší ceny, což obvykle vede k nedobrým důsledkům – kvalita a trvanlivost stavby či efektivita nákladů nejsou dosahovány (a obvykle ani nejsou vyžadovány). Bylo to ostatně již mnohokráte oprávněně kritizováno (viz stručný přehled [1] takových aktivit nebo také příspěvek [2]). Bohužel, v poslední době prosazovaná „fundamentalistická“ touha po totální transparentnosti způsobila, že zadavatelé mají obavy z komplikací, které by jim mohlo přinést aplikování kritéria spočívajícího v posouzení ekonomické výhodnosti. Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2014/24/EU Směrnice [3] ze dne 26. února 2014 uvádí již jen jedno kritérium – kritérium ekonomicky nejvýhodnější nabídky; přitom je zdůrazněno hledisko nákladů životního cyklu (Life Cycle Costing – LCC) a nejlepší poměr mezi cenou a kvalitou. Při zadání veřejné zakázky podle základního hodnotícího kritéria ekonomické výhodnosti nabídky stanoví zadavatel vždy dílčí hodnotící kritéria tak, aby vyjadřovala vztah užitné hodnoty a ceny. Mohou jimi být zejména nabídková cena, kvalita, technická úroveň nabízeného plnění, estetické a funkční vlastnosti, vlastnosti plnění z hlediska vlivu na životní prostředí, vliv na zaměstnanost osob se zdravotním postižením, provozní náklady, návratnost nákladů, záruční a pozá1/2015

❚

ruční servis, zabezpečení dodávek, dodací lhůta nebo lhůta pro dokončení. V případě, že na úroveň plnění veřejné zakázky může mít významný dopad kvalita pracovníků zapojených do realizace veřejné zakázky, může být v rámci dílčích hodnotících kritérií zohledněna jejich organizace, kvalifikace a zkušenosti. V článku 68 je mj. uvedeno, že pokud veřejní zadavatelé posuzují náklady podle přístupu vycházejícího z nákladů životního cyklu, uvedou v zadávací dokumentaci metodiku použitou k výpočtu takových nákladů. Taková metodika musí být vypracována na základě vědeckých informací nebo založena na jiných objektivně ověřitelných a nediskriminačních kritériích, je určena pro opakované nebo trvalé použití a má být přístupná všem stranám, které mají zájem. Autorům není známo, že s tvorbou takové obecněji použitelné metodiky bylo již započato; některé související práce již ale byly i u nás publikovány (např. [4] a [5]) a je nutno připomenout, že podrobně se souvislostmi LCC zabývá ISO [6]. Možná to bude jeden z úkolů Akademie veřejného investování, kterou hodlá zřídit Ministerstvo pro místní rozvoj (MMR)? Směrnice [3] jsou doplněny obsáhlým zdůvodněním, z kterého vyjímáme: „Výzkum a inovace, včetně eko-inovací a sociálních inovací, patří mezi hlavní hybné síly budoucího růstu a představují jádro strategie Evropa 2020 pro …využívat zadávání veřejných zakázek za účelem podpory inovací … propagovat rozvoj evropských přístupů k nákladům životního cyklu, aby se dále posílilo používání veřejných zakázek na podporu udržitelného růstu.“ Proces transpozice směrnic Byl zahájen proces transpozice směrnic [3] do nového českého zákona o veřejných zakázkách (dle pravidel EU by nový zákon měl být platný nejpozději od 1. 4. 2016). K tomu účelu vydalo MMR věcný záměr a byla ustavena skupina expertů jmenovaná s cílem vytvořit poradní orgán, který by poskytl MMR první zpětnou vazbu k navrhovaným opatřením v oblasti veřejných zakázek a sloužil by jako místo pro předávání podnětů mezi gestorem veřejných zakázek (VZ) a odbornou veřejností (skupina má 19 členů, z toho 15 právníků, předsedou je též právník). V současnosti lze již zaznamenat diskuse o tomto připravovaném zákoně o veřejných zakázkách (ZVZ) – např. [7]; obvykle se ale, bohužel, netýkají problematiky hodnotících kritérií. Autoři jsou přesvědčeni, že by bylo mj. potřebné se v souvislosti s kritériem nejlepšího poměru mezi cenou a kvalitou (hospodářské výhodnosti nabídky) zaměřit na problematiku nákladů a užitků za celý životní cyklus stavby (čl. 67 a 68 směrnice [3]), kdy významnou roli hraje investorem (resp. uživatelem) požadovaná doba životnosti. Životnost stavebního díla je proto zcela zásadní údaj, ke kterému je nutno vztahovat veškeré náklady spojené s provozem, užíváním a tedy též hodnotit užitek z díla. Toto vše by mělo být součástí „know-how“ inženýra; zdá se, že je nutné urychleně zahájit práce na tvorbě a diseminaci příslušné metodiky LCC. Poznamenejme, že o problematice životnosti konstrukcí je referováno již delší dobu – např. [8]. Samozřejmě je nutno mít na zřeteli fakt, že v současné době je zpravidla zadání VZ pojato tak, že zhotovitel díla je obvykle dotazován pouze


3

TÉMA

❚

TOPIC

na projektem specifikovaný výkaz výměr, tj. na jakési definované „technické podmínky dodací“, jinými slovy nemůže v takto pojatém zadání postihPlánování LCC Aplikace zásad LCC nout např. metodiku LCC. Dodavatel je v zájmu vítězství v soutěži nad konkurencí povinen odevzdat dílo takové, jak bylo zadáno, čili definované projektanZáruční lhůta tem a zadavatelem. V případě, že toZadávací řízení ho (právě vzhledem k neodůvodněně nízké ceně) není schopen, neplní vlastně podmínky smluvních ujednání mezi ním a zadavatelem. Na obr. 1 jsou znázorněny fáze život1 ního cyklu stavby. Je zde patrné, že jejich plánování se odehrává v průběhu projektových prací, jejich aplikace pak v průběhu reali- v Poslanecké sněmovně byl projednáván a schválen dne zace a následně během celé provozní fáze stavby. Realiza- 12. 12. 2014. ce je započata teprve poté, co zdárně skončí zadávací řízení Podle [3], důvod 90, by jednotlivé státy měly mít možnost stavby, kdy může dojít vzhledem k tvrdému konkurenčnímu zakázat nebo omezit použití pouze cenového kritéria při poboji a snižování ceny k záměně pojmu „návrhová životnost“ souzení ekonomicky nejvýhodnější nabídky. za pojem „záruční lhůta“. Je na vyspělosti zadavatele, veřejného investora, aby si toto úskalí uvědomoval. Samozřejmě H O D N O C E N Í K VA L I F I K A C E O R G A N I Z A C Í je také nutné, aby v průběhu provozní fáze byla prováděna Z A J Í M A J Í C Í C H S E O Z A K Á Z K U údržba a plánované opravy (což má být vždy předepsáno Jak je uvedeno výše, dle směrnice [3], dle nové technické novely a snad též dle chystaného nového ZVZ bude moci zaprojektem, ale v praxi se to děje jen zřídka). davatel jako dílčí hodnotící kritérium využít i hodnocení orgaTechnická novela zákona 137/2006 Sb. nizace, kvalifikace a zkušeností pracovníků. To mají provádět Pro rok 2015 je ještě připravena technická novela záko- dle technické novely ZVZ zvláštní komise, diskutuje se [7] též na 137/2006 Sb., která má vstoupit v platnost 1. 1. 2015. o certifikátech s delší platností; dle [10] ale může být v naVe svém návrhu tato novela mimo jiné přináší s ohledem šem právním systému hodnocení referencí nereálné. na směrnici EU [3] ustanovení upravující podmínky pro zadáZde je možná zajímavé připomenout dlouholetou praxi vání stavebních prací tak, že potřeba dodatečných staveb- v USA, kde již tzv. Brooks Act z roku 1972 vyžaduje, aby feních prací nebo dodatečných služeb bude muset nastat pou- derální státy vybíraly inženýrské a architektonické firmy dle ze v důsledku okolností, které zadavatel jednající s náležitou jejich kvalifikace, spíše než dle ceny. Zdůrazňuje se, že cepéčí nemohl předvídat. Dále, při hodnocení nabídek na zákla- na prací vůbec není hodnocena v první fázi výběru zájemdě kritéria ekonomicky nejvýhodnější nabídky, bude moci zace o zakázku, teprve až v druhé fázi, kdy „sítem“ kvalifikace davatel jako další dílčí hodnotící kritérium využít i hodnocení bylo vybráno jen několik nejlepších uchazečů. Tento proces organizace a kvalifikace a zkušeností pracovníků. je znám pod zkratkou QBS (Quality-Based Selection). QBS Věcí čistě vnitrostátní úpravy má být v této novele zruše- je v současnosti aplikován ve většině států USA, je prosaní povinnosti předložení oponentního odborného vyjádření zován v Kanadě a také v některých státech Evropy nejenom k odůvodnění významných veřejných zakázek; k tomu bu- pro projektové a inženýrské práce, ale také pro širší typ VZ de vytvořen institut státní expertizy (blíže viz [9]). Dojde též – např. pro zakázky typu „design-build“ ale i další. Poznak úpravě části zákona týkající se výkonu dohledu nad za- menejme, že QBS je tedy také v souladu s novou evropskou dáváním veřejných zakázek a dále ke zrušení ustanovení směrnicí, podle které lze jako dílčí hodnotící kritérium vyuo seznamu hodnotitelů. K zadávacím podmínkám nadlimit- žít i hodnocení organizace, kvalifikace a zkušeností pracovních veřejných zakázek se má však vyjadřovat autorizova- níků (viz výše). ný architekt, autorizovaný inženýr nebo autorizovaný technik. Vzniká otázka, zda by v takových případech byla roz- Ú L O H A I N Ž E N Ý R A V P R O C E S U Z A D ÁVÁ N Í hodující úloha autorizovaného technika adekvátní/posta- V E Ř E J N É Z A K Á Z K Y Problematika životnosti staveb a nákladů/výnosů za celý žičující? V novele, bohužel, zůstala obě základní kritéria, tj. vč. nej- votní cyklus staveb by měla být vnímána a diskutována přínižší ceny – v tomto ohledu tedy směrnice EU [3] zatím ne- slušnými institucemi a zejména inženýrskou komunitou. Jak je již zmíněno výše, v nové směrnici EU [3] se uvádí ní respektována, hledisko nákladů životního cyklu není uvedeno. Dodejme, že kritérium nejnižší ceny je obvykle „ob- jen jedno kritérium hodnocení – kritérium ekonomicky nejhajováno“ tvrzením, že je to kritérium transparentní, jedno- výhodnější nabídky a přitom je zdůrazněno hledisko nákladuché, a že jakékoliv kvalitativní podmínky v zadání jiné než dů životního cyklu. Jde o to, aby toto nesporně správné kricena mohou být označeny za diskriminující a vedou k dal- térium zůstalo i v našem nově chystaném zákonu také jako ším správním řízením a právním sporům. Zdá se, že tato si- jediné (hledisko ceny lze přece zohlednit v dílčích kritériích, tuace vyhovuje mj. alibistickým tendencím zadavatelů z ve- třeba i s vyšší vahou); jedině tak lze v budoucnu stavět kvalitně, bez plýtvání (z dlouhodobého hlediska). Doposud se řejného sektoru. Návrh znění této novely byl 3. 7. 2014 rozeslán k připo- k hodnocení celoživotních nákladů vůbec nepřihlíží, v lepším mínkám (se lhůtou 10 dní!) řadě institucí, mj. také ČKAIT; případě je to považováno za nezvyklou, resp. zbytečně ná4


❚

1/2015

TÉMA

❚

TOPIC

Potenciál pro úsporu nákladů životního cyklu

NOMINACE ČESKÝCH STAVEB NA CENU MIES VAN DER ROHE 2015

Příprava projektu

Projektování

Výstavba

Užívání

Konec životnosti

2 Obr. 1 Fáze životního cyklu stavby life cycle

❚

Fig. 1

Phases of the project

Obr. 2 Vliv jednotlivých fází na úspory LCC (dle ISO [6]) ❚ Fig. 2 Influence of individual phases during the LCC (ISO [6])

ročnou úlohu, tj. komplikaci, zdržení přípravy zakázky, projektu, a tedy také komplikaci při čerpání dotací atd. Dle našeho názoru se ale tomuto trendu nelze vyhýbat a aplikování LCC by mělo být cílem dobrého profesionála. Jedině tak lze zajistit kvalitu ve výstavbě a optimálně alokovat prostředky – jinými slovy: stavět potřebná a účelná díla, s optimální životností, bez nutnosti jejich nákladných oprav či rekonstrukcí brzy po jejich vybudování. Poslední dobou se při zadávání veřejných zakázek u nás zapomíná na fakt, že se jedná zpravidla o proces související s pořízením stavby, služby nebo zboží (viz čl. 7 až 10 zákona 137/2006 Sb.), jde tedy o proces, kde je nutný odborný přístup. Odborný přístup může poskytnout osoba inženýra – odborníka pro danou oblast. Tato osoba pochopitelně potřebuje podporu také ekonomů a odborníků na právní aspekty zadávacího řízení. Současně je ale nutno upozornit na to, že užívání kritéria nejlepšího poměru mezi cenou a kvalitou, tj. s hodnocením životního cyklu, nepochybně povede ke zvýšeným nárokům na přípravu zakázek, na vypracovávání nabídek a jejich vyhodnocování. Posuzování a rozhodování o životnosti staveb a o nákladech celého životního cyklu je vysoce odborná a náročná činnost, vyžadující nemalé inženýrské znalosti a zkušenosti (je o tom zmínka též v [10]), veřejný zadavatel je nemůže na všech úrovních dostatečně ovládat a měl by mít k dispozici vhodný „servis“. Přitom projektová příprava je často rozhodující součástí tohoto procesu. Zde je vhodné připomenout, že pro úspěšné řešení nejlepšího poměru mezi cenou a kvalitou v rámci celého životního cyklu hraje výraznou roli právě projektová dokumentace, která svojí kvalitou zásadním způsobem ovlivňuje životnost díla a dle zahraničních zkušeností může ovlivnit až 85 % nákladů provozních (obr. 2). Náklady na výstavbu a na vypracování projektu jsou přitom jen malým zlomkem nákladů celkových. Je vážnou chybou, když investor při bilancování vztahu užitné hodnoty a ceny nepřihlíží k hledisku životnosti, resp. když šetří na nákladech za projekt (a s tím spojené průzkumné práce). Je proto nutné neprodleně vypracovat vhodnou metodiku stanovení nákladů životního cyklu, resp. seznámit se s takovou evropskou metodikou (pokud bude vypracována) a zpřístupnit ji zainteresovaným stranám. (pokračování na str. 6) 1/2015

❚

Česká komora architektů (ČKA) a vybraní experti nominovali deset nejlepších českých realizací posledních dvou let do prestižní mezinárodní soutěže Mies van der Rohe Award 2015. Nominovány byly budovy veřejné, ale i soukromé. Bienále soutěžní přehlídky realizovaných staveb pořádá Evropská unie a Nadace Miese van der Roheho v Barceloně od roku 1988. Cílem soutěže je vyzdvihnout přínos evropských architektů, sledovat, jak uplatňují nové koncepty a technologie v praxi, a porovnat kvalitu architektury v jednotlivých evropských státech. Cena zároveň propaguje současnou architekturu a dokáže ji srozumitelnou cestou představit i laické části veřejnosti. Ze stovek nominací mezinárodní odborná porota vybírá finalisty – kolem třicítky nejlepších evropských staveb, které budou následně představeny v katalogu a na putovní výstavě. Porota zároveň určí jednu stavbu, jež získá Cenu Evropské unie za současnou architekturu – Mies van der Rohe Award, a jednu stavbu, které udělí Zvláštní cenu pro začínající architekty. Výsledky této prestižní ceny by měly být známy během dubna 2015, k předání cen pak dojde v červnu 2015. Petr Hájek – Hájek architekti / Krkonošské centrum environmentální výchovy ve Vrchlabí (nominovala ČKA, Jana Tichá, Osamu Okamura a Igor Kovačević) fotografie: Benedikt Markel (obr. 1)

1

Ellement / Obnova Gahurova prospektu ve Zlíně (nominovala ČKA a Osamu Okamura) (Beton TKS 5/2014, str. 26, pozn. redakce) fotografie: Jitka Ressová (obr. 2)

2

ov-a / Obnova Spolkového domu ve Slavonicích (nominovala ČKA a Igor Kovačević) Josef Pleskot – AP Atelier / Svět techniky v Ostravě (nominoval Osamu Okamura a Igor Kovačević) (Beton TKS 1/2015, str. 14, pozn. redakce) fotografie: Tomáš Souček (obr. 3)

3

A1 Architects / A1house (nominoval Igor Kovačević) Prokš Přikryl Architekti / Zázemí biotopu v Honěticích u Kroměříže (nominoval Igor Kovačević) Petr Hájek – Hájek architekti / Rodinný dům Chameleon v Lipencích (nominovala Jana Tichá) HAMR – Martin Rajniš, David Kubík / Maják a muzeum Járy da Cimrmana (nominovala Jana Tichá)

4

Josef Pleskot – AP Atelier / Vila v Podolí, Procházkova ulice (nominovala Jana Tichá) (Beton TKS 1/2014, str. 3, pozn. redakce) fotografie: Tomáš Souček (obr. 4) FAM Architekti / Chata u Máchova jezera (nominovala Jana Tichá) Zdroj: Tisková zpráva ČKA, 14. listopadu 2014


5

TÉMA

❚

TOPIC

Literatura: [1] Teplý B. (2013): Žhavé téma: Veřejné zakázky ve stavebnictví. Beton TKS 4/2013, s. 135 [2] Teplý B., Jeřábek Z. (2014): Nový návrh směrnice EU pro veřejné zakázky a úloha inženýra; Materiály pro stavbu 6/14, Vydavatelství Business Media CZ, s. r. o., s. 14–17 [3] Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2014/24/EU ze dne 26. února 2014 o zadávání veřejných zakázek: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/CS/TXT/?uri= uriserv:OJ.L_.2014.094.01.0065.01.CES [4] Schneiderová Heralová R. (2011): Udržitelné pořizování staveb – ekonomické aspekty. Wolters Kluwer ČR, Praha [5] Teplý B. (2012): Jak lze chápat ekonomickou výhodnost u veřejné zakázky? Stavebnictví 6-7/2012, s. 48–50 [6] ISO 15686 – 5 Building Construction – Service-life planning – Part 5: Life-cycle casting (2007, revidováno 2013; 2014 započat převod do české soustavy) [7] Košulič J. (2014): Komentář k věcnému záměru nového ZVZ, Stavebnictví 09/14, s. 56–58 [8] Teplý B., Bauer K., Křístek V. (2000): Problematika rizik a celkových nákladů stavebních objektů, Sborník konference Betonářské dny 2000, ČBZ Pardubice, s. 193–198 [9] Novák P. (2014): Je státní expertiza projev centralizace? Stavebnictví 05/14, s. 68–69 [10] Interview s náměstkem MPO J. Kolibou (2014), Stavebnictví 09/14, s. 18–19 [11] Materiál ŘSD: http://www.rsd.cz/Organizace-RSD/ Externi-poradci

POHLED DO SOUČASNÉ PRAXE

Často býváme svědky toho, že veřejné zakázky jsou připravovány značně chaoticky, zpožděně. Proces zadávání je řízen nikoliv investorskými organizacemi, jež zhusta po mnoha personálních „uragánech“ nemají potřebné a stabilizované zázemí odborníků, ale výběrová řízení jsou připravována právnickými poradenskými firmami, jejichž honoráře dosahují nebetyčných výšin [11]. Bohužel, touha po absolutně transparentním zadávacím řízení nezohledňuje odborné aspekty, které by na dílo měly být kladeny. Setkáváme se s tím, že zadání pro velmi komplexní a rozsáhlé investiční akce, kde se hledají multiprofesní realizátoři s nejvyššími odbornými a referenčními vlastnostmi, vyústí do podání nabídek, kde jediným kritériem je jen cena, jak již bylo výše uvedeno. Jaké mohou být důsledky nerespektování popsaných zásad? Např. (jak bylo zmíněno již ve [2]) uveďme aktuální případ významné zakázky v ČR – modernizace dálnice D1, kde se diskutovalo o několika variantách. V roce 2013 byla dle zadání ŘSD vypracována „Riziková analýza variantních řešení zvýšení kvality dopravy na dálnici D1“, kdy se srovnávaly čtyři varianty: (1) řešení realizované v současně běžící tzv. etapě 1; (2) řešení s fragmentací CB krytu s překrytím novým asfaltovým krytem; (3) rozšíření dálnice na tři pruhy v každém jízdním pásu a (4) tzv. nulová varianta, tj. stávající stav pouze s nezbytnou údržbou vozovky. Jako nejvhodnější bylo analýzou pomocí metody delfského typu vybráno řešení (1). Analýza ale srovnávala „nesrovnatelné“ – zejména varianty (3) a (4) jsou natolik rozdílné ve výsledném užitku a v pravděpodobné délce užívání, že riziková analýza a porovnávání variant bylo zcela samoúčelné. Chybělo hodnocení ve vztahu k celé délce technicky a provozně pravděpodobnému životnímu cyklus stavby, mj. také s rozdílnými potřebami nákladů a omezení spojených s objízdnými trasami, s nutností rekonstruovat či snášet stávající mos6

ty, a tedy také s tzv. externími náklady (náklady vznikajícími uživatelům). Kromě toho při kontrolní návštěvě skupiny europoslanců tito požadovali, aby byla doložena analýza, která by ukázala, že současný postup modernizace dálnice je ekonomicky nejvýhodnější. Taková analýza však k dispozici nebyla (dle zprávy v tisku – MF Dnes 2. 4. 2014). Na tomto příkladu je vidět, že kritériu ekonomicky nejvýhodnějšího řešení se v EU přikládá značný význam, zatímco u nás se k tomu doposud nepřihlíží ani u tak závažných a sledovaných zakázek. Důsledky podcenění kvality či úplnosti průzkumných a projekčních prací je opět možno ilustrovat na příkladu D1, kdy nedostatečný průzkum podloží vedl v roce 2013 ke sporům a zdržení v zahajování prací na modernizaci. Podobně, při provedení adekvátního průzkumu by při snášení mostů nedošlo k „překvapení z nečekaně“ vysoké kvality betonu, která bourací práce komplikovala; přitom by bylo postačilo několik nenáročných tvrdoměrných zkoušek. Tuto situaci je možné napravit tím, že se vrátí na svou úroveň úloha odborníka – inženýra, který investičním akcím a celkům rozumí, který v rámci své kompetence bude vybaven jednak citem pro účelné zadání soutěží, ale také smyslem pro korektní a správné vyhodnocení nabídek. Jinými slovy, bylo by vhodné místo jednoduchého automatu na posouzení celkových nabídkových cen (bez praktické možnosti odmítnutí nereálných – spekulativních nabídek) začít více používat technické myšlení, které by mělo zabezpečit nejlepší poměr mezi cenou a kvalitou stavebních zakázek. Potom také může dojít k účelné a pro celý stát užitečné přípravě a realizaci stavebních děl, která jsou celospolečensky přínosná a účelná. Odtud také plyne smysluplné čerpání finančních zdrojů – jak národních, tak i dotačních titulů EU. Doplňme ještě, že v poslední době se do povědomí inženýrů dostává systém BIM (informačním modelování budov – blíže viz www.czbim.org); v řadě vyspělých států vzniká v souvislosti se směrnicí [3] snaha používat BIM u veřejných zakázek jako prostředek pro dokladování a monitorování kvality dodávaného díla. Zejména v souvislosti s problematikou životnosti a LCC ale systém zřejmě není doposud dostatečně vybaven. To vše podtrhuje nezbytnost rozhodující účasti erudovaných odborníků při procesu přípravy, zadávání, hodnocení a provádění stavebních zakázek. Tento příspěvek vznikl částečně v rámci projektu TAČR TA4030458. Pozn.: Článek je modifikací a doplněním stejnojmenného příspěvku autorů na konferenci Betonářské dny 2014.

Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., MBA., EUR ING Infram, a. s. tel.: 281 940 147 e-mail: [email protected] www.infram.cz prof. Ing. Břetislav Teplý, CSc., FEng. Stavební fakulta VUT v Brně tel.: 541 147 642 e-mail: [email protected] www.fce.vutbr.cz


❚

1/2015

TEKLA STRUCTURES Moderní způsob 3D projektování v programu Tekla Structures umožňuje vytvářet detailní informační modely železobetonových konstrukcí včetně přesného umístění výztuží. Výhodou programu Tekla Structures je možnost rychle reagovat na změny v projektu, propojit model se statickými programy, automaticky generovat výrobní dokumentaci a plánovat řízení stavby. ZÍSKEJTE ZDARMA TESTOVACÍ VERZI Z CAMPUS.TEKLA.COM

www.construsoft.cz

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E

❚

STRUCTURES

STŘEDOEVROPSKÝ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT MASARYKOVY UNIVERZITY V BRNĚ ❚ CENTRAL EUROPEAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY OF MASARYK UNIVERSITY IN BRNO

1

Jiří Babánek, Lukáš Loudil, Petr Brosch V loňském roce byla dokončena stavba Středoevropského technologického institutu Masarykovy univerzity v Brně, která byla oceněna titulem Stavba roku 2014. Sestává ze dvou pavilonů – z „typického” pavilonu univerzitního kampusu a atypického hlavního objektu v půdorysné stopě elipsy s vnitřním atriem. V příspěvku je popsán architektonický návrh centra a jeho stavební řešení (betonové a ocelobetonové spřažené konstrukce). ❚ Last year was finished the building of Central European Institute of Technology of Masaryk University in Brno, a construction that was awarded the 2014 Construction of the Year title. The construction consists of two pavilions – a “typical” University campus pavilion and an atypical main building of an ellipsis layout with an internal atrium. The article describes the architectural design of the centre and its construction solution (concrete and composite steel and concrete structures).

Středoevropský technologický institut Masarykovy univerzity (Central European Institute of Technology – CEITEC) tvoří klíčovou část špičkové výzkumné infrastruktury, která byla vybudována v areálu Univerzitního kampusu v Brně–Bohunicích. Výstavba kampusu začala v roce 2004 a institut CEITEC toto mnohaleté úsilí završuje. 8

ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ

Prioritou centra je mezioborová výzkumná spolupráce v mezinárodním rozměru, tedy cíl, který byl jedním z klíčových i při formování podoby areálu Univerzitního kampusu Bohunice. První požadavky, které byly předány architektům, byly definovány v roce 2008. Uživatelská náplň se sestavovala postupně a její vývoj se logicky odrážel do architektonického tvaru centra. Uživatelské požadavky na potřebnou užitnou plochu rostly; architektonickým záměrem bylo udržení podoby v kompaktním objemu. Tento „boj” vyústil do výsledné podoby centra – pro relativně samostatné výzkumné skupiny Genomiky a proteomiky rostlin tvarovat objekt jako jeden z „typických” pavilonů univerzitního kampusu (objekt A26) a zbylou náplň situovat do atypického hlavního objektu v půdorysu tvaru elipsy s vnitřním atriem (objekt A35). Tento výsledek souzní s jednou ze základních tezí architektonického řešení: „Kampus je tvořen základními, „typickými“ pavilony v šachovnicové struktuře; budovy, které mají atypickou náplň, jsou umístěny na hlavních diagonálách a jsou i vizuálně odlišeny“. Pojmenování objektů (objekt A26 a A35) vychází ze struktury univerzitního kampusu, do kterého centrum CEITEC integrálně náleží.

Objekt A26 Objekt, do kterého jsou situovány výzkumné skupiny Genomiky a proteomiky rostlinných systémů, má dvě podzemní a tři nadzemní podlaží. 2. PP se nachází pouze v části půdorysu a je do něj situováno technické zázemí skleníku. 1. PP se díky konfiguraci terénu nachází pod úrovní okolního terénu pouze z jedné třetiny, zbylé prostory jsou osvětleny přirozeným denním osvětlením. V tomto podlaží je umístěn výzkumný skleník a laboratoře spojené s jeho provozem, v neprosvětlené podzemní části potom růstové klimatické komory (fytotrony) a technické zázemí objektu. V nadzemních podlažích se nachází pracovny, laboratoře a jejich zázemí. Na střechu objektu je umístěna stíněná pěstební plocha. Objekt A35 Budova A35 má atypický eliptický tvar s vnitřním zastřešeným atriem (obr. 2). Délky os elipsy jsou 65 a 45 m. Objekt je čtyřpodlažní, v části půdorysu je navíc další snížené (technické) podlaží. V objektu jsou situovány výzkumné skupiny Strukturní biologie, Molekulární medicíny a Výzkumu mozku a lidské mysli. Náplň zahrnuje nejen standardní výzkumné laboratoře, ale i celou řadu specializovaných prostorů; od stíněných laboratoří a magnetické rezonance pro speciální


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr. 1 Středoevropský technologický institut Masarykovy univerzity v Brně ❚ Fig. 1 Central European Institute of Technology of Masaryk University in Brno Obr. 2 a) Situace, b) půdorysné schéma konstrukcí 1. PP, 1 – objekt A35 – jednopodlažní část, 2 – objekt A35 – dvou až pětipodlažní část, 3 – objekt A35 – ocelová část stropu, 4 – objekt A26, 5 – stávající objekty areálu univerzitního kampusu, c) příčný řez pavilonem A35 ❚ Fig. 2 a) Situation, b) layout of the 1st underground floor, c) cross section of the pavilion A35

❚

STRUCTURES

2c

2b

1

4

2

5

3

2a

výzkum mozku až po špičkové laboratoře kryoelektronové mikroskopie. Hlavní vstup do pavilonu A35 je na úrovni 1. PP (díky vhodné konfiguraci terénu je větší část 1. PP, stejně jako u objektu A26, nad úrovní okolního terénu, pouze jižní část objektu navazuje na stávající výškovou úroveň univerzitního kampusu). Rovněž velká část místností situovaných do 2. PP je přirozeně osvětlena díky širokému anglickému dvorku, který obíhá severní část budovy. Podzemní podlaží (1. a 2. PP) jsou oproti půdorysné stopě nadzemních podlaží rozšířena. Sem je situováno zázemí pro specifická výzkumná centra magnetické rezonance (MRI) a kryoelektronové mikroskopie, která vyžadují izolaci od rušivých vlivů okolí a vyšší světlou výšku laboratoří. V centrální části se v 2. a 3. PP nachází technologické centrum objektu (strojovny, rozvodny, transformovna). Pro páteřní rozvody jsou vybudována dvě hlavní technická jádra propojující hlavní rozvodnu se střechou, kde jsou rovněž umístěny některé technologie. Nejatraktivnějším prostorem objektu je bezesporu vnitřní atrium. Probíhá přes tři podlaží až k zasklenému střešnímu světlíku. V nejvyšším podlaží jej protíná interiérová lávka, která půdorysně navazuje na komunikační koridor. Do atria 1/2015

❚

jsou orientovány komunikační uzly – dvojice výtahů a schodišť a čajové kuchyňky, které je možno odsunutím skleněné stěny funkčně propojit s otevřeným prostorem. Velkorysý prostor atria slouží k neformálním schůzkám či jednáním, umožňuje strávit krátkou přestávku v příjemném prostředí. Dochází zde k potkávání vědců různých oborů, přičemž právě tato setkání často vedou k jiným pohledům na výzkum a vzniku myšlenek, ke kterým by v izolaci malého týmu nikdy nedošlo. Po jednoduchém přesunu nábytku je atrium připraveno k uspořádání konference pro více než sto účastníků. Vzdušnost atria je podtržena použitými materiály. Dominuje bílá, sklo, nerez a hliník v přírodních odstínech. Velký důraz byl kladen na zpracování detailů, které byly vzhledem k tvaru objektu mimořádně náročné. Pozadí vzdušných schodišť se skleněnými stupni a zábradlím tvoří čistá plocha pohledového betonu. Beton se do atria propisuje i ztužující stěnou s jemným žlábkováním (důležitou roli hrála samozřejmě i akustika prostoru, profilace je jedním z řady akustických detailů). Stěna bude tvořit pozadí popínavé zeleně, v atriu je počítáno i se šesti velkoobjemovými kontejnery se vzrostlou zelení. Vnitřní atrium je zastřešeno proskle-


ným světlíkem, jehož nosná konstrukce je tvořena příčným systémem obloukových trubkových vazníků a podélným systémem vaznic. Základní geometrie konstrukce je vrchlík rotačního elipsoidu. Délka os půdorysu světlíku je 36 a 16 m, výška vrchlíku je 3 m. Vnitřní fasáda atria je tvořena prosklenými částmi s vloženými akustickými pásy z hliníkového tahokovu a lakovaného truhlářského obkladu. Ztužující betonové stěny probíhající na celou výšku atria jsou z pohledového betonu. Obvodový plášť elipsy je složen z průběžných hliníkových pásových oken s předvěšeným odvětraným fasádním pláštěm z hliníkového profilovaného plechu v přírodní povrchové úpravě. Po obvodu objektu je umístěna ocelová konstrukce pro nesení nerezové sítě pro popínavé rostliny, které jsou důležitou součástí kompozice objektu. Součástí této konstrukce je i markýza nad hlavním vstupem opatřená předpjatou membránou. ZÁKLADOVÉ KONSTRUKCE

Objekty A26 i A35 jsou založeny na základových deskách a velkoprůměrových vrtaných pilotách, kromě jednopodlažní části objektu A35 a konstrukcí anglických dvorků či venkovních konstrukcí, které jsou založeny plošně pouze na základových deskách a jsou 9

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E 3a

❚

STRUCTURES 4

5

3b

s navazujícími konstrukcemi propojeny pomocí dilatačních trnů či nerezových svařovaných nosníků. Základové desky a všechny konstrukce na styku se zeminou jsou navrženy v systému bílá vana, tloušťka základových desek je 300 až 400 mm, v prostoru magnetické rezonance 500 mm. Obvodové stěny jsou tloušťky 300 až 400 mm, řízené smršťovací spáry byly provedeny v rozteči cca 6 m. Těsnění pracovních spár je řešeno pomocí vnitřních těsnicích plechů, injektážních hadiček a v místě dilatací pomocí PVC povrchových dilatačních pásů. NOSNÁ KONSTRUKCE OBJEKTU A26

Jedná se o jedno až dvoupodlažní železobetonovou konstrukci, na které je založena třípodlažní ocelová konstrukce nadzemní části – skeletová kon10

strukce o půdorysných rozměrech cca 50 × 26,5 m. Betonové svislé podpory jsou tvořeny obvodovými stěnami a sloupy v rastru 4,3 až 4,65 × 6 m kopírujícími rastr nadzemní ocelové konstrukce. Betonové stropní desky mají tloušťku 240 mm. Konstrukce jsou napojeny na dříve vystavěné objekty univerzitního kampusu, které byly na přístavbu pavilonu připraveny. Tvar pavilonu A26 však doznal oproti původnímu předpokladu změn, které vyvolaly úpravy stávajících konstrukcí. Zejména z důvodu nedostatečné dispozice byly části stropní konstrukce uloženy kluzně na konzoly přibetonované na stávající objekty pomocí vlepovaných trnů (chemické kotvy). Nadzemní ocelová konstrukce byla uložena na předem zabetonované kotevní desky při horním líci stropních desek. NOSNÁ KONSTRUKCE OBJEKTU A35

Hlavní nosná konstrukce pavilonu je železobetonová, v části ocelová. Půdorysný tvar horních podlaží je eliptický, v nižších podlažích se konstrukce rozšiřuje směrem ke stávajícím konstrukcím univerzitního kampusu. Rozšíření je v ortogonálním systému rozmístění podpor. Vzdálenost eliptických modulových os je

7,28 a 5,35 m, v podélném směru jsou sloupy v rozteči 6 až 7,5 m. V ortogonální části konstrukce jsou sloupy v rastru cca 4,85 × 5,5 m. Sloupy jsou v eliptické části kruhové průměru 500 mm, v ortogonální části čtvercového průřezu o straně 450 mm, sloupy na vnitřní ose eliptické části jsou z architektonického důvodu železobetonové, betonované do ztraceného bednění z ocelových trubek Ø 368 mm. V prostoru schodišťových jader jsou ocelové sloupy s litými ocelovými hlavicemi a ocelovými průvlaky, které byly zabetonovány v rámci stropní konstrukce (obr. 3). Výtahové šachty jsou v objektu řešeny jako ocelové konstrukce, ze statického hlediska byly tyto konstrukce využity i jako svislé podpory stropních konstrukcí. Uložení stropů na šachty je provedeno pomocí zabetonovaných ocelových nosníků (obr. 4, 5). Ztužující stěny v eliptické části v prostoru komunikačních jader a dále v atriu mají tloušťku je 250 a 300 mm. Všechny stěny v atriu jsou z pohledového betonu, stěny eliptického půdorysného tvaru jsou z jedné strany se svisle profilovaným povrchem vytvořeným matricí. Pracovní spáry ve stěnách byly vytvořeny z pohledových stran pouze v úrovni horního líce stropů, resp. v úrovni čis-


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E 6

7

8

9

Obr. 3 a) Ocelový sloup s litými hlavicemi v atriu pavilonu A35, b) ocelový prvek se spřahovacími trny ❚ Fig. 3 a) Steel column with cast heads in the atrium of the A35 pavilion, b) steel component Obr. 4 Detail vyztužení v okolí zabetonovaného ocelového nosníku u výtahové šachty ❚ Fig. 4 Detail of the reinforcement around the concreted beam close to lift shaft Obr. 5 Podepření stropní konstrukce ocelovou konstrukcí výtahové šachty pavilonu A35 ❚ Fig. 4 Supporting of the floor structure by the steel structure of the A35 pavilion lift shaft Obr. 6 Jednopodlažní anglické dvorky kolem objektu A35, vynechaný dilatační úsek u nádrže SHZ ❚ Fig. 6 Single-storeyed basement courtyard around the A35, omitting of the dilatation section at the tank Obr. 7 Lávka v atriu pavilonu A35 ❚ Fig. 7 Footbridge in the atrium of the A35 Obr. 8 Pohled na rozestavěný hlavní vstup do pavilonu A35 ❚ Fig. 8 View to the main entrance of the A35 pavilion under construction Obr. 9 Pohled na nosnou konstrukci pavilonu A26 ❚ Fig. 9 View to the load bearing structure of the A26 pavilion

tých podlah jednotlivých podlaží. Stropní konstrukce byly na tyto stěny uloženy pomocí boxů s vylamovací výztuží nebo pomocí vynechaných kapes. V ortogonální části jsou stěny navrženy jako obvodové, bez požadavku na pohledovost. Stropní konstrukce jsou železobeto1/2015

❚

nové monolitické obousměrně pnuté desky lokálně zesílené stropními trámy, atikami či parapety, tloušťky 230 až 270 mm, v prostoru magnetické rezonance 400 mm. Vzhledem k velikosti jednotlivých podlaží byly vodorovné konstrukce betonovány po částech s časovými odstupy mezi jednotlivými betonážemi. Asi v polovině délky eliptické části byl navržen smršťovací pruh dobetonovaný po 14 dnech od betonáže okolních částí. Z důvodu časově náročnější výroby ocelových sloupů s litými hlavicemi byly v průběhu stavby doplněny pracovní spáry i v okolí schodišťových jader. Prostor hlavního vstupu do objektu byl ve stropech nad 1. PP až 2. NP řešen jako ocelová konstrukce s železobetonovou deskou betonovanou do ztraceného bednění z trapézového plechu. Tato konstrukce byla monoliticky propojena s okolními částmi stropů, aby byla zvýšena vodorovná tuhost objektu. V místech, kde bylo z uživatelského hlediska nutné provést propojení se stávajícími konstrukcemi okolních pavilonů, byla vložena kloubová pole, v ostatních případech byla provedena standardní dilatace pomocí zdvojených konstrukcí. Po obvodě eliptické části podzemních podlaží je anglický dvorek (obr. 6), jehož


❚

STRUCTURES

výška stěn kopíruje okolní terén. Konstrukce anglického dvorku je založena plošně na základové desce tloušťky 400 mm. Stěna rovněž tloušťky 400 mm je do základové desky vetknuta. Výška stěn je 2 až 3,83 m v jednopodlažní a 5,93 až 7,63 m ve dvoupodlažní části anglického dvorku. Jednopodlažní části jsou navrženy jako konzoly, dvoupodlažní části jsou v úrovni stropu nad 2. PP rozepřeny ocelovými trubkovými vzpěrami z žárově zinkované oceli v rastru cca 4 m. Základové desky anglických dvorků jsou vzepřeny do stropní konstrukce nad 3. PP pomocí nerezových ocelových vzpěr. Součástí anglických dvorků jsou výústky technologických kanálů, které do anglických dvorků ústí z technického podlaží (3. PP). Anglické dvorky jsou rozdilatovány v délkách přibližně 10,5 m. SPŘAŽENÉ OCELOBETONOVÉ KONSTRUKCE

V pavilonu A35 jsou ocelové konstrukce použity ve dvou funkcích. Jednak spolu se železobetonem jako součást hlavní nosné konstrukce objektu, jednak pro funkční interiérové i exteriérové prvky jako výrazná součást architektury. Velmi často jsou obě funkce účelně propojeny. 11

❚


STRUCTURES 11

Obr. 10 Zastřešení atria objektu A35 ❚ Fig. 10 Roofing of the atrium of the A35 object Obr. 11 Vnitřní schodiště u atria ❚ Fig. 11 Internal staircase at the atrium Obr. 12 a) Atrium v pavilonu A35, b) zesilující stěna s jemným žlábkováním Fig. 12 a) Atrium in the A35 pavilion, b) strengthening wall with fine grooving

❚

Investor

Masarykova univerzita v Brně A Plus, a. s. Karel Tuza, Petr Uhlíř, Jiří Babánek, Architektonický návrh Jaromír Černý, Jiří Ducháček, Marek Focher, Jitka Nováková, Petr Ondráček, Klára Steinhauserová PAK – Projekční architektonická Spolupráce kancelář, spol. s r. o. Generální projektant A Plus, a. s. Generální dodavatel Konsit, a. s. Huryta, s. r. o. – Lukáš Loudil, Hruban, Magdalena Betonové konstrukce David Lhotská, Ondřej Kika, Jan Ambrozek, Tereza Drašková Matrice do bednění Toronto, dodavatel NOEplast Ocelové konstrukce, OKF, s. r. o. obvodový plášť Realizace květen 2012 až únor 2014 Náklady 438 618 371 Kč bez DPH 12a

Samostatně můžeme ocelové konstrukce nalézt v nosné konstrukci jako plnostěnné nosníky s ortotropní mostovkou lávky přes atrium o rozpětí 18 m nebo jako nosné konstrukce s příhradovými nosníky s vysokopevnostními táhly u spojovací lávky do sousedního objektu A36. Také vodorovné nosné konstrukce ve vstupním segmentu objektu jsou ocelové o rozpětí až 13 m bez mezilehlých podpor. Velmi účelně bylo využito integrace ocelové a železobetonové konstrukce v architektonicky náročných a exponovaných místech v oblastech s největší očekávanou frekvencí pohybu uživatelů budovy. K minimalizaci vý12

skytu sloupů v těchto prostorech bylo jako podpor železobetonových stropů využito ocelových konstrukcí výtahových šachet. Nosná ocelová konstrukce je zde nepohledová. Je patrná pouze jako „stín“ na semi-transparentním opláštění výtahových šachet případně jako téměř neznatelná podpora prosklených podlah v jejich okolí. Konstrukčně se jedná o prostorovou konstrukci z profilů HEB splňující prostorové a statické nároky technologie výtahu. V úrovni jednotlivých pater vybíhají paprskovitě do stran vodorovné konzoly délky cca 1,6 m opatřené trny a zárodky výztuže (obr. 4, 5). Po provázání s výztuží okolních stropních desek

12b

a zmonolitnění betonem vzniká funkční spojení v jeden statický ocelobetonový celek. Podobného spojení bylo využito u staticky exponovaných okrajů železobetonových desek pater zatížených navíc uložením lávky a schodiště. Ocelová konstrukce je zde zastoupena subtilními sloupy z trubek opatřenými v úrovni pater rámovými hlavicemi z lité konstrukční oceli. Hlavice jsou spojeny s železobetonovými stropními deskami pomocí 2,85 m dlouhých nosníků, které mají svou koncovou část v délce 1,75 m zabetonovánu. K zabezpečení předpokládané únosnosti a plného spřažení ocel-beton jsou použity uzavřené nosní-


❚

1/2015


ky opatřené spřahovacími trny a otvory pro protažení výztuže, probetonování a odvzdušnění při betonáži. Celý uzavřený profil nosníku byl při betonáži vyplněn betonem. Odlitky ocelových hlavic tvoří rovněž důležitý architektonický prvek interiéru. V exteriéru nepřehlédnutelná je svařovaná ocelová konstrukce „klece“ obepínající celý obvod objektu, která je pohledová a tvoří druhý plášť budovy.

❚

STRUCTURES

chitektury a stavitelství již od roku 1993. V roce 2014 bylo do soutěže přihlášeno rekordních 64 staveb. Pozn. redakce) Jiří Babánek A Plus a. s. e-mail: [email protected] www.aplus.cz Lukáš Loudil

Program pro výpoĀet prutových konstrukcí

Huryta s. r. o. e-mail: [email protected] www.huryta.cz

Z ÁV Ě R

Vybudováním objektů Středoevropského technologického institutu došlo k dovršení výstavby Univerzitního kampusu v Brně, jenž byl budován od roku 2004. Společnými silami projekčního a realizačního týmu se podařilo vytvořit objekt se zajímavými konstrukčními prvky. Dokladem je titul Stavba roku 2014, který CEITEC získal. (Tento titul je každoročně udělován Nadací pro rozvoj ar-

Petr Brosch

MKP program pro výpoĀet 3D konstrukcí

OKF s. r. o. e-mail: [email protected] www.okf.cz

Fotografie: 1, 10, 11 – archiv společnosti A Plus a. s., autor Zdeněk Náplava; 3 až 9 – archiv společnosti Huryta s. r. o.; 12a, 12b – archiv společnosti A Plus a. s., autor Lukáš Pelech

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ A N A LÝ Z A N Á R O D N Í C H P Ř Í L O H E U R O K Ó D U 2

Eurokód 2 obsahuje čtyři části, které by měly být používány spolu s odpovídajícími národními přílohami jednotlivých členských států CEN. Národní přílohy (NP) byly zavedeny zejména pro ošetření národních úrovní bezpečnosti a zahrnutí regionálních aspektů různých států. CEN (European Committee for Standardization) zreviduje a rozšíří všechny Eurokódy do roku 2018. Pro revizi Eurokódů byly formulovány dva zásadní požadavky, snížení počtu národně určovaných parametrů (NDP) a zlepšení z hlediska snadnosti aplikace normy („ease of use“). Aby mohlo dojít k požadovanému snížení počtu národních parametrů, vylepšení použitelnosti normy a umožnila se její další harmonizace beze změn hlavní struktury a návrhových modelů zahrnutých v Eurokodu 2, byly národní přílohy EN 1992-1-1 jednotlivých členských států CEN porovnány a analyzovány. Rozbor výsledků analýzy může pomoci identifikovat některé hlavní aspekty pro revizi Eurokódu 2. V článku je prezentován souhrn výsledků analýz národních příloh EN 1992-1-1 (128 součinitelů ve 28 NP členských států) a první návrhy pro další harmonizaci normy.

© www.ssp-muc.com

Aktuální informace

Ignatiadis A., Fingerloos F., Heger J., Teworte F.: Auswertung der Europäischen Nationalen Anhänge zum Eurocode 2, Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 12, pp. 860–873

Eurokódy / Mezinárodní normy Nové přídavné moduly Export do 3D PDF Vizualizace výztuže v 3D modelu

V Y Š E T Ř O VÁ N Í A L K A L I C K O - S I L I K ÁT O V É R E A K C E N A P O Š K O Z E N Ý C H CEMENTOBETONOVÝCH VOZOVKÁCH

Giebson C., Voland K., Ludwig H.-M., Meng B.: Untersuchungen zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion in vorgeschädigten Fahrbahndeckenbetonen, Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015), Heft 1, pp. 13–21

1/2015

❚

www.dlubal.cz Dlubal Software s.r.o. Anglická 28, 120 00 Praha 2 Tel.: +420 227 203 206 www.dlubal.cz [email protected]

Firemní prezentace

V betonových prvcích, které jsou současně podrobeny cyklickému namáhání a působení vnějších alkálií, je riziko poškození způsobeného ASR nebo za jejího přispění opravdu vysoké. Týká se to zejména cementobetonových vozovek zatěžovaných zvyšující se dopravou zboží a surovin a zimní aplikací rozmrazovacích solí na bázi NaCl. Role počátečního mechanického poškození od dopravy při průběhu ASR je stále nejasná. V článku je popsána část vyšetřování, které probíhá už od roku 2012. Je evidentní, že ASR začíná probíhat na mechanicky poškozeném kvádru vyrobeném z alkalicky reaktivního kameniva dříve než na stejném kvádru bez mechanického poškození. Důvodem pro tento výsledek je rychlejší a hlubší vnikání vody a zvláště NaCl do betonu, Na ionty, jako reakční partneři ASR, se dostávají do betonu dříve a z dlouhodobého pohledu ve větším množství.


Sledujte nás na:

13 Inzerce 71,7x259 spad (Beton CZ)_01.indd 1

25/01/2015

1

SVĚT TECHNIKY – OSTRAVA-VÍTKOVICE ❚ SCIENCE AND TECHNOLOGY CENTER OSTRAVA-VÍTKOVICE Rostislav Mazáč, Hana Šeligová, Radek Syka

main goal of the project was to contribute to the prestige of science and research among the general public, change the attitude to technical

Příspěvek pojednává o návrhu a procesu

fields of studies, their popularization and

výstavby objektu Svět techniky – Science and

accessibility to the general public.

let až do roku 1998, kdy byl v září proveden poslední odpich z pece číslo 1. Důl Hlubina, vysoké pece a koksovna Vítkovických železáren byly v roce 2002 prohlášeny za Národní kulturní památku.

Technology Center Ostrava, jež je součástí rozsáhlého projektu revitalizace areálu Vítkovických železáren. Stavba má čtvercový půdorys o hraně cca 95 m a je úhlopříčně rozdělena na otevřenou vstupní terasovitou část a samotnou budovu o čtyřech nadzemních a jednom podzemním podlaží. Po diagonále půdorysu probíhá zrcadlová fasáda, v které se odráží celý komplex, mimo jiné i vysoká pec a bývalý plynojem, jenž byl přetransformován na multifunkční aulu.

Svět techniky (Science and Technology Center) Ostrava je součástí rozsáhlého projektu revitalizace postindustriální čtvrti Dolní oblasti Vítkovic, který se zrodil v hlavě architekta Josefa Pleskota. Výroba železa započala v tomto areálu již v roce 1836, kdy byla do provozu uvedena první vysoká pec. Hutnické řemeslo se zde provozovalo dlouhých 162

ZÁSADY ARCHITEKTONICKÉHO, FUNKČNÍHO, DISPOZIČNÍHO A V Ý T VA R N É H O Ř E Š E N Í

Rozložitá novostavba Světa techniky posazená na půdorysu rovnoramenného trojúhelníku se zaobleným pravoúhlým rohem dokonale reflektuje urbanistickou situaci místa. Hraje roli koncového hráče i pivota zároveň,

ROTSCHILDŮV ZÁMEČEK

STARÉ GENERÁLNÍ ŘEDITELSTVÍ

VÍTKOVICKÁ KŘIŽOVATKA

VYSOKÁ PEC 1

2

PLYNOJEM

Technology Center in Ostrava, which is a part

VYSOKÉ PECE 4 A 6

široké veřejnosti. ❚ This article describes the design and construction of the Science and

ENERGOCENTRUM

kým oborům, jejich popularizaci a zpřístupnění

SCIENCE AND TECHNOLOGY CENTRUM

a výzkumu u veřejnosti, změnit přístup k technic-

VL. ENERGETICKÁ ÚSTŘEDNA

Hlavním cílem projektu je podpořit prestiž vědy

of a large revitalization project of the Vítkovice Ironworks. The square layout with a side of 95 m is diagonally divided into an open entry terrace part and the building itself with four above- and one underground floor. The diagonal of the layout is copied by mirror diagonal facade, in which the whole complex reflects, among others also the furnace and a former gasholder. This gasholder was transformed into a multifunction hall. The

14


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr. 1 Zrcadlová fasáda Světa techniky ❚ Fig. 1 Mirror facade of the Science and Technology Center Situace

❚

Fig. 2

Situation

STRUCTURES

Obr. 3 Dispoziční řešení: a) půdorys 1. PP, b) půdorys 1. NP, c) půdorys 2. NP, d) půdorys 3 NP, e) příčný řez, f) 3D model ❚ Fig. 3 a) Layout of the 1st underground floor, b) layout of the 1st above-ground floor, c) layout of the 2nd above-ground floor, d) layout of the 3rd above-ground floor, e) cross section, f) 3D model

* * ) %

*

' *

! '#(

$*

*

* !

Obr. 2

0

❚

%

' *

! '#(

*

*% *

'

(# ( " %

&!

3a

1

3f

člověk

zemědělství, potraviny

divadlo vědy

A–D demonstrační ostrůvky

C

síla a pohyb

Svět přírody železo, chemie

strom

živá příroda, biologie

A

duše energie

světlo

kamenná zahrada 1

D

vesmír

B

zelená zahrada

zelená zahrada

7

5 3

v dokonalé sestavě rozložené na hracím poli. Ukázněně zaujímá pozici E1 na urbanistickém hřišti. 125 m dlouhá a 13 m vysoká zrcadlová hlavní fasáda postavená vůči okolní zástavbě pod úhlem 45° odráží dvojí scenérii místa. Při pohybu od západu po nové vozovce přístupové ulice začínající na kruhovém objezdu na Místecké ulici fasáda zrcadlí scenérie se VI. energetickou ústřednou, energocentrem, plynojemem a vysokými pecemi. Při pohledu od vysokých pecí je fasádou zrcadlen budoucí park situovaný západním směrem od budovy centra. Takto pojatá fasáda se stává jednoduchou interaktivní stěnou, která působí smyslově velmi silně a umožňuje prolínání dvou světů.

4

voda

voda 2

1–8 expodomky

6 8

kamenná zahrada

3b

2 Svět techniky

3c

3e

3.NP = 3 2.NP = 2 1.NP = 1 1.PP = 0

1/2015

❚


15


Vnitřní prostor budovy je naopak pro pozorovatele jakousi pevnou schránkou – ulitou, z které je možné z několika úrovní zažít uchvacující jedinečnou scénu průmyslového komplexu. Důležitou roli hraje nástupní prostor, který se svažuje k patě budovy, ke vstupu. Při pohybu po šikmé ploše si návštěvník uvědomuje zrcadlový obraz v reflexivní fasádě, který při sestupování mizí. S mizejícím vjemem iluzivního obrazu nahoře se návštěvník dostává do kontaktu s realitou interiéru vstupního podlaží. Lze říci, že člověk vstoupí do opojného iluzivního obrazu a stane se jeho součástí, ale již v konkrétní hmatatelné realistické podobě. Část střech nad 1. PP, které jsou přístupné jak z terénu, tak z výstavní plochy v 1. NP, je zelená střecha s vegetačním souvrstvím. Zeleň vysázená v této ploše bude součástí expozice věnované přírodě. Skladba vegetačního souvrství je na této střeše zhruba 0,5 m a umožní vysadit sortiment od trav, přes keře až po nízké stromy. Severním směrem bude na objekt Světa techniky v budoucnu navazovat zelený pruh.

❚

STRUCTURES 4

5

ÚČEL OBJEKTU

Nová budova Světa techniky bude sloužit zejména jako vzdělávací centrum, které nabídne volné výstavní prostory pro umístění naučných tematických expozic a to jak stálých, tak dočasných. Krom toho je zde velký kinosál pro 3D projekci, přednáškový a divadelní sálek a několik učeben a seminárních místností. Objekt má celkovou užitkovou plochu necelých 14 000 m2. 6

ZALOŽENÍ OBJEKTU

Původní varianta založení objektu počítala s pilíři tryskové injektáže, jež by byly opřeny o vrstvu štěrků a spolupůsobily by se základovou deskou. Realizační firma přišla s požadavkem záměny pilířů tryskové injektáže za velkoprůměrové piloty. Tomuto požadavku bylo vyhověno, ale během realizace výkopů a vrtání prvních pilot se ukázalo, že mocnost navážek je mnohem větší a plošně rozsáhlejší, než předpokládal IGP, a tudíž se nedalo počítat se spolupůsobením základové desky. Proto bylo přistoupeno k třetí variantě založení, kdy bylo v ploše základové desky doplněno pilotové pole a také skupiny pilot pod nejexponovanější sloupy. Průměry použitých pilot byly v rozsahu 630 až 1 180 mm a délky od 5 do 20 m. 16


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Obr. 4 Odbedňování obloukových stěn 1. NP a příprava bednění pro desku nad 1. NP ❚ Fig. 4 Removing the formworks from the arch-shaped of the 1st above-ground floor and preparation of the formwork of the slab above the 1st above-ground floor Obr. 5 Pohled do bednění desky nad 1. NP, rozmístění tvarovek U-Boot pro vylehčení a předpínací pruhy tvořené šesticemi čtyřlanných kabelů se systémem plochých kanálků, které jsou jak půdorysně, tak výškově trasovány ❚ Fig. 5 View into the slab formwork above the 1st above-ground floor, location of the U-boot blocks for lightening and pre-stressing stripes consisting of six four-rope cables with a flat canals system, which are traced out both in horizontally and vertically Obr. 6 Rozmístění podpěrných věží Staxo 100 (celkem jich na stavbě bylo použito 30 000 m3) kolem dvanáctimetrových sloupů, na které bylo později uloženo bednění desky nad vstupní halou ❚ Fig. 6 Location of the supporting Staxo 100 towers (30,000 m3 were used for the construction) round twelve-meter tall columns, on which was later located the formwork of the slab above the entrance hall

Výztuž pilot není se základovou deskou provázána, pouze u opěrné stěny u přístupové rampy piloty se stěnou provázány jsou. Pod některými částmi opěrných stěn bylo později přistoupeno k výměně podloží. Další komplikací pro založení objektu byla síť kanalizačních stok, které vedly přímo pod objektem a musely být přes ně prováděny poměrně rozsáhlé výměny. V místě pod hlavním vchodem musela být dokonce do základové desky provedena nika, jelikož horní hrana cihelné klenbové stoky zde byla nečekaně vysoko. Sednutí pilot bylo spočteno do 15 mm, proto byly veškeré stávající konstrukce pod základovou deskou přiklopeny stlačitelným materiálem v podobě EPS o síle 50 až 80 mm. Základová deska je tloušťky 400 mm, v místě výměn nad stokami její tloušťka narůstá až na 1 000 mm a je chráněna povlakovou hydroizolací, stejně tak jako obvodové stěny suterénu. SVISLÉ NOSNÉ KONSTRUKCE

Vertikální nosné konstrukce jsou tvořeny rovinnými a obloukovými stěnami v tloušťkách od 200 do 350 mm. Obloukové stěny byly bedněny pomocí systémového bednění DOKA, které bylo předem odzkoušeno na obloukové stěně v technické místnosti. Sloupy jsou kruhového průřezu s průměrem 600 mm a čtvercové o hraně 400 mm. V 1. NP začínají pohledové, 12 m vysoké obvodové stěny, které byly realizovány jako první a vzhledem ke svému konzolovému charakteru a zatížení větrem muselo být samošplhací bednění 1/2015

❚

kotveno přes dvě výškové úrovně pomocí vzpěr do stropní desky nad 1. PP. Pracovní záběry byly voleny s ohledem na budoucí úrovně podlaží a byly opatřeny pohledovou trapézovou lištou. Obdobně byly realizovány i stejně vysoké sloupy. VODOROVNÉ NOSNÉ KONSTRUKCE

Stropní desky jsou navrženy jako konstrukce působící ve dvou směrech, lokálně podepřené sloupy a vetknuté do obvodových a vnitřních stěn. Většina desek je v maximální možné míře vylehčena pomocí tvarovek U-Boot (obr. 5). Stropní deska nad 1. PP je s proměnnou tloušťkou 320 a 400 mm. Část této desky nad hlavním vstupem je ve spádu směrem k hlavnímu objektu. Nad nejexponovanějšími sloupy jsou proti protlačení doplněny hlavice směrem nad desku, aby dolní líc desky zůstal ucelený. Deska je předepnuta ve čtyřech pruzích. Předpínací pruh tvoří vždy šestice čtyřlanných kabelů se systémem plochých kanálků, které jsou jak půdorysně, tak výškově trasovány. Na rozmezí interiéru a exteriéru je pruh desky tloušťky 800 mm s proměnnou šířkou, který má několik funkcí. Jednak pomáhá překlenovat poměrně značná rozpětí, dále slouží jako tužší podklad pod prosklenou fasádu a v neposlední řadě také svými výškovými skoky zajišťuje prostor pro aktivní kotvy předpínacícho systému. Vnitřní část desky má pasivní kotvy umístěny u evakuačních schodišť a kabely byly napínány z vnější horní strany zesílení. Vnější část desky má pasivní kotvy umístěny podél obvodové atiky a předpínaly se z vnitřní spodní strany zesílené desky. Předepnuta je také část desky nad příjezdovou rampou u zadní části objektu, která tvoří samostatný celek. Je zde použit stejný systém kabelů s pasivními a aktivními kotvami, který je předepnut od vnější atiky. Pro přerušení tepelných mostů nad hlavním vstupem a u atik jsou použity isonosníky, z nichž většina byla vyrobena na zakázku, neboť se jednalo o atypické prvky. Aby atiky neovlivňovaly tuhost desky a nekladly tak na isonosníky nepřiměřené statické nároky, byly vhodně rozdilatovány. V 1. NP je část galerie nad výstavní plochou opět předepnuta s využitím obdobného systému jako v 1. PP, s aktivními kotvami u lemující atiky. Zbylé desky 1. NP stejně tak jako celé


❚

STRUCTURES

2. NP jsou v maximální míře vylehčeny plastovými tvarovkami. Zakřivené desky hlediště a jeho stropu májí tloušťky 320 a 400 mm a vzhledem ke svému spádu vylehčeny být nemohly. Hlavní výstavní plochu za prosklenou fasádou a také zbylé 3. NP zastřešuje deska tloušťky 320 mm s vylehčovacími tvarovkami, která je nad sloupy paprskovitě doplněna průvlaky proměnné výšky. Dva krajní průvlaky s největším rozponem na každé straně jsou předepnuty vždy jedním dvanáctilanným kabelem s aktivní a pasivní kotvou. Lem budovy a spojení všech průvlaků zajišťuje 1,5 m vysoký trám, který tvoří současně atiku a podporu pro zavěšenou ocelovou konstrukci, jež vynáší prosklenou fasádu. Nad 3. NP již vystupuje pouze hlavní čočka se šikmou stropní deskou tloušťky 400 mm, která je doplněna stěnovým nosníkem v místě dvacetimetrového rozponu, na kterém je zároveň zavěšena deska hlediště výukového sálu. S C H O D I Š T Ě A D I L ATA C E

Schodiště mají ramena jak monolitická, tak prefabrikovaná, uložená přes ozub a pryžové ložisko na monolitické podesty a mezipodesty. Jediná dilatace v objektu je mezi prefabrikovanou rampou a samotnou budovou. Původně mělo být v budově využito smršťovacího pruhu, ale vzhledem k pozdní demolici popílkovodu, který kolidoval s částí konstrukce, byla nejprve vybudována takzvaná „čočka“ objektu s částí vybíhajícího 1. PP a až poté zbylá část, čímž smršťovací pruh pozbyl své původní funkce a byl zrušen. B E D N Ě N Í A P O Ž A D AV K Y N A P O H L E D O V O U K VA L I T U BETONŮ

Většina konstrukcí byla požadována v kvalitě pohledového betonu, což zejména u obloukových stěn vyžadovalo vysoké nároky na prováděcí firmu a systém bednění. V průběhu výstavby bylo nutné řešit nejeden neobvyklý požadavek. Za všechny lze uvést např. stropy, u kterých bylo předepsáno ložení bednicích desek tak, aby jejich výsledný otisk kopíroval tvar budovy. Výsledkem je rozbíhající se třístranná pavučina, která vychází ze zadního rohu budovy a směrem k prosklenému průčelí se paprskovitě rozšiřuje. Bezpochyby nejnáročnější částí betonáže vodorovných konstrukcí byl strop 17


❚

STRUCTURES 8a

Obr. 7 Pohled na Svět techniky ❚ Fig. 7 View to the Science and Technology Center

8b

Obr. 8 Interiéry, a) pohledové betony doplněné zdivem, b) výstavní plocha 1. NP za prosklenou fasádou, c) centrální chodba, d) kinosál pro 3D projekci ❚ Fig. 8 Interiors, a) exhibition area on the 1st above-ground floor behind the glass facade, b) exposed concrete supplemented by masonry, c) central corridor, d) motion-picture theatre with 3D projection

zvýšené haly. Ten je dnes vynášen na několika dvanáctimetrových sloupech, ale pro jeho výstavbu muselo být použito vysoce únosné skruže. Nasazeno zde bylo 30 000 m3 podpěrných věží Staxo 100, jejichž uspořádání reflektovalo požadavek spárořezu na stropě haly a jednotlivé věže tak kopírovaly rozbíhající se směr otisků. Betonáž pak probíhala do nosníkového bednění Dokaflex vybaveného deskami Doka 3-So, z nichž řada musela být na místě upravována do požadovaného tvaru. Svislé konstrukce (stěny), jichž jsou v budově stovky metrů čtverečních, byly betonovány do dvou základních druhů bednicích systémů. Pro rovné stěny byly využity stovky kusů rámového bednění Framax s deskou Xlife a velikostí prvků o výšce 2,7 m, resp. 18

0,9 m a šířce 0,9 m dle architektonického zadání. Střed budovy s obloukovými stěnami ve tvaru čočky pak zformovaly dílce kruhového bednění H 20, které byly průběžně upravovány pro několik různých poloměrů a zalomení. Vzhledem k náročným požadavkům na povrch betonu bylo nutné nejen vybírat správné bednicí desky s malou nebo nulovou nasákavostí a hladkým otiskem, ale také identifikovat nejvhodnější odbedňovací prostředek. Protože významná část betonáží byla prováděna v zimním počasí, byla pro všechny typy desek použita odbedňovací emulze Doka Optix, která se vyznačuje snadným použitím i v extrémních podmínkách. Všechny detaily, kvalita povrchu i jednotlivé spárořezy bednicích desek či

dílců byly navrženy v souladu s požadavky architekta a průběžně konzultovány s autory projektu. Zvolené bednění přineslo požadovanou syrovost konstrukci, která se stala součástí industriálního prostředí Dolních Vítkovic a navíc příjemně kontrastuje s expozicí „svět přírody“. Z ÁV Ě R

Výsledkem snahy a práce týmu architektů, statiků a prováděcích firem je moderní a technicky vyspělá budova tvořící pomyslný spojovací článek mezi historickým průmyslovým poznáním a budoucností ve světě vědy a techniky, která se zde bude vyučovat a snad i aplikovat do praxe. Toto poslání je ještě umocněno pohledem na zrcadlovou fasádu, ve které moderní pojetí architektury dává vzpomenout na časy mi-


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E 8c

❚

STRUCTURES

8d

nulé, jenž by neměly být zapomenuty. Svět techniky je domem, který mnoho těží ze svého poslání i z urbanistických souvislostí svého okolí. Spíše než seriózním vážným domem je rafinovaným smyslovým objektem, učební rekvizitou, optickou pomůckou, zapamatovatelným obřím ingotem, který leží jako memento u nohou majestátních vysokých pecí. Je objektem, který patří do prostředí Dolních Vítkovic, stává se jejich charakteristickým moderním symbolem. Celý areál ostravského Světa techniky je dnes v evropském měřítku jedinečným historickým dokladem zachovaného původního technologického toku „uhlí-koks-železo“.

Spolupráce koordinační část

Ing. Milan Šraml

Projektová dokumentace

AP Atelier

Statika

Recoc, s. r. o.

Dodavatel

Sdružení pro výstavbu budovy Světa techniky v Dolní oblasti Vítkovice (Subterra, a. s. – vedoucí účastník sdružení, Metrostav, a. s. – účastník sdružení, Vítkovice Mechanika, a. s. – účastník sdružení)

Bednění

Česká Doka bednicí technika, s. r. o.

Doba výstavby

9. května 2012 až 28. února 2014

Ing. Rostislav Mazáč e-mail: [email protected] tel.: 251 624 661 Ing. Hana Šeligová e-mail: [email protected] tel.: 596 632 476 oba: Recoc, s. r. o. www.recoc.cz Radek Syka Česká Doka bednicí technika, spol. s r. o. e-mail: [email protected] tel.: 724 841 284 www.doka.cz

Fotografie: 1, 7 až 8d – Tomáš Souček; 4, 5, 6 – Ing. Tomáš Jasek.

Firemní prezentace

Literatura: [1] Technická zpráva k projektu, výkresová dokumentace, AP Ateliér

Architektonický návrh

Ing. arch. Josef Pleskot AP Atelier – Ing. arch. Miloš Linhart, Ing. arch. Petr Sýkora, Ing. arch. Michaela Košařová, Zdeněk Rudolf

1/2015

❚


19

1

NOVÉ TVARY PŘEDPJATÝCH BETONOVÝCH SKOŘEPIN: BETONOVÁ SKOŘEPINA CENTRO OVALE VE ŠVÝCARSKU ❚ NEW SHAPES OF CONCRETE SHELLS BY MEANS OF PRESTRESSING: THE CENTRO OVALE CONCRETE SHELL IN SWITZERLAND Aurelio Muttoni, Franco Lurati, Miguel Fernández Ruiz

kovaného stejnými autory v časopisu Structural

– Towards efficient structures: Construction of

Concrete, Ernst & Sohn, Germany, Vol. 14, No. 1,

an ellipsoidal concrete shell in Switzerland”,

2013, pp. 43–50, DOI: 10.1002/suco.201200058.

published by the same authors in the journal:

Betonové skořepiny byly v minulosti často pou-

Představená konstrukce (betonová skořepi-

Structural Concrete, Ernst & Sohn, Germany,

žívány jako vhodné a ekonomické řešení pro

na Centro Ovale) byla na kongresu fib2014

Vol. 14, No. 1, 2013, pp. 43–50, DOI: 10.1002/

řadu konstrukcí, např. střechy, sila, chladící věže

oceněna titulem Vynikající betonová konstruk-

suco.201200058. The presented work (Centro

a těžní plošiny. Při využití jejich jednoduché

ce. ❚ Concrete shells have been widely used

Ovale concrete shell) was recipient of the 2014

nebo dvojité křivosti jsou ohybové momenty

in the past as economical and suitable solutions

fib Award for Outstanding Concrete Structures

a smykové síly omezeny a v konstrukci působí

for a number of structures such as roofs, silos,

převážně membránové síly (v rovině konstrukce),

cooling towers or offshore platforms. Taking

které umožňují překlenutí velkých rozpětí při

advantage of their single or double curvature,

minimálních tloušťkách (typicky jen desítky mili-

bending moments and shear forces are limited

metrů). V posledních dekádách pokrok v nume-

and the structure develops mostly membrane

rickém modelování, vývoji bednění a techno-

(in-plane) forces, allowing to span large distances

logii betonu otevřel nové možnosti pro využití

with limited thicknesses (typically of only some

betonových skořepin. Článek popisuje návrh

centimetres). In the last decades, the advances

a výstavbu skořepiny tvaru elipsoidu (93 × 52

on numerical modelling, formwork erection

× 22 m) s tloušťkou stěny od 100 do 120 mm.

and concrete technology open a new set of

Převážná část skořepiny byla postavena s vyu-

possibilities for use of concrete shells. In this

žitím technologie stříkaného betonu, v některých

paper, the design and construction of a shell

místech však byl použit klasický postup ukládání

with the form of an ellipsoid (93 × 52 × 22 m)

monolitického betonu do připraveného bednění.

and with variable thickness between 100 and

V určitých oblastech byly postupy přizpůsobeny

120 mm is described. The shell was built using

místním podmínkám, např. přidání dodatečného

sprayed concrete and also ordinary concrete in

předpětí, vláken a smykové výztuže tak, aby

some regions. A number of tailored solutions

byla zajištěna předepsaná bezpečnost pro oba

were also adopted such as post-tensioning,

mezní stavy, únosnosti i použitelnosti. Následující

addition of fibres and shear studs to ensure

text je upravený text článku „Concrete shells –

satisfactory performance both at serviceability

Towards efficient structures: Construction of an

and ultimate limit states. The following text is

ellipsoidal concrete shell in Switzerland“, publi-

adapted from the manuscript “Concrete shells

20

ÚVOD

Zděné oblouky a klenby Historie zděných oblouků a kleneb je bohatá a zahrnuje řadu tradičních stavebních postupů. V literatuře lze nalézt jejich podrobné přehledy a rozbory [1-5]. Soustavy zděných oblouků byly pravděpodobně první složitější konstrukce navržené člověkem k překonávání velkých vzdáleností přes široké řeky nebo údolí. Tyto konstrukce, které mohly být inspirovány přírodními tvary, se objevily už ve 2. století před Kristem v Mezopotámii. Jsou vyskládány ze souborů klínovitě opracovaných kamenů, které byly ukládány k sobě na sucho nebo spojeny vrstvami malty. Využitím tvaru oblouku jsou vnější účinky (síly vyvolané vlastní tíhou konstrukce a přenášeným zatížením) vy-


❚

1/2015


nášeny vnitřními tlakovými silami v jednotlivých kamenech a spojích mezi nimi (a někdy s pomocí přitěžovacích stěn a výplní na rubu zděných klenbových konstrukcí). Linie definující teoretickou výslednici rovnováhy vnitřních tlakových sil a působících vnějších účinků je obvykle nazývána výslednicová čára (the thrust line) (zahrnující její přiřazenou tloušťku odpovídající pevnosti materiálu). Tato linie by měla zůstat ve všech svých bodech uvnitř zděné konstrukce, protože pro spoje těchto typů konstrukcí jsou jakákoliv tahová napětí nepřijatelná [5]. Tím je určen tvar oblouku. Tvary, kde výslednice sil neprochází uvnitř zděné konstrukce, nejsou v rovnováze s vnějšími účinky a dochází k zhroucení konstrukce. Prostorové klenby jsou plochy dvojí křivosti složené z kamenného nebo cihelného zdiva. Tradičně byly používány pro konstrukce střech nebo překrytí podzemních konstrukcí. Podobně jako ve zděném oblouku i v klenbě se musí vytvořit plocha výslednic sil, která by měla zůstat uvnitř konstrukce. Vzhledem k dvojité křivosti klenby může však být zatížení přenášeno ve více než jednom směru. Pro klasické tvary kupolí, s kulovým podhledem, je tlaková plocha držena uvnitř zdiva významným zvýšením jeho tloušťky ve vybraných oblastech (kupole Pantheonu v Římě). V těchto případech klenby vyvozují vodorovný tlak na spodní podpory. Jinou možností je zabezpečení klenby tangenciálními tahovými silami, které udržují tlakovou plochu uvnitř zdiva. Bazilika Sv. Petra (Vatikán) byla v polovině 18. století poté, co byly v kupoli objeveny velké trhliny, zpevněna čtyřmi železnými řetězy, které slouží jako tažený prstenec [5]. Železobetonové skořepiny Problémy a obtíže, které je možno pozorovat na zděných konstrukcích, zejména klenbách s dvojí křivostí (odpovídajícího tvaru vzhledem k působení, což vede k významným štíhlostem), lze ve většině případů řešit přidáním výztuže, jejíž tahové síly mohou vychylovat výslednicovou plochu tak, aby zůstávala uvnitř betonu. V důsledku toho ve vyztužené konstrukci dvojí křivosti vznikají pouze membránové síly (rovinné osové a smykové síly) a velmi omezené ohybové momenty a smykové síly působící ven z plochy. Protože požadovaná tloušťka může být významně snížena, jsou výsledkem velmi tenké železobetonové skořepiny dvojí křivosti. 1/2015

❚

První betonové skořepiny vyjadřovaly zcela jasně možnosti využití principu membránového chování [6]. Evropští (F. Dischinger, E. Torroja, R. Maillart) a američtí (A. Tedesko) konstruktéři získávali zkušenosti se skořepinami v tloušťkách 30 až 40 mm. Tyto projekty postavené v letech 1910 až 1940 reprezentují tvary definované analytickým vyjádřením (části kulových a válcových ploch nebo hyperbolických paraboloidů). V okrajích ploch byly navrhovány tažené výztuhy, aby v konstrukci bylo co nejlépe zajištěno membránové působení sil. Obtíže spojené s analytickým řešením tenkých skořepin vysvětlují poněkud omezený počet užívaných tvarů v tomto období a nízký počet konstruktérů, kteří se do návrhů takových konstrukcí vůbec pouštěli. V následujícím období, mezi roky 1940 až 1970, došlo k velmi zajímavému vývoji v Americe v pracích španělského architekta F. Candely a v Uruguayi v návrzích inženýra E. Dieste (později se zabýval i vývojem zděných skořepin). Jejich přístup byl založen na co nejjednodušších analýzách (zejména Candela) spolu s kombinacemi různých částí dříve používaných tvarů. Vzhledem k jejich tvarovým vlastnostem a jednoduchosti výstavby byly často užívány hyperbolické paraboloidy. Tento přístup nabízel řešení projektů s využitím větších konstrukcí a s bohatším uplatněním různých tvarů. H. Isler postavil ve Švýcarsku [7 a 8] mezi roky 1960 a 1980 impozantní množství neobvyklých skořepinových konstrukcí, jejichž tvary získával a optimalizoval různými mechanickými analogiemi (pneumatické, gravitací tvarované membrány ad.). Je vhodné poznamenat, že nárůst užívání betonových skořepin v určitém období byl spíše dán znalostmi a zkušenostmi jejich Obr. 1 Centro Ovale, Chiasso ❚ Fig. 1 Centro Ovale, Chiasso Obr. 2 Vliv tloušťky střešní konstrukce na velikost pronajímatelné podlahové plochy, a) tlustá střecha, b) tenká betonová skořepina ❚ Fig. 2 Influence of the thickness of the roof on the rentable surfaces: (a) thick roof; and (b) thin concrete shell

❚

STRUCTURES

konstruktérů než pokračujícím obecným vývojem v jejich navrhování. V dekádě mezi roky 1980 a 1990 byly betonové skořepiny používány jen zřídka. Byl to důsledek řemeslně náročné výstavby bednění a požadavku na přesné rozmístění výztuže pro takovou konstrukci, což zvyšovalo stavební náklady na ni, takže byla raději dávána přednost jiným typům konstrukčních řešení. V posledních letech se situace zvolna mění. Možnosti nabízejí nové typy betonů (např. vláknobetony), výztuží, příprava 3D tvarů bednění na NC strojích a prostorové osazovaní jednotlivých dílů s použitím 3D grafických programů stejně jako nové možnosti pokročilých analýz simulace chování těchto konstrukcí s využitím nejmodernějších programových systémů. To vše dohromady umožňuje vývoj nového přístupu ke skořepinovým konstrukcím s mnohem volnějšími omezeními při volbě jejich tvarů. Nicméně porozumění principu dvojité křivosti, mechanismům přenosu zatížení a pravidlům daným přístupem k navrhování podle mezních stavů stále zůstává podstatou navrhování skořepin. A je to zejména důležité ve vztahu k analýze vzpěru tohoto typu konstrukcí. Přehled poznání v této oblasti byl publikován v roce 1979 Mezinárodní asociací pro skořepiny a prostorové konstrukce (International Association for Shell & Spatial Structures) [9] spolu s doporučeními pro jejich návrh. Výzkum v této oblasti nadále probíhá [10, 11] a je potřebné, aby pokračoval i v budoucnosti. V následujícím textu jsou diskutovány podstatné aspekty návrhu a výstavby betonových skořepin se vztahem ke konstrukci skořepiny postavené nedávno ve Švýcarsku. Návrhu a realizace této skořepiny se zúčastnili autoři článku.

2a

2b


21

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E N ÁV R H B E T O N O V É S K O Ř E P I N Y K ZASTŘEŠENÍ OBCHODNÍHO CENTRA VE ŠVÝCARSKÉM CHIASSU

Proč betonová skořepina? Pro projekt nového obchodního centra ve švýcarském Chiassu bylo navrženo zastřešení ve tvaru elipsoidu, které splnilo požadavky klienta na užitnou plochu a představy architekta o výrazu nové budovy. Tloušťka stěny elipsoidu byla rozhodující, neboť přímo ovlivňuje velikost pronajímatelné plochy (obr. 2a). Při hledání řešení byly použity dřevěné i ocelové prvky. Použití tohoto řešení však některých místech omezovaly požadavky vzpěru, které by bylo možno řešit zvýšením tloušťky konstrukce v nejkritičtějších místech. To však bylo pro klienta neekonomické, neboť silnější konstrukce snižovala vnitřní pronajímatelnou plochu. Jako vhodné řešení se naopak ukázalo použití betonové skořepiny. Její tloušťka mohla být i v kritických místech, které ovlivňují rozsah pronajímatelné plochy, jen 100 mm. To dovolilo klientovi zachovat dostatečný funkční prostor a optimalizovat cenu projektu obchodního centra (obr. 2b). Geometrie a hlavní charakteristiky skořepiny Skořepina tvaru elipsoidu má osové rozměry 92,8 m (podélná osa) × 51,8 m (příčná osa) × 22,5 m (výška). Elipsoidem prochází řez vodorovnou rovinou a v této úrovni je usazen na betonovou podstavu tvořenou příčnými stěnami. Výsledná výška skořepinové konstrukce je 18,24 m (obr. 3). Tloušťka stěny skořepiny je proměnná. Hodnota 100 mm byla vybrána jako základní, stanovená na základě konstrukčních požadavků (minimální možná tloušťka s nezbytným krytím výztuže) při uvážení požadované bezpečnosti vzhledem k vybočení. Při vnějším i vnitřním povrchu skořepiny byla navržena výztuž ve dvou vrstvách. Vrstvy výztuže byly orientovány v radiálním (poledníkovém) a tangenciálním (rovnoběžkovém) směru. Tyto orientace byly ze statického hlediska nejefektivnější. Uspořádání čtyř vrstev výztuže zajišťovalo přenesení ohybových momentů a smykových sil vznikajících v místě spojení skořepiny s podstavou, poblíž předpjaté oblasti a v okolí otvoru ve vrcholu elipsoidu s ocelovým zaskleným světlíkem (obr. 3). V ostatních oblastech nabývaly ohybové momenty a smykové síly jen malých hod22

❚

STRUCTURES Obr. 3 Hlavní rozměry skořepiny, a) řez podél hlavní osy, b) řez podél příčné osy ❚ Fig. 3 Main geometrical dimensions, a) section along the major axis, b) section along the minor axis Obr. 4 Membránové (v ploše skořepiny) vnitřní síly, a) oblast rovníku s maximálními tahovými silami, b) graf intenzity jednotkové síly ❚ Fig. 4 Membrane (in-plane) inner forces, a) equator region, where maximum tensile forces develop, b) diagram of unitary force intensity Obr. 5 Deformované tvary při porušení ztrátou stability, a) snížená tuhost v oblasti otvoru ve vrcholu skořepiny, b) snížená ohybová tuhost v horní části dodatečně předpjatého pásu, c) snížení celkové ohybové tuhosti ❚ Fig. 5 Deformed shapes at the buckling failure, a) reduced stiffness at the zenith opening connection, b) reduced flexural stiffness at the top of the post-tensioned region, c) overall reduced flexural stiffness

3

not. Výztuž však byla po celé ploše skořepiny rozložena z konstrukčních důvodů ve čtyřech vrstvách, zejména pro omezení vzniku trhlin (mohly vzniknout v závislosti na kombinaci zatěžovacích stavů) a zajištění předepsané bezpečnosti proti boulení skořepiny. V pásu podél „rovníku“ skořepiny (od úrovně +5,5 m do úrovně +12,6 m, obr. 3) byla k přenesení membránového napětí ve vodorovném směru základní výztuž doplněna o 35 dodatečně předpjatých kabelů (0,6“ kabely typu monostrand). (Kabely jsou uloženy v ohebných kanálcích co nejmenších rozměrů tak, aby se minimalizovalo narušení tlakové zóny ve skořepině [12, 13]). Tloušťka skořepiny byla v této oblasti zvýšena na 120 mm (mezi úrovněmi +4,24 a +13,35 m). V oblasti spojení s betonovou podstavou (v úrovni mezi +4,24 a +5,14 m) byla k zajištění dostatečné smykové odolnosti a deformační kapacity (oblast je vystavená působení příčných (parazitických) smykových sil a ohybových momentů) přidána smyková výztuž. V oblasti okolo otvoru ve vrcholu skořepiny až po úroveň +21,6 m byla tloušťka její stěny také zvýšena na 120 mm, což dovolilo napojit betonovou skořepinu na ocelovou konstrukci světlíku umístěnou do otvoru (10,21 × 5,7 m). Zaskleným otvorem proniká do vnitřního prostoru obchodního centra denní světlo. K posílení přirozeného osvět-

lení interiéru byly do pásu mezi úrovněmi +4,81 až +18,78 m vloženy řady kruhových otvorů o průměru 0,4 m (obr. 3). Vlastnosti betonu Na výstavbu konstrukce byl od úrovně +4,24 m do úrovně +19,9 m použit stříkaný beton. Tato technologie umožnila pro realizaci skořepiny použití konvenčního (jednostranného) bednění. Tam, kde byl sklon skořepiny minimální (méně než 20°, v pásu od +19,9 po +22,48 m), byla použita tradiční technologie monolitického betonu ukládaného do bednění. Pro oba typy betonů byla předepsána charakteristická tlaková pevnost betonu po 28 dnech fck 30 MPa. Do stříkaného betonu byla přidávána tvarovaná ocelová vlákna (30 kg/m3 betonu). Vlákna měla délku 30 mm a poměr délky k průměru 80. Vlákna byla použita pro zvýšení odolnosti betonu proti vzniku a rozvoji trhlin (v oblasti dodatečného předpětí) a k zvýšení duktility betonu namáhaného vysokými normálovými a smykovými silami (v oblasti napojení na základnu). Směs pro stříkaný beton obsahovala 300 kg cementu/m3 betonu a 25 kg jemně mletého vápence/m3 betonu (pro zlepšení zpracovatelnosti). 70 % zrn kameniva bylo rozměrů 0 až 4 mm, zbytek mezi 4 až 8 mm. Byla použita suchá technologie stříkání, tzn. že voda byla do směsi přidávána až ve stříkací pistoli.


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E 4a

5a

Prestressed region

❚

STRUCTURES

local buckling

5b

local buckling 5c

Tension regions (in red)

4b

6a

6b

s

7a

7b

Obr. 6 Porovnání příčných sil ve svislém (radiálním) směru (v poměru k hodnotám maximálních sil pro vetknutý případ) jako funkce vzdálenosti od vetknutého okraje s (normalizované tloušťkou desky), a) ohybové momenty, b) smykové síly ❚ Fig. 6 Comparison of non-membrane forces in the vertical (radial) direction (normalized by maximum forces for the clamped case) as a function of the distance to the clamped edge (s normalized by the thickness of the slab), a) bending moments, b) shear forces 7d 200

200

150

150

F [kN]

F [kN]

7c

100 50 0

100 50

0

30

60

90 Δ + [mrad]

1/2015

❚

120

150

180

0

0

30

60

90

120

Δ+ [mrad]


150

180

Obr. 7 Smykové síly a ohybové momenty v místě napojení na betonovou základnu, a) teoretický průběh výslednicové čáry, b) zkoušený prvek, c) chování zkoušeného prvku se smykovou výztuží, d) chování zkoušeného prvku bez smykové výztuže ❚ Fig. 7 Shear and bending forces at the connection to the concrete basement, a) location of the theoretical thrust line, b) tested specimen, c) behaviour of the specimen tested with shear studs, d) behaviour of the specimen tested without shear studs

23

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E S P E C I F I K A N ÁV R H U

Kromě požadavků vycházejících z konstrukčních důvodů (např. tloušťka skořepiny objasněná v předchozím textu) se návrh skořepiny a její výztuže řídil třemi statickými hledisky: membránové působení vnitřních sil ve skořepině, účinky 2. řádu a příčné (parazitní) ohybové a smykové síly působící v místě uložení na betonovou základnu. Byl sestaven 3D MKP model konstrukce (v komerčním programu ANSYS) pro lineární a nelineární analýzu jejího chování. Porovnání výsledků numerické analýzy s analytickými řešeními některých skořepin, např. kulových ploch [14], potvrdilo přesnost a výstižnost MKP výsledků. Tento přístup umožnil zpřesnění řešení včetně kontrol a srovnání výsledků jednotlivých analýz i z hlediska udržitelnosti. Vnitřní membránové síly Obecně dosahovaly vnitřní membránové tahové síly (působí v ploše) jen nepříliš vysokých, spíše nízkých, hodnot, které by mohly být pokryty jen minimálním

Obr. 8 Výstavba skořepiny, a) dočasné lešení, b) ukládání předpínacích kabelů, c) stříkání betonu, d) ukládání monolitického betonu ❚ Fig. 8 Construction of the shell, a) temporary falsework, b) placing of prestressing tendons, c) spraying of concrete, d) pouring of concrete

❚

STRUCTURES

množstvím tahové výztuže. Podstatnou výjimkou z tohoto stavu jsou velké tahové síly působící v oblasti kolem rovníku skořepiny (obr. 4). Návrh konstrukce byl zpracován tak, aby její pevnost byla dostatečná z hlediska mezního stavu únosnosti stejně jako byla zajištěna kontrola šířky trhlin z hlediska mezního stavu použitelnosti. Z toho vzešel požadavek na dodatečné předpětí (monostrandy) v oblasti působení velkých tahových sil. Je třeba poznamenat, že v některých částech konstrukce vedla dlouhodobá přetvoření betonu (zejména od smrštění) k vzniku tahových napětí (zejména v oblasti napojení na základnu), která vyžadovala návrh dostatečné výztuže k zajištění omezení nadměrného rozevírání trhlin. Stabilita konstrukce Otázky stability (vzpěru a boulení) byly zásadní pro návrh vrcholové části skořepiny v oblasti minimálních křivostí a největších tlakových sil. Návrh byl zpracován dle doporučení IASS [9]. K popsání stabilitního chování byly realizovány nelineární analýzy chování konstrukce s uvážením počátečních imperfekcí, dotvarování betonu, skutečné tuhosti konstrukce po vzniku trhlin a jejího nelineárního chování [9]. Byla rovněž provedena citlivostní analýza konstrukce na účinky výrazného snížení tuhosti určité oblasti způsobené různými příčina-

mi (vznik trhlin v určité oblasti skořepiny, místní imperfekce v kombinaci se zatížením sněhem nebo teplotou). Její výsledky ovlivnily posuzování stability konstrukce (obr. 5), ale byly pro všechny případy přijatelné. Okrajové síly Příčné vnitřní síly vznikají převážně v místě napojení betonové základny (okrajové síly vyvolané kompatibilitou deformací spojených konstrukcí). Příčné vnitřní síly byly zjištěny i v oblasti dodatečného předpětí a kolem vrcholového otvoru (jejich intenzita však byla nižší než v místě napojení na základnu). Okrajové příčné síly (ohybové momenty a smykové síly) obvykle vznikají na okrajích skořepiny a jsou dobře popsány v odborné literatuře [14]. Obě síly lze vypočítat na základě geometrie skořepiny ze vztahů vy = vy,0 exp(–lvs) cos (wv, s) , my = my,0 exp(–lms)cos (wm, s) , kde vy a my značí jednotkové smykové síly a jednotkové ohybové momenty působící ve vzdálenosti s (ve směru kolmo k okraji skořepiny), vy,0 a my,0 značí jednotkové smykové síly a jednotkové ohybové momenty v místě napojeného (vetknutého) okraje, λv, λm, ωv a ωm značí parametry závisející na geometrii skořepiny [14] (poloměr

8a

8b

8c

8d

24


❚

1/2015


křivosti, tloušťku, Poissonovu konstantu, podmínky napojení (vetknutí)). Oba vztahy vedou na exponenciální rozklad okrajových sil vyjádřených harmonickou funkcí. Na popsané skořepině byl vliv okrajových sil patrný do vzdálenosti rovnající se cca čtyřicetinásobku její tloušťky (obr. 6). Ohybové momenty a smykové síly při různých kombinacích zatížení vyvolávaly na volných okrajích skořepiny kladné, nebo záporné hodnoty poměrných přetvoření. Je třeba také zdůraznit vliv okrajových podmínek na okrajové příčné síly. V místě pevného napojení skořepiny na podstavu vzniká ohybový moment (my,0,clamp). Pokud by v tom místě byla skořepina připojena kloubově, v okraji by měl moment nulovou hodnotu, ale v bezprostřední vzdálenosti by už dosahoval svého maxima (avšak v nejnižší absolutní hodnotě). Stejně tak co se týká smykových sil, ve vetknutém okraji skořepiny vznikají maximální smykové síly (vy,0,clamp) dvojnásobné velikosti oproti kloubově podepřené skořepině (vy,0,hinged). V grafech na obr. 6 jsou vyneseny hodnoty poměrných vnitřních sil v podporové oblasti pro oba typy podepření. Z jejich rozdílů je vidět, jaký vliv mají na hodnoty vnitřních sil okrajové podmínky a deformační kapacita konstrukce. Pro přenesení okrajových sil bývají obvykle používány různé postupy. Prv-

ní sestává z místního zvýšení tloušťky skořepiny tak, aby výslednicová čára mohla mít vhodnější průběh (analogický přístup bývá používán pro předpjaté pásy [15]). Alternativně může být navržena výztuž dle mezního stavu použitelnosti na požadavky omezení šířky trhlin a dle mezního stavu únosnosti za předpokladu plastické redistribuce vnitřních sil (obr. 6). Druhé řešení vyžaduje určitou úroveň deformační kapacity v okrajové oblasti, která je ovlivněna smykovými silami [16]. Aby bylo možno vyhovět potřebám architektonického návrhu a maximální funkčnosti, byl pro popisovanou skořepinu použit druhý postup. Vybrané řešení bylo experimentálně ověřeno v laboratoři (obr. 7). Příčná výztuž byla navržena tak (0,5 %), aby zajišťovala dosta-

❚

STRUCTURES

tečnou pevnost konstrukce i při velkých deformacích (obr. 7c). Experimentálně byl vyzkoušen vybraný konstrukční prvek v obou variantách, s i bez příčné smykové výztuže. Betonový prvek s příčnou výztuží vykazoval významně lepší chování než referenční prvek bez výztuže, který se porušil při nižším zatížení a vykázal výrazně omezenou deformační kapacitu (obr. 7d). V Ý S TAV B A S K O Ř E P I N Y

Bednění skořepiny bylo upevněno na dřevěnou příhradovou konstrukci ramenátů (obr. 8a). Bednění bylo skládáno z panelů ohýbaných na místě a přišroubovaných na určené místo lešení. Poté byla rozmístěna a vázána výztuž (obr. 8b). Pro uložení betonu byla použita na většině plochy stříkaná techno-

Obr. 9 Dokončená konstrukce, a,b,c,d ❚ Fig. 9 Completed structure, a,b,c,d

9a

9b

9c

1/2015

9d

❚


25


❚

Literatura: [1] Arenas de Pablo J. J.: Bridges (in Spanish: Caminos en el aire: los puentes), Colegio de ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid, 2 vols., 2002, 1031 p. [2] Boothby T. E.: Analysis of masonry arches and vaults. Prog. Struct. Eng. Mat., Vol. 3, 2001, pp. 246–256 [3] Boyd T. D.: The Arch and the Vault in Greek Architecture, American Journal of Archaeology, Vol. 82, No. 1, 1978, pp. 83–100 [4] Heyman J.: The Stone Skeleton: Structural engineering of masonry architecture, Cambridge University Press, 1995, 163 p. [5] Muttoni A.: The art of structures – an introduction to the functioning of structures in architecture, EPFL Press, Lausanne, Switzerland, 2011, 269 p. [6] Cassinello P., Schlaich M., Torroja J. A.: Félix Candela. In memorian (1910–1997). From thin concrete shells to the 21st century’s lightweight structures (in Spanish: Félix Candela. En memoria (1910-1997). Del cascarón de hormigón a las estructuras ligeras del s. XXI), Informes de la Construcción, Vol 62, No 519, 2010, pp. 5-26

logie (obr. 8c) a pouze ve vrcholové oblasti skořepiny s malou křivostí byl beton ukládán běžným způsobem a zhutňován ponornými vibrátory (obr. 8d). Ukládání výztuže a betonáž skořepiny trvalo cca tři měsíce. Po dokončení betonáže a zatvrdnutí betonu byla skořepina postupně odskružena. To je v podstatě nejkritičtější fáze výstavby tohoto typu konstrukce a v některých případech vedla i k jejímu zhroucení [17]. Pro představenou konstrukci byly práce rozděleny do několika fází tak, aby se odskružení nestalo omezující situací pro její návrh. Nejprve byla vnesena polovina předpinací síly (jeden ze dvou kabelů byl předepjat). Poté byl uvolněn kontakt bednění s betonem v místě předpětí a bednění zde bylo rozebráno. Následovalo vnesení předpětí do všech kabelů. Tento postup zajistil rovnoměrný přenos předpětí do betonu. Dále byly postupně uvolněny svislé stojky bednění podpírající vrcholovou oblast skořepiny a celá konstrukce byla odskružena. Během procesu postupného odskružování byly měřeny deformace konstrukce ve vybraných bodech a jejich hodnoty ukládány. Jejich porovnání s predikovanými hodnotami ukázalo dobrou shodu. Fotografie dokončené konstrukce skořepiny jsou na obr. 9. Cenu za výstavbu betonové konstrukce tvořilo ze 49 % lešení a bednění, 21 % betonářská výztuž, 5 % předpínací výztuž a aktivace předpětí, 24 % stříkaný beton a 1 % monolitický beton uložený běžným způsobem. To odhaluje velkou finanční náročnost spoje26

STRUCTURES

[7]

Chilton J., Isler H.: Heinz Isler: The engineer’s contribution to contemporary architecture, RIBA Publications/Thomas Telford, 2000, pp. 20–29 [8] Kotnik T., Schwartz J.: The architecture of Heinz Isler, Journal of the IASS, Vol.52, Nr. 3, 2011, pp. 185–190 [9] IASS (Internation association for shell and spatial structures). Working Group Nr. 5, Recommendations for reinforced concrete shells and folded plates, Madrid, Spain, 1979, 75 p. [10] Espín A. T.: Optimal design of shape and reinforcement in concrete shells (in Spanish: Diseño óptimo de forma y armado de láminas de hormigón). PhD thesis, Universidad Politécnica de Cartagena – Depart. de estructuras y construcción, Spain, 2007, 224 p. [11] Mungan I.: A conceptual approach to shell buckling with emphasis on reinforced concrete shells, In Proc. of the IASS Symposium 2009, Valencia, 2009, pp. 39–50 [12] Muttoni A., Burdet O., Hars E.: Effect of Duct Type on the Shear Strength of Thin Webs, ACI Structural Journal, Farmington Hills, USA, 2006, pp. 729–735.

nou s výstavbou lešení a bednění pro výstavbu těchto typů konstrukcí a zdůrazňuje potřebu výzkumu a vývoje nových efektivních stavebních technologií. Z ÁV Ě RY

Článek shrnuje nejdůležitější aspekty vztahující se k návrhu a výstavbě betonové skořepinové konstrukce ve švýcarském Chiassu. Hlavní závěry jsou následující: • Betonová skořepina je efektivní konstrukce a lze ji použít jako trvanlivé řešení pro zastřešení nebo překrytí rozsáhlých prostor. • Betonovou skořepinu lze postavit s velmi malou tloušťkou, která umožňuje maximalizovat vnitřní prostor konstrukce. Tato skutečnost dovoluje rovněž minimalizovat množství použitého materiálu a energie potřebné na výstavbu, takže tím přispívá k udržitelnému způsobu stavění. • Návrh betonové skořepiny se řídí hledisky, která nemusí být tak zásadní pro jiné typy betonových konstrukcí, např. membránové síly, účinky 2. řádu a okrajové síly (požadavky kompatibility), které však mohou s vysokou pravděpodobností být rozhodujícími kriterii v určitých oblastech skořepiny. • Výzkum a inovace jsou stále žádané pro technologie podpůrných lešení a bednění. Tradiční postupy vedou k dobrým výsledkům z hlediska tvaru a kvality, avšak dvojitá křivost povrchu bednění vede k velmi složitým a cenově náročným systémům. • Návrh betonových skořepinových konstrukcí dle požadavků stability je

[13] Fernández Ruiz M., Muttoni A.: Shear strength of thin-webbed post-tensioned beams, American Concrete Institute, Structural Journal, Vol. 105, No. 3, 2008, pp. 308-317 [14] Timoshenko S., Woinowsky-Krieger S.: Theory of plates and shells, 2nd ed., Mc Graw-Hill, 1959 [15] Schlaich J., Engelsmann S.: Stress Ribbon Concrete Bridges, SEI, 1996, pp. 271–274 [16] Vaz Rodrigues R., Muttoni A., Fernández Ruiz M.: Influence of shear on the rotation capacity of R/C plastic hinges, ACI, Structural Journal, Vol. 107, No. 5, 2010, pp. 516–525 [17] Garlock M., Billington D.: Félix Candela. Engineer, Builder, Structural Artist, Yale University Press, New Haven CT, 2008 [18] Muttoni A., Lurati F., Fernández Ruiz M.: Concrete shells – towards efficient structures: Construction of an ellipsoidal concrete shell in Switzerland, Structural Concrete, Ernst & Sohn, Germany, Vol. 14, No. 1, 2013, pp. 43–50, doi: 10.1002/ suco.201200058

komplexní otázkou, jež není dostatečně pokryta praktickými předpisy. Přehled a aktualizace návrhových doporučení a předpisů by pomohla konstruktérům a povzbudila je k navrhování dalších zajímavých skořepinových konstrukcí. Centro Ovale 1 SA, (Chiasso, Switzerland) Architekt Elio Ostinelli (Chiasso, Switzerland) Návrh Aurelio Muttoni, Franco Lurati, Miguel konstrukce Fernández Ruiz (Mendrisio and a engineering Lausanne, Switzerland) Dodavatel Muttoni SA, (Bellinzona, Switzerland) 5,3 mil CHF (včetně DPH a cen návrhu Náklady a projektu) Klient

Fotografie: 1, 9 – Simone Mengani, Chiasso, Švýcarsko, 8 – Livio Muttoni, Lugano, Švýcarsko

prof. Aurelio Muttoni, PhD. Muttoni & Fernández, ic SA, Route du Bois 17 CH-1024, Ecublens Switzerland e-mail: [email protected] Franco Lurati Lurati Muttoni Partner SA via Moree 3, CH-6850, Mendrisio Switzerland e-mail: [email protected] Miguel Fernández Ruiz, PhD. Muttoni & Fernández, ic SA Route du Bois 17 CH-1024, Ecublens Switzerland e-mail: miguel.fernandezruiz @mfic.ch


❚

1/2015

AKTUALITY

ING. VLADIMÍR BREJCHA, FENG. – 70 LET

1/2015

❚

TOPICAL SUBJECTS

ýVUT v Praze

Fakulta stavební Katedra betonových a zdČných konstrukcí

8. mezinárodní konference

FIBRE CONCRETE 2015 pylénovými vlákny a Cenu inovace roku 2011 za vývoj předpjatého vláknobetonového sloupku protihlukových stěnových systémů. V období 2006 až 2014 získal Ing. Brejcha pět užitných vzorů na výrobky z vláknobetonu a na originální konstrukci skruže; v tomto období byl též zapojen do řešení dvou grantových projektů s tematikou vláknobetonu. V roce 2014, v soutěži o Cenu Inženýrské akademie ČR, byl projekt Obkladový tenkostěnný panel z vláknobetonu autorského kolektivu Ing. Brejchy a jeho spolupracovníků oceněn Čestným uznáním. Za celoživotní práci a aktivitu ve své inženýrské a manažerské činnosti se Ing. Brejchovi dostalo řady mimořádných ocenění a uznání. Od roku 2006 je členem Vědecké rady Stavební fakulty ČVUT. Na základě vynikajících původních přínosů v oblasti techniky byl zvolen členem prestižní Inženýrské akademie České republiky, kde zastává funkci předsedy stavební sekce. Bylo mu uděleno čestné členství České betonářské společnosti Českého svazu stavebních inženýrů. Je členem IABSE, České komory autorizovaných inženýrů a techniků a Hospodářské komory. Stavební fakulta ČVUT jej vyznamenala Šolínovou medailí, v roce 2014 získává medaili ČSSI. Široký přehled ve svém oboru, vynikající orientace a praktické zkušenosti, vlídné vystupování a ochota vždy si najít čas pro odborné rady, pomoc i pro přátelský pohovor, to jsou vlastnosti, jimiž Ing. Brejcha vždy vynikal. Ing. Vladimír Brejcha zasvětil celý svůj život práci ve svém oboru. Dosáhl vynikajících výsledků, uznání odborníků a obdivu svých spolupracovníků. Proto mu všichni přejeme mnoho úspěchů a pevné zdraví do dalších let činnosti, aby se ještě dlouho těšil z plodů své práce. Vladimír Křístek


10. – 11. 9. 2015

Hotel DAP Praha

FIBRE CONCRETE 2015 je mezinárodní konferencí zamČĜenou na VLÁKNOBETONY. Prezentuje nové poznatky v oblasti výzkumu, vývoje a jejich zavádČní do projekþní praxe. Souþástí konference jsou ukázky úspČšných aplikací vláknobetonu. Konference je urþena širokému okruhu odborníkĤ z oblasti výroby betonu, ale i projektantĤm a ostatním podnikatelĤm ve stavebnictví. Termín pro zaslání abstraktĤ pĜíspČvkĤ je 1. kvČtna 2015

Informace: Ing. Vladimíra Vytlaþilová, Ph.D. e-mail: [email protected]

http://concrete.fsv.cvut.cz/fc2015

27

Firemní prezentace

Dne 12. února 2015 oslaví své sedmdesáté narozeniny Ing. Vladimír Brejcha, FEng., vynikající odborník v oblasti betonových mostů, ekologických mostů, předpjatého betonu a vláknobetonu, autorizovaný inženýr v oboru mosty a inženýrské konstrukce. Ing. Brejcha v letech 1959 až 1963 studoval na SPŠS Dušní s dopravním zaměřením, následně v letech 1963 až 1968 studoval Stavební fakultu ČVUT, obor konstrukce a dopravní stavby. V roce 1969 pracoval jako projektant u firmy Ways und Freytag v Německu, potom v letech 1969 až 1973 v projektové správě SSaŽ – mosty. Svoje vynikající nadání a odborné, organizační a inovační schopnosti prokázal již v období 1973 až 1977 vedením stavby velkého dálničního mostu ve Hvězdonicích o délce 462 m, což bylo první použití výsuvné skruže v ČSSR. Do roku 1977 náleží i jím vedená výstavba lávky Hvězdonice jako úplně první aplikace předpjatého zavěšeného pásu v ČSSR – na tyto inovační přínosy mu bylo uděleno autorské osvědčení. V období 1977 až 1980 pracoval v technické skupině podniku SSaŽ – závod 2 – mosty. V létech 1980 až 1986 uplatnil své zkušenosti z výstavby mostu ve Hvězdonicích na dálničním mostu v Berouně a jako vedoucí střediska v období 1986 až 1989 řídil výstavbu zavěšeného mostu v Táboře. Následovalo první použití příhradového nosu při výstavbě vysouvaného mostu v Davli s rozpětím hlavního pole 80 m. V roce 1989 se stal technickým náměstkem závodu SSaŽ – mosty, v období 1990 až 2002 byl generálním ředitelem podniku Stavby mostů Praha, poté, do současnosti, prokuristou této společnosti. Mezi nejvýznamnější výsledky práce Ing. Brejchy z dalšího období náleží zejména pilotní projekt a realizace dřevěného ekoduktu na dálnici D1 Mengusovce– Jánovce na Slovensku v roce 2008, který byl vyznamenán Cenou Inženýrské Akademie ČR. Rozsáhlá badatelská činnost Ing. Brejchy je zaměřena na aplikovaný výzkum a vývoj; dosažené výsledky nacházejí bezprostřední praktické uplatnění, zásadním způsobem posunuly úroveň poznání a podílely se na vytvoření „pražské školy kompozitních prvků a konstrukcí“. Jeho řešitelský tým, ve spolupráci se Stavební fakultou ČVUT (prof. Kohoutková, doc. Krátký, doc. Vodička a další spolupracovníci), získal významná ocenění za praktické aplikace, v poslední době např. za uplatnění vláknobetonu: mezinárodní Cenu VINCI Innovation Award 2011, Cenu inovace v roce 2008 za mostní římsu vyrobenou z vláknobetonu s polypro-

❚


❚

STRUCTURES

OCENĚNÍ VÝJIMEČNÝCH BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ 2014 ❚ EXCELLENCE IN CONCRETE AWARD 2014 1

Článek představuje čtyři stavby, které v roce 2014 získaly prestižní ocenění Excellence in Concrete udělované každoročně britskou Betonářskou

společností.

❚ The

article

introduces four constructions that were in 2014 awarded the prestigious Excellence in Concrete Award; an award annually presented by the Concrete Society in the UK.

V říjnu 2014 se v Londýně sešlo na 470 členů britské Betonářské společnosti, jejich hostů a zástupců průmyslu, aby se zúčastnili každoroční přehlídky těch nejlepších betonových staveb. Ocenění Excellence in Concrete, které bylo předáváno na slavnostním galavečeru, je v betonářské obci velice respektované. Ve Spojeném království má ve stavebním průmyslu nejdelší historii – v loňském roce proběhl již 46. ročník. CELKOVÝ VÍTĚZ

Nejvyšší ocenění si odnesla stavba Living planet Centre ve Wokingu – nová, „ultra-zelená” administrativní budova Světového fondu na ochranu přírody ve Spojeném království (obr. 1 až 5). Představuje široké využití vysoce kvalitního pohledového betonu, který je patrný uvnitř i zvenku budovy jako její atraktivní a funkční součást. Prvotní rozhodnutí projekčního týmu – ponechat všechny části konstrukce odkryté – padlo hned na začátku projektu a přímo souviselo s cílem vytvořit stavbu, která bude vyhovovat hodnocení BREEAM „Výjimečný”. Kromě toho, že to umožnilo vytvořit vizuálně atraktivní centrum, současně odpadla nutnost finálních úprav, a tím se snížila vázaná energie budovy (stejně tak to pomohlo snížit potenciální následné problémy s údržbou po celou dobu životního cyklu budovy). Veškerý beton obsahuje mletou granulovanou vysokopecní strusku (GGBS), která z 50 % nahradila Portlandský cement, v místě recyklované kamenivo místo nových materiálů (což přináší opět významné úspory vázaného CO2) a betonářskou výztuž o vysokém obsahu recyklované oceli. Architektonický a konstrukční záměr Budova je navržená tak, aby odpovídala politice Světového fondu na ochranu přírody ve Velké Británii. Velkou pozornost věnovali projektanti specifikacím 28

Obr. 1 Living planet, Woking, pohled podél kanálu Basingstoke ❚ Fig. 1 Living planet, Woking, view along the Basingstoke Canal

a nákupu všech materiálů tak, aby byl minimalizován ekologický dopad, a to včetně výrazné redukce uhlíkové stopy ve srovnání se standardy tohoto průmyslového odvětví. V Living Planet Centre jsou dvě podlaží open-space kanceláří pro 300 zaměstnanců, konferenční a výukové prostory a nová výstava WWF Experience. Centrum oživuje a zlepšuje prostředí celého okolí. V podstatě je postaveno na vyvýšeném pódiu z pohledového betonu nad původním parkovištěm, které zůstalo zachováno.

Pro konstrukci hlavního pódia byl, po zvážení materiálů připadajících v úvahu z hlediska architektonických požadavků i z hlediska údržby, zvolen monolitický beton specifikovaný dle podmínek udržitelného rozvoje. Konstrukce je nesena betonovými sloupy z podzemního parkoviště, na které navazují sloupy podporující konstrukci v mezaninu, rovněž z monolitického betonu. Zvolený beton doplňuje a zvýrazňuje další hlavní stavební prvek – lepené dřevěné oblouky, které se zvedají do výšky a definují hlavní vnitřní prostory.


❚

1/2015


Obr. 2 Betonové sloupy na krajích desky pódia columns at edge of podium slab Obr. 3 Výstavba dřevěné skořepiny grid shell

❚

Fig. 3

❚

Fig. 2

❚

STRUCTURES

Concrete

Erection of timber

3

Nosné prvky byly použity v celé budově jako multifunkční, což bylo zásadní pro minimalizaci použitých materiálů. Bylo naprosto zásadní, aby konstrukce byla nejen krásná, ale i funkční, navržená do posledního detailu. Projekční tým kladl maximální důraz na propracování detailů napojení mezi jednotlivými konstrukčními prvky tak, aby zajistili dosažení požadované kvality. Návrh konstrukce a architektonický návrh byly rozvíjeny současně tak, aby zahrnuly následující požadavky: • budova měla stát nad stávajícím parkovištěm, které muselo zůstat funkční i po dostavbě centra, • muselo být zachováno členění prostoru podle standardních rozměrů parkovacích míst, • toto vše s cílem vyhnout se drahým a zásadním dopravním přeložkám. Uvedené důvody vedly k volbě relativně jednoduché, stavebně optimalizované konstrukce z pohledového betonu, která by měla zajistit rovnováhu mezi odolností, trvanlivostí, flexibilitou v budoucnosti, s dobrou akustikou, odolností proti požáru a tepelně akumulačními vlastnostmi. Dramaticky zakřivenou válcovou skořepinu střechy tvoří dřevěná roštová 4

konstrukce 37,5 m dlouhá pokrytá recyklovaným hliníkem. Na ní jsou umístěny fotovoltaické panely pro výrobu energie a velké kovové komínové odsávací nástavce, které pomáhají s větráním celé budovy. Východní a západní fasády jsou prosklené a proti slunci je chrání dřevěné žaluzie. Kancelářské prostory jsou umístěny kolem centrálního prostoru o dvojnásobné výšce, což ještě zdůrazňuje přátelský charakter vnitřního prostředí. Otevřený prostor budovy umožňuje jednoduché přizpůsobení vnitřního uspořádání a budova je tak „připravená plnit požadavky na ni kladené i v budoucnosti“. Aby byla zohledněna a zdůrazněna bohatá biodiverzita okolí a ekologie, byla budova vyprojektována tak, aby její dopad na místo, kde stojí, byl co nejmenší. Proto je pódium obklopeno zelenými osázenými plochami plnými stromů, keřů a květin. Okolo objektu byly zachovány původní stromy a nově byla vytvořena mokřina, která poskytuje koridor pro zvěř migrující z Basingstoke Canal do Horsell Moor. Byla také obnovena veřejná cesta podél historického kanálu. Pro zvýraznění spojitosti s místní komunitou nahradil starý most z centra nový, který vede na veřejnou piazzu na úrovni pódia.

Stavba projektu začala v dubnu 2012, oficiální otevření se konalo v listopadu 2013. Komentáře poroty: Beton je zde vidět všude – uvnitř i venku a všude je nadstandardně upraven. Spolu s dalšími materiály, dřevem, ocelí a sklem, vytváří teplý a harmonický vzhled budovy. Kombinace vybraných použitých materiálů působí dohromady opravdu velmi dobře. Péče o detail a vzhled ve všech částech budovy je zcela výjimečná. Dokonce i v místech, která jsou podružná (podhled parkoviště), povrch betonového podhledu vypadá skvěle. Kvalita betonu je na většině stavby naprosto výjimečná. Budova musí plnit různé funkce a zdá se, že se jí to daří. Disponuje velkou flexibilitou pro potřebné úpravy v budoucnosti, je součástí okolního prostředí – vnější beton nepřebíjí vzhled okolí. Vnějšku i vnitřku budovy byla věnována stejná péče. Vysoký standard finálních úprav činí tuto budovu výjimečnou. Vlastník Architekt Projektant Hlavní dodavatel Dodavatel betonu

WWF-UK Hopkins Architects Expedition Engineering Wilmott Dixon Hanson

Obr. 4 Centrální kancelářský prostor lemovaný stropy mezzaninu ❚ Fig. 4 Central office space flanked by mezzanine slabs Obr. 5

Parkoviště pod pódiem

❚

Fig. 5

Car park under podium

5

1/2015

❚


29


❚

STRUCTURES

Obr. 6 Studentské zařízení LSE Saw Swee Hock v Londýně ❚ Fig. 6 LSE Saw Swee Hock, Londýn, student facility

K AT E G O R I E B U D O V Y ( V Z D Ě L ÁVÁ N Í )

Hlavní cenu v kategorii Budovy pro vzdělávání získalo multifunkční, devítipodlažní studentské zařízení LSE Saw Swee Hock v Londýně (obr. 6). Zařízení zahrnuje velký centrální prostor, výukovou kavárnu, centra aktivit, mediální, kariérní a ekumenická modlitební centra; restaurace, kanceláře, tělocvičnu, taneční studio, společenské prostory a střešní terasu. Výraznými prvky jsou trámové stropy na velká rozpětí poskytující prostory bez sloupů, podhledy z pohledového betonu se zapuštěným osvětlením, dvě točitá schodiště s otryskanými betonovými balustrádami a granolitické podlahy. Komentáře poroty Budova centra vznikla na omezeném prostoru. Její nadzemní část se ve vertikálním směru zužuje tak, aby respektovala „právo na světlo“, což se podařilo

ve všech devíti podlažích. Postavit budovu do hustě zastavěného centra Londýna je vždy složité, ale použitím betonové fasády v podobě cihlového zdiva získala budova zajímavý vzhled. Omezení daná místem vyžadovala podrobné plánování a načasování všech dodávek během realizace. Povrchové úpravy s různými stupni otryskání umožňují „betonovou kostru“ vidět se všemi nedostatky, které vznikly při betonáži. Zpracování betonu je velmi dobré, pohledový beton je pěkný. Budova využívá teplotní akumulace betonu, přičemž umožňuje pasivní ventilaci. Toto je domyšlené, architektonicky impresivní studentské centrum v srdci Londýna. Vlastník Architekt Projektant Hlavní dodavatel Dodavatel betonu

Obr. 7 Rodinný dům Stormy castle v Jižním Walesu ❚ Fig. 7 Stormy castle, South Wales, family home

30

6a

LSE Estates division O´Donell + Tuomey Projects Horganlynch Consulting Engineers Geofrey OSborne London Concrete 7a

6b

K AT E G O R I E B U D O V Y (VÍCEÚČELOVÉ VYUŽITÍ)

V této kategorii byl porotou za nejlepší stavbu vyhodnocen rodinný dům Stormy castle v Jižním Walesu (obr. 7) Dům citlivě reaguje na své okolí. Architektonické řešení je vysoce kvalitní, pečlivě integruje tři křídla domu do okolního terénu. Pohledový beton zaručuje dlouhou životnost a zároveň podtrhuje syrovou a přímou estetiku odpovídající okolí domu. Komentáře poroty Navržený a vytvořený podle specifických požadavků majitele, dům propojuje okolní terén a starý dům. Používá k tomu kombinaci materiálů – kámen, beton a cor-ten ocel. Jedná se o současný design, který nenarušuje své okolí a až dorostou stromy a vegetace, stane se ještě více jeho součástí. Dispozičně je dům připraven odrazit změny, které může budoucnost klientovi přinést. 7b


❚

1/2015


Hlavními kritérii při volbě betonu jako hlavního stavebního materiálu byly celkové náklady na životní cyklus domu, dlouhá životnost, nízké náklady na údržbu, estetické kvality a schopnost tepelné akumulace. Integrace a propojení různých úrovní obydlí ukazují mnohostrannost betonu. Monolitický pohledový beton je vidět všude a tam, kde jsou umístěny falešné stropy pro vedení instalací, byly použity prefabrikované díly, které ale nejsou rozpoznatelné. Na chodbách je leštěný pohledový beton a prefabrikované schodišťové díly. Všude bylo dosaženo vysokého standardu konečné úpravy. Bylo velkou výzvou, aby vše vypadalo jako ze základního bednění, ale přitom byla dosažena vysoká kvalita povrchu. Projekt dosáhl velmi nízké úrovně energetické náročnosti, protože kombinuje vlastnosti betonu a technologických systémů, které často končí exportem energie do národní sítě. Je to velmi impresivní stavba, která využívá ty nejlepší vlastnosti betonu. Pohledový beton je všude, přesto nepřebíjí ostatní materiály a dodává interiéru pocit světla a vzdušnosti. Architekt Projektant Hlavní dodavatel Dodavatel betonu

Loyn & Co. Architects Vale Consultancy Dawnus Construction Hanson Concrete

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

Nejlepší stavbou v kategorii Inženýrské stavby se stala dostavba čistírny Beckton STW Extension v Essexu (obr. 8) Návrh výroby prefabrikovaných prvků a jejich sestavení do dvou aktivační nádrží o rozměrech 120 × 90 × 8,5 m, každé rozdělené do třech částí, a šestnácti dosazovacích nádrží o průměru 45 m je velmi inovativní. Aktivační nádrže jsou tvořeny prefabrikovanými panelovými systémy s dvojitými stěnami, poprvé použitými tímto způsobem. Stěny dosazovacích nádrží jsou z dodatečně předpjatých prefabrikovaných panelů s monolitickými prstencovými nosníky.

❚

STRUCTURES

8a

Komentáře poroty Tento projekt ukazuje velmi působivé a inovativní použití prefabrikovaných panelů s dvojitými stěnami. Jak nové aktivační, tak dosazovací nádrže mají vysoce kvalitní vzhled a staly se součástí stávající čistírny odpadů. Všechny nádrže prošly napoprvé průsakovým testem; prvky trubkových prostupů byly při výrobě vloženy do forem prefabrikovaných prvků a obetonovány. Tím je zaručena jejich vodotěsnost. Nízká permeabilita použitého betonu umožnila navrhnout tenčí stěny, než je standardně vyžadováno, a tím se snížil celkový objem použitého betonu. Inovativní použití prefabrikovaných prvků pro oba typy nádrží umožnilo snížit počet pracovníků přímo na stavbě. Většina výroby se odehrávala mimo prostor stavby, a tak byly redukovány i nároky na skladovací prostory. Toto je poprvé, kdy ve Spojeném králov-

ství byla použita prefabrikovaná technologie v takovém rozsahu u tohoto typu konstrukcí. Vysoká kvalita zpracování je patrná všude, jak dokazuje finální úprava, žádné opravy, a minimální průsaky ve spojích a skrz panely. Je to nepochybný posun v tradiční práci přímo na stavbě. Vlastník Projektant Hlavní dodavatel Dodavatel betonu Prefabrikované prvky Návrh dvojitých stěn

Thames Water Utilities Hyder Consulting Tamesis JV Hanson Explore Manufacturing, Bison Arup

Redakce děkuje redakci časopisu Concrete za poskytnutí podkladů a laskavé svolení s českým přetiskem. Redakčně zkráceno. Fotografie: 1 až 3, 5 – Morley von Sternberg, 4 – Janie Airey, 6a, b – Dennis Gilbert/VIEW, 7a, b – Charles Hosea, 8a, b – Thames Water

8b

Obr. 8 Provzdušňovací a dosazovací nádrže Beckton STW Extension v Essexu ❚ Fig. 8 Beckton STW Extension, Essex, aeration tanks and final settlement tanks

Literatura: [1] Living Planet Centre WWF-UK HQ, Concrete, Vol. 48, November 2014, Issue 9 [2] www.concrete-awards.org.uk

1/2015

❚


31

❚

STRUCTURES

1

LASEROVÉ CENTRUM ELI V DOLNÍCH BŘEŽANECH ELI LASER CENTRE IN DOLNÍ BŘEŽANY Jiří Koukal, Jan Jiroutek, Ludmila Kostková, Milada Mazurová, Jan L. Vítek Budova laserového centra ELI (Extreme Light Infrastructure) je složitý objekt, který musí splňovat řadu neobvyklých požadavků, zejména plynoucích z jeho funkce. Skládá se z administrativní části, laboratoře a laserové haly. Železobetonová konstrukce laserové haly patří k nejsložitějším částem centra. Konstrukce plní funkci nosnou, která odolává statickému zatížení, ale též musí zajistit minimalizaci přenosu případných vibrací a odstínění ionizačního záření vznikajícího při provozu laseru. Tomu musí odpovídat konstrukční i materiálové řešení objektu. ❚ The ELI (Extreme Light Infrastructure) Laser Centre building is a complex object, which has to meet a number of unusual requirements arising from its function. It is composed of an office building, laboratories and a laser hall. A reinforced concrete structure of the laser hall is one of the most complex parts of the Centre. The structure not only fulfils its static function – withstanding the static load, but it must also minimize any incidental vibrations and shield radiation generated during operation of the laser.

Bogle Architects za projekt Laserového centra ELI v Dolních Břežanech. „Laserové centrum ELI je jasná a přehledná architektura, která má hmotově velmi zajímavé řešení v daném prostoru. Nástupní prostor otevírá budovu do exteriéru a dává objektu určitý projev výjimečnosti, která směřuje i k technologickému obsahu a náplni objektu,“ hodnotí projekt předseda mezinárodní poroty Ing. arch. Tomáš Valent, CSc. Další složitá řešení řady technických a technologických problémů, bez kterých by stavba nebyla funkční ani realizovatelná, bylo vypracováno řadou odborníků na úrovni projektanta statické části a dodavatele stavby. Realizace nosné konstrukce mezinárodního multifunkčního laserového centra ELI je v současné době dokončena. Soubor objektů laserového centra je tvořen jednak administrativní částí – objekt SO 01, v které jsou situovány kanceláře a multifunkční prostory s dvoranou, a částí technologickou – objekt SO 02 tvořený laboratořemi (část LB) a vlastní laserovou halou (část LH).

Structural and material solution of the structure must match these requirements.

O B J E K T S O 2 – L A S E R O VÁ H A L A

Cenu festivalu Architecture Week Praha za nejlepší architektonický projekt roku 2014 získal architektonický ateliér

Objekt SO 02 má dvě podzemní a čtyři nadzemní podlaží. Podzemní část objektu má půdorysné rozměry 110 × 65 m. V nadzemí se půdorys objek-

32

❚

tu zmenší na 80 × 48 m. Vlastní laserová hala (LH) je na severu a jihu lemována strojovnami vzduchotechniky, přičemž experimentální místnosti LH jsou navrženy vždy na výšku dvou podlaží, tj. v podzemí se nachází šest experimentálních místností konstrukční výšky 7,6 m se stropem nad 1. PP a v nadzemí pak čtyři experimentální místnosti se stropy nad 2. NP a 4. NP. Vysoké nároky jsou kladeny nejen na vodonepropustnost obvodových konstrukcí spodní stavby, ale i na tuhost konstrukce jako celku a na schopnost většiny konstrukcí stínit ionizační záření vznikající při provozu laseru, jež je zajištěna zaručenou měrnou objemovou hmotností betonu. Tuhost a stabilita celé konstrukce spodní stavby LH je zajištěna prostorovým uspořádáním tuhých stěn a stropních konstrukcí objektu vzájemně působících jako tuhá „krabice”. Založení Objekt SO 02 je založen plošně na základové desce (ZD), přičemž základová deska objektu sestává ze dvou dilatačních celků. Jeden dilatační celek tvoří založení laboratoří a druhý společná základová deska laserové haly a strojoven vzduchotechniky. Základová deska laboratoří má konstantní tloušťku 700 mm. Základová


❚

1/2015

© Bogle Architects



❚

STRUCTURES

Obr. 1 Vizualizace vstupní části do laserového centra ❚ Fig. 1 Visualization of the entrance part of the Laser Centre Obr. 2 Situace areálu the Laser Centre

❚

Fig. 2

Layout of

Obr. 3 Tvary konstrukcí laserové haly: a) 1. PP, b) 2. NP ❚ Fig. 3 Concrete structures of the laser hall, a) slab above the 1st underground floor, b) slab above the 2nd floor

deska vlastní laserové haly má tloušťku 800 mm s horní úrovní -7,90 m, pod sloupy a stěnami je ZD zesílena směrem nahoru na 1 000 mm - horní úroveň -7,70 m. Základová deska strojoven vzduchotechniky nacházejících se při severním a jižním okraji objektu, která tvoří se ZD laserové haly jediný dilatační celek, má konstantní tloušťku 1 000 mm s horní úrovní -7,70 m. Proti vztlaku podzemní vody (sahající až 7 m nad základovou spáru) je ZD strojoven vzduchotechniky přikotvena ke skalnímu podloží pomocí tahových mikropilot rozmístěných pod jejich obvodovými stěnami. Pro zlepšení vodonepropustnosti byl do spodní vrstvy ZD tloušťky 400 mm (u ZD LH), resp. 350 mm (ZD laboratoří) ukládán beton s krystalizační přísadou – SIKA WT-200P v množství 3,5 kg/m3 a s polypropylénovými vlákny SikaMikroFibre 150 délky 12 mm v množství 0,9 kg/m3, která by měla přispět k snížení rizika vzniku raných trhlinek. Tato vlákna byla přidána i do betonu všech dalších masivních konstrukcí celé stavby, přičemž za masivní konstrukce se považují ty, jejichž tloušťka je ≥ 0,5 m. Stěny Laserová hala byla navržena jako stěnový systém, výjimečně jsou jako nosné svislé prvky použity sloupy (průřezu 1 × 1 m). Obvyklá tloušťka stěn LH je 1 200 mm, místnosti s požadavkem na odstínění ionizačního záření mají stěny tloušťku 1 600 mm.

2 3a

3b

Stropy Stropní deska nad experimentálními místnostmi v podzemí je tvořena jednak komůrkovým stropem tloušťky 1 500 mm, resp. 1 200 mm, jednak plnou stropní deskou tloušťky 1 600 mm. Konstrukce komůrkového stropu se skládá z trámů šířky 0,4 m v osové vzdálenosti 1,5 až 2 m, které jsou v horní i spodní hraně spojeny deskou tloušťky 0,2 až 0,4 m. Stropní deska experimentálních místností nadzemí nad 2. NP tloušťky 1 500 mm je tvořena, podobně jako v 1. PP, vylehčeným komůrkovým stropem. 1/2015

❚


33


❚

STRUCTURES 4

5

Obr. 4 Příčný řez objektem laserové haly ❚ Fig. 4 Cross-section of the laser hall Obr. 5 Celkový pohled na staveniště, březen 2014 ❚ Fig. 5 Overall view on the site in March 2014 Obr. 6 a) Bednění dutinového stropu, b) podepření bednění ❚ Fig. 6 a) Formwork of the hollow slab above the 1st underground floor, b) supports of the formwork

Stropní deska LH nad 4. NP (tvořící střechu haly) je navržena jako spojitý trámový strop o čtyřech polích (rozpětí 19,8 m) s tloušťkou desky 200 mm a s trámy 300/700 mm (včetně desky) umístěnými ve vzájemné vzdálenosti 2,4 m. Speciální konstrukce Prostupy v železobetonových stěnách a stropních konstrukcích jsou opatřeny ocelovými chráničkami, většinou složitého tvaru. Při výrobě ocelových chrániček bylo nutné navrhnout a realizovat jejich antikorozní úpravu tak, aby bylo umožněno jejich bezpečné a spolehlivé osazení do betonu, aniž by zároveň došlo k znehodnocení povrchové úpravy. Opatření proti průniku radiace ve vodorovných i svislých pracovních spárách v konstrukcích navržených jako stínicí jsou založena na principu zalomení pracovní spáry. Tím se v konstrukcích vytvoří hmoždinka zlepšující jak přenos posouvajících sil, tak i vodonepropustnost konstrukce a její schopnost odstínění vznikající radiace. STÍNICÍ KONSTRUKCE

Laserová hala musela splňovat řadu požadavků, na tuhost konstrukce a na její hmotnost, které byly stanoveny v zadávacím projektu. Podrobné zdůvodnění nebylo nikdy předmětem žádných jednání. Požadavky často definované s nulovou tolerancí byly předmě34

tem zadávacích podmínek, o kterých se nedalo jednat. Vzhledem k tomu, že při provádění experimentů vzniká ionizační záření, musí beton konstrukcí laserové haly navržených jako stínicí vyhovovat požadavku na minimální zaručenou objemovou hmotnost ve vysušeném stavu 2 320 kg/m3. Z hlediska požadavků na tuhost konstrukce byl projektem požadován minimální modul pružnosti betonu E = 35 GPa, proto byla projektantem zvolena třída betonu C40/50. Nebyl přípustný žádný výsledek zkoušky, kde by objemová hmotnost nebo modul pružnosti byl nižší než stanovené kritérium. Z toho důvodu byl použitý beton navržen s dostatečnou rezervou, takže průměrné hodnoty objemové hmotnosti modulu pružnosti a v důsledku i pevností se pohybovaly vysoko nad stanovenými minimálními hodnotami. Z důvodu maximálního omezení rizika

vzniku trhlin byla rovněž sledována teplota betonu během jeho tuhnutí a tvrdnutí v jádru masivních konstrukcí, teplota dle požadavků projektu nesměla přesáhnout 55 oC. Rovněž byl stanoven maximální rozdíl teplot mezi jádrem a povrchem masivní konstrukce (Δt = 25 oC). Riziko vzniku trhlin (maximální šířka trhlin stínicích konstrukcí stanovená projektem je 0,3 mm) bylo dále omezeno přidáním polypropylénových vláken, přičemž původní požadavek množství PP vláken obsažený v projektové dokumentaci (0,9 až 1,5 kg/m3) se ukázal jako kontraproduktivní. Nakonec bylo dosaženo shody mezi účastníky výstavby a byla zvolena optimální dávka PP vláken 0,6 kg/m3. Dalším obvyklým způsobem, jak omezit šířku v konstrukci vznikajících trhlin, je množství a způsob vyztužení konstrukce a technologická opatření při vlastní realizaci konstrukce, tj. rych-


❚

1/2015


lost odbednění (projekt stanovil dobu, po kterou je nutné vybetonovanou konstrukci ponechat v bednění na min. 3 dny), resp. způsob a délka ošetřování již odbedněné konstrukce.

❚

STRUCTURES

6a

REALIZACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Technologické postupy, zvláštní požadavky na provádění a jakost Během výstavby byla velmi pečlivě prováděna kontrola kvality betonu. Průběžně byla sledována nejen zpracovatelnost betonové směsi a pevnost betonu, ale měřily se i průsaky a měrná objemová hmotnost. Během betonáží stínicích konstrukcí byla okamžitá kontrola objemové hmotnosti betonové směsi prováděna nepřímo pomocí zkoušky obsahu vzduchu v tlakovém hrnci, kdy ze známé hmotnosti a známého objemu vzorku byla stanovena objemová hmotnost čerstvé betonové směsi, která nesměla klesnout pod 2 430 kg/m3. Zkoušky prováděl pracovník nezávislé akreditované laboratoře. Pro případné opravy povrchů stínicích konstrukcí byly speciálně vyvinuty sanační malty z barytového kameniva, splňující požadavky na pevnost, objemovou hmotnost i přídržnost k povrchu. Použitá bednění Na bednění stěn byl použit rámový systém Peri Trio, a to jak v případě obvodových oboustranně bedněných stěn, tak i stěn vnitřních. Sloupy byly bedněny rovněž systémem Peri Trio, popř. Peri Rapid. Vzhledem k tomu, že stěny dosahovaly výšky kolem 6 m a byl použit beton s velmi pomalým nárůstem pevnosti, bylo bednění namáháno nadstandartním tlakem betonové směsi, bylo proto nutné vyřešit problém s únosností stěnového bednění zvětšeným počtem spínacích míst. Aby nevznikly v konstrukci z hlediska odolnosti proti ionizujícímu záření slabá místa, injektovaly se po odbednění stínicích stěn otvory po spínání těžkou barytovou maltou. Pro bednění stropů podzemí (nad 2. a 1. PP) byl použit klasický systém Multiflex (Peri) sestávající z překližky tloušťky 21 mm (plášť bednění) podepřené systémem horních dřevěných příhradových vazníků GT24 uložených na spodních příčných vaznících GT24. Spodní vazníky byly podepřeny pro stropní konstrukce nad 2. PP stavebními stojkami Peri PEP 20, resp. 30 doplněnými pro větší stabilitu podpěr1/2015

❚

6b

nými věžemi ST 100 odpovídající výšky, bednění stropních konstrukcí nad 1. PP, 2. NP a 4. NP bylo podepřeno podpěrnými věžemi ST 100 odpovídající výšky. Vzhledem k rychlosti výstavby objektu byly podepřeny vždy dva stropy nad sebou, což si vyžádalo poměrně značné množství podpěrných konstrukcí. Ve vrcholné fázi výstavby bylo na stavbě použito až 40 000 m3 podpěrné konstrukce. Dilatační spáry Dilatace je navržena nejen mezi objektem SO-01 a objektem SO-02, ale v objektu SO-02 i mezi částí laboratorní a vlastní laserovou halou. Pro omezení přenosu nežádoucích vibrací z vnějších zdrojů (vakuové pumpy umístěné ve strojovnách vzduchotechniky) je dále navržena dilatace mezi strojovnami vzduchotechniky a laserovou halou. Tato dilatace však neprochází ZD, která je pro laserovou halu a strojovny vzduchotechniky společná. Dilatace jsou opatřeny proti průniku podzemní vody systémem pryžových pásů, které jsou součástí návrhu hydroizolačního systému. KONSTRUKČNÍ BETONY

V centru bylo zabudováno celkem 14 500 m3 betonu, přičemž velká část není vidět. Nejrozsáhlejší částí jsou


v podzemí laserové haly s tloušťkou stěn a stropů až 1 600 mm. Investor předložil kvalitativní parametry pro některé vlastnosti betonu, které musely být dodrženy a které byly přísně sledovány. Požadavky kladené na beton byly následující: • pevnost betonu C 40/50 byla hodnocena po 90 dnech, minimální dávka cementu byla 300 kg/m3 betonu a maximální vodní součinitel byl předepsán hodnotou 0,55, • stupeň vlivu prostředí XA1 byl vyhodnocen z chemických rozborů podzemní vody z průzkumných vrtů, • na konstrukci byl kladen požadavek na vysokou prostorovou tuhost s cílem omezit vliv vibrací z okolního prostředí; z tohoto požadavku plynuly neobvykle velké tloušťky jednotlivých konstrukčních prvků a též pevnostní třída betonu C40/50 se striktně předepsanou minimální hodnotou modulu pružnosti Ecmin = 35 GPa, • beton je určen pro masivní konstrukce o tloušťkách 0,8 až 1,6 m, které jsou ve většině případů vodonepropustné, s povoleným maximálním průsakem 50 mm podle ČSN EN 12390-8, • do betonu byla přidávána polypropylenová vlákna v dávkách 0,6 až 1,5 kg/m3 a pro zvýšení vodotěsnosti byla v určitých místech aplikována krystalizační těsnící přísada, • obsah chloridových iontů v betonu 35


❚

STRUCTURES Obr. 7 Téměř dokončená betonová konstrukce laserové haly ❚ Fig. 7 Almost completed concrete structure of the laser hall

7

Obr. 8 Porovnání vodotěsnosti betonu (průsaku) C 40/50-90 dní v závislosti na dávce vláken a příměsi Sika WT 200 ve stáří 90 dní ❚ Fig. 8 Comparison of the seepage depth of concrete C40/50-90 days in dependence on the dosage of fibres and admixture Sika WT 200 at the age of 90 days Obr. 9 Vliv krystalizační přísady WT 200 na rychlost tuhnutí betonu ❚ Fig. 9 Influence of the admixture WT 200 on the setting of concrete Obr. 10 Vliv krystalizační přísady WT 200 na smršťování betonu v počátečních fázích ❚ Fig. 10 Influence of the admixture WT 200 on initial shrinkage of concrete Obr. 11 Požadované a naměřené hodnoty modulů pružnosti ve stáří betonu 28 a 90 dní ❚ Fig. 11 Required and measured values of modulus of elasticity at the age of 28 days and 90 days

nesměl překročit 0,4 % hmotnosti cementu a v záměsové vodě nesmělo být více než 500 mg Cl v 1 litru dle TP 124, • tam, kde beton plní stínicí funkci proti ionizujícímu záření, musela být minimální zaručená objemová hmotnost ve vysušeném stavu nad 2 320 kg/m3 podle ČSN EN 12390-7 bez povolené tolerance 100 kg/m3. Jako rozhodující beton pro výstavbu a zkoušení byl beton C40/50 – 90 dní s cementem CEM III/B – 32,5 N – LH/SV. V rámci zkoušek byl optimalizován obsah superplastifikátoru, vláken a eventuelně těsnící krystalizační přísady pro zvýšení vodotěsnosti. Byly porovnávány různé křivky zrnitosti kameniva a jejich vliv na objemovou hmotnost v závislosti na zpracovatelnosti betonu na stavbě. Na čerstvém betonu bylo měřeno sednutí kužele. Dále se měřil obsah vzduchu, objemová hmotnost čerstvého betonu a jeho teplota. Smrštění bylo měřeno strunovými tenzometry. Pevnost v tlaku byla stanovována na krychlích o hraně 150 mm ve stáří 7, 28 a 90 dní. Statický modul pružnosti byl měřen na válcích o výšce 300 mm. Byl sledován vývoj hydratačního tepla na izolovaném vzorku krychle o hraně 300 mm, který simuloval dosažení maximálních teplot v reálné konstrukci. Sednutí kužele na betonárně se u záměsí pohybovalo v rozmezí 170 až 230 mm. Dá se ale konstatovat, že z hlediska zpracovatelnosti a stability směsi a z hlediska hutnosti výsledného betonu je optimální sednutí kužele v rozmezí 180 až 210 mm. Obsah 36

vzduchu se pohyboval v rozmezí 1 až 3 %. Z hlediska objemové hmotnosti betonu je vhodné dosáhnout směsi s co nejnižším obsahem vzduchu. Byly porovnávány tři dávky polypropylenových vláken SikaMicroFibre 150 (0,6; 0,9 a 1,2 kg/m3) a sledován jejich vliv na pevnost betonu, smrštění a zpracovatelnost. Z hlediska zpracovatelnosti betonu a zvýšení provzdušnění se neosvědčily dávky PP vláken vyšší než 0,9 kg/m3 hotového betonu. Vliv na pevnost betonu v tlaku a na smrštění betonu v čase PP vlákna podle našich měření nemají. V neposlední řadě byl porovnáván vliv krystalizační těsnící přísady Sika WT 200 na tuhnutí betonu a na smrštění betonu. Obdobně jako ostatní krystalizační přísady i tato oddaluje počátek tuhnutí. Pevnost betonu po 7, 28 a 90 dnech neovlivňuje. Na základě požadavků stanovených projektovou dokumentací a na základě řady zkoušek byly navrženy čtyři finální receptury betonu C40/50, které byly aplikovány v různých částech konstrukcí: 1. beton C40/50-90 dní s přídavkem příměsi WT 200 v dávce 3,5 kg/m3 a polypropylenovými vlákny SikaMicroFibre v dávce 0,9 kg/m3 a kontrolovanou objemovou hmotností vyšší než 2 320 kg/m3 ve vysušeném stavu, 2. beton C40/50-90 dní s polypropylenovými vlákny SikaMicroFibre v dávce 0,9 kg/m3 a kontrolovanou objemovou hmotností vyšší než 2 320 kg/m3 ve vysušeném stavu, 3. beton C40/50-90 dní s polypro-

pylenovými vlákny SikaMicroFibre v dávce 0,6 kg/m3 a kontrolovanou objemovou hmotností vyšší než 2 320 kg/m3 ve vysušeném stavu, 4. beton C40/50-90 dní s polypropylenovými vlákny SikaMicroFibre v dávce 0,6 kg/m3 ve standardní objemové hmotnosti. Některé výsledky zkoušek jsou dokumentovány na obr. 8 až 11. Všechny receptury vykazovaly velmi malé průsaky proti normou povoleným 50 mm. Průměrné, minimální a maximální hodnoty jsou uvedeny v grafu na obr. 8. Z grafu je jednoznačně vidět, že největší průsak dosáhl cca 16 mm. Nejnižší hodnoty jsou dosaženy u betonu s krystalizační přísadou. Vzhledem k tomu, že průsaky jsou obecně velmi malé, je otázkou, zda stojí za to, ještě je snižovat pomocí krystalizační přísady. Obr. 9 znázorňuje vliv krystalizační přísady na rychlost tuhnutí betonu. Krystalizační přísada tuhnutí zpomaluje v řádu cca 2 h. Obr. 10 ukazuje vliv krystalizační přísady na smršťování betonu. Smršťování betonu s přísadou je větší ve stáří betonu 28 dní cca o 10 %. Delší měření není k dispozici. Vzniká proto otázka, jak by se vyvíjelo smršťování dále. Pravděpodobně se dá předpokládat, že po delší době by se křivky měly k sobě přiblížit. Na vznik trhlin v raném stadiu u prvků s omezenou deformací má přísada v tomto smyslu nepříznivý účinek. V neposlední řadě byly sledovány moduly pružnosti betonu. Moduly byly měřeny na válcích. Protože byla předepsána minimální hodnota modulů 35 GPa bez jakékoli tolerance, bylo nutné na-


❚

1/2015


vrhnout beton s vyšším modulem, aby při respektování statistického rozptylu nedošlo k nižším výsledkům zkoušek než je předepsané minimum. Protože je známo, že moduly mohou být velmi variabilní, pořídil se v rámci výzkumné činnosti velmi rozsáhlý soubor zkoušek. Výsledky jsou znázorněny na grafu na obr. 11. Je zřejmé, že kritérium minimální hodnoty bylo splněno, avšak průměr se pohybuje vysoko nad minimální hodnotou (přes 40 GPa). Zároveň je z grafu jasně patrný veliký rozptyl modulů pružnosti. Je třeba připomenout, že betony pro laserové centrum byly přísně sledovány včetně jejich výroby. V běžné výrobě, která je podstatně méně kontrolována, by bylo možné čekat rozptyly ještě větší. Velkorozměrné vzorky Navržené čtyři druhy receptur betonu byly ještě před zahájením vlastní výstavby centra ověřovány na čtyřech velkorozměrných vzorcích, které odpovídaly rozměrům vybraných částí konstrukce. Původní požadavek investora si kladl za cíl ověřit na těchto vzorcích technologii ukládání čerstvého betonu. To se týkalo zejména betonáže detailů s postupkami a betonáže dutinového stropu (obr. 12). Další dva velkorozměrné vzorky – mo-

del desky tloušťky 1 600 mm o rozměrech 4 × 4 m a model stěny uložené na základové desce (stěna tloušťky 1 600 mm a rozměrech 4 x 4 m uložená na základové desce tloušťky 800 až 1 000 mm (obr. 13)) byly využity též k měření teplot od hydratace betonu a měření poměrných deformací. Oba vzorky byly obestavěny ocelovým rámem, ke kterému byla přivařena výztuž vyčnívající z desky, resp. stěny. Ztužující rám nakonec svoji funkci zcela nepotvrdil. Důvody jsou zmíněny např. v [1]. Měření teplot prokázalo, že beton byl skutečně vhodně navržen a teploty nepřesáhly cca 55 °C, což bylo požadováno podmínkami projektu. (Je třeba připomenout, že deska i stěny se betonovaly na celou tloušťku najednou v jednom pracovním záběru). Poměrné deformace naměřené ve stěně ve vodorovném směru podél stěny jsou znázorněny na obr. 14. Měření probíhalo po dobu cca dvou měsíců od doby betonáže stěny 31. srpna 2013. V prvních 14 dnech jsou naměřené poměrné deformace ovlivněny teplotním vývojem od zahřátí hydratačním teplem a následného chladnutí. V dalším období je patrné, že deformace jsou téměř konstantní, resp. velmi pomalu rostoucí, ale přitom poměrně velké (100 až 160 mikrostrain = 0,1

STRUCTURES

až 0,16 mm/m). Smršťování takto tlusté desky od vysýchání se nemůže významně projevit, protože takto tlustá deska nemůže rychle vysýchat. Zejména ve střední části, kde byly umístěny tenzometry, k žádnému vysýchání v takto krátké době nemůže dojít. Z dalších výzkumů vyplynulo, že na naměřených deformacích má rozhodující podíl autogenní smršťování. Bylo změřeno na malých vzorcích uložených ve vodě a ukázalo se, že i u betonu třídy C40/50 k němu dochází. To je významný poznatek. Pro další aplikace tedy z těchto výsledků plyne, že je nutné s autogenním smršťováním počítat. V našem případě bylo výrazně větší, než uvádí normové modely uvedené v Eurokódu. Druhý závěr vyplývá pro měření smršťování. Je třeba používat metody schopné měřit smršťování v betonu ihned po zabetonování. To znamená, že veškeré metody, u kterých se instalují měřicí body na zatvrdlý beton, nejsou vhodné, protože nemohou zachytit deformace, které proběhly před zahájením měření. Ve sledovaném případě se měřilo pomocí zabetonovaných strunových tenzometrů, které mohou měřit deformace již bezprostředně po betonáži. Výsledky měření byly pak porovná-

10

Max. průsak [mm]

kontrolovaná objemová hmotnost betonu vyšší než 2 320 kg/m3, PP vlákna 0,9 kg/m3, WT 200 3,5 kg/m3 kontrolovaná objemová hmotnost betonu vyšší než 2 320 kg/m3, PP vlákna 0,9 kg/m3 kontrolovaná objemová hmotnost betonu vyšší než 2 320 kg/m3, PP vlákna 0,6 kg/m3

Pom. deformace [microstrain]

8

❚

běžná objemová hmotnost, PP vlákna 0,6 kg/m3

Průměr

Stáří betonu [dny]

11

Penetrační odpor [MPa]

Modul pružnosti betonu [GPa]

9

Stáří betonu [hodiny]

1/2015

❚


Výsledky měření 08/2013-06/2014 [vzorek č.]

37


❚

STRUCTURES

ny s dvěma výpočetními postupy. První z nich byl výpočet pomocí programu Atena (Červenka Consulting), který pomocí nelineárních metod vypočte deformace a napjatost v betonové konstrukci dle zadaných podmínek. Druhý výpočet byl proveden dle Eurokódu běžnou technickou metodou, kdy se respektují okrajové podmínky podepření konstrukce a spolupůsobení betonu a výztuže bez vzniku trhlin. Obě metody prokázaly přiměřenou shodu s experimentálními výsledky. Je však nutné připomenout, že v technickém výpočtu dle Eurokódu bylo nutné k dosažení rozumné shody s experimentem uvažovat větší autogenní smršťování, než uvádí Eurokód. Z ÁV Ě R

Výstavba složitých betonových konstrukcí laserového centra byla přísně sledována dozorem investora. Veškeré předepsané technické parametry byly sledovány a též byly dodrženy. Přestože některé z požadovaných parametrů byly značně nadstandardní, podařilo se je splnit v řadě případů s bezpečnou rezervou. Na provádění byly často kladeny požadavky, které nebyly zcela jasně zdůvodněny technickými požadavky. To mohlo vést k zbytečnému nadstandardu bez fundovaného odůvodnění. Z vyhodnocení výsledků na použitých betonech plynou některé obecné zkušenosti, které je třeba ještě jednou zdůraznit. • Průsak kvalitního betonu je podstatně menší než požadují kritéria normy pro danou třídu prostředí. Důvodem je pokrok v technologii betonu, který toto snížení umožňuje i v případě, že není použita žádná přísada zvyšující těsnost betonu, např. krystalizace. • Použitá krystalizační přísada mírně zlepší odolnost proti průsaku, ale zároveň vede k oddálení tvrdnutí v čase a k mírnému navýšení smršťování betonu. • Autogenní smršťování betonu třídy C40/50 bylo výrazně větší, než by se předpokládalo dle návrhové normy (Eurokódu). • Modul pružnosti u tohoto projektu definovaný minimální hodnotou vedl v důsledku k tomu, že průměrný modul v konstrukci je řádově vyšší než minimální požadovaná hodnota. Z toho plyne, že požadované kritérium vedlo k dosažení větší tuhosti konstrukce, než byla požadována. Rezerva v hodnotě modulu se uká38

12 13

Obr. 12 Model dutinového stropu v měřítku 1:1 ❚ Fig. 12 Model of the hollow floor slab in the scale 1:1 Obr. 13 Velkorozměrný vzorek konstrukce – stěna se základovou deskou ❚ Fig. 13 Large scale specimen of the structure – wall and foundation slab Obr. 14 Naměřené a vypočtené poměrné deformace ve stěně na modelu stěna se základovou deskou ❚ Fig. 14 Measured and calculated strains in the wall of the large scale model

zala jako nutná, protože nejnižší naměřené hodnoty se pohybují těsně nad minimální požadovanou hodnotou. • Stejná situace jako u modulu pružnosti se projevila i u pevnosti v tlaku. Tam je rezerva však obvyklá u řady konstrukcí, i když kritérium kontroly není tak striktní jako bylo zde u modulu pružnosti. Vývoj vhodného betonu umožnil betonáže tlustých desek najednou. Často se právě kvůli vývoji hydratačního tepla takové konstrukce dělí a vzniká tak zpoždění výstavby a ne příliš vhodná pracovní spára. Přes veškeré technické nadstandard-

ní požadavky se podařilo dokončit betonové konstrukce laserového centra včas a za splnění všech plánovaných parametrů. Realizační tým je přesvědčen, že betonové konstrukce splňují požadavky na tuhost, pevnost i trvanlivost, převyšující reálné potřeby nosné konstrukce centra a že i životnost nosné konstrukce bude výrazně větší, než požaduje investor.

Literatura: [1] Vítek J. L., Čítek D., Tej P.: Experimentální výzkum smršťování v tlustých betonových prvcích, Sb. Betonářské dny, ČBS 2014


❚

1/2015

S TAV E B N Í K O N S T R U K C E Měřené poměrné deformace ve stěně a numerické simulace

Pom. deformace [microstrain]

14

Stáří betonu [dny]

Investor Architektonický návrh Projekt statické části

Fyzikální ústav Akademie věd České republiky Bogle Architects Němec Polák, s. r. o. Sdružení MVO firem Metrostav, a. s., (vedoucí sdružení), VCES, a. s., a OHL ŽS, a. s.

Zhotovitel stavby Zhotovitel betonových konstrukcí objektu laserové haly Zkoušky betonu Dodavatel betonu Realizace

Metrostav, a. s., Divize 6 SQZ, s. r. o. TBG Metrostav, spol. s r. o. 2013 až 2014

Při výstavbě byly použity některé výsledky výzkumného projektu podporovaného MPO č. FR-TI3/531. Ing. Jiří Koukal e-mail: [email protected] Ing. Ludmila Kostková e-mail: [email protected] prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc., FEng. Stavební fakulta ČVUT v Praze e-mail: [email protected] všichni: Metrostav, a. s. www.metrostav.cz Ing. Jan Jiroutek Němec Polák, s. r. o. e-mail: [email protected] www.nemecpolak.cz Ing. Milada Mazurová TBG Metrostav, s. r. o. e-mail: [email protected] www.tbg-metrostav.cz

Letecké foto a video dostupné pro každého www.flyfoto.sk tel.: 004201 908 995 887

❚

STRUCTURES

ARCHITEKTURA KONVERZÍ 2005–2015 JAKO JEDEN Z VÝSTUPŮ INDUSTRIÁLNÍ TOPOGRAFIE V roce 2009 vznikla publikace Co jsme si zbořili s podtitulem Bilance mizející éry, která se ohlížela za aktuálními ztrátami a likvidací stop průmyslové minulosti. Spolu se stejnojmennou výstavou ji připravilo VCPD ČVUT v Praze. Nyní nabízí toto odborné pracoviště Fakulty architektury povzbudivější pohled na současný stav průmyslového dědictví. Opět představilo publikaci a výstavu, tentokrát nazvanou Industriální topografie – architektura konverzí, Česká republika 2005–2015, které přibližují, co se podařilo zachovat, proměnit a vrátit do života. Tématu konverzí se Výzkumné centrum soustředěně věnovalo již v rámci třetího bienále Industriální stopy v roce 2005. Nyní autoři Benjamin Fragner a Vladislava Valchářová vybrali čtyřicet dva příkladů za posledních deset let. Východiskem se stala databáze Výzkumného centra výrazně rozšířená díky projektu Industriální topografie. Vybrané stavby a areály autoři seskupili do čtyř kapitol – tematických shluků podle různých motivací, s nimiž investoři a architekti k jednotlivým konverzím přistupovali. Jsou jimi užitnost, prodejnost, obytnost a otevřenost. V první kapitole jsou zařazeny např. kanceláře, sklady a výrobny v budovách bývalé transformační stanice, pily, parního nebo uhelného mlýna. Druhá kapitola mapuje proměny na restaurace, obchody a sportovní zařízení (např. bývalá octárna v Kutné Hoře, Beton TKS 3/2012, pozn. redakce). Třetí přibližuje bydlení, ve věžovém vodojemu, na sile, v někdejší tiskárně, pivovaru, lisovně řepkového oleje nebo dieselové elektrárně. Poslední kapitola zahrnuje veřejné kulturní instituce, například budovy pivovarů v Lobči a v Plasích, výrobní budovy závodů ve Zlíně, v nichž dnes sídlí 14 | 15 Baťův institut (Beton TKS 3/2014, pozn. redakce), žatecký Chrám chmele a piva, Papírnu Plzeň, Multifunkční aulu Gong ve Vítkovicích (Beton TKS 1/2013, pozn. redakce) nebo centrum současného umění DOX v Holešovicích. Katalog staveb je uveden syntetickým textem Benjamina Fragnera připomínajícím zvyšování zájmu o industriální architekturu a úvahy o jejím využití od osmdesátých let 20. století a především proměnu situace po roce 1989. Text upozorňuje také na předchozí výstavy konverzí a nastiňuje kritéria výběru a příprav současné bilance. Stejně jako v případě knižně vydaných krajů Industriální topografie zahrnuje publikace o architektuře konverzí kvalitní historické i současné fotografie, nákresy, čtivé a strukturované texty ve vytříbené grafické úpravě. Záslužně bylo zvoleno česko-anglické vydání, které umožňuje prezentaci v zahraničí a zapojení se do mezinárodní diskuze. Architektura konverzí ukazuje, že plošné mapování v rámci projektu Industriální topografie vytvořilo důležitý informační základ, na němž lze nyní stavět dílčí výstupy, které přispějí nejen k odborné debatě nad hodnotami industriální architektury, ale také k popularizaci průmyslového dědictví jako nedílné součásti naší minulosti i přítomnosti. Jan Červinka

Firemní prezentace

Publikace a výstava Industriální topografie – architektura konverzí, Česká republika 2005–2015 byla uspořádána ve spolupráci a s podporou Galerie Jaroslava Fragnera, platformy Industriální stopy a Kolegia pro technické památky ČKAIT & ČSSI. autoři: Benjamin Fragner, Vladislava Valchářová spolupráce: Jan Zikmund, Lukáš Beran, Tomáš Skřivan, Petr Vorlík vydavatel: ČVUT v Praze, VCPD Fakulty architektury vydání: česko-anglické formát: 26 × 21 cm, brožovaná počet stran: 216 ISBN 978-80-01-05592-2

1/2015

❚


39


❚

STRUCTURES

1a

RODINNÝ DŮM „LF“ Stanislav Fiala, Martin Jirout, Jiřina Koudelková V článku je popsáno architektonické a konstrukční řešení rodinného domu, který získal ocenění Stavba roku 2014. Svou roli u něj hraje i pohledový beton, který v poslední době stále častěji nachází uplatnění nejen ve veřejných, ale i rodinných stavbách. Nechybí ani specifika výstavby, která se stavbou domu souvisela. ❚ This article describes architectural and structural solution of the 2014 Construction of the Year award-winning family house. Architectural concrete, which has been playing more and more important role not only in industrial, but also in residential buildings recently, has a significant role here also. We also mention particularities related to the process of construction.

ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ

Při realizaci tohoto projektu se sešel již vyladěný tým, jenž spolu v minulosti už několikrát stavěl. Osvícený a poučený investor, který přesně věděl, čeho chce svou stavbou dosáhnout, zkušený architekt schopný flexibilně reagovat na zvláštnosti a specifika zadání a zhotovitel, kterého stavění baví. Dům stavěný v souladu se zásadami nadčasovosti a dlouhodobé udržitelnosti přinesl do lokality ducha 21. století. Jeho charakter v nemalé míře diktuje opláštění černofialovými fotovoltaickými panely, které pokrývají i přilehlé přístřešky a vyrábějí potřebnou elektrickou energii. Neosluněné části domu jsou pokryté trvanli40

❚

1b

“LF” FAMILY HOUSE

vým předzvětralým titanzinkovým vlnitým plechem. Kombinace těchto vysoce funkčních materiálů s pohledovým betonem opěrných stěn, modelujících krajinu pozemku, a dřevěných hradeb i teras tvoří nezaměnitelnou individualitu této stavby. Interiér je zpracovaný z kvalitních, převážně přírodních materiálů, které nebude potřeba v průběhu dlouhého života stavby vyměňovat. Svažitý terén pozemku, stoupající od ulice nahoru, nadiktoval výškové zasazení objektu s jedním podzemním a dvěma nadzemními podlažími. Suterén se tak obnažuje na východní straně ulice a nabízí přímý bezbariérový vstup do domu a garáže. Opěrná stěna z pohledového betonu, prodlužující průčelní vstupní fasádu, porostlá popínavou zelení, drží terén osluněné zahrady na úrovni hlavního obytného podlaží a napomáhá nezbytnému efektu propojování interiéru a exteriéru. Terén okolo domu je dlouhými rampami modelován tak, aby zde nevznikaly žádné překážky plynutí pohybu po zahradě, ani pro strojovou údržbu. Ve vstupním podlaží suterénu jsou všechny praktické funkce: na garáž navazuje vstupní hala, dílna a domovní strojovna, sdružující tepelná čerpadla, elektroinstalaci i technologii bazénu. Jsou zde i bohatě nadimenzované skladové prostory, které mohou být kdykoli adaptovány na různě funkční prosto-

ry, které by bylo v budoucnosti potřeba v domě vytvořit. První nadzemní podlaží je z velké části volně plynoucím hlavním obytným prostorem, propojeným s kuchyní. Rozletu obývacího pokoje přispívá i celoprosklený severozápadní roh, vedoucí výhledy do volné zeleně. Okna na celou výšku podlaží, otočená směrem na jižní stranu, umožňují plynulé propojení s hlavní jižní zahradou, do níž je zasazen i přelivový bazén s kamennou krajinou. Přístřešek u bazénu (krytý fotovoltaickými panely) tvoří jakousi další venkovní místnost. Designový charakter tohoto patra moduluje především zářivě bílá mramorová podlaha, která byla jedním ze základních zadání klienta. Vysoká nadčasovost a praktičnost tohoto materiálu je doplňována dubovými panely dveří, vestavěným nábytkem a posuvnými stěnami. Do materiálového akordu pak přispívají stěny a strop z pohledového betonu a skleněné stěny, potištěné bílým přírodním motivem stromu, vrhajícím stíny jižního slunce. Druhé nadzemní podlaží už je klidné, rozdělené na dvě hlavní ložnice, s vlastními šatnami a velkorysým sociálním zázemím, a dvě pracovny. Materiálový koncept zde ovládá dřevo. Dubové podlahy, dubové dveřní panely a vestavěný nábytek zateplují základní přiznanou konstrukci z pohledového betonu.


❚

1/2015


❚

STRUCTURES

Obr. 1 Rodinný dům „LF”: a) pohled ze zahrady, b) uliční pohled, rastr prken otištěných v opěrných stěnách navazuje na rastr prken oplocení ❚ Fig. 1 “LF” family house a) view from the garden, b) view from the street, the raster of the boards of the fence continues in the raster of the board prints on the support walls

2a

Obr. 2 a) Situace, b) podélný řez, c) půdorys 1. PP, d) půdorys 1. NP, e) půdorys 2. NP ❚ Fig. 2 a) Situation, b) longitudinal section, c) layout of the 1st underground floor, d) layout of the 1st above-ground floor, e) layout of the 2nd above-ground floor

K O N S T R U K Č N Í A S TAV E B N Í Ř E Š E N Í

Objekt je založen na základových pasech z železobetonu, mezi kterými je provedena podkladní železobetonová deska. Veškeré suterénní stěny, vybrané stěny v nadzemních podlažích a stropní desky celého objektu jsou železobetonové monolitické v pohledové kvalitě. Do stropních desek 1. a 2. NP je zabudován trubkový systém chlazení a vytápění domu. Stěny vrchní stavby jsou vyzděny (cihly Porotherm). Vnitřní příčky 1. PP jsou z betonových skořepinových tvárnic (Betong). Jednotlivá podlaží jsou vertikálně propojena jednoramennými železobetonovými prefabrikovanými schodišti. Zábradlí schodiště je tvořeno asymetricky kotvenou nerezovou sítí přes dvě podlaží. Podlahy jsou provedeny jako těžké plovoucí s podlahovým vytápěním. Obvodové nosné zdivo je obloženo deskami z minerálních vláken, s větranou mezerou je na nosné pozinkované konstrukci přichycen vlnitý titanzinkový plech. Východní fasáda 1. PP je tvořena železobetonovou monolitickou předstěnou s profilací vytvořenou vložením vlnitého plechu do bednění. Tato předstěna plynule navazuje na železobetonovou opěrnou stěnu terasy 1. NP. Profilace pohledové strany je ukončena za rohem opěrky. Na jižní fasádě jsou zavěšeny fotovoltaické panely doplněné sklem stejné barvy. Střecha je jednoplášťová nevětraná s hydroizolační vrstvou ze dvou pásů modifikovaných asfaltů, tepelná izolace z desek z expandovaného stabilizovaného polystyrenu. Na střeše je umístěn přístřešek instalačního jádra. Opěrné a ohradní stěny jsou železobetonové, založené na železobetonových základových pasech. Oplocení je z části tvořeno drátěným pletivem a z části opěrnými železobetonovými stěnami z pohledového betonu doplněnými nerezovou sítí nebo svislými dřevěnými prkny na ocelových rámech.

2b

2c

POHLEDOVÉ BETONY

2d

Investor požadoval perfektní provedení pohledových betonů. Proto byly použity pouze nové bednící desky. Do bednění stropů a stěn byly vkládány zaoblené rohové lišty, které byly dle informací dodavatele v ČR použity poprvé. Sestavené bednění bylo před betonáží důkladně vyčištěno a natřeno odbedňovacím olejem. Aby bylo zaručeno, že se na stropě neobjeví stopy rzi, bylo nutné před betonáží provést velmi důsledné čistění od zbytků vázacího drátu s magnetem a vyfoukávání kompresorem. Rozvody elektro v betonových konstrukcích byly kompletně trubkovány, pro svítidla a zásuvky byly do bednění osazeny krabice. Prostupy do technické místnosti byly z důvodu požadavků na přesnost osazení technologických zařízení provedeny jádrovým vrtáním.

2e

1/2015

❚


41


❚

STRUCTURES

3a

Pracovní spáry spodní stavby byly těsněny bentonitovými pásky. Velmi náročné bylo provedení rozvodů chlazení a vytápění v pohledových stropních konstrukcích. Rozvody musely být v rámci stropní desky co nejníže tak, aby systém byl efektivní, vázány hned nad spodní vrstvou výztuže. Bylo potřeba vynechat vedení rozvodů v místech předpokládaného jádrového vrtání, např. pro sprchové hlavice, které jsou zapuštěné ve stropní desce, pro kotvení fasády, kotvení velkých skleněných konstrukcí apod. Nakonec byl vzhledem k úpravám dispozice při dokončovacích pracích zapnut systém na topení a použita i termo kamera. Veškerý pohledový beton byl ošetřen (vrstvou matného transparentního betoncryllu oikos). V průběhu dalších prací bylo důležité, aby každý zásah (vrtání o hloubce větší než 15 mm) do stropní konstrukce ze strany subdodavatelů byl schválen ve-

dením stavby. Vzhledem k vynaloženému úsilí a financím, aby beton dopadl v takové kvalitě, jak dopadl, by navrtání bylo velmi nešťastné. Prefabrikované schodiště je osazené na protihlukovou izolaci Belar. Ramena měla být dle projektové dokumentace zespodu a z boku pohledová, ale dodané prvky nenaplnily očekávání architekta. Nakonec byly exponované části prefabrikovaných ramen ošetřeny stěrkou (betonepox). Opěrné stěny jsou půdorysně zalomené s nakloněnou podélnou horní hranou. Do bednění byla z důvodu návaznosti vkládána prkna, která musela mít stejnou šíři jako prkna, která jsou nad ohradními zdmi. Horní hrany ohradních a opěrných stěn jsou provedeny bez lišt, s ostrými rohy (obr. 1b). Při realizaci železobetonové předstěny s vlnitou profilací na uliční straně byly velké obavy, jak se konstrukce podaří. Investor s drobnými vadami dopředu počítal a nevadily mu. Nakonec, až

3b Obr. 3 a) Pohledové plochy vnitřní strany obvodové zdi 1. NP po odbednění, b) opěrná stěna, porostlá zelení bude zajišťovat soukromí kolem bazénu ❚ Fig. 3 a) Internal side of the peripheral walls after removing the formworks, b) green-plant support wall will ensure privacy round the pool Obr. 4 Železobetonová předstěna s vlnitou profilací ❚ Fig. 4 Reinforced support wall with wavy profiling Obr. 5

Interiéry

❚

Fig. 5

Interiors

na pár lokálních míst, je vzhled velmi dobrý (obr. 4). Z ÁV Ě R

Objekt z hlediska náročnosti realizace rozhodně nelze považovat za jednoduchý, avšak, jak již bylo zmíněno v úvodu článku, vzhledem k „sehranému“ týmu investor/architekt/generální dodavatel byl průběh realizace bez výrazných problémů, s výborným výsledkem ke spokojenosti všech zúčastněných. Architektův ojedinělý a nevšední návrh doplněný o jeho flexibilitu při dolaďování detailů na stavbě, investor, který „dr-

4

42


❚

1/2015


5b

❚

STRUCTURES

5c

5a

ží slovo a ví co chce“, a technicky znalý zhotovitel s maximální snahou pro koordinaci a kooperaci. Ze slov zúčastněných je zřejmé, že si realizaci užívali, jsou na ní právem hrdí a rádi na ni budou vzpomínat. Architektonický návrh Spolupráce Dodavatel Projekt Realizace

Ing. arch. Stanislav Fiala /Fiala + Němec, s. r. o. Ing. Jiří Václavů, Ing. arch. Jana Štefuráková, Milan Bulva Hinton, a. s. 2011 až 2012 březen 2012 až září 2013

Ing. arch. Stanislav Fiala Fiala + Němec, s. r. o. e-mail: [email protected] Ing. Martin Jirout e-mail: [email protected] Ing. Jiřina Koudelková e-mail: [email protected] oba: Hinton, a. s. Fotografie: 1a, b, 4, 5a, b, c – Filip Šlapal, 3a, b – archiv společnosti Hinton

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ DEGRADACE BETONU JAKO DŮSLEDEK VLIVU CYKLICKÉHO NAMÁHÁNÍ KONSTRUKCE N A T R A N S P O R T N Í P R O C E S Y V M AT E R I Á L U V E V Z TA H U K A S R

Článek se zabývá vlivem cyklického ohybového namáhání nosníku ve čtyřbodovém ohybu na transportní procesy v betonové konstrukci. Degradace mikrostruktury je popisována pomocí výsledků ultrazvukového měření a mikroskopické analýzy trhlin. Pro numerické modelování těchto procesů byly realizovány experimenty ověřující pronikání vody do betonu a vliv degradace na transport vody. Pro předpověď vlivu degradace betonu na alkalickou difuzivitu byl do numerického mo-

1/2015

❚

delu implementován víceúrovňový mikromechanický model kontinua, který zahrnoval topologii a rozdělení trhlin ve 3D. Numerická simulace predikovala, jak bylo očekáváno, rozsáhlejší penetraci alkálií do porušeného betonu. Co se týká distribuce mikrotrhlin, anizotropní distribuce mikrotrhlin je rozložena ve směru tangent k směru pronikání alkálií a vody do betonu. Przondziono R., Timothy J. J., Nguyen M., Weise F., Breitenbücher R., Meschke G., Meng B.: Vorschädigungen in Beton infolge zyklischer Beanspruchungen und deren Auswirkung auf Transportprozesse im Hinblick auf eine schädigende AKR, Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015), Heft 1, pp. 3–12


43


❚

STRUCTURES

MARKTHAL – NOVÁ IKONA NA MAPĚ ROTTERDAMU ❚ MARKTHAL – NEW ICON ON THE MAP OF ROTTERDAM

1 2

Jitka Prokopičová Rotterdam má další výjimečnou stavbu. Betonová budova ve tvaru podkovy tyčící se nad tržnicí o ploše 120 × 70 m, Markthal, je první krytou tržnicí v zemi od studia MVRDV. Specifikem výstavby byla vedle tvaru a rozměrů budovy také stavební jáma hluboká 15 m, 12 m pod hladinou spodní vody, a s tím související technologie (např. hloubení stavební jámy a následná betonáž základové desky pod vodou). ❚ Rotterdam has another exceptional construction. Markthal, a concrete building in a horseshoe shape is rising over a 120 x 70 m market place, is the first indoor market place in the country designed by the MVRDV Studio. One of the specifics of the construction was – besides the shape and size of the building – the size of the construction pit (15 m deep) 12 m under the ground water level and connected technologies (e.g. excavating the pit and consequent concreting of the base slab under the water).

TRŽNICE I BYTY V JEDNOM

V samém centru Rotterdamu, kterému se někdy říká evropský Manhattan, v těsné blízkosti nádraží Blaak a „kubických“ domů (Cube houses) Pieta Bloma, byla v říjnu loňského roku ote44

vřena první krytá tržnice v Nizozemsku. Betonovou budovu ve tvaru podkovy se skleněným průčelím navrhlo rotterdamské architektonické studio MVRDV a její stavba trvala přesně pět let. Tvar budovy, interiér haly s barevným stropem a kombinace tržnice a bytů dělá z Markthal výjimečnou stavbu, zatím jedinou svého druhu na světě. Přízemí tržnice dlouhé 120 m a široké 70 m může svojí rozlohou konkurovat fotbalovému stadionu. Tržnice pojme téměř stovku stánků s čerstvými potravinami a dalších dvacet „kamenných“

obchodů včetně restaurací a kaváren. V prvním podzemním podlaží se nachází supermarket, a pod ním čtyři patra podzemních garáží pro 1 200 aut. V konstrukci oblouku o výšce 40 m, který se klene nad tržnicí, je umístěno 228 bytů, z toho 24 tzv. penthousů. Byty mají rozlohu od 80 do 300 m2 a každý z nich terasu s výhledem buď na řeku Maas nebo nedaleko stojící kostel Laurens. Z poloviny bytů se mohou jejich obyvatelé dívat i do tržnice, okna jejich příbytků jsou ale opatřena trojitými skly kvůli hluku a pachům.


❚

1/2015


3

❚

STRUCTURES

4 Obr. 1 Markthal, první krytá tržnice v Nizozemsku ❚ Fig. 1 Markthal, the first indoor market place in The Netherlands Obr. 2

Příčný řez tržnicí

❚

Fig. 2

Cross section of the market place

Obr. 3 Betonový rošt, který zajišťoval stabilitu stavební jámy a tvořil budoucí konstrukci podlahy prvního podzemního podlaží ❚ Fig. 3 Concrete grid which was ensuring the construction pit and creating the future floor structure of the 1st underground floor Obr. 4 Stavební jáma zaplavená vodou, hloubení pomocí bagrů vybavených technologiemi GPS ❚ Fig. 4 Flooded construction pit, excavating by diggers, equipped with GPS technologies Obr. 5

❚

Fig. 5

Cobiax ceiling system

Obr. 6 a) Pohled na rozestavěnou halu, b) stěnové nosníky z monolitického betonu tloušťky 400 mm v 11. podlaží tvořící vrchol podkovy a propojující obě stěny, podporované dočasnou konstrukcí, tzv. Super Support Construction ❚ Fig. 6 a) View to the unfinished hall, b) deep beams from in-situ concrete, 400 mm thick, on the 11th floor, forming the top of the horseshoe and joining both the walls, supported by the temporary structure, so called Super Support Construction

5

Přední a zadní stěnu budovy tvoří skleněná fasáda, ukotvená v postranních zdech i na stropě pomocí ocelových lan v rastru připomínajícím výplň tenisové rakety. Ocelová lana zajišťují stabilitu a flexibilitu fasády, která se může vychylovat až o 700 mm. Toto originální řešení na takovém prostoru je údajně největší v Evropě. Budova má betonovou nosnou konstrukci a čelní fasády obloženy šedým přírodním kamenem, kterým je pokryta i podlaha tržnice. Toto úmyslně ne6a

1/2015

Stropní systém Cobiax

nápadné řešení dává vyniknout barevnému stropu, který je sám o sobě uměleckým dílem. Klenutý strop tržnice pokrývá výzdoba s názvem „Cornucopia“ (Roh hojnosti), kterou vytvořili umělci Arno Coenen a Iris Roskam. Na ploše 11 000 m2 jsou zobrazeny různé symboly hojnosti inspirované malbami starých mistrů 17. století. Tyto obrazy byly zpracovány softwarem Pixar Animation, vytištěny na perforované hliníkové panely a připevněny na akustické dřevěné panely, kvůli ochraně proti hluku.

P R O J E K T R E V I TA L I Z A C E

Tento projekt je součástí ambiciózního plánu rotterdamské radnice přeměnit čtvrť, ve které je Markthal postavena, v živoucí, aktivní část města. Radnice chtěla rozšířit existující trh, který je na tomto místě již mnoho let, o zakrytou část, protože v budoucnu nebude podle pravidel EU možné prodávat některé druhy čerstvého zboží pod širým nebem. Aby přilákala do centra více stálých obyvatel, požadovala radnice postavení nejen tržnice a garáží, ale

6b

❚


45


❚

STRUCTURES Obr. 7a, b Dokončená stavba ❚ Fig. 7a, b Finished construction

7a

Zdroje: [1] Markthal (www.markthalrotterdam.nl) [2] MVRDV (www.mvrdv.nl) [3] Gelissen Beton (www.gelissenbeton.nl) [4] J. P. van Eesteren (www.jpvaneesteren.nl) [5] Martens en van Oord (www.mvogroep.nl) [6] Royal HaskoningDHV (www.royalhaskoningdhv.com) [7] De Ingenieur (www.deingenieur.nl)

7b

současně i bytových prostor. Architekti se s tímto požadavkem vypořádali originálním způsobem. Navrhli stavbu, která pod svojí střechou pojme všechny tyto funkce. KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Na pozemku pro tržnici stála škola, kterou bylo nutné přestěhovat do sousední budovy bývalých kanceláří. Poté byla budova školy zdemolována a místo bylo připravené pro stavbu. Stavební pozemek leží v samém středu Rotterdamu a půda je v tomto místě extrémně nestabilní a vlhká. Aby se zabránilo sesuvům při hloubení, byly kolem celé budoucí stavební jámy nejprve zahloubeny štětovnicové stěny a kolem celého staveniště byly umístěny stěny z kontejnerů jako bariéra proti hluku. Pro budování základů bylo použito celkem 2 500 betonových pilot. Nejprve byly do země zahloubeny ocelové duté sloupy dlouhé 30 m, které měly dočasnou funkci jako bednění. Do nich byly umístěny betonové pre46

fabrikované piloty a meziprostor uvnitř sloupů byl vyplněn betonem. Jednou ze zvláštností celé stavby je její hloubka. Stavební jáma měla hloubku 15 m, ale hladina spodní vody v tomto místě je 3 m pod úrovní povrchu. Tlak vody ve větších hloubkách byl enormní. Aby celá ochranná hráz v průběhu výstavby „neplavala“, byly betonové piloty pro tuto fázi navrženy i jako kotvící prvek. V červenci 2010 byla dokončena instalace pilot a mohl být zkonstruován betonový rošt, který zajišťoval stabilitu stavební jámy a současně tvořil budoucí konstrukci podlahy prvního podzemního podlaží (obr. 3). Když byly postranní stěny zajištěny, hloubilo se do 8 m s pomocí pump, které odčerpávaly vodu. Tím se dal současně prostor i archeologům, aby mohli provést výzkum na místě, kde se od 13. století datuje první osídlení Rotterdamu. Aby se mohlo hloubit až do 15 m a zredukovaly se síly působící na stěny a podlahu stavební já-

my, byla následně stavební jáma naopak naplněna vodou a další hloubení a betonování probíhalo pod vodou (obr. 4). Hloubení se provádělo pomocí bagrů a nakladačů na plovoucích platformách vybavených technologiemi GPS, aby se zabránilo poškození betonových konstrukcí. Poslední metry byly hloubeny pomocí kalového pístu (sludge piston) vyvinutého speciálně pro stavbu Markthal, který umožnil naprostou přesnost hloubení. V létě 2011 začali potápěči vybaveni těžkými potápěčskými skafandry a GPS, protože v kalné bahnité vodě nebylo nic vidět, ukládat výztuž pro základovou desku 15 m pod hladinou vody na dně vyhloubené jámy. Nepřetržitě po tři dny a noci se betonovala základová deska tloušťky 1,5 m, na kterou se spotřebovalo 13 500 m3 betonu – plných 1 500 mixů o objemu 9 m3. Ukládání betonu se provádělo dvojicí speciálně vybavených pump a celý proces kontrolovaly pod vodou dva týmy potápěčů.


❚

1/2015


V prosinci 2011 byla voda ze stavební jámy zvolna odčerpána a základová deska, která měla nést váhu 12 t/m2, se tak mohla stát základem pro další výstavbu „na suchu”. Vzhledem k rozloze stavební jámy (120 × 90 m) v kombinaci s její hloubkou a lokalitou v centru Rotterdamu se dá říci, že se jednalo o nejsložitější betonování pod vodou v celém Nizozemsku. Podzemní parkoviště bylo potom konstruováno převážně z prefabrikovaných železobetonových prvků. Od 1. října 2012 začala stavba nadzemní části. Výstavba dvou postranních stěn, či věží, šla poměrně rychle metodou tunelového bednění. V prvních dvou patrech bylo nutné použít zesílené bednění kvůli silám vyvolaným tvarem stavby – podkovy. Způsobem tunelového bednění se pracovalo až do desátého nadzemního podlaží. Spojení celého oblouku bylo provedeno v 11. podlaží pomocí stěnových nosníků z monolitického betonu tloušťky 400 mm (obr. 6). Nosníky kopírují tvar budovy, a proto mají obloukový tvar. Stropní deska jedenáctého podlaží, stejně jako vykonzolovaná část stropní desky 10. podlaží, je zavěšena na těchto nosnících pomocí ocelových táhel. V této fázi byla stavba podporována zespodu dočasnou konstrukcí, takzvanou Super Support Construction (obr. 6). Střecha penthousů na vrcholu Markthal je tvořena z železobetonových dutinových desek.

Při stavbě Markthal byly použity mnohé inovativní technologie jako např. stropní systém Cobiax. Je to technologicky rozvinutá verze stávajících vylehčených stropních systémů. Základním prvkem jsou plastové koule, které jsou pro jednodušší montáž a přepravu osazeny v příhradové kleci z výztuže (obr. 5). Dalším inovativním postupem bylo sledování průběhu vysychání a vytvrzování betonu v průběhu výstavby. Uvnitř betonu byly do předem vyvrtaných otvorů instalovány vlhkostní sondy a pomocí wi-fi zařízení byl dálkově monitorován stav vlhkosti v celé konstrukci. E K O L O G I C K Á S TAV B A

Markthal dostala rating „Very Good“ od BREEAM (mezinárodní hodnotící systém budov z hlediska životního prostředí). Při její výstavbě byly dodržovány zásady udržitelného rozvoje při výběru technologií i materiálů, budova má šetrný způsob přirozeného větrání, centrální monitorovací systém vytápění a chlazení, a dokonce i nájemníci stánků a obchodů museli podepsat prohlášení, tzv. Green Lease Agreement, že se budou chovat ekologicky.

❚

STRUCTURES

nom necelé tři týdny po otevření přivítali miliontého návštěvníka. Po nedávném dokončení mrakodrapu De Rotterdam od studia OMA (Rem Koolhaas) a nádraží Rotterdam Centraal (Benthem Crouwel Architects, MSVA a West 8) se Rotterdam pyšní další architektonickou ikonou vzbuzující mezinárodní ohlas. Americká stanice CNN ji vloni zařadila mezi deset staveb roku, které stojí za to navštívit. I díky stavbám jako Markthal byl Rotterdam vyhlášen Mezinárodní Akademií Urbanismu v Londýně Evropským městem roku 2015. Investor Architektonický návrh Projektant Dodavatelé pro základy a garáže Dodavatel nadzemní části budovy Realizace

Provast MVRDV, spolupráce INBO Royal Haskoning DHV Mobilis (TBI) a Martens en Van Oord J. P. van Eesteren říjen 2009 až září 2014

Jitka Prokopičová autorka žije v Nizozemsku e-mail: jitka.prokopicova @hotmail.com Fotografie: 1 – Ossip van Duivenbode / Markthal, Provast, MVRDV, 2 – Markthal, Provast, MVRDV,

Z ÁV Ě R

3, 4 – Martens en van Oord, 5 – Gelissen Beton,

Markthal je první krytá tržnice v Nizozemsku a očekává se, že ji ročně navštíví 5 až 7 milionů návštěvníků. Je-

6a, 6b – J. P. van Eesteren, 7a, 7b – Daria Scagliola, Stijn Brakkee / Markthal, Provast, MVRDV

Firemní prezentace

V časopise Beton TKS 6/2014 vyšel článek ZAJIŠTĚNÍ SEGMENTOVÉHO OSTĚNÍ TBM TUNELŮ V OKOLÍ PROPOJEK, jehož autoři jsou Dr. Ing. Petr Vítek a Ing. Karel Rössler, PhD. Projekt je řešen za podpory programu Centra kompetence Technologické agentury České republiky (TAČR), číslo projektu: TE01020168.

1/2015

❚


47


❚

STRUCTURES

POCTA PEDRU ALMODÓVAROVI ❚ TRIBUTE TO PEDRO ALMODOVAR

1 2

Sergio García-Gasco Lominchar Památník vyjadřující hold španělskému režisérovi a scenáristovi Pedru Almodóvarovi připomíná svým tvarem jeho filmy. Pro jeho stavbu byl použit samozhutnitelný beton s červenými pigmenty. ❚ A memorial symbolizing tribute to Spanish film director and screen-writer Pedro Almodóvar reminds in its shape his movies. It was constructed from self-compacting concrete with red pigments.

Ve španělském městě Calzada de Calatrava byl postaven památník jako hold jeho rodákovi, režiséru a scenáristovi Pedru Almodóvarovi, držiteli dvou Oskarů. Film Vše o mé matce získal Oscara v roce1999 za nejlepší neanglicky mluvený film, druhého Oscara obdržel Almodóvar v roce 2003 za scénář ke svému filmu Mluv s ní. Podoba památníku vzešla z mezinárodní architektonické soutěže, jejímž zadáním bylo vytvořit spojení mezi rodištěm Almodóvara a jeho kinematografickou prací, s výrazným propoje-

Obr. 1 Stupňovitý památník z červeného samozhutnitelného betonu, tvar připomíná „okénko“ Almodóvarových filmů ❚ Fig. 1 Audiencelike monument from red self-compacting concrete reminding us of the lens of Almodóvar’s movies Obr. 2 Možné způsoby využití památníku ❚ Fig. 2 Possible utilization of the monument

ním s kulturou a krajinou jeho země. Hlavní myšlenkou projektu bylo vyjádření Almodovarovy úcty k rodnému kraji La Mancha. Výsledkem je neobvyklé začlenění ploché siluety místa do památníku – ve vítězném projektu je krajina do památníku vtažena, jako by to byl rámeček Almodóvarova filmu. Stupně v konstrukci jsou inspirovány tvarem prvních fotoaparátů, stejně tak její tvar, který umožňuje, aby památník byl současně místem setkávání, koncertů, promítání filmů, belvedérem krajiny,

nebo scénou, kterou město každoročně poskytuje pro vyhlašování Almodovar´s awards. SAMOZHUTNITELNÝ BETON

Památník byl postaven se suché směsi samozhutnitelného betonu, která byla na místo dovážena z betonárny a až na stavbě byla smíchána s vodou. Jedině tímto způsobem bylo možné vyrobit specifický beton v místě, kde běžná technologie výroby nebyla dostupná. Skutečnost, že směs byla předem přesně nadávkována a za sucha pro-

4a

48


4b

❚

1/2015


3

5

6

7

❚

STRUCTURES

míchána, zajistila její lepší homogenitu a perfektní probarvení a umožnila vyhnout se v maximální možné míře chybám při dávkování pigmentů a příměsí. Samozhutnitelný beton byl vybrán pro svou schopnost přesně reprodukovat texturu bednění a vyplnit všechna místa v něm i přes velmi vysokou hustotu výztuže. Nebylo třeba jej vibrovat, proto bylo mnohem snazší vyhnout se segregaci kameniva. Památník je umístěn v rovinatém kraji na malém kopci na okraji města. Je vidět již zdaleka. Červená barva je reminiscencí na Almodóvara. Tvarované stěny památníku symbolicky rámují jedno políčko filmového pásu … Obr. 3 Stupňovité bednění s vnitřní reliéfní stěnou ❚ Fig. 3 Stepped formwork with inner relief wall Obr. 4 a) Betonáž z bádie zavěšené na jeřábu, b) pohled do bednění na ukládanou směs ❚ Fig. 4 a) Concreting from container on a crane, b) view into the framework onto the mixture Obr. 5

Detail texturované stěny

❚

Fig. 5

Detail of the wall texture

Obr. 6 Na pozadí se odehrává film ze života ❚ Fig. 6 Live movie in the background Obr. 7 Stupňovitý tvar inspirovaný tvarem prvních fotoaparátů Fig. 7 Stepped shape, inspired by the camera focus

Enproyecto arquitectura, Sergio García-Gasco Lominchar, Borja García Sanchos, Jorge Cortés Fibla Návrh betonové směsi Cemex S. L. Dodavatel betonu a sponzor Cemex S. L Realizace Ferscope S. L. Hlavní inženýr Álvaro Leonardo Náklady 80 000 € Projekt 2007 až 2009 Architektonický návrh

❚

Fotografie: Ricardo Santonja, Emilio Valverde Sergio García-Gasco Lominchar

Redakce děkuje architektonickému ateliéru Enproyecto arquitectura za laskavé poskytnutí podkladů a fotografií.

1/2015

❚


Enproyecto arquitectura www.enproyecto.es

49

HISTORIE

❚

HISTORY

ŽELEZOBETONOVÉ KOMÍNOVÉ VODOJEMY – UNIKÁTNÍ KONSTRUKCE PRVNÍ POLOVINY 20. STOLETÍ ❚ REINFORCED CONCRETE CHIMNEY TANKS – UNIQUE CONSTRUCTIONS OF THE FIRST HALF OF THE 20TH CENTURY Martin Vonka, Robert Kořínek V příspěvku je popsána historie železobetonových komínových vodojemů – od první myšlenky umístění nádrže na vodu na těleso továrního komína, přes stavební společnosti, které ve své době dokládaly svůj um a odborné znalosti právě výstavbou komínů s vodojemy, konstrukční řešení a příklady v ČR až po jejich stav v současné době. ❚ This article describes history of reinforced chimney tanks from the initial idea of placing the water tank on the body of the chimney, building companies which documented their capabilities and expertise by constructing these chimneys with water tanks, their structural design and its examples in the CR to their current condition.

Zásobování vodou (nejen) průmyslových areálů mělo v minulosti mnoho podob a řadu technických řešení. Jedním z nich bylo v první polovině 20. století budování tzv. komínových vodojemů, které bývaly osazovány na dříky komínů. Došlo tak k nápaditému a výhodnému doplnění komína o další funkci – vodojem. VZNIK, VÝVOJ A ÚČEL KOMÍNOVÝCH VODOJEMŮ

S myšlenkou umístit nádrž na vodu na těleso továrního komína poprvé přišel profesor Otto Intze z Cách v osmdesátých letech 19. století. Z Německa se pak rozšířila výstavba do dalších zemí včetně Rakouska-Uherska. První tovární komíny s vodojemem se u nás objevily na přelomu 19. a 20. století, přičemž tyto první vodojemy Intzeho konstrukce byly ocelové (obr. 1). Trpěly ale často korozí, a tak je s rozvojem užívání železobetonu nahradily rezervoáry železobetonové, které sice byly náročnější na výstavbu, ale přinesly i výhody v podobě vyšší trvanlivosti a lepší ochrany vůči tepelným účinkům. Umístěním vodních nádrží na komíny došlo k jejich nápaditému povýšení o další funkci. Účelně se tak u nich snoubí funkce odvádění spalin z technologických procesů a rezervoárů zajišťujících dostatečný tlak vodovodní soustavy a potřebné množství vody. Jsou zaznamenány i případy, kdy 50

nádrž sloužila i na jímání jiných látek, např. dehtu. Zdroje vody byly rozdílné a reflektující místní podmínky – jednalo se o místní studny, vodoteče či nádrže, vodojem však mohl být napojen také na veřejnou vodovodní síť. Voda z nádrží se používala pro technologické potřeby daného provozu, jako voda užitková pro zaměstnance, ale také např. jako voda pro hasební účely. Toto řešení mělo zjevné výhody. Umístěním vodní nádrže na komín v areálu nebylo zapotřebí budovat další objekt v podobě vodárenské věže, resp. věžového vodojemu, dvě funkce v jedné vertikální konstrukci znamenaly nejen úsporu finanční, ale i plochy pozemku. Výška komínů navíc poskytla dostatečnou variabilitu v umístění rezervoáru tak, aby byl zajištěn potřebný tlak vody v systému. Hmotnost nádrže s vodou příznivě působila na stabilitu celého komína v souvislosti s vodorovným zatížením (vítr). Voda v rezervoáru se mohla působením spalin mírně zahřívat, což bránilo zamrzání vody (přičemž samotné ochlazování spalin tímto jevem nebylo příliš významné, proto se ani samotný tah komínem výrazně nezhoršil) [2]. Od druhé poloviny 20. století se komíny s vodojemy přestaly stavět. Postupně se vylepšovala infrastruktura v zásobování vodou, objemy nádrží byly omezené a v některých případech nedostačující a navíc se i rozvíjely moderní konstrukce věžových vodojemů. Do dnešních dnů se u nás dochovalo celkem 21 komínů s vodojemem, přičemž dvacet z nich má rezervoár železobetonový. Zbořených komínů podle současného stavu poznání evidujeme 37, resp. jeden z nich je komín dosud stojící, ale již se sejmutým ocelovým vodojemem [1]. Nejvyšším známým komínem s vodojemem na našem území byl 100 m vysoký komín se světlostí v koruně 4,5 m spalovny v Praze-Vysočanech s nádrží o objemu 200 m3. Jeho výstavba byla zahájena v roce 1931 a zbořen byl společně s ostatními budovami v roce 2003. Komín vystavěla společnost Ing. V. Fischer a spol.

Obr. 1 Typický rezervoár Intzeho konstrukce (Eilenburg, Německo) ❚ Fig. 1 Typical reservoir of Intze structure (Eilenburg, Germany) Obr. 2 Bývalá textilní továrna J. Sochora, Dvůr Králové nad Labem ❚ Fig. 2 Former textile factory J. Sochor, Dvůr Králové nad Labem Obr. 3 Běžná řešení železobetonových komínových vodojemů – vlevo nádrž nesená konzolami, vpravo deskou [4] ❚ Fig. 3 Typical solutions for reinforced concrete chimney water tanks – tank supported by a console on the left, by slab on the right [4] Obr. 4 Komínový vodojem v cukrovaru Dobrovice ❚ Fig. 4 Chimney reservoir in the sugar mill Dobrovice

1

S TAV I T E L É

Stavba továrních komínů byl specifický obor s náročnými podmínkami pro výstavbu a zvláště pak komíny s vodojemem se staly vrcholným dokladem umu a odborných znalostí komínářských firem. V dobových inzerátech stavebních společností v první polovině 20. století se tyto stavby často objevovaly jako symbol jejich oboru podnikání. Podstatnou část komínů s železobetonovými vodojemy postavila významná komínářská firma Bratři Fischerové a spol., Letky (dnešní část Libčic nad Vltavou), či později firma se stejným rodinným vedením – Ing. V. Fischer a spol. Ta se v roce 1922 vyčlenila z rodinného podniku (který měl mimo jiné v Letkách i cihelnu) pod vedením inženýra Vincence Fischera. Tou dobou probíhalo i tiskem reklamní hlášení: „Ochranu továren proti požáru, který může zničiti v několika hodi-


❚

1/2015

HISTORIE

❚

HISTORY

3

2

nách milionový podnik a ožebračiti celé okolí na dlouhou dobu, poskytují vodní nádrže na komínech, které v poslední době s velikým úspěchem zavádí firma Ing. V. Fischer a spol. v Letkách, p. Libčice. Vodní reservoir ve výši 25 – 40 m obsahuje 500 – 1500 hl vody, kterou lze rozvésti do celé továrny. Zařízení toto nahradí celou vodárnu a umořuje se pohodlně z výtěžku závodu.“ [3] Inzertní sdělení je ale na tu dobu klamavé, neboť vodojemy na komínech byly v té době už dávno zaběhnutou praxí a rodinná firma Fischerů jich také několik postavila. Nicméně, i přes inzerované výhody tyto komíny nikdy netvořily hlavní příjem společnosti – zatímco komínů postavila nejen na našem území několik tisíc, komínů s vodojemem jen pár desítek. Menší množství komínů s vodojemy pak vystavěly např. společnosti Ing. Josef Jaroslav Hukal, Erhart a Ehmann, Fumor a německá firma H. R. Heinicke. 1/2015

❚

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ ŽELEZOBETONOVÝCH VODOJEMŮ

Vlastní komín, který nese vodojem, se typologicky prakticky neliší od standardního továrního komína. Přitížení od nádrže není natolik rozhodující, aby se muselo významně zesilovat zdivo, spíše došlo k již zmíněnému pozitivu – vyšší vlastní tíha pomohla větší stabilitě proti vodorovnému zatížení větrem. Konstrukční řešení železobetonových komínových vodojemů bývalo různé, byť v principu velmi podobné – vždy mají půdorys mezikruží, které se jako prsten navléklo na dřík komína. Nádrže byly projektovány na různé kapacity, největší známý objem je 300 m3 ve Dvoře Králové z roku 1941 (obr. 2), obvyklejší objemy se ale pohybovaly v řádu desítek až jedné stovky kubíků vody. Nejstarší z dodnes dochovaných komínů se železobetonovým vodojemem


4

je z roku 1907 v papírnách Olšany. Zde je rezervoár řešen dle dochované projektové dokumentace systémem Monier – stěna nádrže je 80 mm silná, nahoře i dole lemovaná ztužujícím prstencem a vyztužená armovací sítí tvořenou výztuží o průměru 7 mm o rozměrech ok 80 × 80 až 100 × 100 mm. Tento systém je ale ojedinělý, následně se ujalo řešení, které v různých nuancích převládalo po celou dobu výstavby těchto unikátů – dřík komína se v místě uložení nádrže pozvolna konzolovitě rozšiřoval tak, aby se získala dostatečná úložná plocha pro železobetonovou desku, která v některých případech tvořila i ochoz rezervoáru (obr. 3). Tato deska mohla být zároveň i dnem nádrže, nebo se nádrž vybetonovala samostatně na ní. Patrně první komínový vodojem uvedené konstrukce (o objemu 30 m3) byl vybudován roku 1912 pro cukrovar Dobrovice firmou Bří Fischerové z Letek (obr. 4). 51

HISTORIE

❚

HISTORY

5

Vyskytují se i případy, kdy je deska podepřena konzolami, ale ty se užívaly spíše z dekorativních, nežli statických důvodů – takové komíny můžeme dodnes spatřit v Litovli (obr. 5), Dvoře Králové, Chocni, Libčicích nad Vltavou (obr. 6) a Slaném (obr. 7). Poslední dva jmenované jsou kuriozitou mezi komíny svého druhu – rezervoáry na nich byly vybudovány dodatečně, tedy až v době, kdy byly komíny již dávno v provozu. Výskyt tohoto řešení je u nás poměrně unikátní, neboť železobetonový vodojem se budoval až na tyto výjimky prakticky vždy současně s komínem. Oba vodojemy jsou konstrukčně podobné a mají i shodný objem – 150 m3.

Nosnou desku nádrže s výškou vodního sloupce až 5 m nese osm mohutných odstupňovaných konzol (architektonicky řešených jako krakorce) o celkové výšce 2,5 m. Existuje ještě jeden případ dodatečného osazení vodojemu na komín, a to způsobem pro naše území zcela ojedinělým. Stalo se tak v bývalém ruzyňském cukrovaru při přestavbě na zemskou donucovací pracovnu (dnes vazební věznice) na počátku třicátých let 20. století. Komín s upravenou výškou 47 m byl obestavěn po obvodu osmi železobetonovými pilíři, a ty společně s dříkem podepíraly nádrž o objemu 150 m3. Prostor mezi pilíři byl vyzděn 7

a v meziprostoru mezi komínem a obvodovým zdivem vzniklo točité ocelové schodiště pro přístup k nádrži. Na první pohled stavba připomíná spíše klasický věžový vodojem (obr. 8). Jako ochrana proti zamrznutí se nejčastěji užíval způsob obezdění nádrže s vytvořením vzduchové mezery mezi zdivem a stěnou nádrže o mocnosti 50 až 80 mm. Pokud komín fungoval bez delších přestávek, nebo voda v systému dlouho nestála a odběr byl pravidelný, riziko zamrznutí bylo minimální. Důležité bylo zajištění vodotěsnosti nádrže. Aby nedocházelo k prosakování vody skrz železobetonovou konstrukci, byla doporučována maximální výška vodního sloupce v nádrži 5 m. Současně musely být betonové konstrukce provedeny velice kvalitně, důraz se kladl na zvolení vhodné receptury betonu a správné provedení stavby tak, aby nevznikly ani staticky nevýznamné trhliny. Navíc se rezervoár ve vnitřním líci omítnul přibližně dvoucentimetrovou cementovou omítkou, která mohla být doplněna o další hydroizolační nátěry (např. siderosthen, nebo inertol) [5]. Tyto vrstvy pak časem v mnoha případech překryly další nátěrové izolace na bázi asfaltu. Střecha nádrže bývá tvořena železobetonovou deskou, v ní se vždy vytvořil vstupní otvor do nitra nádrže. Jako střešní krytina se nejčastěji používaly prejzy, plech či lepenka. V některých případech byla pravidelná hmota nádrže narušena z jedné strany průleznou šachticí, jako např. v Chocni, Pardubicích a Olšanech (běžně se přístup na střechu zajišťoval venkovním žebříkem vedoucím po plášti nádrže). Rezervoár byl vždy vybaven o další nutné technologické zařízení – potrubní systémy (přívodní, odběrné, výpustné, přelivné), ventily a systémy sloužící k měření aktuálního objemu vody v nádrži (plovák, ocelová lanka, vodící kolečka). Na plášti rezervoáru mohl být také umístěn stavoznak úrovně vodní hladiny, většinou s osvětlením.

Obr. 5 Komínový vodojem v areálu firmy Alibona, Litovel ❚ Fig. 5 Chimney reservoir in Alibona, Litovel Obr. 6 Komín s nepůvodním rezervoárem v areálu šroubáren, Libčice nad Vltavou ❚ Fig. 6 Chimney with added reservoir in machine works, Libčice nad Vltavou Obr. 7 Uvnitř rezervoáru v areálu bývalého ČKD, Slaný ❚ Fig. 7 Inside the reservoir in the ex-ČKD, Slaný

6

52


❚

1/2015

HISTORIE 8

HISTORY

9

Obr. 8 Komín doplněný o vodojem – Vazební věznice Praha–Ruzyně ❚ Fig. 8 Chimney with added reservoir – Ruzyně prison building Obr. 9 Komín v areálu pardubické nemocnice (v pilířích je umístěno potrubí) ❚ Fig. 9 Chimney in the hospital Pardubice (pipes are placed in the pillars)

BUDOUCNOST

Ze všech dochovaných komínů s vodojemem je v plném provozu již pouze jediný, a to v Mělníku (společnost Mefrit, spol. s r. o.). Komín slouží pro odvod spalin z pecí, voda z rezervoáru má technologické využití. Dále jsou na již odstavených komínech v provozu ještě vodojemy v litovelském areálu firmy Alibona, a. s., (zde slouží k praní syrové zeleniny) a v libčických šroubárnách společnosti Screw & Wire Libčice, a. s., (užití vody z Vltavy pro výrobní technologii). Ostatní komíny s vodojemy jsou zcela mimo provoz a z důvodu jejich postupného chátrání je nutné začít řešit otázku co s nimi. Jen v tomto století bylo zbouráno minimálně šest komínů – Nemocnice České Budějovice, úpravna rud MAPE Mydlovary, ČKD Praha, Spalovna Vysočany, Družstevní mlékárna Hradec Králové a nemocnice v Kolíně. 1/2015

❚

❚

Pozitivním příkladem může být komín v Zahořanech. Ten zde zůstal stát jako symbolická připomínka po důlní činnosti v kraji, přičemž všechny související budovy po dolu Prokop byly zbořeny. Ve velké míře jsou komíny využívány jako nosiče antén a vysílačů pro mobilní operátory a bezdrátové poskytovatele datových služeb (např. Choceň, Slaný, Pardubice). Tento nový, byť neestetický, způsob využití zajišťuje některým z nich jistotu existence i v dalších letech, neb komín si ekonomicky vydělá na nutnou opravu a údržbu. V pardubické nemocnici je komín navíc pokryt popínavou zelení, což je pro dané místo vítaný a vhodně zvolený estetický prvek (obr. 9). Možnosti zachování a návrhy nových využití komínů s vodojemy jsou obsahem poslední etapy projektu, na kterém se autoři podílejí. Výsledky z ní


Literatura: [1] Vonka M., Kořínek R. (2013): Dokumentace, pasportizace a návrhy nového využití továrních komínů s vodojemy, Vodohospodářské technicko-ekonomické informace, č. 5, ISSN 0322-8916, s. 4–7 [2] Klokner F. (1906): O továrních komínech. Nákladem F. Šimáčka, Praha, s. 21–22. [3] Lidové noviny, 18. 5. 1922, č. 247, s. 9. [4] Klír A., Klokner F. (1923): Stavitelství vodní, II. Část. Česká matice technická, Technický průvodce pro inženýry a stavitele, Praha, s. 134. [5] Kukač R. (1920): Železobetonové reservoiry na továrních komínech, Zprávy veřejné služby technické, č. 10, s. 243–244.

budou publikovány po jejím skončení v roce 2015.

Příspěvek byl realizován za finanční podpory Ministerstva kultury České republiky v rámci programu aplikovaného výzkumu NAKI – DF13P01OVV021.

Ing. Martin Vonka, Ph.D. Fakulta stavební ČVUT v Praze e-mail: [email protected] tel.: 224 357 165 Ing. Robert Kořínek, Ph.D. Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i. pobočka Ostrava e-mail: [email protected] tel.: 595 134 823

53

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

❚

MATERIALS AND TECHNOLOGY

PŘEDPJATÉ STROPNÍ KONSTRUKCE OBCHODNÍHO CENTRA BORY MALL V BRATISLAVĚ ❚ PRE-STRESSED CONCRETE STRUCTURES OF THE BORY MALL SHOPPING CENTRE IN BRATISLAVA Martin Kovář, Petr Karásek, Vojtěch Petřík, Milan Mužík, Milan Nikš Článek představuje nosnou konstrukci obchodního centra Bory Mall v Bratislavě. Vzhledem k náročným požadavkům koncepčního architekta na rozpětí nosné konstrukce a umístění pasáží a otvorů bylo nutné užití předpětí v každé z dilatací obchodního centra. Nejvíce prostoru je věnováno nejnáročnější části nosné konstrukce v oblasti pasáží poblíž zastřešení nazývaného „Tornádo“, kde byla tloušťka stropní desky volena 600 mm z důvodu omezení průhybů volných okrajů. ❚ This paper presents the load bearing structure of the Bory Mall shopping

1

centre in Bratislava, Slovakia. Due to ambitious 2

requirements of the conceptual architect for the span of the concrete beams and floor slabs, placement of many voids on the floor decks, the only one possibility to cover all these complex requirements was to use pre-stressed concrete for the load bearing structure. The biggest care is dedicated to the most demanding part of the floor slabs located around the passages near the architectonic element of the roof structure called “Tornado”. Here the thickness of the slab was designed to 600 mm to solve problems with deflections of cantilevers on the edge of the large voids.

Koncept obchodního centra pochází z pera věhlasného italského architekta Massimiliana Fuksase. Centrum má půdorysnou plochou 50 000 m2, dvě nadzemní a jedno suterénní podlaží. KONSTRUKČNÍ SYSTÉM

Konstrukční systém je tvořen železobetonovým monolitickým skeletem s předpjatými prvky. Podzemní konstrukce jsou navrženy jako bílá vana. Objekt je vzhledem k základovým podmínkám založen na základové desce tloušťky 400 mm v kombinaci s pilotami různých délek a průměrů dle zatížení a je rozdělen na deset dilatačních celků přibližně stejné velikosti (obr. 2). Svislé nosné konstrukce jsou tvořeny monolitickými sloupy se čtvercovým průřezem 500 × 500 mm, nebo kruhovým průřezem Ø 500 mm v místě pasáží, a monolitickými schodišťovými jádry s tloušťkou stěny 250 mm. V podzemních podlažích jsou po obvodu objektu navrženy suterénní stěny tloušť54

ky 300 mm odolávající zemnímu tlaku. Základní modul skeletu je 8 × 8,1 m. Pro tento modul se při daném zatížení jeví jako ekonomicky velmi vhodný konstrukční systém hřibová deska. Vodorovné nosné konstrukce jsou tvořeny železobetonovými deskami vyztuženými hlavicemi nebo deskovými průvlaky. V běžném modulu je navržena deska tloušťky 240 mm vyztužená hlavicemi tloušťky 480 mm. V místech kolem vstupů, pasáží a nad vjezdovými rampami, kde je stavebně požadováno uvolnění dispozice, byly stropní desky doplněny plochými deskovými průvlaky. Tyto průvlaky výšky 480, 600 a 750 mm byly od rozpětí 10 m navrženy jako dodatečně předpjaté. V místě konzol delších než 5 m byly trámy vyztuženy náběhy s tloušťkou 900 mm. Pro nejdelší rozpony již bylo voleno vyšších a užších průřezů („tyčové průvlaky“). Vzhledem k náročným požadavkům koncepčního architekta na rozpětí nosné konstrukce a umístění pasáží s rozměrnými průhledy do nižších a vyšších podlaží bylo nutné v každé dilataci použít předpětí pro vyrovnání účinků zatížení. PŘEDPĚTÍ

Kromě desek v oblasti pasáží bylo předpětí aplikováno v plochých trámech na velká rozpětí a v tyčových průvlacích, které vynášejí sloupy vyšších pater. Většina trámů byla předepnuta systémem čtyřlanových kabelů

v plochých kanálcích. Předpínací i betonářská výztuž typického deskového průvlaku je zobrazena na obr. 3. Trámy s rozpětím delším než 15 m byly předepnuty dvojicí (trojicí) 12lanových kabelů. Samostatnou kapitolu trámů tvoří tzv. „transfer-beamy“ (přechodové trámy), které vynášejí sloupy vyšších podlaží. Tyto trámy mají průřez 1 000 × 1 000 mm. Pro rozpětí delší než 8 m byly tyto trámy předepnuty dvojicí 12lanových kabelů. Přechodové trámy měly být předpínány postupně dle nárůstu zatížení. Jako technologicky vhodnější řešení se ukázalo napnutí kabelů až po vybetonování horních pater při současném podstojkování tak, aby ještě nepředpjatý trám nebyl přetěžován, což by mělo za důsledek vznik značných počátečních deformací. V místě hlavního vstupu do objektu jsou trámy s rozpony až 19 m. Tyto trámy mají průřez 900 × 1 000 mm a jsou předepnuty dvojicí 12lanových kabelů. Trámy v oblasti vstupu jsou zobrazeny na obr. 4.


❚

1/2015

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

1 2 3 4 5 6 7

❚


Obchodní centrum Bory Mall v Bratislavě ❚ Fig. 1 Bory Mall shopping centre in Bratislava Půdorysné schéma objektu s vyznačením dilatačních celků ❚ Fig. 2 Scheme of the object with dilatation numbers Typický deskový průvlak se sestavou plochých kabelů předpětí ❚ Fig. 3 Typical pre-stressed flat girder Velké rozpony stropní konstrukce v místě vstupu do OC ❚ Fig. 4 Entrance to the shopping centre with the large span pre-stressed beams Rozmístění sloupů a průhledů v místě pasáží ❚ Fig. 5 Layout of the columns and voids near the courts Prostor v oblasti zastřešení zvaného „Tornádo“ ❚ Fig. 6 Space of steel roof called “Tornado” Pohled na hotové „Tornádo“ ❚ Fig. 7 View on “Tornado” roof element 4

3

Technicky velmi zajímavá oblast z hlediska návrhu nosné konstrukce se nachází v okolí zastřešení nazývaného „Tornádo“ (na styku dilatací 6, 7, 8 a 9). (obr. 2, 5 až 7). V této oblasti jsou disponovány pasáže s rozsáhlými otvory ve stropních deskách, které ve spojení se sloupy rozmístěnými podle architektonických požadavků vytvářejí oblasti s velkými rozpony a vyloženími konzol stropních desek, kde by bez použití předpětí byly výrazně překročeny limitní průhyby. Tato místa byla pracovně nazvána jako „náměstí“ a byla tvořena deskami tloušťky 600 mm z důvodu omezení průhybů volných okrajů. Předpětí bylo v těchto deskách umístěno v navzájem křižujících se trajektoriích pro dosažení maximálního zvedacího účinku. Bylo užito čtyřlanových 5

1/2015

kabelů v plochých kanálcích. V případě několika kabelů, které tvořily fiktivní podporu pro ostatní kabely předpětí, byl zvolen 12lanový systém. Půdorysné schéma a fotografie ze stavby jsou na obr. 8 až 11. Červeně je ve schématech vyznačena hrana otvorů a rozmístění sloupů v oblasti tlusté desky. Předpětí bylo vnášeno z napínacích kapes, v kterých byla vynechána výztuž, která byla následně doplněna za pomoci svařovaného spoje. V případě pasivních (nenapínaných) kotev bylo užito systému mrtvých kotev s cibulovým rozpletem. V několika málo případech bylo nutno velmi rychle s dodavatelem vyřešit problém zřejmě nesprávně probetonované kotevní oblasti v místě kotvení cibulového rozpletu v desce tloušťky 240 mm,

7

projevující se při napínání kabelu poklesem napětí na předpínacím zařízení a porušením betonu v místě cibulových kotev. Bylo nutné odstranit beton v místě cibulové kotvy a poničený konec kabelu nahradit novou systémovou kotvou, zpětně místo dobetonovat a znovu napnout kabel. Zde se proká-

6

❚


55


❚


Obr. 8 Schéma předpínací výztuže desky náměstí v dilataci č. 8 of pre-stressing cables in dilatation No. 8

zala nezbytnost vedení protokolů o napínání jednotlivých kabelů, neboť vizuálně nebylo tento jev možné identifikovat

Obr. 9 Foto desky v dilataci č. 8 z doby ukládání kabelů cables in dilatation No. 8

S TAT I C K Ý V Ý P O Č E T

Obr. 10 Schéma předpínací výztuže desky náměstí v dilataci č. 9 of pre-stressing cables in dilatation No. 9

❚

❚

Fig. 8

Fig. 9

Scheme

Picture of pre-stressing ❚

Fig. 10

Scheme

Globální chování jednotlivých dilatačních celků bylo vyšetřováno užitím 3D numerických modelů s desko-stěnovými prvky. Pro návrh a posouzení účinků předpětí bylo použito numerických modelů s fázemi výstavby, které měly mimo jiné prokázat vhodnost oddělení tlustých desek smršťovacími pruhy od běžné stropní desky. Konstrukce byla analyzována na 3D desko-stěnovém modelu, který byl rozdělen na jednotlivé dilatační celky (obr. 12). Velikost prvku sítě MKP byla volena 500 mm. Běžné modely celé dilatace byly používány pro ověření celkového působení konstrukce a navržení železobetonových prvků na MSÚ.

9

8

Účinky předpětí byly zjišťovány na modelech patrových výseků. Předpětí bylo v deskách modelováno pomocí diskrétních kabelů se zdrojovou geometrií přiřazených k fiktivním prutům vloženým do desky. Hlavním důvodem vnášení předpětí bylo omezení průhybů. Předpětí bylo navrženo jako částečné s připuštěním tahových napětí od kvazi-stálé kombinace a dekompresí od stálých zatížení. Konstrukce byla analyzována nejen standardním numerickým 3D modelem, ale bylo užito také modelů s fázemi výstavby pro ověření zvoleného postupu výstavby s oddělením „tlustých“ desek „náměstí“ smršťovacími pruhy za účelem zvýšení vlivu předpětí při napínání samostatných desek „náměstí“ – obr. 13 a 14. V jednotlivých fázích výstavby bylo počítáno se změnami modulu pružnosti betonu v čase a bylo užito modifikátorů ohybových vlastností pro snížení ohybové tuhosti stropních desek vlivem trhlin. Statickou analýzou s použitím fází výstavby byl zjištěn výskyt menších dlouhodobých průhybů, které by se na jednoduchém statickém modelu bez fází výstavby nezjistily. Tento výsledek byl zcela v souladu s očekáváním.

10

Z ÁV Ě R

V článku byla představena nosná konstrukce obchodního centra Bory Mall v Bratislavě se zaměřením na předpjaté prvky, při jejichž návrhu byla výzvou zejména identifikace technicky a ekonomicky korektního řešení předpjaté 56


❚

1/2015

❚

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E Obr. 11

Foto desky v dilataci č. 9 z doby ukládání kabelů

Obr. 12 Výpočetní model jedné z dilatací (dilatace 8)

❚

❚

Fig. 11

Fig. 12

Picture of pre-stressing cables in dilatation No. 9

FEM model of dilatation No. 8

Obr. 13 Schéma průhybů stropní konstrukce ve fázi napnutí lan – Uz,max = 30 mm Uz,max = 30 mm

❚

Obr. 14 Schéma průhybů stropní konstrukce na konci životnosti – Uz,min = -33 mm of t = 50 years – Uz,min = -33 mm Obr. 15

Dokončené obchodní centrum

❚

Fig. 15


Fig. 13 ❚

Deflections of the slab in phase of pre-stressing –

Fig. 14

Deflections of the slab in phase

Completed shopping centre

11

12

Literatura: [1] Kovář M., Petřík V., Karásek P., Mužík M., Nikš M. (2013): Realizační dokumentace stavby Bory Mall, nosné konstrukce – horní stavba, předpjaté konstrukce [2] Kovář M., Petřík V., Karásek P., Mužík M., Nikš M. (2014): Předpjaté konstrukce obchodního centra Bory Mall v Bratislavě, In 21. Betonářské dny 2014, Praha: ČBS ČSSI, ISBN 978-80-903806-7-7

stropní desky v místě pasáží s otvory. Řešení zadání vyžadovalo využití zkušeností s řešením technicky náročných projektů velkého rozsahu v ČR i v zahraničí pro dosažení dispoziční, objemové a konstrukční logiky v koncepci návrhu. I přes poměrně komplikované zadání respektující architektonic13

ké požadavky exponovaných oblastí, generující značná rozpětí polí a vyložení konzol, se podařilo najít technicky správné a zároveň hospodárné řešení. Vzhledem k celkové náročnosti díla byla v průběhu výstavby nutná vzájemná komunikace mezi projektantem a dodavatelskou společností, díky které byly exponované části nosné konstrukce provedeny bez výraznějších problémů. Architektonický návrh Generální projektant Projektant Developer Prováděcí projekt Dokončení hrubé stavby

Massimiliano Fuksas Architects

15 Fotografie: 1 – Peter Kurocka / FlyFoto, 2 až 14 – archiv společnosti Helika, 15 – Bory Mall Management

Helika, a. s. PPP, spol. s r. o. Penta Investments, s. r. o. březen až září 2013 březen 2014

14

Ing. Martin Kovář e-mail: [email protected] Ing. Vojtěch Petřík, Ph.D. e-mail: [email protected] Ing. Petr Karásek, Ph.D. e-mail: [email protected] všichni: Helika, a. s. tel.: 281 097 111 www.helika.cz

Ing. Milan Mužík e-mail: [email protected] Ing. Milan Nikš e-mail: [email protected] oba: PPP, spol. s r. o. tel.: 466 530 221 www.pppczech.cz

1/2015

❚


57


❚


TECHNOLOGIE BAREVNÝCH BETONŮ NA VILE ARCHITEKTA ❚ COLOUR CONCRETE TECHNOLOGIES ON THE VILLA OF AN ARCHITECT Oldřich Žalud, Jan Veselý Na místě bývalého tenisového dvorce byla postavena vila a objekt wellness centra s gará-

objekty tak, pod úrovní blízké poměrně rušné silnice, vzniká prostor chráněný před ruchem města, který nabízí klidné zázemí.

ží. Materiálově se na stavbě uplatnila působivá kombinace bílého betonu a skla. V článku je

DISPOZIČNÍ ŘEŠENÍ

popsán návrh, výroba a požadavky na výrobu

Hmotové uspořádání objektů reflektuje rozměry původního tenisového dvorce a prostorové možnosti parcely. Obytný objekt s orientací na jihozápad má jedno podlaží. Dispozičně tvoří dům tři vzájemně propojené části: střední společná část s jedním prostorem s kuchyní, jídelnou a obývacím pokojem, část určená dětem a místnosti rodičů na opačné straně domu. Vstup do domu je ze zahrady krátkou chodbou do hlavní obývací části. Minimalisticky pojatá střední obývací část vystupuje do zahrady asi o dva metry dále než ložnice na jejích bocích a je tak podstatně slunnější. Na obývací část úzce navazuje terasa a zahrada, které jsou odděleny jen posuvným prosklením. Ložnice po obou stranách jsou vzhledem k třímetrovému přesahu střechy chráněny před přímým sluncem. Dostatek světla jim zajišťuje prosklení přední fasády domu.

bílého pohledového betonu. ❚

On the place

of the former tennis court a villa together with a wellness centre and a garage was built. The structure used an impressive combination of white concrete and glass. The article describes the design, production and requirements for manufacturing white exposed concrete.

Novostavba rodinného domu se zastavěnou plochou 180 m2 i protější objekt wellness s garáží a vinným sklepem (160 m2) se nacházejí na místě původního tenisového dvorce, zakusujícího se do okolního terénu. Široký, ale nikterak hluboký obytný objekt situovaný na okraji parcely se opticky maximálně otevírá jedinou stranou, a to do zahrady, které tak dodává intimitu. Z opačné, uliční, strany je zahrada uzavřena původní opěrnou zdí kurtu, již architekt využil jako základ budovy objektu pro wellness a garáž. Mezi oběma 58

1

Vizuálně až strohý objekt wellness s garáží je dvoupatrový. Spodní patro bylo částečně vyhloubeno až dodatečně. Jeho bok do ulice tvoří původní zeď tenisového kurtu, ke které byla přibetonována konstrukce z bílého pohledového betonu. Je zde umístěn vinný sklep, wc, šatna a do budoucna jsou zde plánována technologická zařízení pro wellness. Horní patro zahrnuje samotné prostory wellness a garáž pro čtyři vozy. T E C H N O L O G I E B Í LÝ C H B E T O N Ů

Materiálově se na stavbě uplatnila působivá kombinace bílého betonu a skla. Architekt navrhl jasně bílý beton pro boční stěny v zahradě a hlavní přední stěnu objektu wellnes s garáží, zatímco protější čelní strana domu je plně prosklená. Bílý beton ve spojení se sklem zajišťuje domu a jeho okolí mimořádné světlo a jas. „Když stojím na zahradě, i večer je tu díky bílému betonu mnohem větší světlo, protože stěny doslova září,“ potvrzuje architekt a dodává: „Jeho další výhodou je fakt, že zůstává čistě bílý, i když zmokne, a do budoucna


❚

1/2015

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E Obr. 1 Vila architekta Petra Skrušného, na levé straně obytná část, vpravo objekt wellness a garáží ❚ Fig. 1 The architect Petr Skrušný villa, residential part on the left, wellness and garage on the right

2a

❚


2b

Obr. 2 a) Situace, b) půdorys obytné části, c) půdorys objektu wellness a garáží ❚ Fig. 2 a) Situation, b) layout of the residential part, c) layout of the wellness and garage Obr. 3 Zkouška konzistence čerstvého betonu Colorete rozlitím kužele na betonárně: rozlití 550 mm ❚ Fig. 3 Slump-flow test at the concrete plant

***

AP

1.18

2c

3

mu nehrozí opadávání jako u běžných fasád.“ Při výrobě bílého betonu byl kladen důraz na výběr kvalitních surovin a pigmentů s ohledem na pohledovost konstrukce a stálobarevnost. Výsledkem je stálost barevného odstínu i při dlouhodobém vystavení povětrnostním vlivům, UV záření i dalším negativně působícím faktorům. Složení betonu je výsledkem komunikace mezi architektem, který je zároveň investorem objektu, a výrobcem betonu. Na návrhu konkrétního složení a podílů jednotlivých surovin se podílela nezávislá akreditovaná laboratoř. S ohledem na trvanlivost betonu v prostředí se zvýšenou vlhkostí, vodou a mrazem a na statické požadavky byly ve zkušební laboratoři provedeny průkazní zkoušky lehce zpracovatelného betonu Colorcrete C30/37 XF3 (CZ, F.1) D16 Cl 0,2 F5. Jako pojivo byl zvolen dánský bílý cement CEM I 52,5 R. Pro zvýšení výsledné bělosti betonu byl do betonu použit bílý pigment, titanová běloba. Vzhledem k použitému kvalitnímu bílému pojivu zcela dostačoval pro dosažení požadované1/2015

❚

ho bílého odstínu obsah titanové běloby ve výši 5 % z celkové hmotnosti cementu. Pro posouzení estetických vlastností betonu architektem byly v laboratorních podmínkách zhotoveny vzorky betonu. S ohledem na betonované konstrukce byl navržen lehce zpracovatelný beton s konzistencí F5, vyjádřenou metodou rozlití 560 až 620 mm s maximálním zrnem kameniva 16 mm (obr. 3). Aby výsledné betonové konstrukce naplnily požadavky architekta, byla prováděcí firma informována o podmínkách, které je důležité dodržovat při provádění pohledových betonových konstrukcí, především o ukládání a zhutňování betonu a přípravě bednění. Kamenivo U bílého betonu je výsledná bělost významně ovlivněna kvalitou (bělostí) pojiva, pigmentu a čistotou a bělostí kameniva. Proto byla pro složení betonu pečlivě vybrána kameniva, která tyto vlastnosti plní v maximální míře. V okolí Brna se sice nachází více zdrojů kvalitního drobného kameniva, ale i přes


světlou barvu a čistotu je problematické, protože část zrn obsahuje oxidy železa, které se po delší době projevují rezavými skvrnami na povrchu betonových konstrukcí. Pro výrobu bylo nakonec vybráno drobné kamenivo z pískovny na Strakonicku (vzdálenost od Brna 230 km) a prané hrubé kamenivo z nedalekého provozu Olbramovice. Provzdušňovací a superplastifikační přísady Z důvodu požadavků ČSN EN 206-1 na zajištění mrazuvzdornosti betonu pro stupeň vlivu prostředí XF3 byl beton provzdušněn. Nízký vodní součinitel a trvanlivost betonu byly zajištěny jednak kvalitním cementem a kamenivem a jednak použitím ověřené kombinace přísad Sika ViscoCrete-1035/CZ a provzdušňovací přísady Sika Fro-V5-A používané k výrobě vysoce odolného betonu vůči mrazu a rozmrazovacím solím. Kvalita surovin se projevila velmi nízkou dávkou vody na 1 m3 betonu, což je jedno ze základních opatření proti vzniku trhlin v betonových konstrukcích. 59

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E 4a

❚

MATERIALS AND TECHNOLOGY 4c

4b

60

Obr. 4 a) Pohled na obytnou část s přímým vstupem do zahrady, b) pohled na wellness s garáží, c) ložnice po obou stranách jsou vzhledem k třímetrovému přesahu střechy chráněny před přímým sluncem ❚ Fig. 4 a) View to the residential part with a direct entry into the garden, b) wellness and garage, c) the bedrooms on both sides are protected from direct sun thanks to a threemeter roof surpass Obr. 5 Průhled z předsazené obytné části – kuchyně s přímým vstupem do zahrady ❚ Fig. 5 View from the residential part into the kitchen with direct entry into the garden

ho množství betonu, zvláště pak u barevných betonů, kde je klíčová souhra všech zúčastněných stran na stavbě. Pórovitost povrchu a drobné nedostatky na povrchu konstrukcí se objevovaly v akceptovatelné míře. Doprava, čerpání, ošetřování betonu Při realizaci betonových konstrukcí bylo použito jednostranné systémové bednění s novou bednicí překližkou. Beton byl na stavbu dopravován běžnými autodomíchávači a čerpán autočerpadlem. Teploty betonu se pohybovaly okolo 15 °C a teploty prostředí by-

Tab. 1

Specifikace a vlastnosti bílého betonu

Colorcrete

❚

Tab. 1

Specifications and

features of the white Colorcrete concrete

Specifikace Použitý objem pevnost v tlaku objemová hmotnost hloubka průsaku tlakovou vodou odolnost vůči působení vody a CHRL po 100 cyklech

Vlastnosti po vytvrdnutí

Výroba betonu Beton byl vyráběn na nedaleké betonárně, která disponuje volným cementovým silem a liniovým zásobníkem kameniva, kde není složité čistit jednotlivé zásobníky kameniva při přechodu na speciální kameniva. Současně má tato betonárna odpovídající skladové boxy na kamenivo, kde je zamezeno jeho znečištění nežádoucími materiály. Vzdálenost mezi betonárnou a stavbou byla pouhých 5 km. Velmi důležitá byla kontrola čistoty všech uzlů výroby betonu, aby bílý beton nebyl v procesu výroby a dopravy znečištěn a byl zajištěn stejný odstín bílé barvy v celém objemu dodávaného betonu. Dále bylo velmi důležité zajistit plynulost výroby, dopravy a ukládání betonu bez následných zásahů do složení betonu. Pro výrobu betonu byla samozřejmě použita pouze pitná voda. Před betonáží nebyla na odpovědnost investora provedena žádná referenční konstrukce, což znamená, že první betonáž byla „na ostro“. Při plánování betonáže je nutné myslet na přesné stanovení potřebné-

C30/37 XF3 (CZ, F.1) D16 Cl 0,2 F5 – bílý 48 m3 68 MPa 2 350 kg/m3 11 mm 530 g/m2

ly do 10 °C. Beton byl do konstrukcí ukládán ve vrstvách cca 50 mm a hutněn ponornými vibrátory, s důrazem na propojení jednotlivých ukládaných vrstev. V bednění byl beton ponechán po dobu cca 5 dnů od betonáže, což představovalo s ohledem na zamezení odpařování vody z betonu a absenci teplotních změn nejlepší možný způsob ošetření. Nebylo proto nutné použít další způsoby jeho ošetřování. Pro dosažení kvalitních ploch betonových konstrukcí byl použit rozpouštědlový odbedňovací olej se samonivelačními vlastnostmi určený pro velmi hladké povrchy betonů bez pó-


❚

1/2015


❚


5

rů, s kterým má výrobce dlouhodobě dobré zkušenosti a který je doporučován právě při realizaci pohledových konstrukcí. Přípravek je vhodný i pro svislé plochy. Z ÁV Ě R

Stavba domu i samotné betonáže speciálních betonů proběhly hladce, bez větších problémů. Je však třeba říci, že předpokladem realizace kvalitní betonové konstrukce je fungující spoluprá-

ce všech zúčastněných stran na realizaci projektu – tedy zadavatele, architekta, projektanta, výrobce betonu a realizační firmy.

Výrobce betonu Realizace

www.betotech.cz

Ing. arch. Petr Skrušný Ing. Pavel Záviška Betotech, s. r. o. TBG Betonmix, betonárna Brno-Královo Pole podzim 2012 až jaro 2013

ZAJÍMAVÝ ODKAZ

Betotech, s. r. o. tel.: 311 644 783 e-mail: [email protected]

Fotografie: 1, 5, 6 – Libor Teplý

Architektonický návrh Projekt Návrh betonové směsi

Ing. Oldřich Žalud

Ing. Jan Veselý Českomoravský beton, a. s. tel.: 602 468 611 e-mail: [email protected] www.transportbeton.cz

National Geographic Megastructures China‘s Mega Bridges https://www.youtube.com/watch?v=_11qCRNgTtM

V 6. čísle časopisu v roce 2014 byl publikován článek „Návrh a konstrukce základové jámy pro jižní kotevní blok mostu Runyang přes řeku Yangtze realizované pomocí metody zmrazování základové půdy s použitím pilotových stěn“ autorů Ji Lin, Feng Zhaoxiang, Ruan Jing. Na níže uvedeném odkazu lze shlédnout dokumentární pořad společnosti National Geografic o výstavbě některých velkých čínských mostů. V pořadu je i názorně graficky na schématech vysvětlen a aktuálními videi z výstavby zdokumentován postup výstavby opěrné konstrukce základové jámy pro jižní kotevní blok mostu popsaný v uvedeném článku (část zaměřená na uvedenou technologii se nachází okolo cca 30´).

1/2015

❚


61


❚


NANOČÁSTICE V MATERIÁLECH NA BÁZI CEMENTU NANOPARTICLES IN CEMENT BASED MATERIALS Martin Labaj, Rudolf Hela, Tomáš Jarolím První část příspěvku je věnována historii nanotechnologie a současnému stavu na poli nanotechnologie betonu. V druhé části příspěvku je popsán experiment, jehož cílem bylo zjistit možnosti užití uhlíkových nanotrubiček pro zlepšení fyzikálně-mechanických vlastností cementových kompozitů a současně možnosti jejich rozmíchání a zabránění reaglomerace v roztoku.

❚ The first part of the article is

dedicated to the history of nanotechnology and to the current situation in the field of nanotechnology in concrete. The second part describes the experiment aiming at finding possibilities of using carbon nano-tubes to improve physical and mechanical features of concrete composite and at the same time improve their distribution and preventing their segregation in the solution.

Ačkoli my, lidé, se takzvanými nanotechnologiemi, tedy zkoumáním a zasahováním do látek na nejelementárnější úrovni, zabýváme teprve posledních několik desítek let, přírodní nanotechnologie existují podstatně déle. Díky sestavování atom po atomu a molekula po molekule vznikly materiály jako pavučina nebo schránky měkkýšů – materiály s extrémně výhodnými vlastnostmi, které zatím lidstvo nedokáže synteticky napodobit. NANOTECHNOLOGIE A N A N O M AT E R I Á LY

Slovo „nanotechnologie“ se samozřejmě pro přírodní materiály nepoužívá – to bychom mohli jako nanomateriál označit naprosto cokoli. Definici nanotechnologie lze shrnout do stručné věty „Výzkum a umělá modifikace materiálů na atomární a molekulární úrovni.“ s důrazem na „umělá“. [1] Myšlenka, že je něco takového vůbec možné, poprvé zazněla roku 1959 na vizionářské přednášce Richarda Feynmana s názvem „There’s Plenty of Room at the Bottom“, jejíž pointou byla Feynmanova teorie, že neexistují fyzikální zákony, které by vylučovaly cílenou manipulaci s atomy. Jakkoli odvážná se tehdy tato myšlenka mohla zdát, dnes již víme, že měl před 55 lety pravdu. [1][2] Jako nanomateriály lze označit všechny materiály vytvořené pomocí nanotechnologií, tedy cíleným zásahem člo62

věka do nanostruktury. Ty poté mohou oproti svým obyčejným protějškům jak vykazovat lepší primární vlastnosti, pevnost a trvanlivost, tak nabývat vlastnosti zcela nové. Pravděpodobně v souvislosti s trendem posledních let jsou tyto vlastnosti označovány jako „chytré“. Jde např. o schopnost samočištění, samomonitorování průběhu napětí, či dokonce samoopravování. Obory jako kosmonautika nebo farmacie již první nanomateriály využívají, stavebnictví si bohužel musí na své nano-průkopníky počkat. Potenciál je přitom obrovský. Literatura uvádí možnosti jako např.: • Zlepšení vlastností cementových kompozitů, což by zároveň vedlo ke snížení uhlíkové stopy portlandského slinku. • Výroba levné nekorodující oceli. • Nová generace tepelně izolačních materiálů. • Nátěry se schopností samočištění nebo změny barvy. • Výroba nanosenzorů a materiálů schopných samodiagnózy a samoopravy. [3] NANOTECHNOLOGIE BETONU

Jedním z následků rostoucí městské výstavby je zvyšující se množství spotřebovaného betonu a s tím související nárůst objemu výroby cementů. Současným trendem je využívání směsných cementů, které méně zatěžují životní prostředí jednak snížením produkce CO2 a také omezením těžby přírodních surovin. Alternativním a modernějším řešením je zvyšování kvalitativních parametrů betonu. Lepší mechanické vlastnosti umožní snížení dimenzí konstrukčních prvků. Vyšší trvanlivost odloží potřebu sanací o desetiletí. Autoři jako např. E. Mora uvádí, že návrhem konstrukce na desetinásobnou životnost desetinásobně klesne zátěž životního prostředí [4]. Využití nanotechnologií a nanočástic pro výrobu vysokohodnotného betonu se jeví jako velmi perspektivní možnost. VHODNÉ NANOČÁSTICE

Z nepřeberného množství existujících nanočástic vykazují jen některé kompatibilitu s cementovou matricí. Těmi nejperspektivnějšími jsou nanosilika, uhlíkové nanotrubičky, nanojíly, nano-oxid titaničitý, nano-oxid železitý a nanoce-

❚

ment. Na následujících řádcích budou stručně probrány. Nanosilika Nanosilka je menší sourozenec mikrosiliky, chemicky naprosto totožný, tedy téměř 100% amorfní SiO2. Velikost jeho částic se pohybuje v rozmezí 1 až 100 nm v závislosti na technologii výroby, což je až o tři řády menší, než v případě už tak velice jemné mikrosiliky. Obrovský měrný povrch má zásadní vliv na reaktivitu – pucolanitu nanosiliky. Pucolanita je schopnost reagovat s krystaly portlanditu za vývoje sekundárních gelových C-S-H fází, což přispívá k lepším mechanickým a trvanlivostním vlastnostem cementového kamene. Nezreagovaná nanosilika se poté může chovat jako nanofiller. Optimální dávka nanosiliky se pohybuje v rozmezí 1 až 10 % hmotnosti cementu a je vhodné ji stanovit experimentálně (stejně jako dávkování všech nanočástic). Výzkumy ukazují, že přídavek nanosiliky vede zejména ke zvýšení tlakové pevnosti a snížení permeability. Dále byl prokázán pozitivní vliv na rychlost pucolánové reakce elektrárenského popílku, kdy po 24 h bylo dosaženo stejné úrovně reakce, jako u samotného popílku po 6 měsících. [5] Uhlíkové nanotrubičky Obrovská pozornost je v posledních letech věnována uhlíkovým nanotrubičkám (CNT). Jejich přednostmi jsou extrémně dobré mechanické vlastnosti – pevnost v tahu až 200 GPa a Youngův modul pružnosti až 5 TPa – a nízká objemová hmotnost 1 330 kg∙m-3, čímž se přímo nabízí k využití jako rozptýlené nanovýztuže. Pokud bychom se na nanotrubičku podívali (velmi) z blízka, vypadala by jako extrémně dlouhý a úzký válec ze „slepičího pletiva“. Tato hexagonální mřížka je tvořena silně vázanými atomy uhlíku a nazývá se grafen. Podle počtu stěn uhlíkové nanotrubičky dělíme na jedno- a vícestěnné, přičemž druhé zmíněné jsou zejména z důvodů nižší ceny používány častěji. Typické rozměry vícestěnné nanotrubičky jsou 10 až 50 nm v průměru a 0,1 až 10 μm na délku, jednostěnné mívají oba rozměry zpravidla menší. Vlivem velmi malých rozměrů a extrémního štíhlostního poměru se CNT relativně obtížně zapojují do struktury


❚

1/2015



Obr. 1 Struktura jednostěnné uhlíkové nanotrubičky ❚ Fig. 1 Structure of a single-walled carbon nanotube

1

cementových hydrátů. Jednak inklinují k aglomeraci a „zamotávají“ se, a jednak se těžko „kotví“. Nejlepší soudržnosti s cementovou matricí dosahují trubičky zcela obalené jemně krystalickými C-S-H fázemi. Naopak obklopeny většími krystaly či póry ztrácí na efektivitě. Použití výkonných surfaktantů (povrchově aktivní látky snižující povrchové napětí, pozn. red.) a dispergačních metod je nezbytné. Při vhodné dávce, pohybující se dle různých zdrojů od 0,025 do 0,1 % hmotnosti cementu a odpovídající úrovni dispergace lze dosáhnout navýšení ohybové pevnosti cementové malty až o 25 % a Youngova modulu pružnosti o 45 %. [1][5][6] Nanojíly Nanojíly, na rozdíl od nanosiliky, obsahují kromě křemičité i hlinitou složku, která se při hydrataci podílí na vzniku kalcium-alumosikilátových fází. Nezreagované částice nanojílu do svých mezimřížkových prostor velmi dobře absorbují vodu a kromě nanofilleru tak plní i funkci jakéhosi „rezervoáru“, který vodu postupně uvolňuje, čímž jednak klesá obsah volné vody a tedy pórovitost a jednak stoupá stupeň hydratace cementu – tzv. efekt samoošetřování. Konkrétní vliv na mechanické vlastnosti cementových kompozitů se liší v závislosti na typu nanojílu, jeho chemickém složení, morfologii apod. Lze ale konstatovat, že v některých případech bylo dosaženo až 50% nárůstu tlakové pevnosti a rovněž výrazného snížení propustnosti. Velmi dobrých výsledků je dosahováno zejména při použití nanočástic metakaolínu. [7][8] Nano-oxid titaničitý Fotokatalytický efekt oxidu titaničitého je známý již několik let (viz BTKS 6/2011, str. 28, A. Folli, pozn. red.). Jednoduše řečeno je TiO2 fotokataly1/2015

❚

❚

zátor, který je za přítomnosti UV záření schopen zprostředkovat oxidační reakci, při které dochází k rozkladu molekul organických nečistot na neškodné látky. Zároveň na sebe ochotně navazuje hydroxylové skupiny, díky kterým získává povrch vysoký stupeň hydrofility. Tenký vodní film poté vytvoří kluzký povrch, na kterém se nečistoty prakticky neudrží a lze je jednoduše smýt. Při integraci TiO2 do cementového kompozitu tento v důsledku obou popsaných dějů získává schopnost samočištění. Nano-forma oxidu titaničitého je efekt ještě zesiluje. Kromě toho se nehydraulický nano-TiO2 může podílet na mírném zlepšení mechanických vlastností, protože nanočástice mají pozitivní vliv na růst cementové matrice s jemnější a dokonalejší strukturou, v které zároveň vyplňují gelové a kapilární póry. Optimální dávka je do 10 % hmotnosti cementu, při větším množství již nelze docílit efektivního rozptýlení nanočástic a dochází k reaglomeraci, vzniku slabých míst v matrici a zhoršení mechanických vlastností kompozitu. [9] Nano-oxid železitý Další z nanočástic, umožňujících výrobu betonu s „chytrými“ vlastnostmi, je oxid železitý – Fe2O3. Na běžné vlastnosti cementových kompozitů má podobný vliv jako nano-TiO2. To znamená, že při dávce do 10 % hmotnosti cementu dochází k mírnému zlepšení vlastností, při jejím překročení je tomu pak přesně opačně. Bylo ovšem zjištěno, že přítomnost nano-Fe2O3 v matrici způsobuje změnu elektrického odporu kompozitu v přímé závislosti na velikosti aplikovaného napětí. Při zatěžování do porušení elektrický odpor lineárně klesá až o 45 % při dávce 5 % hmotnosti cementu. Důvodem je přibližování rovnoměrně rozptýlených nanočástic při deformaci, čímž se usnadní přestup elektronů, a tím se


zvýší elektrická vodivost. Taková vlastnost betonu by byla neocenitelným nástrojem pro kontinuální monitorování průběhu napětí a deformací v konstrukcích. [10] Nanocement K nanopucolánu a rozptýlené nanovýztuži může být doplňkem nanopojivo – nanocement. Ten lze připravit buď vysoce intenzivním suchým či mokrým (aktivačním) mletím nebo chemickou syntézou, kdy jsou nanocementová zrna cíleně sestavena z molekul jednotlivých hydraulických oxidů. Přídavek mletého nanocementu měl v provedených experimentech vliv na rychlost hydratace a konečné tlakové pevnosti, kdy bylo po 28 dnech dosaženo až 36% navýšení. Malta ze syntetického nanocementu, který připravil Jo a kol., sice nevykazovala lepší mechanické vlastnosti ve srovnání s běžným portlandským cementem, nicméně její objemová hmotnost byla o třetinu nižší a rovněž eliminace energeticky náročné výroby portlandského slínku může být zajímavým faktorem. [11] [12] P R O B L E M AT I K A T O X I C I T Y

Pokud mají být nanotechnologie kladně přijaty veřejností, je nutné přesně definovat jejich zdravotní a ekologickou (ne)závadnost. Tyto otázky jsou předmětem výzkumu již několik desetiletí a v současné době je již popsáno několik způsobů toxicity nanočástic, avšak žádný nich není tzv. nano-specifický, tedy nový a typický pouze pro nanočástice. Řada vědců nicméně nano-specifickou toxicitu předpokládá a dále intenzivně zkoumá. Mezi známé druhy toxicity nanočástic patří: • Toxicita způsobená velikostí částic, usnadňující vdechnutí a způsobující řadu plicních problémů. • Toxicita způsobená povrchovým napětím, ovlivňujícím a poškozujícím živé buňky. • Toxicita způsobená chemickým složením, zejména přítomností biologicky aktivních látek – např. redoxně aktivních přechodných kovů. Ty v plicích reagují za vzniku volných radikálů, které způsobují mutace nebo smrt živých buněk. • Toxicita způsobená tvarem částic, „proslavená“ zejména vláknitým azbestem. • Toxicita způsobená dávkou částic – u nanočástic je škodlivá dávka několikanásobně nižší. 63

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E P R O B L E M AT I K A D O S T U P N O S T I

Na rozdíl od součástí raketoplánů nebo mikročipů je beton velmi obyčejný materiál, který si musí zachovat určitou úroveň objemu výroby a výrobních nákladů. Ačkoli se ceny nanočástic s vývojem nových a efektivnějších technologií produkce neustále snižují, stále se ještě nedostaly na úroveň, která by umožňovala jejich průmyslové nasazení. Výjimkou mohou být uhlíkové nanotrubičky, jejichž nízké dávkování (do 0,05 % hmotnosti cementu) cenu na 1 m3 betonu výrazně redukuje. Nelze ale předpokládat, že se beton vyztužený uhlíkovými nanotrubičkami v dohledné budoucnosti stane běžným konstrukčním materiálem, mnohem spíše si tyto vysokohodnotné betony najdou místo ve vybraných náročnějších stavbách. P R O B L E M AT I K A D I S P E R G A C E

Jak již bylo řečeno, nanočástice jsou velice drobné částice, velikostí se blížící rozměrům molekul. Velikosti částic je nepřímo úměrný měrný povrch, a s ním související povrchové napětí, síla snažící se tvorbou aglomerátů minimalizovat měrný povrch, a tím dosáhnout stavu rovnováhy. Shluky často dosahují až mikrometrových rozměrů a tato „prázdná“ hnízda mohou v kompozitu působit i negativně. Správně provedenou dispergací a následnou stabilizací lze tomuto úspěšně předejít. Jednou z nejefektivnějších metod dispergace je takzvaná kavitace (z latinského cavitas – dutina). Při tomto fyzikálním ději dochází vlivem lokálního poklesu tlaku v kapalině ke vzniku velmi malých „prázdných“ bublinek, které okamžitě implodují (imploze – destrukce způsobená podtlakem, opak exploze, pozn. red.) za uvolnění značného množství energie. Energie v kapalině vyvolává smyková napětí, která efektivně překonávají povrchové síly nanočástic a oddělují je od sebe. Použití kompatibilní povrchově aktivní látky je vhodné jednak kvůli usnadnění dispergace – snížení potřebného množství dodané energie a jednak pro stabilizaci suspenze po ukončení jejího dodávání. Volbu povrchově aktivní látky i jejího dávkování je vhodné ověřit experimentálně. Efekt přídavku nanočástic do cementového kompozitu se nejlépe projeví při srovnání vylepšované vlastnosti – např. pevnosti – s referenčním vzorkem. Pro určení kvality dispergace a stability suspenze je však takové stanove64

❚


ní nepraktické. Zde lze s výhodou použít některých méně či více komplikovaných laboratorních metod. Tou úplně nejjednodušší a nejrychlejší je optické pozorování. Samotné nanočástice sice holým okem viditelné nejsou, jejich shluky ovšem často dosahují až mikrometrových rozměrů. Ty jsou poté na laboratorním sklíčku patrné jako drobné tečky, jejichž výskyt značí nízkou kvalitu dispergace. Nevýhodou metody je nepoužitelnost při výskytu menších, okem neviditelných, aglomerátů. V takovém případě se nabízí použití optického či elektronového mikroskopu, což jsou, zejména ve druhém případě, metody mnohem náročnější. Další možností jsou metody spektroskopické, založené na interakci elektromagnetického záření s disperzí. Využít lze v tomto případě zejména UV/ Vis spektroskopie – ta vyniká jednoduchostí, rychlostí a přesností měření – a náročnější Ramanovy spektroskopie. Zatímco první jmenovaná nabízí měřením světelné pohltivosti zjištění řady vlastností disperzí nanočástic (velikost částic, koncentraci roztoku, úroveň aglomerace, výskyt nečistot), z výsledků druhé metody lze odhadovat úroveň poškození částic vlivem příliš agresivní dispergace. Měření pomocí laserových granulometrů umožňuje zjistit jak velikost shluků nanočástic, tak i jejich procentuální zastoupení ve vzorku. Nevýhodou může být nízký měřící rozsah daného přístroje. Pokud jsou použité nanočástice přibližně kulového tvaru, lze pro odhad úrovně dispergace použít i změření specifického povrchu, např. pomocí metody BET. Pro náročnost vyhodnocení a nepřesnosti při výskytu imperfekcí částic však tento způsob není doporučen. Problematikou dispergace se bude dále zabývat experimentální část článku. E X P E R I M E N TÁ L N Í Č Á S T

Cílem experimentu bylo ověřit možnosti dispergace uhlíkových nanotrubiček ve vodné suspenzi a dále v cementové maltě. Byl stanoven vliv přítomnosti a dávky nanočástic na mechanické vlastnosti malty. S tím souvisel návrh složení suspenze nanočástic, způsobu dispergace a metodiky měření kvality dispergace. Použité materiály Pro přípravu suspenze bylo použito předsměsi uhlíkových nanotrubiček

2

Graphistrength CW2-45 francouzské firmy Arkema. Ta se sestává ze 45 % z uhlíkových nanotrubiček (dále CNT) a 55 % povrchově aktivní karboxymethylcelulózy (dále CMC). Jako pojivová složka malty byl použit portlandský cement CEM I 42,5 R dodaný firmou Českomoravský cement, a. s., závod Mokrá. Roli plniva zastával normalizovaný křemičitý písek CEN. Voda byla použita pitná z vodovodního řadu. Pro ověření stabilizačního účinku CMC byla k polovině suspenzí přidána ještě superplastifikační přísada Mapefluid N200 firmy Mapei v dávce 100 % hmotnosti CNT. Použitá zařízení K zařízením použitým pro dispergaci se řadilo magnetické míchadlo Variomag Monotherm a Ultrazvukový homogenizátor Bandelin Sonopuls HD 3200 se sondou KE 76. Úroveň dispergace byla měřena UV/Vis/NIR spektrofotometrem PerkinElmer LAMBDA 1050 a následně na ztvrdlé cementové maltě rastrovacím elektronovým mikroskopem TESCAN MIRA3 XM. Pro přípravu a zkoušení cementové malty byla použita zařízení dle ČSN EN 196-1 – Metody zkoušení cementu – Část 1: Stanovení pevnosti. Složení záměsí Dávka CNT byla zvolena 0,01 % hmotnosti cementu, což je hodnota relativně nízká. Někteří zahraniční autoři pracují s dávkami až 0,1 % hmotnosti cementu, nicméně bylo prokázáno, že s rostoucí dávkou se dispergace a stabilizace stává komplikovanější a výsledky mohou být paradoxně horší. Nanotrubičky byly dispergovány


❚

1/2015


❚


Tab. 1 Pevnosti v tahu za ohybu a v tlaku cementové malty ve stáří 7 a 28 dní a jejich procentuální změny ❚ Tab. 1 Bending and compressive strength of cement mortar at the age of 7 and 28 days and their percentage changes

pevnost v tahu za ohybu [MPa] po po 7 dnech 28 dnech 9,4 10,5 9,4 10,8 9,5 10,4 8,8 10,9 10,1 10,1 10,4 10,1 9,7 10,7 10,4 9,4

Vzorek

Bez SP, 10 kJ Bez SP, 20 kJ Bez SP, 30 kJ Bez SP, 40 kJ Se SP, 10 kJ Se SP, 20 kJ Se SP, 30 kJ Se SP, 40 kJ

nárůst/pokles pevnosti* [%] po po 7 dnech 28 dnech +1,4 +2,3 +1,6 +5,2 +2,6 +1,4 -5,5 +6,6 +13,0 +7,3 +16,7 +7,7 +9,2 +14,0 +16,9 +0,8

ve vodné suspenzi dodáním 10, 20, 30 a 40 kJ akustické energie. K polovině záměsí byla přidána výše zmíněná superplastifikační přísada. Dávkování ostatních komponent cementové malty odpovídalo normalizovanému složení dle ČSN EN 196-1 – Metody zkoušení cementu – Část 1: Stanovení pevnosti.

pevnost v tlaku [MPa] po 7 dnech 49,2 49,1 49,5 48,9 53,9 57,3 54,3 52,9

po 28 dnech 62,3 62,2 63,6 62,9 67,2 68,0 66,1 64,2

du. Zkratka SP v označení vzorku znamená superplastifikační přísada a číslo vyjadřuje množství dodané dispergační energie. Po ukončení dispergace byl z každé suspenze odebrán vzorek, zředěn na měřitelnou koncentraci a pomocí UV/Vis spektroskopie byla zjištěna tzv. absorbance – bezrozměrné číslo popisující úroveň absorpce elektromagnetického záření suspenzí. Toto měření je založeno na faktu, že čím jsou nanočástice lépe rozptýlené, tím je suspenze „neprůsvitnější“. Výsledky jsou patrné na obr. 3 a je zřejmé, že vzorek obsahující přidanou superplastifi-

Diskuse výsledků V tab. 1 jsou uvedeny výsledky mechanických zkoušek cementové malty, procentuální nárůsty nebo poklesy pevností jsou vztaženy k referenčnímu vzorku vyrobenému pro každou sa-

Obr. 2 Ultrazvukový homogenizátor včetně reakční rozetové nádoby [13] ❚ Fig. 2 Ultrasonic homogenizer with a reaction rosette vessel [13] Obr. 3 Výsledky UV/Vis spektroskopie spectroscophy

❚

nárůst/pokles pevnosti* [%] po po 7 dnech 28 dnech 0,0 +3,8 -0,2 +3,6 +0,6 +6,1 -0,6 +4,9 +3,4 +3,0 +10,0 +4,3 +4,2 +1,4 +1,6 -1,6

Fig. 3

kační přísadu vykazoval obecně vyšší absorbanci – lepší stupeň dispergace. Při pohledu na tab. 1, zobrazující vývin pevností v tahu za ohybu ve stáří 7 a 28 dní, je patrné, že vzorek obsahující přidanou superplastifikační přísadu vykazuje po 7 dnech vyšší nárůsty než ve 28 dnech. To může být způsobeno právě přítomností superplastifikační přísady, případně společným účinkem superplastifikační přísady a karboxymethylcelulózy. V každém případě nebyly 7denní pevnosti považovány za reprezentativní a jsou uvedeny pouze pro znázornění zmíněného jevu. Při dispergaci je důležité, aby na jednu stranu došlo k co nejdokonalejšímu „rozmotání“ nanotrubiček a zároveň nedošlo k jejich degradaci při „přemíchání“ – energie, která se nespotřebuje pro dispergaci způsobuje lámání trubiček na velmi malé kousky. Tím se zvýší měrný povrch systému, zvolená dávka povrchově aktivní látky rázem nemusí stačit pro udržení stability a dojde k reaglomeraci. Takto vzniklá hnízda nanotrubiček se v matrici chovají jako filtry nepropouštějící cementové částice a tvořící tak jakési dodatečné póry. Výsledky stanovení pevnosti v tahu

3

UV/Vis spektroskopie bez superplastifikační přísady

se superplastifikační přísadou

1.2

Results of UV/Vis

1.15 1.1 Absorbance [-]

Obr. 4 Procentuální změna pevnosti v tahu za ohybu cementové malty vyztužené uhlíkovými nanotrubičkami proti pevnosti v tahu za ohybu referenčních vzorků ve stáří 28 dní ❚ Fig. 4 Percentage change in bending strength of cement mortar reinforced with carbon nanotubes against flexural strength of reference samples at the age of 28 days Obr. 5 Procentuální změna pevnosti v tlaku cementové malty vyztužené uhlíkovými nanotrubičkami proti pevnosti v tlaku referenčních vzorků ve stáří 28 dní ❚ Fig. 5 Percentage change in compressive strength of cement mortar reinforced with carbon nanotubes against compressive strength of reference samples at the age of 28 days

4

1.05 1 0.95 0.9 0.85 0.8 1

2

3

4

Dispergační energie [kJ]

5 Nárůst pevnosti v tahu za ohybu ve stáří 28 dní bez superplastifikační přísady

Nárůst pevnosti v tlaku ve stáří 28 dní bez superplastifikační přísady


16

14.0

12 7.7

7.3

8 4

0.8 2.332552378

5.246361164

1.382399008

6.608863345

-4

12 8

6.076388889

4 3.819444444 0

3.03514377

4.861111111

3.645833333

4.313099042

1.437699681 -1.597444089

-4

-8 10

1/2015

Nárůst pevnosti [%]

Nárůst pevnosti [%]

16

0


20

20

❚

20 30 Dispergační energie [kJ]

40

-8


10

20 30 Dispergační energie [kJ]

40

65


za ohybu ve stáří 28 jsou znázorněny na obr. 4. Nejlepšího výsledku bylo dosaženo při použití 30 kJ dispergační akustické energie s přidanou superplastifikační přísadou. Tato sada dosahovala obecně lepších výsledků a až u energie 40 kJ byla pravděpodobně dispergace přídavkem superplastifikační přísady usnadněna natolik, že došlo k polámání částic a následně aglomeraci. Množství proměnných, vstupujících pouze do přípravy disperze nanočástic je natolik vysoké, že lze jejich vlivům přisuzovat určitou statistickou „rozházenost“ výsledků. Ve větším měřítku je ale zřejmé, že zvýšení podílu superplastifikační přísady vedlo ke zlepšení mechanických vlastností cementového nanokompozitu. Pevnost v tlaku nepatří mezi vlastnosti, jejichž zlepšení by se primárně dosahovalo přídavkem uhlíkových nanotrubiček. Experimentálně ale bylo zjištěno, že k určitému zvýšení dochází. Tento fakt je připisován kombinaci třech jevů – zachycování části příčných napětí, vznikajících při tlakovém namáhání; vystupování části nanotrubiček jako nanofilleru, vyplňujícího jemnou pórovitost v cementovém kameni; modifikaci průběhu hydratace a vývoje C-S-H gelů vlivem přítomnosti ultrajemných částic. Výsledky jsou patrné na obr. 5, přičemž odchylky jsou opět připisovány stochastickému charakteru nanokompozitu. Z ÁV Ě R

Ani stavební průmysl se nevyhnul trendu nanotechnologií – cestě, na jejímž konci stojí dle vědců jako Michio Kaku až utopicky znějící totální ovládnutí hmoty člověkem [14], kdy budeme schopní reorganizací atomů a molekul vyrobit cokoli z čehokoli. Každá cesta ale musí někde začít a cesta nanotechnologií začala teprve relativně nedávno. Jako každá mladá vědní disciplína, i nanotechnologie se potýkají s řadou překážek. Mezi ty významnější se řadí především otázka toxicity a dostupnosti nanočástic a také otázka efektivity integrace částic do struktury nanomateriálu. Jak je zřejmé z výsledků experimentu, nejkritičtějším místem je dispergace nanočástic. Množství proměnných, které vstupují do procesu výroby nanokompozitu, je značné – jedná se zejména o volbu typu a dávky nanočástic, typu a dávky povrchově aktivní látky a metody a intenzity dispergace. I následné zpracování kompozitu je 66

❚


Literatura: [1] Sičáková A.. (2011): Nanotechnológie vo vývoji betónu, In: TZBportál [online] [cit. 2014-04-12] http://www.tzbportal. sk/beton-betonarky/nanotechnologie-vo-vyvoji-betonu.html [2] Feynman R. F (2000): In: ConVERTER [online], [cit. 2014-04-06] dostupné z http://www.converter.cz/fyzici/feynman.htm [3] Pacheco-Torgal F., Jalali S. (2011): Nanotechnology: Advantages and drawbacks in the field of construction and building materials. Construction and Building Materials, vol. 25, issue 2, s. 582–590, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.07.009, dostupné z: http:// linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0950061810003764 [4] Pacheco-Torgal F., Miraldo S., Ding Y., Labrincha J. A. (2013): Targeting HPC with the help of nanoparticles: An overview. Construction and Building Materials, vol. 38, s. 365–370, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.08.013, dostupné z: http://linkinghub.elsevier. com/retrieve/pii/S095006181200596X [5] Sobolev K., Sanchez F., Flores I. (2012): The use of nanoparticle admixtures to improve the performance of concrete, 12th Inter. Conf. on Recent Advances in Concrete Technology and Sustainability Issues, s. 455–469 [6] Peyvandi A., Sbia L. A., Soroushian P., Sobolev K. (2013): Effect of the cementitious paste density on the performance efficiency of carbon nanofiber in concrete nanocomposite. Construction and Building Materials, vol. 48, s. 265–269. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.06.094, dostupné z: http:// linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0950061813006132 [7] Farzadnia N., Abang Ali A. A., Demirboga R., Anwar M. P. (2013): Effect of halloysite nanoclay on mechanical properties, thermal behaviour and microstructure of cement mortars, Cement and Concrete Research, vol. 48, s. 97–104. DOI: 10.1016/j. cemconres.2013.03.005, dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/ retrieve/pii/S0008884613000598

často nutné mírně modifikovat od zavedených metod. Ačkoli řada výzkumníků své cementové nanokompozity již takříkajíc „naladila“, stále se jedná o značně empirické postupy. Právě tento empirismus je nutné, pro dokonalé pochopení chování materiálů na jejich nejelementárnější úrovni, minimalizovat.

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13] [14]

Al-Salami A. E., Morsy M. S., Taha S., Shoukry H. (2013): Physico-mechanical characteristics of blended white cement pastes containing thermally activated ultrafine nano clays. Construction and Building Materials, vol. 47, s. 138–145. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.05.011, dostupné z: http:// linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S0950061813004091 Meng T., Yu Y, Qian X., Zhan S., Qian K. (2012): Effect of nano-TiO2 on the mechanical properties of cement mortar. Construction and Building Materials, vol. 29, s. 241–245. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2011.10.047, dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/ retrieve/pii/S0950061811005964 Li H., Xiao H., Ou J (2004): A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials. Cement and Concrete Research, vol. 34, issue 3, s. 435–438. DOI: 10.1016/j.cemconres.2003.08.025, dostupné z: http://linkinghub.elsevier. com/retrieve/pii/S0008884603003065 Jo B. W., Choi J. S., Kang S. W. (2010): An Experimental Study on the Characteristics of Chemically Synthesized Nano-Cement for Carbon Dioxide Reduction. Advanced Materials Research, 148–149, s. 1717–1721. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ AMR.148–149.1717, dostupné z: http://www.scientific.net/ AMR.148-149.1717 Lin Z, Flores I., Sobolev K. (2012): Nano-engineered cements with improved early strength. In: 4th Inter. Symp. on Nanotechnology in Construction, Greece, dostupné z: https://www.researchgate.net/ publication/235978581_Nanoengineered_cements_with_improved_early_strength Sodipro [online]. [cit. 2015-01-03], dostupné z: http://www.sodipro.fr/ Can Nanotechnology Create Utopia. Http://bigthink.com/ [online]. 2012 [cit. 2015-01-29]. Dostupné z: http:// bigthink.com/dr-kakus-universe/can-nanotechnology-createutopia

Bc. Martin Labaj e-mail: [email protected] prof. Ing. Rudolf Hela, CSc. tel: 541 147 508 e-mail: [email protected] Ing. Tomáš Jarolím tel: 541 147 468

Tento příspěvek vznikl za finanční podpory projektu GAČR P104/15-23219S s názvem

e-mail: [email protected]

„Studium metod dispergace nanočástic, stanovení podmínek zamezení jejich opětovného

všichni: Fakulta stavební VUT v Brně

shlukování pro aplikaci v cementových

Ústav technologie stavebních hmot a dílců

kompozitech“.

www.vubtr.cz


❚

1/2015

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

OBCHOD UZAVŘEN: CEMEX KOUPIL HOLCIM

Podpisem smlouvy na začátku tohoto roku byla dokončena transakce mezi společnostmi CEMEX a Holcim v Evropě. V jejím rámci koupil CEMEX od Holcimu cementárnu a mlecí stanici ve Španělsku. Od CEMEXu naopak převzal provozy na západě Německa. V České republice přešly veškeré aktivity švýcarského Holcimu na CEMEX a spojením obou firem zde vzniká skupina s obratem zhruba čtyř miliard korun. Jde o největší fúzi na českém stavebním trhu za posledních několik let: „Transakce takové velikosti budou v nejbližší době v tomto sektoru spíše výjimečné“ uvádí Miroslav Bratrych z poradenské společnosti PwC Česká republika, která při transakci CEMEXu asistovala. Nyní CEMEX provozuje 76 betonáren, tedy o 16 více než dosud, ce-

mentárnu v Prachovicích a cementovou mlýnici v Dětmarovicích, 11 štěrkoven, 7 kamenolomů a výrobnu speciálních přísad do betonu. Dceřinými společnostmi Holcimu, které přecházejí do skupiny CEMEX, jsou dopravní společnost Transplus a společnost na zpracování odpadů Ecorec Česko.

„Odhaduji, že díky spojení s Holcimem budeme v objemech prodejů druhým největším tuzemským výrobcem betonu, třetím největším výrobcem cementu a na trhu s kamenivem budeme čtyřkou“, uvedl v prohlášení generální ředitel CEMEX Czech Republic Peter Dajko.

CYKLUS PŘEDNÁŠEK K VÝSTAVĚ ČTVRTEK 26. ÚNORA 2015

nuselský most

HISTORIE STAVBA ARCHITEKTURA 6SROXRUJDQL]iWRU²þ.$,7 3ŐHGQiäN\MVRX]DŐD]HQ\GRV\VWpPX&HORæLYRWQtKR Y]GĚOiYiQtÿOHQŢþ.$,7 .LQRViOYSŐt]HPt170.RVWHOQt3UDKD ÓQRU²NYĚWHQRG²KRG SDNQiVOHGQiŐt]HQiGLVNXVH

Téma:1XVHOVNëPRVW²MDNWRWHQNUiWE\OR 'tOÿtWpPDWDSUYQtSURMHNW\VRXWĚæHVWDYED 3ŐHGQiäHMtFt,QJDUFK6WDQLVODY+XELÿND,QJ-LŐt+HMQLF&6F

STŘEDA 18. BŘEZNA 2015 Téma:%HWRQYPRVWQtPVWDYLWHOVWYtKLVWRULHSŐHGSMDWpKREHWRQXXQiV 3ŐHGQiäHMtFt'U,QJ-DQ9tWHNVW 'RF,QJ-LŐt'RKQiOHN&6F

STŘEDA 15. DUBNA 2015 Téma:'RSUDYDY3UD]HDMHMtNRQFHSFH² 'tOÿtWpPDWDVHYHURMLæQtPDJLVWUiODPHWUR=É.26 3ŐHGQiäHMtFtDKRVWp,QJ0DUHN=GĚUDGLÿND,QJ.DUHO+iN

STŘEDA 20. KVĚTNA 2015 Téma:9ëWYDUQiGtODYDUFKLWHNWXŐHDOHWVWROHWt 'tOÿtWpPDWDPLQXORVWDVRXÿDVQRVWRYOLYQĚQtPDWHULiOHPIRUP\DWYDU\ 3ŐHGQiäHMtFt3K'U3HWUD+RIWLFKRYi

ZZZQWPF]ZZZQXVHOVN\PRVWF] 0HGLiOQtSDUWQHU

1/2015

❚


9HVSROXSUiFL

67

Firemní prezentace

VZNIKL ČESKÝ GIGANT V E V Ý R O B Ě S TAV E B N Í C H H M O T

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE

❚

STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

POROVNÁNÍ SMYKOVÉ ODOLNOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH NOSNÍKŮ S TŘMÍNKY PODLE EN 1992-1-1 A fib MC 2010 ❚ COMPARISON OF THE SHEAR RESISTANCE OF REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH STIRRUPS IN ACCORDANCE WITH EN 1992-1-1 AND fib MC 2010 Jan Krejsa, Miroslav Sýkora Příspěvek je zaměřen na porovnání smykové odolnosti železobetonových prvků s třmínky podle EN 1992-1-1 a fib Model Code 2010. Pro porovnání analytických modelů jsou využita experimentální data a jsou identifikovány veličiny ovlivňující jejich přesnost. Jsou odvozeny dílčí součinitele modelových nejistot. ❚ Shear resistances of reinforced concrete beams with stirrups are investigated considering models provided in EN 1992-1-1 and fib Model Code 2010. Model outcomes are compared with experimental data and variables affecting accuracy of the models are identified. Model uncertainty factors are derived to facilitate practical applications.

Předchozí studie [1 až 4] ukazují, že odolnost konstrukce může být stanovena na základě materiálových vlastností, geometrických veličin a modelových nejistot vztažených k použitému modelu. Příspěvek je zaměřen na porovnání smykové odolnosti železobetonových prvků s třmínky podle modelů EN 1992-1-1 [5] a fib Model Code 2010 [6] (dále jen „MC 2010“). Uvažují se prutové prvky, které nejsou ovlivněny degradačními procesy. Přesnost uvažovaných modelů se vyhodnocuje s využitím modelové nejistoty a pro praktické aplikace jsou odvozeny dílčí součinitele modelových nejistot smykové odolnosti. M O D E L O VÁ N E J I S T O TA

Modelovou nejistotu lze uvažovat jako náhodnou veličinu, která může být vztažena k modelům odolnosti, nebo účinků zatížení [7]. Modelová nejistota popisuje zjednodušení analytických, nebo numerických modelů oproti skutečnosti (např. zanedbání vlivu teploty, vlhkosti, rychlosti zatěžování, diskretizaci modelu, vliv velikosti – size effect apod.). V této studii je modelová nejistota θ uvažovaná jako náhodná veličina, pro kterou se předpokládá multiplikativní vztah [7]: R(X, Y) = θ(X, Y) Rmodel(X) ,

(1)

kde R značí aktuální odolnost konstrukce, Rmodel odolnost stanovenou modelem, X = {X1, …, Xm} je vektor základních veličin – vstupních dat modelu a Y = {Y1, …, Yl} je vektor veličin, které nevstupují do modelu, ale mohou ovlivňovat odolnost (např. poměr smykového rozpětí a účinné výšky nosníku). Modelovou nejistotu θ lze přibližně získat porovnáním testů s uvažovaným výpočetním modelem. Pro θ > 1 je model konzervativní, naopak v případě θ < 1 model nadhodnocuje odolnost. Význam faktorů ovlivňujících testy (provedení a podmínky při testu), modelové výsledky (zjednodušení modelu oproti skutečnosti) a aktuální konstrukční podmínky podstatně závisí na analyzovaném konstrukčním prvku [8]. S M Y K O VÁ O D O L N O S T P O D L E E N 1 9 9 2 - 1 - 1 A MC 2010

V tomto oddílu jsou popsány modely pro vyhodnocení smy68

kové odolnosti prutových prvků podle EN 1992-1-1 a MC 2010. V modelech jsou použity aktuální pevnosti betonu namísto charakteristických hodnot; v nosnících nepůsobí normálová síla. Podle EN 1992-1-1 se smyková únosnost stanoví ze vztahu: Rmodel(X) = min [ρw bw z fyw cot ξ; bw z ν1 fc / (cot ξ + tan ξ)], pro 1 ≤ cot ξ ≤ 2,5 (2) kde ν1 = 0,6 pro fc ≥ 60 MPa a ν1 = max[0,5; 0,9 − fc / 200 MPa] pro fc < 60 MPa. Popis a rozsahy jednotlivých základních veličin X v databázi experimentálních výsledků a dalších veličin ovlivňující smykovou únosnost Y jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2. Pro úhel tlakové diagonály se používá symbol ξ, aby nedocházelo k záměně se symbolem modelové nejistoty θ. MC 2010 uvažuje při výpočtu smykové únosnosti tři úrovně aproximace. Jednotlivé úrovně se od sebe liší ve složitosti výpočtu a počtu potřebných základních veličin. Nicméně výpočet je pro všechny úrovně založen na analytických vztazích, které lze snadno vyčíslit. V MC 2010 se očekává, že úroveň 1 vede k nejkonzervativnějším výsledkům, úroveň 2 k méně konzervativním a úroveň 3 k nejpřesnějším výsledkům. Pro úroveň 1 a 2 se smyková odolnost vypočítá jako: VR = min {max[VR,s, VR,c], VR,max} ,

(3)

kde: - smyková únosnost třmínků VR,s = ρw bw z fyw cot ξ, - smyková únosnost betonu VR,c = kv min(8, √fc)bw z, - maximální smyková únosnost VR,max = kε min[1, (30 / fc)1/3] fc bw z sin ξ cos ξ . Pro úroveň 3 se smyková odolnost stanoví jako: VR = VR,s + VR,c .

(4)

Ve vztazích (3) a (4) se uvažuje z v mm a: • pro úroveň 1:

- kv = 180 / (1 000 + 1,25 z) , - kε = 0,55, - 30° < ξ < 45°, • pro úroveň 2 a 3: - kv = max[0,4 (1 – VE / VR,max(ξmin)) / (1 + 1 500 εx), 0], kde u VR,max je ξ = ξmin, - kε = min[1 / (1,2 + 0,55 (εx + (εx + 0,002 5) cot2ξ)), 0,65], - 20° + 10 000 εx < ξ < 45° pro εx = (ME / z + VE) / (2Es ρl bw d), kde ME a VE jsou vnitřní síly ve vzdálenosti d od podpory a Es = 210 GPa. Pokud u úrovně 3 platí VR ≥ VR,max(ξmin), vypočítá se únosnost podle úrovně 2. Popis a rozsahy veličin X a Y jsou uvedeny v tab. 1 a 2. Při výpočtu εx se předpokládá dvoubodový ohyb; z hodnoty Vtest se odvodí moment ME a smyková síla VE.


❚

1/2015

❚

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE Tab. 1

Popis a rozsah veličin v databázi

❚

Tab. 1


Notation and range of basic variables

Symbol

Popis

Min.

Max.

a/d [-] bw [mm] d [mm] fc [MPa] fyw [MPa] s [mm] Vtest [kN]

poměr smykového rozpětí a efektivní výšky minimální šířka průřezu v tlačené oblasti efektivní šířka pevnost betonu v tlaku mez kluzu třmínků osová vzdálenost třmínků smyková síla při porušení

2,49 76 95 12 182 48 15,6

5,40 457 1 200 125 820 600 1 172

Použito v modelu – všechny modely všechny modely všechny modely všechny modely – úrovně 2 a 3

ρ1 = Asl / (bw d) [%] (1)

stupeň podélného vyztužení

0,5

4,54

úrovně 2 a 3

ρw = Asw / bws [%]

stupeň smykového vyztužení

0,07

1,19

všechny modely

0,21

2,62

všechny modely

(2)

únosnost smykové výztuže ρwfyw [MPa] (1) Asl – plocha podélného vyztužení (2) Asw – plocha smykové výztuže Tab. 2

Popis a rozsah odvozených veličin

Symbol

❚

Tab. 2

redukční součinitel pevnosti betonu – při porušení smykem redukční součinitel pevnosti betonu – kε [-] při porušení tlakem -3 – εx [× 10 ] přetvoření v krajních vláknech průřezu součinitel redukce pevnosti betonu ν1 [-] v tlaku při porušení smykovou trhlinou 0,5 úhel tlakové diagonály od osy nosníku 21,8 ξ [°]

kv [-]

Tab. 3

Parametry modelové nejistoty

❚

EN 1992-1-1 μθ Vθ

Typ a počet prvků celá databáze, n = 222 slabě vyztužené prvky (ρwfyw ≤ 1 MPa), n = 159 středně vyztužené prvky (1 MPa < ρwfyw ≤ 2 MPa), n = 51 vysoce vyztužené prvky (2 MPa < ρwfyw ), n = 12

Tab. 3

Notation and range of auxiliary variables

úroveň 1 Min. Max.


–

0,07

0,16

0,13

0,25

0

0,22

–

0,55

0,55

0,48

0,58

0,51

0,59

–

–

–

0,09

1,18

0,22

1,35

0,6

–

–

–

–

–

–

21,8

30

30

Model uncertainty parameters

úroveň 1 μθ Vθ

úroveň 2 μθ Vθ

úroveň 3 μθ Vθ

1,6

0,31

2,22

0,27

1,57

0,23

1,12

0,17

1,82

0,25

2,47

0,21

1,67

0,19

1,11

0,16

1,27

0,22

1,83

0,22

1,43

0,19

1,13

0,17

0,86

0,2

1,22

0,22

1,03

0,18

0,97

0,19

Databáze obsahuje 222 testů nosníků s třmínky [9]. Rozsah materiálových a geometrických charakteristik testovaných nosníků je uveden v tab. 1. Databáze pokrývá nosníky s nízkou až vysokou pevností betonu, stupněm podélného a smykového vyztužení i efektivní výškou. Návrhová pravidla v EN 1992-1-1 jsou platná pro vyztužení s charakteristickou mezí kluzu mezi 400 až 600 MPa. Databáze obsahuje 97 nosníků nesplňujících toto kritérium. Nicméně citlivostní analýza ukazuje, že tyto výsledky nevykazují odlišné závislosti mezi modelovou nejistotou a veličinami X a Y, a proto se uvažují v následující statistické analýze. MC 2010 neuvádí žádná podobná omezení. Před statistickým zpracováním dat je potřeba ověřit, zda databáze neobsahuje odlehlá pozorování, která mohou významně ovlivnit statistické charakteristiky θ. Odlehlá pozorování mohou vyplynout z chyb při výrobě zkušebních vzorků, záznamech o testech a z chyb ve výpočtech, ale také z nestandardních podmínek při zkouškách, nebo odlišných způsobů porušení při zkoušce a podle modelu. Odlehlá pozorování obvykle zvyšují variabilitu modelové nejistoty a mohou nepříznivě ovlivnit i její průměr. Na základě Grubbsova testu na hladině významnosti 0,05 [10] nebylo pro EN 1992-1-1 identifikováno žádné odlehlé pozorování; pro všechny úrovně MC 2010 byl vyloučen jeden nosník. ❚


20,95 31,77 22,23 33,46

D ATA B Á Z E E X P E R I M E N TÁ L N Í C H V Ý S L E D K Ů

1/2015

2,0

úroveň 3 úroveň 2

1,5

EN 1992-1-1 1,0

úroveň 1

0,5 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

1

EN 1992-1-1 Min. Max.

Popis

PDF [-] 2,5

Obr. 1 Hustota pravděpodobnosti modelové nejistoty θ pro celou databázi ❚ Fig. 1 Probability density function of model uncertainty θ for the whole database

Tab. 4 Korelační koeficient ρ mezi {θ, Xi} nebo {θ, Yi} ❚ Tab. 4 Correlation coefficient ρ for {θ, Xi} or {θ, Yi}

Veličina a/d bw d fc fyw s Vtest ρ1 ρw ρwfyw

Korelační koeficient ρ pro lineární regresi EN úroveň 1 úroveň 2 úroveň 3 1992-1-1 0,11 0,09 0,01 0 0,09 0,12 −0,09 −0,22 −0,05 −0,05 −0,24 −0,36 0,14 0,14 0,08 −0,05 0,06 0,22 0,31 0,25 0,00 −0,03 −0,27 −0,34 −0,06 −0,01 −0,11 −0,13 0,05 0,07 0,02 0,15 −0,6 −0,61 −0,49 −0,26 −0,68 −0,63 −0,43 −0,09

S TAT I S T I C K É V Y H O D N O C E N Í A P O R O V N Á N Í VÝSLEDKŮ

U každého experimentu z databáze byla vyhodnocena smyková únosnost s využitím uvažovaných modelů a následně byla vypočtena modelová nejistota θi z rovnice (1). Statistické charakteristiky θ (průměr μθ a variační koeficient Vθ) pro celou databázi jsou uvedeny v tab. 3. Potvrzuje se, že úroveň 3 představuje nejvýstižnější model (průměr nejistoty je blízko jedné a variační koeficient je nejmenší ze všech použitých modelů). To dokazuje i obr. 1 znázorňující funkce hustoty pravděpodobnosti modelové nejistoty pro EN 1992-1-1 a MC 2010 založené na statistických charakteristikách odvozených z celé databáze. Vliv základních veličin na modelovou nejistotu se hodnotí s využitím citlivostní analýzy [9]. Trend závislosti θ na veličinách X a Y se posuzuje prostřednictvím korelačního koeficientu ρ – korelace mezi {θ, Xi} nebo {θ, Yi} (tab. 4). Regresní analýza je založena na lineárním modelu:

θ(ρwfyw) = b0 + b1ρwfyw ,

(5)

kde b0 a b1 značí regresní parametry stanovené metodou nejmenších čtverců [10]. Výsledky uvedené v tab. 4 ukazují silnou závislost mezi θ a ρwfyw (nebo ρw) pro EN 1992-1-1 a úrovně 1 a 2. Pro úroveň 3 je závislost na ρwfyw (nebo ρw) nízká, což představuje


69

3 R [-]

❚


θ [-] 4


θ [-] 4

H Rd [-] 1,2

3.2

1,1

2.4

2.4

1,0

1.6

1.6

0,9

0.8

0.8

EN 1992-1-1 0,8 lehce vyztužené prvky

lehce

vysoce vyztužené prvky

středně

3.2

0

0

0,5

1

1,5

2

2,5 3 ρ wf yw [MPa]

0

0

0,5

1

2

1,5

2

0,7 3,2

2,5 3 ρ wf yw [MPa]

MC úroveň 3

EN 1992-1-1 středně vyztužené prvky

3,2

3,2

3,8

4,0

4,2

4,4 C [-]

3

hlavní zdokonalení tohoto modelu. Analýza dat byla provedena i na základě exponenciálního modelu, který prokázal podobné závislosti θ na X a Y jako lineární model. Levá část obr. 2 ukazuje závislost θ na ρwfyw pro lehce, středně a vysoce smykově vyztužené prvky [11] pro model EN 1992-1-1. Pravá část znázorňuje lineární závislost θ na ρwfyw pro MC úroveň 3 pro celou databázi. Modelová nejistota pro EN 1992-1-1 a úrovně 1 a 2 zřetelně klesá s klesajícím ρwfyw, proto se doporučuje diferenciace modelové nejistoty podle úrovně vyztužení. Modelová nejistota pro úroveň 3 je téměř nezávislá na ρwfyw a diferenciace není nutná. Statistické charakteristiky θ pro uvažované modely a různé stupně smykového vyztužení jsou uvedeny v tab. 3. Je patrné, že velikost ρwfyw ovlivňuje průměr modelové nejistoty μθ, zatímco její vliv na variační koeficient Vθ není významný. Výsledky v tab. 3 naznačují, že pro úroveň 3 lze uvažovat průměr μθ ≈ 1,1 a variační koeficient Vθ ≈ 0,2. U ostatních modelů jsou charakteristiky μθ a Vθ vyšší. Výpočetní požadavky jsou pro všechny použité modely podobné – všechny se zakládají na analytických vztazích, které jsou jednoduché na vyčíslení. S přihlédnutím k těmto závěrům se proto pro výpočet smykové odolnosti doporučuje používat MC úroveň 3, pokud jsou dostupná dodatečná vstupní data (oproti EN 1992-1-1 a úrovni 1, tab. 1). DÍLČÍ SOUČINITEL MODELOVÝCH NEJISTOT PRO DETERMINISTICKÉ OVĚŘENÍ SPOLEHLIVOSTI

Pro deterministické ověření spolehlivosti zavádějí EN 1990 [12] a MC 2010 dílčí součinitel γRd (návrhovou hodnotu modelové nejistoty). Za předpokladu lognormálního rozdělení [13] lze tento součinitel vypočítat jako:

γRd = 1/[μθ exp(−αR β Vθ)] ,

(6)

kde αR značí součinitel citlivosti stanovený metodou FORM a β směrný index spolehlivosti. Obr. 3 ukazuje závislost dílčího součinitele modelové nejistoty na indexu spolehlivosti pro úroveň 3 (celá databáze) a EN 1992-1-1 (lehce a středně smykově vyztužené prvky); uvažují se statistické charakteristiky uvedené v tab. 3. Součinitel citlivosti αR = 0,4 · 0,8 = 0,32 pro „nedominantní veličinu odolnosti“ vyplývá z ISO 2394 [14] a MC 2010. Z obr. 3 plyne, že γRd roste se vzrůstajícím β. Pro úroveň 3 a uvažovaný rozsah β se dílčí součinitel pohybuje mezi 1,06 a 1,14. Pro obvyklou hodnotu β = 3,8 (střední následky poruchy) lze uvažovat následující hodnoty γRd: - 1,1 pro úroveň 3, 70

Obr. 2 Závislost θ a ρwfyw pro celou databázi pro EN 1992-1-1 (vlevo) a úroveň 3 (vpravo) ❚ Fig. 2 Variability of θ with ρwfyw for the whole database – EN 1992-1-1 (left) and level 3 (right) Obr. 3 Závislost dílčího součinitele γRd na indexu spolehlivosti β s αR = 0,32 ❚ Fig. 3 Variability of the model uncertainty factor γRd with reliability index β for αR = 0,32

- 0,75 pro EN 1992-1-1 (lehce vyztužené prvky), - 1,03 pro EN 1992-1-1 (středně vyztužené prvky). Poznamenáme, že hodnota αR významně ovlivňuje dílčí součinitel. Podrobná diskuze o volbě αR je však mimo rámec tohoto příspěvku. Závěrem zdůrazníme, že je nutná veliká obezřetnost při aplikaci modelů odolnosti určených pro konstrukce bez degradace na konstrukce ovlivněné degradačními procesy. Degradace může ovlivnit platnost předpokladů vytvořených pro dané modely (např. koroze výztuže může ovlivnit soudržnost mezi betonem a výztuží). Vlivem degradace vzrůstá variabilita modelové nejistoty a mění se i její průměr. Změna statistických charakteristik modelové nejistoty závisí na rozsahu degradace [15]. Vliv velikosti (size effect) má velký význam pro nosníky s výškou přesahující 1 000 mm [16]. Databáze uvažovaná v této studii obsahuje především nosníky s menšími rozměry, které jsou běžně používány v budovách. Z tohoto důvodu se zde předpokládá, že vliv velikosti má na modelové nejistoty pro smykovou odolnost malý význam. Naopak popis modelových nejistot pro vyšší, např. mostní nosníky vyžaduje další rozbor. Smyková výztuž významně snižuje vliv velikosti [16]. Podrobná diskuze o tomto vlivu je mimo rámec tohoto příspěvku. Z ÁV Ě R E Č N É P O Z N Á M K Y

Popis modelových nejistot vztažených k odolnosti a účinkům zatížení je důležitou úlohou při analýze spolehlivosti. Studie zaměřená na porovnání nejistot smykové odolnosti prvků s třmínky podle EN 1992-1-1 a úrovní 1 až 3 podle fib MC 2010 ukazuje, že: - skutečná odolnost může být obvykle vyjádřena součinem modelové nejistoty a odolnosti získané pomocí modelu, - modelová nejistota spojená s MC úrovní 3 může být popsána průměrem 1,1 a variačním koeficientem 0,2; tyto charakteristiky jsou nejpříznivější ze všech uvažovaných modelů, a proto se doporučuje při výpočtu smykové odolnosti nosníků s třmínky právě tento model, - pro směrnou hodnotu indexu spolehlivosti 3,8 a MC úroveň 3 je dílčí součinitel modelové nejistoty 1,1.


❚

1/2015


❚

Literatura: [1] Bertagnoli G., Giordano L., Mancini G. (2004): Safety format for the nonlinear analysis of concrete structures, Studi e ricerche – Politecnico di Milano, Scuola di specializzazione in costruzioni in cemento armato, Vol. 2004, Nr. 25, pp. 31–56, ISSN 1121-6069 [2] Červenka V. (2008): Global Safety Format for Nonlinear Calculation of Reinforced Concrete, Beton- und Stahlbetonbau, Vol. 103, Issue Supplement 1, 2008, pp. 37–42, DOI: 10.1002/ best.200810117 [3] Schlune H., Plos M., Gylltoft K. (2011): Safety formats for nonlinear analysis tested on concrete beams subjected to shear forces and bending moments, Eng. Struct. 2011, Vol. 33, Nr. 8, pp. 2350–2356, ISSN 0141-0296 [4] Sýkora M., Holický M. (2011): Safety format for non-linear analysis in the model code – verification of reliability level, In Proc. fib Symp. Prague 2011 Concrete engineering for excellence and efficiency, Prague: Czech Concrete Society, pp. 943–946, ISBN 978-80-87158-29-6 [5] EN 1992-1-1. Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings, Brussels: CEN, 2004, 225 pp. [6] fib Model Code for Concrete Structures 2010, Lausanne: fib, 2013, 402 pp., ISBN 978-3-433-03061-5 [7] JCSS. JCSS Probabilistic Model Code, Zurich: Joint Committee on Structural Safety, 2001, ISBN 978-3-909386-79-6 [8] Holický M., Sýkora M., Barnardo-Vijloen C., Mensah K. K., Retief J. V. (2013): Model Uncertainties in Reliability Analysis of Reinforced Concrete Structures, In Proc. SEMC 2013, Millpress, pp. 2065-2070, ISBN 978-1-138-00061-2 [9] Mensah K. K. (2012): Reliability Assessment of Structural Concrete with Special Reference to Shear Resistance (MSc thesis), Stellenbosch, South Africa: University of Stellenbosch, 225 pp. [10] Holický M. (2013): Introduction to Probability and Statistics for Engineers, Springer, 181 pp., ISBN 978-3-642-38299-4 [11] Cladera A., Marí A. R. (2007): Shear strength in the new Eurocode 2. A step forward? Struct. Concrete, Vol. 26, Nr. 7, pp. 917–66, ISSN 1464–4177 [12] EN 1990. Eurocode – Basis of structural design, Brussels: CEN, 2002. 87 pp. [13] Holický M., Marková J. (2005): Základy teorie spolehlivosti a hodnocení rizik, 1st ed., Praha: Nakladatelství ČVUT [14] ISO 2394 (1998) General principles on reliability for structures. ISO, Geneve, Switzerland [15] Sýkora M., Holický M., Prieto M., Tanner P. (v tisku): Uncertainties in resistance models for sound and corrosion-damaged RC structures according to EN 1992-1-1, Materials and Structures, DOI: 10.1617/s11527-014-0409-1 [16] Bazant Z. P., Yu Q., Gerstle W., Hanson J., Ju W. (2008): Justification of ACI 446 proposal for updating ACI code provisions for shear design of reinforced concrete beams, ACI Struct J 105, pp. 512–515

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektů P105/12/2051 podporovaného GA ČR a LG14012 podporovaného MŠMT ČR. Ing. Jan Krejsa tel.: 224 353 504 e-mail: [email protected] Ing. Miroslav Sýkora, Ph.D.


KONVERZE PRŮMYSLOVÉ ARCHITEKTURY D Ě D I C T V Í P R Ů M Y S L O V É É RY / Ú S K A L Í NOVÉHO VYUŽITÍ Téma nového využití historic-

kého stavebního fondu a potřeby užšího propojení práce našich předků se současností zaznívá v architektuře už od šedesátých let. Proměna společenské atmosféry tehdy přinesla vědomí, že skutečně moderní kultura nevzniká razantními a revolučními počiny, ale neustálým citlivým vyvažováním inovace a kontinuity; dlouhodobým procesem, v němž se vrstevnatost a pluralita stávají projevem vyspělosti a různorodost a jinakost obohacuje, nikoliv rozděluje. Těžko bychom dnes hledali jinou oblast stavební kultury, kterou probíhající hospodářská a technologická transformace posledních desetiletí zasáhla tolik, jako industriální krajinu. Alarmující množství zanikajících hodnot, souvislostí a stop paměti zvyšuje naléhavost a citlivost, s jakou na změny reaguje odborná veřejnost. Roste i role osvěty a úsilí o proměnu hodnotového žebříčku společnosti, snaha ukázat, jaký obrovský potenciál v sobě nové využití průmyslového dědictví skrývá. Nejúspěšnější konverze v českém prostředí mapují např. publikace Industriální topografie / architektura konverzí 2005 – 2015 (Benjamin Fragner – Vladislava Valchářová (eds.), VCPD FA ČVUT, Praha 2014 (viz str. 15, pozn. red.)) a Industriální stopy / Architektura konverzí průmyslového dědictví v České republice 2000 – 2005 (Benjamin Fragner – Alena Hanzlová (eds.), VCPD FA ČVUT, Praha 2005). Nicméně skromné české prostředí a omezený počet realizací samozřejmě nemohou zcela odhalit pestrost podob konverzí i neobyčejný potenciál, který nabízí. Výzkumné centrum průmyslového dědictví proto vydalo také elektronickou publikaci, která představuje zájemcům bezmála tři stovky zahraničních příkladů konverzí průmyslové architektury, jejichž společným jmenovatelem se stal zejména vhodný výběr nové funkce, schopnost stát se krystalizačním jádrem místního rozvoje, regenerace osídlení a každodenního života. U mnoha projektů je rovněž zřejmý důraz na postupnost proměny, snahu o citlivé uchování autentických stop historie nebo na sociální, ekonomický a environmentální rozměr tématu. Nelze přehlédnout ani mnohoznačnost vznikajícího prostředí, v němž se mísí staré s novým; a mnohdy skutečně pozoruhodné poměřování sil mezi současností a prací nebo myšlenkami našich předků. Projekty jsou představeny formou stručných medailonů s fotografiemi a odkazy na literaturu a členěny do tematických bloků podle lokality, prostorové a funkční typologie, rozsahu stavebního díla a typu nebo míry novodobého zásahu. Výsledek se tak může stát cenným zdrojem inspirace pro badatele, projektanty ale i pro majitele nemovitostí a investory. Elektronická publikace vznikla v rámci tříletého grantu SGS12/202/ OHK1/3T/15 s názvem Dědictví průmyslové éry / Úskalí nového využití na Fakultě architektury ČVUT a uvedené příklady jsou dostupné i na www.industrialnitopografie.cz v sekci Konverze. Petr Vorlík

tel.: 224 353 850 e-mail: [email protected] oba: Kloknerův ústav ČVUT v Praze www.klok.cvut.cz Text článku byl posouzen odborným lektorem.

1/2015

❚

autoři: Anna Sigmundová, Petr Vorlík, Tomáš Skřivan (eds.), Jakub Bacík, Lukáš Beran, Petra Boudová, Benjamin Fragner, Štefan Molnár, Jan Pustějovský, Jan Richtr, Kristýna Stará, Daniela Šimková, Pavel Štorek, Vladislava Valchářová, Tereza Vokurková, Jan Zikmund vydavatel: VCPD FA ČVUT v Praze, 2014 vydání: české formát: CD ISBN 978-80-01-05561-8


71


❚


VÝPOČET ŠÍŘKY TRHLIN – 2. ČÁST CRACKS WIDTH – 2ND PART

❚

CALCULATION OF THE

N

Jiří Šmejkal, Jaroslav Procházka

EA"

trhlina

EA"1 1

V ČSN EN 1992-1-1 jsou uvedeny základní vztahy pro stanovení šířky trhlin. V první části článku [6] byly vysvětleny jednotlivé součinitele a uvedena

1

zjednodušená metoda stanovení šířky trhlin. V navazující části je prezen-

N cr

tován přímý výpočet plochy výztuže při dané šířce trhlin a na příkladech

2

jsou vysvětleny parametry ovlivňující tuto výztuž. ❚ ČSN EN 1992-1-1

2 3

3

standard defines basic equations of crack width. The first part [6] explains individual coefficients and simplified design method of calculation, the following part presents the direct calculation of the reinforcement area by given width of the cracks. Parameters influencing this reinforcement are explained on examples.

V první části článku [6] byly rozebrány příčiny vzniku trhlin v železobetonových konstrukcích a metody zjednodušeného stanovení šířky trhlin. Podrobně byly popsány jednotlivé součinitele a uvedena změna ve stanovení součinitele k3 podle navrhovaného NA k ČSN EN 1992-1-1. V navazující části je rozebrán přímý výpočet minimálního množství tahové výztuže pro omezení šířky trhlin. Na příkladech je prezentován vliv jednotlivých parametrů výpočtu šířky trhlin. M I N I M Á L N Í P R Ů Ř E Z O VÁ P L O C H A TA H O V É VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÝCH PRVKŮ

ČSN EN 1992–1-1 [1] požaduje u železobetonových konstrukcí kontrolovat minimální průřezovou plochu tahové výztuže, a to jak v mezním stavu únosnosti, tak i v mezním stavu použitelnosti. V mezním stavu únosnosti má minimální průřezová plocha tahové výztuže zajistit, že u vyztuženého prvku nedojde k porušení křehkým lomem (obr. 1); tedy že po vzniku prvních trhlin se zapojí do působení tahová výztuž. Zhruba lze říci, že únosnost průřezu s minimální tahovou výztuží má být asi o 20 % větší, než je únosnost stejného nevyztuženého průřezu při vzniku trhlin. Minimální průřezovou plochu tahové výztuže As,min pro obdélníkový průřez lze stanovit z podmínky b (1, 05d )2 fctm

fyk

(1) 0, 9d , 6 115 , kde b je šířka průřezu, d účinná výška průřezu, fctm průměrná hodnota pevnosti betonu v tahu, fyk charakteristická mez kluzu betonářské výztuže; odkud (viz [1] vztah (9.1N)) 1, 2

As,min ≈ 0, 26

fctm fyk

= As,min

bd .

(2)

V [1] je navíc doplněna podmínka minimální hodnoty plochy výztuže As,min = 0,0013bd ,

(3)

která je rozhodující pro nejnižší třídy betonu (při uvažování výztuže B500). Při návrhu nestačí splnit podmínku minimální plochy tahové výztuže v mezním stavu únosnosti, ale je třeba též splnit podmínku pro minimální průřezovou plochu tahové výztuže v mezním stavu použitelnosti. V mezním stavu použitelnosti při požadovaném omezení šířky trhlin je třeba umístit v oblastech, kde je očekáván tah, minimální průřezovou plochu tahové výztuže. Toto množství výztuže lze stanovit z rovnováhy mezi tahovou silou v beto72

1

Δ

L

Obr. 1 Proces vzniku trhlin podle úrovně vyztužení průřezu (1 – dostatečně vyztužený prvek, 2 – prvek slabě vyztužený, 3 – nevyztužený prvek) ❚ Fig. 1 Process of cracks formation according to the level of reinforcement (1 – sufficicutly reinforced member, 2 – lightly reinforced member, 3 – plane concrete member) Obr. 2 Součinitele kc a k1. Pro h = 1 m je rozhodující h/3 a pro h > 1 m je rozhodující 0,3 m ❚ Fig. 2 Coefficients kc and k1. For h = 1 m is h/3 and for h > 1 m is 0,3 m Obr. 3 Průběh teploty a napětí v betonovém prvku po betonáži podle [4] ❚ Fig. 3 Development of temperature and stress in a concrete element after concreting according to [4]

nu těsně před vznikem trhlin a tahovou silou ve výztuži stanovenou při napětí ve výztuži při požadované šířce trhliny. Minimální průřezovou plochu tahové výztuže As,min lze podle [1] vztah (7.1) stanovit z podmínky As,minσs = kckfct,eff Act ,

(4)

kde σs je absolutní hodnota největšího napětí ve výztuži bezprostředně po vzniku trhliny, fct,eff průměrná hodnota pevnosti betonu v tahu v okamžiku prvního očekávaného vzniku trhlin, Act plocha betonu v tažené oblasti průřezu, tj. části průřezu, která je podle výpočtu těsně před vznikem první trhliny namáhána tahem, k součinitel vyjadřující účinek nerovnoměrného rozdělení vnitřních rovnovážných napětí vedoucích ke zmenšení sil vyplývajících z omezení přetvoření: ■ k = 1 pro stěny komorových průřezů a T-průřezů s výškou h < 300 mm nebo přilehlé desky komorových průřezů a T-průřezů šířky menší než 300 mm, ■ k = 0,65 pro stěny komorových průřezů a T-průřezů s výškou h > 800 mm nebo přilehlé desky komorových průřezů a T-průřezů šířky větší než 800 mm, ■ mezilehlé hodnoty lze interpolovat. kc je součinitel, kterým se zohledňuje rozdělení tahového napětí v průřezu bezprostředně před vznikem trhliny a změna ramene vnitřních sil po vzniku trhliny: ■ k = 1 pro prostý tah, c ■ k = 0,4 pro prostý ohyb pro obdélníkové průřezy. c Pro kombinaci ohybu s normálovými silami: • pro obdélníkové průřezy, stěny komorových průřezů nebo T-průřezů ⎡ ⎤ σc ⎥ ≤1 , kc = 0, 4 ⎢1 − * ⎢⎣ k1( h / h )fct,eff ⎥⎦ kde h* je redukovaná výška průřezu pro h < 1 h* = h, jinak h* = 1; k1 je součinitel, kterým se zohledňují účinky normálových sil na rozdělení napětí: ■ k = 1,5 pro tlakovou sílu N 1 Ed ,


❚

1/2015


3

kc prostý tah 1,0 ohyb 0,4

σc -1,5

tlak


0,0

tah

f ct,eff

1,0

Tmax

Teplota betonu T

2

❚

T02 ΔT

ΔTkrit

průběh teploty v betonu

T01 h/ 6

Fc

h

čas t Fs

+

h/ 3 nebo 0,3 m

f ctm Doba Stadium Popis od betonáže I 0 až 2 h Počáteční stadium bez nárůstu teploty. Nárůst teploty z hydratačního procesu, neměřitelná napětí, II 2 až 6 h teplotní přetvoření se realizují poklesy v poddajném betonu. Na konci stadia počáteční teplota T01. Další nárůst teploty betonu, nárůst tahové pevnosti betonu III 6 až 9 h a vznik tlakových napětí, která jsou částečně redukována relaxací. Na konci stadia dosažena největší teplota Tmax. Převažuje snižování teploty, klesají tlaková napětí v betonu. Dosažena teplota T02 při které jsou nulová napětí v betonu. IV 9 až 11 h Doba dosažení teploty T02 závisí především na rychlosti ochlazování. Další ochlazování a nárůst tahových napětí (částečně V 11 až 15 h redukována relaxací). Tahová napětí dosáhnou tahové pevnosti betonu (při teplotě ΔTkrit), vznikají trhliny.

k1 = 2h*/(3h) pro tahovou sílu NEd . σc je průměrné napětí v betonu působící na uvažovanou část průřezu ■

σc = NEd /(bh) , NEd je osová síla (MSP) působící na uvažovanou část průřezu (tlaková síla je kladná). • pro přilehlé desky komorových průřezů a T-průřezů kc = 0, 9

Fcr Act fct,eff

≥ 0, 5 ,

kde Fcr je absolutní hodnota tahové síly v přilehlé desce bezprostředně před vznikem trhlin vyvozených momentem na mezi vzniku trhlin vypočteným při použití hodnoty fct,eff. Pozn.: Všechny součinitele jsou podrobně popsány v první části článku – viz [6].

Před vznikem trhlin lze předpokládat, že poměrná přetvoření betonu a výztuže jsou ve stejném místě shodná v důsledku jejich spolupůsobení. Pokud nemají vzniknout trhliny, nesmí být překročeno mezní tahové napětí betonu, které je závislé na uvažovaném stáří betonu v okamžiku vzniku trhliny. Beton se tedy poruší trhlinou, pokud působící tahové napětí betonu, které je vyvozené omezeným přetvořením prvku nebo jeho zatížením, dosáhne současné pevnosti v tahu. První trhliny obvykle vznikají v ranném stáří betonu v důsledku omezeného přetvoření. Z obr. 1 je patrné, že v časovém úseku cca 10 až 48 h mohou tahová napětí v dů1/2015

❚

Podélná napětí

N Ed

I

II

STADIUM III

IV

STADIUM V

čas t

tlak tah

[hod]

průběh napětí

sledku unikajícího hydratačního tepla dosáhnout narůstající pevnosti betonu. K těmto tahovým napětím se mohou přidružit i další tahová napětí vznikající např. smršťováním betonu v důsledku brzkého odbednění atd. Pokud se následně nepřidruží další tahová napětí (vznikající např. v důsledku zatížení), vznikají tzv. rané trhliny. Je nutné si uvědomit, že výztuž nemůže zabránit vzniku trhlin, ale může omezit jejich šířku. Při vzniku prvních trhlin (ranné trhliny) je určení tahové pevnosti betonu fct,eff velmi obtížné. Na tuto pevnost má vliv řada okolností na stavbě např. velikost hydratačního tepla, doba odbednění, okolní teplota atd. Při dimenzování nejsou všechny okolnosti známé, je možný pouze přibližný odhad této efektivní pevnosti v tahu. Podle [4] pokud je pevnost betonu kontrolována po 28 dnech tuhnutí a tvrdnutí, pak se při plně omezeném přetvoření doporučuje uvažovat hodnotou fct,eff = (0,5 až 0,6) fctm .

(5)

Vyšší hodnota 0,6 fctm je vhodná pro konstrukční prvky s tloušťkou větší než 1 m podle doporučení [8]. Jinak pokud je předpokládán vznik trhlin do 28 dní, lze uvažovat fct,eff = fctm. V prvcích, v kterých vzniká tahové namáhání v důsledku omezení jejich volného přetvoření, je nutno navrhnout výztuž při uvažování přípustné šířky trhliny. Při plně omezeném přetvoření budeme výztuž dimenzovat na sílu Fs = Fcr, která vznikne ve výztuži při vzniku prvních trhlin; tato síla podle vztahu (4) je Fs = Fcr = kckfct,eff Act ,

(6)

kde Fs je síla ve výztuži po vzniku trhliny, Fcr síla v tažené části průřezu před vznikem trhliny, ostatní proměnné (vztah (4)). Pozn.: Pokud např. předpokládáme, že u základové desky dojde k jejímu pokluzu po kluzné vrstvě podloží (např. folii apod.), lze sílu Fcr zmenšit o sílu, která odpovídá třecí síle v základové spáře Fct. Pokud je tato síla větší než síla působící v průřezu při vzniku trhlin Fcr, trhlina nevznikne.


73


❚


Plochu výztuže můžeme tedy stanovit zjednodušenými metodami [6]. Pokud však známe nebo zvolíme průměr výztuže z dimenzování v mezním stavu únosnosti, můžeme pro uvažovaný průřez stanovit přímo plochu výztuže vyhovující podmínce požadované šířky trhliny. Pro šířku trhliny je v [1] uveden vztah wk = sr,max (εsm – εcm),

(7)

kde sr,max je maximální vzdálenost trhlin, εsm průměrná hodnota poměrného přetvoření výztuže při příslušné kombinaci zatížení, zahrnující účinek vnesených deformací a přihlížející k účinkům tahového ztužení; εcm průměrná hodnota poměrného přetvoření betonu mezi trhlinami. Rozdíl průměrných poměrných přetvoření výztuže a betonu mezi trhlinami lze stanovit ze vztahu

ε sm − ε cm =

f ⎞ 1 ⎛ ⎜ σ s − kt ct,eff 1+ α e ρeff ⎟ , ρeff Es ⎝ ⎠

ε sm − ε cm ≥ 0, 6

(

σs Es

)

(7a)

Řešení pro soustavu rovnic (6), (7a) a (8) Soustavu rovnic převedeme na kvadratickou rovnici pro neznámou plochu výztuže As,min. Kvadratickou rovnici vyjádříme v normalizovaném tvaru. 0 = A2 + Bi As,min + Ci kořen kvadratické rovnice s,min

,

(7b)

kde σs je tahové napětí výztuže v průřezu porušeném trhlinou; kt součinitel závisící na době trvání zatížení: ■ k = 0,6 pro krátkodobé zatížení t ■ k = 0,4 pro dlouhodobé zatížení; t fct,eff je hodnota pevnosti betonu v tahu v okamžiku prvního očekávaného vzniku trhlin; αe poměr modulů pružnosti výztuže a betonu Es/Ecm; ρeff účinný stupeň vyztužení, pro železobeton vyjádřený vztahem ρeff = As/Ac,eff; Ac,eff účinná plocha taženého betonu obklopující výztuž, uvažuje se oblast o výšce hc,eff [6], kde hc,eff je menší z hodnot 2,5(h-d), (h-x)/3 nebo 0,5h. Maximální vzdálenost trhlin podle [1] se stanoví ze vztahu sr,max = k3 c + k1k2k4ϕ /ρeff ,

(8)

kde c je tloušťka krycí vrstvy podélné výztuže; k1k2 součinitele vystihující vlastnosti soudržné výztuže, rozdělení přetvoření mezi trhlinami; uvažuje se podle doporučení uvedeného v [1]: ■ k = 0,8 pro výztuž s velkou soudržností, 1 ■ k = 1,6 pro pruty s hladkým povrchem, 1 ■ k = 1 pro prostý tah, 2 ■ k = 0,5 pro ohyb. 2 Pro mimostředný tah nebo pro místní oblasti se k2 stanoví podle vztahu; k2 = (ε1 + ε2)/(2ε1), ε1 ≥ ε2.

As,min = −

Bi 2

⎞2 ⎟ − Ci . ⎟ ⎠

⎛B ⎜ i ⎜2 ⎝

±

Pro tažené prvky je minimální plocha výztuže pro danou šířku trhlin wk (k2 = 1, kc = 1) As,min,11 = −

kde B11 = − kde C11 = −

B11

⎛B ⎞2 ⎜ 11⎟ − C11 , ⎜ 2⎟ ⎝ ⎠

+

2

(

s3 fct,ef kAct − 0, 4 Ac,eff E sw k

(9)

),

(

0,17 G Ac,eff fct,ef kAct − 0,4 Ac,eff E s wk

).

Pro ohýbané prvky je minimální plocha výztuže pro danou šířku trhlin wk (k2 = 0,5, kc = 0,4) As,min,21 = −

kde B21 = − kde C21 = −

B21 2

+

⎛B ⎞ 2 ⎜ 21⎟ − C21 , ⎜ 2 ⎟ ⎝ ⎠

(

0, 4 s3 fct,ef kAct − Ac,eff E sw k

(10)

),

(

0, 068 G Ac,eff fct,ef kAct − Ac,eff E s wk

).

(Hodnoty jednotlivých veličin jsou vysvětleny v předchozích vztazích.

ε1, ε2 jsou tahová přetvoření na okrajích vyšetřovaného průřezu oslabeného trhlinou, k3 součinitel vyjadřující délku porušené soudržnosti mezi výztuží a betonem ⎛ 25 ⎞ 2 / 3 ≤ 3, 4 (změněná hodnota v návrhu NA ČR). k3 = 3, 4 ⎜ ⎟ ⎝ c⎠ k4 je součinitel vyjadřující soudržnost mezi výztuží a betonem jehož hodnota podle doporučení [1] je 0,425; ϕ průměr použité výztuže; ρeff účinný stupeň vyztužení, ρeff = As/Ac,eff; Ac,eff účinná plocha taženého betonu obklopujícího výztuž (obr. 4). PLOCHA VÝZTUŽE As POTŘEBNÁ PRO OMEZENOU ŠÍŘKU RANÝCH TRHLIN

Minimální plochu výztuže při omezené šířce trhlin lze stanovit na základě uvedených vztahů (6) až (9) buď postupným do74

sazováním hodnot, nebo řešením soustavy rovnic. Postupné dosazování a zpřesňování hodnot minimálního vyztužení je při ručním výpočtu poměrně pracné, proto bylo odvozeno analytické řešení soustavy rovnic. Vzhledem k podmínce vyjádřené vztahem (7b) obdržíme dvě soustavy rovnic, výsledné řešení představuje kořen kvadratické rovnice s největší hodnotou plochy výztuže. Pro výpočet jsou dosazeny standardní součinitele k1 = 0,8, k4 = 0,425. Hodnota k3 c je zjednodušena substitucí k3 c = s3. Odvození je provedeno pro dlouhodobé účinky kt = 0,4 a rané trhliny. Při raných trhlinách lze uvažovat pro zjednodušení (1 + αe ρeff) ≈ 1.

V dalším se uvažuje pouze minimální kladný kořen řešení kvadratické rovnice (9) a (10).)

Řešení pro soustavu rovnic (6), (7b) a (8) Pro tažené prvky je minimální plocha výztuže pro danou šířku trhlin wk (k2 = 1, kc = 1) As,min,12 = −

kde B12 = − kde C12 = −

B12 2

+

⎛B ⎞2 ⎜ 12 ⎟ − C12 , ⎜ 2 ⎟ ⎝ ⎠

0, 6 s3 fct,ef kAct E sw k

,

0, 204 G Ac,eff fct,ef kAct E swk

(11)

.


❚

1/2015


❚

4

STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION 5

Pro ohýbané prvky je minimální plocha výztuže pro danou šířku trhlin wk (k2 = 0,5, kc = 0,4) As,min,22 = −

kde B22 = − kde C22 = −

B22 2

+

⎛B ⎞ 2 ⎜ 22 ⎟ − C22 , ⎜ 2 ⎟ ⎝ ⎠

0, 24 ks3 fct,ef Act E sw k

(12)

,

0, 041G Ac,eff fct,ef kAct E swk

Obr. 4 Účinná plocha taženého betonu Ac,eff u tenkých a tlustých prvků podle [9] ❚ Fig. 4 Effective tension area of concrete Ac,eff for thin and thick members according to [9] Obr. 5 Průřez porušený trhlinou, pracovní diagramy Fig. 5 Section with crack, stress – strain relations

❚

. Z rovnice (9)

(Hodnoty jednotlivých veličin jsou vysvětleny v předchozích vztazích. V dalším se uvažuje pouze minimální kladný kořen řešení kvadratické rovnice (11) a (12).)

As,min,11 = −

⎛ B ⎞2 + ⎜⎜ 11 ⎟⎟ − C11 = 0, 001 51 [m2] , 2 ⎝ 2 ⎠

B11

Minimální plocha výztuže pro dané omezení šířky trhlin je maximum hodnot získaných ze vztahu (9) a (11) pro tažený prvek As,min = max (As,min,11; As,min,12) a vztahů (10) a (12) pro ohýbaný prvek As,min = max (As,min,21; As,min,22). Navíc je nutné dodržet Tab. 7.3CZ [1] pro maximální vzdálenost výztužných prutů.

kde B11 = –0,000 436 a C11 = –1,61 · 10–6. Z rovnice (11)

Pozn.: Při raných trhlinách lze uvažovat pouze vztah (7b), řešení se pak

kde B12 = –0,000 352 a C12 = –2,595 · 10–6. Rozhodující minimální plocha výztuže je 1 800 mm2. Výpočtem pomocí tabulky 7.2CZ se stanovilo minimální vyztužení Ø16/100 mm, As = 2 011 mm2 (viz [6]). Přímým výpočtem se získá příznivější výsledek.

omezí pouze na vyčíslení rovnice (11).

Minimální množství výztuže pro omezení šířky trhlin v raném stadiu po betonáži prvku podle [6] Na jednoduchém příkladě (stejný jako v 1. části článku – viz [6]) ověříme omezení šířky trhlin v raném stadiu podle ČSN EN 1992-1-1. Provedeme posouzení deskového prvku o tloušťce 550 mm, navržená třída betonu C30/37, betonová krycí vrstva 50 mm. Maximální šířka trhlin 0,30 mm, těžiště výztuže od spodního líce d1 = 0,05 + 0,016 / 2 = 0,058 mm, k = 0,825. Součinitel délky trvání kt = 0,4 a . Tažený prvek Výška spolupůsobící betonové vrstvy s výztuží (v raném stadiu vzniku trhlin) je hc,eff = 0,058 · 2,5 = 0,145 [m] a plocha Ac,eff = 0,145 · 1 = 0,145 [m2]. Tažená plocha průřezu před vznikem trhliny Act = = 0,5 · 0,55 · 1 = 0,275 m2. Pro stadium raných trhlin se předpokládá efektivní pevnost betonu v tahu hodnotou fct,eff = 0,5 fctm = 1,45 [MPa]. Předpokládané vyztužení je z profilu Ø16 mm. 1/2015

❚

As,,min,12 = −

B12 2

+

⎛B ⎞2 ⎜ 12 ⎟ − C12 = 0, 001 8 [m2] , ⎜ 2 ⎟ ⎝ ⎠

Ohybové namáhání Předpokládané vyztužení opět pruty profilu Ø16 mm. Z rovnice (10) As,min,21 = −

⎛ B ⎞2 + ⎜ 21⎟ − C21 = 6, 03 [m2], ⎜ 2 ⎟ 2 ⎝ ⎠

B21

kde B21 = –0,000 084 6 a C21 = –3,12 · 10–7. Z rovnice (12) As,min,22 = −

⎛ B ⎞2 + ⎜ 22⎟ − C22 = 0, 000 8 [m2], ⎜ 2⎟ 2 ⎝ ⎠

B22

kde B22 = –0,000 141 a C22 = –5,22 · 10–7. Rozhodující minimální plocha výztuže je 800 mm2. Výpočtem pomocí tabulky 7.2CZ se stanovilo minimální vyztužení


75

❚



Ø16/250 mm, As = 804 mm2 (viz [6]). Výpočtem pomocí tabulky 7.2CZ se získá prakticky stejný výsledek. MINIMÁLNÍ PLOCHA VÝZTUŽE PRO OMEZENÍ Š Í Ř K Y T R H L I N Z AT Í Ž E N É H O P R V K U

Při posouzení minimálního vyztužení při kvazistálé kombinaci zatížení se obvykle vychází z vyztužení vypočteného při mezním stavu únosnosti. Na rozdíl od raných trhlin známe tedy plochu výztuže As. Prvním krokem je stanovení polohy neutrální osy a napětí ve výztuži. Pro obdélníkový průřez oboustranně vyztužený je poloha neutrální osy xir (podle obr. 5) ⎡ 2 x ir = ⎜ α e As1 + As2 (α e − 1) + 2b α e As1d + As2d2 (α e − 1) − ⎣ ⎤ (13) − α e As1 + As2 (α e − 1) ⎟ / b , ⎦

( (

) )

(

)

plocha průřezu s trhlinou Air = bxir + αe(As1 + As2) ,

(14)

moment setrvačnosti průřezu s trhlinou Iir =

bx ir3 3

(

+ α e As1 d − x ir

2

) + (α

e

)

− 1 As2 ( d2 − x ir )2 .

(15)

Napětí v tažené výztuži se vyjádří vztahem ⎡N x −d⎤ σ s1 = ⎜ kd + Nkd xir − e ir ⎟α , Iir ⎦ e ⎣ Air M resp. σ s = α e kd ( d − xir ) . Iir

(

)

(16)

Proměnné viz obr. 5. Šířka trhlin se stanoví podle vztahu ( kt = 0,4) ⎛ 0, 34 k2 G Ac,eff ⎞ ⎟· w k = ⎜⎜ s3 + ⎟ A ⎝ ⎠ s1 ⎛ ⎞ f A 1 ⎜ · σ s − 0, 4 ct,eff c,eff − 0, 4α efct,eff ⎟⎟ . ⎜ As1 Es ⎝ ⎠

(17)

Nutno ověřit podmínku (7b) ⎛ ⎞ f A ⎜σ − 0, 4 ct,eff c,eff − 0, 4α f ⎟ ≥ 0,6σ . e ct,eff ⎟ s ⎜ s A s1 ⎝ ⎠

V oblastech s kontrolovanou šířkou trhlin, je vzdálenost výztužných prutů omezena podle napětí ve výztuži hodnotami v Tab. 7.3CZ (viz [6]) a obr. 6. Pro stanovení maximální vzdálenosti trhlin sr.max je uvedeno omezení v článku 7.3.4(3) [1]. Vzdálenost jednotlivých prutů výztuže by neměla být menší než 5(c + ϕ /2) (kde c je betonová krycí vrstva a ϕ je průměr výztužných prutů) (obr. 7 a 8). Pokud není splněna maximální vzdálenost výztužných prutů do 5(c + ϕ /2), norma [1] uvádí jiný vztah pro maximální vzdálenost trhlin sr,max = 1,3 (h – x), přitom by však hodnota sr,max měla být větší, než hodnota získaná podle vztahu (8). V oblastech s kontrolovanou šířkou trhlin by vzdálenost jednotlivých prutů výztuže neměla být větší než 5(c + ϕ /2). Vliv velikosti průměru výztuže Z grafu na obr. 9 je zřejmé, že minimální plocha výztuže je optimální při malých průřezech výztužných prutů. Při nevhodně zvoleném průměru prutu může být až dvojnásobná minimální plocha výztuže pro omezení šířky trhlin. Zde je nutné navíc uvážit maximální vzdálenosti prutů podle Tab. 7.3CZ [1] a podle článku 7.3.4(3) [1]. Z konstrukčního hlediska je přijatelná minimální vzdálenost mezi výztužnými pruty cca 100 mm. Většinou je nutné pruty stykovat přesahy a i v místech přesahů by měla být světlá vzdálenost mezi výztužnými pruty taková, aby se betonová směs po uložení dala příslušně zhutnit (např. u desek). Vliv velikosti betonové krycí vrstvy Zavedením upraveného součinitele k3 do návrhu národní přílohy normy [1] se při zvětšování tloušťky betonové krycí vrstvy zmenšil nárůst minimální plochy výztuže pro tlusté prvky – viz [7]. Z grafu na obr. 11 je zřejmé, že minimální plocha výztuže pro omezení šířky trhlin naroste při zvětšení třídy betonu až o 10 %. Třída betonu je dána vlivem prostředí, při návrhu minimální výztuže pro omezení šířky trhlin je vhodné navrhovat minimální třídy betonu podle vlivu prostředí. REDUKCE VZNIKU RANÝCH TRHLIN

Pozn.: Přibližný návrh výztuže při omezení šířky trhliny je uveden v lit. [10]. K αe podrovněji v 3. části článku.

Posouzení šířky trhlin při kvazistálé návrhové kombinaci Uvažujeme stejný průřez. Ohybový moment při kvazistálé kombinaci je Mkd = 260 kNm. Z řešení mezního stavu únosnosti je navržené vyztužení Ø16/100 mm (As = 2 000 mm2). Z rovnice (13) xir = 0,098 m, z rovnice (15) Iir = 0,002 2 m4 a z rovnice (16) σs = 282 MPa. Šířka trhlin se stanoví ze vztahu (17) w k = 0,000 29 m Ověření podmínky (7b) (εsm – εcm) · Es = 191,1 ≥ 0,6 σs = = 169,3 [MPa]. Šířka trhlin při kvazistálé zatěžovací kombinaci pro vyztužení Ø16/100mm vyhovuje. 76

V L I V J E D N O T L I V Ý C H PA R A M E T R Ů N A M I N I M Á L N Í PLOCHU VÝZTUŽE

Vznik trhlin a jejich šířku lze minimalizovat vhodnými technologickými, stavebně-technickými a konstrukčními opatřeními. Technologická opatření (z hlediska betonu) vedou ke snižování vyvíjeného tepla při tuhnutí a tvrdnutí betonu, k omezení množství cementu a k nízkému vodnímu součiniteli. Stavebně technologická opatření jsou především pečlivé a dostatečné ošetřování betonu v raných stadiích. Konstrukční opatření: • minimalizování průřezových změn desek a stěn, • minimalizování výškových změn v úrovni základové spáry, • minimalizování vrubů, prostupů a míst s koncentrací napětí, • minimalizování tření v základové spáře (kluzné fólie apod.). DALŠÍ METODY OMEZENÍ VZNIKU A ŠÍŘKY TRHLIN

Obvykle omezujeme vznik, popřípadě šířku trhlin spárami (pracovní spáry, jalové spáry) a dilatacemi. Jalové spáry představují lokální zmenšení únosnosti průřezu, tím vzniknou trhliny v předpokládaných místech, které se následně vhodně ošetří. Pracovní spáry vycházejí z technologických možností realizace konstrukce a z požadavku minimalizace napětí z vynucených přetvoření. Pracovní spáry musí být


❚

1/2015



7

Ac,eff

B w šířka trhlin

B předpokládaná vzdálenost trhlin sr,max = 1,3(h-x) C předpokládaná vzdálenost trhlin sr,max = k3c+k1k2k3k4φ /ρp,eff

h- x hc,eff

c

h

φ

A skutečná šířka trhliny

neutrální osa

x

6

❚

C

A

povrch taženého betonu

5(c +φ/2)

Obr. 6 Maximální vzdálenost výztužných prutů podle Tab . 7.3CZ [6] ❚ Fig. 6 Maximum distance of reinforcement bars according to Tab. 7.3CZ [6]

8 šířka trhliny střední hodnota v úrovni výztuže >5(c +φ/2)

Obr. 7 Šířka trhliny wk na povrchu betonu v závislosti na vzdálenosti prutů výztuže podle [1] ❚ Fig. 7 Crack width wk on concrete surface in relation to the distance from bars according to [1]

wk

>wk

Obr. 8 Šířka trhlin v oblasti výztuže ❚ Fig. 8 Cracks width in the area of reinforcement bars 9 Minimální plocha výztuže As [mm2]

Obr. 10 Minimální plocha výztuže As [mm2] při změně betonové krycí vrstvy 20 až 100 mm – příklad ❚ Fig. 10 Minimum area of reinforcement As [mm2] according to concrete cover in the range 20 mm – 100 mm – example Obr. 11 Minimální plocha výztuže As [mm2] při změně třídy betonu – příklad ❚ Fig. 11 Minimum area of reinforcement As [mm2] according to the concrete class – example

1/2015

❚

2000 1750

TAH/0,3m OHYB/0,3m TAH/0,4m OHYB/0,4m TAH/0,5m OHYB/0,5m

1500 1250 1000 750 500 250 8

10

10

12

14 16 18 20 22 Průměr výztužných prutů [mm]

25

28

32

Vliv třídy betonu v raném stadiu pro vznik trhlin 3500

Z ÁV Ě R

Šířka trhlin stanovená výpočtem je hodnota založená na jistých předpokladech. Vzhledem k velkým rozdílům mezi jednotlivými přístupy, ať už normovými nebo experimentálními, je jasné, že šířku trhliny nelze stanovit jednoznačně. To vyplývá z fyzikální podstaty vzniku a šíření trhliny v betonových konstrukcích. Proto je nutné vnímat vypočtenou šířku trhliny nikoliv jako fyzikální skutečnost, ale spíše jako jakousi reprezentativní hodnotu, která se porovnává s limitní hodnotou pro zajištění daného kritéria stanovenou příslušným předpisem svázaným s výpočtovými předpoklady, pro zajištění daného kritéria. Minimální plocha výztuže je důležitá pro zajištění dostatečné duktility konstrukce a pro omezení šířky trhlin na přijatelnou míru. Minimální plocha výztuže nemůže eliminovat trhliny z nekvalitně zrealizované konstrukce, je dostatečná pouze při správně provedené betonáži a vhodném ošetřování betonové směsi po uložení. Minimální plocha výztuže neřeší rovněž trhliny vzniklé z předčasného či ne-

2250

0

Minimální plocha výztuže As [mm2]

schopny v konečném stadiu přenášet všechny vnitřní síly v daném místě konstrukce jako ostatní části konstrukce.

2500

3000 2500

TAH/0,5m OHYB/0,5m

2000

TAH/0,75m OHYB/0,75m TAH/1,0m OHYB/1,0m

1500 1000 500 0

11

20

C16/20

30

40

C20/25

50 60 70 80 Betonová krycí vrstva [mm]

C25/30

C30/37

C35/45

C40/50

90

C45/55

100

C50/60

2000

Minimální plocha výztuže As [mm2]

Obr. 9 Minimální plocha výztuže As [mm2] při průměru výztužných prutů – příklad ❚ Fig. 9 Minimum area of reinforcement As [mm2] according to the diameter of bars – example

1800 1600 1400

TAH/0,3m OHYB/0,3m TAH/0,4m OHYB/0,4m TAH/0,5m OHYB/0,5m

1200 1000 800 600 400 200 0

C16/2

C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 Třída betonu


77


❚


vhodného zatížení konstrukce v průběhu realizace stavebního díla. Z grafů je navíc patrno, že minimální plocha výztuže při namáhání ohybem je výrazně menší než při namáhání tlakem. V některých předpisech jsou obě hodnoty podobné, viz např. [3]. Proto je vhodné při namáhání především ohybem nezapomínat ani na případný vliv vznikajících tahů, které mohou být i v tomto případě rozhodující. Tento příspěvek byl vypracován za podpory grantu TA 02010837 Víceúčelový demontovatelný železobetonový prefabrikovaný stavební systém. Ing. Jiří Šmejkal, CSc. ŠPS statická kancelář 332 01 Tymákov 353 tel.: 608 548 788 e-mail: [email protected] prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Fakulta stavební ČVUT v Praze Katedra betonových a zděných konstrukcí Thákurova 7, 166 29 Praha 6 tel.: 224 354 633, 602 825 789

Literatura: [1] EN 1992-1-1: Eurocode 2: Design of concrete structures – Pert 1-1: General rules and rules for buildings, CEN, December 2005 [2] ČSN EN 1992-1-1: Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI, listopad 2006 [3] DIN EN 1992-1-1: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion Stahl- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Bemessungsregeln un Regel für den Hochbau; včetně německého NA:2011-01 [4] Lohmayer G, Ebeling K. (2004): Weisse Wannen einfach und sicher, Konstruktion und Asführung wasserdurlässiger Bauwerke aus Beton, 6. überarbeitete Auflage. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf [5] Vinkler M., Procházka J. (2014): Porovnání výpočtů šířky trhlin dle různých přístupů, Beton TKS 02/2014, str. 72–78 [6] Šmejkal J., Procházka J. (2014): Výpočet šířky trhlin, Beton TKS 06/2014, str. 68–76 [7] Šmejkal J., Procházka J. (2014): Výpočet minimálního množství výztuže pro omezení šířky trhlin podle změny v národním aplikačním dokumentu k ČSN EN 1992-1-1, Betonářské dny 2014 [8] DAfStB Heft 400, Beuth Verlag GmbH, Berlin 1994, ISBN 978-3-410-65800-9 [9] DAfStB Heft 600, Beuth Verlag GmbH, Berlin 2012, ISBN 978-3-410-65218-2 [10] Kohoutková, A., Procházka, J., Vašková, J. (2014): Navrhování železobetonových konstrukcí. Příklady a postupy; Česká technika, Nakladatelství ČVUT v Praze, ISBN 978-80-01-05587-8

e-mail: [email protected]

REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ B E T O N O VÁ FA S Á D A PROPOUŠTĚJÍCÍ SVĚTLO, BERLÍN, NĚMECKO

ná technologie dovoluje aktivovat a řídit RGB-LED vlákna vložená do betonu pomocí počítače nebo i jen smartphonu. Fasáda tak může měnit svůj barevný vzhled dle aktuálního přání majitele či nájemce prostor. Z velkorozměrových betonových bloků s optickými vlákny jsou po měsíčním ošetřování nařezány panely o maximálních rozměrech 1 500 × 500 × 20 mm. Po vyleštění obou stran panelů propouští vysoce kvalitní betonové desky světlo z jedné strany na druhou. Kvalita betonu dosahuje až hodnot pevnostní třídy C40/50 s hustotou 2 400 kg/m3. Cena za nařezané a vyleštěné desky se pohybuje od 300 do 600 Euro/m2 v závislosti na kvalitě. Roye A.: Light-transmitting concrete facade, Berlin, Germany, Concrete Engineering International, January 2015, pp. 28–30

Od svého představení v roce 2006 bylo použití světlo propouštějícího betonu snem mnoha architektů. Jejich rozlet byl limitován jeho cenou a nejasnostmi kolem autorských práv. Zdá se, že vše je vyřešeno. Článek prezentovaný v časopise CEI představuje nejnovější realizaci v berlínské čtvrti Prenzlauer Berg navrženou studiem Wolf Architekten. Během dne je fasáda obchodu elegantně šedá a s postupujícím večerním šerem začne do okolí svítit barvami. Součas-

78

NĚMECKO-FINSKÉ BETONÁŘSKÉ SYMPOZIUM 2014

Finská asociace designérů Ornamo společně s finským svazem výrobců betonu uspořádali v srpnu 2014 Betonářské sympozium. Týdenní workshop přivedl dohromady deset profesioná-

lů z oblastí umění, designu a architektury z Německa a Finska. Cílem jejich společného snažení bylo navrhnout a realizovat umělecká díla a designové produkty na téma udržitelné prostředí a jeho vyjádření v betonu. Betonářské sympozium navazovalo po roce na akci „Schale und Fern“ uspořádanou v německém Ulmu. Na obě akce přijela polovina účastníků z Německa a polovina z Finska. Jedním z cílů takových setkání je budování mezinárodních sítí spolupráce, možností společného vývoje „od nápadu k produktu“, a tím otvírání nových možností zaměstnání pro umělce a designéry. Téma workshopu „environmental art“ se promítlo v navržených betonových fasádách, plotech nebo 3D architektonických objektech a povrchových strukturách. Pro umělce to byla příležitost pracovat s reálným betonem a seznámit se tak s jeho vlastnostmi a chováním jak z pohledu technologa materiálu, mechanického chování, tak i výtvarného vyjádření. Technologie práce s betonem a jeho materiálové chování v různých podmínkách je stále pro většinu umělců neznámé teritorium.

Saarinen S.: Saksa-Suomi Betonisymposium 2014 idyllisessä Elisaaressa, Teemana ympäristötuotteet ja-taide, Betoni 3-2014, pp. 68–71


❚

1/2015

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

VZPOMÍNKA NA ING. JOSEFA KUBÍČKA, CSC. (1937 AŽ 2015) Josef Kubíček se narodil v Rokytnici v Orlických horách, v rodině řídicího učitele místní školy. Vyrůstal se dvěma sestrami v harmonickém prostředí, které bylo základem jeho celoživotní dráhy. Odborné vzdělávání zahájil na Železniční střední škole v Letohradě, potom pokračoval na Vysoké škole železniční v Praze. Studoval na Fakultě stavebně-provozní a již zde se zaměřil na část stavební, konkrétně mosty. Proto po absolvování vysoké školy, v roce 1961, přišel do Projektové správy Staveb silnic a železnic, mostního oddělení a od tohoto roku trvalo naše přátelství. Podílel se na řadě projektů mostů podniku SSŽ, od Zbraslavského přes Vltavu a silniční nadjezd v Nymburce, až po železniční parapetní rám v Železném Brodě. Již tehdy prokázal své inženýrské schopnosti, svědomitost, zájem o prohlubování znalostí i jejich publikaci a vysokou pracovní výkonnost. Jeho další osud ovlivnila závěrečná zahraniční exkurze VŠŽ, kdy se v Drážďanech seznámil s mladou Němkou Gudrun, která mířila na studia medicíny do Brna. Známost přerostla v manželství a hluboký celoživotní vztah. Josef Kubíček následoval svou ženu do její vlasti, kde promovala v roce 1966, na univerzitě v Rostocku. V letech 1964 až 1974 pracoval ve Stralsundu jako projektant betonových mostů ve státním podniku EIBSw, od roku 1966 jako vedoucí oddělení. Na svém kontě měl řadu velmi působivých monolitických mostů středních rozpětí, většinou s půdorysnou křivostí, ale i velké prefabrikované mosty přes mořské úžiny a letmo betonovaný most přes Labe v délce 900 m. Politická situace tehdejší doby v NDR byla příčinou návratu celé rodiny do ČSR. V roce 1974 Josef Kubíček nastoupil do Pragoprojektu, pobočky Liberec. V letech 1975 až 1990 byl vedoucím mostního oddělení v Liberci, s přerušením dvou let, mezi zářím 1982 a červnem 1984, kdy se podílel na činnosti Pragoprojektu v Iráku na SORB v Bagdadu. Pracoval jako zkušený projektant při návrzích mostů a podle slov ředitele Pragoprojektu a iniciátora celé činnosti, Ing. Tvrzníka, CSc, patřil k těm, kteří svojí prací přispěli k prestiži a respektu československých inženýrů. Řadu stavebních objektů z tohoto období, které vznikly pod jeho vedením, lze rozdělit do několika skupin; na mosty silniční i železniční, železobetonové lávky, opěrné zdi a tunely. Nejvýznamnější činnost byla zaměřena na prefabrikaci mostních konstrukcí a její racionalizaci. Příkladem je spřažená spojitá konstrukce mostu v Bílém Kostele s dvanácti poli I-73 délky 30 m a další spřažené mosty s I nosníky, již se zmenšenými šířkami přírub, bez jejich spojení. Prefabrikovaná opěrná zeď, na silnici I/10 u Kbelu byla speciálním řešením, podobně jako prefabrikované, 12 m vysoké stěny hloubeného silničního tunelu v Liberci. V letech 1986 až 1989 spolupracoval na řešení státního VÚ pro MD „Zvýšení jednorázové a trvalé zatížitelnosti silničních mostů“, kde byl řešitelem části pro jednorázovou zatížitelnost.

1/2015

❚

V lednu roku 1991 založil mostní projektovou kancelář „Kubíček Consult Liberec“, v které pokračoval dál ve své pracovní činnosti až do svého odchodu 4. ledna 2015. Ta sestávala z optimalizací realizačních dokumentací pro zhotovitele a z vlastních inovativních projektů mostů, především mostních prefabrikátů typů MK-T, které nahradily řady prefabrikátů KA-73 i I-73. Prvním a velmi zdařilým objektem byla estakáda v Pardubicích, o šesti polích, délky 149 m, z let 1993 a 1994 (obr. 1). V letech 1995 a 2002 byly nosníky inovovány v 2. a 3. generaci a rozšířeny i pro železniční mosty, s označením MK-T-ČD. Z těchto nosníků lze vytvářet i konstrukce spojité s příčníky nad pilíři, monolitickými, případně s prefabrikovanou spodní částí, umožňující osazení na ložiska. Spolupráce s firmou Valbek, spol. s r. o., spočívala v technické poradenské činnosti, technické kontrole projektů mostů a ve zpracování řady „Technických informací“. Od roku 2002 bylo již vypracováno deset obsáhlých publikací zabývajících se zemním tlakem na konstrukce a piloty, mostními opěrami, vrubovými klouby, nosníky MK-T, mosty integrovanými, zakřivenými a železničními na vysokorychlostních tratích, hloubenými tunely a haváriemi mostů. O všech svých významných projektech i studijních pracích pravidelně informoval technickou veřejnost v odborných časopisech a na domácích i zahraničních konferencích. Počet publikací dosáhl k roku 2014 šesti desítek titulů. Josef Kubíček byl osobností v každém směru, s všeobecným zájem o kulturní i společenské dění, velmi pracovitý a houževnatý a osobně statečný. Kamarád v každém ohledu, na kterého bylo možno se spolehnout, a tak zůstane v naší paměti. Karel Dahinter Obr. 1

Estakáda na závodišti v Pardubicích

1


79

AKTUALITY

❚

TOPICAL SUBJECTS

SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR BETON A PRODUKTY PRO BYTOVOU A OBČANSKOU VÝSTAVBU Odborný seminář Termín a místo konání: 5. března 2015, Brno Kontakt: www.betonuniversity.cz

MODERNÍ TRENDY V BETONU III. – PROVÁDĚNÍ BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Odborný seminář Termín a místo konání: 12. března 2015, Ústí nad Labem Kontakt: www.betonuniversity.cz

ČSN EN 206 A DALŠÍ NOVÉ STANDARDY PRO VÝROBU A ZKOUŠENÍ BETONU Odborný seminář Termín a místo konání: 19. března 2015, Ostrava 26. března 2015, Praha Kontakt: www.betonuniversity.cz, www.svb.cz, www.cbsbeton.eu

TECHNOLOGIE BETONU 1 Školení ČBS Akademie Předpokládaný termín a místo konání: 20. března 2015, TU Ostrava Kontakt: www.cbsbeton.eu

TECHNOLOGIE BETONU 2015 13. konference Termín a místo konání: 9. dubna 2015, Jihlava • Přísady do betonu • Příměsi do betonu Kontakt: www.cbsbeton.eu

MOSTY 2015 20. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 23. až 24. dubna 2015, Brno • Mostní objekty v ČR – výstavba, správa a údržba, normy • Mosty v zahraničí • Mosty v ČR – věda a výzkum • Mosty v ČR – projekty a realizace Kontakt: http://www.sekurkon.cz/kurz/9909

SANACE 2015 25. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 14. a 15. května 2015, Brno Kontakt: www.sanace-ssbk.cz

22. BETONÁŘSKÉ DNY Konference s mezinárodní účastí Termín konání: 25. a 26. listopadu 2015 Kontakt: www.cbsbeton.eu (místo bude upřesněno)

ZAHRANIČNÍ KONFERENCE A SYMPOZIA BETONTAGE 59. betonářské dny Termín a místo konání: 24. až 26. února 2015, Neu-Ulm, Německo Kontakt: http://www.betontage.de

ELEGANCE IN STRUCTURE IABSE konference Termín a místo konání: 13. až 15. května 2015, Nara, Japonsko • Elegant structures and aesthetic design • Historical structures • New application of materials to structure • Innovations of analysis, design, and construction • Smart solutions to mitigate natural disasters • New technological advances on sustainability • New structural form Kontakt: www.iabse.org/Nara2015

CONCRETE – INNOVATION AND DESIGN fib symposium Termín a místo konání: 18. až 20. května 2015, Kodaň, Dánsko • Civil works • Conservation of structures • Innovation in buildings, new material and structures

80

• Analysis and design, modelling of concrete • Life cycle design • Safety and reliability Kontakt: www.fibcopenhagen2015.dk

WORLD TUNNEL CONGRESS 2015 Termín a místo konání: 22. až 28. května 2015, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: www.itacroatia.eu

NANOTECHNOLOGY IN CONSTRUCTION – NICOM5 5. mezinárodní symposium Termín a místo konání: 24. až 26. května 2015, Chicago, USA • Production, functionalization and performance of nanomaterials: nanoparticles, nanotubes and novel polymers • Investigation of the internal structure and properties of construction materials at the nanoscale and relation of these parameters to materials performance at the macroscale • Instrumentation, techniques, and metrology for nanoscale investigation of construction materials • Nanomodification of construction materials, including functional films and coatings • Nanotechnology for high-strength and highperformance materials • Nanomaterials for ultimate improvement of durability • Self-repairing, smart and intelligent nanostructured materials • Photocatalysis, air-purifying and self-cleaning materials Kontakt: www.nicom5.org

MULTI-SPAN LARGE BRIDGES Mezinárodní konference Termín a místo konání: 1. až 3. července 2015, Porto, Portugalsko • Landmark projects; Conceptual design; Innovative construction methods; Special foundations and geotechnical site investigations; Life cycle; Monitoring & maintenance & management; Incidents and accidents; Logistics; Durability; New materials and special devices; Extreme loads; Rehabilitation; Operational risk analysis; Safety and serviceability; Structural analysis. Kontakt: http://paginas.fe.up.pt/~mslb2015/

APPLICATIONS OF STATISTICS AND PROBABILITY IN CIVIL ENGINEERING 12. mezinárodní konference Termín a místo konání: 12. až 15. července 2015, Vancouver, Kanada • Uncertainty, statistics and probability • Decision analysis • Risk assessment • Statistical investigation and probabilistic modelling • Reliability methods • Structural reliability • Probabilistic modelling in engineering • Natural hazard modelling • Probabilistic seismic hazard • Life-cycle analysis • Human and organizational factors • Application Kontakt: http://icasp12.ubc.ca

FUTURE VISION IASS sympozium Termín a místo konání: 17. až 20. srpna 2015, Amsterdam, Nizozemsko Kontakt: http://www.iass2015.org

CONSTRUCTION MATERIALS – PERFORMANCE, INNOVATIONS AND STRUCTURAL IMPLICATIONS – CONMAT'15 5. mezinárodní konference Termín a místo konání: 19. až 21. srpna 2015, Whistler, Kanada • High volume fly ash concrete; Fiber reinforced concrete; High performance concrete; Self compacting concrete; Shotcrete; Life cycle costing; Structural health monitoring; FRPs in structural strengthening; Smart materials; Engineered composites; Concrete admixtures; Thin sheet products; Fire resistance; Concrete durability; Blast mitigation and protection of

structures; Specialized wood products; Recycling etc. Kontakt: http://conmat15.ic-impacts.com

STRUCTURAL ENGINEERING – PROVIDING SOLUTIONS TO GLOBAL CHALLENGES Konference IABSE Termín a místo konání: 23. až 25. září 2015, Ženeva, Švýcarsko • Climate Change and the Energy Challenge • Global Engineering Challenges • Breakthrough Technologies • Urbanisation and Growth Kontakt: http://www.iabse.org/IABSE/Events/ Geneva_2015

CCC 2015 11. Středoevropský betonářský kongres Termín a místo konání: 1. a 2. října 2015, Hainburg, Rakousko • Fibre-reinforced concrete or prestressed concrete • Self compacting-, high performance- or ultra high performance concrete • Sprayed or innershell concrete • Prefabricated concrete • Recycled concrete or concrete of tunneling excavation • Concrete for maintenance • Concrete for energy savings or for geothermal energy • Better environment with concrete • Planning & construction for traffic infrastructure and building construction Kontakt: http://ccc2015.at/

CONCRETE REPAIR, REHABILITATION AND RETROFITTING – ICCRRR 2015 4. mezinárodní konference Termín a místo konání: 5. až 7. října 2015, Lipsko, Německo • Concrete durability aspects • Condition assessment of concrete structures • Modern materials technology • Concrete repair, rehabilitation and retrofitting • Performance and health monitoring • Education, research and specifications Kontakt: http://www.iccrrr.com/

CONCRETE SPALING DUE TO FIRE EXPOSURE 4. mezinárodní workshop Termín a místo konání: 8. až 9. října 2015, Lipsko, Německo Kontakt: http://www.iccrrr.com/

FRACTURE MECHANICS OF CONCRETE AND CONCRETE STRUCTURES – FRAMCOS – 9 9. mezinárodní konference Termín a místo konání: 22. až 25. května 2016, University of California, Berkeley, California, USA Kontakt: www.framcos.org

fib PH.D. SYMPOSIUM 11. mezinárodní symposium Termín a místo konání: 29. srpna až 1. září 2016, Tokio, Japonsko Kontakt: bude oznámen

fib SYMPOSIUM Termín a místo konání: 21. až 23. listopadu 2016, Cape Town, Jižní Afrika Kontakt: bude oznámen

fib SYMPOSIUM Termín a místo konání: 13. až 17. června 2017, Maastricht, Nizozemsko Kontakt: bude oznámen

fib CONGRESS 2018 Termín a místo konání: 6. až 12. října 2018, Melbourne, Austrálie Kontakt: www.fibcongress2018.com


❚

1/2015

Získejte titul na beton!

www.betonuniversity.cz ODBORNÍ PARTNEŘI:

Central European Congress on Concrete Engineering

MEDIÁLNÍ PARTNEŘI:

HAINBURG 2015

Firemní prezentace

Zapište se i Vy na semináře vypsané v 6. ročníku Beton University, které jsou zařazeny do akreditovaných vzdělávacích programů v projektech celoživotního vzdělávání ČKAIT i ČKA, a získejte „titul na beton“. Pro rok 2015 jsme připravili tři semináře. Nově zařazené jsou semináře ČSN EN 206 a další nové standardy pro výrobu a zkoušení betonu (spolupořadatelé: Česká betonářská společnost ČSSI a Svaz výrobců betonu ČR) a Beton a produkty pro bytovou a občanskou výstavbu. Na předchozí ročník navazuje seminář Moderní trendy v betonu III. – Provádění betonových konstrukcí. Úplný program seminářů, registrační formulář a další informace naleznete na www.betonuniversity.czt,POUBLU

CCC MEMBER COUNTRIES

The 11th Central European Congress on Concrete Engineering

1.–2. 10. 2015

Innovative Concrete Technology in Practice Fibre-reinforced Concrete or Prestressed Concrete • Self Compacting-, High Performance- or Ultra High Performance Concrete • Sprayed or Innershell Concrete • Prefabricated Concrete • Recycled Concrete or Concrete of tunneling excavation • Concrete for Maintenance • Concrete for energy savings or for Geothermal Energy • Better environment with Concrete • Planning & Construction for Traffic Infrastructure and Building Construction

Important Dates

• 15 April 2015 Deadline for submission of summaries in English NEW DEADLINE

• 30 April 2015 – Information of acceptance or refusal of the papers • 06 June 2015 – Deadline for submission of the full paper in English

http://www.ccc2015.at

Firemní prezentace

Main topics

Všechny stavby spojuje jedno. Cement.

www.svcement.cz

2015 POZEMNÍ STAVBY

Recommend Documents