Možnosti intenzivnějšího průniku oceli do stavebních konstrukcí

METAL 2001

15. - 17. 5. 2001, Ostrava, Czech Republic

Možnosti intenzivnějšího průniku oceli do stavebních konstrukcí Boris Sommer Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava, e-mail: [email protected] Abstract Low proportion of steel construction in the Czech building industry as compared with the industrially advanced countries. The causes and possibilities of changing this unfavourable situation. The preferences of steel against the alternative constructional materials. Traditional and new fields of much more dynamic steel expansion into engineering construction. Singlefamily houses (cottages) and multi-family houses (dwelling houses). The fundamental change in the supply policy of world steel companies: they are aimed by goal-directed and prospecting marketing from the supply of simple formed semiproducts (rolled section, tubes, plates, sheet metal, strips) to the development, production and supply of whole constructional systems with higher added value (e. g. steel frame structures for slim floors and walls). The importance of systematic actuation on the public opinion, designing centres and building companies (lobbing) by the steel producers and their associations (e. g. International Iron and Steel Institute in Brussels). Some examples of steel creative applications in the building industry. 1. Úvod Tvůrci staveb od nepaměti využívají pestrou paletu naprosto odlišných materiálů, ať již z pohnutek ryze technických (zabezpečení spolehlivé statiky staveb), ekonomických (funkce stavby a finanční možnosti stavebníka) či estetických (význam stavby a její vhodné zasazení do určitého prostředí). Architekti, projektanti, výpočtáři a stavitelé znají základní vlastnosti těchto materiálů a snaží se tvůrčím způsobem využívat jejich předností pro rozmanité účely stavebnictví. Mnohé stavební materiály se však v poslední době prudce vyvíjejí a nabídkou užitných vlastností a inovovanou sortimentní skladbou jsou svými výrobci cíleně přizpůsobovány soudobým i výhledovým potřebám stavebního průmyslu. K těmto materiálům patří nesporně i ocel, která se kromě tradičních konstrukcí a staveb začíná prosazovat při rekonstrukci starších objektů, jakož i ve výstavbě nízkopodlažních rodinných domků, vícepodlažních obytných domů, školních budov, hotelů, motelů, uličního mobiliáře, sportovních staveb, rekreačních objektů apod., kde začíná úspěšně konkurovat tradičním a osvědčeným stavebním materiálům, dřevu, cihlovému zdivu a železobetonu. Podíl ocelových konstrukcí v České republice je však zatím mnohem nižší než v průmyslově vyspělých zemích [1] a v některých segmentech stavebnictví je téměř zanedbatelný. Tak v roce 1988 (novější údaje nejsou k dispozici) se z celkové výroby oceli spotřebovala pouhá 3 % na ocelové konstrukce a 10 % bylo využito jako výztuž do betonu. [2]. Země sdružené do ECCS (European Convention for Constructional Steelwork) dosahují v průměru 4,8 % s minimem u Rakouska (1,6 %) a maximem u Holandska (12,6 %). V našem příspěvku se pokusíme na základě ověřených zahraničních zkušeností naznačit možnosti znatelnějšího průniku oceli do stavebních konstrukcí, což může přinést nejen nové podněty pro obohacení výrobního sortimentu, ale i rozšíření odbytových možností českého ocelářství, které vykročilo na bolestnou cestu restrukturalizace.

-1-

METAL 2001


2. Přednosti stavebních ocelových konstrukcí Vzhledem k tomu, že v přednášce na symposiu Metal ´99 jsme se velmi podrobně zabývali ekologickými souvislostmi výběru stavebního materiálu [3], nehodláme se dnes touto problematikou, byť staví ocel jako stavební materiál do neobyčejně příznivého světla, podrobněji zabývat. Stačí snad poukázat na přírodní podstatu oceli a její surovinový zdroj železnou rudu. Železo, z chemického hlediska základ oceli, je čtvrtým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. Ve srovnání s ostatními konstrukčními materiály je energetická náročnost výroby oceli poměrně nízká. Neobyčejně silnou zbraní oceli se jeví její téměř nekonečná recyklace: kolem 40 % oceli se dnes vyrábí ze šrotu, což šetří neobnovitelné přírodní zdroje. Jako jediný konstrukční materiál disponuje ocel od roku 1998 objektivně vypracovanou LCI-databází životního cyklu (life cycle inventory), která vychází z 20 mil. údajů 55 závodů 37 ocelářských společností z celého světa [4, 5]. Tato databáze kvantifikuje použití přírodních zdrojů, energetickou náročnost a veškeré další ekologické důsledky finálních ocelářských produktů za jejich celý životní cyklus, čímž poskytuje konstruktérům a projektantům neocenitelný nástroj pro výběr vhodného materiálu. Nepřehlédnutelné jsou i přednosti ekonomické, jejichž podstatou je výhodný poměr výkonnosti (užitných vlastností) k ceně a dlouhodobá cenová stabilita ocelářských produktů. Jestliže na světovém trhu cena cementu vzrostla za posledních 25 let o něco více než na dvojnásobek, tak válcovaný materiál se prodává na úrovni 90 % cen z roku 1974. Tyto neobyčejně příznivé cenové relace vyplývají jednoznačně z hlubokých metalurgických a technologických přeměn, které se promítly do zjednodušení a zkrácení celého výrobního řetězce [6]. Rozsáhle by se dalo psát o technických přednostech oceli, které jsou rovněž důsledkem zásadního přerodu ocelářských technologií a umožňují dnes výrobcům oceli přejít od tradičních dodávek jednotlivých komodit (válcovaných profilů, pásů, plechů, trubek apod.) na dodávky ucelených konstrukčních uzlů či systémů s vyšší přidanou hodnotou (např. stropních desek, stěnových rámů, celistvých obytných buněk). Pro názornou ukázku jsme vybrali systém lehkých ocelových konstrukcí Surebuild vypracovaný za finanční podpory Evropské komise největším britským ocelářským gigantem British Steel (dnes nadnárodní společnost Corus), a to ve spolupráci s dalšími tuzemskými i zahraničními organizacemi [7]. V rámci evropského demonstračního projektu Mega 5 byl postaven prvý třípodlažní dům v Oxfordu, v němž se během bydlení monitorují veškeré nezbytné údaje, jimiž se budoucí kupci mají přesvědčit o výhodnosti těchto domů [8]. Podstata konstrukčního systému Surebuild spočívá v průmyslové výrobě rámů svařovaných z lehkých ocelových profilů na základě CAD projekce, a to na míru podle potřeb zákazníka. Uveďme heslovitě charakteristické rysy tohoto systému: • certifikační standardy systému významně zjednodušují schvalovací řízení projektu a výstavby, • výrazné zkrácení doby výstavby na 5 až 6 týdnů, • rozsáhlým testováním ověřené konstrukční, tepelné, zvukové a ohnivzdorné vlastnosti systému, • softwarem přesně vypočtený počet ocelových rámů a spojovacích prvků pro stavebníkem požadovanou půdorysnou plochu, • lehká konstrukce a její vysoká tuhost zjednodušují a zlevňují zakládání staveb i v náročnějším a méně únosném terénu, • nižší náklady na dopravu stavebního materiálu na staveniště, • montáž bez nároků na jeřáby či jiná těžká zvedací zařízení, neboť na manipulaci s lehkými rámy vystačí nejvýše dva pracovníci,

-2-

METAL 2001


•

naprosto suchý, na rozmarech počasí nezávislý stavební systém; po vztyčení a zakrytí je možné nejpozději do tří dnů zahájit vnitřní práce, • systém je použitelný pro jakýkoliv druh fasády podle přání stavebníka; pro obložení vnitřních stěn se doporučuje sádrokarton, • téměř neomezené uspořádání vnitřního prostoru lehce přemístitelnými a nenosnými příčkami usnadňuje pozdější rekonstrukce, přístavby a případné využití podkroví, • vysoká rozměrová přesnost místností usnadňuje vnitřní design a instalaci modulárního nábytku, jakož i veškeré instalace, • základní konstrukční prvky (za studena tvářené otevřené profily C a U) o tloušťce od 1,2 mm (dělicí příčky) do 2,4 mm (nosné obvodové stěny) poskytují stavbě velkou pevnost a dostatečnou tuhost, • důmyslně pozinkovaný povlak zaručuje dlouhodobou (nejméně stoletou) odolnost proti korozi, • speciální izolací se zabraňuje vzniku tepelných mostů a kondenzaci par, • vhodně volenou izolační výplní stěn lze dosáhnout až 38%ní úspory paliva na vytápění. Systém Surebuild se mezitím natolik osvědčil, že se objevily prvé realizované projekty [9], z nichž jsme jako ukázku vybrali jedno rodinné sídlo na obr. 1, z něhož si lze učinit představu o podstatě konstrukčního systému, vztyčování ocelové konstrukce a výsledném díle. Poněkud odlišný konstrukční systém experimentálního rodinného domku zvolil největší český výrobce oceli, Nová huť, a. s., Ostrava [10, 11]. Základem řešení se stal prostorový ocelový skelet z C, U a čtvercových uzavřených profilů o tloušťce 2,5 až 4 mm (obr. 2), které jsou rovněž vyrobeny (profilovány) tvářením za studena, ale vzhledem ke své tloušťce z levnějších polotovarů – z pásů válcovaných za tepla. Zvolené profily nevyžadují v našich podmínkách značně nákladné pozinkování a umožňují volbu systému s většími roztečemi příčných nosných vazeb od 3,9 do 4,5 m, což vymezuje i vnitřní uspořádání objektu. Spotřeba ocelových konstrukčních prvků pro tento prototyp činí asi 3 300 kg, tedy 25 kg/m2 zastřešeného půdorysu obytné části, přístřešku pro auto a převislé části podélné stěny.Všechny montážní styky ocelových profilů jsou šroubované. Vnější obvod domku je navržen jako vyzdívaný nenosný sendvičový plášť, který nejlépe odpovídá představám potenciálních českých stavebníků (obr. 3). Možný je i jiný typ opláštění. Příznivě vyznívá cena domku, která v roce 1999 byla vykalkulována do jednoho milionu Kč. Průkopnická snaha Nové huti nevyzněla zřejmě naprázdno, když se našla i stavební firma (VOKD Ostrava), která nabízí zájemcům typovou řadu s osmi domky včetně využití podkroví a nevylučuje ani další varianty podle požadavků stavebníků [12]. Prvá z nich se vztahuje k úpravě prototypu na nízkoenergetický domek: dokonalejším opláštěním se podařilo výrazně snížit tepelné ztráty z 6,6 kW na 2,62 kW. Jsme si plně vědomi toho, že v této kapitole jsme ani zdaleka nepoukázali na všechny přednosti plynoucí z důmyslného využívání oceli ve stavebních konstrukcích. Případné zájemce o velmi podrobně a zasvěceně zpracované podklady odkazujeme na domovskou stránku již dříve zmíněného Evropského spolku pro ocelové konstrukce ECCS [13]. 3. Příčiny nízkého uplatňování oceli ve stavebních konstrukcích Pro objektivní přístup k této problematice si je třeba uvědomit, že stavební ocelové konstrukce představují poměrně široký rejstřík dosti různorodých staveb, jak o tom podává svědectví tabulka 1 [2]. Opomeneme-li elektrárny, pak je zřejmé, že nejmenší podíl zaujímá ocel ve skeletech obytných budov. Kde hledat příčiny tohoto, pro ocelářský průmysl nesporně nepříznivého stavu? Podle našeho názoru je to především psychická záležitost, kdy si většina lidí spojuje ocel, zejména u nás na základě přednostního budování těžkého průmyslu v druhé polovině -3-

METAL 2001


Obr. 1. Rodinné sídlo vybudované podle konstrukčního systému surbuild: dokončená stavba (nahoře), montáž ocelového skeletu (uprostřed), ocelový skelet: A – střecha. B – prvé podlaží, C – přízemí

-4-

METAL 2001


Obr. 2. Ocelový skelet demonstračního domku Nové huti, a. s., Ostrava: 1 – vnější ocelové sloupy, 2 – vnitřní ocelové sloupy, 3 – průvlaky, 4 – vrcholová vaznice, 5 - zavětrování

Obr. 3. Prototyp rodinného domku Nové huti, a. s., Ostrava Tabulka 1. Skladba výroby ocelových konstrukcí v zemích ECCS v roce 1994 v %

Průmyslové haly 46

Skelety obytných budov 2

Skelety ostatních budov 35

Druh konstrukce ZemědělMosty ské stavby a vodní stavby 5 5

-5-

Elektrárny

Věže a stožáry

Celkem

1

6

100

METAL 2001


minulého století právě s touto sférou a jejími nepříznivými důsledky v podobě devastace krajiny velkými továrními a zemědělskými objekty nevalné estetické hodnoty a nepohlíží na ocel jako přijatelný materiál pro poskytnutí útulného domova, ať již v obytném domě či rodinném domku. Dřevo, cihla, kámen, beton, sklo, plast, to je zřejmě výčet stavebních materiálů v mysli prostého občana. Dále je to nesporně záležitost značného informačního vakua, kdy široká veřejnost není vystavena soustavnému mediálnímu náporu o zásadních změnách a revolučních zvratech ve výrobě oceli, zaměřenému nikoliv na technologické či metalurgické podrobnosti těchto inovací, ale na jejich neobyčejně příznivé důsledky ve prospěch a pro blaho každého občana, tedy na lidskou dimenzi oceli a její nové aplikační možnosti vyplývající z podnětného konkurenčního prostředí ostatních materiálů. Opomenout nelze ani profesní připravenost tvůrců, architektů, projektantů, stavitelů, tedy těch, kteří rozhodují o materiálovém pojetí obytných objektů. Jejich tvorba je s velkou pravděpodobností i odrazem zaměření jejich vzdělání, jak konečně napovídá i průběh rozpravy na 32. valném shromáždění IISI v roce 1999. Na dotaz z auditoria proč se používá tak málo ocelových konstrukcí v pozemním stavitelství, jeden z hlavních řečníků, Charles H. Thornton z USA, odpověděl, že na univerzitách se mladí lidé téměř výlučně učí stavět s betonem, takže stavění s ocelí je ve výuce neomluvitelně opomíjeno[14]. Nemohu posoudit, zda to platí v plném rozsahu i o našem vysokém školství. Odrazem skutečností naznačených v předchozích třech odstavcích je pak i jistá míra konzervatismu v činnosti stavebních firem a organizací, jejichž pracovníci jsou vesměs svými znalostmi, schopnostmi, řemeslnými dovednosti, a tím i myšlením uzpůsobeni pro práci s tradičními stavebními materiály. Tomu pochopitelně odpovídá i strojní a nástrojové a další vybavení firem, dlouhodobě zavedená technologie výstavby klasickými postupy, malá flexibilita a neochota měnit zavedený styl práce, přizpůsobit se novým stavebním či spíš montážním postupům. Jedna ze stěžejních příčin vyplývá zřejmě i z dobře organizované a fungující železobetonové loby mezinárodního dosahu, která u nás, bohužel, nenachází přiměřeného a respektovaného soupeře ze strany sjednocené fronty výrobců oceli. Stačí si jen letmo prohlédnout konstrukční systémy většiny v posledních letech budovaných nákupních středisek, továrních hal (např. společnosti Phillips v Hranicích), jimž jednoznačně vévodí železobeton, který se po dosloužení těchto objektů bude jen obtížně a s mimořádnou energetickou náročností na jeho rozdrcení recyklovat. 4. Možnosti zvýšení podílu ocelových stavebních konstrukcí Návod k dosažení tohoto cíle je zdánlivě jednoduchý a spočívá především v soustředěném úsilí k postupné eliminaci příčin současného stavu uvedených v předchozí kapitole. Dle našeho názoru by to mělo být burcující pro dvě uskupení, která se zabývají jak výrobou oceli, tak i projektováním, výrobou a montáží ocelových konstrukcí: 1. Hutnictví železa, a. s., 2. Česká asociace ocelových konstrukcí. Pro orientaci v jejich společném úsilí považujeme za účelné podělit se o některé náměty a zkušenosti obdobných zahraničních institucí, jejichž činnost je zaměřena do několika oblastí, o nichž se dále rozepisujeme. 4.1 Soustavné ovlivňování veřejného mínění Představuje jeden z rozhodujících kroků a děje se na vysoké profesionální úrovni všemi dostupnými mediálními kanály. Není tedy určitě levnou záležitostí, ale nepochybně se setkává s příznivým ohlasem, takže se vyplácí. Na konkrétních příkladech závěrečného článku výrobkových řetězců, tedy na produktech, s nimiž se, mnohdy zcela nevědomky, v každodenním životě setkává prostý občan od narození až do svého skonu, právě na nich, na jejich užitných vlastnostech, na jejich prospěšnosti pro udržitelný rozvoj lidské civilizace,

-6-

METAL 2001


právě na nich se dokládá současná i výhledová potřeba oceli, prezentují se její všestranné výhody technické, ekonomické a se zvláštním důrazem i její nezvratný ekologický potenciál. Například v jednom z nejrozšířenějších a nejprestižnějších německých deníků, Frankfurter Allgemeine Zeitung, se občas objeví rozsáhlá příloha, v níž se široká veřejnost dozvídá o nových výrobcích německého ocelářství a jejich praktickém uplatnění ve finálních produktech. Velkoryse pojatou propagační a reklamní kampaň rozvíjí od roku 1997 americký ocelářský průmysl, a to s cílem informovat širokou veřejnost o přednostech svých výrobků a o pozitivním vývoji tohoto odvětví. Průzkum veřejného mínění totiž vyjevil, že vědomosti občanů o oceli a ocelářském průmyslu jsou naprosto nedostatečné a navíc dosti zkreslené. Průměrný Američan spojuje ocel nejvýše se znečisťováním životního prostředí a vůbec netuší, jaké obrovské finanční prostředky vynakládá ocelářský průmysl na jeho ochranu a s jakým recyklačním potenciálem je spjat každý výrobek z oceli. Rozsáhlá kampaň s rozpočtem 100 mil. dolarů by měla tento nepříznivý stav zásadně změnit a vylepšit oceli její pošramocenou pověst ve veřejnosti [15]. Veškeré informační a propagační aktivity, koordinovaně řízené a populární formou šířené, jsou zaštítěny heslem Každý občan – náš potenciální zákazník, což platí zejména o tak závažné celoživotní záležitosti, jakou je nesporně bydlení. Právě pro tyto účely vydává Sdružení amerických ocelářů (AISI – American Iron and Steel Institute) údajně až 1,6 mil. dolarů ročně, a to na rozmanité akce podporující myšlenku ocelových skeletů pro bytovou výstavbu [16]. Zástupci AISI představili již v roce 1997 v centru Clevelandu prototyp rodinného domku, který by se měl stát startovací základnou jejich úsilí. Byl postaven v součinnosti s humanitární organizací Habitat for Humanity a na slavnostním aktu byly klíče od tohoto domku předány osamělé matce se dvěma dětmi. Obě organizace usilují již od roku 1994 o to, aby i méně majetné rodiny si mohly postavit vlastní domek, anebo starší domek za přijatelnou cenu rekonstruovat. Dá se to vyjádřit sociálně motivovaným heslem Vlastní bydlení v ceně nájemného. Vůdčí úlohu v tomto tažení za dostupným vlastním bydlením sehrává bývalý americký prezident Jim Carter s chotí [17]. 4.2 Ovlivňování odborné veřejnosti Tato úžeji pojatá činnost je zaměřena u ocelových stavebních konstrukcí do řad architektů, projektantů, stavitelů, stavebních firem, tedy těch, kteří stojí na počátku rozhodování o materiálové a konstrukční koncepci daného objektu a v závěrečné fázi zajišťují jeho výstavbu. Na mezinárodní úrovni tyto vysoce odborné aktivity všestranně pokrývá již několikrát zmíněné sdružení IISI se sídlem v Bruselu, které již léta šíří v několika jazykových mutacích graficky přitažlivé brožury, z nichž jedna řada je zaměřena právě k ocelovým konstrukcím [9]. S cílem objektivizace obsahu těchto publikací se na nich výlučně autorsky podílejí tvůrci prezentovaných staveb, tedy architekti, projektanti a stavitelé. O významu této činnosti svědčí kupř. to, že v Německu se jí zabývají čtyři organizace: Stahl-Informations-Zentrum (organizace německého ocelářského průmyslu), Bauen mit Stahl Stavět s ocelí – organizace evropských ocelářských společností a Německého svazu ocelových konstrukcí), Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (Informační středisko o nerezavějících ocelích, které sdužuje na 50 členů z oblastí, které se jakýmkoliv způsobem dotýkají výroby, prodeje, zpracování, povrchového zušlechťování a marketingu těchto ušlechtilých ocelí) a Studiengesellschaft Stahlanwendung (Společnost pro studium využití oceli založená již v roce 1968 německým ocelářským průmyslem). Poslední seznam těmito společnostmi vesměs zdarma šířených publikací různého zaměření (nejedná se o články v odborných časopisech) čítá bezmála 140 položek, mezi nimiž zaujímá přední místo velmi obšírná a působivá dokumentace o uplatnění oceli ve stavebnictví [18].

-7-

METAL 2001


Ani to však našim německým sousedům nestačí, a tak firmy vyrábějící ocelové domky a ocelářské podniky založily na podzim v roce 1999 akciovou společnost Stahl-Wohnungsbau (Bytová výstavba z oceli), jejíž stěžejním záměrem je všestranná podpora bytové výstavby s větším podílem ocelových konstrukčních prvků [19]. Již v loňském roce stačila vydat několik informačních letáků s cennými odkazy na další informační zdroje [20, 21], z nichž jeden pojednává o 30 ocelových stavbách na nedávno dokončené Světové výstavě Expo 2000 v Hannoveru [22]. Ve Spojených státech působí na tomto úseku Residential Advisory Group (Poradní skupina pro bydlení), která v roce 1997 disponovala pro poradenskou činnost částkou 8 mil. dolarů [16]. Dalším prvkem v ovlivňování odborné veřejnosti jsou nesporně architektonické soutěže vypisované významnými ocelářskými podniky anebo jejich sdružením, což se stalo pravidlem v Německu [23] a Velké Británii [24]. Do téže kategorie nutno přiřadit i tematicky přesně nasměrované semináře [25], konference a symposia [26], přičemž některé z nich, byť nejednou i s nedostatečným ohlasem ze strany stavebních podniků a organizací, se konaly i u nás. 4.3 Ovlivňování obsahu vzdělávání Tato činnost se vztahuje na všechny úrovně vzdělávacího systému, jak nás o tom rovněž přesvědčují zahraniční příklady. Ve Velké Británii se ocelářský průmysl zaměřil vhodně zpracovanými učebními pomůckami na děti ve věku od 4 do 7 let (Objevování oceli), od 7 až 11 let (Ocel v tvém životě) a od 11 až 16 let (Design oceli). Představitelé ocelářského průmyslu dále pořádají na školách besedy s učiteli a žáky [27], a to nejen na odborných školách. V Německu pravidelně vydává tamní Spolek hutníků (VDEh – Verein der Deutschen Eisenhüttenleute) Slabikář oceli (Stahlfibel), který zdarma šíří do sítě středních škol [28]. Společnost Corus rozeslala v loňském roce programové soubory na CD-ROM osmi univerzitám Spojeného království, v nichž se studentům architektury dostává nejnovějších informací o využití barevně předupravených (prefinished) výrobků z oceli. Tímto krokem navazuje Corus na vzdělávací přednáškový kurs o všestranné výhodnosti těchto ocelových produktů, jímž prošlo od roku 1995 sotva uvěřitelných 5000 studentů. Z průzkumné studie vyplynulo, že před tímto kursem pouze nepatrná část studentů (4 %) věděla o těchto špičkových produktech ocelářského průmyslu [29]. Na posluchače architektury a stavitelství jsou zaměřeny i nejnovější aktivity německého ocelářského průmyslu, jehož představitelé přicházejí mezi studenty a besedují s nimi o přednostech oceli v bytové výstavbě. Součástí těchto početně navštěvovaných akcí na půdě vysokých škol jsou i výstavky bohatě dokumentující nejnovější aplikační příklady z výstavby rodinných domků, obytných domů a rekonstrukcí panelové výstavby [20]. Tvorba budoucích architektů a stavitelů je též cíleně ovlivňována pravidelným vypisováním architektonických soutěží orientovaných na nekonvenční uplatnění oceli v přesně vymezených výrobkových skupinách. Účast v těchto soutěžích je pochopitelně omezena výlučně pro studenty těchto oborů. V roce 1998 byla vypsána ve Velké Británii soutěž na informační panel autobusových zastávek odolný proti vandalům [24] a v roce 2000 v Německu soutěž na nový stavební systém pro bytovou výstavbu Atmosfaire [21]. 4.4 Nové pojetí a nasměrování marketingu Marketing výrobců oceli se dnes neomezuje na pouhý průzkum trhu pro jednotlivé polotovary (např. vývalky), ale na vyhledávání nových aplikací produktů v ucelenějším systému, který přináší prospěch jak přímému výrobci ve vyšší přidané hodnotě, tak i odběrateli v dokonalejším produktu, zjednodušujícím a urychlujícím (například) konečnou montáž. Typický příklad představuje projekt zcela nového materiálového a technologického

-8-

METAL 2001


pojetí automobilové karosérie ULSAB (ultra light steel auto body), k němuž spojilo své síly a nemalé prostředky (22 mil. dolarů) 35 významných ocelářských společností z 18 zemí z celého světa [30], ale zadání – naprosto netradičním technickým řešením podpořit vůdčí postavení ocli v konstrukci automobilových karosérií - řešila konstrukční kancelář Porsche Enginnering Service Inc. v USA. Jedině správně zaměřeným marketingem lze najít nová odbytiště ocelových polotovarů, jak lze prokázat na celé řadě příkladů z poslední doby. V USA, Japonsku a Austrálii se to týká sektoru rodinných domků [31], ve Švédsku odklonu od tradičního materiálu při výstavbě škol – dřeva, a jeho nahrazení ocelí [32], ve Spojených státech a na Kubě rychlé výstavby sítě hotelů, motelů a zařízení pro zdravotní péči [33, 34]. Účinný marketing potřebuje výrobkové inovace a posun k finálním článkům výrobkového řetězce. Současně se dbá o to aby vývoj nových výrobků a jejich použití pronikaly do povědomí široké veřejnosti [35], jak jsme konečně nastínili v části 4.1. Nové výrobky a nové myšlenky, které se rodí v ocelářském průmyslu, se musejí rychle šířit do všech průmyslových odvětví. Nejvyšší účinnosti může tento průnik dosáhnout při cílevědomém propojení na možné potřeby zákazníků. Snad bude v této souvislosti prospěšné poukázat na několika, jen stručně komentovaných příkladech, kterak se s tímto problémem vyrovnává světový ocelářský průmysl směrem k potřebám stavebnictví. 5. Výrobkové inovace ocelářského průmyslu pro stavebnictví Významným konstrukčním prvkem všech vícepodlažních budov je podlaha, která svým provedením (tloušťkou a hmotností) určuje celkovou výšku budovy, zatížení základů, způsob rozvodu médií a svou volnou plochou (bez podpěr) i disponibilitu vnitřního uspořádání objektu. Příkladnou inovací je podlahový systém slim floor (tenká podlaha), jehož princip a jednoduchá montáž jsou zřejmé z obr. 4, 5 a 6 [36], takže ho snad není třeba blíže popisovat. Sytém se vyznačuje tím, že kromě velice úsporného nosného ocelového skeletu z I-nosníků a šroubových spojů využívá důmyslně i dutinových podlahových tvárnic z předpjatého železobetonu. I v tom – snášenlivosti a přizpůsobivosti jiným konstrukčním materiálům - se projevuje velká přednost oceli. Z podnětu ocelářských společností navržený systém slim floor přináší tyto výhody: ! nižší projekční náklady ! prefabrikované dílce z oceli a předpjatého betonu ! snadná instalace rozvodu médií včetně topení a klimatizace v dutinách podlahy ! po zalití svislých nosníků betonem až 90minutová požární odolnost ! jednoduché a rychlé spojení zkracuje montážní čas ! nezávislost na povětrnostních podmínkách Systém je standardizován pro rozpon 7,2 až 7,8 m; případné zvětšení je možné až po podrobnějším statickém propočtu. Jeho flexibilita vyplývá i z jednoduché zaměnitelnosti železobetonových tvárnic pásy trapézového plechu zalitými tenkou vrstvou betonu. Z obr. 5 je patrné, že železobetonové podlahové tvárnice spočívají na dolní, rozšířené přírubě nesouměrného nosníku. V této podobě se až donedávna nedal válcovat, a tak se pracně vyráběl přivařením širokého pásu k polovině I-nosníku. Dnes už je ovšem možné přejít na provedení válcované (obr. 7), které je o 30 % lehčí a svým konstrukčním provedením snižuje náklady na stavbu podlahy. Neobyčejně náročná technologie válcování, vliv ochlazování na distorzi velmi štíhlé stojiny nosníku a možnosti narovnání v posledních průchodech válcovací tratě, to vše bylo úspěšně vyřešeno matematickým modelováním metodou konečných prvků na univerzitách v Oxfordu a Sheffieldu. Provedené studie naznačily a provozní výsledky plně prokázaly, že šířka užší příruby nemůže podkročit 60 % šířky větší příruby. Nosníky se válcují v závodě Teeside

-9-

METAL 2001


britsko-holandské ocelářské společnosti Corus na univerzální třístolicové tandemové trati s automatickým řízením rozměrů AGC (automatic gauge controll) [37].

Obr. 4. Základní konstrukční prvky systému slim floor

Obr. 5. Příčný průřez podlahovým systémem slim floor

- 10 -

METAL 2001


Obr. 6. Nástin montáže podlažního systému slim floor

Obr. 7. Nesouměrný nosník svařovaný (vlevo) a válcovaný (vpravo)

Obr. 8. Nesouměrný nosník s naválcovaným kosočtverečným reliéfem

Další vývojový krok představuje nesouměrný nosník opatřený na dosedacích plochách naválcovaným kosočtverečným reliéfem, obvyklým protiskluzovým prvkem standardních podlahových plechů (obr. 8), který zajišťuje kombinovaný účinek s podlahovou tvárnicí bez dříve nezbytného vzájemného spojení [38]. Nový podlahový systém slimdek, vyvinutý rovněž společností Corus, je považován za nejvýznamnější inovaci ocelových konstrukcí v posledních 40 letech. Další významná inovace, která se váže k podlahovým systémům vícepodlažních budov, se zrodila za podpory společnosti Corus Tubes [39], která vyrábí trubky, a to pod názvem shear conus (smykový kužel). Spojovací prvek usnadňující přenos smykového napětí od lité betonové podlahy na sloupy z ocelových trubek (obr. 9), byl vyvinut firmou Shear Conus Ltd. a je velice podrobně popsán včetně názorných obrázků na její domovské stránce [40]. Trubkovou objímkou vyztužený kuželovitý prstenec je volně posuvný podél sloupu, k němuž se v potřebné výšce podlahy přivařuje. Smykový kužel je mimořádně efektivní konstrukční prvek, v němž po ztuhnutí betonu vznikají membránová tahová a tlaková napětí. Navrženým ocelovým systémem se snižuje výška podlaží, zvyšuje využitelná plocha podlahy a podstatně se zkracuje doba výstavby ve srovnání s železobetonovým sloupem. Náročné zkoušky provedené na Imperial College v Londýně vyústily ve všech případech k vzniku prasklin v železobetonové podlahové desce, - 11 -

METAL 2001

Obr. 9. Smykový kužel na trubkovém sloupu


Obr. 10. Válcovaný X-profil na základové pilíře

zatímco spojovací prstenec z oceli zůstal neporušený. Firma Shear Conus Ltd. získala na tento konstrukční prvek patent a zamýšlí umožnit jeho licenční výrobu v celém světě. Zmínky zasluhuje i masivní profil ve tvaru písmene X (obr. 10), který začala válcovat pro základové pilíře norská firma Fundia [41], a to jako náhradu pilířů železobetonových pro kamenitá podloží a na takových staveništích, kde nelze přemísťovat vyhloubenou zeminu, anebo je tam omezena hladina hlučnosti při zatloukání pilířů, tedy v těsné blízkosti jiných staveb či konstrukcí. Zatloukání X-profilů se děje s nižší rázovou energií než u železobetonových pilířů a je méně hlučné, což je zvlášť významné v prostředí blízko nemocnic anebo tam, kde se dá procovat jen v noci. Velký průřez těchto profilů zajišťuje dostatečnou odolnost proti ohybu a zaručuje nepatrný úbytek průřezového modulu následkem koroze ve srovnání s tradičními ocelovými pilíři nebo H-nosníky. Válcují se na univerzální válcovací trati společnosti Fundia v městě Mo i Rana ve třech průřezových rozměrech: 155 x 23, 180 x 24 a 200 x 30 mm. Po expedici do továrny společnosti ve švédském Smedjebackenu se profily řežou na požadovanou délku a upravují se jejich konce. Na horní konec se nasazuje ochranná hlavice k rozložení zátěže beranidla a na dolní konec hrot usnadňující pronikání pilíře do zeminy. X-profily se běžně dodávají s neupraveným povrchem, ale možné jsou i různé druhy povrchové úpravy včetně pozinkování. Zvažují se další možnosti uplatnění těchto profilů jako otevřené sloupy v budovách a jako pilíře silničních svodidel. Velká pozornost se v posledních letech věnuje požární odolnosti ocelových stavebních konstrukcí, která patřila donedávna – spolu s nízkou korozní odolností – k jejich nepominutelným slabinám. I v této oblasti se však ukazuje, že vlastnosti oceli se dají stále ještě vylepšovat a přizpůsobovat na míru požadavkům konstruktérů. Japonská ocelářská společnost NKK obdržela od ministerstva výstavby certifikát pro uplatnění ocelových trubkových sloupů s betonovou náplní. Ty nemusí být opatřeny obvyklým protipožárním povlakem, anebo jeho tloušťka může být významně snížena, což ve svých důsledcích zjednodušuje výstavbu a ve srovnání s dutými sloupy bez betonové náplně zvyšuje odolnost proti zemětřesení [42]. K obdobným výsledkům vedly rozsáhlé zkoušky 90minutové a 120minutové požární odolnosti podle požadavků ISO provedené ve Velké Británii, kdy se prokázalo, že může být zmenšen i příčný průřez těchto plněných sloupů, které tak mohou nákladově konkurovat sloupům z otevřených profilů [43].

- 12 -

METAL 2001


6. Možnosti českého ocelářského průmyslu Český ocelářský průmysl si je nepochybně vědom významu stavebnictví pro odběr svých produktů, jak o tom svědčí i podpora některých aktivit z posledního období, o nichž se zmiňujeme i v našem příspěvku. Většina dodávek však zatím směřuje v podobě tradičních výztužných prvků do železobetonu, zatímco jen menší část se uplatňuje v ocelových stavebních konstrukcích. Žádoucí změna tohoto stavu je jistě možná inovací výrobního programu v jednotlivých ocelářských subjektech. Z osvědčených zahraničních zkušenost však vyplývá, a to i ve státech naši velikosti (např. Švédska), že nejvyšší účinnosti na tomto poli se dosáhne soustředěním prostředků a koordinovaným úsilím jednotlivých výrobců a dalších zainteresovaných institucí, a to na vysoce profesionální úrovni. Tuto úlohu by mohla převzít a. s. Hutnictví železa v součinnosti s Českou asociací ocelových konstrukcí a těmi vysokými školami, jichž se tato problematika úzce dotýká. Zvážit by se měla ve všech souvislostech i tak citlivá záležitost, jakou nesporně představuje ustavení ocelářské loby, zvlášť významné pro rozvoj tohoto regionu. Další náměty, podrobněji vesměs rozvedené v předchozích kapitolách, předkládáme jen v heslovitém náznaku: ! soustavné ovlivňování veřejného mínění všemi dostupnými mediálními prostředky ! trvalé ovlivňování odborné veřejnosti (architektů, projektantů, stavebních firem) ! přesně cílené zásahy do výchovy a vzdělávání nastupující inženýrské a technické generace ! vypisování architektonických soutěží na tvůrčí a nekonvenční uplatňování stavebních ocelových konstrukcí ! vyhledávacím marketingem usilovat o nová odbytiště oceli ve stavebnictví a v tomto směru orientovat i vlastní výzkumnou základnu ! V nejbližších letech se zaměřit na intenzivnější průnik ocelových konstrukcí přednostně do těchto konkrétních oblastí: 1. bytová výstavba (rodinné domky a nízkopodlažní obytné domy) se zvláštním zřetelem k nestabilnímu podloží (poddolovaná a záplavami ohrožená území), 2. revitalizace a humanizace sídlišť: střešní nástavby, zpestření vzhledu panelových domů (např. montáží obytných balkonů, lodžií a jiných slohotvorných prvků), drobné stavby občanské vybavenosti uvnitř domovních bloků), 3. uliční mobiliář, tedy vše, co souvisí s vybavením tohoto veřejného prostranství (osvětlení, zastávky hromadné dopravy, zábradlí, svodidla, dopravní značky, reklamní poutače apod.) a co může přispět k vylepšení jeho vzhledu. Na závěr zdůrazněme, že cílem těchto snah a tendencí není pouhé zvyšování dodávek oceli, jak by se na prvý pohled mohlo zdát, ale prezentace všech předností oceli ve světle soudobých technických, ekonomických a ekologických požadavků se zvýrazněním i jejího estetického náboje. Ocel tu vystupuje jako materiál usnadňující udržitelný rozvoj lidské společnosti. 7. Závěr Příspěvek poukazuje na poměrně nízký podíl ocelových stavebních konstrukcí v České republice ve srovnání s průmyslově vyspělými zeměmi. Podává se v něm rozbor příčin tohoto stavu a naznačují i cesty k jeho změně na základě neustále vylepšovaných a inovovaných vlastností produktů ocelářského průmyslu. Posuzuje se význam ovlivňování veřejného mínění, odborné veřejnosti a způsobu vzdělávání ze strany ocelářských společností a jejich sdružení na národní a mezinárodní úrovni. Nové pojetí vyhledávacího marketingu a dodavatelské politiky ocelářských společností vede k přechodu od dodávek polotovarů k dodávkám ucelených konstrukčních systémů s vyšší užitnou a přidanou hodnotou. Na

- 13 -

METAL 2001


základě příkladů z jejich vývoje a zavádění v zahraničí se předkládají náměty k většímu průniku oceli do stavebních konstrukcí v podmínkách České republiky. Literatura [1] Achilova pata oboru. Ocelové konstrukce, 2000, č. 2. s. 27. [2] BROŽ, P. Oceli pro výrobu konstrukcí. In Sborník z 8. mezinárodního metalurgického symposia METAL ´99, Ostrava : Tanger, s. r. o., aj., 1999, 2. díl, s. 17-24. [3] SOMMER, B. Současné trendy uplatňování oceli ve stavebnictví. Ibid, s. 1-8. [4] IISI completes life cycle inventory. Ironmaking and Steelmaking, 1998, vol 25, č. 2, s. 91-92. [5] http://www.worlsteel.org./environment/env_life/42097.html. [6] SOMMER, B. Ocel jako prvořadý konstrukční materiál mocného inovačního a ekologického potenciálu. Ocelové konstrukce, 2000, č. 2, s. 38-39. [7] European project on steel houses. Ironmaking and Steelmaking, 1995, vol. 22, č. 5, s. 338. [8] Safe as steel houses: BS joins with Europe´s demonstration project. Steel Times, 1997, č. 12, s. 495. [9] Innovations in steel - Residential construction around the world. Brussels : IISI, 1996, 37 s. [10] ULMANN, J. aj. Přínos mezioborové spolupráce VZÚ NH, a. s., k řešení problematiky vyššího využití oceli v bytové výstavbě. In Sborník z 8. mezinárodního metalurgického symposia METAL ´99, Ostrava : Tanger, s. r. o., aj., 1999, 2. díl, s. 27-35. [11] ULMANN, J. aj. Ocel ve výstavbě rodinných domků. Ocelové konstrukce, 2000, č. 1, s. 18. [12] KVIATKOVSKÝ, R., VARMUŽA V. VOKD vám postaví rodinné domky typu Nová huť O. K.-03 – úprava na nízkoenergetický dům. Střechy, pláště, izolace, 2001, č. 3, s. 50-51. [13] http://www.szs.ch/merits/inhalt_e.html. [14] AMELING. D. Main points of the technical discussion at the 32nd Annual General Meeting of the IISI. Metalurgical Plant and Technology International, 1999, vol 22, č. 1, s. 46-47. [15] Reklamní kampaň začíná. Hutnické listy, 1997, č. 12, s. 46-47. [16] Workshop pro bydlení ´98. Hutnické listy, 1998, č. 3, s. 43. [17] Ocelový dům se stává skutečností. Hutnické listy, 1997, č. 12, s. 45. [18] Schriftenverzeichnis – Ausgabe Mai 2000. Düsseldorf : Stahl-Information-Zentrum. 2000. 49 s. [19] Aktionsgemeischaft Stahl-Wohnungsbau gegründet. Stahl und Eisen, 2000, č. 2, s. 104. [20] Newsletter Aktiongemeischaft Stahl-Wohnungsbau, 2000, č. 1. [21] Ibid, č. 2 [22] Architektur mit Stahl zur EXPO 2000. Düsseldorf : Stahl-Informations-Zentrum, 2000. 64 s. [23] Innovativer Wohnungsbau mit Stahl. Dokumentation des Landeswettbewwerbes 98/98. Duisburg-Hamborn : Ministerium für Bauen und Wohnen des Landes NordheinWestfalen aj., 1999, č. 2, 104 s. [24] Steel Times, 1998, č. 11, s. 6. [25] Stavby z oceli – výzva pro nové tisíciletí. Sborník abstraktů z mezinárodního semináře. Praha : Hutnictví železa, EUROFER aj., 2000. Nestránkováno. [26] Kostengünstiger Wohnungsbau mit Stahl. Sborník přednášek ze symposia. Düsseldorf : Stahl-Informations-Zentrum, 2000. 67 s. [27] UK Steel Association activities ´97. Steel Times, 2000, č. 2, s. 54-60.

- 14 -

METAL 2001


[28] Stahlfibel. 1. vydání. Düsseldorf : Verlag Stahleisen, 1989. 135 s. [29] Corus raises awareness. Steel Times, 2000, č. 6, s. 204. [30] RATZEK, U, GREIS, P. Das ULSAB-Projekt: Neue Wege beim Automobilleichtbau mit Stahl. Stahl und Eisen, 1998, č. 8, s. 45-48. [31] 28. konference IISI v Colorado Springs. Hutnické listy, 1995, č. 2, s. 35-41. [32] BURSTRAND, H., HAMREBÖRK, L. Steel for healthier buidings. In Nordic Steel 1999, www.sbi.se/news-e.htm. [33] Steel favoured for building hotels, motels. www.steel.org/facts/power/bulding.htm. [34] Tourism boom in Cuba leads to hotel demand. Steel Times, 2000, č. 5, s. 161. [35] ROTHBAUER, A. Výzkum, nový výrobek a marketing. Hutnické listy, 2000, č. 12, s. 31-33. [36] Steel structure for slim floor construction. Firemní dokumentace společnosti Profil Arbed (Lucembursko), rok vydání neuveden. 16 s. [37] GREEN, J. Rolling today and tomorow . Steel Times, 1997, č. 7, s. 234 – 235. [38] Radical innovation in steel construction. Steel Times, 1997, č. 5, s. 164. [39] Corus Tubes support column. Steel Times, 2000, č. 5, s. 181. [40] Shear cones. www.shearcones.co.uk. [41] The X-piles. Steel Times, 2000, č. 5, s. 183. [41] NKK columns need no fire coating. Steel Times, 1997, č. 2, s. 42. [42] Fire tests thin down SHS columns. Steel Times, 1999, č. 2, s. 38.

- 15 -

Možnosti intenzivnějšího průniku oceli do stavebních konstrukcí

Recommend Documents