S A N A C E

3/2004

SANAC E

SPOLEâNOSTI

A

SVAZY

CO

SVAZ V¯ROBCÒ CEMENTU âR K Cementárnû 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

PODPORUJÍCÍ

âASOPIS

NAJDETE V TOMTO âÍSLE VD SLAPY –

REKONSTRUKCE P¤ELIVN¯CH POLÍ A DILATAâNÍCH SPAR

BÍLÁ

VANA

–

VùT·Í JISTOTA

A MEN·Í NÁKLADY

12/ SVAZ V¯ROBCÒ BETONU âR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel./fax: 261 215 769 e-mail: [email protected] www.svb.cz

/14

/22

TEPLOTECHNA OSTRAVA, A. S.

28/ D

LOUHODOBÉ ZKOU·KY

41/ D

YNAMICKÁ STUDIE ÎELEZOBETONOVÉHO

POPÍLKOV¯CH BETONÒ

TRVANLIVOST A PROVOZNÍ

/3

ÎIVOTNOST BETONOV¯CH MOSTÒ

–

INTELIGENTNÍ

SDRUÎENÍ PRO SANACE BETONOV¯CH 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

NÁVRH, REÁLNÁ V¯STAVBA A P¤EDPOKLÁDAN Á ÚDRÎBA

TRÁMU PO·KOZENÉHO TRHLINAMI

âESKÁ BETONÁ¤SKÁ SPOLEâNOST âSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbz.cz

AZ

SANACE, A. S.

/10

B E T O N T E C H N O LO G I E • KO N ST R U KC E • S A N AC E

C O N C R E T E T E C H N O LO GY • S T R U C T U R E S • R E H A B I L I TAT I O N

Roãník: ãtvrt˘ âíslo: 3/2004 (vy‰lo dne 15. 6. 2004) Vychází dvoumûsíãnû Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz v˘robcÛ cementu âR Svaz v˘robcÛ betonu âR âeskou betonáfiskou spoleãnost âSSI SdruÏení pro sanace betonov˘ch konstrukcí

OBSAH

Vydavatelství fiídí: Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc. ·éfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorka: Petra Johová

ÚVODNÍK /2

Zdenûk Jefiábek

TÉMA T RVA N L I V O ST

DY N A M I C K Á

A P R OV OZ N Í Î I V OT N O ST

B E TO N OV ¯C H M O ST Ò

–

I N T E L I G E N T N Í N ÁV R H ,

R E Á L N Á V ¯ STAV B A A P ¤ E D P O K L Á DA N Á Ú D R Î B A

/3

Steen Rostam

OBRAZOVÁ AZ

S A N AC E , A . S .

/10

PROFILY TEPLOTECHNA O ST R AVA , A . S .

/12

SOFTWARE N AV R H OVÁ N Í B E TO N OV ¯C H

KO N ST R U KC Í N A Î I V OT N O ST

Bfietislav Tepl˘, Pavel Rovnaník, Zbynûk Ker‰ner, Pavla Rovnaníková S Y ST É M H O S P O DA ¤ E N Í Vladislav Vodiãka

/43

Grafick˘ návrh: DEGAS, grafick˘ ateliér, Hefimanova 25, 170 00 Praha 7

S M O ST Y

/46

P R O J E KTOVÁ N Í KO N ST R U KC Í P O M O C Í SY ST É M U SCIA ESA PT 5.0 Martin Novák

SANACE VD S L A PY –

/41

Tomá‰ Plach˘

PODPORA

P¤ÍLOHA

ST U D I E Î E L E ZO B E TO N OV É H O

T R Á M U P O · KOZ E N É H O T R H L I N A M I

R E KO N ST R U KC E P ¤ E L I V N ¯C H

/49

P O L Í A D I L ATAâ N Í C H S PA R

/14

·tûpán Dvofiák, Michal Vrána

MATERIÁLY M AT E R I Á LOVÁ

A TECHNOLOGIE

–

/18

V ù T · Í J I STOTA

A M E N · Í N Á K L A DY

/22

Jifií Dohnálek D LO U H O D O B É

S H O DY U B E TO N U : Z N ù N Í

/52

Vladimír Vesel˘, Michal ·tevula

Václav Pumpr VA N A

P O S U ZOVÁ N Í

Z AVÁ D ù N Í EN 19 92-1-1 : „N AV R H OVÁ N Í B E TO N OV ¯C H KO N ST R U KC Í “ D O P R A X E – N AV R H OVÁ N Í KO N ST R U KC Í Z

IÁL SER1992 EN

P R O ST É H O

A S L A B ù V Y ZT U Î E N É H O B E TO N U Z KO U · KY P O P Í L KOV ¯C H

/56

Jaroslav Procházka

B E TO N Ò

/28

Jaroslav Bezdûk, Vladimír Moravec VLIV TRHLIN NA VZHLED Bohumír Voves Z E N T R I F I X CR

P LU S

–

B E TO N U

/31

S O F I ST I KOVA N ¯ SY ST É M

P R O S A N AC I A O C H R A N U B E TO N U

/32

Radomír ·otola

VùDA

„A L K A L I TA ,

D OT VA R OVÁ N Í

A S M R ·ËOVÁ N Í P ¤ E D PJ AT É H O B E TO N U “

P R O F . I N G . B O H U M Í R A V OV S A , D R S C . Pavla Rovnaníková A POPTÁVKA PRACOVNÍCH MÍST

–

PA R A M E T R I C K Á

/61

/62

AKTUALITY

ST U D I E

Ale‰ Florian, Jan Pûnãík

ETON

âLÁNKU

• TEC

H NOLOG I E

/36

SEMINÁ¤E,

• KONSTR

KO N F E R E N C E A SYM P OZ I A

U KC E

• SANAC

E

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

Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 www.betontks.cz Vedení vydavatelství: tel.: 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] Redakce, objednávky pfiedplatného a inzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected] Roãní pfiedplatné: 540 Kã (+ po‰tovné a balné 6 x 30 = 180 Kã), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury âR pod ãíslem MK âR E 11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinov˘ch zásilek povoleno âeskou po‰tou, s. p., OZ Stfiední âechy, Praha 1 ãj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000

A N A L¯ Z A Î E L E ZO B E TO N OV É H O

S LO U P U J E ¤ Á B OV É D R Á H Y

3B

REAKCE A P¤IPOMÍNKY âTENÁ¤Ò

NABÍDKA

A V¯ZKUM

S TAT I ST I C K Á

DOTAZY, K

Ilustrace na této stranû a na zadní stranû obálky: Mgr. A. Marcel Turic

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

•

JAKOST CERTIFIKACE

P¤EDPISÒ A PRAXE

B Á Z E O P R AV

Î E L E ZO B E TO N OV ¯C H KO N ST R U KC Í

BÍLÁ

NORMY •

Redakãní rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jifií Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (pfiedseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopfiedseda), Ing. Jan Huteãka, Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc., Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeãek, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Martin Moravãík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Pafiíková, Petr ·koda, Ing. Ervin Severa, Ing. Vlastimil ·rÛma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr ·tûpánek, CSc., Ing. Michal ·tevula, PhD, Ing. Vladimír Vesel˘, Doc. Ing. Jan L. Vítek, CSc., Ing. Miroslav Weber, CSc.

/63

3/2004

Za pÛvodnost pfiíspûvkÛ odpovídají autofii. Foto na titulní stranû: Sídli‰tû Bohnice, Praha. Autor návrhu barevné fasády: Prof. Ing. arch. L. Lábus, autor snímku: M. Linhart Beton TKS je pfiím˘m nástupcem ãasopisÛ Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVOD EDITORIAL

VÁÎENÍ

A MILÍ âTENÁ¤I

je mi velkou ctí, Ïe Vás mohu oslovit tímto úvodníkem, kter˘ se vztahuje k ãíslu na‰eho ãasopisu BETON TKS, které je vûnováno tématice sanací betonov˘ch konstrukcí. Sepisuji tento pfiíspûvek v dobû, kdy vrcholí pfiíprava dal‰ího symposia SANACE 2004, které se bude konat ve dnech 13. a 14. kvûtna 2004 v Brnû. Tato akce, kterou pofiádá jiÏ tradiãnû SdruÏení pro sanace betonov˘ch konstrukcí (SSBK), je letos pofiádána pod mottem „Sanace betonov˘ch konstrukcí ve svûtle roz‰ífiené Evropské unie“. Domnívám se, Ïe jde o velmi aktuální téma, neboÈ v dobû konání symposia budeme ãleny EU právû dva t˘dny. Toto tématické zamûfiení bylo zvoleno proto, Ïe se jedná o jedineãnou ãasovou shodu, která se nebude jiÏ opakovat, a také proto, Ïe vstup do EU je doprovázen mnoha zcela nov˘mi aspekty, které musíme respektovat. Domnívám se, Ïe v prÛbûhu na‰eho pfiibliÏování k plnému ãlenství v unii jsme mûli moÏnost pfiipravit jak sebe sama, tak se nám i plnû zharmonizovala legislativa. JiÏ del‰í dobu se zab˘váme implementací technick˘ch norem, smûrnic a pfiedpisÛ do na‰í praxe. Jde vlastnû o to, abychom v rámci nov˘ch reálií byli plnû konkurenceschopni plnit své závazky, které budou vypl˘vat z na‰í práce. Je nutno si uvûdomit, Ïe ná‰ vstup do EU nám otevírá dvefie i na dal‰í trhy (i kdyÏ ne na v‰echny a úplnû). Tento fakt ov‰em také souvisí s tím, Ïe na ná‰ trh zase mohou snáze vnikat zahraniãní firmy, které se zab˘vají nejen sanaãní tématikou. V tomto smûru budeme muset akceptovat tvrd˘ souboj s velmi vyspûlou konkurencí. V souboji pÛjde o porovnávání jasn˘ch kategorií. Je to kromû nabídky pfiíznivé ceny (kde mÛÏeme snad je‰tû nûjakou dobu poãítat s v˘hodou levnûj‰í pracovní síly v na‰em státû oproti západním státÛm), také modernost technologického vybavení, pouÏívání vyspûl˘ch materiálÛ, odbornost, flexibilita, a jistû bych mohl vyjmenovat je‰tû mnoho dal‰ích pojmÛ. V‰e se dá shrnout pod naprosto jednoduchou a v˘stiÏnou tezi: rozhodovat bude pfiedev‰ím rentabilita a produktivita práce. Na‰e plné ãlenství v EU také bude souviset s oãekáváními plynoucími z moÏnosti vyuÏívání finanãních zdrojÛ, které jsou v EU k dispozici. Zdá se, Ïe tyto finanãní zdroje jsou velmi zajímavé a jsou zamûfieny svou podstatou na okruhy, okolo kter˘ch se právû v sanacích betonov˘ch konstrukcí vût‰inou toãíme. Jde jednak o záleÏitosti t˘kající se obnovy betonov˘ch objektÛ obecnû. Zvlá‰tû pak je financování zamûfieno na projekty z oblasti infrastruktury, dále na objekty slouÏící vefiejnému sektoru, a také namnohdy jde o objekty památkovû chránûné. Na uvedené finanãní prostfiedky je ov‰em nutno umût „dosáhnout“. To se t˘ká nejen na‰ich vefiejn˘ch investorÛ – správnû odpovûdût na nabídku finanãních zdrojÛ bezchybnû formulovan˘mi programy, t˘ká se to také schopnosti dodavatelÛ sestavit kvalitní dodavatelské nabídky. V dobû po listopadu 1989 jsme vidûli ná‰ vstup do EU jako velmi vzdálen˘ horizont, kter˘ se ukazoval jako znaãnû nedosaÏiteln˘. Stálo mnoho úsilí dostat se aÏ ke k˘Ïenému cíli. Jeho dosaÏením ov‰em v‰e teprve zaãíná. Jistû nemáme jiÏ dnes se vzájemnou akceptací národÛ v EU Ïádn˘ problém. A nejen národÛ obecnû, ale totéÏ jistû platí i v komunitû odborníkÛ jak na stra2

B

ETON

• TEC

BETON

TKS,

nû zadavatelÛ, tak i na stranû dodavatelÛ. Ale budeme si muset zvyknout napfiíklad na to, Ïe kdyÏ se budeme chtít „pohádat“ o vûc se zahraniãními partnery, budeme muset mimo odborn˘ch a vûcn˘ch argumentÛ, pouÏít také nûjakého spoleãného jazyka. MÛÏeme vzít jed na to, Ïe a-priori to jistû nebude ãe‰tina … Oãekávání spojená s na‰ím ãlenstvím v EU jsou rÛzná. S odstupem nûkolika dnÛ od tohoto formálního aktu mÛÏeme s jistotou prohlásit, Ïe v noci ze 30. dubna na 1. kvûtna se nestalo v globálním mûfiítku nic pfievratného. Stále jsme to zde my, a je nutné si nyní uvûdomit na‰i odpovûdnost nyní nejen k na‰emu státu, na jehoÏ budování se v‰ichni podílíme, nyní pfiichází je‰tû dal‰í závazek vÛãi celé Evropské unii. Domnívám se, Ïe ná‰ stát ani národ se zde jistû neztratí, tak jako se neztratil dosud, v mnohdy pohnut˘ch dûjinách. KdyÏ se nyní budu chtít oprostit od pfiíli‰ okázal˘ch formulací a frází, vrátím se rád zpût o mému oblíbenému a osvûdãenému tématu, totiÏ k sanacím betonov˘ch konstrukcí. V tomto smûru jsem pfiesvûdãen, Ïe máme moÏnost ukázat – jednak jak˘ máme v tomto ohledu potenciál, jednak jak˘ potenciál je v nás (i kdyÏ ãasto zatím pouze dfiímá). Chtûl bych upozornit na fakt, Ïe SSBK se v rámci sv˘ch moÏností zapojilo do budování tohoto potenciálu, to znamená, Ïe se vlastnû zapojili v‰ichni ãlenové SSBK, kter˘ch je k dne‰ku pfiibliÏnû padesát. To je na‰e v˘znamná deviza. SSBK se zapojilo do uÏ‰í spolupráce s âBS, v rámci âBS byla vytvofiena sekce sanací betonov˘ch konstrukcí. Velmi pfiíznaãn˘ je také fakt, Ïe na posledním BETONTAGu 2004, coÏ je akce rakousk˘ch betonáfiÛ, pofiádaná ve Vídni, SSBK a âBS spolupracovaly na spoleãné úãasti, na které participovalo mnoho odborníkÛ z âR. ZároveÀ je také v˘znamn˘ fakt, Ïe po dohodû s maìarsk˘m, rakousk˘m a chorvatsk˘m betonáfisk˘m svazem, byl poloÏen základní kámen k uspofiádání úplnû nové betonáfiské konference, která by mûla b˘t poprvé uspofiádána v âeské republice v roce 2006. VáÏení ãtenáfii, dovolím si závûrem shrnout mÛj pfiíspûvek do my‰lenky: VyuÏijme co nejlépe moÏností, které nám dne‰ní doba nabízí, jak k na‰emu prospûchu, tak i k prospûchu celé Evropské unie a to nejen v oboru sanací betonov˘ch konstrukcí.

H NOLOG I E

Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc. Prezident SSBK, prokurista Infram, a. s.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

TÉMA TOPIC

TRVANLIVOST A PROVOZNÍ ÎIVOTNOST BETONOV¯CH MOSTÒ – INTELIGENTNÍ NÁVRH, REÁLNÁ V¯STAVBA

A P¤EDPOKLÁDANÁ ÚDRÎBA DURABILITY AND SERVICE LIFE OF CONCRETE BRIDGES – INTELLIGENT DESIGN, REALISTIC CONSTRUCTION AND FORESEEN MAINTENANCE S T E E N R O S TA M Nejvût‰í a nejdlouhodobûj‰í investice, které spoleãnost vynakládá, smûfiují do budov a infrastruktury. Pozornost by se v této souvislosti mûla zamûfiit nejen na vstupní stavební náklady, ale téÏ a ve vût‰í mífie na rostoucí zátûÏ, kterou pfiedstavují budoucí náklady na údrÏbu. JiÏ nyní je jasné, Ïe prudk˘ rÛst poãtu nov˘ch staveb probíhá souãasnû s nárÛstem údrÏby a pfiedãasn˘ch oprav stávajícího fondu konstrukcí. Zajistit v˘robu velmi trvanlivého betonu dnes nepfiedstavuje Ïádn˘ problém, a to i ve znaãnû agresivních a korozi podporujících prostfiedích. JenomÏe hlavním úkolem dne‰ka není zajistit v˘robu trvanlivého betonu, ale zajistit v˘robu spolehliv˘ch a trvanliv˘ch betonov˘ch konstrukcí. A to je nûco zcela jiného! Pokud se nepodafií zlep‰it a zajistit spolehlivé fungování nov˘ch konstrukcí a údrÏbu a opravy existujících, moÏnosti dal‰í generace, na‰ich vlastních dûtí, budovat prosperující budoucnost budou omezeny. Budou muset svá aktiva utrácet za opravy konstrukcí, které zdûdily po na‰í generaci! Society`s largest and most long-term investments are made in its buildings and infrastructure. Attention should therefore be drown not only to the initial construction costs but also and much more so to the growing burden of the future maintenance costs. It is now clear that the foreseen explosive growth in new constructions will coincide with the growth also in maintenance and premature repair of the existing stock of structures. There are today no difficulties in ensuring very durable concrete, also in very aggressive and corrosive environments. However, the main issue is not to ensure durable concrete but to ensure reliable and durable concrete structures, and that has proved to be a very different challenge! If major improvements in the reliable performance of new structures and in the maintenance and repair of existing structures are not introduced now, next generation, our own childrens, will be imposed limitations in their possibilities to develop their own prosperous future by having to spend their assets on repairing the structures they inherit from our generation! K O N S T R U K â N Í ¤ E · E N Í A N ÁV R H T R VA N L I V O S T I Obecnû pfiijíman˘m cílem návrhu je dosáhnout pfiijatelnou míru pravdûpodobnosti, Ïe navrhovaná konstrukce bude bûhem své plánované Ïivotnosti fungovat uspokojivû. KdyÏ projektant-statik navrhuje konstrukci, nejprve urãí zatíÏení, která konstrukce musí b˘t schopna pfiená‰et. ProtoÏe skuteãné hodnoty zatíÏení mohou b˘t rÛzné, uÏívá statik bezpeãnostní fakB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

tory. Aby zajistil, Ïe navrhovaná konstrukce pfienese v˘poãtová zatíÏení, volí urãit˘ typ konstrukãního systému, geometrii prvkÛ, typy materiálÛ a jejich pevnost. ProtoÏe vlastnosti materiálÛ, geometrie i vlastnosti konstrukce budou splnûny s nûjakou pravdûpodobností, zavádûjí se bezpeãnostní faktory, které omezují maximální povolená napûtí. Kromû toho jsou vyuÏívány matematické rovnice k ovûfiení pfiijatelné úrovnû pravdûpodobnosti v˘skytu zatíÏení pfiekraãujících odolnost konstrukce. Co se t˘ãe návrhu trvanlivosti, situace v oblasti pfiijatelnû spolehlivého ovûfiení, Ïe je moÏné dosáhnout plánované Ïivotnosti konstrukce, je naprosto jiná. Zdá se, Ïe lze uÏívat jednodu‰‰í pfiístup. Normy poskytují pouze kvantitativní definice pojmu vystavení konstrukce vnûj‰ím vlivÛm a nedefinují návrhovou Ïivotnost ve vztahu k trvanlivosti. Pfiedev‰ím nekvantifikují mezní stavy trvanlivosti, po jejichÏ pfiekroãení je návrhová Ïivotnost ukonãena. Dfiívûj‰í pfiístupy nerozli‰ovaly, Ïe ve vztahu k trvanlivosti neurãují fungování konstrukce pouze vlastnosti materiálÛ nebo komponentÛ, ale stav celé konstrukce v urãitém prostfiedí jako celku a potfieba nápravn˘ch zásahÛ. Fungování konstrukce je moÏné definovat pomocí funkãních poÏadavkÛ, napfi. vhodnost konstrukce k danému úãelu vyuÏití, která se t˘ká i odchylek, trhlin, drolení, vibrací, estetické a konstrukãní integrity. Aplikace silnû zjednodu‰ujících postupÛ pfievaÏuje téÏ v oblasti návrhu provozní Ïivotnosti nov˘ch konstrukcí, podobnû jako pfii odhadu zbytkové provozní Ïivotnosti stávajících konstrukcí. A to navzdory skuteãnosti, Ïe jakmile je konstrukce realitou, velká ãást nejistoty ve vztahu k nov˘m návrhÛm mÛÏe b˘t odstranûna ãi omezena na poÏadovanou úroveÀ prostfiednictvím vhodnû plánovan˘ch kontrol, mûfiení a zkou‰ek. âím déle byla konstrukce provozována a ãím déle zÛstala v interakci s prostfiedím, tím spolehlivûj‰í mÛÏe b˘t odhad její zbytkové provozní Ïivotnosti. Tuto podmínku je tfieba respektovat pfii hodnocení a odhadování zbytkové provozní Ïivotnosti. SPECIFIKA KONSTRUKâNÍHO BETONU Betonové konstrukce mají s ohledem na jejich stárnutí nûkteré dÛleÏité charakteristické vlastnosti, kter˘mi se zásadnû odli‰ují od konstrukcí vyroben˘ch z jin˘ch materiálÛ. Jsou to: • Kvalita a chování betonu uvaÏované v návrhu konstrukce jsou pouh˘m touÏebn˘m pfiáním. Nicménû konkrétní poÏadavky na kvalitu a v˘kon se specifikují v základu návrhu. • Skuteãná kvalita a v˘konové vlastnosti betonu jsou urãovány bûhem v˘stavby. Toto velmi krátké období je rozhodující pro urãení nejv˘znamnûj‰í znakÛ zaji‰Èujících poÏadovanou trvanlivost dokonãené konstrukce. • Kvalitativnû podfiadná trvanlivost betonov˘ch konstrukcí není vzhledem k povaze jejich stárnutí a chátrání pfii vystavení agresivnímu prostfiedí bezprostfiednû zfietelná ani zjistitelná. Doba potfiebná k rozpoznání pfiedãasného stárnutí mÛÏe b˘t del‰í

• SANAC

E

3/2004

3

TÉMA TOPIC

Koroze v˘ztuÏe je nejváÏnûj‰í pfiíãinou nákladného pfiedãasného po‰kození betonov˘ch konstrukcí. ·Èastnou náhodou, která provázela vynález Ïelezobetonu pfied jeden a pÛl stoletím, byla nesmírnû efektivní ochrana proti korozi zalitím Ïeleza. Tuto ochranu poskytoval alkalick˘ beton z Portlandského cementu obklopující Ïelezo. âasem se ale zjistilo, Ïe úãinek alkalického prostfiedí je eliminován, kdyÏ se karbonizaãní úroveÀ nebo chloridy v dostateãném mnoÏství dostaly k v˘ztuÏi. Pokud je pfiítomna i dostateãná vlhkost, koroze se mÛÏe rozvíjet a expanzivní produkty rzi zpÛsobují vznik trhlin, oddûlování vrstev a odpr˘skávání krycí vrstvy. Padající kusy betonu mohou ohroÏovat lidi a zmen‰ené betonové a ocelové profily sniÏují konstrukãní bezpeãnost. Úãinek prÛniku kysliãníku uhliãitého, chloridÛ a vody upozornil na potfiebu zabránit anebo zpozdit pronikání ‰kodlivin. To si Ïádá pochopení, jak fungují mechanizmy pronikání agresivních látek.

neÏ smluvní termín zákonné odpovûdnosti dodavatele a projektanta, ov‰em mnohem krat‰í neÏ provozní Ïivotnost oãekávaná ze strany vlastníka stavby. INTELIGENTNÍ

N ÁV R H T R VA N L I V O S T I A P R O V O Z N Í

Î I V OT N O S T I

Navrhování betonov˘ch konstrukcí na trvanlivost bylo tradiãnû povaÏováno za poÏadavek splnûn˘ prostfiednictvím specifikované nebo kodifikované minimální betonové krycí vrstvy v˘ztuÏe a návrhem maximální pfiípustné ‰ífiky trhlin vzhledem k uvaÏované agresivitû prostfiedí. Agresivita Ïivotního prostfiedí je definována jako slabá, mírná nebo vysoká podle kombinace úrovnû koncentrace agresivních chemick˘ch látek, chloridÛ, sulfátÛ a kyselin, pfiítomnosti vody a vlhkosti. V nûkter˘ch oblastech uÏ byla zavedena ãtvrtá úroveÀ agresivity Ïivotního prostfiedí, mimofiádnû vysoká. Dosud nebylo nalezeno rozli‰ení mezi prostfiedími primárnû hrozícími naru‰ováním betonu a prostfiedími primárnû hrozícími korozí vyztuÏení. Tlou‰Èka krycí vrstvy je obvykle urãována smûsí zku‰enosti a citu mezi 25 aÏ 75 mm. Zatím Ïádn˘ konkrétní v˘zkum nehledal vûdecké zdÛvodnûní pro urãování optimální tlou‰Èky krycí vrstvy u rÛzn˘ch druhÛ betonu v rÛzn˘ch prostfiedích. Návrhem pfiipu‰tûná ‰ífika trhliny je obvykle stanovena v rozpûtí mezi 0,3 a 0,1 mm, podle úrovnû agresivity prostfiedí, ale s rÛzn˘mi návrhov˘mi vzorci uveden˘mi v národních i mezinárodních stavebních pfiedpisech. Úsilí smûfiovalo k v˘voji vzorcÛ pro stanovení ‰ífiky trhliny pod uÏitn˘m zatíÏením pÛsobícím ãist˘ tah nebo ohyb. Zatím nebyla zkoumána problematika ‰ífiky trhliny, která se vyvíjí vzhledem k technologick˘m vlastnostem betonu, jako je napfi. plastické smr‰tûní a plastické sedání trhlin, tvofiení trhlin podél v˘ztuÏe, korozí vyvolaná tvorba trhlin a oddûlování vrstev, tvorba trhlin v dÛsledku alkalick˘ch reakcí kameniva apod. Nicménû právû takové trhliny mohou mít mnohem niãivûj‰í úãinek na trvanlivost betonov˘ch konstrukcí neÏ trhliny vyvolané tahem a ohybem. Statik musí vyhovût pfiísn˘m omezením t˘kajícím se stanovení ‰ífiky trhlin, coÏ vede buì k zv˘‰enému mnoÏství v˘ztuÏe, nûkdy aÏ pfiíli‰, nebo k pouÏívání slab‰í krycí vrstvy a men‰ích prÛmûrÛ prutÛ hustû rozmístûn˘ch. Podle souãasného chápání tohoto mechanizmu a praktick˘ch zku‰eností jsou návrhová opatfiení t˘kající se mal˘ch ‰ífiek trhlin ve vût‰inû pfiípadÛ jasnû kontraproduktivní s ohledem na zaji‰tûní dlouhé Ïivotnosti. Obr. 1 V˘znam vnûj‰í krycí vrstvy, nebo tlou‰Èky betonu, pfii ochranû konstrukce pfied po‰kozením Fig. 1 Importance of the outer concrete layer, or the skin of concrete, to protect the structure against deterioration

Modelování prÛniku chloridÛ Pronikání chloridÛ do betonu se bûÏnû modeluje podle Fickova druhého zákona difúze.    x  C( x , t ) = C s 1 − erf   2 D(t ) ⋅ t       

(1)

kde funkce C(x,t) vyjadfiuje koncentraci chloridu v hloubce x v ãase t, Cs koncentraci chloridu na odkrytém povrchu, t je doba pÛsobení, x je hloubka, erf funkce chyby a D(t) difúzní koeficient. Proces koroze (nástup koroze) zaãíná, kdyÏ koncentrace chloridu na úrovni v˘ztuÏe pfievy‰uje kritickou hodnotu Ccr. Vypoãtená koncentrace povrchového chloridu Cs pfiedstavuje ekologickou zátûÏ a povaÏuje se za nezávislou na ãase. Difúzní koeficient chloridu D(t) charakterizuje schopnost materiálu odolat pronikání chloridÛ. Dfiíve byl difúzní koeficient chloridu povaÏován za nezávisl˘ na ãase. Laboratorními zkou‰kami i testy in situ byla potvrzena odolnost s ãasem. Difúzní koeficient závisl˘ na ãase lze vyjádfiit: t  D(t ) = D0  0  t

α

(2)

D0 je mûfien˘ referenãní difúzní koeficient chloridu v dobû t0. Exponent α urãuje, jak rychle se difúzní koeficient ãasem zlep‰í. Zmûna difúzního koeficientu s uplynul˘m ãasem je dÛsledkem

Obr. 2 Provozní Ïivotnost betonov˘ch konstrukcí, dvoufázové modelování ‰kod [Tuutti 1982] Fig. 2 Service life of concrete structures, a twophase modelling of deterioration [Tuutti 1982]

Iniciaãní doba

Iniciaãní doba

·ífiení

·ífiení

1

Stáfií

Obr. 3 Procesy ovlivÀující provozní Ïivotnost Fig. 3 Events related to service life

2

3

4

Karbonizace

âas

Pronikání chloridů Koroze

Hranice pfiijatelného stavu

Jiné

Technická provozní Ïivotnost Rozhodující vlastnosti: – kvalita vnější betonové vrstvy – betonový pokryv

4

propustnost poréznost difúze

Po‰kození Procesy

Po‰kození

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

1

Aktivizace

3

Odpr˘skávání

2

Tvofiení trhlin

4

Zfiícení

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

TÉMA TOPIC

kombinovaného úãinku hydratace a v‰ech dal‰ích mechanizmÛ pÛsobících v poli jako v˘mûna iontÛ s prostfiedím. V návrhové fázi se dá odolnost betonu D0 mûfiit laboratornû objemov˘m difúzním testem nebo migraãní zkou‰kou. Podle tûchto vzorcÛ je moÏné spoãítat ãas zb˘vající do nástupu koroze. Je to deterministick˘ zpÛsob v˘poãtu provozní Ïivotnosti pomocí stfiedních hodnot nebo fixních charakteristick˘ch hodnot relevantních parametrÛ (krycí vrstvy, koncentrace povrchového chloridu, difúzního koeficientu a kritické koncentrace chloridu), kter˘ systematicky nepostihuje zfiejmou nejistotu rÛzn˘ch parametrÛ. Po‰kození závislá na ãase Po‰kozování betonu je urãováno pronikáním agresivních látek do betonu a jejich akumulací v dÛsledku napfi. cyklického zvlhãování a vysou‰ení nebo v˘parn˘ch úãinkÛ (obr. 1). âasovû závislé chátrání betonov˘ch konstrukcí lze znázornit pomocí jednoduché lomené kfiivky (obr. 2), která pfiedstavuje iniciaãní dobu (bez po‰kození) a období ‰ífiení (aktivní chátrání). Obrázek 3 ukazuje chování betonové konstrukce s ohledem na korozi vyztuÏe a související procesy. Body 1 a 2 znázorÀují procesy vztahující se k provozuschopnosti konstrukce. Bod 3 se vztahuje jak k provozuschopnosti, tak k meznímu stavu únosnosti a bod 4 reprezentuje zfiícení konstrukce. K urãení provozní Ïivotnosti je moÏné vyuÏít následující procesy související s korozí v˘ztuÏe. • Provozní Ïivotnost je omezena iniciaãní dobou, coÏ je ãas, kdy agresivní látky proniknou k v˘ztuÏi a vyvolají její depasivaci. Iniciaãní doba konãí v okamÏiku, kdy koncentrace chloridÛ na v˘ztuÏi dosáhne kritické prahové hodnoty nebo kdy ãelo karbonizace dosáhne v˘ztuÏe. Depasivace nutnû nemusí pfiedstavovat neÏádoucí proces. Nicménû neÏ dojde ke korozi, proces depasivace musí probûhnout. • Druh˘m procesem je vznik trhlin v krycí vrstvû následkem roztaÏn˘ch sil generovan˘ch produkty koroze. V tomto pfiípadû provozní Ïivotnost zahrnuje období ‰ífiení korozívní ãinnosti, bûhem nûhoÏ se plocha prÛfiezu v˘ztuÏe progresivnû zmen‰uje. ·ífika trhliny závisí na mnoÏství koroze, pomûru mezi krycí vrstvou a prÛmûrem v˘ztuÏe, kvalitû betonu (pevnosti v tahu) a umístûní prutu. Doba ‰ífiení konãí dosaÏením urãité, pfiedem zvolené Obr. 4. Îelezobetonové molo v Perském zálivu vykazující znaãn˘ stupeÀ po‰kození korozí zpÛsoben˘ chloridy Fig. 4 Reinforced concrete jetty in the Arabian Gulf exhibiting extensive chloride induced corrosion damage

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

nebo urãené, povolené ‰ífiky trhliny. Na základû dostupn˘ch znalostí byla v projektu DuraCrete vybrána hodnota 0,3 mm. • Pokraãující koroze mÛÏe vést po objevení se trhlin v krycí vrstvû aÏ k jejímu odpr˘skávání. Podle hustoty rozmístûní prutÛ, tlou‰Èky krycí vrstvy a pevnosti betonu v tahu se odpr˘skávání mÛÏe projevit buì ve formû místních drobn˘ch trojúhelníkov˘ch kouskÛ betonu, které zaãnou odpadávat podél korodujícího prutu, nebo mohou spolupÛsobit roz‰tûpné síly z nûkolika korodujících prutÛ a zpÛsobit odpr˘skání krycí vrstvy na vût‰ích plochách. Ztráta prÛmûru v˘ztuÏe a do jisté míry i ztráta prÛfiezu betonu pÛsobí pokles únosnosti. Odpr˘skávání betonu je bûÏnû povaÏováno za nepfiijateln˘ stav. Nicménû odpr˘skávání nevede vÏdy nutnû ke zfiícení konstrukce, a proto ho mÛÏeme povaÏovat za mezní stav provozuschopnosti. Na druhé stranû, odpr˘skávání betonu mÛÏe ohroÏovat lidské Ïivoty a zdraví. V takovém pfiípadû je nutné ho brát jako mezní stav únosnosti. V rámci projektu DuraCrete je na základû dostupn˘ch znalostí pfiedpokládáno, Ïe odpr˘skávání nastává, kdyÏ vznikne trhlina o ‰ífice pfiibliÏnû 1 mm. Tato fáze je oznaãována za konec ‰ífiení trhlin. • Ke zfiícení betonové konstrukce dochází, jestliÏe je únosnost prvku podstatnû sníÏena následkem postupující koroze, dal‰í ztrátou prÛmûru betonu a oceli nebo ztrátou soudrÏnosti. PfiestoÏe se tento pfiehled dokumentující úsilí inÏen˘rÛ o zaji‰tûní trvanlivosti betonov˘ch konstrukcí mÛÏe zdát pfiíli‰ jednoduch˘, poukazuje na dÛleÏit˘ v˘voj chápání procesu navrhování na trvanlivost. Ochranná opatfiení Co se t˘ãe ochrany v˘ztuÏe proti korozi, v˘voj byl, zdá se, ponûkud jednostrann˘. Spoléhalo se hlavnû na betonovou smûs, napfi. ve formû HPC betonu, a betonovou krycí vrstvu, které mûly chránit v˘ztuÏ proti korozi, a to bez ohledu na typ prostfiedí a stupeÀ jeho agresivity. Jsou vyuÏívány i jiné ochranné postupy, napfi. nátûry v˘ztuÏe nebo betonu, katodová ochrana v˘ztuÏe, korozi bránící pfiímûsi do betonu, nekovová v˘ztuÏ, vláknitá v˘ztuÏ, av‰ak vÏdy pouze s omezen˘m úspûchem. Statik má v dne‰ní dobû k dispozici pfiedev‰ím v˘ztuÏ z nereObr. 5. Mostní pilífie vystavené 18 let pfiímofiskému prostfiedí v mírném klimatickém pásmu Fig. 5 Bridge piers exposed for 18 years to a temperate marine environment

• SANAC

E

3/2004

5

TÉMA TOPIC

Obr. 6 Typická smûs vysokohodnotného betonu, tzv. „koktejlov˘ beton“ Fig. 6 Typical HPC mix, so-called “cocktail concrete”

zavûjící oceli, která je novou a velice spolehlivou ochranou proti následkÛm koroze – témûfi revoluce v technologiích navrhování na trvanlivost v pfiípadech, kdy je nutno vyrovnávat se s vysoce agresivním korozivním prostfiedím. Vliv teploty Dal‰ím z faktorÛ ovlivÀujících rychlost po‰kozování betonov˘ch konstrukcí je teplota, a to teplotní úrovnû nad bodem mrazu. VzrÛst teploty urychluje chemické a elektrochemické reakce. Základním pravidlem je, Ïe vzrÛst teploty o 10 °C zdvojnásobuje rychlost reakcí. Sám tento faktor zpÛsobuje, Ïe horká a tropická prostfiedí jsou mnohem agresivnûj‰í neÏ mírné podnebí. Teplotní úãinky jasnû ilustruje porovnání obrázkÛ 4 a 5. V prvním pfiípadû se jedná o Ïelezobetonové molo v Perském zálivu vykazující znaãn˘ stupeÀ po‰kození korozí, vyvolan˘ rozsáhlou pfiítomností chloridÛ. K oddûlování vrstev do‰lo jiÏ po 2 aÏ 3 letech, stádia poru‰ení a zfiícení bylo dosaÏeno po 7,5 letech, kdy byl pofiízen snímek. PrÛmûrná roãní teplota v oblasti je pfiibliÏnû o 30 °C vy‰‰í neÏ v pfiípadû druhém. Zde se jedná o mostní pilífie vystavené 18 let pfiímofiskému prostfiedí v mírném klimatickém pásmu. Rozsáhlé po‰kození následkem koroze v˘ztuÏe vyvolané chloridy je patrné v oblasti, kam se rozstfiikuje voda. Teplotní rozdíl zpÛsobuje, Ïe po‰kozování v Perském zálivu probíhá 2 x 2 x 2 = 8krát rychleji neÏ v seversk˘ch zemích. To má dÛleÏit˘ v˘znam pro návrhové postupy a ochranná opatfiení, která by mûla b˘t aplikována rÛzná v rÛzn˘ch klimatick˘ch podmínkách; kromû toho je nezbytné poãítat se specifick˘mi úãinky agresivního media pfiítomného v prostfiedí. V Y S O K O H O D N OT N ¯

BETON

–

PREVENCE P¤ED

KOROZÍ

Zájem o propustnost betonu v rámci hledání opatfiení, která podpofií trvanlivost betonu, „Ïivil“ vûdeck˘ v˘zkum betonu po nûkolik posledních desetiletí a vyústil ve v˘voj velmi hustého a nepropustného betonu. Vûdci se zamûfiili zejména na typ a sloÏení cementového pojiva a na pomûr vody a cementu. Tomuto v˘voji dominovaly speciální hydraulické minerální pfiísady, napfi. kfiemiãit˘ úlet, popílek a drcená granulovaná vysokopecní struska, pouÏité buì jako minerální pfiísada nebo náhrada cementu. Zavádûní chemick˘ch plastifikátorÛ a superplastifikátorÛ umoÏnilo sníÏit vodní souãinitel na extrémní hodnoty. V praxi byly ovûfieny hodnoty mezi 0,3 aÏ 0,4, které stále je‰tû umoÏÀovaly v˘robu zpracovatelného betonu. V˘sledkem v˘voje jsou tzv. vysokohodnotné betony (HPC) (obr. 6). 6

B

ETON

• TEC

V˘voj HPC má celou fiadu málo patrn˘ch, záporn˘ch úãinkÛ na trvanlivost. HPC má, jak se prokázalo, podstatnû vût‰í citlivost na provádûcí proces neÏ tzv. normální beton. Zvlá‰tû riziko tvofiení trhlin v mladém betonu, napfi. iniciace trhlin v dÛsledku plastického smr‰tûní nebo zmûn teplot, je u HPC znatelnû vy‰‰í neÏ u tradiãního typu. Kapacita moÏného pfietvofiení mladého betonu nestaãí kompenzovat rozsáhlé chemické smr‰tûní (samovolné smr‰tûní) vysokohodnotného betonu. To zpÛsobuje kfiehkost tvrdnoucího beton a citlivost na nevyhnutelná pfiedãasná napûtí následkem v˘paru vody z betonu. Obdobnû v mladém HPC betonu vznikají trhliny jako reakce na vystavení napûtím, která jsou vyvolána teplotními rozdíly mezi materiálem ohfiát˘m probíhající hydratací cementu a jeho následn˘m chladnutím na teplotu okolí. Dal‰ím neÏádoucím úãinkem ve vztahu k ochranû v˘ztuÏe proti korozi je nezbytné sníÏení obsahu hydroxidu kalcia (Ca(OH)2) v betonu. Minerální pfiísady spotfiebovávají Ca(OH)2, aby mohly reagovat, coÏ vede ke sníÏení obsahu OH-, kter˘ v‰ak reprezentuje zásaditost (pH) pórové vody v betonu. Proto se sniÏuje tlumící schopnost odolávat karbonizaci a také úãinná prahová hodnota chloridy vyvolané koroze. KONCEPCE

N AV R H O VÁ N Í N A T R VA N L I V O S T

A P R OV O Z N Í Î I V OT N O S T

Pojem trvanlivá konstrukce je subjektivní a tûÏko pfiesnû definovateln˘. Mûl by oznaãovat konstrukci, která si uchovává uspokojivou funkãnost po pfiedem stanovenou dobu, aniÏ by vyÏadovala neoãekávanû vysoké náklady na údrÏbu. Proto byl termín trvanlivost nahrazen termínem návrh na provozní Ïivotnost (service life design – SLD), kter˘ pfiedstavuje kvantifikovatelnou a mûfiitelnou hodnotu (roky). Vysvûtlení podal Fagerlund v roce 1979. Existují dva zcela odli‰né postupy navrhování na trvanlivost: • zabránûní degradace ohroÏující konstrukci podle typu a stupnû agresivity prostfiedí, • v˘bûr optimálního sloÏení materiálu a konstrukãního fie‰ení detailu tak, aby se na stanovenou dobu zabránilo degradaci ohroÏující konstrukci. První postup je moÏné rozdûlit na tfii rÛzné typy opatfiení: • zmûna mikroprostfiedí napfi. uchováváním v nádrÏích, membránami, nátûry apod., • v˘bûr nereaktivních nebo inertních materiálÛ, napfi. v˘ztuÏe z nerezavûjící oceli, nereaktivní pfiísady, cementy odolné proti síranÛm, nízkoalkalické cementy, • zabránûní reakcím, napfi. katodovou ochranou; zabránûní úãinkÛm mrazu provzdu‰Àováním téÏ patfií do této skupiny. Vût‰ina opatfiení neposkytuje úplnou ochranu a jejich úãinek vÏdy závisí na poãtu faktorÛ. Napfi. úãinnost nátûru závisí na tlou‰Èce nátûru a jeho propustnosti ve vztahu k propustnosti betonu. Druh˘ postup poãítá s rÛzn˘mi typy zásahÛ. Napfiíklad antikorozní ochranu je moÏné poskytnout vhodnou krycí vrstvou a betonovou smûsí. Kromû toho je moÏné vhodn˘m fie‰ením detailu vytvofiit robustnûj‰í konstrukci proti agresivnímu prostfiedí. Modelování mechanismÛ stárnutí betonov˘ch konstrukcí lze pouÏít pro první i druh˘ postup návrhu. Nicménû zásoba znalostí o efektivitû rÛzn˘ch ochrann˘ch opatfiení je zatím nepatrná.

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

TÉMA TOPIC

Uspokojiv˘ návrh trvanlivosti Návrhové pojetí betonov˘ch konstrukcí, které uspokojí poÏadavky na trvanlivost, musí obsahovat specifikaci nárokÛ na rÛzné parametry, napfi. typ a mnoÏství cementu, maximální vodní souãinitel, minimální krycí vrstvu v˘ztuÏe, typ o‰etfiení betonu, ochranu proti pfiedãasné tvorbû trhlin, omezení ‰ífiky trhlin apod. Hodnoty jsou vybírány podle pfiedpokládané agresivity prostfiedí. Prostfiedky pouÏívané v souãasné dobû k zaji‰tûní trvanlivosti a provozní Ïivotnosti betonov˘ch konstrukcí se do znaãné míry fiídí tímto návrhov˘m pojetím. Jsou zakotveny v národních normách, v modelové normû CEB-FIB 1990 (MC 90), stejnû jako v Eurocodu 2. Pfiesto se v normách chystají radikální zmûny. První generace návrhÛ provozní Ïivotnosti – vícefázová ochrana Pojetí návrhÛ na provozní Ïivotnost podle druhé strategie je zaloÏeno na v˘bûru vhodného poãtu rÛzn˘ch druhÛ inteligentních spolupracujících opatfiení tak, aby byla zaji‰tûna poÏadovaná provozní Ïivotnost. Toto pojetí je povaÏováno za vícefázov˘ ochrann˘ návrh, neboli vícebariérov˘ návrhov˘ pfiístup. • identifikace typu a stupnû agresivity prostfiedí, ve kterém má konstrukce fungovat, • pfiedpovûì moÏného pohybu a hromadûní agresivních látek, • urãení pfievládajícího mechanizmu pfienosu (prÛnik, difúze, kapilární prÛnik) a jeho fiídících parametrÛ, • v˘bûr bariér, které mohou podporovat zpomalení procesu pfienosu a hromadûní. Návrh na provozní Ïivotnost první generace byl poprvé aplikován v Dánsku pfii projektu Great Belt Link (obr. 7 a 8). Druhá generace návrhÛ na provozní Ïivotnost – metoda spolehlivosti Pro potfieby navrhování trvanlivosti byly v oblasti konstrukãního návrhu rozvíjeny teorie pravdûpodobnosti a spolehlivosti. Bûhem posledních 5 aÏ 10 let tyto teorie pozoruhodnû vyzrály, takÏe se ve zcela nedávné dobû (pfied 4 aÏ 5 lety) uplatnily i v návrhové praxi. Na cestû od vûdeckého v˘zkumu a teoretické normovací kalibrace k pfiímé aplikaci v praktickém inÏen˘rském návrhu prodûlaly nezbytnou pfiemûnu. Základní metodika je uznávaná v mezinárodním mûfiítku a mnoho desetiletí se vyuÏívá v návrhu konstrukãní bezpeãnosti. K zjednodu‰ení pro praktické uÏití do‰lo Obr. 7 Great Belt Link, v˘chodní tunel, Dánsko, navrhovaná Ïivotnost 100 let Fig. 7 Great Belt Link, east tunnel, Denmark, design life 100 years

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

vyuÏitím faktoru zatíÏení – odolnost v návrhu (load-and-resistance-factor design, LRFD). Nicménû faktory ovládající trvanlivost a fungování konstrukcí bûhem celé jejich provozní Ïivotnosti zaãaly b˘t obdobn˘m zpÛsobem vyvíjeny teprve nedávno, bûhem tfiíletého evropského v˘zkumného projektu pod názvem „DuraCrete”. Zmínûná metodika umoÏnila modelování mechanizmÛ pfienosu a zhor‰ování stavu konstrukce na probabilistické úrovni a jejich zavedení do bûÏné praxe navrhování konstrukcí. Proto mÛÏe navrhování na bezpeãnost a trvanlivost probíhat podobn˘m zpÛsobem. Tyto skuteãnosti otevfiely oãi majitelÛm, ktefií nyní mohou, pfiípadnû jsou nuceni, rozhodnout o poÏadavcích na dlouhodobé vyuÏití konstrukcí, dÛsledcích ohlednû budoucí údrÏby, celkov˘ch nákladech na Ïivotní cyklus konstrukcí a s tím spojené úrovni jejich spolehlivosti. Tato situace je pfiímou paralelou navrhování na pevnost, kde kodifikované bezpeãnostní koeficienty pfiedstavují spoleãensky pfiijatelnou rovinu spolehlivosti konstrukãního návrhu. Nová metodika navrhování na trvanlivost vychází z teorie spolehlivosti, tradiãnû pouÏívané pfii navrhování konstrukcí. Úãelem anal˘zy spolehlivosti je urãit pravdûpodobnost urãitého procesu, napfi. procesu, kter˘ oznaãuje konec provozní Ïivotnosti. Tento formální nebo návrhov˘ konec provozní Ïivotnosti nemusí nutnû znamenat konec funkãnosti konstrukce. Jako pfiíklad mÛÏe slouÏit depasivace v˘ztuÏe. Toto stádium je ãasto povaÏováno za konec návrhové Ïivotnosti a ãas vytvofiit návrh konstrukce nové, tedy za mezní stav provozní Ïivotnosti. Obr. 9 ukazuje schematické znázornûní problému, kter˘ je fie‰iteln˘ metodami spolehlivosti. Pfiíklad deterministického a probabilistického návrhu Pfiednosti probabilistického pfiístupu k návrhu na trvanlivost ilustruje pfiíklad pfiímofiské konstrukce. Jsou uvaÏována dvû prostfiedí pfiedstavovaná prÛmûrn˘mi roãními teplotami 10 °C (mírné klima) a 30 °C (horké, vlhké klima). Návrhov˘m poÏadavkem je padesátiletá provozní Ïivotnost. Ta je pro jednoduchost definována jako délka iniciaãní doby, tj. období pfied depasivací v˘ztuÏe v dÛsledku pronikání chloridÛ. Obr. 10 ilustruje poÏadované krycí vrstvy v˘ztuÏe v tûchto prostfiedích dle deterministického pfiístupu. Obr. 8 Great Belt Link, v˘chodní most, Dánsko, délka 1416 m, navrhovaná Ïivotnost 100 let Fig. 8 Great Belt Link, east bridge, Denmark, L = 1416 m, design life 100 years

• SANAC

E

3/2004

7

TÉMA TOPIC

R,S

Distribution of R(t)

R(t) Pf S(t)

Distribution of Mean service life S(t) Failure probablity P f Target service life

Time

Service life density

Obr. 9 Pravdûpodobnost vzniku koroze a cílová provozní Ïivotnost Fig. 9 Probability of corrosion initiation and target service life

Obr. 11 upozorÀuje na skuteãnost, Ïe deterministick˘ pfiístup poskytuje pouze 50% pravdûpodobnost dosaÏení poÏadované padesátileté provozní Ïivotnosti bez koroze. Tato skuteãnost je v mnoha návrzích na trvanlivost pfiehlíÏena. PovaÏujeme-li za pfiijatelné 10% riziko nástupu koroze pfied uplynutím 50 let, potom jsou poÏadovány mnohem vût‰í tlou‰Èky krycí vrstvy. Deterministick˘ pfiístup vychází ze stfiedních hodnot hlavních parametrÛ. U probabilistického pfiístupu se vychází z distribuãních funkcí, stfiedních hodnot a jejich znám˘ch nebo pfiedpokládan˘ch koeficientÛ. Novûj‰í pfiístup nejen umoÏÀuje vztahovat tlou‰Èku krycí vrstvy k pravdûpodobnosti koroze, ale také kvantifikovat dÛsledky rÛzn˘ch, zvolen˘ch rizik koroze v˘ztuÏe. Tyto dÛsledky se t˘kají nejen kvality betonu a tlou‰Èky krycí vrstvy, ale, coÏ je dÛleÏitûj‰í, ekonomick˘ch následkÛ. Proto byl základ optimalizace celoÏivotních nákladÛ stanoven podle spolehlivosti. I NTEG R AC E

P R O V O Z N Í Î I V OT N O S T I D O B U D O U C Í C H

K O N S T R U K â N Í C H N ÁV R H Ò

Poãátkem projektu nové speciální ãi zvlá‰tû velké konstrukce by mûlo b˘t stanovení konkrétních „základních pravidel návrhu“. Tento dokument shrnuje vybrané relevantní pfiedpisy a normy, moÏné úpravy norem a ve‰keré dodateãné relevantní poÏadavky. ProdlouÏená provozní Ïivotnost ve srovnání s pfiedpoklady vyjádfien˘mi v pfiedpisech, sníÏená potfieba údrÏby, estetické poObr. 10 Deterministick˘ pfiístup, poÏadavek na krycí vrstvu je zaji‰tûní 50 let provozní Ïivotnosti pfii prahové hodnotû chloridÛ 0,1 % z váhy betonu Fig. 10 Deterministic, required concrete cover to ensure 50 years service life and assuming a chloride threshold value of 0,1 % by weight of concrete

Obr. 11 Probabilistick˘ pfiístup Fig. 11 Probabilistic approach

0.9

Severní Evropa

90

0.8

Stfiední v˘chod Kritická koncentrace

80

0.7

Pravdûpodobnost koroze [%]

Koncentrace chloridÛ [%]

Návrhová báze s integrací provozní Ïivotnosti do návrhu Na poãátku návrhu konstrukce je nezbytné stanovit hlavní parametry urãující zatíÏení, pevnost materiálÛ dle pfiedpisÛ a norem a specifické úpravy v projektu a dodatky dle poÏadavkÛ majitele. JestliÏe má b˘t urãitá návrhová Ïivotnost dodrÏena s definovanou úrovní spolehlivosti musí b˘t pfiedem urãeny nûkteré dal‰í poÏadavky. Tato otázka je v souãasn˘ch návrhov˘ch postupech ãasto opomíjena. Trvanlivost je tradiãnû zaji‰Èována v koneãné fázi návrhu zápisem konkrétních poÏadavkÛ do specifikace projektu. Tento postup nemÛÏe zaruãit pfiedem stanovenou provozní Ïivotnost. Pfiíklad návrhu velkého betonového mostu situovaného v agresivním prostfiedí na provozní Ïivotnost 100 let ilustruje velk˘ poãet skuteãn˘ch návrhov˘ch situací (obr. 12). Antikorozní ochranu v˘ztuÏe zaji‰Èuje pfiedev‰ím kvalita betonu v krycí vrstvû a její tlou‰Èka. Základní pravidla projektu fie‰í i moÏn˘ negativní úãinek tvofiení trhlin. Dodateãn˘mi parametry, které musí b˘t pfiedem specifikovány, aby bylo moÏno provést konstrukãní návrh, jsou tlou‰Èka krycí vrstvy, maximální povolená ‰ífika povrchové trhliny a pfiijatelná úroveÀ spolehlivosti. Tlou‰Èka krycí vrstvy pfiedznamenává geometrické hranice návrhu. Je to banální informace, ale pro provozní Ïivotnost je mnohem v˘znamnûj‰í, neÏ se obvykle pfiedpokládá. ·ífika trhliny ovlivÀuje míru pronikání agresivních látek. To je dÛleÏit˘ fakt, ale jeho vliv na provozní Ïivotnost je ãasto znaãnû pfieceÀován. Báze návrhu musí obsahovat dodateãné informace, které zajistí odpovídající kvalitu betonu, podle ní bude stanovena tlou‰Èka krycí vrstvy s pfiedem urãenou úrovní spolehlivosti: • agresivitu prostfiedí vyjádfienou povrchovou koncentrací chloridÛ Cl-s • maximální pfiijateln˘ obsah chloridÛ v poãáteãní betonové smûsi Cl-0

100

1

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

Severní Evropa Stfiední v˘chod Pfiejímací kritéria

70 60 50 40 30 20 10

0 0

8

Ïadavky, speciální zatíÏení a zvlá‰tû agresivní prostfiedí, to v‰e jsou otázky, které jsou v základních pravidlech projektu shrnuty. Je zajímavé v‰imnout si „nov˘ch“ kritérií, která jsou uplatÀována, jestliÏe vlastník chce, aby konstrukce plnila urãité nároky na provozní Ïivotnost – jsou to pfiesnû definované poÏadavky na pfiejímací kritéria a úroveÀ spolehlivosti návrhu. Ukazuje to následující pfiíklad velké pfiímofiské konstrukce v horkém, vlhkém prostfiedí, kde koroze v˘ztuÏe pfiedstavuje hlavní nebezpeãí pfiedãasného zhor‰ování stavu konstrukce.

20

34.1 40

60 68.2 80 Vzdálenost od povrchu [mm]

B

ETON

0

100

• TEC

0

H NOLOG I E

20

• KONSTR

34.1 40 48.6 60 68.2 Tlou‰Èka krycí vrstvy [mm]

U KC E

• SANAC

E

80

91.0

100

3/2004

TÉMA TOPIC

• maximální pfiijateln˘ difúzní koeficient chloridÛ specifikovan˘ standardní zku‰ební metodou v urãeném stáfií DCl’ • pfiedpokládaná kritická koncentrace chloridÛ spou‰tûjící korozi Cl-cr • faktor stárnutí ve vztahu k druhu cementového pojiva α. Pfiedem stanovená úroven spolehlivosti je dána indexem spolehlivosti β. Podle Euronorem se mezní stavy provozuschopnosti ovûfiují na základû indexu spolehlivosti βsls = 1,5 aÏ 1,8, coÏ odpovídá pravdûpodobnosti pfiekroãení mezního stavu 6,7 aÏ 3,6 %. V pfiíkladu byla pfiijata desetiprocentní pravdûpodobnost pfiekroãení mezního stavu. Koroze nastoupí pfied koncem návrhové provozní Ïivotnosti. To odpovídá pfiibliÏnû β = 1,3. Byly uvaÏovány tfii podmínky vystavení vnûj‰ím vlivÛm se vstupními parametry (tab. 1). Po provedení probabilistického v˘poãtu (obr. 9) získáme teoretické hodnoty tlou‰Èky krycí vrstvy (tab. 2), které odpovídají hodnotám β. Pfii v˘bûru hodnoty koneãné tlou‰Èky krycí vrstvy se musí b˘t teoretické hodnoty uvedené v tab. 2 upraveny (zv˘‰eny) na praktické, napfi. dle maximální velikosti zrna kameniva. Podle toho budou urãeny rozmûry distanãních podloÏek.

Tab. 1 Vstupní parametry do návrhu provozní Ïivotnosti zaloÏeném na spolehlivosti Tab. 1 Input parameters to a reliability based service life design

Z ÁV ù RY Mechanizmy stárnutí konstrukce, zvlá‰tû koroze v˘ztuÏe, úãinky mrazu, alkalické reakce kameniva, pÛsobení sulfátÛ atd., zpÛsobují závaÏná pfiedãasná po‰kození betonov˘ch konstrukcí. V˘zkum tûchto procesÛ v posledních letech i nalezení jejich hlavních parametrÛ vedly ke zmûnám v modelování provozní Ïivotnosti, které se stalo realistick˘m nástrojem projektanta pfii zpracování návrhÛ se zohlednûním kvantifikované provozní Ïivotnosti. Zavedení probabilistick˘ch metod k fie‰ení nejistot vlastních kvalitû betonu a agresivitû prostfiedí umoÏÀuje nyní kvantifikovat úroveÀ spolehlivosti návrhÛ provozní Ïivotnosti. Proto je moÏné aktualizovat bûhem následn˘ch trvanlivostních zkou‰ek v rámci údrÏby pfiedpovûì provozní Ïivotnosti s rostoucí spolehlivostí. Nové moÏnosti mohou pfiinést tvorbu mnohem lépe fungujících konstrukcí i podstatné úspory v oblasti budoucí údrÏby a nákladÛ na opravu betonov˘ch konstrukcí, pokud budou stavebnictví i majitelé serióznû zvaÏovat skuteãn˘ potenciál a jeho následky. K tomu je ov‰em tfieba povaÏovat beton za Ïiv˘ materiál ve smyslu ãasem promûnn˘ch vlastností, coÏ poukazuje na nezbytnost monitorování betonov˘ch konstrukcí. Skuteãné a rozhodující vlastnosti betonu a betonov˘ch konstrukcí je moÏné stanovit aÏ bûhem provádûcí etapy. To znamená, Ïe v návrhové fázi, ani v dobû podepisování kontraktu nejsou známé. Skuteãné zlep‰ení stavu je nemyslitelné bez zásadních zmûn v pfiístupu majitelÛ k poÏadavkÛm na provozní Ïivotnost a bez revize zpÛsobu uzavírání smluv a zákonné odpovûdnosti. Abychom zajistili poÏadovanou provozní Ïivotnost, musí majitel definovat kvalitu a provozní Ïivotnost, které vyÏaduje. Musí kontrolovat, Ïe kvalita materiálÛ a provedení jsou uspokojivé a musí za tuto kvalitu zaplatit. Proto ze v‰eho nejdfiíve musí rozhodnout o technické a finanãní podpofie, které potfiebuje. Ve svém dal‰ím rozhodnutí musí uznat nezbytnost integrace vhodn˘ch údrÏbo-

v˘ch postupÛ do návrhového procesu na celou provozní Ïivotnost.

Parametry

Ponofiená oblast

Cl-s [% váhy pojiva] Cl-0 [% váhy pojiva] DCl- [10–12 m2/s] Cl-cr [% váhy pojiva] α

2,5 0,1 2 2,2 0,3

Pfiílivová a rozstfiiková oblast 4 0,1 2 0,7 0,4

Atmosférická oblast 2 0,1 2 0,9 0,4

Tab. 2 Teoretické minimální krycí vrstvy, c [mm], k dosaÏení provozní Ïivotnosti 100 let s rozdílnou úrovní spolehlivosti β Tab. 2 Theoretical minimum concrete covers, c [mm], to achieve 100 year service life with the different levels of reliability, β

β

Ponofiená oblast

1,3 1,5 1,8

20 22 25

Pfiílivová a rozstfiiková oblast 59 63 68

Atmosférická oblast 38 40 44

My, tj. vlastníci, inÏen˘rská komunita a spoleãnost musíme tûÏit z cenn˘ch zku‰eností posledních let, nikoli opakovat své vlastní chyby.

Steen Rostam, MSc PhD hlavní inÏen˘r COWI A/S Parallelvej 2, DK – 2800 Kgs. Lyngby, Denmark e-mail: [email protected]

Steen Rostam, nar. 1943, MSc v 1969, PhD v 1977 na Technické univerzitû Dánsko. Od roku 1972 pracuje u COWI, Dánsko, v souãasné dobû je hlavním inÏen˘rem a specializuje se na technologii trvanlivého betonu v rámci COWI Group. Do roku 1990 pÛsobil rovnûÏ jako docent na Technické univerzitû Dánsko. Pfiedseda komise 5 fib (b˘valá CEB): Aspekty provozní Ïivotnosti konstrukcí, od roku 1978. V roce 2003 získal od fib vyznamenání za vynikající zásluhy o profesi.

Obr. 12 Klíãov˘ dálniãní spoj, zahrnuje zavû‰ené mosty s pfiístupov˘mi poli a betonov˘m tunelem ponofien˘m v rekordní hloubce Fig. 12 A vitel motorway link comprising cable stayed bridges with approach spans, and record-depth immersed concrete tunnel B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

9

AZ

SANACE, A. S.

Akciová spoleãnost AZ SANACE byla zaloÏena v roce 1998. TûÏi‰tû ãinnosti spoleãnosti spoãívá v realizaci staveb. Specializuje se na sanace sesuvÛ, statické zaji‰tûní stavebních objektÛ, speciální zakládání a sanace betonov˘ch konstrukcí. Zamûstnanci spoleãnosti mají dlouholeté zku‰enosti s projektováním a provádûním stavebních prací tohoto druhu. Ve spolupráci s firmami AZ Consult, spol. s r. o., a AZ Monitoring, s. r. o., zaji‰Èujeme komplexní dodávku stavby vãetnû geodetického zamûfiení, inÏen˘rsko-geologického prÛzkumu, projektu a pfiípadného monitoringu. Zamûstnanci firmy vlastní oprávnûní v oborech geotechnika, statika a dynamika staveb, dopravní, pozemní a vodohospodáfiské stavby a osvûdãení odborné zpÛsobilosti projektovat, provádût a vyhodnocovat práce v oboru inÏen˘rská geologie a hydrogeologie. Nabídky fie‰ení: • projektové fie‰ení • sanace • statické zaji‰tûní • reprofilace • ãi‰tûní vodním paprskem • pískování • ochranné nátûry

Certifikace systému fiízení jakosti dle normy âSN EN ISO 9001:2001, ã. 676/2003 vydan˘ TZÚS Praha Certification of the quality control system according to âSN EN ISO 9001:2001, No 676/2003 standard, issued by the TZÚS Prague

AZ SANACE, a. s. PraÏská 53, 400 01 Ústí nad Labem e-mail: [email protected], www.azsanace.cz tel.: 475 201 690, 475 240 811, fax: 475 201 691

Rekonstrukce Plynárenské lávky v Karlov˘ch Varech Reconstruction of Plynárenská footbridge in Karlovy Vary Rekonstrukce âOV v Karlov˘ch Varech Reconstruction of a wastewater treatment plant in Karlovy Vary Rekonstrukce silnice II 201 Broumov-Farsk˘ rybník Reconstruction of II 201 road Broumov-Farsk˘ pond

Sanace krajnic na silnici I/62 DûãínHfiensko, II. etapa Maintenance of shoulders on I/62 road DûãínHfiensko, stage II

Rekonstrukce okruÏní kfiiÏovatky na Karlovarské tfiídû v Plzni Reconstruction of the roundabout in Karlovarská Street in Pilsen

Rekonstrukce Karlova mostu v Karlov˘ch Varech Reconstruction of Charles Bridge in Karlovy Vary

Oprava mostu na silnici I/21 Bridge repairs on I/21 road

Rekonstrukce pilífiÛ a nábfieÏních zdí mostu v Rado‰ovû Reconstruction of piers and quay walls of a bridge in Rado‰ov

Sanace sesuvu Sulkov Sanitation of a slide in Sulkov

Sanace skal v Hfiensku Sanitation of rocks in Hfiensko Sanace havárie na silnici I 25 u Jáchymova Sanitation of a crash on I 25 road near Jáchymov

PROFILY PROFILES

TEPLOTECHNA OSTRAVA, Jsme spoleãností, která staví na schopnosti plnit nejnároãnûj‰í pfiání na‰ich zákazníkÛ na základû zku‰eností na‰ich odborníkÛ a ‰piãkového know-how. TEPLOTECHNA Ostrava, a. s., je vysoce specializovanou spoleãností v oboru Ïárotechniky a v˘‰kov˘ch Ïelezobetonov˘ch staveb na území âeské republiky i v zahraniãí. Vznik se datuje do roku 1951. Po kupónové privatizaci v roce 1992 byl podnik transformován na privátní akciovou spoleãnost. Spoleãnost je certifikována podle âSN EN ISO 9001:2001 a âSN EN ISO 14001:1997. H L AV N Í

AKTIVITY TECHNICKÉ SKUPINY

B E T O N O V ¯ C H S TAV E B

• V˘stavba: – speciálních Ïelezobetonov˘ch monolitick˘ch a prefabrikovan˘ch v˘‰kov˘ch staveb – prÛmyslov˘ch komínÛ v‰ech druhÛ (zdûné, Ïelezobetonové, ocelové, prefabrikované) do v˘‰ky aÏ 300 m vãetnû jejich oprav, revizí a bourání – ‰tíhl˘ch Ïelezobetonov˘ch stoÏárÛ pro pfienos radiotelefonního signálu – tûÏk˘ch Ïelezobetonov˘ch vûÏí pro SDH trasy – rozhleden – kompletních základnov˘ch stanic pro pfienos RDTF signálu – vûÏov˘ch vodojemÛ o objemu nádrÏe 50 aÏ 1500 m3 Obr. 1 Rozhledna Hrub˘ jeseník Fig. 1 Hrub˘ Jeseník observation tower

12

A. S. – zemních vodojemÛ bez omezení velikosti – betonov˘ch sil, akumulaãních nádrÏí a ãistiãek odpadních vod • Sanace betonov˘ch konstrukcí • Provádûní stfie‰ních nástaveb pro pfienos RDTF signálu • Zpracování projektové a technické dokumentace • Provádûní akviziãní ãinnosti Pro na‰e stavby zaji‰Èujeme kompletní inÏen˘ring, projektování, dodávky, montáÏ a trval˘ servis. Pro provádûní v‰ech prací jsme vybaveni speciálním technick˘m a technologick˘m vybavením, posuvn˘m bednûním, pracovními plo‰inami a pfiedev‰ím t˘mem zku‰en˘ch odborníkÛ. V rámci betonov˘ch staveb je nejv˘znamnûj‰í ãinností v˘stavba základnov˘ch stanic pro mobilní komunikace. Tato aktivita byla zahájena v roce 1997 a za dobu pÛsobení na trhu jsme se stali jedním z nejv˘znamnûj‰ích dodavatelÛ pro operátory mobilních sítí v âeské republice. Na‰e spoleãnost nepÛsobí pouze na ãeském trhu, máme v˘znamné aktivity také v Polsku. Na‰imi hlavními odbûrateli jsou spoleãnosti Eurotel Praha, spol. s r. o., T-Mobile CR, a. s., ISPAT Nová HuÈ, a. s., a fiada mûst a obcí âR. H L AV N Í

âINNOSTI TECHNICKÉ SKUPINY

Î Á R OT E C H N I K Y

• Îáruvzdorné vyzdívky – vysok˘ch pecí a ohfiívaãÛ vûtru Obr. 2 Meteo radar, Brdy Fig. 2 Meteoradar, Brdy

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

PROFILY PROFILES

Obr. 3 Sanovan˘ komín Energetiky Vítkovice, a. s. Fig. 3 A repaired chimney of Energetika Vítkovice, JSC

Obr. 4 VûÏov˘ vodojem v Mûstci Králové, objem 500 m3 Fig. 4 A water tank in Mûstec Králové, volume 500 m3

– elektrárensk˘ch a teplárensk˘ch kotlÛ v‰ech typÛ a velikostí vãetnû kotlÛ fluidních, provádûní tepeln˘ch izolací – prÛmyslov˘ch pecí, pecí pro v˘robu stavebních hmot, ocelárensk˘ch pecí – spaloven odpadÛ – koksárensk˘ch baterií rÛzn˘ch konstrukãních typÛ a rozmûrov˘ch velikostí vãetnû velkoprostorov˘ch o v˘‰ce komory 7 m • Opravy a údrÏba pecních agregátÛ • Provádûní kyselinovzdorn˘ch vyzdívek jímek, chemick˘ch zafiízení apod. • Provádûní torkretaãních prací pfii opravách tepeln˘ch agregátÛ • Dodávka materiálÛ vãetnû kotevních prvkÛ • V˘roba tepelnû-izolaãních modulÛ z vláknit˘ch materiálÛ • Zpracování projektové a technické dokumentace • Poradenská ãinnost a technická pomoc • Kompletní servisní ãinnost tepeln˘ch agregátÛ v oblasti Ïáruvzdorn˘ch vyzdívek a tepeln˘ch izolací, která pfiedstavuje nepfietrÏitou péãi o zafiízení na‰ich zákazníkÛ Pfii servisu tepeln˘ch agregátÛ vyuÏíváme bohat˘ch zku‰eností v kombinaci s nejmodernûj‰ími diagnostick˘mi metodami. Máme reference na ve‰keré typy prÛmyslov˘ch agregátÛ, ve kter˘ch se vyskytují vyzdívky. U zafiízení, kde provádíme servis stabilnû, vede na‰e pfiítomnost k prodlouÏení jejich Ïivotnosti a úspofie finanãních prostfiedkÛ zákazníkÛ.

Mezi na‰e tradiãní a v˘znamné zákazníky patfií napfi. Vítkovice strojírenství, a. s., Vítkovice Steel, a. s., Vítkovice – Válcovna trub, a. s., Energetika Vítkovice, a. s., ISPAT Nová huÈ, a. s., Tfiinecké Ïelezárny, a. s., Vápenka Vito‰ov, âEZ, a. s., Calmit Bratislava ad. TEPLOTECHNA Ostrava, a. s. ·enovská 101, 716 12 Ostrava 2 tel.: 596 225 111, fax: 596 232 070 e-mail: [email protected], www.tto.cz

Obr. 5 Vozová pec ã. 1 – Vítkovice Fig. 5 Vehicular furnace No1 – Vítkovice B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

13

SANACE REHABILITATION

VD SLAPY –

REKONSTRUKCE P¤ELIVN¯CH POLÍ A DILATAâNÍCH SPAR SLAPY WATER DAM– RECONSTRUCTION OF SPILLWAY FIELDS AND DILATATION JOINTS ·Tù PÁN DVO¤ ÁK, MICHAL VRÁNA Pfiíspûvek popisuje sanaãní práce na pfielivn˘ch polích tûlesa hráze VD Slapy zahrnující komplexní opravu povrchu pfiepadové plochy vãetnû provedení nového tûsnûní a ochrany dilataãních spar jednotliv˘ch blokÛ pfiehrady a dûlících Ïeber. This article describes improvement works and complex surface repairs on the spillway fields of the body of WD Slapy, including complete resealing and protection of the dilatation joints on the spillway fields and rib joints. V˘stavba vodního díla Slapy byla dokonãena roku 1955 a tvofií jeden ze stupÀÛ Vltavské kaskády. Pfiehrada je umístûna v fiíãním kilometru 91,694 v úseku b˘val˘ch Svatojánsk˘ch proudÛ. Samotné pfiehradní tûleso tvofií 65 m vysoká pfiímá gravitaãní betonová hráz s korunou o délce 260 m, po které vede komunikace II. tfiídy spojující lev˘ a prav˘ bfieh Vltavy. Hráz má ãtyfii pfielivná pole hrazená segmenty (obr. 1). Pfied vlastní opravou (obr. 2) probûhla prohlídka stávajícího stavu povrchov˘ch vrstev pfielivn˘ch ploch a dilataãních spar mezi jednotliv˘mi bloky (obr. 3) a byla Obr. 1 Pohled na pfieliv Fig. 1 View of spillway

14

B

provedena diagnostika podkladního betonu jádrov˘mi v˘vrty na volné plo‰e i v tûsné blízkosti dilataãních spar vãetnû chemického rozboru, kter˘ vylouãil pouÏití hlinitanov˘ch cementÛ v dobû v˘stavby. Pfii návrhu sanace se vycházelo i ze zku‰eností investora s opravou II. pfielivného pole v roce 1997. Stav povrchov˘ch vrstev vzdu‰ného líce odpovídá témûfi padesáti letÛm provozu VD. Vlivem znaãného namáhání betonu povûtrnostními vlivy, stfiídání teplot a mechanického pÛsobení vody pfii pfievádûní povodÀov˘ch prÛtokÛ do‰lo k pomûrnû rozsáhlé degradaci povrchov˘ch vrstev a po‰kození funkãnosti dilataãních spar. Tato skuteãnost se projevila v prÛbûhu povodní v srpnu 2002, kdy do‰lo ke znaãnému zatékání do prostoru elektrárny, která je spolu s rozvodnou umístûna v tûlese hráze pfiímo pod pfielivn˘mi poli. Negativní vliv na stav konstrukce paradoxnû mûly i nûkteré opravy provedené v minulosti, kdy k reprofilaci povrchu byl pouÏit plastbeton s odli‰n˘m koeficientem tepelné roztaÏnosti neÏ má beton tûlesa hráze. Tato skuteãnost spolu s „uzavfiením“ povrchu a nemoÏnosti difúze vodních par vedl k dal‰ímu odmrzání a degradaci povrchov˘ch vrstev. První etapa sanaãních prací byla zahájena v kvûtnu a ukonãena v fiíjnu 2003. V souãasné dobû probíhá 2. etapa rekonstrukce, kdy budou opraveny zb˘vající dûlicí Ïebra a pfielivná pole. Zpfiístupnûní opravovan˘ch ploch musí respektovat po-

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Ïadavky havarijního plánu tak, aby byla minimálnû tfii pfielivná pole volná a Ïádná pfiekáÏka nezasahovala do jejich prÛbûÏného profilu. Samotná pfiístupová konstrukce musí b˘t demontovatelná do 48 hodin. Z tohoto dÛvodu byla pouÏita kombinace le‰ení na dûlicích Ïebrech a zavû‰en˘ch pojízdn˘ch lávek na pfielivn˘ch polích (zejména na jejich horních ãástech) (obr. 4), které umoÏÀovaly práce na celé ‰ífice sanovaného profilu. V první fázi opravy byly celoplo‰nû odbourány povrchové vrstvy betonu a plastbetonu (obr. 5). Zde ãekalo na zhotovitele první pfiekvapení, neboÈ na vloÏen˘ch polích tvofiící stfiechu elektrárny, kde nebylo moÏno provést z dÛvodu pomûrnû malé tlou‰Èky konstrukce podrobnûj‰í prÛzkum, dosahovala vrstva plastbetonu v prÛmûru tlou‰Èky 70 mm oproti pfiedpokládan˘m 30 mm. PfiestoÏe plastbeton nebyl v‰ude jednoznaãnû odeznûl˘, jeho celoplo‰né odbourání bylo nezbytné, protoÏe nezaruãoval kvalitní podklad pro pouÏití cementov˘ch sanaãních hmot. Pro jeho tvrdost nebylo jeho vybourání lehk˘mi bouracími kladivy snadn˘m úkolem. Povrch hráze byl celkovû kvalitativnû nesourod˘ a mnohdy bylo zapotfiebí pfiistoupit k je‰tû vût‰ímu rozsahu bouracích prací. Bylo to zejména v místech s nedostateãn˘m hutnûním betonu, dále v oblasObr. 2 Pfieliv pfied opravou Fig. 2 Spillway before improvements

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004


Obr. 3 PÛvodní dilatace Fig. 3 Original dilatation

tech, kde v minul˘ch letech provádûné opravy zasahovaly s plastbetonem do vût‰ích hloubek konstrukce nebo na plochách s celkovû pokroãilou degradací. Struktura a kvalita betonu se li‰ila i na jednotliv˘ch konstrukãních celcích hráze, byla odli‰ná v oblasti strmého masivního bloku pod hradicími segmenty, u vloÏen˘ch polí tvofiících stfiechu elektrárny nebo v oblasti rozraÏeãÛ. Tûsnû pod opûrn˘m prahem dosedací plochy hradicích segmentÛ byly objeveny kaverny nad drenáÏí odvádûjící prÛsaky pod tûsnûním opûrného prahu. V rámci sanaãních prací byla ãinnost drénu plnû obnovena. Povrch podkladního betonu byl po odbourání otryskán vysokotlak˘m vodním paprskem o tlaku 110 aÏ 140 MPa Obr. 5 Otryskan˘ a obouran˘ povrch Ïeber Fig. 5 Ribs after surface demolition and water blasting

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

(obr. 6). Na upraveném povrchu bylo provedeno velké mnoÏství kontrolních zkou‰ek pro stanovení vlastností povrchov˘ch vrstev betonu v tahu. Druhou fází opravy byla reprofilace ploch. Pro omezení tvorby smr‰Èovacích trhlin byly na podklad celoplo‰nû pfiikotveny pozinkované karisítû o rozmûrech oka 100 x 100 mm a tlou‰Èce drátu 2 mm. Sítû byly pfiipevnûny nastfielovacími hfieby a podloÏeny plastov˘mi distanãními podloÏkami (obr. 7 a 8). Samotná reprofilace byla realizována speciální polymercementovou maltou modifikovanou pro aplikaci such˘m stfiíkáním. Vrstva nástfiiku se pohybovala v prÛmûru od 30 do 70 mm. V místech, kde byl degradovan˘ povrch odbourán hloubûji (místy se vyskytovaly kaverny o hloubce aÏ 300 mm), probíhala torkretáÏ na více etap tak, aby následující vrstva byla aplikována je‰tû do Ïivé, ne zcela zavadlé vrstvy pfiedchozí. Jednotlivé mezivrstvy byly navíc vyztuÏeny dal‰í vloÏenou pozinkovanou karisítí. Pracovní zábûry byly zvoleny tak, aby byly pfií-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

Obr. 4 Pohled na horní ãást pfielivu Fig. 4 View of upper part of spillway

stupné pro koneãné ruãní zahlazení povrchu vãetnû napojení na sousední díl a následné o‰etfiování vysprávky. To spolu s trval˘m mûfiením teploty podkladu dotykov˘m teplomûrem mûlo klíãov˘ vliv na kvalitu reprofilace, protoÏe v letním období dosahoval rozdíl minimálních a maximálních teplot aÏ 45 °C. Po pfiedchozích zku‰enostech bylo upu‰tûno od aplikace protiodpafiovacího postfiiku. ProtoÏe vysoce porezní podkladní beton odãerpával vlhkost sanaãní hmoty, byla peãlivû dodrÏována kombinace vlhãení a zakr˘vání zasanovaného povrchu. Po zpfiístupnûní rozraÏeãÛ (obr. 9) bylo zji‰tûno, Ïe okapnicové plechy na hranû pfielivného pole jiÏ neplní svoji funkci. Byla po‰kozena jak samotná jejich konstrukce,

3/2004

Obr. 6 Tryskání vysokotlak˘m vodním paprskem Fig. 6 High-pressure water blasting

15


tak i jejich zakotvení do masivu hráze, a proto bylo pfiistoupeno k jejich v˘mûnû. Nové plechy byly vyrobeny ze stejného materiálu jako krycí plechy dilataãních spár a pfiikotveny pomocí nerezov˘ch HSA kotev o prÛmûru 6 mm. Pro koneãnou úpravu povrchu byl zvolen vícevrstv˘ sjednocující a ochrann˘ nátûr na bázi akrylátové disperze, kter˘ slouÏí jako ochrana proti pronikání CO2 do konstrukce. Nátûr byl aplikován celoplo‰nû váleãkováním, na vodorovné plo‰e dûlicích Ïeber byla pfiidána je‰tû jedna vrstva. (obr. 10) Po vyzrátí sanaãní hmoty a nátûrÛ byla opût provedena série kontrolních zkou‰ek, která ovûfiila pfiedepsanou pfiídrÏnost sanaãní hmoty k podkladu, soudrÏnost nátûru se sanaãní hmotou a poÏadovanou tlou‰Èku nátûrového souvrství.

Obr. 7 Vkládání Kari sítí Fig. 7 Iron grid installation Obr. 8 VyztuÏení dûlících Ïeber Fig. 8 Reinforcing of rib joints

V poslední fázi opravy byly vrchní ãásti dûlicích Ïeber mechanicky oãi‰tûny od mechu a natfieny prostfiedkem proti jeho tvorbû. Oprava dilataãních spár na pfielivn˘ch polích Stejnû dÛleÏitou souãástí opravy VD Slapy byla oprava a obnovení funkãnosti dilataãních spár mezi jednotliv˘mi bloky pfiehradního tûlesa. Hlavním problémem bylo jejich nefunkãní tûsnûní, coÏ zpÛsobovalo zatékání do prostorÛ elektrárny a rozvodny v tûlese hráze. Úkolem bylo zajistit tûsnost spár i pfii probíhajících dilataãních pohybech blokÛ a souãasnû ochránit tûsnicí systém pfied mechanick˘m namáháním pfievádûnou vodou a pfiípadn˘mi splaveninami. Pfii bouracích pracích byly v dilataãních spárách nad elektrárnou a u rozraÏeãÛ objeveny zakotvené ocelové úhelníky, jejichÏ vybourání, resp. vyfiezání stûnovou pilou z konstrukce by kromû velk˘ch finanãních nárokÛ znamenalo i znaãn˘ zásah do konstrukce hráze.

V úseku masivního bloku strmé ãásti pfielivu probûhlo odbourání podrcen˘ch a degradovan˘ch povrchov˘ch vrstev v okolí dilataãních spár, samotná spára byla pfiiznána vloÏením tvrzeného polystyrenu o tlou‰Èce 20 mm a dal‰í vrstva vloÏené karisítû zajistila lep‰í soudrÏnost vysprávkové hmoty s podkladem. Dále byla provedena reprofilace sanaãní hmotou do

Obr. 9 Sanace rozraÏeãÛ Fig. 9 Improvements of chute blocks Obr. 10 Sanované rozraÏeãe Fig. 10 Chute blocks after improvements

16

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

SANACE REHABILITATION poÏadovaného tvaru. Za samotn˘ tûsnicí prvek slouÏí pruÏn˘ hypalonov˘ pás Sikadur – Combiflex (obr. 11), kter˘m je dilataãní spára pfielepena pomocí epoxidového pojiva Sikadur 31 Rapid. Tento systém sice zaji‰Èoval dostateãnou vodotûsnost spáry, bylo v‰ak nutno zajistit i jeho ochranu pfied po‰kozením mechanick˘mi úãinky pfievádûné vody. Ta byla provedena prÛbûÏn˘m pfiekrytím nerezov˘mi plechy o rozmûrech 1000 x 200 x 3 mm, které jsou jednostrannû ukotveny pomocí nerezov˘ch kotev HSA o prÛmûru 6 mm v poãtu 6 kusÛ na bûÏn˘ metr (obr. 12). V oblasti nad stfiechou elektrárny, na rozraÏeãích a na dûlicích Ïebrech byl pouÏit stejn˘ systém sanace dilataãních spár. Vzhledem k pÛvodním ocelov˘m úhelníkÛm slouÏí k ochranû pfied mechanick˘m po‰kozením plechy o ‰ífice 300 mm, které byly ukotveny do betonové konstrukce mimo ocelov˘ profil úhelníkÛ. Oprava pfielivn˘ch polí spolu s obnovením funkãnosti dilataãních spár zaji‰Èuje ochranu konstrukãního betonu pfiehradního tûlesa a pfiispívá k vy‰‰í bezpeãnosti provozu elektrárny bûhem pfievádûní vody pfies pfieliv. Bûhem rekonstrukãních prací v roce 2003 bylo celkovû zapracováno témûfi 640 t sanaãního materiálu a pouÏity skoro 2 t ochranného sjednocujícího nátûru. (obr. 13 a obr. 14)

Obr. 11 Krytí dilataãní spáry hypalonov˘m pásem Fig. 11 Covering of dilatation joint with hypalon belt Obr. 12 Opravená dilataãní spára Fig. 12 Dilatation joint after improvements

které se pfii opravû takového druhu a rozsahu vÏdy vyskytnou. Vûfiíme, Ïe i leto‰ní etapa rekonstrukce probûhne ke spokojenosti v‰ech zúãastnûn˘ch stran a pfiehrada bude nadále slouÏit svému úãelu.

Z ÁV ù R Dûkujeme v‰em zástupcÛm investora a personálu na VD Slapy za spolupráci a konstruktivní pfiístup pfii fie‰ení problémÛ,

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Dilataãní spáry

Investor Spolupracující firma

Reprofilaãní PCC malta Lafarge Sanatop Tix CZ 2001 Ochrann˘ nátûr Sikagard 680 S Systém Sikadur Combiflex Ochrana nerezov˘mi plechy tl. 3 mm Povodí Vltavy, s. p., závod Dolní Vltava, Praha 5 Betvar, a. s., Praha 3

Obr. 14 Slapy opraven˘ pfieliv 2 Fig. 14 Spillway 2 after improvement

Obr. 13 Opraven˘ pfieliv Fig. 13 Spillway after improvement

B

Ing.·tûpán Dvofiák Ing. Michal Vrána Sangreen, spol. s r. o. PlzeÀská 166, 150 00 Praha 5 tel.: 257 216 147, fax.: 257 215 123 e-mail: [email protected], www.sangreen.cz

PouÏité materiály Sanace betonov˘ch povrchÛ

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

17

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES

MATERIÁLOVÁ

BÁZE OPRAV ÎELEZOBETONOV¯CH

KONSTRUKCÍ MATERIAL BASE OF REPAIRS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES VÁC L AV P U M P R

VLASTNOSTI

A Z Á S A DY

F OR M U L AC E R E PROFI L Aâ N ÍC H

V pfiíspûvku jsou uvedeny obecné zásady formulace reprofilaãních materiálÛ pouÏívan˘ch v souãasnosti pfii opravách po‰kozen˘ch Ïelezobetonov˘ch prvkÛ a konstrukcí, rovnûÏ jsou uvedeny v˘hody a nev˘hody pouÏívání jednotliv˘ch typÛ hmot. U rozhodujících typÛ reprofilaãních materiálÛ je ukázáno jak˘m zpÛsobem mÛÏe pfiídavek modifikujících sloÏek ovlivÀovat vlastnosti v˘sledné kompozice. This paper outlines general principles of description of reprofiling materials currently in use in repairs of damaged RC elements and structures. Also, it is aimed to list pros and cons of employment of individual types of materials. Finally, it seeks to show how additives of modifying components can affect properties of the resulting compositions of the major types of reprofiling materials. V˘roba stavebních hmot, i stavebnictví jako takové, byla ve druhé polovinû 20. století nespornû a zásadním zpÛsobem ovlivnûna pestrou ‰kálou v˘robkÛ chemického prÛmyslu a to jak na organické, tak anorganické bázi. Jejich posláním bylo a je v nejobecnûj‰ím slova smyslu, buì poskytnout klasick˘m stavebním materiálÛm takové uÏitné vlastnosti, které nemají, resp. mít nemohou, nebo tradiãní ãi klasické stavební materiály nahradit zcela. Oblast sanací a oprav Ïelezobetonov˘ch konstrukcí patfií právû mezi ty oblasti stavebnictví, jejichÏ rozvoj byl zcela jednoznaãnû vyuÏíváním netradiãních materiálÛ a hmot podmínûn. Pfiípravky pro pfiedúpravu povrchu, antikorozní nátûry, adhezní mÛstky, reprofilaãní hmoty, prostfiedky sekundární ochrany, curing agents atd., to v‰echno jsou skupiny produktÛ, jejichÏ v˘robní základnou jsou pfiedev‰ím materiály dodávané chemick˘m prÛmyslem. Není schÛdné se celou pestrou paletou tûchto hmot zab˘vat v pfiíspûvku detailnûji, a proto se pfiíspûvek bude vûnovat pouze skupinû tzv. reprofilaãních malt, jejich sloÏení, zásadám formulace a moÏnostem zlep‰ení a modifikace jejich vlastností. 18

B

H M OT

Opravu po‰kozené Ïelezobetonové konstrukce, pokud je provádûna v dobû, kdy je‰tû není ohroÏena její statická únosnost, tj. konstrukce není zesilována, ale zabraÀuje se koroznímu oslabování v˘ztuÏe popfi. se jedná o uchování ãi obnovení esteticky pfiijatelného vzhledu konstrukce, pak takovou opravu mÛÏeme v souladu s Plumem nazvat opravou kosmetickou [1]. Praktická realizace takovéto opravy spoãívá v odstranûní nesoudrÏného a „nezdravého“ betonu, odrezení v˘ztuÏe, v následné antikorozní ochranû v˘ztuÏe a doplnûní odstranûn˘ch míst nov˘m materiálem, tzv. reprofilaci. Na vlastnosti reprofilaãních malt jsou kladeny rozmanité poÏadavky, které mají v obecném slova smyslu zajistit pfiedev‰ím dlouhodobou trvanlivost opravy, zjednodu‰enû fieãeno nesmí dojít k oddûlení nanesené malty od podkladu a nesmí dojít k atmosférickému ãi koroznímu po‰kození reprofilaãní malty ani podkladního (opravovaného) betonu. Z faktorÛ, které trvanlivost opravy rozhodujícím zpÛsobem ovlivÀují, se jako dominantní ukázala b˘t tzv. pfiídrÏnost (adheze) k podkladu, jejíÏ hodnota byla víceménû uzanãnû stanovena na minimální hodnotu 1,5 MPa v prostém tahu. Kromû pfiídrÏnosti jako takové, dlouhodobou kompatibilitu reprofilaãní malty s podkladem pfiíznivû ovlivÀuje modul pruÏnosti malty, kter˘ by mûl b˘t u reprofilaãních hmot vÏdy niÏ‰í neÏ u opravovaného betonu. Dále je zfiejmé, a mnohaleté empirické zku‰enosti to jednoznaãnû potvrzují, Ïe soudrÏnost s podkladem bude tím lep‰í, ãím bliÏ‰í bude koeficient teplotní a vlhkostní roztaÏnosti reprofilaãní hmoty a podkladního betonu. Vedle tûchto aspektÛ musí reprofilaãní materiál splÀovat i dal‰í poÏadavky: • podle okolností povûtrnostní odolnost (malá nasákavost, mrazuvzdornost, odpovídající parotûsnost popfi. vodotûsnost), resp. obecnû odolnost vÛãi danému prostfiedí, • jeho aplikace musí b˘t technicky schÛdETON

• TEC

H NOLOG I E

ná a v neposlední fiadû jeho cena i cena aplikace musí b˘t pfiijatelná, • minimální ãi Ïádné smr‰Èování po aplikaci. Splnûní v‰ech tûchto poÏadavkÛ (snad s v˘jimkou cenov˘ch aspektÛ) s klasick˘mi cementovápenn˘mi ãi cementov˘mi maltami není snadné. Trvanlivost oprav proveden˘ch tûmito tradiãními materiály nebyla valná a zejména dosaÏení pfiídrÏnosti vy‰‰í neÏ 1,5 MPa se ukázalo z praktického hlediska jako velmi obtíÏné. Proto se pro opravy a formulace reprofilaãních hmot poãala hledat alternativní fie‰ení. P O LY M E R B E T O N Y / M A LT Y ( P C ) Pfii hledání materiálÛ vhodn˘ch pro opravy byla jiÏ koncem padesát˘ch a poãátkem ‰edesát˘ch let upfiena pozornost stavebního v˘zkumu k organick˘m pryskyfiicím. Kompozitní materiály tvofiené polymerní matricí a plnivem jsou oznaãovány jako polymerbetony/malty (zkrácenû PC). V závislosti na sloÏení vykazují polymerbetony fiadu mimofiádn˘ch vlastností, z nichÏ b˘vá pfiedev‰ím uvádûno [2]: • rychlé vytvrzení pfii teplotách v závislosti na sloÏení od –18 do +40 °C • velmi dobrá adheze k vût‰inû silikátov˘ch povrchÛ • v˘borná mrazuvzdornost • nízká permeabilita pro vodu a agresivní roztoky • dobrá chemická odolnost • vysoké mechanické pevnosti Jako materiály pro opravy na‰ly polymerbetony nejprve uplatnûní pfii opravách leti‰tních ploch, betonov˘ch vozovek na dálnicích a v‰ude tam, kde se rozhodujícím zpÛsobem uplatnila rychlost tvrdnutí a vysoké pevnosti. Jako pojivo bylo u polymerbetonÛ vyuÏíváno rÛzn˘ch pryskyfiic, napfi. na bázi metylmetakrylátu, styrenu a nenasycen˘ch polyesterov˘ch pryskyfiic. Nicménû zcela dominatní uplatnûní na‰ly ve stavební praxi polymerbetony na epoxidové bázi. Jako plnivo se do polymerbetonÛ pouÏívá pfiedev‰ím kfiemenného písku vhodné granulometrie, dále vápenec, Ïula aj. Velikost zrna je volena v závislostí na tlou‰Èce pokládané vrstvy. Typické sloÏení

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES epoxidov˘ch polymermalt uvádí tabulka 1. Plnûní epoxidov˘ch pryskyfiic je mimo jiné dáno potfiebou eliminovat relativnû vysoké smr‰tûní, které vytvrzování epoxidov˘ch pryskyfiic provází a které se v závislosti na typu pryskyfiice obvykle pohybuje mezi 0,2 aÏ 0,4 % lineárnû (objemové smr‰tûní ãiní 3 aÏ 5 %). V závislosti na sloÏení, stupni naplnûní, modifikaci pryskyfiice apod. se mohou fyzikálnû-mechanické i chemické vlastnosti epoxidov˘ch kompozic dosti mûnit (tab. 2 a 3). Z tabulek je patrné, Ïe vlastnosti pryskyfiic lze ovlivÀovat ve znaãném rozsahu a zejména stupeÀ naplnûní pryskyfiic má velk˘ v˘znam na fyzikálnû mechanické parametry kompozic. Pfies ve‰keré zajímavé a unikátní vlastnosti mají v‰ak polymerkompozice z hlediska vyuÏití jako reprofilaãní malty nûkteré nev˘hody, mezi nûÏ zejména náleÏí: • sníÏená tolerance k vlhkosti podkladu pfii aplikaci • vysok˘ koeficient teplotní roztaÏnosti • modul pruÏnosti je v˘znamnû závisl˘ na teplotû • vytváfiejí parotûsnou zábranu • mají odli‰nou elektrickou vodivost • aplikace vyÏaduje zvlá‰tní kvalifikaci pracovníkÛ i zvlá‰tní technické prostfiedky • cena • hygienické aspekty Dnes jsou proto epoxidové (obecnû pryskyfiiãné) kompozice pouÏívány pfiedev‰ím tam, kde se plnû uplatní jejich pfiednosti (zejména chemické provozy, sklady apod.) a kde má opodstatnûní pouÏití tûchto relativnû drah˘ch materiálÛ. Pro rozsáhlej‰í opravy aÈ jiÏ v exteriérech ãi interiérech a pfiedev‰ím pak u svisl˘ch ploch a podhledÛ nejsou polymermalty pouÏívány a byly prakticky zcela vytlaãeny jinou skupinou hmot, které jsou oznaãovány jako polymercementové kompozice. P O LY M E R Y

(PPCC) Polymery modifikované cementové malty/betony jsou normální cementové malty, k nimÏ se obvykle bûhem procesu míchání pfiidává vodn˘ roztok ãi vodná disperze polymeru. Bûhem tuhnutí a tvrdnutí cementu dochází rovnûÏ k tvrdnutí polymeru, kter˘ vytváfií souvislou polymerní matrici prostupující maltou/betonem. Vyjímeãnû mÛÏe proces tvrdnutí vyÏadovat pÛsobení vnûj‰ího ãinitele, napfi. ohfiev. ETON

Tlou‰Èka vrstvy [mm]

Mísící pomûr *)

Koeficient tepelné roztaÏnosti [10–6 K–1] 30 20 15

Max. zrno [mm]

Stûrková hmota

<5 1 : 2 aÏ 1 : 5 < 20 1 : 8 aÏ 1 : 10 Malta > 20 1 : 14 aÏ 1 : 16 *) Pomûr je hmotnostní, vztaÏeno (pryskyfiice+tvrdidlo) : plnivu

0,5 2 8

Tab. 1 SloÏení a stupeÀ naplnûní bûÏn˘ch EP kompozic [3] Tab. 1 Composition and degree of filling of common EP compositions [3]

Prvé pokusy s tûmito kompozicemi z konce padesát˘ch let nebyly pfiíli‰ úspû‰né, pfiedev‰ím proto, Ïe prvé komerãnû dostupné typy disperzí (PVAC) nebyly dlouhodobû odolné alkalickému prostfiedí a postupnû se ve vlhkém prostfiedí rozkládaly [5]. Z ‰iroké ‰kály provûfiovan˘ch polymerÛ nalezly posléze nejvût‰ího uplatnûní pfiedev‰ím disperze styren-butadienové, akrylátové, styren-akrylátové, v men‰í mífie pak i epoxidové emulze. Jsou pfiidávány ve formû tzv.latexÛ, tj. ve vodû dispergovan˘ch kulov˘ch ãástic v˘‰emolekulárního polymeru o prÛmûru 0,05 aÏ 0,1 µm. Typické sloÏení tûchto kompozic pro opravy uvádí tabulka 4 [2]. Uvádûn˘ obsah disperze (vyjádfien˘ jako mnoÏství su‰iny) kolísá obvykle v pomûrnû ‰irokém intervalu, v tabulce udaná hodnota reprezentuje obsah prÛmûrn˘ nebo obvykl˘. V tabulce 5 jsou pro srovnání uvedeny charakteristické parametry tûchto kompo-

zic spoleãnû s nemodifikovan˘m betonem a polymerní kompozicí. Z tabulek je patrné, Ïe polymercementové kompozice vykazují oproti nemodifikovan˘m cementov˘m betonÛm mírn˘ nárÛst ohybov˘ch pevností, tlakové pevnosti b˘vají do urãité míry sníÏeny. Markantní je sníÏení modulu pruÏnosti, koeficient teplotní roztaÏnosti se blíÏí koeficientu teplotní roztaÏnosti betonu. Obecnû pfiispívají disperze k jistému zv˘‰ení smr‰Èování kompozic bûhem tuhnutí i následného vysychání. Tyto skuteãnosti byly ostatnû potvrzeny i celou fiadou publikovan˘ch prací s tuzemsk˘mi disperzemi SOKRAT. Primárním úãelem modifikace bylo zlep‰ení adheze, pfiídrÏnosti, správkov˘ch kompozic. PfiestoÏe se s nejvût‰í pravdûpodobností na dlouhodobé trvanlivosti oprav pozitivnû projevuje spí‰e v˘razné sníÏení modulu pruÏnosti, je skuteãností, Ïe v závislosti na konkrétním sloÏení a zpracování polymercementové

Tab. 2 Vliv stupnû naplnûní na vlastnosti polymermalt na epoxidové bazi [4] Tab. 2 The effect of the degree of filling on the characteristics of epoxy-based polymer mortars [4] StupeÀ naplnûní (hmotnostní pomûr) Obsah pryskyfiice [%] Pevnost v tlaku [Mpa] Pevnost v tahu za ohybu [MPa] Modul pruÏnosti E [MPa] Koeficient tepelné roztaÏnosti [10–6 K–1] Eαt [N/mm2K]

Neplnûn˘ epoxid 100 69 29 2900 69 0,21

1:3 25 72 33 9700 29 0,28

1: 9 10 101 43 25000 19 0,48

1 : 12 6,25 97 29 33500 15 0,5

Beton B 35 35 aÏ 55 5 aÏ 6 34000 aÏ 39000 10 aÏ 12 0,4

MODI FI KOVAN É

C E M E N T O V É M A LT Y / B E T O N Y

B

Materiál

• TEC

H NOLOG I E

Tab. 3 Vliv teploty na dynamick˘ modul pruÏnosti [MPa] epoxidov˘ch pryskyfiic a polymermalt na epoxidové bázi [4] Tab. 3 The effect of temperature on the instantaneous modulus of elasticity [MPa] of epoxy resins and epoxy-based polymer mortars [4] Materiál

–20 4800 31400 40000 26000 2100

EP-kompozice pro injektáÏ EP-malta 1 : 9 EP-malta 1 : 15 Mûkãená EP-malta 1 : 15 PruÏná EP-kompozice

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

0 4400 30000 38000 22000 510

3/2004

Teplota [°C] 20 3900 28600 36500 19000 160

40 3000 26000 33500 12000 50

60 – 21000 27000 4500 –

19

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES Cement PC [kg/m3] Písek : kamenivo Obsah polymeru [%] *) vztaÏeno na cement v/c Obsah vzduchu [%] Ostatní pfiísady

400 aÏ 420 55 : 45 aÏ 65 : 35 15 : 20 0,25 aÏ 0,40 <6 odpûÀovaã, thixotropní retenãní pfiísady aj.

Tab. 4 Polymercementové malty/betony – smûrné sloÏení [2] Tab. 4 Polymer cement mortars/concretes – composition by the code of practice [2]

kompozice je reálné u tûchto reprofilaãních malt dosáhnout pfiídrÏnosti cca 2 aÏ 2,5 MPa. Polymercementové kompozice byly a jsou v tradiãní podobû dodávány jako dvousloÏkové hmoty a to prakticky bez v˘jimky jiÏ od v˘robce v pfiesnû stanoven˘ch pomûrech suché a kapalné sloÏky. Manipulace s dvousloÏkov˘mi hmotami v‰ak pfiiná‰í urãité problémy ve stavební praxi (doprava, skladování, likvidace obalÛ apod.) a proto byly intenzivnû hledány moÏnosti eliminace kapaln˘ch disperzí. Takovou moÏnost nabízí pouÏívání tzv. redispergovateln˘ch polymerÛ. Jedná se o redispergovatelné kopolymery VAC/Etylen nebo VAC/VeoVa resp. VAC/VeoVa/Akrylát. Zejména poslednû jmenované vykazují mimofiádnou odolnost vÛãi alkalickému prostfiedí. Hlavní v˘hody pouÏívání tûchto „such˘ch“ disperzí spoãívají v moÏnosti pfiipravovat jednosloÏkové suché smûsi poÏadovan˘ch vlastností, které se pouze pfiímo na stavbû smísí v potfiebném mnoÏství s pfiedepsanou dávkou vody. Odpadají problémy s nebezpeãím zmrznutí vodn˘ch disperzí, navíc se prodluÏuje doba skladovatelnosti (uvádí se obvykle minimálnû 12 mûsícÛ oproti cca 6 mûsícÛm u vodn˘ch disperzí). Optimální obsah „suchého“ polymeru závisí pochopitelnû na celé fiadû okolností, b˘vá uvádûno mnoÏství 5 aÏ 10 % vztaÏeno na mnoÏství cementu, u adhezních mÛstkÛ

ãi antikorozních kompozic mÛÏe b˘t toto mnoÏství i vy‰‰í. Vlastnosti tûchto polymercementov˘ch kompozic jsou obdobné jako u kompozic dvousloÏkov˘ch, uvádí se zlep‰ení pfiídrÏnosti, zlep‰uje se zpracovatelnost ãerstv˘ch smûsí, mrazuvzdornost, sniÏuje se nasákavost apod. Pfiídavek redispergovatelné disperze má obvykle za následek i vy‰‰í retenci vody ve smûsi, coÏ na jednu stranu je vítané, protoÏe to omezuje pfiedãasné vysychání nanesen˘ch vrstev. Na druhé stranû zpÛsobuje pfiídavek disperze obecnû znám˘ jev a sice, Ïe modifikované kompozice mají sklon k vy‰‰ím hodnotám smr‰tûní, které dosahuje cca dvojnásobné hodnoty ve srovnání s cementov˘mi nemodifikovan˘mi maltami. To pochopitelnû má nebo mÛÏe mít za následek vznik smr‰Èovacích trhlin a generaci tahov˘ch napûtí ve styãné spáfie. Potlaãení tvorby trhlin nebo obecnû smr‰Èování je proto logick˘m poÏadavkem, kter˘ je na polymercementové kompozice kladen. Tvorbû trhlin i smr‰Èování lze pochopitelnû úãinnû pfiedcházet náleÏit˘m o‰etfiováním opraven˘ch ploch, pokud k jejich vzniku dojde. Je moÏné aplikovat finální jemné stûrky, ov‰em vznik trhlin je nutno v kaÏdém pfiípadû nutno povaÏovat za jev neÏádoucí, kterému lze úspû‰nû ãelit a to buì pfiídavkem rozpt˘lené vláknové v˘ztuÏe nebo objemovou kompenzací reprofilaãních malt (pfiidáním tzv. SRA aditiv).

Tab. 5 Vlastnosti malt modifikovan˘ch polymery ve srovnání s betonem [4] Tab. 5 Properties of mortars modified by polymers compared with concrete [4] Hydraulicky pojené disperzní EP – polymermalty (1 : 3) polymercementové malty *) Pevnost v tlaku [MPa] 35 aÏ 55 35 aÏ 40 90 aÏ 120 Pevnost v tahu za ohybu [MPa] 5 aÏ 6,29 12,5 aÏ 16,33 40 aÏ 50 Modul pruÏnosti E [MPa] 34000 aÏ 39000 9000 aÏ 11000 10000 aÏ 12000 Koeficient tepelné roztaÏnosti [10-6K-1] 10 aÏ 12 12 aÏ 15 25 aÏ 35 Eαt [N/mm2K] 0,4 0,15 0,3 Smr‰tûní εs [mm/m] 0,5 aÏ 1,2**) 1,2 aÏ 2 0,6 aÏ 0,8 *) vodní souãinitel v/c cca 0,44; obsah disperze (pomûr su‰iny disperze ku cementu) 0,06 aÏ 0,15; LP cca 3,5 % **) εs = 0,2 – 0,5 mm/m Vlastnosti

20

Beton B35

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

ROZPT ¯LE NÁ VL ÁKNOVÁ V ¯ZTUÎ PouÏívání kompozitních materiálÛ na bázi cementové matrice a rÛzn˘ch typÛ vláken má ve stavebním prÛmyslu svoji letitou tradici. V oblasti mikrovyztuÏování maltov˘ch a betonov˘ch smûsí vlákny, jsou v souãasné dobû ve vût‰í mífie uÏívána vlákna následujících tfií typÛ: • ocelová • alkalirezistentní sklenûná (ARS) • plastová, pfiedev‰ím polypropylénová Jejich rozhodující vlastnosti jsou shrnuty v tabulce 6. Obecnû má pfiítomnost vláken v cementové matrici, tedy i v maltové ãi betonové reprofilaãní smûsi, za úkol odstranit nûkteré její nepfiíznivé mechanicko-fyzikální vlastnosti, jako jsou objemové zmûny bûhem tuhnutí a tvrdnutí, relativnû malá pevnost v ohybu a pfiedev‰ím kfiehkost. Na zlep‰ení tûchto charakteristik mÛÏe dále navazovat zlep‰ení dal‰ích vlastností, jako je zv˘‰ená mrazuvzdornost, vodonepropustnost, odolnost vÛãi agresivnímu prostfiedí, zv˘‰ená odolnost proti obrusu atd. Úkolem vláken a zejména obecnû nízkomodulov˘ch vláken, není nahradit klasickou nosnou konstrukãní v˘ztuÏ z oceli. Z fiady dÛvodÛ se u reprofilaãních malt prosadila právû polypropylénová vlákna. Dnes bûÏnû komerãnû dostupná polypropylenová vlákna o jemnosti aÏ 2,5 denier jsou schopna pfiedev‰ím v plastickém stádiu cementov˘ch kompozic úãinnû zachycovat ‰ífiení (otvírání) mikrotrhlin. Pokud probíhá v dal‰ích stádiích zrání cementov˘ch kompozic za normálních tj. pfiimûfienû vlhk˘ch podmínek, pak jsou tyto „zachycené“ mikrotrhliny schopny tzv. autogenního vyhojení. Pfiídavek PP vláken tak nepfiímo omezuje vznik a rozvoj imperfekcí v cementové matrici s následnû pfiízniv˘mi dopady na ohybové pevnosti, mrazuvzdornost, vodotûsnost i dal‰í v˘‰e uvedené uÏitné parametry cementov˘ch ãi polymercementov˘ch kompozic. BûÏná dávka kvalitních PP vláken se pohybuje od 0,6 do 1 kg/m3 cementové kompozice, pfiiãemÏ konkrétní dávka odvisí od typu cementu, dávky cementu v kompozici apod. BûÏná délka vláken se pohybuje od 6 do 12 mm a je závislá mimo jiné na zpÛsobu aplikace malty, u malt stfiíkan˘ch such˘m postupem se dává pfiednost vláknÛm krat‰ím, u malt a betonÛ kladen˘ch na horizontální plochy ãi naná‰en˘ch bûÏn˘m zednick˘m zpÛsobem se pouÏívá vláken del‰ích.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES Typ vláken PP Sklenûná Ocelová Pevnost v tahu [MPa] 200 aÏ 700*) 1500 aÏ 3600 1500 aÏ 3800 Modul pruÏnosti [MPa] 3500 aÏ 18000 60000 aÏ 90000 170000 aÏ 210000 Mez protaÏení [%] 5 aÏ 40 2 aÏ 4 1 aÏ 2 PrÛmûr vlákna [_m] 10 aÏ 300 10 aÏ 15 100 aÏ 600 Specifická hmotnost [g/cm3] 0,91 2,7 7,85 *) U speciálních houÏevnat˘ch PP vláken b˘vá uvádûna pevnost v tahu aÏ 1 600 MPa Tab. 6 Vybrané vlastnosti nejv˘znamnûj‰ích typÛ vláken [6] Tab. 6 Selected properties of major fibre types [6]

Mezi nejvût‰í v˘hody PP vláken patfií skuteãnost, Ïe PP vlákno je dlouhodobû odolné vÛãi pÛsobení rÛzn˘ch typÛ agresivního prostfiedí, vãetnû prostfiedí alkalického. Pfiídavek samotn˘ch vláken aÈ jiÏ polypropylénov˘ch ãi sklenûn˘ch sám o sobû ov‰em nepotlaãuje tzv. volné smr‰Èování malt a betonÛ, pouze u kompozic, které se smr‰Èují vázanû (díky tfiení ãi adhezi k podkladu) eliminuje pfiídavek vláken vznik a ‰ífiení smr‰Èovacích trhlin. To má samozfiejmû pfiízniv˘ vliv na trvanlivost a chemickou ãi atmosférickou odolnost reprofilaãních malt a potaÏmo i oprav jako takov˘ch. Nicménû se ukazuje jako velmi uÏiteãné doplnit receptury správkov˘ch malt na cementové bázi o sloÏky, které smr‰Èování cementov˘ch kompozic eliminují pfiímo. Takové kompozice oznaãujeme jako objemovû kompenzované. P ¤ Í S A DY

KOMPENZUJÍCÍ

OBJEMOVÉ ZMùNY

Podobnû jako u polymerních disperzí ãi vláknové v˘ztuÏe, zájem o tzv. expanzivní pfiísady, resp. shrinkage-reducing admixtures (SRA – aditiva omezující smr‰Èování) sahá do konce padesát˘ch ãi poãátku ‰edesát˘ch let, kdy se jako perspektivní smûr v˘zkumu jevil v˘voj tzv. expanzivních cementÛ. PfiestoÏe jejich

produkce nikde ve svûtû nedosáhla oãekávané úrovnû, poznatky získané pfii jejich v˘voji na‰ly rozmanité uplatnûní, mezi které mimo jiné náleÏí i kompenzace neÏádoucích objemov˘ch zmûn u reprofilaãních hmot. K potlaãení neÏádoucího smr‰Èování cementov˘ch kompozic se v zásadû pouÏívá aditiv buì na anorganické ãi organické bázi. Z anorganick˘ch aditiv se jedná pfiedev‰ím o pfiísadu do expanzivních cementÛ typu K, coÏ je syntetick˘ bezvod˘ kalciumsulfoaluminát sumárního vzorce C4A3S, ménû populární jsou expanzivní pfiísady na bázi v˘‰e páleného oxidu hofieãnatého MgO. Mechanismus jejich pÛsobení není do detailu do dne‰ních dnÛ prozkoumán. Má se za to, Ïe expanzivní chování tûchto pfiísad je dáno tzv. krystalizaãním tlakem produktÛ jejich hydratace a jejich dávkování je proto závislé na celé fiadû okolností od mnoÏství cementu v kompozici, mineralogickém a chemickém sloÏení pouÏitého p-slínku a dal‰ích faktorech. Ponûkud jin˘m mechanismem pÛsobí SRA pfiísady na bázi organické, i kdyÏ i u tûchto látek na bázi alkoxylalkoholÛ je pfiíãina redukce smr‰tûní zatím zcela hypotetická (má se za to, Ïe díky zmûnû povrchového napûtí zámûsové vody do-

chází k rapidní zmûnû v pórové struktufie pojiva a k zmen‰ení obsahu vût‰ích pórÛ v oblasti 50 nm aÏ 10 µm, coÏ se mÛÏe pozitivnû projevit pfii migraci zámûsové vody cementovou matricí). Dávkování organick˘ch pfiísad omezujících smr‰Èování musí stejnû jako v pfiedchozím pfiípadû b˘t pfiedmûtem peãlivého experimentálního ovûfiení. Z ÁV ù RY Cílem pfiíspûvku bylo na vybran˘ch pfiíkladech ukázat jak˘m zpÛsobem se postupuje pfii formulaci moderních sanaãních hmot a jak˘ch produktÛ stavební chemie se pfiitom vyuÏívá. Souãasnû bylo cílem ukázat, Ïe produkce reprofilaãních hmot, stejnû jako ostatních typÛ sanaãních v˘robkÛ je pomûrnû sofistikovanou interdisciplinární záleÏitosti, kde spolupráce chemického prÛmyslu a stavebnictví je základním pfiedpokladem dotaÏení v˘vojov˘ch a poloprovozních hmot do podoby prÛmyslov˘ch a komerãnû vyuÏiteln˘ch produktÛ. Pfiíspûvek, pfiestoÏe se jednalo z pochopiteln˘ch dÛvodÛ pouze o rámcov˘ v˘ãet nûkter˘ch pfiísad a v˘robních postupÛ vyuÏívan˘ch pfii formulaci reprofilaãních malt, se snaÏil souãasnû ukázat, Ïe pfiíprava sanaãních hmot skládáním jednotliv˘ch komponentÛ pfiímo na stavbû in situ je nereálná, a proto se pfii sanaãních zásazích dnes jednoznaãnû vyuÏívá speciálnû formulovan˘ch a prÛmyslovû vyrábûn˘ch kompozic. Ing. Václav Pumpr, CSc. BETOSAN, s. r. o. Obchodnû technická kanceláfi Na Dolinách 23, 147 00 Praha 4 tel/fax.: 241 431 212, 602 189 459 e-mail: [email protected], www.betosan.cz

Literatura: [1] The Structural Engineer, 68, 1990, No17, pp. 337–345 [2] ACI Journal 83, 1986, No9÷10, pp. 798–829 [3] Concrete International: Design & Construction, 6, No6, 1984, pp. 36–44 [4] Luley H. at al.: Instandsetzen von Stahlbetonoberfächen, Beton-Verlag GmbH, Düsseldorf, 4.,geänderte Auflage 1989 [5] Warson H.: The Application of Synthetic Resin Emulsions, E.Benn, London 1972 [6] Kolísko J.: Vliv rozpt˘len˘ch vláken na mechanické vlastnosti cementového kompozitu, Stavební roãenka 2003, pp 162–166, JAGA Group, Bratislava 2002

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

21


VANA – VùT·Í JISTOTA A MEN·Í NÁKLADY THE WHITE TANK – IMPROVED SAFETY AND LOWER COSTS

BÍLÁ

JI¤Í DOHNÁLEK Dokonãení ãlánku z 2. ãísla ãasopisu, které vy‰lo v dubnu 2004. Známe-li ‰ífiku trhlin v betonu a koeficient filtrace, mÛÏeme podle vzorce (1) vypoãítat objem vody, pronikající konstrukcí a srovnat jej s mnoÏstvím vody, jehoÏ prÛnik se je‰tû pfiipou‰tí. Napfi. podle âSN 73 6505 „Zkou‰ení vodotûsnosti nádrÏí zdravotnû technick˘ch zafiízení“ je z nádrÏe na pitnou vodu povolen˘ únik vody za 24 hodin dán vztahem 0 , 0010 A hw K [m3 24 h−1 ] , Qw =

(5)

kde A je omoãen˘ povrch konstrukce, hw v˘‰ka vody v nádrÏi a K souãinitel závisl˘ od tvaru konstrukce. Ze zku‰enosti i z v˘poãtÛ vypl˘vá, Ïe prÛsak vody i ménû kvalitním betonem, je podstatnû men‰í neÏ prÛnik vody trhlinami. Zamezení vzniku trhlin má proto pro vodotûsnost zásadní v˘znam. Opatfiení vedoucí k zamezení vzniku trhlin Pomineme-li vlivy statické, kdy ke vzniku trhlin dochází v dÛsledku pfietíÏení konstrukce, jsou hlavní pfiíãinou vzniku trhlin, zvlá‰tû pak v raném stadiu jeho tuhnutí a tvrdnutí, objemové zmûny. Z fiady existujících faktorÛ je tfieba upozornit z praktického hlediska pfiedev‰ím na dva fyzikální mechanizmy, které nejãastûji vyvolávají naru‰ení konstrukce trhlinami. Objemové zmûny v dÛsledku zmûn teploty. Pfii hydrataci uvolÀuje cement teplo a beton se zahfiívá. Z jednoho gramu cementu se podle jeho typu uvolÀuje tzv. hydrataãní teplo odpovídající 350 aÏ 530 J. Vy‰‰í teplota není sama o sobû pro beton ‰kodlivá. Chladne-li v‰ak povrch betonu rychleji neÏ jeho vnitfiek, vznikající na povrchu tahová napûtí. Dosáhnou-li nebo pfiekroãí-li tato napûtí hodnotu pevnosti v tahu dosud betonem získanou, vznikají trhliny. Toto nebezpeãí nastane, jestliÏe rozdíl teplot mezi jádrem betonu 22

B

a okolním vzduchem je vût‰í neÏ 15 °C. Maximální teplota nastane v betonov˘ch dílcích obvykl˘ch tlou‰tûk podle tfiídy betonu v jednom aÏ dvou dnech. Chlazení povrchu betonu vede k teplotním napûtím a ta v nejvût‰ím poãtu pfiípadÛ vedou ke vzniku trhlin. Nejvût‰í nebezpeãí vzniku trhlin nastává mezi 10 aÏ 48 hodinami, dokud pevnost betonu v tahu je je‰tû pfiíli‰ nízká. Trhliny v dÛsledku napûtí od teploty vzniknou dfiíve neÏ nastoupí smr‰Èování betonu. Smr‰Èování trhliny následnû prohloubí, roz‰ífií a uãiní je zfietelnû patrn˘mi. K vypafiování vody na povrchu betonu je nutné teplo. Je odnímáno betonu a tím vzniká tzv. odpafiovací chlad. Povrch betonu je tedy dodateãnû ochlazován a nepfiízniv˘ vliv se tím zesílí. Trhliny v betonu sniÏují jeho vodotûsnost. Je jim proto tfieba pfiedcházet. Toho lze docílit, kdyÏ beton bude nejménû tfii dny chránûn pfied ochlazením. Vedle uvedeného úãinku pfiíli‰ rychlého chladnutí povrchu betonov˘ch konstrukcí vyvolává vznik napûtí i rozdílná teplotní dilatace napfi. betonovan˘ch stûn a jiÏ vychladlé základové desky. To vyvolává tvorbu tzv. ‰tûpn˘ch trhlin, procházejících cel˘m prÛfiezem konstrukce, a aã jsou z poãátku pomûrnû nezfietelné, prohlubují je v dal‰ím objemové zmûny vyvolaném smr‰Èováním. Jedin˘ zpÛsob, jak vzniku trhlin ãelit, je chránit konstrukci pfied ochlazením, a to aÏ do doby, kdy vzroste tahová pevnost betonu, nejménû v‰ak tfii dny po betonáÏi. Objemové zmûny v dÛsledku vysu‰ování. Dochází-li k odparu vody z betonu, je tento proces provázen jeho intenzivním smr‰Èováním. Vzhledem k tomu, Ïe proces probíhá intenzivnûji na povrchu neÏ hloubûji pod povrchem, vznikají v povrchov˘ch vrstvách tahová napûtí vedoucí k tvorbû trhlin. O‰etfiováním lze smr‰Èování oddálit do doby, neÏ vzroste tahová pevnost natolik, Ïe beton je schopen tato napûtí pfienést, nebo kdy tato napûtí jsou postupnû eliminována dotvarováním betonu úãinkem vnûj‰ího zatíÏení. O‰etfiování musí b˘t provádûno minimálnû 7, lépe v‰ak 14 dní. Z praktického hlediska pfiipadají v úvahu tato opatfiení: ETON

• TEC

H NOLOG I E

• ponechání v bednûní, • zakrytí fóliemi, • o‰etfiení povrchu betonu ochrann˘m nástfiikem sniÏujícím odpar vody, • kropení vodou (mlÏení). Nejãastûji pouÏívan˘ pfiím˘ postfiik konstrukce vodou je tfieba doporuãovat s urãitou opatrností. Chladná voda (obvykle 12 °C) totiÏ podchlazuje povrch betonu v dobû, kdy teplota betonu v jádfie stoupá a dosahuje zvlá‰tû u masivních konstrukcí hodnot 40 aÏ 60 °C. Vznik trhlin od smr‰Èování betonu lze omezit nebo ãásteãnû vylouãit pouÏitím tzv. vláknové disperzní v˘ztuÏe (vlákna z polypropylenu nebo skla) nebo pouÏití speciálních expanzních pfiísad, které umoÏÀují smr‰Èování betonu témûfi eliminovat. V˘‰e popsaná technologická opatfiení, která se zamûfiují na skladbu betonové smûsi a její následné o‰etfiování v‰ak mohou ovlivnit objemové zmûny betonu jen ãásteãnû. Má-li b˘t s jistotou omezena ‰ífika vznikajících trhlin na nezbytn˘ch 0,15 mm, je tfieba, aby v˘ztuÏ ve vodorovném smûru byla pfiimûfienû nadimenzována. K tomu dnes existuje dostatek pomÛcek jak platn˘ch v Evropsk˘ch normách, tak napfi. ve star‰í nûmecké DIN 1045. Vzhledem k tomu, a právû s ohledem na masivní projektování bíl˘ch van, v Nûmecku vznikla jiÏ v minulosti potfieba jednoduch˘ch pomÛcek pro návrh vodorovné v˘ztuÏe, napfi. rozsáhlá publikace pana Güntera Meyera „Rissbreiten – Beschränkaung nach DIN 1045“, která vy‰la poprvé v roce 1989 a po druhé pak v roce 1994. Tato více neÏ tfiísetstránková kniha kromû úvodního popisu v˘poãetního postupu obsahuje desítky nomogramÛ, které umoÏÀují velmi rychle v závislosti na pouÏité tfiídû betonu, maximální poÏadované ‰ífice trhliny, tlou‰Èce krycí vrstvy, tlou‰Èce stûny a prÛmûru v˘ztuÏe vypoãítat potfiebnou plochu vodorovné v˘ztuÏe, jejíÏ návrh zajistí vznik trhlin pouze pfiípustné maximální ‰ífiky. Jedná se tedy o v˘poãetní postup, resp. návrh, kter˘ je zcela standardnû zvládnut˘ a i v na‰ich podmínkách bûÏnû provediteln˘. Kombinací technologick˘ch opatfiení a statického návrhu vodorovné v˘ztuÏe

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES Obr. 1 MoÏné varianty fie‰ení pracovní spáry mezi základovou deskou a stûnou Fig. 1 Possible alternatives of the design of the construction joint between the foundation plate and the wall

tedy mÛÏeme bezpeãnû zajistit, Ïe ve stûnách objektu vzniknou trhliny pouze pfiípustné ‰ífiky, které nejsou z hlediska vodotûsnosti nebezpeãné. SPÁRY BûÏnû rozli‰ujeme spáry pracovní a dilataãní. Dilataãní spáry procházejí vÏdy cel˘m konstrukãním prvkem a slouÏí vzájemnému oddûlení jednotliv˘ch dilataãních celkÛ. Dilataãní spáry umoÏÀují absorbovat rÛzné teplotní pohyby Ïelezobetonov˘ch konstrukcí i jejich rozdílné sedání. Pracovní spáry vznikají jako dÛsledek pfieru‰ení betonáÏe a obecnû je Ïádoucí, aby jejich poãet byl co nejmen‰í. Ideálním pfiípadem je, pokud se cel˘ dilataãní celek podafií vybetonovat v jednom celku, tj. bez pracovních spár. To v‰ak ve vût‰inû pfiípadÛ není z konstrukãních ani provozních dÛvodÛ moÏné. Pracovní spáry Polohu a ãetnost pracovních spár je tfieba stanovit pfied zaãátkem betonáÏe. Pro jednotlivé typy pracovních spár byla v minulosti navrÏena fiada standardních detailÛ, a to jak pro pracovní spáry ve vodorovné desce, pracovní spáry mezi základem a stûnami i pracovní spáry ve stûnách. V nejjednodu‰‰í podobû se pracovní spáry nijak konstrukãnû neupravují a spoléhá se pouze na soudrÏnost nového a star‰ího betonu. I kdyÏ soudrÏnost takto dobetonované pracovní spáry lze zvût‰it rÛzn˘mi adhezními mÛstky, není soudrÏnost takto provedené pracovní spáry nikdy na úrovni standardního monolitického betonu a je takfika vÏdy zdrojem prÛsakÛ. Vyjádfiíme-li kvalitu spoje pevností styku pfii namáhání tahem nebo smykem lze konstatovat, Ïe pfii peãlivém o‰etfiování lze dosáhnout pevnosti na úrovni aÏ 75 % pevnosti pouÏitého monolitického betonu. Mal˘mi odchylkami od optimální technologie klesá v‰ak soudrÏnost i na 45 % pevnosti betonu a pfii nedbalém o‰etfiení není v˘jimkou poru‰ení soudrÏnosti v prÛbûhu tvrdnutí vlivem objemov˘ch zmûn. Proto se u vodotûsn˘ch konstrukcí praB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

covní spáry konstrukãnû upravovaly rÛzn˘m zazubením, nejãastûji se v‰ak volilo vkládání ocelového plechu do pracovní spáry. Modifikací tohoto postupu je vkládání nejrÛznûji tvarovan˘ch umûlohmotn˘ch pásÛ do pracovních spár. Nev˘hodou tohoto fie‰ení je, Ïe pfii betonáÏi mÛÏe dojít ke shrnutí tûchto pásÛ, k jejich silnému zdeformování a zejména ke ‰patnému probetonování konstrukce v jejím okolí. Hledala se v‰ak dal‰í fie‰ení, která by mûla co nejvût‰í spolehlivost. V souãasnosti pouÏívané varianty jsou graficky znázornûny na obrázcích, je uvedeno devût fie‰ení standardní spáry mezi základovou deskou a stûnou (obr. 1 a) aÏ i)). Varianta a) je nejjednodu‰‰ím moÏn˘m fie‰ením, pouÏívan˘m pfiedev‰ím v minulosti. Kontaktní spára je pouze zazubena a nevkládá se do ní dodateãnû Ïádn˘ tûsnicí prvek. Toto fie‰ení je pouÏitelné pouze v situaci, kdy se za rubem stûny vyskytuje netlaková voda a kdy je pouÏita betonová smûs s minimalizovan˘mi objemov˘mi zmûnami. Provedení nezbytnû vyÏaduje naprostou ãistotu zazubené pracovní spáry a její dokonalé provlhãení pfied betonáÏí. Varianty b), c) a d) vycházejí z pouÏití

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

speciálních gumov˘ch pásÛ ãi pásÛ z vysokomolekulárních umûl˘ch hmot, které svou taÏností jsou schopny absorbovat objemové zmûny od smr‰tûní betonu v oblasti pracovní spáry a sv˘m zakotvením do stûny zajistit její vodotûsnost. Jedná se stále o pomûrnû standardní fie‰ení, které na rozdíl od minulosti vychází z tûsnicích pásÛ mnohem vy‰‰í kvality a trvanlivosti. Varianty e) a f) byly obvykle pouÏívány v minulosti, a to formou vkládaného plechu ãi jiného tûsnicího pásu. U tûchto va-

3/2004

Obr. 2 InjektáÏní hadice vkládaná do pracovních spár Fig. 2 Injection hose put in construction joints

23


a) Obr. 3 Umístûní injektáÏních hadic v pracovní spáfie a vyvedení injektáÏních hadiãek do budoucího bednûní Fig. 3 Placement of grouting hoses in the construction joint and leading injecting hoses out to the future formwork

Obr. 5 ¤ez betonem s dodateãnû injektovanou pracovní spárou Fig. 5 Cross section of concrete with a sufficiently grouted construction joint

riant je velk˘m problémem správné ukotvení plechu ãi tûsnicího pásu, a to nejen ve spodní partii pracovní spáry, ale zejména v oblasti nad pracovní spárou, kde pfii ukládání betonové smûsi mÛÏe dojít k deformaci tohoto prvku a následnû jeho hor‰í funkãnosti. V tomto pfiípadû má rozhodující v˘znam peãlivá fixace plechu ãi pásu (obr. 6). Varianta g) znázorÀuje fie‰ení, které spoãívá v tom, Ïe do pracovní spáry je vloÏena perforovaná injektáÏní trubiãka, jejímÏ prostfiednictvím lze pracovní spáru pfii eventuálních prÛsacích dodateãnû proinjektovat. Jedná se o pomûrnû moderní fieObr. 6 Plech vkládan˘ do pracovní spáry, opatfien˘ bentonitobutylkauãukov˘m rozpínav˘m páskem Fig. 6 A metal sheet put in the construction joint and equipped with a bentonite butyl rubber strip

24

B

b) Obr. 4 a), b) Umístûní injektáÏních hadic v reáln˘ch podmínkách Fig. 4 a), b) Placement of injecting hoses in real conditions

‰ení, které je v‰ak nároãné na peãlivost provedení (obr. 2, 3, 4, 5). Varianta h) dotûsÀuje pracovní spáru na rubové stranû bentonitov˘mi pásy. Pfiedpokladem je pfiístup k rubové stranû stûny i vysoká peãlivost provedení. Varianta i) je dnes velmi ãasto pouÏívanou variantou, kdy je do pracovní spáry vkládán buì bobtnav˘ bentonitobutylkauãukov˘ pásek ãi pásek z bobtnavé umûlé hmoty nebo je do spáry vkládána krystalizaãní hmota, napfi. XYPEX CONCENTRATE Dry Pac. Toto fie‰ení je pomûrnû jednoduché na realizaci a pfii pfiimûfienû peãlivém provedení jsou s ním velmi dobré v˘sledky (obr. 7, 8). Tak, jak je v technice obvyklé, b˘vá zvykem bezpeãnostní opatfiení kombinovat, a tím zvy‰ovat jejich celkovou úãinnost. Obvykle jsou kombinovány postupy zahrnuté pod body b), c), d) s fie‰ením naznaãen˘m v bodû g) nebo i). Kombinací obvykle dvou tûchto opatfiení se pracovní spára mezi dnem a stûnou stává z hlediska vodotûsnosti velmi bezpeãná.

Podobnû jako u popsaného detailu, tj. pracovní spáry mezi dnem a stûnou, byla stejnû optimální fie‰ení hledána i pro svislé pracovní spáry ve stûnách. Na obr. 9 je naznaãeno osm variant, jak lze tûsnit pracovní spáru ve stûnû. Prakticky ve v‰ech tûchto pfiípadech je stûna v místû pracovní spáry zeslabována, aby byl ve zvoleném místû s jistotou vytvofien zeslaben˘ prÛfiez, v nûmÏ se budou odehrávat objemové zmûny betonu (obr. 10, 11, 12). Varianta a) popisuje star‰í fie‰ení, kdy do stûny byl vkládán armoko‰, opatfien˘ hust˘m pletivem tak, aby pfii betonáÏi vznikla ãtvercová ãi kosodélníková mezera, která byla po odeznûní objemov˘ch zmûn dobetována. Varianta b) vychází z vkládání speciální umûlohmotné roury, opatfiené na povrchu tûsnicími prvky. Varianta c) pouÏívá tûsnicí pásy podobnû jako technologie tûsnûní vodorovn˘ch pracovních spár mezi dnem a stûnou. Varianta d) kombinuje tûsnicí pás s postupem podle varianty a).

Obr. 7 Bobtnavá butylkauãuková páska, vloÏená do pracovní spáry mezi základovou desku a stûnu Fig. 7 Swelling butyl rubber strip put in the construction joint between the foundation plate and the wall

Obr. 8 Bentonitové pásy vkládané jako pojistka do dilataãní spáry, tûsnûné pruÏn˘m pásem Fig. 8 Bentonite strips put in the expansion joint as a fuse and insulated with an elastic strip

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES Obr. 9 Varianty tûsnûní pracovní spáry ve stûnû Fig. 9 Alternative insulations of the construction joint in the wall

Varianty e), f) a g) rÛznû kombinují vkládané plechové a umûlohmotné pásy ãi jiné prvky do svislé pracovní spáry. Varianta h) tûsní svislou pracovní spáru na rubové stranû bentonitov˘m pásem. V˘bûr nejlep‰ího zpÛsobu zaji‰tûní tûsnosti pracovních spár je nejvhodnûj‰í ponechat na dodavateli Ïelezobetonové konstrukce, kter˘ by mûl volit optimální technologii s ohledem na typ konstrukce a zku‰enosti sv˘ch pracovníkÛ. U vût‰ích dilataãních celkÛ je v‰ak tfieba poãítat, zejména ve stûnách, s pfiimûfien˘m poãtem i umístûním pracovních spár tak, aby byly respektovány v˘‰e uvedené zákonitosti objemov˘ch a teplotních dilatací betonu na poãátku tuhnutí a tvrdnutí. Pracovní spáry, zejména ve stûnách, by mûly b˘t navrhovány v urãit˘ch odstupech v závislosti na tlou‰Èce stûny a na provádûcích podmínkách. Pracovní spáry mohou souãasnû vytváfiet místa tzv. „nuceného poru‰ení“, tj. místa, kde je se vznikem trhlin poãítáno. K zaji‰tûní jejich vodotûsnosti budou provedena pfiíslu‰ná konstrukãní opatfiení. Pro pfiíznivé podmínky mÛÏe b˘t odstup spár a vypoãítán pro stûny o tlou‰Èce d ≅ 0,3 aÏ 2 m podle vztahu: a ≅ 13 – 3,5 d [m]

(6)

Pfiíznivé podmínky existují kdyÏ: • je pouÏit se cement s nízk˘m v˘vinem hydrataãního tepla, • ãerstvá betonová smûs má nízkou teplotu (≤ 15 °C), Obr. 10 1. Náhodné trhliny ve svislé stûnû, 2. Zámûrnû vytvofiené trhliny vloÏením tûsnicích profilÛ Fig. 10 1. Random cracks in the vertical wall; 2. Man-made cracks originating as a result of insertion of sealing profiles

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• nenastane pfiímé oslunûní vybetonovaného konstrukãního celku. Pro nepfiíznivé podmínky by mûl b˘t odstup pracovních spár a stûn o tlou‰Èce 0,3 aÏ 2 m redukován na a ≅ 9 – 2,5 d [m]

(7)

Nepfiíznivé podmínky existují kdyÏ: • je pouÏit cement s rychl˘m v˘vinem hydrataãního tepla, • ãerstvá smûs má vy‰‰í teplotu neÏ 15 °C, • nastanou del‰í ãasové intervaly mezi zamí‰ením a uloÏením betonové smûsi,

• existují vy‰‰í a silnû kolísající teploty ovzdu‰í. Dilataãní spáry Pokud jsou z hlediska statického nezbytné, musí dilataãní spáry v objektech procházet jak základovou deskou, tak stûnami, nejsou-li uãinûna jiná opatfiení. Pro-

Obr. 11 VloÏením tûsnicího profilu do stûny se vytvofií pfiímá smr‰Èovací trhlina Fig. 11 Insertion of the sealing profile in the wall results in a direct shrinkage crack origination

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

Obr. 12 1. PrÛbûÏná v˘ztuÏ v okrajov˘ch partiích stûny, 2. v˘ztuÏ umoÏÀující fixaci svislé tûsnicí vloÏky, 3. bobtnav˘ bentonitobutylkauãukov˘ pásek v pracovní spáfie mezi deskou a stûnou Fig. 12 1. Continuous reinforcement in peripheral parts of the wall; 2. Reinforcement which facilitates fixing of the vertical gasket; 3. Swelling bentonite butyl rubber strip in the construction joint between the plate and the wall

25

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES a)

c)

d)

toÏe dilataãní spáry musí pozdûji umoÏÀovat posun, zabudovávají se do nich speciální vloÏky. Spáry by mûly b˘t minimálnû 20 mm ‰iroké, aby ani pfii vût‰ích délkov˘ch zmûnách nevznikla Ïádná namáhání. Izolaãní vloÏka musí b˘t pruÏná. V pfiípadû nároãnûj‰ích konstrukcí je moÏné tûsnûní dilataãních spár i zdvojit. K tûsnûní pohybliv˘ch dilataãních spár jsou vyuÏívány pfiedev‰ím speciální masivní umûlohmotné profily. Vzhledem k tomu, Ïe dilataãní (objektové) spáry jsou ménû ãasté, je moÏné pro jejich tûsnûní pouÏít i dal‰í speciální profily, které odpovídají aktuálnímu sedání a dilataci realizovan˘ch objektÛ. SOUHRNNÁ OBECNÁ DOPORUâENÍ O vodotûsnosti objektu se rozhoduje jiÏ ve stadiu projekce. Mûl by b˘t volen co nejjednodu‰‰í tvar konstrukce s rovnou základovou spárou. Konstrukce vyvozující na základovou spáru rozdílná namáhání, musí b˘t ãlenûny spárami. Tlou‰Èka konstrukce i její vyztuÏení musí b˘t voleny tak, aby umoÏÀovaly dokonalé vyplnûní v‰ech míst betonem i jeho dÛkladné zhutnûní. V souãasnosti jsou pro tuto technologii mimo jiné nabízeny i receptury tzv. samozhutniteln˘ch betonÛ, jejichÏ tekutost je taková, Ïe v podstatû nevyÏaduje doplÀující hutnûní. Bez teplotních resp. objektov˘ch dilataãních spár se lze obejít aÏ do délky 30 m jen pfii dodrÏení pfiesn˘ch podmínek. 26

Obr. 13 a) – d) Pfiíklady tûsnûní prostupÛ bentonitobutylkauãukov˘mi pásky Fig. 13 a) – d) Examples of insulation of passages by bentonite butyl rubber strips

b)

B

Dimenzování konstrukcí musí vycházet ze zásady, Ïe minimální tlou‰Èka vodotûsné konstrukce, za pfiedpokladu vzniku trhlin (‰ífika trhliny w ≤ 0,2 mm), b˘t mûla b˘t vût‰í neÏ 300 mm. ·ífika trhlin by vÏdy mûla b˘t posouzena v˘poãetním postupem. V situaci, kdy trvalá pfiítomnost vody za rubem ostûní vytváfií pfiedpoklady pro tzv. samohojení trhlin, je pfiípustná ‰ífika 0,2 mm. V pfiípadû, Ïe není moÏné samohojení trhlin, je maximální pfiípustná ‰ífika trhliny 0,15 mm. Návrh a v˘roba vodotûsného betonu by se mûly fiídit standardními zásadami betonáfiské technologie. Z praktického hlediska by hodnota vodního souãinitele nemûla pfiekroãit hodnotu w/c = 0,45. To je podmínka s dnes dostupn˘mi ztekucujícími pfiísadami velmi dobfie splnitelná. Ve sloÏitûj‰ích pfiípadech by mûlo b˘t preferováno pouÏití smûsn˘ch cementÛ s men‰ím v˘vojem hydrataãního tepla. Pokud je v‰ak konstrukce vyztuÏena odpovídajícím zpÛsobem, není nezbytné na tûchto dílãích technologick˘ch doporuãeních trvat. Velmi podstatné v‰ak je o‰etfiování mladého betonu, kter˘ je nezbytné udrÏovat minimálnû jeden aÏ dva t˘dny v trvale vlhkém stavu. K tomu úãelu je tfieba pouÏívat buì jemné mlÏení nebo krytí povrchu konstrukce vlhk˘mi geotextiliemi a foliemi. Pfiímé polévání konstrukce proudem studené vody není optimální. Smyslem o‰etfiování je dosaÏení co nejvy‰‰ího stupnû hydratace betonu resp. cementu obETON

• TEC

H NOLOG I E

saÏeného v betonu. Jak bylo ukázáno v pfiedchozím textu, právû stupeÀ hydratace v˘znamn˘m zpÛsobem ovlivÀuje porozitu, a tedy vodotûsnost betonu. V chladnûj‰ím období je tfieba povrch mladého betonu nejménû tfii aÏ ãtyfii dny chránit pfied prudk˘m chladnutím a u konstrukcí masivních, tj. o tlou‰Èce vût‰í neÏ 1 m je tfieba tuto ochranu prodlouÏit aÏ na sedm dní. Rozdíl teplot mezi jádrem a povrchem konstrukce by nemûl pfiesáhnout v Ïádném okamÏiku 15 °C. Za tímto úãelem se doporuãuje u v˘znamnûj‰ích konstrukcí sledovat v˘vin teplot v celém prÛfiezu konstrukce. Obecnû lze konstatovat, Ïe pro v˘robu vodotûsné konstrukce lze pouÏít standardnû dodávané betonové smûsi s garantovanou vodotûsností dfiíve (V4, resp. V8) v kvalitov˘ch tfiídách B25 a B30. Kromû zv˘‰eného dÛrazu na o‰etfiování betonu není tfieba Ïádn˘ch zvlá‰tních opatfiení. PouÏití polypropylénov˘ch vláken v receptufie mÛÏe vodotûsnost betonu pozitivnû ovlivnit, samo o sobû v‰ak není rozhodující ãi nezbytnou podmínkou realizace vodotûsného betonu ãi vodotûsné konstrukce. Pro realizaci vodotûsné konstrukce je nezbytné, aby v projektu byla pokud moÏno zcela konkrétnû naplánována poloha pracovních spár a byl ve smyslu pfiedchozího textu doporuãen zpÛsob, jak tyto pracovní spáry tûsnit. Obvykle nastává situace, Ïe dodavatel nezahrne tuto okolnost do sv˘ch kalkulací a prvky zaji‰Èující tûsnûní pracovních spár jsou pak navrhovány a vybírány ad hoc aÏ v prÛbûhu realizace, a to velmi ãasto s ohledem na cenu, coÏ mÛÏe celkov˘ v˘sledek v˘znamnû znehodnotit. Pokud je tûsnûní pracovních spár pfiedem v projektu navrÏeno a tedy i finanãnû ocenûno, je jejich dotûsnûní pomûrnû snadn˘m a bezproblémov˘m úkolem. Podobnû musí b˘t v projektu vyfie‰ena i otázka tûsnûní dilataãních (objektov˘ch) spár tak, aby pouÏité tûsnicí prvky byly finanãnû zakalkulovány do ceny dodávky a následnû i pouÏity. Pozornost je tfieba vûnovat i tûsnûní prostupÛ (obr. 13 a) – d)).

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES V‰echny tûsnicí prvky, tj. tûsnûní pracovních spár, dilataãních spár i prostupÛ mají standardní komerãní charakter a jsou na trhu bûÏnû dostupné. Z hlediska provádûní prací, tj. z hlediska realizace bednûní v˘ztuÏe i betonáÏe, není zhotovení bílé vany niãím v˘jimeãné anii atypické. Nezbytná je pouze kontrola pouÏití a správné fixace projektem navrÏen˘ch tûsnicích prvkÛ do pracovních a dilataãních spár i prÛchodek. Kontrolu tûchto prvkÛ je tfieba pfiedem vyÏadovat, v˘sledky kontroly zaznamenávat do stavebního deníku a betonáÏ úsekÛ povolovat teprve po provedené kontrole. Pokud tedy je zvolena z komerãní nabídky vhodná betonová smûs s garantovanou vodotûsností a vodním souãinitelem men‰ím neÏ 0,45, která je následnû po odbednûní pfiimûfienû o‰etfiována, pokud jsou zabudovány ve‰keré v˘‰e popsané tûsnicí prvky a pokud bylo provedeno zodpovûdnû statické nadimenzování vodorovné v˘ztuÏe, lze s vysokou mírou pravdûpodobnosti garantovat plnou tûsnost zhotovené Ïelezobetonové konstrukce – bílé vany.

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

V pfiípadû, Ïe se lokálnû pfiesto vyskytnou v dÛsledku technologické nekáznû místa s prÛsaky, je tfieba vÏdy vyãkat na tzv. samozahojení tûchto imperfekcí. V 80 aÏ 90 % pfiípadÛ dojde k samovolné eliminaci tûchto prÛsakÛ. Pokud tyto prÛsaky bûhem nûkolika t˘dnÛ nezaniknou, provede se lokální dotûsnûní konstrukce, a to napfi. krystalizaãními materiály typu XYPEX. Tento postup spoãívá v nanesení speciální stûrky s úãinnou pfiísadou, která migruje do povrchu konstrukce za souãasného vzniku speciálních dlouhovláknit˘ch krystalÛ, které zajistí jak dotûsnûní pórového systému betonu, tak i trhlin resp. pracovních spár do ‰ífie 0,4 mm. V pfiípadû, Ïe by se jednalo o dilatace ãi trhliny pohyblivé, pfiistupuje se obvykle k polyuretanové injektáÏi, která je opût schopna lokální prÛsaky bez problému utûsnit. Z osobních zku‰eností mohu konstatovat, Ïe i konstrukce, které nebyly navrhovány jako vodotûsné, bylo moÏné kombinací obou v˘‰e uveden˘ch postupÛ etapovitû bez problémÛ zcela dotûsnit. Právû moÏnost velmi jednoduché „opravy“ pfiípadn˘ch netûsn˘ch míst je

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

podle mého názoru velkou pfiedností technologie „bílé vany“. Z hlediska trvanlivosti bílé vany lze poskytnout srovnatelné garance s foliov˘mi systémy ãi spí‰e garance v˘znamnû vy‰‰í. I kdyÏ tûsnûní pracovních ãi dilataãních spár vychází ãásteãnû z pouÏití vysokopolymerních elastomerÛ, jedná se o prvky v˘raznû masivnûj‰í a tedy z hlediska trvanlivosti odolnûj‰í neÏ v˘znamnû tenãí foliové systémy. Co se t˘ãe vodotûsnosti samotného betonu, lze Ïivotnost tohoto anorganického materiálu v podmínkách podzemí bez pÛsobení mrazového zatíÏení garantovat vysoko v horizontu nad sto let. Obrázky 2 aÏ 13 byly pfievzaty z prospektu firmy CONTEC / Pictures 2–13 were borrowed from the prospectus of the CONTEC company

3/2004

Doc. Ing. Jifií Dohnálek, CSc. âVUT, KloknerÛv ústav ·olínova 7, 166 08 Praha 6 tel./fax: 224 353 840, tel.: 602 324 116 e-mail: [email protected]

27


DLOUHODOBÉ ZKOU·KY POPÍLKOV¯CH BETONÒ LONG-TE R M TEST S OF FLY ASH CONC R ETE J A R O S L AV B E Z D ù K , V L A D I M Í R M O R AV E C Spolupráce se slovensk˘mi partnery umoÏnila vystavit vzorky popílkov˘ch betonÛ po dobu 22 let pÛsobení vysokohorského prostfiedí a následnû je vyhodnotit. V˘sledky ukazují do jaké míry byly splnûny pÛvodní pfiedpoklady a moÏnosti vyuÏití popílkov˘ch betonÛ podle souãasné normy âSN EN 206-1. Cooperation with Slovak partners made it possible to expose samples of fly ash concrete to high-elevation environments for the period of 22 years and evaluate them subsequently. The outcomes indicate to what extent the original assumptions have been fulfilled and show the potential of the use of fly ash concrete by the current standard âSN EN 206-1. Soustavn˘ v˘zkum vyuÏití popílku do betonu zaãal v âeskoslovensku v roce 1970. Byly sledovány dva zámûry: • likvidace obtíÏného energetického odpadu, • zlep‰ení kvality ãerstvého i ztvrdlého betonu. V roce 1970 bylo v âeskoslovensku vyprodukováno 10 123 175 t popílku. Z tohoto mnoÏství bylo ve stavebnictví vyuÏi-

to pouze 7 %. Proto se objevila snaha vyuÏít popílek jako druhotnou surovinu pfii v˘robû betonu. Podle v˘sledkÛ prvních laboratorních zkou‰ek se dospûlo k závûru, Ïe pfii optimálním dávkování popílku lze dosáhnout úspory cementu a ãásteãnû i drobného kameniva. V té dobû zaãala b˘t ve vût‰ím rozsahu pouÏívána ãerpadla pro dopravu ãerstvého betonu. U niÏ‰ích znaãek bylo nutné pro dosaÏení dobré ãerpatelnosti zv˘‰it dávkování cementu a tuto zv˘‰enou dávku mohl nahradit popílek. Podle vyhodnocení roãní v˘roby betonu na betonárnû CIFA v Praze–Modfianech pfiedstavovalo pouÏití 1 t popílku úsporu 180 kg cementu a 700 kg drobného kameniva. V˘sledky zkou‰ek popílkov˘ch betonÛ byly podstatnû ovlivÀovány granulometrií popílku a jeho chemick˘m sloÏením. Pro pouÏití popílku do betonu platily dvû normy: • âSN 72 2064 Popílek jako aktivní pfiímûs do betonu • âSN 72 2065 Popílek jako kamenivo do betonu. Normy urãovaly chemické sloÏení: • vlhkost 2% • ztráta Ïíháním 7% 3% • celková síra jako SO3 Obr. 1 a) b) UloÏení vzorkÛ popílkov˘ch a referenãních betonÛ ve vysokohorské laboratofii Fig. 1 a), b) Placement of samples of fly ash and reference concrete in the highelevation lab

a)

• sirníková síra jako S 0,4 % Popílky mûly promûnné sloÏení, jednalo se zejména o mnoÏství nespáleného uhlí. Popílky s obsahem spaliteln˘ch látek vy‰‰ím neÏ 10 % byly z hodnocení vyfiazeny. Nízk˘ podíl spaliteln˘ch látek vykazoval napfi. popílek z teplárny SONP Kladno. Popílek z teplárny Male‰ice mûl vy‰‰í podíl spaliteln˘ch látek, vût‰inou v‰ak poÏadavek norem splÀoval. Aktivnost popílkÛ ovlivÀuje rovnûÏ obsah CaO. Nejvy‰‰í mnoÏství vykazoval popílek z elektrárny Hodonín. Velmi pfiíznivé v˘sledky byly dosahovány s upraven˘m, mlet˘m popílkem. Zkou‰ky byly zamûfieny zejména na nejpouÏívanûj‰í znaãky betonu: 135, 170 a 250, ãásteãnû na niÏ‰í i vy‰‰í znaãky. Pfii sníÏení dávky cementu o 10 aÏ 20 % a doplnûní stejn˘m nebo vy‰‰ím mnoÏstvím popílku bylo dosaÏeno odpovídajících v˘sledkÛ pevností betonu v závislosti na: • technologick˘ch parametrech popílku • pouÏitém cementu (portlandsk˘, struskoportlandsk˘, jednosloÏkov˘) • granulometrii drobného kameniva Bylo pfiedpokládáno vyuÏití popílkÛ pro betony niÏ‰ích a stfiedních pevností, kde by popílek nemohl negativnû ovlivnit pevnosti betonu. Mimo zkou‰ek pevnosti v tlaku byly zji‰Èovány pevnosti v tahu za ohybu, vliv popílku na korozi v˘ztuÏe, samovolná objemová pfietvofiení a mrazuvzdornost. Pfii zkou‰kách mrazuvzdornosti popílkov˘ch betonÛ se dospûlo k následujícím v˘sledkÛm:

b)

28

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004


Obr. 2 Betonové trámce uloÏené v laboratorním prostfiedí Fig. 2 Concrete beams placed in the laboratory environment

Z vyhodnocení nárÛstu pevnosti u porovnávacích (nezmrazovan˘ch) trámeãkÛ od 100 do 150 cyklÛ (stáfií tûles pfii 100 cyklech bylo 178 aÏ 193 dnÛ a pfii 150 cyklech 212 aÏ 227 dní) je patrné, Ïe vzrostla pevnost v tahu za ohybu u betonu bez popílku za tuto dobu o 8 % a u betonu s popílkem o 14 aÏ 20 %. Z v˘sledkÛ zkou‰ek betonÛ znaãek 170, 250 a 330 vyplynulo, Ïe pfiímûs popílku do betonu se neprojevila nepfiíznivû pfii stfiídavém zmrazování a ve v˘sledcích zmrazování aÏ 150 cykly nebyly mezi zkou‰en˘mi betony bez popílku a s popílkem podstatné rozdíly. D LO U H O D O B É Z K O U · K Y V poslední fázi v˘zkumu popílkov˘ch betonÛ bylo dohodnuto, Ïe by bylo úãelné ovûfiit jejich technologické parametry dlouhodob˘mi zkou‰kami. I kdyÏ uÏ byly potíÏe s financováním, pfiikroãilo se k v˘robû zku‰ebních tûles a jejich postupnému hodnocení. Pro dlouhodobé zkou‰ky popílkov˘ch betonÛ byly v období od 4. do 30. listopadu 1981 vyrobeny zku‰ební vzorky – betonové trámce rozmûrÛ 100 x 100 x 500 mm. Byly pouÏity dvû tfiídy betonu B25 a B12,5. Pro v˘robu trámcÛ byl pouÏit cement SPC 250, kter˘ byl v té dobû nejuÏívanûj‰í. U betonu B25 bylo dávkování cementu do referenãní receptury (bez popílku) 384 kgm-3. Pfii pouÏití popílku z teplárny Kladno byla dávka sníÏena na 347 kg a bylo pfiidáno 61 kg popílku. U popílku z teplárny Male‰ice byla dávka cementu sníÏena na 341 kg a bylo pouÏito 60 kg popílku. Sednutí Abramsova kuÏele bylo u v‰ech vzorkÛ 100 mm. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Do referenãního vzorku z betonu B12,5 bylo dávkování cementu 254 kgm-3 betonu. Pfii pouÏití popílku z Kladna byla dávka cementu sníÏena na 232 kg pfii mnoÏství popílku 100 kg. Pfii pouÏití popílku z Male‰ice byla dávka cementu sníÏena na 226 kg pfii mnoÏství popílku 98 kg. Sednutí Abramsova kuÏele bylo u v‰ech vzorkÛ 60 mm. Z hlediska ãtyfistupÀového hodnocení aktivity (velmi aktivní, aktivní, stfiednû aktivní, málo aktivní) lze oznaãit popílek z Kladna jako velmi aktivní aÏ aktivní a popílek z Male‰ic za stfiednû aktivní aÏ málo aktivní. V bfieznu 1982 byly vzorky popílkov˘ch i referenãních betonÛ odvezeny do vysokohorské laboratofie Technického a skú‰obného ústavu stavebného v Tatranské ·trbû. V‰echny vzorky byly po dobu ãtrnácti dnÛ uloÏeny v klimatizované komofie pfii teplotû 30 °C a relativní vlhkosti 60 %. Po ukonãení klimatizace byly u v‰ech vzorkÛ zji‰tûny: • hmotnosti • rozmûry • dynamické moduly pruÏnosti Po ukonãení mûfiení byly v‰echny vzorky 8. dubna 1982 v Tatranské ·trbû uloÏeny na vodorovné ro‰tové stojany (obr. 1). V prÛbûhu expozice byly dvakrát roãnû, vÏdy po uplynutí letního a zimního období, mûfieny jejich hmotnosti a dynamické moduly pruÏnosti. Z kaÏdé série betonÛ byly referenãní vzorky uloÏeny v laboratorním prostfiedí v Praze (obr. 2). P O Z N AT K Y

Obr. 3 Zkou‰ka pevnosti v tahu za ohybu Fig. 3 Test of tensile strength by bending

máhány zmrazovacími cykly. V prÛmûru byly vzorky kaÏd˘ rok v zimním období podrobené 81 cyklÛm s pfiechodem teploty pfies 0 °C, 5 cyklÛm s pfiechodem teploty od +6 °C do –6 °C a 2 cyklÛm s pfiechodem teploty od +10 °C do –10 °C. Bûhem tûchto cyklÛ se v betonu vytváfií systém mikrotrhlin, kter˘ se projeví poklesem dynamick˘ch modulÛ pruÏnosti. V letním období, kdy pfii dostateãném mnoÏství pfiírodních sráÏek jsou vytvofieny pfiíznivé podmínky pro pokraãování procesu hydratace, docházelo k reakci mezi vodou a neúplnû zhydratovan˘mi zrny pÛvodního cementu. Vytváfiely se krystalické fáze hydrosilikátÛ vápenat˘ch, hydroaluminátÛ vápenat˘ch, hydroxidu vápenatého a jin˘ch fází, které zãásti vyplnily mikrotrhliny vytvofiené úãinkem zmrazovacích cyklÛ v zimním období. Z hlediska klimatické odolnosti je moÏné povaÏovat zkou‰ené betony za trvanlivé. Expozice ve vysokohorské laboratofii byla ukonãena 2. fiíjna 2003. Po pfievezení Obr. 4 Zlomená ãást betonového trámce Fig. 4 A broken part of a concrete beam

Z VYSOKOHORSKÉ

L A B O R AT O ¤ E

Z vyhodnocení namûfien˘ch dynamick˘ch modulÛ pruÏnosti a zkou‰ek pevnosti v tahu za ohybu vypl˘vají rozdíly mezi mûfiením po zimním a letním období. V zimním období byly vzorky betonÛ na-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

29

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES trámcÛ do Prahy byly 20. fiíjna 2003 provedeny zkou‰ky pevností v tahu za ohybu a v tlaku (obr. 3 a 4). V˘sledky zkou‰ek jsou uvedeny v závûreãném hodnocení. Z ÁV ù R Celkové hodnocení popílkov˘ch betonÛ vychází z tûchto údajÛ a mûfiení: • laboratorní zkou‰ky z období 1970 aÏ 1982 • dlouhodobé zkou‰ky betonÛ uloÏen˘ch ve vysokohorské laboratofii a v laboratorním prostfiedí po dobu 22 let • hodnocení nûkter˘ch konstrukcí z popílkov˘ch betonÛ. Je tfieba vzít v úvahu, Ïe za uplynul˘ch tfiicet let se zmûnila jak kvalita cementÛ, tak popílkÛ. Souãasné technologie, pouÏité sloÏky vãetnû pfiísad umoÏÀují vyrábût betony vy‰‰ích tfiíd neÏ v uvedeném období. Celkovû lze závûry shrnout do tûch-

to bodÛ s pfiihlédnutím k terminologii pouÏívané v normû âSN EN 206-1: • pro betony tfiíd C8/10 aÏ C30/37 uloÏené v prostfiedí X0, XC1, XC2 a XC3 je pouÏití popílku vhodné • pro betony tfiíd C8/10 a C12/15 uloÏené v prostfiedí XF1 aÏ XF4 – se stfiídav˘m pÛsobením mrazu a rozmrazování (mrazové cykly) se pouÏití popílkÛ nedoporuãuje • pro betony tfiíd C20/25 aÏ C30/37 vystavené mrazov˘m cyklÛm je pouÏití popílkÛ vhodné • betony vy‰‰ích tfiíd nebyly v dostateãném rozsahu zkou‰eny. Pfiedpokládá se vhodnost pouÏití popílku. Z hlediska ãerpatelnosti v‰ak vût‰inou nebude nutno zvy‰ovat mnoÏství jemn˘ch podílÛ pfiidáním popílku • zkou‰ky provádûné na jin˘ch pracovi‰tích mohou mít ponûkud jiné v˘sledky

Literatura: [1] âSN EN 206-1 Beton – âást 1: Specifikace, vlastnosti, v˘roba a shoda, âSNI, Praha. Záfií 2001

zejména pfii pouÏití jin˘ch cementÛ a jin˘ch popílkÛ. Autofii pfiíspûvku dûkují Ing. Michalu ·tevulovi, Ph.D. a Ing. Vladimíru Kri‰‰ákovi za jejich úãinnou spolupráci pfii hodnocení v˘sledkÛ zkou‰ek. Ing. Jaroslav Bezdûk, CSc. Velehradská 27, 130 00 Praha 3 tel./fax: 222 717 250 Ing. Vladimír Moravec Qualiform, a. s. Rohansk˘ ostrov, 186 00 Praha tel./fax: 222 325 267

SYSTÉM

OBLOUKOV¯CH PREFABRIKOVAN¯CH STùN V PODZEMNÍ UNIVERZITNÍ KNIHOVNù

Vzhledem k nedostatku prostoru rozhodlo se vedení Minesotské univerzity vybudovat novou knihovnu v podzemí. Konstrukce za 35 mil. USD je umístûna v podzemí. Bylo tfieba vytûÏit 76460 m3 pískovce. Dvû kaverny jsou kaÏdá 183 m dlouhá, 7,62 m vysoká a 21,3 m ‰iroká (obr. 1). Geologické podmínky vyÏadovaly budovat podpûrné stûny nadloÏí tûsnû za raÏen˘m profilem. Pokud by byl pouÏit monolitick˘ beton, vyÏadovalo by to manipulaci s tûÏk˘m ocelov˘m bednûním, v˘ztuÏí a ukládání betonu ve velmi omezeném prostoru. Po zváÏení dal‰ích negativních vlivÛ (nízké teploty) byla zvolena alternativní metoda – prefabrikovan˘ stûnov˘ systém. Bylo vyrobeno 400 kusÛ zakfiiven˘ch panelÛ o polomûru 9,1 m, 3 m ‰irok˘ch a 203 mm

tlust˘ch. Jejich v˘‰ka se pohybovala od 4,6 do 7,6 m. PrÛmûrná váha panelÛ byla 11340 kg. Pro manipulaci s panely byl upraven podzemní nakladaã Caterpillar tak, aby mohl panely ve vodorovné poloze zaváÏet 4,6 m vysok˘m vstupním tunelem. Na místû osazení panely sklápûl do svislé polohy s vÛlí 51 mm (obr. 2). Osazování plnû nosn˘ch panelÛ za ãelo raÏby umoÏnilo rychlé vytûÏení podzemních prostor. Transport a osazení panelu zvládla tfiíãlenná skupina za 30 min. Po osazení panelÛ byla dutina mezi nimi a horninou zainjektována tak, aby se vytvofiil tûsn˘ kontakt podpÛrné zakfiivené stûny, pÛsobící jako oblouk, a horniny stlaãované vahou nadloÏí a stávajících staveb na povrchu (obr. 3 a 4). Nároãnému projektu a realizaci za pouÏití prefabrikovaného podpÛrného stûnového systému v podzemí, kter˘ u‰etfiil investorovi peníze a v˘raznû zkrátil a zjednodu‰il v˘stavbu byla udûlena prestiÏní cena Harryho H. Edwardse. PCI Journal, September-October 1999, pp. 44–46

Obr. 1 Podéln˘ fiez kavernou budoucí knihovny, pfiíjezdov˘m tunelem, se stávajícími a projektovan˘mi budovami na povrchu Obr. 2 Usazování stûnového panelu v podzemí Obr. 3 Diagram interakce sil mezi zakfiiven˘m panelem a horninou Obr. 4 Panely pfiipravené k injektáÏi

30

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004


VLIV

TRHLIN NA VZHLED BETONU FISSURE EFFECT ON CONCRETE APPEARANCE BOHUMÍR VOVES Za mezní stav pouÏitelnosti jsou v ENV 1992-1-1 povaÏovány trhliny v betonu, u nichÏ lze oãekávat, Ïe nepfiíznivû ovlivní jeho vzhled. Pfii navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí podle âSN 73 1201 nesmí pfii vlhkém prostfiedí na volném prostranství b˘t ‰ífika trhlin vût‰í neÏ 0,3 mm. Tento poÏadavek je dán obavou z ohroÏení trvanlivosti konstrukce korozí betonáfiské v˘ztuÏe a nikoli zaji‰tûním uspokojivého vzhledu betonu. Pfii navrhování Ïelezobetonov˘ch mostÛ podle âSN 73 6206 není ‰ífika trhlin prokazována. Podle pfiedbûÏné âSN P ENV 1992-1-1, urãené pro navrhování betonov˘ch konstrukcí pozemních staveb, jsou do mezních stavÛ pouÏitelnosti zahrnovány i trhliny v betonu, u nichÏ lze oãekávat, Ïe nepfiíznivû ovlivní jeho vzhled. Z hlediska vzhledu a trvanlivosti vyhovuje trhlina ‰iroká do 0,3 mm a to i ve vlhkém prostfiedí s moÏností v˘skytu mrazu a úãinku rozmrazovacích solí. V˘raznûj‰í omezení ‰ífiky trhlin je tfieba dohodnout se zákazníkem s pfiihlédnutím k nákladÛm s tím spojen˘ch. Rozvoj trhlin lze omezit bez pfiímého v˘poãtu dodrÏením alespoÀ minimální prÛfiezové plochy v˘ztuÏe, omezením vzdálenosti mezi vloÏkami a zmen‰ením prÛmûru vloÏek, aby bylo zaji‰tûno, Ïe ‰ífiky trhlin nebudou vût‰í neÏ 0,3 mm. Ale mohou se vyskytnout i ‰ir‰í trhliny, coÏ v‰ak není tfieba povaÏovat za závaÏné. Obdobnû je postupováno pfii navrhování mostÛ podle âSN P ENV 1992-2. Obr. 1 Hydrataãní teplo Fig. 1 Hydration heat

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Lze oãekávat, Ïe pfii navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí ve zvlá‰tních pfiípadech bude nutné uváÏit vliv trhlin na vzhled konstrukce. Na trhliny vzniklé pfii silovém zatíÏení a zatíÏení vynucen˘m pfietvofiením bûhem provozu konstrukce se vztahují platné pfiedpisy. Ale na trhliny vzniklé pfii vynuceném pfietvofiení pÛsobením hydrataãního tepla v mladém betonu se tyto pfiedpisy nevztahují. Proto je dále uvádûno, jak vznik takov˘ch trhlin omezit. Pfii betonování konstrukce cement na styku s vodou vyvíjí hydrataãní teplo, tuhnoucí beton bez podstatné pevnosti se ohfiívá a konstrukce se prodluÏuje. Po poãáteãním ohfiátí dochází vlivem okolního prostfiedí k chladnutí zatvrdlého betonu a konstrukce se zkracuje. Pokud je tomuto zkrácení zabraÀováno, napfi. neposuvn˘m podepfiením, je konstrukce namáhána tahem. To mÛÏe vést ke vzniku trhlin v betonu pÛsobením hydrataãního tepla. Pro názornost jsou uvedeny v˘sledky zkou‰ek, které probíhaly soubûÏnû s portlandsk˘m cementem PC350 a rychlovazn˘m cementem RVC300 (tfiída RVC je urãena z pevnosti – vaznosti v tlaku po 24 hodinách). Jemnost mletí podle Blaina u PC350 byla 3565 cm2/g a u RVC300 byla 5081 cm2/g. V˘vin hydrataãního tepla podle Grın-KŒhlera a prÛbûh teplot bûhem hydratace obou cementÛ je vyznaãen na obr. 1 a 2. Je patrn˘ prudk˘ v˘vin tepla a nárÛst teplot u RVC300 oproti PC350. RÛst pevnosti betonu v tahu za ohybu (obr. 3) pfii pouÏití

RVC300 je podstatnû rychlej‰í neÏ pfii pouÏití PC350. Rozvoj trhlin zpÛsoben˘ch hydratací lze omezit, ale v obvykl˘ch pfiípadech nikoli vylouãit, uloÏením betonované konstrukce na poddajné podpûry, pouÏitím smûsn˘ch cementÛ s pomalej‰ím v˘vinem hydrataãního tepla, o‰etfiováním betonu, rozdûlením konstrukce dilataãními spárami, vyztuÏením konstrukce vût‰ím poãtem tenk˘ch vloÏek apod. Z tzv. minimální prÛfiezové plochy betonáfiské v˘ztuÏe poÏadované v âSN P ENV 1992-1-1 není vhodné vycházet, protoÏe by betonáfiská v˘ztuÏ z vût‰ího poãtu vloÏek prÛmûru nad 12 mm mohla sama o sobû b˘t pfiíãinou vzniku ‰irok˘ch trhlin, protoÏe by bránila zkrácení betonu. Pokud by ve zvlá‰tním pfiípadû investor s pfiihlédnutím k zv˘‰ení nákladÛ poÏadoval z estetick˘ch dÛvodÛ ve zvlá‰È pohledovû exponovan˘ch místech, kde by trhliny pÛsobily ru‰ivû, omezení ‰ífiky trhlin, bylo by moÏné tomuto poÏadavku vyjít vstfiíc dfiíve uveden˘mi opatfieními. Vhodné je pouÏít struskoportlandsk˘ cement hrubû mlet˘ nejv˘‰e na 3000 cm2/g a s vût‰ím podílem dikalciumsilikátu v portlandském slinku. Aby pfii zkrácení betonu do‰lo k vzniku vût‰ího poãtu nepatrn˘ch trhlin, je úãelné pro betonáfiskou v˘ztuÏ pouÏít mfiíÏoviny z prutÛ ∅ 8 mm s oky po 0,20 m.

Obr. 2 Teploty bûhem hydratace Fig. 2 Temperature during hydration

Obr. 3 Pevnosti betonu v tahu za ohybu Fig. 3 Concrete tensile strength

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

Prof. Ing. Bohumír Voves, DrSc. Pod Fialkou 7, 150 00 Praha 5 tel.: 257 216 282

31


ZENTRIFIX CR

PLUS – SOFISTIKOVAN¯ SYSTÉM PRO SANACI A OCHRANU BETONU ZENTRIFIX CR PLUS – SOPHISTICATED SYSTEM FOR CONCRETE REPROFILATION AND PROTECTION R A D O M Í R · OT O L A Nov˘ typ PCC malty pro reprofilaci betonu s integrovanou protikorozní ochranou obnaÏené v˘ztuÏe, bez pouÏití adhezního mÛstku a s nov˘m ochrann˘m systémem zjednodu‰uje a urychluje sanaãní postupy. A new type of PCC plaster for concrete reprofilation with integrated anticorrosive protection of concrete reinforcement with new protection coating makes concrete rehabilitation simply and clever. Na materiály pro reprofilaci po‰kozené Ïelezobetonové konstrukce jsou kladeny nejrÛznûj‰í poÏadavky po stránce technick˘ch vlastností správkové malty i po stránce jednoduché technologie provádûní opravy. Smyslem v˘voje nov˘ch správkov˘ch malt je redukce pracovních krokÛ pfii sanaãním postupu na minimum pfii dodrÏení technick˘ch paramentÛ správkové malty. SOUâASN¯ P OSTU P SANAC E V prÛbûhu zhruba dvou aÏ tfií uplynul˘ch desetiletí se pro sanaci Ïelezobetonov˘ch konstrukcí ustálil dnes uÏ klasick˘ postup reprofilace PCC maltou s antikorozní ochranou obnaÏené v˘ztuÏe a s vylep‰ením pfiídrÏnosti správkové malty pomocí adhezního mÛstku. Následné sjednocení povrchu jemn˘mi PCC stûrkami a nûkolikavrstvé naná‰ení ochranného nátûru s penetrací zahrnuje také nûkolik pracovních krokÛ s rÛzn˘mi typy materiálu. PfiestoÏe zmínûn˘ technologick˘ postup splÀuje pfii správné aplikaci kaÏdého pracovního kroku technické poÏadavky na sanaãní práce, je jeho nev˘hodou velk˘ poãet pracovních krokÛ (v celém systému aÏ

sedm), které komplikují pracovní postup a ovlivÀují kvalitu v˘sledné sanace, neboÈ nesplnûní kvality v kterémkoliv kroku znehodnotí v˘sledek. Proto jsou kladeny mimofiádné poÏadavky na kontrolu kvality kaÏdého pracovního kroku ze strany zhotovitele i ze strany technického dozoru. KaÏd˘ pracovní krok mÛÏe b˘t ovlivnûn vnûj‰ími vlivy, jako je teplota a poãasí. V˘voj se tedy ubírá smûrem ke zjednodu‰ení technologie a minimalizaci pracovních krokÛ pomocí sofistikovan˘ch materiálÛ. SYSTÉ M ZE NTR I FIX C R-PLUS Reprofilaãní a ochrann˘ systém Zentrifix CR plus sestává pouze ze dvou materiálÛ. Zentrifix CR Zentrifix CR je hrubá PCC správková (reprofilaãní) malta, která je naná‰ena pfiímo na oãi‰tûnou v˘ztuÏ, bez adhezního mÛstku. Vysoká alkalita a antikorozní inhibitory zabraÀují korozi v˘ztuÏe i bez zvlá‰tní antikorozní ochrany. Vynikající pfiilnavost malty k navlhãenému podkladu je zaruãena bez nutnosti naná‰ení adhézního mÛstku. Jeden pracovní krok s reprofilaãní maltou nahradí tfii pracovní kroky klasického pracovního postupu (antikorozní ochrana v˘ztuÏe + adhezní mÛstek + reprofilace). Malta je vyztuÏena vlákny se zrnitostí do 2 mm a je urãena pro vysprávky v tlou‰Èce od 6 do 80 mm, pro konstrukce v inÏen˘rském i pozemním stavitelství. Zentrifix CR finish Zentrifix CR finish je jemná akrylátová disperzní smûs s kfiemenn˘m plnivem. I po vytvrdnutí zÛstává mírnû elastická a má schopnost pfieklenout trhlinky v podkladu cca 1 mm pfii tlou‰Èce vrstvy 1,0 mm a cca 1,4 mm pfii tlou‰Èce vrstvy 1,5 mm. Ochrann˘ systém Zentrifix CR finish chrání betonov˘ povrch proti úãinkÛm povûtrnosti a vytváfií esteticky hodnotn˘, jemnû

strukturovan˘ barevn˘ povrch. Je paropropustn˘ (difúzní odpor pro vodní páru 0,67 m), s vysokou protikarbonataãní schopností (difúzní odpor pro CO2 > 1000 m). Difúzní odpor vÛãi CO2 pfii vrstvû 2 mm je roven 1100 m, coÏ znamená, Ïe s vrstvou 2 mm Zentrifix CR finish poãetnû docílíme 1,2 m krytí v˘ztuÏe v betonu. Ochrann˘ systém se naná‰í ve dvou aÏ tfiech vrstvách. První vrstva se vtírá do pórÛ a trhlin v povrchu gumov˘m hladítkem a její úlohou je dokonale uzavfiít podklad a zamezit zabudování vzduchu do povrchu pfii naná‰ení dal‰ích vrstev, a tím eventuální tvorbû puch˘fiÛ. Dal‰í vrstvy se naná‰ejí hladítkem, váleãkem nebo stfiíkáním. Celková spotfieba dosahuje aÏ 2 kg/m2. Zentrifix CR finish nahrazuje jemnou stûrku i vícevrstv˘ ochrann˘ nátûr s penetrací u „klasického“ sanaãního postupu. Jedním typem ochranného systému tak uzavfieme póry, lunkry a trhliny v podkladu a následnû volbou vhodné struktury naná‰ené vrstvy zaretu‰ujeme pfiípadné nedostatky betonového podkladu. Z ÁV ù R Nov˘ reprofilaãní a ochrann˘ systém pro sanaci betonov˘ch konstrukcí sestává pouze ze dvou produktÛ. Poãet pracovních krokÛ je minimalizován na jeden pracovní krok pfii reprofilaci a na dva kroky pfii naná‰ení ochranného systému. SníÏením poãtu pracovních krokÛ je v˘raznû sníÏena moÏnost chyb v porovnání s „klasick˘m“ zpÛsobem provádûní sanace betonov˘ch konstrukcí. To je pfiedpokladem pro zv˘‰ení kvality a zrychlení sanaãních prací a úspory nákladÛ na mzdy pracovníkÛ. Estetické pÛsobení ochranného systému v nejrÛznûj‰ích odstínech pastelov˘ch barev dodávající sanované konstrukci novou dimenzi. Ing. Radomír ·otola MC-Bauchemie, s. r. o. Borská 40, 316 00 PlzeÀ tel.: 377 333 812, fax: 377 333 818 e-mail: [email protected] www.mc-bauchemie.cz

Obr. 1 Srovnání „klasického“ sanaãního postupu se systémem Zentrifix CR plus Fig. 1 Comparison of the classical maintenance procedure using the Zentrifix CR Plus system

32

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004


AD

M U LTOS ANNOS! Zaãátkem kvûtna t. r. oslavil v˘znaãné Ïivotní jubileum – sedmdesát let – Prof. Ing. Jindfiich Cigánek, CSc., pfiední ãesk˘ odborník v oboru hornického a podzemního stavitelství. Pochází z rodiny stavebního inÏen˘ra a sám se – jiÏ ve ãtvrté inÏen˘rské generaci v rodinû – stavebnictví po cel˘ Ïivot vûnoval. V roce 1957 graduoval na V·B v Ostravû, kde vystudoval obor v˘stavba dolÛ. Po studiu zaãal pÛsobit na Fakultû hornicko-geologické V·B jako odborn˘ asistent na Katedfie v˘stavby dolÛ. V roce 1967 ukonãil vûdeckou aspiranturu (CSc.) a v roce 1983 byl habilitován v oboru v˘stavba dolÛ. Prezidentem republiky byl jmenován profesorem oboru hornické stavitelství a geotechnika na HGF V·B-TUO v roce 1990. V letech 1990 aÏ 1994 byl vedoucím Katedry hornického a ekologického stavitelství a následnû (1994 aÏ 1996) vedoucím Institutu stavitelství a geotechniky HGF V·B-TUO. Trvalou zásluhou Prof. Cigánka je vznik Fakulty stavební na V·BTUO v roce 1997. Byl zde zvolen prvním dûkanem. Svou osobní pracovitostí a nezmûrn˘m úsilím postavil základy nové fakulty. V této nároãné funkci pÛsobil dvû dûkanská období (1997 aÏ 2002), bûhem kter˘ch se fakulta zafiadila mezi renomované stavební fakulty v na‰í republice i na Slovensku. Díky jeho kontaktÛm se zahraniãními univerzitami získala fakulta také v zahraniãí dobré jméno. V rámci vûdecké ãinnosti na Stavební fakultû ukonãil dva v˘znamné grantové projekty GA âR (ã. 105/93/0719 V˘zkum bezpeãn˘ch a efektivních metod technické likvidace jam dolÛ uzavíran˘ch v rámci útlumového programu vlády âR a ã. 103/99/1274 V˘zkum kompozitních materiálÛ na bázi vláknobetonÛ vhodn˘ch pro konstrukci geotechnick˘ch bezpeãnostních objektÛ v extrémních tlakov˘ch podmínkách). V souãasné dobû je fie‰itelem grantu GA âR ã. 103/03/0221 Technick˘ v˘zkum interakce mikrov˘ztuÏe s betonovou smûsí pfii navrhování drátkobetonÛ. Není bez zajímavosti, Ïe byl jedním z prvních odborníkÛ tehdej‰í v˘chodní Evropy, kter˘ se problematikou vláknobetonÛ systematicky zab˘val jiÏ od roku 1963. Ve své vûdecké ãinnosti se rovnûÏ zab˘val nároãnou teorií matematického modelování optimalizace investiãních procesÛ ve stavebnictví a u nás dosud málo známou a málo vyuÏívanou probabilistickou teorií posuzování efektivnosti a návratnosti investic vloÏen˘ch do rozsáhl˘ch stavebních celkÛ. Prof. Cigánek je autorem stovek publikací kniÏních i ãasopiseck˘ch, odborn˘m garantem mezinárodních sympózií i konferencí, fie‰itelem v˘znamn˘ch grantov˘ch projektÛ. Jeho vûdecké, technické a odborné aktivity jsou trvalé a jen za uplynul˘ rok dosáhly 29 titulÛ, vãetnû zahraniãní monografie a zahraniãní kniÏní publikace. Prof. Cigánek je ãlenem vûdeck˘ch rad tuzemsk˘ch i zahraniãních vysok˘ch ‰kol a jin˘ch v˘znamn˘ch institucí. Bûhem celého pedagogického pÛsobení na V·B-TUO vychoval velk˘ poãet inÏen˘rÛ v oboru hornického stavitelství a také B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

v rámci vûdecké pfiípravy vychoval fiadu kandidátÛ vûd a po roce 1992 pak doktorandÛ jako pfiedseda oborové komise hornického a podzemního stavitelství. V této funkci nyní pokraãuje v oboru stavební hmoty a diagnostika staveb. Prof. Cigánek je stále aktivním ãlenem Katedry stavebních hmot a hornického stavitelství FAST V·B-TUO, kde pÛsobí jako pedagog v pfiedmûtech Hornické stavitelství, Projektování a v˘stavba podzemních dûl a dolÛ. Za obsáhlou odbornou ãinnost se Prof. Cigánkovi dostalo v posledních letech fiady v˘znamn˘ch a prestiÏních ocenûní. Jeho matefiská vysoká ‰kola – V·B-TUO – mu udûlila své nejvy‰‰í ocenûní – medaili G. Agricoly, âeská komora autorizovan˘ch inÏen˘rÛ a technikÛ ãinn˘ch ve v˘stavbû jej jmenovala sv˘m ãestn˘m ãlenem, Ukrajinská akademie vûd jej jednomyslnû zvolila sv˘m ãlenem. RovnûÏ obdrÏel zlatou medaili Státní báÀské správy, ·olínovu medaili FAST âVUT v Praze a dal‰í medaile a v˘znamná ocenûní jin˘ch, i zahraniãních vysok˘ch ‰kol. Velkou pfiedností Prof. Cigánka jsou jeho osobní vlastnosti – vfiel˘ vztah ke spolupracovníkÛm a studentÛm a ochota vÏdy kaÏdému pomoci. Pfiejeme jubilantovi trvalé zdraví a dal‰í odborné a osobní úspûchy. Vûfiíme, Ïe bude je‰tû fiadu let aktivním ãlenem Stavební fakulty a bude pomáhat radou i zku‰enostmi mlad‰ím spolupracovníkÛm. Ing. Jifií Luk‰, Ph.D.

Mons. Franti‰ek V. Lobkowicz, biskup ostravko-opavsk˘ gratuluje oslavenci

• SANAC

E

3/2004

33


ING. ALAIN ·TùRBA

OSLAVIL SVÉ OSMDESÁTINY

Alain ·tûrba se narodil v bfieznu roku 1924 v Praze v kulturní a stavafisky zamûfiené rodinû. Stfiedo‰kolská studia zapoãal na francouzském reálném gymnaziu a po jeho uzavfiení okupanty v roce 1939 pokraãoval na reálném gymnáziu Na Smetance v Praze na Vinohradech. Po válce vystudoval s vyznamenáním fakultu inÏen˘rského stavitelství âVUT v Praze. Bûhem studia a po jeho ukonãení získával první praktické zku‰enosti je‰tû u soukrom˘ch firem Lanna (Ervûnice), Hlava (úsek dráhy HavlíãkÛv Brod-Brno), pozdûji u podnikÛ Vodotechna (projekty nádrÏí a vodáren, stavbyvedoucí) a Posista (pfiíprava pro stavbu leti‰È). Svou rozsáhlou v˘zkumnou ãinnost zamûfiil hlavnû na tehdy zcela nové techniky, na rozvíjející se pfiedpjat˘ beton a na prefabrikaci betonov˘ch dílcÛ vãetnû jejich v˘robní technologie. V roce 1958 v n. p. Prefa-V˘voj vedl a úspû‰nû dokonãil velmi v˘znamn˘ státní úkol V˘zkum a v˘voj trub z pfiedpjatého betonu. Od vzniku V˘zkumného ústavu mechanizace, automatizace a technologie v˘roby stavebních dílcÛ se Ing. ·tûrba zab˘val hlavnû technologií v˘roby prefabrikovan˘ch dílcÛ, která byla základním pfiedpokladem v˘stavby panelov˘ch domÛ. Podle jeho návrhÛ byla úspû‰nû realizována v˘roba stûnov˘ch dílcÛ (vertikální baterie), ãásteãnû pfiedpjat˘ch stropních dílcÛ T08B (pfiedepnuto jiÏ za 5 hodin), kontinuální v˘roba stfie‰ních dílcÛ (odformování pod 1,5 hodiny) a fiada dal‰ích v˘robních postupÛ. K v˘stavbû praÏského metra pfiispûl návrhem technologie v˘roby kvalitních betonov˘ch tybinkÛ. Kromû toho byl vedoucím fie‰itelem celé fiady závaÏn˘ch resortních a státních úkolÛ. Na nûkter˘ch z nich spolupracoval s vysok˘mi ‰kolami (Prof. Josef ¤íha, DrSc.), s ústavy âSAV, hlavnû s Ústavem stavebnictva a architektury v Bratislavû, s rezortními v˘zkumn˘mi ústavy inÏen˘rsk˘ch staveb a stavebních hmot a dal‰ími ãetn˘mi v˘robními organizacemi. V rámci své rozsáhlé, originální a vysoce kvalifikované ãinnosti i úãinnû pomáhal sv˘m mlad‰ím spolupracovníkÛm a vedl je k samostatné práci. Mnozí z nich pozdûji dosáhli v˘znamn˘ch technick˘ch úspûchÛ. ·irok˘ teoretick˘ rozhled, odborn˘ a uváÏliv˘ pfiístup k problému, doplÀovan˘ neustál˘m studiem a rozsáhlé praktické zku‰enosti byly pfiedpokladem, Ïe fie‰ení navrÏená Ing. ·tûrbou, pfiihlíÏející navíc k dobov˘m materiálov˘m i v˘robním podmínkám, byla vÏdy úspû‰ná. Jeho práce spoleãnû s rozsáhlou publikaãní a vynálezeckou ãinností byly více neÏ dostateãn˘m dÛvodem, aby byl jedním z prvních, kter˘ se stal v rámci Ministerstva stavebnictví samostatn˘m vûdecko-technick˘m pracovníkem I. stupnû. V závislosti na organizaãních zmûnách ve stavebnictví zastával rÛzné technické funkce. Jednou z nejv˘znamnûj‰ích a velmi pfiíznivou pro dal‰í rozvoj prefabrikace bylo jeho jmenování hlavním technologem Ústavu mechanizace. V této funkci vedle sv˘ch vlastních úkolÛ metodicky fiídil 34

B

ETON

• TEC

technologick˘ v˘zkum v jednotliv˘ch fie‰itelsk˘ch oddûleních a kromû toho vykonával rozsáhlou poradenskou a posudkovou ãinnost. V letech 1983 aÏ 1991 byl ãlenem Stálé normalizaãní komise pro betonové konstrukce. V rámci této ãinnosti se podílel na tvorbû a novelizacích ãeskoslovensk˘ch betonáfisk˘ch norem. Na objednávku âVUT zpracoval závaÏné ãásti základní betonáfiské normy âSN 73 2400 „Provádûní a kontrola betonov˘ch konstrukcí“. Normalizaãní ãinností, zamûfiené v souãasnosti na pfiebírání evropsk˘ch norem, se Ing. ·tûrba zab˘vá i nyní a to ve funkci konzultanta subkomise technologie betonu (TNK ã. 36). Mimo to je spolupracovníkem Svazu v˘robcÛ betonu âR. Se spoleãností L.C.M. Loudin a spol. a progresivní a rychle se rozvíjející spoleãností ZAPAbeton, a. s., spolupracoval pfii zavádûní pfiísad do betonu. Ze spolupráce vznikl i softwarov˘ program Multibet, hromadn˘ systém navrhování receptur s minimalizací materiálov˘ch nákladÛ, kter˘ je vyuÏíván na desítkách závodÛ spoleãnosti ZAPA. Ing. Alain ·tûrba s Ing. Tomá‰em ·tûrbou pak vyfie‰ili v˘poãetní a technologick˘ program UNIBET, urãen˘ pro ‰ir‰í aplikaci a hlavnû pro zavádûní nové evropské normy EN 206-1 „Beton- âást 1: Specifikace, vlastnosti a shoda“. Tento program, zpracovan˘ i v anglické verzi, je nyní vyuÏíván na desítkách pracovi‰È v âeské, Slovenské a Slovinské republice. Rozsáhlá progresivní ãinnost Ing. Alaina ·tûrby je nejen v˘sledkem jeho vynikajících znalostí technologie betonu, ale i jeho mimofiádného pochopení problematiky stavebnictví a nezmûrné píle. Je‰tû stále neúnavnû sleduje rychl˘ technick˘ rozvoj, a to nejen studiem literatury. Je aktivním ãlenem âeské betonáfiské spoleãnosti, publikuje v ãasopisu BETON TKS a pfiedná‰í na semináfiích. Betonáfiské dny 2003 obohatil pfiíspûvkem o betonáfiské normalizaci v ãlensk˘ch zemích CEN a námûty v panelové diskuzi, zamûfiené na zavedení obdobné ãinnosti v âR. V této i v dal‰ích oblastech usiluje i o udrÏení nadstandardní úrovnû technického fie‰ení. I ve sv˘ch 80 letech je Ïádan˘m konzultantem, posuzujícím problém s patfiiãn˘m nadhledem, ale také aÏ do nejmen‰ích podrobností. Do dal‰ích let pfiejeme v‰ichni Ing. ·tûrbovi pfiedev‰ím hodnû zdraví a osobní spokojenosti, aby jako nestor a ‰piãkov˘ pracovník mohl dále pÛsobit ve svém oboru, jak to odpovídá jeho rodinné tradici.

H NOLOG I E

Ing. Jan Vítek, DrSc.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

VùDA SCIENCE

ÎIVOTNÍ

JUBILEUM

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

PROF. ING. BOHUMÍRA VOVSA, DRSC.

Jubilant se narodil v roce 1924 v Praze. Maturitu sloÏil jednak na Masarykovû reálce v roce 1942 a jednak na abiturientském kurzu na Vy‰‰í prÛmyslové ‰kole v roce 1945. Fakultu inÏen˘rského stavitelství absolvoval v dubnu 1948. Poté pracoval krátce ve vznikajících stavebních závodech a nastoupil dvouletou vojenskou sluÏbu. V roce 1950 zaãal Ing. Voves pracovat ve v˘zkumném ústavu Ministerstva stavebnictví, v oboru pfiedpjatého betonu. ¤e‰il základní technologické a teoretické otázky, které vyuÏil pfii projektování konstrukcí z pfiedpjatého betonu, napfi. mostÛ pfies Oravskou pfiehradu, pfies Berounku v Berounû, typizovan˘ch mostních konstrukcí fiady MPN a MPD, jefiábov˘ch drah a dílcÛ pozemních staveb. Úãastí pfii provádûní konstrukcí z pfiedpjatého betonu a zatûÏovacími zkou‰kami zku‰ebních prvkÛ a prototypÛ konstrukcí do zlomu, zatûÏováním mostních konstrukcí pfiedávan˘ch do provozu získal podklady pro zpracování âSN 73 2004, platné pro navrhování, provádûní a kontrolu konstrukcí z pfiedpjatého betonu. Jako podklad pro fie‰ení potrubí uloÏen˘ch v zemi zpracoval âSN 72 3129. Usiloval o zavádûní nov˘ch materiálÛ napfi. rychlovazného cementu, pórovitého kameniva z expandované bfiidlice, patentovan˘ch drátÛ s vtisky, pfiedpínacích lan, pfiedpínací tyãové v˘ztuÏe, kotev, aktivované malty aj. V˘sledky tohoto v˘zkumu zpracoval do technick˘ch podmínek. Spolupracoval na Metodick˘ch pokynech pro uÏívání v˘ztuÏe do betonu a zpracoval Technologická pravidla pro kabelobeton. Od r. 1966 pfie‰el na Stavební fakultu âVUT, kde se kromû pedagogické ãinnosti vûnoval nadále v˘zkumu pfiedpjatého betonu, napfi. v oborech trvanlivosti, poÏární odolnosti a chování za velmi nízk˘ch teplot. Dal‰í zkou‰ky a získané poznatky vedly ke zpracování âSN 73 1251 a âSN 73 2401 pro navrhování, provádûní a kontrolu konstrukcí z pfiedpjatého betonu, âSN 74 2870 pro ocelové kotvy, âSN 73 1203 pro navrhování konstrukcí z lehkého

betonu a âSN 73 6207 pro navrhování mostÛ z pfiedpjatého betonu. Po odchodu do dÛchodu v roce 1989 se Prof. Voves prÛbûÏnû vûnuje projektování napfi. konstrukcí pozemních a inÏen˘rsk˘ch staveb z pfiedpjatého betonu, posudkové a znalecké ãinnosti. Je zku‰ebním komisafiem jmenovan˘m Ministerstvem stavebnictví, nyní Ministerstvem obchodu, pro pfiedpínání konstrukcí. Jako tajemník ãeskoslovenské sekce FIP a ãlen komisí FIP se zaslouÏil o pfiedávání poznatkÛ z oboru pfiedpjatého betonu na mezinárodním poli. Jeho bohatá publikaãní ãinnost je zamûfiena pfieváÏnû na pfiedpjat˘ beton, 6 kniÏních publikací, 4 skripta, 170 ãlánkÛ v ãasopisech a 140 pfiíspûvkÛ ve sbornících. Stále se aktivnû zúãastÀuje ãetn˘ch betonáfisk˘ch semináfiÛ a konferencí. Trvale je v úzkém styku s praxí a publikaãnû ãinn˘. Prof. Voves neÏije jenom betonem. Po cel˘ dosavadní Ïivot se zajímá o domácí i zahraniãní kulturní události. Fyzicky i du‰evnû je v mimofiádné formû. Jubilantovi pfiejeme jménem v‰ech spolupracovníkÛ stálé zdraví a pohodu s fie‰ením problémÛ zejména v pfiedpjatém betonu.

... pfii hodnocení stavebního díla se posuzují tfii aspekty, a to fiemeslná dÛkladnost, velkolepost vybavení a rozvrÏení. Shledá-li se, Ïe dílo je velkolepû vybaveno, bude se chválit stavebník ne‰etfiící stavebním nákladem. Pfii dÛkladném provedení dojde uznání pfiesnost stavbyvedoucího. Bude-li se v‰ak dílo vyznaãovat ladnû propracovan˘mi proporãními pomûry a souladností pomûrov˘ch vztahÛ, bude to slávou architektovou. Toho se v‰ak se zdarem dosahuje, jestliÏe je stavitel ochoten pfiijímat rady i od lidí v oboru pracujících i od neodborníkÛ. NeboÈ

v‰ichni lidé, nejenom stavitelé, dovedou posoudit, co je dobré. Mezi neodborníky a staviteli je rozdíl v tom, Ïe neodborník nemÛÏe vûdût, jak co bude, dokud neuvidí hotové, kdeÏto stavitel, jakmile si jen dílo v mysli promyslel, má jiÏ vyhranûnou pfiedstavu, jaké svou krásou, úãelností a ladností bude, dfiíve neÏ zaãne s jeho realizací.

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

Prof. Ing. Tomá‰ Vanûk, DrSc.

• SANAC

Vitruvius Pollio, Deset knih o architektufie, Kniha ‰está, ¤ím, 20. léta 1. st. pfi. n. l.

E

3/2004

35

VùDA

A V¯ZKUM SCIENCE AND RESEARCH

STATISTICKÁ

A N A L¯ Z A Î E L E ZO B E TO N OV É H O S LO U P U JE¤ÁBOVÉ DRÁHY – PARAMETRICKÁ STUDIE STAT I ST I C A L A N A LY S I S O F R E I N F O R C E D C O N C R E T E BRIDGE CRANE COLUMN – A PARAMETRIC STUDY A L E · F LO R I A N , J A N P ù N â Í K

POPIS STUDIE V rámci pfiípravy zesílení Ïelezobetonov˘ch sloupÛ s pfiímo uloÏen˘mi krátk˘mi konzolami jefiábové dráhy Ïelezobetono-

vé montované halové konstrukce [1] byla vedle klasick˘ch metod anal˘zy spoãívajících v prÛzkumu stávajícího stavu konstrukce, porovnání pÛvodní projektové dokumentace, anal˘zy konstrukce pomocí software uÏívajícího k v˘poãtu metody koneãn˘ch prvkÛ a následného posouzení podle pfiíslu‰n˘ch ãlánkÛ norem a pfiedpisÛ, provedena i spolehlivostní anal˘za konstrukce. Tento zpfiesnûn˘ v˘poãet respektuje skuteãnost, Ïe vût‰ina vstupních veliãin popisujících geometrii, rozmûry, materiál i zatíÏení typického sloupu jefiábové dráhy je obecnû zatíÏena nejistotami. Zdrojem nejistot je v analyzovaném pfiípadû jednak skuteãnost, Ïe se jedná svojí podstatou o náhodné veliãiny a dále také nedostatek reprezentativních a pfiesn˘ch údajÛ o tûchto veliãinách i o historii namáhání jednotliv˘ch sloupÛ. Parametrická studie je provedena pro dvû varianty materiálového modelu betonu sloupu a tfii zatûÏovací stavy, které popisují konstrukãní a ovûfiovací kroky související se zesílením sloupÛ resp. jeho pfiímo uloÏen˘ch krátk˘ch konzol. V prvním zatûÏovacím stavu je modelo-

ván stávající stav, tj. stav pfied zesílením, pfii kterém je sloup resp. jeho krátká pfiímo uloÏená konzola jednostrannû zatíÏena pÛvodním mostov˘m jefiábem o nosnosti 5 t a bfiemenem o hmotnosti 3,9 t. V druhém zatûÏovacím stavu se pfiedpokládá zatíÏení krátké konzoly pfiedpûtím, tj. stav popisující zesílení, které bylo zvoleno podle [1], [2]. Koneãnû tfietí zatûÏovací stav je kombinací dvou pfiedcházejících, tj. stav po zesílení. První variantu materiálového modelu betonu pfiedstavuje model respektující moÏné poru‰ení vybran˘ch prÛfiezÛ sloupu v místû krátké konzoly (okolí rohÛ) tahov˘mi trhlinami (obr. 1), pfiiãemÏ v neporu‰en˘ch prÛfiezech se uvaÏuje lineárnû pruÏné chování betonu. Druhou variantou je model pfiedpokládající lineárnû pruÏné chování betonu celého sloupu. Celkovû je tedy parametrická studie provedena pro ‰est dílãích pfiípadÛ konfigurace sloupu, pfiiãemÏ v rámci kaÏdého pfiípadu je provedena kompletní statistická anal˘za hlavních napûtí v ‰esti bodech zvolen˘ch na pfiedpokládané smykové trhlinû v místû pfiímo uloÏené krátké kon-

Obr. 1 Oblasti s tahov˘mi trhlinami Fig. 1 Areas of tensile cracks

Obr. 2 Základní rozmûry a vy‰etfiované body Fig. 2 Basic dimensions and analyzed points

Obr. 3 Model sloupu MKP Fig. 3 FEM Column Model

Byla provedena parametrická studie statistické anal˘zy krátké konzoly Ïelezobetonového sloupu jefiábové dráhy s uváÏením vlivu nejistot ve vstupních veliãinách a to pro tfii zatûÏovací stavy a dvû varianty materiálového modelu betonu. Úãelem anal˘zy bylo posoudit, jaké jsou oãekávané prÛmûrné hodnoty hlavních napûtí v místû pfiedpokládaného vzniku smykové trhliny (v ‰ikmém fiezu) a v jakém intervalu se budou pohybovat. The parametric study of statistical analysis of RC bridge crane column taking into account uncertainties in input variables is performed for three load cases and for two variants of concrete material model. The mean values and the possible intervals of principal stresses in critical points of the structure in place of supposed shear crack are analysed.

36

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

VùDA SCIENCE

zoly (obr. 2). Tyto body jsou formálnû oznaãeny jako bod 600, 601 aÏ 605 a pfiíslu‰ná hlavní napûtí jako S1_600, S2_600, S1_601 atd. Hlavní napûtí pfiedstavují extrémní hodnoty normálov˘ch napûtí, která v daném bodû konstrukce pÛsobí. Pokud hlavní napûtí pfiekroãí pevnost materiálu v tahu, dojde k tahovému poru‰ení a vzniku tahové trhliny. Naopak v pfiípadû tlaku by dosaÏení pevnosti v tlaku vedlo k drcení materiálu. V˘sledkem statistické anal˘zy jsou odhady nejdÛleÏitûj‰ích statistick˘ch parametrÛ hlavních napûtí ve zvolen˘ch bodech, pfiedev‰ím oãekávané prÛmûrné hodnoty, odhad intervalu, ve kterém se budou tato napûtí pohybovat a jakou náhodnou promûnlivost budou vykazovat. Pro potfieby statistické anal˘zy je pouÏita moderní simulaãní metoda ULHS (Updated Latin Hypercube Sampling) [3] s 50 simulacemi. Jedná se o vylep‰enou variantou metody LHS [6] poprvé publikovanou v roce 1990 [7]. Metoda zachovává ve‰keré postupy, metodiku i strategii volby realizací vektoru vstupních veliãin metody LHS. Zásadní rozdíl ov‰em spoãívá v tom, Ïe speciálním postupem je minimalizována statistická závislost mezi generovan˘mi vstupy. Tento postup je popsán v [3], [7] a není zde podrobnûji rozebírán. PouÏití metody ULHS vede obecnû k dal‰ímu zv˘‰ení pfiesnosti a spolehlivosti odhadÛ celé fiady nejãastûji pouÏívan˘ch statistick˘ch parametrÛ. MODEL KONSTRUKCE V˘poãtov˘ model typického sloupu s pfiímo uloÏen˘mi oboustrann˘mi krátk˘mi konzolami je vytvofien ve v˘poãtovém systému ANSYS. Jedná se o parametrick˘ rovinn˘ model (v˘poãet podle teorie rovinné napjatosti) vytvofien˘ pomocí ãtyfiuzlov˘ch prvkÛ PLANE42, které mají v kaÏdém uzlu dva stupnû volnosti: posun ve smûru soufiadnicov˘ch os X a Y. Geometrie je definována pomocí 39 parametrÛ, zatíÏení pomocí 4 parametrÛ a materiálové charakteristiky (modul pruÏnosti E a PoissonÛv souãinitel µ) aÏ pomocí 21 parametrÛ v závislosti na poãtu oblastí s rÛzn˘mi charakteristikami E a µ. Ve v˘poãtovém modelu jsou namodelovány také rozná‰ecí desky zatíÏení (loÏiska podéln˘ch nosníkÛ jefiábové dráhy) a kotevní desky pfiedpûtí (obr. 3). V patû sloupu, tj. v˘‰kové úrovni ±0,00 m je uvaÏováno dokonalé vetknutí po linii makroprvkÛ (UX = 0, UY = 0), B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

â. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

Veliãina rozná‰ecí deska pfiedpûtí I rozná‰ecí deska pfiedpûtí II rozná‰ecí deska zatíÏení ‰ífika sloupu pfiedpûtí I pfiedpûtí II modul pruÏnosti PoissonÛv souã. modul pruÏnosti oblasti I PoissonÛv souã. oblasti I modul pruÏnosti oblasti II PoissonÛv souã. oblasti II modul pruÏnosti oblasti III PoissonÛv souã. oblasti III modul pruÏnosti oblasti IV PoissonÛv souã. oblasti IV modul pruÏnosti oblasti V PoissonÛv souã. oblasti V modul pruÏnosti ocel PoissonÛv souã. ocel rozmûr K rozmûr M rozmûr N rozmûr O rozmûr P rozmûr Q rozmûr R rozmûr S rozmûr T rozmûr U rozmûr V rozmûr W rozmûr X rozmûr Y

PrÛmûr 0,15 0,15 0,15 0,4 365 182,5 21,8 0,18 4,95 0,18 4,95 0,18 4,95 0,18 4,95 0,18 8,219 0,18 210 0,31 0,45 0,605 0,75 0,875 0,925 0,178 0,5 0,155 0,25 0,05 0,4 0,07 0,053 0,07

Min 0,148 0,148 0,14 0,39 312 156 17,01 0,14 1,347 0,14 1,347 0,14 1,347 0,14 1,347 0,14 7,874 0,14 200 0,29 0,435 0,6 0,735 0,87 0,92 0,168 0,495 0,145 0,245 0,045 0,395 0,065 0,05 0,065

AND

Max 0,152 0,152 0,16 0,41 400 200 25,69 0,22 8,563 0,22 8,563 0,22 8,563 0,22 8,563 0,22 8,563 0,22 220 0,33 0,465 0,615 0,765 0,885 0,935 0,188 0,505 0,16 0,255 0,055 0,405 0,075 0,056 0,075

A V¯ZKUM RESEARCH

Var. koef. 0,0043 0,0043 0,0216 0,0107 0,0477 0,0477 0,1115 0,0953 0,355 0,0953 0,355 0,0953 0,355 0,0953 0,355 0,0953 0,0204 0,0953 0,0204 0,0276 0,0143 0,0049 0,0085 0,0034 0,0032 0,0024 0,0042 0,0192 0,0086 0,043 0,0053 0,0307 0,0242 0,0307

·ikmost 0 0 0 0 -1 -1 -0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 0

RP N N N N LN LN LN N N N N N N N N N N N N N N LN N LN LN N N LN N N N N N N

Tab. 1 Statistické parametry vstupních veliãin Tab. 1 Statistical parameters of input variables

v hlavû sloupu, tj. v˘‰kové úrovni +8,38 m je uvaÏována jednostranná vazba (UX = 0), která modeluje vliv pfiíãného rámu. K modelování pfiedpûtí je pouÏita metoda ekvivalentních zatíÏení, kdy je pfiedpûtí uvaÏováno jako vnûj‰í zatíÏení. NÁHODNÉ VSTUPNÍ VELIâINY Jako náhodné vstupní veliãiny je v parametrické studii uvaÏováno (v závislosti na typu fie‰ené úlohy resp. na variantû materiálového modelu betonu) maximálnû 34 veliãin (tab. 1) (jednotky v GPa, m a kN). Tyto veliãiny popisují nejistoty v mechanick˘ch vlastnostech materiálÛ, velikosti pfiedpûtí a geometrii tvaru konstrukce sloupu. Veliãiny popisující geometrii v místû krátké pfiímo uloÏené konzoly sloupu jsou schematicky zobrazeny na obr. 2.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

MoÏná náhodná promûnlivost vstupních veliãin byla stanovena odborn˘m odhadem s pfiihlédnutím k údajÛm zji‰tûn˘m dílãím in-situ mûfiením stávajícího stavu [5], údajÛm z pÛvodního projektu, údajÛm z technologick˘ch pfiíruãek, z pfiíslu‰n˘ch norem, z vûdeck˘ch publikací, a také zohlednûním pfiedpokládané úrovnû a technologické káznû (rok v˘stavby haly 1950). Nejdfiíve byl stanoven interval (minimální, maximální a stfiední, tj. nominální hodnota), v kterém se s vysokou pravdûpodobností budou reálné hodnoty veliãin vyskytovat. Poté na základû pfiedpokladu, Ïe hodnoty men‰í neÏ minimální hodnota resp. vût‰í neÏ maximální hodnota se mohou vyskytnout pouze s malou pravdûpodobností, Ïe statistické parametry musí b˘t v souladu s experimentálnû získan˘mi údaji a Ïe musí b˘t reálné,

3/2004

37

VùDA


ze znalosti stfiední hodnoty a zvolení vhodného rozdûlení pravdûpodobnosti (N – normální, LN – lognormální), byly urãeny zb˘vající statistické parametry – variaãní koeficient, smûrodatná odchylka a ‰ikmost. Pfii stanovení této pravdûpodobnosti se pfiihlédlo k typu vstupní veliãiny. Pokud stfiední hodnota pÛlila interval minimální aÏ maximální hodnota, bylo jako vhodné rozdûlení pravdûpodobnosti zvoleno normální rozdûlení. V ostatních pfiípadech, kdy stfiední hodnota tento interval nepÛlila a implikovala tak urãitou nesymetriãnost rozdûlení pravdûpodobnosti, bylo zvoleno lognormální rozdûlení pravdûpodobnosti, které tuto skuteãnost umoÏÀuje respektovat. Pro jednoduchost se pfiedpokládá vzájemná statistická nezávislost vstupních veliãin. Statistické parametry vstupních veliãin jsou uvedeny v tab. 1. Takto odvozené statistické parametry vstupních veliãin respektují nejenom jejich objektivní náhodnou promûnlivost, ale i vliv nedodrÏení nominálních parametrÛ na stavbû (vliv ãinnosti ãlovûka) a objektivní vliv na‰í vlastní neznalosti statistick˘ch parametrÛ v dÛsledku jejich nedosaÏitelnosti, nedostateãnému experimentálnímu v˘zkumu ãi neznalosti skuteãné historie namáhání sloupu. V ¯ S L E D K Y S T A T I S T I C K É A N A L¯ Z Y V˘sledkem statistické anal˘zy jsou odhady prÛmûrn˘ch (stfiedních) hodnot, smûrodatné odchylky, variaãního koeficientu, ‰ikmosti, ‰piãatosti a minimální a maximální hodnoty hlavních napûtí v ‰esti bodech na pfiedpokládané smykové trhlinû v místû pfiímo uloÏené krátké konzoly. Stfiední hodnota postihuje prÛmûrn˘ trend dané veliãiny, smûrodatná odchylka a variaãní koeficient její náhodnou promûnlivost (tj. jak jsou jednotlivé hodnoty soustfiedûny v blízkosti stfiední hodnoty), ‰ikmost, nesymetriãnost tohoto soustfiedûní pod resp. nad stfiední hodnotou, ‰piãatost soustfiedûní hodnot v okolí stfiední hodnoty a koneãnû minimální resp. maximální hodnota popisuje moÏn˘ interval (tzv. v˘bûrové rozpûtí), v kterém se sledovaná veliãina mÛÏe vyskytovat. Mimo toho je proveden dal‰í v˘poãet (nazván nominální) vycházející z nominálních hodnot (rovn˘ch stfiedním hodnotám) vstupních veliãin. Takto získané v˘sledky jsou v pfiíslu‰né tabulce oznaãeny DA. UpozorÀujeme, Ïe v˘poãet proveden˘ se stfiedními hodnotami obecnû neposkytu38

B

Veliãina S1_600 S2_600 S1_601 S2_601 S1_602 S2_602 S1_603 S2_603 S1_604 S2_604 S1_605 S2_605

PrÛmûr 0,5343 –0,3349 0,3494 –0,4666 0,1701 –0,5455 0,0619 –0,6737 0,0348 –0,8695 –0,1039 –1,1412

DA 0,5299 –0,3289 0,3445 –0,4637 0,1673 –0,5432 0,0601 –0,6714 0,0348 –0,8669 –0,1043 –1,1378

Sm. odchylka 0,0419 0,0356 0,0244 0,0161 0,0132 0,0095 0,0073 0,0128 0,0047 0,0178 0,0091 0,0245

·ikmost 1,26 0,14 1,01 0,20 0,44 0,26 0,00 –0,43 –0,35 –0,46 –0,80 –0,19

Min 0,4635 –0,3980 0,3046 –0,4962 0,1456 –0,5628 0,0452 –0,7155 0,0236 –0,9317 –0,1329 –1,2141

Max 0,6932 –0,2586 0,4318 –0,4280 0,2027 –0,5264 0,0785 –0,6447 0,0431 –0,8241 –0,0859 –1,0912

Tab. 2 Statistické charakteristiky hlavních napûtí, zatûÏovací stav 1, model s trhlinami Tab. 2 Statistical characteristics of principal stresses, load case 1, model with cracks Veliãina S1_600 S2_600 S1_601 S2_601 S1_602 S2_602 S1_603 S2_603 S1_604 S2_604 S1_605 S2_605

PrÛmûr 0,3801 –0,2822 0,2483 –0,4337 0,1140 –0,5145 0,0288 –0,6315 0,0118 –0,8201 –0,1283 –1,1003

DA 0,3806 –0,2809 0,2481 –0,4338 0,1139 –0,5144 0,0284 –0,6313 0,0124 –0,8200 –0,1294 –1,0993

Sm. odchylka 0,0093 0,0307 0,0083 0,0135 0,0070 0,0076 0,0052 0,0100 0,0051 0,0146 0,0069 0,0218

·ikmost –0,26 0,02 –0,17 0,04 –0,22 0,43 –0,23 0,02 –0,05 0,05 –0,09 0,07

Min 0,3604 –0,3403 0,2300 –0,4592 0,0985 –0,5288 0,0164 –0,6547 0,0009 –0,8547 –0,1420 –1,1440

Max 0,3967 –0,2232 0,2627 –0,4065 0,1274 –0,4976 0,0390 –0,6076 0,0224 –0,7831 –0,1141 –1,0552

Tab. 3 Statistické charakteristiky hlavních napûtí, zatûÏovací stav 1, model bez trhlin Tab. 3 Statistical characteristics of principal stresses, load case 1, model without cracks

je informace o stfiedních hodnotách sledovan˘ch veliãin, tj. neposkytuje informace o prÛmûrném chování konstrukce. Kladné znaménko pfiíslu‰í tahov˘m, záporné znaménko tlakov˘m hlavním napûtím. ZatûÏovací stav 1 Porovnáme-li statistiky získané pro oba modely betonu, shodují se v tom, Ïe v bodech 600 aÏ 604 jsou hlavní napûtí tahová i tlaková, zatímco v bodû 605 jsou pouze tlaková. Také se shodují, Ïe nejvût‰í tah vzniká v bodû 600, zatímco nejvût‰í tlak v bodû 605. Naproti tomu se li‰í v tom, Ïe první varianta vykazuje soustavnû vût‰í prÛmûrné hodnoty napûtí, vût‰í náhodnou promûnlivost, vût‰í hodnoty ‰ikmosti a také ‰ir‰í interval, v kterém se mohou napûtí vyskytovat. Tento fakt mÛÏeme dát do souvislosti s tím, Ïe v první variantû se uvaÏují oblasti poru‰ené tahov˘mi trhlinami. V první variantû modelu betonu nejvût‰í prÛmûrná tahová napûtí nab˘vají hodnoETON

• TEC

H NOLOG I E

tu 0,534 MPa s extrémem 0,693 MPa a nejvût‰í prÛmûrná tlaková napûtí hodnotu 1,141 MPa s extrémem 1,214 MPa. Ve druhé variantû nejvût‰í prÛmûrná tahová napûtí nab˘vají hodnotu 0,38 MPa s extrémem 0,397 MPa a nejvût‰í prÛmûrná tlaková napûtí hodnotu 1,1 MPa s extrémem 1,144 MPa. Také srovnání prÛmûrn˘ch hodnot napûtí s hodnotami získan˘mi jedin˘m v˘poãtem s nominálními hodnotami vstupÛ je u obou variant odli‰né. Zatímco u druhé varianty rozdíly mezi tûmito hodnotami v podstatû nejsou a dají se interpretovat jako vliv zaokrouhlování ãi pfiesnosti metody v˘poãtu, u první varianty rozdíly, i kdyÏ malé, jsou. Vysvûtlení je opût relativnû jednoduché – první varianta respektuje pfiítomnost tahov˘ch trhlin v urãit˘ch oblastech sloupu a tedy respektuje mírnou nelinearitu chování konstrukce projevující se ve zmínûném rozdílu hodnot napûtí. Základní statistiky hlavních napûtí pro obû varianty modelu betonu jsou uvede-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

VùDA SCIENCE

ny v tab. 2 a 3. Nominální hodnoty a moÏné intervaly napûtí pro obû varianty modelu jsou uvedeny na obr. 4 resp. 5. ZatûÏovací stav 2 Porovnáme-li statistiky získané pro oba modely betonu, shodují se v tom, Ïe v bodech 600 aÏ 603 jsou hlavní napûtí pouze tlaková, zatímco v ostatních bodech vznikají tahy i tlaky. Také se shodují v tom, Ïe nejvût‰í tah vzniká v bodû 605, zatímco nejvût‰í tlak v bodû 600. Naproti tomu se li‰í v tom, Ïe první varianta vykazuje vût‰í prÛmûrné hodnoty napûtí a to pfiedev‰ím tlakov˘ch, mnohem vût‰í náhodnou promûnlivost, vût‰í hodnoty ‰ikmosti a také ‰ir‰í interval, v kterém se mohou napûtí vyskytovat. Tento fakt mÛÏeme opût dát do souvislosti s tím, Ïe v první variantû se uvaÏují oblasti poru‰ené tahov˘mi trhlinami. V první variantû modelu betonu nejvût‰í prÛmûrná tahová napûtí nab˘vají hodno-

tu 0,671 MPa s extrémem 0,737 MPa a nejvût‰í prÛmûrná tlaková napûtí hodnotu 3,047 MPa s extrémem 3,573 MPa. Ve druhé variantû nejvût‰í prÛmûrná tahová napûtí nab˘vají hodnotu 0,663 MPa s extrémem 0,72 MPa a nejvût‰í prÛmûrná tlaková napûtí hodnotu 2,521 MPa s extrémem 2,771 MPa. Pfii srovnání prÛmûrn˘ch hodnot napûtí s hodnotami získan˘mi jedin˘m v˘poãtem s nominálními hodnotami vstupÛ nejsou u obou variant velké odli‰nosti. Dodateãn˘m pfiedepnutím konzoly byla do její horní ãásti, kde od zatíÏení vznikají tahy, vnesena tlaková napûtí. Naopak do dolní ãásti byly vneseny i tahy, pfiiãemÏ jejich velikost neznamená nebezpeãí vzniku tahov˘ch trhlin, i kdyÏ co do velikosti jsou plnû srovnatelné pfiípadnû i pfiekraãují velikost tahov˘ch napûtí vznikajících od zatíÏení v horní ãásti nepfiedpjaté konzoly. Nominální hodnoty a moÏné intervaly

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

napûtí pro obû varianty modelu jsou uvedeny na obr. 4 resp. 5. ZatûÏovací stav 3 Porovnáme-li statistiky získané pro oba modely betonu, plnû se shodují v tom, Ïe ve v‰ech bodech jsou hlavní napûtí pouze tlaková. T˘ká se to jak stfiedních hodnot, tak i extrémÛ. Pokud je tedy hlavice sloupu pfiedepnuta a souãasnû zatíÏena stávající úrovní zatíÏení od jefiábové dráhy, vznikají v bodech pouze tlaky a to s dostateãnou rezervou. Také se oba modely shodují v tom, Ïe nejvût‰í tlak vzniká v bodû 600, zatímco nejmen‰í v bodû 603. Naproti tomu se li‰í v tom, Ïe první varianta vykazuje vût‰í prÛmûrné hodnoty napûtí v bodech 600 aÏ 602 a druhá varianta v bodech 603 aÏ 605. V tûchto bodech také obû varianty vykazují vût‰í náhodnou promûnlivost a také ‰ir‰í interval, v kterém se mohou napûtí vyskytovat. Hodnoty ‰ikmosti jsou fiádovû srovnatelné.

Obr. 4 Hlavní napûtí (min, max, DA), model s trhlinami, zatûÏovací stavy 1 aÏ 3 Fig. 4 Principal stresses (min, max, DA), model with cracks, load cases 1–3

Obr. 5 Hlavní napûtí (min, max, DA), model bez trhlin, zatûÏovací stavy 1 aÏ 3 Fig. 5 Principal stresses (min, max, DA), model without cracks, load cases 1–3

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

39

VùDA


Veliãina S1_600 S2_600 S1_601 S2_601 S1_602 S2_602 S1_603 S2_603 S1_604 S2_604 S1_605 S2_605

PrÛmûr –0,4837 –2,7971 –0,5004 –1,9611 –0,6342 –1,3225 –0,7919 –0,9379 –0,4908 –1,1887 –0,2830 –1,0487

DA –0,4773 –2,7906 –0,4962 –1,9556 –0,6333 –1,3199 –0,7968 –0,9325 –0,4928 –1,1897 –0,2821 –1,0504

Sm. odchylka 0,0747 0,1842 0,0487 0,0981 0,0338 0,0534 0,0250 0,0402 0,0252 0,0533 0,0259 0,0660

·ikmost –0,57 0,00 –0,76 0,50 –0,44 0,76 0,14 0,28 –0,56 0,56 –0,58 –0,34

Min –0,6664 –3,1943 –0,6307 –2,1276 –0,7326 –1,4002 –0,8378 –1,0096 –0,5566 –1,2747 –0,3487 –1,2434

Max –0,3526 –2,4036 –0,4189 –1,7354 –0,5666 –1,1789 –0,7471 –0,8489 –0,4449 –1,0374 –0,2424 –0,9254

druhém i ve tfietím zatûÏovacím stavu velikost pfiedpûtí (pfiedpûtí I a II). Podûkování Práce, jejíÏ v˘sledky jsou publikovány v tomto pfiíspûvku, vznikla v rámci v˘zkumného zámûru MSM 261100007 fie‰eného na FAST VUT v Brnû. Autofii by rádi podûkovali generálnímu dodavateli a zhotoviteli zesílení únosnosti krátk˘ch konzol firmû PEEM Brno, s. r. o., za poskytnutí podkladÛ potfiebn˘ch pro provedení popsan˘ch anal˘z.

Tab. 4 Statistické charakteristiky hlavních napûtí, zatûÏovací stav 3, model s trhlinami Tab. 4 Statistical characteristics of principal stresses, load case 3, model with cracks Veliãina S1_600 S2_600 S1_601 S2_601 S1_602 S2_602 S1_603 S2_603 S1_604 S2_604 S1_605 S2_605

PrÛmûr –0,2361 –2,4475 –0,3404 –1,8641 –0,5590 –1,3069 –0,7655 –0,9641 –0,5100 –1,2121 –0,2967 –1,1064

DA –0,2364 –2,4493 –0,3404 –1,8625 –0,5597 –1,3053 –0,7695 –0,9596 –0,5107 –1,2127 –0,2956 –1,1061

Sm. odchylka 0,0288 0,1280 0,0189 0,0872 0,0239 0,0536 0,0216 0,0391 0,0260 0,0526 0,0283 0,0621

·ikmost 0,51 0,58 0,43 0,71 0,27 0,83 –0,02 0,48 –0,41 0,55 –0,57 –0,05

Min –0,2851 –2,6811 –0,3748 –2,0119 –0,6087 –1,3862 –0,8045 –1,0333 –0,5754 –1,3074 –0,3657 –1,2716

Max –0,1584 –2,1225 –0,2939 –1,6234 –0,5063 –1,1495 –0,7249 –0,8568 –0,4633 –1,0639 –0,2530 –0,9732

Tab. 5 Statistické charakteristiky hlavních napûtí, zatûÏovací stav 3, model bez trhlin Tab. 5 Statistical characteristics of principal stresses, load case 3, model without cracks

V první variantû nejvût‰í prÛmûrná tlaková napûtí nab˘vají hodnotu 2,797 MPa s extrémem 3,194 MPa a nejmen‰í prÛmûrná tlaková napûtí hodnotu 0,283 MPa s extrémem 0,242 MPa. Ve druhé variantû nejvût‰í prÛmûrná tlaková napûtí nab˘vají hodnotu 2,448 MPa s extrémem 2,681 MPa a nejmen‰í prÛmûrná tlaková napûtí hodnotu 0,297 MPa s extrémem 0,253 MPa. Pfii srovnání prÛmûrn˘ch hodnot napûtí s hodnotami získan˘mi jedin˘m v˘poãtem s nominálními hodnotami vstupÛ jsou u obou variant opût rozdíly, kdy první varianta vykazuje rozdíl vût‰í neÏ druhá. Základní statistiky hlavních napûtí pro obû varianty modelu betonu jsou uvedeny v tab. 4 a 5. Nominální hodnoty a moÏné intervaly napûtí pro obû varianty modelu jsou uvedeny na obr. 4 resp. 5. Z ÁV ù R V˘sledky statistické anal˘zy typického sloupu jefiábové dráhy provedené pro tfii dílãí zatûÏovací stavy modelující stávající 40

B

stav, pfii kterém je sloup zatíÏen pÛvodním mostov˘m jefiábem, stav po provedení zesílení dodateãn˘m pfiedpûtím a koneãnû zatûÏovací stav, kter˘ je kombinací dvou pfiedcházejících, respektují objektivní vliv nejistot ve vstupních veliãinách na chování konstrukce i na v˘sledky provedené anal˘zy konstrukce. Získané informace dávají projektantovi pfiedstavu o prÛmûrn˘ch hodnotách a náhodné promûnlivosti napûtí i o intervalech, v kter˘ch se mohou pohybovat. V˘sledky získané v daném pfiípadû s dvûma variantami materiálového modelu betonu jsou mírnû odli‰né. Je to dáno právû odli‰ností obou modelÛ, kdy první varianta respektuje pfiípadn˘ vznik tahov˘ch trhlin v urãit˘ch oblastech sloupu, zatímco druhá nikoliv. I kdyÏ podrobné v˘sledky citlivostní anal˘zy budou publikovány pozdûji, je moÏné konstatovat, Ïe z jednotliv˘ch náhodn˘ch veliãin má na náhodnou promûnlivost hlavních napûtí v prvním zatûÏovacím stavu nejvût‰í vliv poloha pÛsobi‰tû zatíÏení (rozmûr N), ve ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

Ing. Ale‰ Florian, CSc., Ing. Jan Pûnãík, Ph.D. Ústav stav. mech., Fakulta stavební VUT v Brnû Vevefií 95, 662 37 Brno tel: 541 147 378, fax: 541 240 994 e-mail: [email protected]

Literatura: [1] Chalabala J., Klusáãek L., Pûnãík J., Solafiík M.: Zv˘‰ení únosnosti jefiábov˘ch drah u Ïelezobetonov˘ch montovan˘ch halov˘ch konstrukcí, Beton TKS 2002, Vol. 2, 5, str. 13–15 [2] Klusáãek L., Pûnãík J.: Zv˘‰ení únosnosti krátk˘ch konzol pfiedpûtím v Kovolitu Modfiice, a. s., 2001, závûreãná zpráva akce [3] Florian A.: An Efficient Sampling Scheme: Updated Latin Hypercube Sampling, J. Probabilistic Engineering Mechanics, 1992, 7(2), pp 123–130 [4] Florian A., Navrátil J., Strásk˘ J.: Moderní metody anal˘zy mostních konstrukcí, Fond rozvoje V· 95, projekt ã. 685/95, VUT FAST Brno, 1994 [5] Klusáãek L.: Stavební prÛzkum halové konstrukce v Kovolitu Modfiice, a. s., Brno, v˘zkumná zpráva, 2001 [6] McKay M. D., Beckman R. J., Conover W. J.: A Comparision of Three Methods for Selecting Values of Input Variables in the Analysis of Output from a Computer Code, Technometrics, 1979, 2, pp. 239–245 [7] Florian A.: Metoda Updated Latin Hypercube Sampling – srovnání pfiesnosti a spolehlivosti odhadÛ nûkter˘ch statistick˘ch parametrÛ metodou Latin Hypercube Sampling a metodou Updated Latin Hypercube Sampling, v.u. III-3-1/05, Ústav stavební mechaniky, VUT FAST Brno, 1990

U KC E

• SANAC

E

3/2004

VùDA SCIENCE

AND

A V¯ZKUM RESEARCH

DYNAMICKÁ

STUDIE ÎELEZOBETONOVÉHO TRÁMU PO·KOZENÉHO TRHLINAMI DYNAMIC STUDY OF A REINFORCED CONCRETE BEAM DAMAGED BY CRACKS Obr. 1 Zkou‰en˘ Ïelezobetonov˘ trám Fig. 1 The reinforced concrete beam

TOMÁ· PL AC H¯ V rámci disertaãní práce [2] byly sledovány zmûny modálních charakteristik (frekvencí a tvarÛ vlastního kmitání) tfií Ïelezobetonov˘ch trámÛ v závislosti na mífie jejich po‰kození. The main aim of the PhD thesis [2] was to study the influence of damage on changes of the modal characteristics (natural frequencies and mode shapes) of three reinforced concrete beams. Vãasná detekce po‰kození stavební konstrukce ve stavu, kdy je co moÏná nejménû po‰kozena, je velmi dÛleÏitá. Pro pouÏití souãasn˘ch metod detekce po‰kození je nutné znát pfiibliÏnou polohu po‰kození a toto místo musí b˘t pfiístupné. Potfieba metod, které by mohly b˘t pouÏity na konstrukci jako celek, vedla k v˘voji metod detekce po‰kození zaloÏen˘ch na zmûnû modálních charakteristik stavební konstrukce. Tyto nové metody a postupy je vhodné ovûfiovat na jednoduch˘ch stavebních prvcích. POPIS ZKOU·EN¯CH TRÁMÒ Pro úãely disertaãní práce byly vyrobeny tfii shodné Ïelezobetonové trámy o rozmûrech 0,2 x 0,3 x 4,5 m (obr. 1). Trámy byly uloÏeny na ocelolitinová loÏiska tak, aby pÛsobily jako prosté nosníky o rozpûtí 4 m s pfievisl˘mi konci 0,25 m na obou stranách a aby bylo dosaÏeno co nejvûrnûji teoretick˘ch okrajov˘ch podmínek. LO K A L I Z AC E P O · K O Z E N Í T R Á M Ò Po‰kození trámÛ bylo vyvoláváno statick˘m a dynamick˘m únavov˘m zatûÏováním proveden˘m v nûkolika stupních. Po kaÏdém stupni statického a dynamického zatûÏování byla provedena experimentální modální anal˘za. Pro kaÏd˘ zatûÏovací stav byly urãeny celkem ãtyfii frekvence a tvary vlastního kmitání sledovaného prvku – první tfii frekvence a tvary pfiíslu‰né k svislému ohybovému vlastnímu kmitání a první frekvence a tvar vodorovného ohybového vlastního kmitání. Modální charakteristiky urãené pfii jednotliv˘ch zatûÏovacích stupních byly vzájemnû B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

porovnány. Kromû v˘poãtu zmûny vlastních frekvencí mezi jednotliv˘mi zatûÏovacími stupni, koeficientÛ MAC(j), COMAC(p) a zmûny matice modální poddajnosti ∆[] byla k lokalizaci po‰kození pouÏita zmûna kfiivosti tvarÛ vlastního kmitání CAMOSUC(i),x definovaná v [1] a druhá derivace zmûny diagonálních ãlenÛ matice modální poddajnosti ∆[]″ definovaná v [2]. Z ÁV ù R Za základní parametr zmûn modálních charakteristik pro stanovení úrovnû po‰kození stavební konstrukce lze povaÏovat zmûnu vlastních frekvencí ∆f(j). Právû v ní se nejzfietelnûji projevil vznik prvních trhlin v taÏené oblasti sledovan˘ch nosníkÛ i jejich dal‰í ‰ífiení. Z experimentÛ i z teoretick˘ch v˘poãtÛ se ukazuje, Ïe na narÛstající po‰kození nosníkÛ je nejvíce citlivá vlastní frekvence pfiíslu‰ná k 1. vlastnímu tvaru svislého ohybového kmitání.

VyuÏití koeficientu MAC(j) pro detekci a lokalizaci poruchy je prakticky nemoÏné. Pfii posuzování shody vlastních tvarÛ, které byly zmûfieny pfii urãité úrovni po‰kození nosníku, s v˘chozími vlastními tvary, které odpovídají jeho neporu‰enému stavu, se vliv narÛstajícího po‰kození do hodnoty koeficientu MAC(j) ãasto projevuje pouze velmi malou mûrou nebo dokonce i kolísáním jeho velikosti. Také pouÏití koeficientu COMAC(x) pro lokalizaci po‰kození vykazuje v pfiípadû popisované studie fiadu nesrovnalostí. Po vytvofiení prvních trhlin sice do‰lo k drobnému zv˘‰ení hod-

Obr. 2 Porovnání dynamického chování trámu ã.3 pro pfiedposlední a poslední zatûÏovací stav – funkce CAMOSUC(3),x Fig. 2 Comparison of dynamic behavior of the beam No. 3 between the last but one and the last load step – function CAMOSUC(3),x Obr. 3 Porovnání dynamického chování trámu ã. 3 pro pfiedposlední a poslední zatûÏovací stav – zmûna matice modální poddajnosti [] Fig. 3 Comparison of dynamic behavior of the beam No. 3 between the last but one and the last load step – change of the modal flexibility matrix [] Obr. 4 Porovnání dynamického chování trámu ã. 3 pro pfiedposlední a poslední zatûÏovací stav –druhá derivace zmûny diagonálních ãlenÛ matice modální poddajnosti ∆[]″ Fig. 4 Comparison of dynamic behavior of the beam No. 3 between the last but one and the last load step – the second derivative of the change of the modal flexibility matrix ∆[]″

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

41

VùDA


not funkce (1 – COMAC(x)) v místech jejich vzniku, ale po posledním zatûÏovacím stupni se vznik závûreãného lomu ve zmûnû hodnot této funkce neprojevil. PouÏití funkce CAMOSUC(j),x pro lokalizaci míst s poãáteãním po‰kozením této

se ve studii pfiíli‰ neosvûdãilo. Funkce se naopak ukázala jako vhodná pfii lokalizaci fiezu, ve kterém do‰lo k vzniku závûreãného lomu. Po posledním zatûÏovacím stupni se v˘raznû zv˘‰ily hodnoty CAMOSUC(j),x u v‰ech tfií trámÛ právû v tomto fiezu (obr. 2). PouÏití funkce CAMOSUC(j),x je tedy pro lokalizaci po‰kození vhodnûj‰í, vyskytuje-li se na konstrukci pouze izolovaná porucha. Zmûna matice modální poddajnosti ∆[] názornû popisuje postupn˘ nárÛst poddajnosti v po‰kozen˘ch oblastech na jednotliv˘ch trámech (obr. 3). Druhá derivace zmûny diagonálních ãlenÛ matice modální poddajnosti ∆[]″ se osvûdãila pfii lokalizaci míst, ve kter˘ch se nacházelo men‰í

SYMPOSIUM

AVIGNONU

Literatura: [1] Pirner M., Urushadze S.: Aplikace dynamické odezvy na identifikaci stavebních konstrukcí a jejich po‰kození. ÚTAM AVâR, Praha, 2001, 50 str. [2] Plach˘ T.: Dynamická studie Ïelezobetonového trámu po‰kozeného trhlinami – FSv âVUT Praha, 2003, Doktorská disertaãní práce, 139 str.

FIB V

Ve dnech 26. aÏ 28. dubna t.r. se ve francouzském Avignonu konalo symposium fib s názvem Betonové stavby – v˘zva tvofiivosti. Ten zcela odpovídal i zamûfiení sympozia. Po slavnostním zahájení a úvodním slovû presidenta fib J. Forbse byly prezentovány vyzvané pfiedná‰ky na obecnûj‰í téma. Prof. W. Lorenz z Nûmecka zahájil obecn˘m tématem v˘stavba jako tvofiivá ãinnost s materiálem. Na tuto spí‰e abstraktní prezentaci navázal J. F. Klein s problematikou postavení stavebního inÏen˘ra v moderní spoleãnosti. Úvodní sekci sympozia zavr‰il pan A. Rito s tradiãním, ale vdûãn˘m tématem – architektura mostních konstrukcí. Program sympozia se odehrával v paralelních sekcích a byl zamûfien na tfii základní oblasti: • v˘voj nov˘ch materiálÛ • konstrukce kombinující rÛzné materiály (zejména beton a ocel) • nové konstrukce a velké projekty. Závûr tfiídenního maratónu byl opût ve znamení vyzvan˘ch pfiedná‰ek svûtov˘ch kapacit. Mezi nimi pfiednesl vynikající pfiedná‰ku téÏ Prof. Strásk˘. Místo konání – PapeÏsk˘ palác – dodával symposiu slavnostní ráz. Úãast kolem pûti set odborníkÛ z celého svûta splnila oãekávání pofiadatelÛ. Prostfiedí mûsta i paláce tvofiilo pfiíjemn˘ rámec pro technická jednání a spoleãnû s tradiãní pohostinností pofiadatelÛ pfiispûlo k úspûchu hlavní akce fib v leto‰ním roce. Pfied zahájením sympozia zasedal v˘bor a generální shromáÏdûní fib. Pfiedmûtem jednání byly volby nového prezidenta a viceprezidenta. Prof. G. Mancini z Univerzity v Turínu byl zvolen nov˘m prezidentem a pan H. R. Ganz ze ·v˘carska viceprezidentem na dal‰í období, tj. do roku 2006. Pfiedmûtem jednání fiídící-

PapeÏsk˘ palác

42

po‰kození, i fiezu, ve kterém do‰lo k závûreãnému lomu (obr. 4). Ing. Tomá‰ Plach˘, Ph.D. Fakulta stavební, âVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6 e-mail: [email protected] tel.: 224 354 483

Redakãní rada ãasopisu se rozhodla pravidelnû informovat ãtenáfie o v˘voji a v˘zkumu uskuteãÀovaném na vûdeck˘ch pracovi‰tích v rámci doktorantsk˘ch disertací se vztahem k betonovému stavebnictví. Publikovan˘ krátk˘ ãlánek je první ukázkou. Pozn. redakce

ho v˘boru byl zejména nov˘ Model Code. Práce jsou obtíÏnûj‰í neÏ se ãekalo, protoÏe se v˘raznû projevuje snaha o zjednodu‰ení souãasn˘ch pfiístupÛ k navrhování s dÛrazem na koncepãní pfiístup. Zdá se, Ïe na dokonãení budeme ãekat déle neÏ do roku 2006. Na kongresu probûhlo zasedání pracovních skupin a komisí. Odborn˘ program byl doNejvy‰‰í pilífi plnûn technick˘mi exkurmostu u Millau zemi na stavby v okolí Avig(245 m) nonu, napfi. na viadukty vysokorychlostní Ïeleznice (TGV). Tyto konstrukce, aby zajistily spolehliv˘ pfiejezd vlakÛ vysok˘mi rychlostmi, jsou nároãné na pfiesnost v˘stavby a tuhost nosné konstrukce. Pfiedpjat˘ beton tyto moÏnosti poskytuje. Mimofiádnou mostní konstrukcí, jejíÏ blízkost byla dÛvodem pro umístûní sympozia právû do Avignonu, je viadukt u mûsta Millau. Dálniãní most pfievádûjící oba smûry dálnice pfies ‰iroké a hluboké údolí má délku témûfi 2,5 km, rozpûtí hlavních polí 342 m a zejména pozoruhodná je v˘‰ka jeho pilífiÛ. Nejvy‰‰í pilífi má v˘‰ku od paty po úroveÀ mostu 245 m, pylon nad mostovkou jej navy‰uje aÏ na 343 m. Pfiedpjaté pilífie z betonu o pevnosti 60 MPa, samy o sobû mimofiádné dílo, jsou nejvy‰‰ími mostními pilífii na svûtû. Koncem kvûtna byl dokonãen v˘suv vodorovné nosné ocelové konstrukce. Projekt je zcela unikátní nejen sv˘mi rozmûry, ale téÏ vyuÏitím technologického zafiízení pro v˘suv mostu, doãasn˘mi podporami, v˘stavbou pylonÛ atd. Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. pfiedseda âeské národní skupiny fib

Historick˘ most

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

SOFTWARE SOFTWARE

PODPORA

NAVRHOVÁNÍ BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ NA ÎIVOTNOST DESIGN TOOL FOR DURABILITY OF RC STRUCTURES B ¤ E T I S L A V T E P L¯ , PAV E L R O V N A N Í K , Z BY N ù K K E R · N E R , PAV L A R O V N A N Í K O VÁ Prezentovaná webovská aplikace RC LifeTime pro navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí na Ïivotnost. Pracuje s modelem karbonatace betonu, simulaãní metodou LHS a umoÏÀuje statistickou anal˘zu krytí v˘ztuÏe ãi Ïivotnosti konstrukce vãetnû v˘poãtu indexu spolehlivosti. Presented tool for design of concrete structures in the form of web-page is based on the model for carbonation of concrete and simulation technique LHS: the statistical analysis of concrete cover/structural service life assessment and the relevant reliability index are described. V souvislosti se zavádûním EurokódÛ a vstupem âR do EU jsou oÏivovány a frekventovanûji diskutovány nûkteré jiÏ dfiíve pokládané otázky. U betonov˘ch konstrukcí se jedná zejména o normu EN 1992-1: Navrhování betonov˘ch konstrukcí (navazující na základní normu pro navrhování konstrukcí EN 1990) a diskutuje se alternativní moÏnost pouÏívání pfiím˘ch pravdûpodobnostních postupÛ navrhování – viz napfi. [1]. Technologická hlediska jsou projednávána v dokumentu EN 206-1: Specifikace, vlastnosti, v˘roba a shoda a napfi. v [2], [3] a [4] se hovofií o problémech zavádûní tohoto pfiedpisu u nás a vlivu na navrhování betonov˘ch konstrukcí; pfiitom je zdÛrazÀováno hledisko trvanlivosti. Poznamenejme, Ïe trvanlivost je zdÛraznûna i v evropské smûrnici o stavebních v˘robcích 89/106/EHS (CPD) a taktéÏ to do jisté míry souvisí s deklarováním Ïivotnosti v˘robku a pfiípadnû i s tzv. prokazováním shody. S problematikou Ïivotnosti Ïelezobetonov˘ch konstrukcí se ná‰ pfiíspûvek zab˘vá podrobnûji a uvádí téÏ nástroj, kter˘ navrhování takov˘ch konstrukcí na Ïivotnost mÛÏe v˘raznû usnadnit. Na tomto místû bude snad také uÏiteãné pfiipomenout souãasn˘ trend (jiÏ víceB

ETON

• TEC

H NOLOG I E

krát autory zmiÀovan˘ – viz napfi. [5]), tj. Performance-Based pfiístup a jeho dopady na navrhování konstrukcí. Jedná se o navrhování konstrukcí s ohledem na uÏitné vlastnosti, tj. na specifické hodnoty napfi. poÏadované klientem, nikoliv jen na jejich obvyklou úroveÀ. Jednou z neopominuteln˘ch vlastností konstrukce je právû Ïivotnost; pfiitom pfii postupu navrhování podle souãasn˘ch pfiedpisÛ (zde EN 1992-1) ale navrhujeme napfi. obãanské stavby vÏdy na 50 let, coÏ pak klientovi, resp. inÏen˘rovi neposkytuje Ïádn˘ v˘bûr! N AV R H O VÁ N Í

N A Î I V OT N O S T

ÎELEZOBETONOV¯CH KONSTRUKCÍ

Podrobnûji bylo o tomto tématu pojednáno autory v [6], [7] a fiadu informací zde jiÏ proto neopakujeme. Uveìme jen základní úvahu, která byla vyuÏita i pfii tvorbû dále popsané softwarové pomÛcky (a souãasnû poznamenejme, Ïe pfii návrhu podle EN 1992-1 se k trvanlivosti konstrukce pfiímo nepfiihlíÏí, je respektována jen implicitnû, napfi. stanovením doporuãené tfiídy betonu a tlou‰Èky krytí). Jako konzervativní pohled pfii urãování Ïivotnosti (tj. na stranû bezpeãnosti), povaÏujeme ãasto iniciaãní ãas Li, tj. dobu do moÏného zaãátku koroze v˘ztuÏe, kdy v˘ztuÏ je jiÏ napfi. karbonataãním procesem zbavena své korozi vzdorující ochranné vrstviãky (je depasivována). Pak pro Ïivotnost L jednodu‰e platí L = Li

(1)

Poãátek koroze v˘ztuÏe lze oddálit zv˘‰enou kvalitou betonu nebo zvût‰ením krycí betonové vrstvy c (pfiíp. ochrann˘m nátûrem/povlakem v˘ztuÏe). K depasivaci v˘ztuÏe, a tedy k moÏné iniciaci koroze mÛÏe dojít aÏ tehdy, kdy pro hloubku zkarbonátované povrchové vrstvy betonu xc bude platit xc(Xc,t) = c

(2)

Pomocí vhodného v˘poãetního modelu lze postup karbonatace odhadnout a stanovit tak ãas Li, kdy je splnûna rovnost (2). Pfiitom Xc je vektor zahrnující veliãiny, které ovlivÀují postup karbonatace v ãase t. Jsou to data t˘kající se betonu (sloÏení

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

i zpÛsobu o‰etfiování), obsahu CO2 a relativní vlhkosti v obklopujícím prostfiedí (pfiíp. jejího ãasového prÛbûhu) a dal‰í parametry. P OM ÒC KY PRO PROJ E KTOVÁN Í Pfii projektování betonové konstrukce na specifickou Ïivotnost je moÏno vyuÏít nûkterou z následujících moÏností, které autofii pfiipravili (pfii aplikaci podmínky (2)). Tabulky Ïivotnosti S pouÏitím modelu podle [8] byly vypoãteny závislosti ãas/tlou‰Èka krytí pro kombinace hodnot tfií rozhodujících veliãin, odpovídajících splnûní rovnosti (2) pro nûkolik typÛ/tfiíd betonu a ãasté/oãekávané hodnoty koncentrace CO2, resp. relativní vlhkosti a sestaveny do tzv. tabulek Ïivotnosti. Tyto tabulky jsou publikovány v [6]. Nev˘hodou je okolnost, Ïe pouÏit˘ model platí pouze pro betony z portlandského cementu (cement druhu I – viz âSN P ENV 197-1); Tabulky Ïivotnosti vypracované s pouÏitím modelu [9] byly uvefiejnûny v [7]; práce s tímto modelem je obtíÏnûj‰í – zejména stanovení koeficientÛ popisujících vlivy prostfiedí a také poÏadavek na znalost v˘sledkÛ zrychlen˘ch testÛ karbonatace mÛÏe práci komplikovat a prodluÏovat. To znaãnû brání snadnému a rychlému aplikování v praxi. Interaktivní www stránka Efektivnûj‰í moÏnosti neÏ tabulky Ïivotnosti a v˘razné usnadnûní návrhu i nalezení alternativních fie‰ení dává interaktivní www stránka. Jde o volnû pfiístupn˘ softwarov˘ produkt RC_LifeTime, kter˘ poskytuje mj. prakticky okamÏitû závislost L na c na ãasové ose (od 0 do 100 let) v numerické i grafické podobû. Pfiitom je brán ohled na to, Ïe o vût‰inû vstupních veliãin modelu pfiesné údaje nejsou známé, resp. Ïe jsou to veliãiny, které ze své povahy podléhají jistému rozptylu, a proto je s nimi pracováno jako s náhodn˘mi veliãinami. V˘poãtem pomocí simulaãní metody LHS je provedena statistická anal˘za, tj. jsou získány náhodné v˘sledné veliãiny se

3/2004

43

SOFTWARE SOFTWARE

Obr. 1 Úvodní stránka produktu RC_LifeTime s dal‰ími volbami Fig. 1 Entrance page of RC_LifeTime web application

Obr. 2 Ukázka tabulky vstupních údajÛ Fig. 2 Example of input variables table

Obr. 3 Ukázka numerické i grafické podoby v˘stupu Fig. 3 Example of numerical and graphical results

sv˘mi statistick˘mi charakteristikami. V souãasné dobû je k disposici verze zaloÏená na modelu popsaném v [8]; ta kromû funkce právû popsané mÛÏe na vyÏádání poskytnout téÏ informace o indexu spolehlivosti (resp. pravdûpodobnosti) ve vztahu k dosaÏení pfiíslu‰né mezní situace podle podmínky (1) ãi (2) – viz popis v odstavci „Pravdûpodobnostní hledisko“. Na obr. 1 je ukázána první stránka produktu RC_LifeTime, která se zobrazí po zadání adresy www.stm.fce.vutbr.cz a volbû RC_LifeTime. Zde se uÏivatel rozhoduje, zda chce získat nejprve 44

B

• základní informace o moÏném vyuÏití produktu a související teorii; • rady pro zadávání vstupních údajÛ, tj. doporuãené hodnoty veliãin a vhodné typy jejich rozdûlení pravdûpodobnosti; ukázka tabulky vstupních údajÛ je na obr. 2. Dále je moÏno poÏadovat/zvolit: • návrh tlou‰Èky krycí vrstvy v˘ztuÏe c pfii pfiedpokládané/zadané Ïivotnosti pro beton a exposiãní podmínky urãené pomocí 11 vstupních parametrÛ. Ukázka v˘stupu takové úlohy je na obr. 3; • odhad Ïivotnosti L odpovídající zadanému krytí v˘ztuÏe, opût pro beton a expoETON

• TEC

H NOLOG I E

siãní podmínky zadané pomocí 11 vstupních parametrÛ; • uÏivatel mÛÏe získat téÏ odhad indexu spolehlivosti β pro zvolenou úlohu (podle pfiedchozích dvou moÏností), kterou pak lze vyuÏít pfii posuzování podmínky (3) – viz dále v tomto textu. Poznámka 1: Jednotlivé vstupní údaje mohou b˘t zadány jako náhodnû promûnné veliãiny (to se doporuãuje zejména u hodnoty koncentrace oxidu uhliãitého a veliãin, které se podílejí na vodním souãiniteli). Ostatní veliãiny mohou b˘t – bez v˘znamnûj‰ího dopadu na v˘stiÏnost v˘sledkÛ – zadány jako deterministické, resp. mohou b˘t pouÏity jejich defaultní hodnoty. Poznámka 2: Pro nereálné hodnoty vstupních dat v˘poãet neprobûhne a uÏivatel je vyzván k novému zadávání. Poznámka 3: V pfiípadech, kdy se jedná o návrh krytí v˘ztuÏe, je obvykle nutné hodnoty získané pomocí RC_LifeTime upravit s ohledem na technologická a konstrukãní pravidla. Poznámka 4: Model [8] byl verifikován jeho autory pomocí fiady experimentálních mûfiení; u nás byl s úspûchem aplikován na posouzení degradace Ïelezobetonové chladící vûÏe – viz [10].

Je pfiipravována dal‰í verze RC_LifeTime, pouÏívající modelu [11]; ta bude vhodná i pro betony vyrobené ze smûsn˘ch cementÛ (cementy druhÛ II a III). P R AV D ù P O D O B N O S T N Í H L E D I S K O Podle souãasn˘ch pfiedpisÛ (EN 1990 a dal‰ích EurokódÛ, ale téÏ ISO 2394 „General principles on reliability for structures“) je moÏno pfii navrhování alternativnû postupovat pomocí plnû pravdûpodobnostního pojetí, kde se pracuje s tzv. pravdûpodobností poruchy pf , která se

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

SOFTWARE SOFTWARE

porovnává s hodnotou doporuãené (návrhové) pravdûpodobnosti pfd. âastûji se v‰ak porovnávají z tûchto pravdûpodobností odvozené a názornûj‰í hodnoty indexu spolehlivosti β, jehoÏ limitní hodnotu oznaãme βd. Pro zaji‰tûní správné funkce konstrukce musí tedy platit pf < pfd nebo β > βd

(3)

Tato formulace platí nejenom pro mezní stavy únosnosti a pouÏitelnosti v návaznosti na normativní dokumenty zmínûné v˘‰e, ale je vhodná téÏ pro pravdûpodobnostní posuzování Ïivotnosti, resp. relevantních mezních stavÛ. Ty sice zatím nejsou explicitnû kodifikovány, ale touto problematikou se zab˘val mj. evropsk˘ projekt DuraCrete a bude téÏ souãástí pfiipravovaného dokumentu ISO/NP13823 General principles on the design for durability. V souãasné dobû lze zfiejmû pracovat se spolehlivostí odpovídající mezním stavÛm pouÏitelnosti, tj. βd = 1,5. V bûÏné projektové praxi v‰ak pro pravdûpodobnostní v˘poãty není „ãas a peníze“ (a obvykle ani znalosti a softwarové prostfiedky); vûfiíme v‰ak, Ïe snadno dostupn˘ interaktivní webovsk˘ nástroj pomÛÏe tuto situaci fie‰it. Postup zvolen˘ pro ocenûní spolehlivosti v nástroji RC LifeTime: Pomocí jeho v˘‰e zmínûné funkce pro statistickou anal˘zu se urãí pro rÛzná t odpovídající stfiední hodnoty hloubky karbonatace xc a jejich smûrodatné odchylky σxc. Tyto v˘sledky jsou znázornûny v tabulce i grafu „Carbonation depth vs. Time“ – viz obr. 3. Potom lze pfiistoupit k dal‰ím úlohám: A) Stanovení indexu spolehlivosti βt, odpovídajícímu pfiekroãení mezní situace v zadaném ãasovém bodû td (coÏ mÛÏe b˘t napfi. návrhová Ïivotnost). Postupnû jde o tyto kroky: 1) Tzv. rezerva spolehlivosti (neboli mezní funkce) je v tomto pfiípadû podle (2) Z(Xc,t) = c – xc(Xc,t)

(4)

Pfiitom Z ≤ 0 odpovídá dosaÏení/pfiekroãení Ïivotnosti (kdy jiÏ hrozí zapoãetí koroze v˘ztuÏe); 2) UváÏíme, Ïe pro ná‰ pfiípad, kdy c je deterministická veliãina, platí

σZ = σxc a µZ = c – xc(Xc,td)

(5)

3) Pfiijme se pfiedpoklad normálního rozdûlení pravdûpodobnosti pro veliãinu Z(X,t) a pak je moÏno stanovit hodnotu hledaného indexu spolehlivosti jako B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Literatura: [1] Holick˘ M. a Marková J.: V˘znam EN 1990 pro navrhování betonov˘ch konstrukcí, Betonáfiské dny 2003, 85–190 (CD) [2] Batal I.: Postup zavádûní âSN EN 206-1 a âSN P ENV 13670-1, Betonáfiské dny 2002, 135-139 [3] ·tûrba A.: Vliv âSN EN 206-1 na navrhování a kontrolu betonu, Betonáfiské dny 2003, 163–172 (CD) [4] ·tûrba A.: Národní doplÀky k EN 206-1 v ãlensk˘ch zemích CEN, Beton TKS 1/2004, 48–52 [5] Tepl˘ B.: Problematika „PerformanceBased Design“, Sborník II., Mezinárodní konference Nové trendy v statike a dynamike stavebn˘ch kon‰trukcií, STU Bratislava, 2003, 37–40 [6] Tepl˘ B., Ker‰ner Z. a Rovnaníková P.: K navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí s ohledem na Ïivotnost, Beton TKS 2002 , ãíslo 6, 41–45 [7] Rovnaníkova P., Kersner Z. & Tepl˘ B.:

βt = µZ /σZ

(6)

B) Stanovení ãasu tL (odhadu stáfií konstrukce) odpovídající uÏivatelem zadané hodnotû indexu spolehlivosti βd . Postup: 1) a 2) jako v úloze A; 3) podobnû jako v A, ale s pomocí (6) a (4) platí nyní

[8]

[9]

[10]

[11]

Life-Cycle Design of Concrete Structures, Proceedings of 2nd International Symposium ILCDES 2003, Kuopio, Finland, 163–81 Papadakis V. G., Fardis M. N. & Vayenas C. G.: Effect of Composition, Environmental Factors and Cementlime Mortar Coating on Concrete Carbonation, Materials and Structures, 1992, Vol. 25, No. 149, 293–304 Gehlen Ch.: Probabilistishe Lebensdauerbemessung von Stahlbeton bauwerken, Deutsher Ausschuss fuer Stahlbeton, 510, Berlin 2000 Ker‰ner Z., Novák D., Tepl˘ B., Bohdaneck˘ V.: Karbonatace betonu, koroze v˘ztuÏe a Ïivotnost chladící vûÏe, Sanace 1996, ãíslo 4, 21–23 Papadakis V. G., Tsimas S.: Supplementary cementing materials in concrete – Part I: efficiency and design, Cement and Concrete Research 2092 (2002) 1–8

Poznámka 6: Index β lze pfievést za pfiedpokladu normálního rozdûlení pravdûpodobnosti rezervy spolehlivosti Z na hodnotu pravdûpodobnosti podle vztahu

pf = ΦN (–β)

(10)

kde ΦN(.) je distribuãní funkce normovaného normálního rozdûlení pravdûpodobnosti.

4) zjistí se, do kterého ãasového intervalu (podle simulací LHS) patfií hodnota xc(Xc,tL) vyhovující rovnosti (7) a lineární interpolací se pak stanoví hledan˘ ãas tL.

Z ÁV ù R V ãlánku jsou pfiedstaveny nástroje usnadÀující navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí s ohledem na jejich Ïivotnost. Lze oãekávat, Ïe v souladu s nov˘mi trendy, které se v posledním období formují, naleznou v na‰í projekãní praxi své místo.

Poznámka 5: Pfiípad A) je shodn˘ s hodnocením alternativní rezervy spolehlivosti (mezní funkce), která je vztaÏena k iniciaãnímu ãasu tini, tj. k okamÏiku, kdy platí

Práce byla podporována projekty GA âR 103/02/1350 a MSM 261100007.

µZ = βd σZ = c – xc(Xc,tL)

(7)

c = xc(Xc,t)

(8)

Taková rezerva spolehlivosti má tvar Z(Xc) = td – tini(Xc)

(9)

a informuje o „vzdálenosti“ aktuálního ãasu td (napfi. návrhové Ïivotnosti) od okamÏiku tini. Index spolehlivosti pro situaci Z ≤ 0 by byl totoÏn˘ s v˘sledkem podle (6).

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

Prof. Ing. Bfietislav Tepl˘, CSc. RNDr. Pavel Rovnaník Ing. Zbynûk Ker‰ner, CSc. Doc. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc. FAST VUT v Brnû e-mail: tepl˘[email protected] [email protected], [email protected] [email protected]

45

SOFTWARE SOFTWARE

SYSTÉM

HOSPODA¤ENÍ S MOSTY BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM

V L A D I S L AV V O D I â K A Systém sjednocuje metodiky vedení mostního pasportu, hodnocení stavu a systému hospodafiení s mostními objekty pro správce v‰ech mostÛ v âR. Jednotn˘ systém hodnocení poskytuje rovnocenné informace o celkovém stavu mostních objektÛ na silniãní síti a kvalitnûj‰í moÏnosti finanãního plánování pro provádûní údrÏby a oprav mostních objektÛ. This system links methodology of bridge inventory keeping with bridge condition assessment and bridge management to be employed by bridge managers all over the Czech Republic. The unified assessment system provides valuable information on the overall condition of bridge structures in the road network, as well as new, higher-quality opportunities of financial planning within performance of maintenance and repairs of bridge structures. Zaãátkem roku 2004 byl dokonãen úkol z úãelového financování v˘zkumu a v˘voje Expertní fiídící systém pro posuzování mostÛ pozemních komunikací z hlediska jejich stavu, zatíÏitelnosti a pouÏitelnosti, jejich porovnání z hlediska potfieby údrÏby, oprav a rekonstrukce a stanovení potfieby finanãních prostfiedkÛ pro údrÏbu, opravy a rekonstrukce. Systém je pracovnû oznaãen jako Systém hospodafiení s mosty.

Jedná se o otevfien˘ systém pfiístupn˘ v‰em správcÛm a ostatním právnick˘m a fyzick˘m osobám (úroveÀ pfiístupu je dána pfiístupov˘mi kódy pro rÛzné úrovnû). Systém není závisl˘ na stávajícím ãi budoucím územním uspofiádání a pfiístup do systému mÛÏe b˘t libovolnû mûnûn (podle poÏadavku správce), vlastní data mohou b˘t spravována na centrálním serveru u jednoho správce jako podsystém Informaãního systému o silniãní a dálniãní síti âR (ISSDS âR) a nebo na samostatn˘ch serverech pfiímo u správcÛ. Práce na projektu byly zahájeny v dubnu 2001 a v souãasné dobû je jiÏ dokonãeno vyhodnocení zku‰ebního provozu a pfiecházíme na spu‰tûní provozu pro jednotlivé správce mostních objektÛ. ARCHITEKTURA

SYSTÉ M U

HOSPODA¤ENÍ S MOSTY

Vzhledem k tomu, Ïe systém hospodafiení s mosty je urãen správcÛm na mnoha pracovi‰tích âeské republiky je Systém navrÏen s architekturou klient-server. Funkãnost na serveru zabezpeãuje IIS (Internet Information Server) a MS SQL Server (databáze spoleãná pro v‰echny b˘valé okresy). Na klientsk˘ch poãítaãích se pfiedpokládá aplikace MS Internet Explorer 5.5 a vy‰‰í a aplikace pro prohlíÏení dokumentÛ (MS Word, MS Excel, atd.). Formuláfie jsou navrÏeny pro rozli‰ení 1024 x 768 a okna aplikace mají konstantní velikost, aby bylo moÏné ro-

zumnû rozmístit prvky na formuláfiích. V˘stupy ze systému jsou generovány do formátu .doc v pfiípadû textov˘ch dokumentÛ a .xls nebo dokumentu s údaji oddûlen˘mi definovan˘m znakem pro pfiípad tabulek. Jednodu‰e fieãeno, systém pracuje jako internetová aplikace a pokud má uÏivatel pfiidûlené heslo k pfiístupu k datÛm, je moÏn˘ pfiístup do systému z libovolného poãítaãe, kter˘ je pfiipojen˘ na internet. Pfii návrhu informaãního systému byl zohlednûn poÏadavek, aby jeho pozdûj‰í provoz byl nenároãn˘ a nekladl zv˘‰ené nároky na údrÏbu. Ukazuje se totiÏ, Ïe nejvût‰í ãást (a zejména neoãekávan˘ch) nákladÛ je z provozu a údrÏby. Proto byla zvolena v˘‰e uvedená aplikace. Pfii on-line aktualizaci musí b˘t uÏivatel pfii práci pfiipojen k systému pomocí internetu. V‰echny provedené zmûny jsou okamÏitû (resp. po autorizaci) uloÏeny a jsou ihned k dispozici i ostatním uÏivatelÛm. Z ÁKL ADN Í â LE N ù N Í SYSTÉ M U Systém je rozdûlen do ãtyfi základních modulÛ, které jsou vzájemnû propojeny: • evidenãní modul • inspekãní modul • údrÏbov˘ modul • administrativní modul s kódy a systémem administrativy. Evidenãní modul Evidenãní modul zaji‰Èuje vedení kompletního mostního pasportu. V tomto modulu jsou obsaÏena úplná data mostních objektÛ, vãetnû potfiebné obrazové dokumentace pro vedení mostních listÛ. Základem evidenãního modulu jsou data získaná z Databanky Ostrava (DB), která byla kompletnû pfievedena do nového systému v rámci zavedení zku‰ebního provozu. Data z mostního pasportu vyuÏívaná v souãasné verzi systému pochází z bfiezna 2002. Základní územní ãlenûní a ãlenûní správcÛ je rovnûÏ zachováno tak, jak bylo vyuÏíváno pfied zru‰ením okresních úfiadÛ. U ostatních správcÛ byla data zadána ruãnû. Pro ucelené databáze je moÏn˘ Obr. 1 Vstupní tabulka evidenãního modulu Fig. 1 The entry table of the inventory module

46

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

SOFTWARE STRUCTURES Obr.2 Fig. 2

Popis závad v inspekãním modulu Description of faults in the inspection module

individuální pfievod dat po pfiedchozí konzultaci se zpracovateli. Vlastní vkládání dat je pfies vstupní tabulky. Základní tabulka je pfiehled mostÛ, kde je uvedeno ãíslo mostu, staniãení, název a poãet polí. Základní informací o kaÏdém objektu je jeho identifikátor (ID), oznaãen jako Identifikátor mostu, coÏ je nezamûnitelné systémové ãíslo, které jednoznaãnû definuje kaÏd˘ mostní objekt. Dále navazují vstupní tabulky pro základní údaje, základní pasport, NK a SS, stavební stav, zatíÏitelnost, na závûr náãrt (pro mostní list), pfiehled o proveden˘ch prohlídkách a základní tabulka údrÏby. ZatíÏitelnost, stavební stav a pfiehled o prohlídkách jsou vkládány jako v˘sledek hlavní nebo mimofiádné prohlídky a jsou po celou dobu Ïivotnosti objektu evidovány chronologicky za sebou, takÏe je jednoznaãnû dáno, jak byly jednotlivé hodnoty získány. V základní tabulce údrÏby je zobrazen pfiehled navrhovan˘ch opatfiení, jako v˘sledek jednotliv˘ch prohlídek a pfiehled nesplnûn˘ch poÏadavkÛ na údrÏbu, zadan˘ch v údrÏbovém modulu. V˘stupy z evidenãního modulu jsou tisk mostního listu, vãetnû náãrtu, sestavy v˘pisu z mostního pasportu, tisk pfiehledu mostÛ s uvedením stavebního stavu a zatíÏitelnosti a tisk vlastní sestavy s v˘bûrem libovoln˘ch údajÛ z pasportu. Inspekãní modul Inspekãní modul umoÏÀuje ukládání dat o proveden˘ch prohlídkách mostních objektÛ, tisk protokolÛ z tûchto prohlídek a informace o opatfieních potfiebn˘ch pro plánování údrÏby a oprav mostÛ. Základem inspekãního modulu je vstupní tabulka s údaji o proveden˘ch prohlídkách, kde je uveden typ prohlídky, zpracovatel prohlídky a datum. Souãástí vstupní tabulky je téÏ seznam oprávnûn˘ch osob. Jsou evidovány samostatnû hlavní, mimofiádné a bûÏné prohlídky. V‰echny provedené prohlídky jsou opût chronologicky evidovány. Pfii popisu mostního objektu a závad je popis konstrukce v prohlídce ãlenûn do oddílÛ a pododdílÛ. U provádûné prohlídky je vytvofiení jednotliv˘ch oddílÛ a pododdílÛ provádûno automaticky a mÛÏe b˘t libovolnû upravováno a mûnûno. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Dal‰í upfiesnûní je urãení pozice (ãíslo podpûry nebo pole) generované automaticky po zadání poãtu polí ve vstupní tabulce. MÛÏe b˘t dále upfiesnûno (napfi. 1. pole, 2. nosník). Návrh opatfiení je moÏné provádût okamÏitû pfii popisu závad, vãetnû vlivu závady na stavební stav konstrukce, nebo obecnû po skonãení popisu závad. Pfii okamÏitém návrhu opatfiení je ve formuláfii automaticky upfiesnûno místo závady. âlenûní naléhavosti opatfiení je obdobné jako v katalogu závad. Rozhodnutí o zmûnû stavebního stavu a zatíÏitelnosti je rozdûleno do dvou ãástí: • urãení stavebního stavu a koeficientu zatíÏitelnosti (samostatnû pro spodní stavbu a nosnou konstrukci), stanovení pouÏitelnosti a poznámky,

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

• údaje o zatíÏitelnosti, vãetnû zpÛsobu jak byla zatíÏitelnost urãena. Závûrem je uvedeno hodnocení péãe o most a stanovení termínu dal‰í prohlídky. Fotodokumentace umoÏÀuje pfiímé zobrazení fotografií ve formátu .jpg pfii zpracování prohlídky a provedení popisu jednotliv˘ch fotografií. V‰echny fotografie jsou ukládány na serveru a jsou volnû pfiístupné pro uÏivatele s pfiíslu‰n˘m oprávnûním ke vstupu do systému. V˘stupy zpracované k dne‰nímu datu jsou protokoly o proveden˘ch prohlídkách, tisk vybrané fotodokumentace a tisky návr-

3/2004

Obr.3 Fig. 3

Pfiehled ocenûn˘ch poÏadavkÛ údrÏby An overview of evaluated maintenance requirements

47

SOFTWARE SOFTWARE hu opatfiení. NavrÏené tiskové sestavy umoÏÀují jednotn˘ tisk formuláfiÛ prohlídek. ÚdrÏbov˘ modul ÚdrÏbov˘ modul eviduje údrÏbové práce a opravy, které jsou na jednotliv˘ch mostech poÏadovány a následnû provádûny. Pro základní ãíselník provádûn˘ch prací byl na zaãátku pouÏit ãíselník ze systému CONSMIK. ÚdrÏbov˘ modul má vazbu jak na prohlídku, z které byl dán poÏadavek na údrÏbu, tak i na opatfiení. Struktura tabulek je navrÏena následovnû. Modul „ÚdrÏba“ jako souãást systému pro hospodafiení s mosty slouÏí ke správû údajÛ potfiebn˘ch pfii organizování údrÏby mostních objektÛ. V rámci modulu je moÏno zadávat údaje o poÏadovan˘ch úkonech na údrÏbu mostÛ a evidovat pfiedpokládané finanãní prostfiedky potfiebné na údrÏbu mostÛ. Po provedení údrÏby umoÏÀuje modul zadat údaje o realizovan˘ch akcích údrÏby vãetnû skuteãnû dosaÏen˘ch nákladÛ. Souãasnû modul na základû zadan˘ch údajÛ umoÏÀuje poskytování v˘stupních sestav, sumarizuje poÏadavky i údaje o proveden˘ch údrÏbách na mostech dle poÏadavku oprávnûn˘ch uÏivatelÛ. Modul ÚdrÏba je dostupn˘ ze základního menu systému kliknutím na záloÏku ÚdrÏba v hlavním menu. Základní vstupní tabulka obsahuje pfiehled opatfiení z proveden˘ch prohlídek a pfiehled nesplnûn˘ch poÏadavkÛ na údrÏbu. V následujících tabulkách je moÏné vkládat dal‰í poÏadavky na údrÏbu v návaznosti na navrÏená opatfiení, jednotlivé práce jsou oceÀovány podle vloÏen˘ch ceníkÛ, které

VÍCEPODLAÎNÍ

jsou souãástí systému. PoÏadavky na údrÏbu jsou u kaÏdého objektu ãlenûny do ãtyfi kategorií: • malá nestavební údrÏba • velká stavební údrÏba • investice • prÛzkumné a projektové práce. V dal‰í ãásti modulu je moÏné vkládat údaje o provedené údrÏbû na jednotliv˘ch mostních objektech ve stejném ãlenûní jako u poÏadavkÛ na údrÏbu. Podrobné uÏivatelské tisky údajÛ, setfiídûné podle rÛzn˘ch kriterií bude zaji‰Èovat tiskov˘ modul v úvodní ãásti systému (vstupní obrazovka) spoleãnû pro jednotlivé moduly systému. Dotazy budou zpracovány databázovû jako SQL dotazy a odpovûì bude pfiedána v tabelární formû pfiímo ve formátu MS-Excel. Systém bude schopen zapamatovat si jednotlivé dotazy pro dal‰í opakované pouÏití. Administrativní modul Administrativní modul zaji‰Èuje autorizaci uÏivatelÛ systému, bezpeãnostní rutiny systému, poskytuje informace o uÏivatelích resp. pfiístupech do systému, potfiebné replikace dat nutné k bezproblémovému nepfietrÏitému provozu systému a nutnou archivaci a zálohování dat. O‰etfiení pfiístupov˘ch práv je na databázové úrovni (nastavení práv rolí pro pfiístup k datÛm) i aplikaãní (rÛzné typy formuláfiÛ pro rÛzné typy uÏivatelÛ). V BMS jsou jiÏ definovány základní role uÏivatelÛ a matice práv pro jednotlivé role. KaÏdému uÏivateli musí b˘t pfiifiazena nûjaká role pro pfiístup do aplikace. V souãasné dobû je fie‰ena úprava pfiístupov˘ch práv pro jednotlivé správy ¤SD âR.

GARÁÎE

–

Pro ostr˘ provoz systému bude vÏdy nutná konzultace se správcem objektÛ a upfiesnûní jeho poÏadavkÛ pro pfiístupová práva pro jednotlivé pracovníky, ale i pro cizí subjekty. Pfii upfiesnûní pfiístupov˘ch práv bude fie‰ena i problematika stávajícího rozdûlení objektu mezi ¤SD (silnice 1. tfiídy) a KÚ (silnice 2. a 3. tfiídy), ale i pro jednotlivá mûsta a dal‰í uÏivatele systému. Z ÁV ù R Pro zavedení ostrého provozu systému bude vhodné postupovat vÏdy po jednotliv˘ch krajích a fie‰it problematiku spu‰tûní provozu spoleãnû pro ¤SD a KÚ. V souãasné dobû je dokonãován pilotní projekt implementace systému pro ¤SD správa Liberec a ¤SD správa Pardubice. Pro uÏivatele je k dispozici kompletní manuál k systému a metodika zavedení systému do provozu. V rámci zavádûní sytému budou moÏné i dal‰í úpravy BMS podle poÏadavkÛ jednotliv˘ch správcÛ. Jedná se pfiedev‰ím o doplnûní dat v mostním pasportu, doplnûní náãrtÛ k mostním listÛm, doplnûní v˘sledkÛ z minul˘ch hlavních prohlídek (stavební stavy a zatíÏitelnosti), doplnûní tiskov˘ch sestav a poÏadovan˘ch v˘stupÛ podle jejich potfieb. Ve‰keré pfiipomínky nebo poÏadavky na zpfiístupnûní systému je moÏné zasílat na adresu [email protected]. Ing. Vladislav Vodiãka Pontex, s. r. o. Bezová 1658, 147 14 Praha 4 tel.: 244 462 219, fax: 244 461 038 e-mail: [email protected]

EXTREMNù ZATÍÎENÉ BUDOVY

VícepodlaÏní garáÏe jsou Ïelezobetonové konstrukce s vysoce agresivním prostfiedím. Pravideln˘ reÏim sledování a údrÏby je tedy nezbytn˘ pro minimalizaci jejich po‰kození a následná pfieru‰ení provozu bûhem oprav. Naopak nedostatek pravideln˘ch kontrol a údrÏby vystavuje vefiejnost, majitele i uÏivatele velk˘m rizikÛm. Dlouhodobé nepochopení problémÛ tohoto vysoce korozivního prostfiedí (unikající pohonné hmoty, oleje, posypové soli, rozmrazovací roztoky atd.) bylo pfiíãinou fiady váÏn˘ch havárií. Roz‰ifiování a prohlubování znalostí o tûchto problémech vede ke zmûnám v reÏimech údrÏby, pravideln˘ch inspekcí a oprav objektÛ, které chrání uÏivatelskou vefiejnost a majetek vlastníkÛ a nájemcÛ. GaráÏe musí b˘t podfiízeny obdobnému reÏimu údrÏby, sledovaní a oprav jako je zaveden u dálnic a hlavních komunikací.

Agresivní prostfiedí vícepodlaÏních garáÏí

Concrete for the Construction Industry, May 2004, Vol. 38, No. 5, pp. 6–8

48

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

SOFTWARE STRUCTURES

PROJEKTOVÁNÍ ESA PT 5.0

KONSTRUKCÍ POMOCÍ SYSTÉMU

SCIA

STRUCTURAL DESIGN WITH SUPPORT OF SCIA ESA PT 5.0 SYSTE M MARTI N NOVÁK Programov˘ systém ESA PT 5.0 je komplexním systémem pro statickou anal˘zu a dimenzování stavebních konstrukcí. Kromû nástrojÛ na statiku obsahuje ‰irokou nabídku dal‰ích funkcí, které umoÏÀují pracovat se systémem jako s obecn˘m nástrojem pro konstruktéry. Patfií sem vytváfiení v˘kresové dokumentace s moÏností kvalitního pfienosu dat do CAD systémÛ a dal‰í nástroje pro parametrizaci v návaznosti na aktivní dokument atd. Software system ESA PT 5.0 is a complex system for static analysis and design of civil engineering structures. Tools for static analysis are extended by a wide range of functionality enabling the user to use the system as a general designing tool. This includes especially the production of drawings and quality export into CAD systems, tools for parameterisation related to the active document, etc. Na zaãátku leto‰ního léta se na‰im projektantÛm dostane do rukou nová verze programu ESA. V této verzi je uplatnûna nová koncepce pocházející z roku 2001, zaloÏená na technologii COM, jejíÏ zavedení v prvních verzích systému ESA sice doprovázely nûkteré problémy, av‰ak nyní pfiiná‰í své ovoce. Systém ESA PT 5.0 pfiedstavuje novou kategorii programÛ svého druhu, jednak zapojením funkcionality pro stûny a desky vãetnû dimenzování betonu a dotaÏením nástrojÛ pro práci s ocelov˘mi konstrukcemi, jednak tím, Ïe program pro‰el od pfiede‰lé verze 4.4 radikálními úpravami vedoucími ke zv˘‰ení rychlosti, kapacity a stability. Rychlostí fie‰ení rozsáhl˘ch konstrukcích pfiedãí své pfiedchÛdce Nexis a Feat. Ve srovnání s tûmito systémy ESA PT 5.0 pokr˘vá v˘raznû ‰ir‰í okruh funkcionality v mnoha smûrech, od parametrizace pfies nové v˘poãtové moÏnosti aÏ po oblast v˘kresové dokumentace a grafick˘ch ãi alfanumerick˘ch v˘stupÛ kombinovan˘ch i se vstupy (aktivní dokument). Pfiedev‰ím tûmto nov˘m oblastem je vûnován tento ãlánek. B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Systém ESA PT byl koncipován od první verze jako nástroj na projektování konstrukcí. ESA PT tedy není nástrojem pouze na provádûní statick˘ch v˘poãtÛ. Samozfiejmû statická a dynamická anal˘za spoleãnû s posudky jsou to hlavní, av‰ak filosofie programu ESA PT 5.0 smûfiuje k vy‰‰í univerzálnosti. Byly roz‰ífieny i jeho v˘poãtové moÏnosti, napfi. o nov˘ zpÛsob zavedení poãáteãních imperfekcí a kfiivostí, anal˘zu zatíÏení vûtrem, optimalizaci prÛfiezÛ a dal‰í. ESA PT 5.0 je v‰ak obecn˘ nástroj, kter˘ dovoluje konstruktérÛm vytvofiit tvar konstrukce, provést pro celek nebo jeho ãást pfiíslu‰né statické v˘poãty a posudky a vytvofiit základní dokumentaci, ke které patfií i v˘kresy, v˘kazy materiálu apod. V Z TA H

T VAR U KONSTR U KC E

A V¯POâTOVÉHO MODELU

Aby bylo moÏno pracovat se skuteãn˘m tvarem konstrukce, obsahuje popis geometrie jak základní tvar, odpovídající stfiednicím prutÛ (odpovídající v˘poãtovému modelu), tak i podrobné informace o skuteãném tvaru kaÏdého prutu (kter˘ je naz˘van˘ v systému ESA PT jako CAD model). Samozfiejmû, oba dva modely jsou vzájemnû svázané, takÏe napfi. posun koncového bodu v˘poãtového modelu provede odpovídající zmûnu v CAD modelu. D O K U M E N TAC E , V ¯ S T U PY Pro pfiipraven˘ 3D model konstrukce lze pomocí generátoru obrázkÛ bûhem chvilky vytvofiit fiezy a pohledy (samozfiejmû vãetnû pÛdorysn˘ch). Obrázky jsou editovatelné, lze do nich dodateãné vkládat kóty, obecnû do nich dokreslovat, popfi. mazat atd. Lze je umístit na v˘kres, pfiiãemÏ ve‰keré obrázky z galerie jsou dynamické, tj. svázané s modelem konstrukce. Po pfiípadn˘ch zmûnách konstrukce staãí nechat je stiskem jediného tlaãítka pfiegenerovat, pfiiãemÏ ruãnû pfiidané entity v obrázcích lze zachovat. ÚroveÀ automatické generace v˘kresÛ z modelu konstrukce lze pfiirovnat ke specializovan˘m ‰piãkov˘m CAD systémÛm vãetnû moÏností ovlivnit pomocí fiady parametrÛ koneãn˘ vzhled obrázkÛ.

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

S T ù N Y , D E S K Y , P R U T Y , U Z LY . . Nástroje pro práci s geometrií vycházejí z celkové filosofie uÏivatelského prostfiedí systému ESA PT. Platí základní pravidlo, Ïe cokoli lze kdykoli vybrat kliknutím my‰i ãi v˘fiezem, kter˘ se zadává pfiímo taÏením bez nutnosti volat funkce z menu. Pro vybrané entity se ihned objeví jejich vlastnosti v neustále otevfieném dialogu vlastností. Toto pravidlo je pouÏito jak pro prvky konstrukce, tak i pro geometrické uzly. ZpÛsob editace, ale i kontroly geometrie vybráním uzlÛ a pfiepsáním jejich soufiadnice je rychl˘ a odpovídá zvyklostem statikÛ. Vybrané prvky konstrukce ãi uzly lze kromû toho snadno posouvat zpÛsobem drag-and-drop, tj. staãí za nû my‰í chytnout a posunout na poÏadované místo. Pfii tûchto operacích je k dispozici uÏivatelsk˘ soufiadnicov˘ systém (UCS) roz‰ífien˘ o dal‰í moÏnosti. Pro práci v rovinû i v prostoru má uÏivatel k dispozici bodovou síÈ a modulární ãárov˘ rastr, kter˘ mÛÏe b˘t pravoúhl˘, válcov˘ ãi sférick˘, resp. tvofien˘ jejich libovolnou kombinací. Ve‰keré tvary prutÛ i hran desek mohou b˘t v systému ESA pfiímé i zakfiivené. Kromû kruhového oblouku je implementována parabola, spline a Béziérova kfiivka. Jejich tvar je definován mezilehl˘mi uzly, takÏe kromû jin˘ch moÏností editace lze vÏdy tyto vnitfiní uzly posunout na poÏadované místo a tím dosáhnout toho, Ïe kfiivka tímto bodem prochází. Takto lze zadávat snadno i znaãnû sloÏité tvary. Stejné moÏnosti má uÏivatel prÛfiezu, kter˘ mÛÏe b˘t definován pfiím˘mi a zakfiiven˘mi hranami. Nenajde-li uÏivatel potfiebn˘ prÛfiez v databázi pfieddefinovan˘ch prÛfiezÛ, má moÏnost zadat si jej tvarem v grafickém editoru. Samozfiejmû mÛÏe b˘t sloÏen i z ãástí z rÛzného materiálu, s otvory, jako tenkostûnn˘ ãi tlustostûnn˘ atd. BETONOVÉ KONSTRUKCE Dimenzování betonov˘ch konstrukcí je rozdûleno do dvou ãástí. Jednak lze poãítat nutné plochy v˘ztuÏe, dále lze v˘ztuÏ zadávat a pro tuto v˘ztuÏ provést posouzení. Co se t˘ká prutÛ, návrh v˘ztuÏe pro nosníky je zaloÏen na pfiedpokladech rovinného ohybu, pro sloupy je moÏno po-

3/2004

49

SOFTWARE SOFTWARE

Obr. 1 V˘sledky v˘poãtu konstrukce obsahující stûny a desky Fig. 1 Results of calculation of structure containing walls and plates

ãítat nutnou v˘ztuÏ pro obousmûrn˘ ohyb, resp. excentrick˘ tlak. Návrhové plochy v˘ztuÏe je moÏné poãítat pro libovolné spoãtené zatûÏovací stavy ãi kombinace. Parametry návrhu (pevnostní parametry oceli, pfiedpokládané profily prutÛ, krytí atd.) se mohou nastavit globálnû pro celou konstrukci nebo pro jednotlivé vybrané prvky zvlá‰È. Z hlediska nastavení i z hlediska v˘poãtÛ rozli‰ujeme ãtyfii základní typy modelu pro v˘poãet – nosník, sloup, deskov˘ nosník a Ïebro. Jednotlivé typy mají specifické parametry potfiebné pro v˘poãet. Za zmínku stojí automatické v˘poãty minimálního krytí v˘ztuÏe v závislosti na prostfiedí a pouÏit˘ch materiálech, podobnû také souãinitel dotvarování. Nov˘m prvkem v dimenzování je pouÏití „základní v˘ztuÏe“, coÏ umoÏÀuje pfiedvyztuÏit si dan˘ prvek a potom pouze dopoãítávat pfiídavnou v˘ztuÏ. Pfii návrhu se samozfiejmû provádí kontroly na konstrukãní zásady a dal‰í pfiedpoklady definované v normách. Nedílnou souãástí návrhu v˘ztuÏe je zobrazení pfiepoãten˘ch vnitfiních sil, aÈ jiÏ se zohlednûním redukcí vnitfiních sil v podporách nebo pfiepoãten˘ch momentÛ vlivem zvût‰en˘ch excentricit normálov˘ch sil. Na návrh navazuje posouzení v˘ztuÏe na vznik a ‰ífiku trhlin. Program umoÏÀuje provést posouzení buì pfiímo na navrÏenou v˘ztuÏ anebo pozdûji na skuteãnou, zadanou uÏivatelem. Souãástí systému je i návrh v˘ztuÏe s ohledem na ‰ífiku trhlin. Zadání v˘ztuÏe v prutech je zaloÏeno na 50

B

‰ablonách vyztuÏení. Tento nov˘ pfiístup byl zvolen s ohledem na splnûní poÏadavkÛ na jednoduchost práce a souãasnû poÏadavkÛ na univerzálnost pfii práci s komplikovan˘mi tvary prÛfiezÛ. Je moÏno vyztuÏit v podstatû jak˘koli tvar prÛfiezu, pfiiãemÏ lze vyztuÏovat i pruty zakfiivené a pruty s nábûhy. ·ablony definují schématické uspofiádání v˘ztuÏe v prÛfiezu, a to jak pro podélnou v˘ztuÏ, tak pro tfimínky. Základní ‰ablony jsou dodávány s programem a je moÏné je doplÀovat a tím vytváfiet vlastní uspofiádání v˘ztuÏe. JelikoÏ má v˘ztuÏ uloÏenu informaci, ke které hranû prÛfiezu pfiíslu‰í, reaguje odpovídajícím zpÛsobem na zmûnu rozmûrÛ prÛfiezu. Takto lze tedy v˘ztuÏ i snadno editovat, napfi. zmûnit poãet vloÏek ve vrstvû, jejich prÛmûr atd. Pro zadanou v˘ztuÏ je moÏno poãítat prÛhyby konstrukce na základû skuteãn˘ch tuhostí prÛfiezÛ. U plo‰n˘ch dílcÛ, tj. desek, stûn, resp. stûnodesek, se pracuje s nutn˘mi plochami v˘ztuÏe, vãetnû v˘poãtu prÛhybÛ. Pro návrh je moÏné definovat aÏ deset vrstev v˘ztuÏe aÏ ve tfiech smûrech, pfiiãemÏ vlastnosti v˘ztuÏe je moÏné definovat oddûlenû pro horní a dolní povrch. PAR AM ETR IZ AC E –

PROGRAM

V PROGRAMU

Zcela kvalitativnû nové moÏnosti pfiiná‰í ESA PT s pouÏitím parametrizace. Co Ïe parametrizace pfiedstavuje a jak vlastnû funguje? UÏivatel jako první nadefinuje seznam parametrÛ. To je vlastnû tabulka, ETON

• TEC

H NOLOG I E

kde je kaÏd˘ parametr definován sv˘m jménem, typem a hodnotou. Pak lze v editaãních dialozích jednotliv˘ch entit jednodu‰e pfiifiadit vybran˘m poloÏkám nadefinované parametry. Zmûna hodnoty parametru vyvolá totéÏ co zmûna zpÛsobená uÏivatelem pfiepsáním v editaãním dialogu. To by je‰tû nebylo samo o sobû tak prÛlomov˘m nástrojem, kdyby nebylo moÏné definovat parametry typu vzorec, ve kter˘ch vystupují jiné parametry. Vzorce mohou obsahovat kromû základních aritmetick˘ch operací i funkce, napfi. goniometrické, mocniny atd. V˘razy mohou b˘t i logické a pfiedstavovat podmínky, které lze dosadit i do vlastností typu „existence entity“. Takto lze tedy parametrizovat nejen velikost, ale i existenci poÏadovan˘ch entit, pfiípadnû v závislosti na dal‰ích podmínkách. Aby bylo moÏné se pfii vût‰ím poãtu parametrÛ orientovat v jejich zadání, lze parametry ve speciálním prostfiedí umístit na uÏivatelsky vytvofien˘ dialog, sloÏen˘ ze zvoleného poãtu záloÏek, kde lze parametry doplnit obrázky (bmp nebo wmf), vysvûtlující jejich v˘znam. Takto zparametrizovan˘ model lze pouÏít napfi. nûkter˘m z následujících zpÛsobÛ: • UÏivatelské ‰ablony. V projektu se zparametrizovan˘mi daty je moÏno vytvofiit dokument s tabulkami a obrázky, dále pfiípadnû i galerii a v˘kresy. Jejich obsah je regenerovateln˘. Po nastavení parametrÛ a pfiepoãtení konstrukce lze získat jedin˘m kliknutím my‰i kompletní v˘stupy, které

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

SOFTWARE STRUCTURES

Obr. 2 Dimenzování Ïelezobetonov˘ch prvkÛ Fig. 2 Design and code check of concrete members

staãí prohlédnout, popfi. vytisknout. UÏivatelé potfiebující fie‰it vût‰í poãty variant konstrukcí podobného typu fiádovû zv˘‰í svou produktivitu a omezí moÏnost chyb. RovnûÏ uÏivatelé zamûfiení na anal˘zu pouze urãitého typu konstrukcí jsou zbaveni nutnosti nauãit se pracovat s cel˘m prostfiedím systému. • Parametrické bloky. Do otevfieného projektu lze vloÏit na zadané místo model naãten˘ z jiného projektu. Pokud se naãítá zparametrizovan˘ projekt jako první,

OCHLAZOVÁNÍ

objeví se dialog s parametry, které si uÏivatel nastaví a po jejich potvrzení je vytvofien odpovídající tvar vkládaného modelu spolu s dal‰ími daty, kter˘ si pomocí kurzoru umístí na poÏadované místo. Nevystaãí-li si uÏivatel s bloky, které jsou souãástí instalace, mÛÏe si bloky vytvofiit buì sám nebo si mÛÏe jejich zhotovení zajistit u dodavatele programu.

dal‰ích potfieb konstruktérÛ. Pfiitom si zachovává kompaktní strukturu, tj. chová se jako jeden program. Autofii systému vûfií, Ïe mezi uÏivateli najde uplatnûní a oblibu a úspû‰nû naváÏe na své pfiedchÛdce.

Ing. Martin Novák, CSc. SCIA CZ, s. r. o. Thákurova 3, 160 00 Praha 6 tel.: 224 322 425, fax: 224 322 288 e-mail: [email protected], www.scia.cz

Z ÁV ù R Systém pfiesahuje bûÏnou statiku pokrytím

BETONU

a)

b)

a)

b)

¤ízení teploty bûhem v˘stavby betonov˘ch konstrukcí je velmi dÛleÏité. K sníÏení teploty v tvrdnoucím betonu byl vyvinut speciální trubkov˘ chladicí systém integrovan˘ do ochlazovan˘ch prvkÛ (obr. 1, 2). ¤ízené sniÏování teploty tuhnoucího a tvrdnoucího betonu umoÏnilo ovlivÀovat rozdûlení a hodnoty napûtí od teploty (obr. 3, 4) a tak zamezit vzniku thlin v mladém betonu, pfiestoÏe betonáÏe prefabrikovan˘ch tunelového ostûní pro nizozemskou vysokorychlostní Ïeleznici probíhaly v teplém letním poãasí. Concrete Engineering International, Vol. 8, No. 2, Summer 2004, pp. 11–16

Obr. 1 Rozdûlení chladicích trubek ve stûnû tunelu Obr. 2 V˘ztuÏ stûny s PE trubkami

Obr. 3 Rozdûlení teploty v a) nechlazeném a b) chlazeném prÛfiezu

Obr. 4 Rozdûlení napûtí v a) nechlazeném a b) chlazeném prÛfiezu B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

51

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION

POSUZOVÁNÍ

SHODY U BETONU: ZNùNÍ P¤EDPISÒ

A PRAXE ASSESSMENT OF AGREEMENT OF CONCRETE: REGULATIONS VS PRACTICE V L A D I M Í R V E S E L¯ , MICHAL ·TEVULA âlánek je pohledem na dosavadní situaci pfii prokazování shody betonu jako stanoveného v˘robku oãima v˘robce a pfiíspûvkem do diskuze jak postupovat do budoucna. This paper outlines the current situation in proving agreement of concrete as a product in focus seen from the perspective of its producer. At the same time, it provides a contribution to the discussion on further development. PfiibliÏování ãeské legislativy legislativû evropské sebou pfiineslo a pfiiná‰í fiadu zmûn a nov˘ch povinností. V˘robci a dovozci stanoven˘ch stavebních v˘robkÛ tak od roku 1997 mohou uvádût na trh pouze bezpeãné v˘robky. Bezpeãnost v˘robkÛ je deklarována vydáním prohlá‰ení o shodû, jehoÏ postup vydání a forma je stanovena zákonem ã. 22/1997 Sb., ve znûní pozdûj‰ích pfiedpisÛ a z nûj vycházejícími Obr. 1 Proces novelizace zákona ã. 22/1997 Sb. a s ním souvisejících nafiízení vlády Fig. 1 Process of amendment of Act No 22/1997 of the Coll. and the related government orders

1997

Zákon ã. 22/1997 Sb., o technick˘ch poÏadavcích na v˘robky a o zmûnû a doplnûní nûkter˘ch zákonÛ

1999

doplÀuje

2000


nafiízeními vlády. Cílem tohoto pfiíspûvku je kriticky se zamyslet nad dosavadním v˘vojem z pohledu v˘robcÛ transportbetonu a vyvolat diskusi o moÏném v˘voji legislativy v blízké budoucnosti. P O S U Z O VÁ N Í S H O DY – H I S T O R I E Základním kamenem systému posuzování shody (tedy deklarace bezpeãnosti v˘robku) je Zákon ã. 22/1997 Sb., o technick˘ch poÏadavcích na v˘robky a o zmûnû a doplnûní nûkter˘ch zákonÛ [1]. Od roku 1997 do roku 2002 byl tento zákon postupnû dvakrát novelizován a z nûj a jeho novelizací vy‰la celkem ãtyfii Nafiízení vlády (obr. 1). Uvedené zmûny dokumentují pÛvodní nepfiipravenost a neujasnûnost legislativního systému, kter˘ musel b˘t záhy mûnûn a doplÀován. Vlastní forma zmûn a úprav legislativy, forma vypou‰tûní slov nebo zmûn ãástí textu, vnesla do legislativního systému pfiinejmen‰ím nepfiehlednost. Jako mal˘ pfiíklad lze uvést zmûnu v § 9 Zákona (obr. 2). Úpravami vznikl text § 9, kter˘ se v‰ak musí vyhledávat a skládat ze tfií dokumentÛ: „Státní zku‰ebnictví je soubor ãinností uskuteãÀovan˘ch Úfiadem a osobami povûfien˘mi podle tohoto zákona, jejichÏ cílem je zabezpeãit u v˘robkÛ stanoven˘ch podle tohoto zákona NV ã. 178/1999 Sb., kter˘m se stanoví technické poÏadavky na stavební v˘robky mûní NV ã. 81/1999 Sb., kter˘m se mûní nafiízení vlády 178/1997 ru‰í NV ã. 163/2002 Sb., kter˘m se stanoví technické poÏadavky na vybrané stavební v˘robky

doplÀuje

2002

52


NV ã. 190/2002 Sb., kter˘m se stanoví technické poÏadavky na stavevní v˘robky oznaãované CE

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

posouzení jejich shody s technick˘mi poÏadavky stanoven˘mi nafiízením vlády (dále jen ‚posouzení shody‘).“ Dal‰ím zdrojem nejasností je samotn˘ zpÛsob oznaãování betonu jako stanoveného v˘robku ve vydan˘ch nafiízení vlády. Beton je oznaãován jako: • Beton pfiipraven˘ pro uloÏení tfi. C 12/15 (B 15) a vy‰‰í – podle NV 178/1997 Sb. a NV 81/1999 Sb. • Beton pevnostních tfiíd C 12/15 (B 15) a vy‰‰í – podle NV 163/2002 Sb. V pfiípadû prvních dvou nafiízení vlády se tedy pravdûpodobnû jednalo o betonovou smûs (definovanou v âSN 73 2400) a nebo o ãerstv˘ beton (definovan˘ v âSN P ENV 206), tedy o beton, kter˘ byl urãen ke zpracování – uloÏení. Nejistota v urãení vznikla tím, Ïe zákonodárce pouÏil jiné terminologie neÏ technická dokumentace v˘robku (âSN). V pfiípadû NV 163/2002 se jedná o beton (definovan˘ v âSN EN 206-1) jako materiál ze smûsi cementu, hrubého a drobného kameniva a vody, s pfiísadami nebo pfiímûsemi nebo bez nich, kter˘ získá své vlastnosti hydratací cementu – definice z normy. Zákonodárce pouÏil názvosloví, které je obsaÏeno v technické dokumentaci. V obou pfiípadech v‰ak byly a jsou uplatÀovány stejné metodické postupy (odli‰né od postupÛ uveden˘ch v normû – napfi. âSN EN 206-1, pfiiãemÏ postupy v normû bude povinné pouÏívat v budoucnosti, aÏ bude tato norma harmonizována) pro posuzování shody v˘robku se základními poÏadavky provádûné povûfien˘mi – autorizovan˘mi – osobami. P O S U Z O VÁ N Í S H O DY – SOUâASNOST Právní pfiedpisy zde uvedené a v souãasnosti platné se zcela jednoznaãnû zab˘vají bezpeãností v˘robkÛ (§1 zákona 22) v logickém fietûzci postupu: • Beton je stanoven˘ v˘robek, kter˘ mÛÏe ovlivnit oprávnûn˘ zájem (bezpeãnost) • Má se za to, Ïe beton je bezpeãn˘, splÀuje-li poÏadavky pfiíslu‰ného technického pfiedpisu (§ 8, odstavec 5 zákona ) tedy napfiíklad âSN EN 206-1

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION Obr. 2 Úpravy textu §9 zákona ã. 22/1997 Sb. bûhem procesu novelizace Fig. 2 Text amendments in Article 9 of Act No 22/1997 of the Coll. during the amendment process

• Pfii posouzení shody musí v˘robce postupovat dle Nafiízení vlády 163 (resp. 190 po harmonizaci normy âSN EN 206-1) Dle tohoto NV musí beton splÀovat následující základní poÏadavky na (pfiíloha 1 NV 163/2002): • mechanickou odolnost a stabilitu (pevnost betonu v tlaku po 28 dnech) • poÏární bezpeãnost • hygienu, ochranu zdraví a Ïivotního prostfiedí (index hmotnostní aktivity) • bezpeãnost pfii uÏívání (chemick˘ zákon, beton v ãerstvém stavu je látka dráÏdivá) • ochranu proti hluku • úsporu energie a ochranu tepla Pro beton je stanoveno v nafiízení vlády postupovat dle § 5, coÏ v koneãném dÛsledku znamená proces znázornûn˘ na obr. 3. Po absolvování tohoto procesu vydá v˘robce prohlá‰ení o shodû, které není niãím jin˘m neÏ garancí bezpeãnosti v˘robku, nikoliv jeho jakosti (kvality z pohledu zhotovitele a provozovatele stavby), viz schéma na obr. 4. V˘robce betonu svojí ãinností mÛÏe ovlivnit ãásteãnû mechanickou odolnost a stabilitu tím, Ïe garantuje pevnostní tfiídy a Ïivotnost betonu v daném prostfiedí, pfiiãemÏ se má za to, Ïe Ïivotnost betonu je dána dodrÏením technick˘ch parametrÛ Obr. 3 Postup prokazování shody na beton dle §5 NV Fig. 3 The process of proving agreement regarding concrete by Article 5 NV

§9 Státní zkušebnictví Zákon 22/1997 Sb.

Státní zkušebnictví je soubor činností uskutečňovaných Úřadem a právnickými nebo fyzickými osobami pověřenými podle tohoto zákona, jejichž cílem je zabezpečit u výrobků stanovených podle tohoto zákona posouzení shody s požadavky technických předpisů.

16. V § 9 se zrušují slova „právnickými nebo fyzickými“

Zákon 71/2000 Sb.

32. V § 9 se slova „shody s požadavky technických předpisů“ nahrazují slovy „jejich shody s technickými požadavky stanovenými nařízeními vlády (dále jen „posouzení shody“)“.

Zákon 205/2002 Sb.

v technickém pfiedpisu (napfi. âSN EN 206-1, tabulka F1 – viz ãlánek 5.3.2 normy). Celková mechanická odolnost a stabilita v‰ak rovnûÏ souvisí s projekcí (volba správného druhu betonu) a provedením stavby (uloÏení a o‰etfiování). Dále mÛÏe v˘robce betonu ovlivnit hygienu, ochranu zdraví a Ïivotního prostfiedí dodrÏením parametrÛ a postupÛ dan˘ch pfiíslu‰nou legislativou (Chemick˘ zákon, Atomov˘ zákon). Je nezbytné si uvûdomit, Ïe garanci bezpeãnosti betonu vydává jeho v˘robce právû a jen za podmínek jeho správného uÏití (obr. 4). DodrÏení v‰ech podmínek je dÛleÏité pro celkovou bezpeãnost hotové betonové konstrukce. Poslední uvedená podmínka – správné uÏívání a údrÏba – je skuteãností dosud veskrze opomíjenou. Musíme si v‰ak uvûdomit, Ïe vytvofiené stavební dílo má Ïivotnost fiádovû desítky let a v prÛbûhu jejího uÏívání

mÛÏe dojít ke zmûnám, které pÛvodní projekt nemusel ãi nemohl pfiedvídat. Zmûna úãelu uÏití stavby (napfiíklad ze skladÛ baleného zboÏí mÛÏe b˘t po ãase zbudována opravna vozidel, nûkteré konstrukce pÛvodnû umístûné v interiéru se mohou úpravou pÛdorysu dostat do styku s venkovním prostfiedím a podobnû) mÛÏe s sebou tedy pfiinést i zmûnu parametrÛ vnûj‰ího prostfiedí, které na beton v ãase pÛsobí a betonová konstrukce se tak mÛÏe ocitnout v prostfiedí, na které nebyla navrÏena. Ostatní základní poÏadavky jsou více ãi ménû vûcí správného projektu a provedení stavby.

Postup prokazování shody na beton § 5 NV Identifikaãní údaje V˘robce poskytne A0

Technickou dokumentaci Vzorky v˘robku Popis systémnu fiízení v˘r.

V˘robce vydá prohlá‰ení o shodû

– zpÛsob uÏití – urãená âSN nebo STO – zku‰ební protokoly

garance základních poÏadavkÛ

AO vydá certifikát

B

ETON

• TEC

garance bezpeãnosti v˘robkÛ

– mechanická odolonost a stabilita

Za pfiedpokladu jeho správného

– poÏární bezpeãnost

uÏití:

Zkou‰í vybran˘ vzorek

– hygiena, ochrana zdraví a Ï.p.

– specifikace

Posoudí systém fiízení

– bezpeãnost pfii uÏívání

– doprava a uloÏení

– ochrana proti hluku

– o‰etfiování

– úspora energie a ochrana tepla

– uÏívání a údrÏba

Pfiezkoumá podklady AO provede certifikaci

Obr. 4 Prohlá‰ení o shodû vydané v˘robcem Fig. 4 Statement of agreement issued by the producer

AO provádí dohled min. 1x za 12 mûsícÛ

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

53

NORMY •


bezpeãnost

jakost

(5) Za bezpeãn˘ se povaÏuje v˘robek

bezpeãnost

StupeÀ splnûní poÏadavkÛ souborem interních znakÛ

jakost

Deklaruje v˘robce

Zabezpeãuje v˘robce systémem

"Prohlá‰ení o shodû"

fiízení v˘roby (kap. 9 âSN EN 206-1): – v˘bûr materiálÛ

a) splÀující poÏadavky pfiíslu‰ného technického pfiedpisu, nebo b) pokud pro nûj technick˘ pfiedpis neexistuje, buì splÀující poÏadavky norem, anebo odpovídající stavu vûdeck˘ch a technick˘ch poznatkÛ znám˘ch v dobû jeho uvedení na trh.

– návrh sloÏení – v˘roba

Rozli‰ující vlastnost

Potfieba nebo oãekávání

– kontroly a zkou‰ky – zkou‰ky sloÏek – kontrola zafiízení – kontrola shody

Obr. 5 Srovnání pojmÛ bezpeãnost a jakost Fig. 5 Comparison of the concepts of safety and quality

BEZPEâNOST A JAKOST V souãasné praxi ãasto dochází ve fázi sjednávání zakázek, realizace a pfiedávání stavebního díla ke smû‰ování nebo zámûnám pojmÛ bezpeãnost a jakost (kvalita). Pojem bezpeãnosti je definován v legislativû (zákon 22/1997 Sb. a NV 163/2002 Sb.), pojem jakost je definován normativnû (âSN ISO 9000) a její zabezpeãování pro beton je konkretizováno v ustanovení âSN EN 206-1. Srovnání obou pojmÛ je znázornûno na obr. 5. Bezpeãnost betonu je deklarována, jakost betonu je zabezpeãována systémem fiízení v˘roby (obr. 6). Prokazování shody v˘robku s technickou specifikací za úãelem zji‰Èování bezpeãnosti je tedy jen jakousi ãástí, byÈ velmi dÛleÏitou, systému zaji‰tûní jakosti produkce a s tím souvisejících uÏitn˘ch parametrÛ betonu. Dal‰í poÏadavky na beton, stanovené

v technickém pfiedpisu (âSN EN 206-1) jako je napfiíklad stupeÀ konzistence, velikost maximálního zrna, v˘voj nárÛstu pevnosti, odolnost proti prÛsaku vody, proti chemické agresivitû prostfiedí a podobnû souvisí s jeho uÏitn˘mi parametry a jsou pfiedmûtem správné specifikace, má-li se dosáhnout poÏadované jakosti. DosaÏení jakostních parametrÛ pak souvisí s dodrÏováním technologické káznû a postupÛ dan˘ch technick˘m pfiedpisem (âSN EN 206-1) – prÛkazní zkou‰ky, vstupní, mezioperaãní a v˘stupní kontrola (kontrolní a zku‰ební plán), systém fiízení v˘roby. Vztah mezi bezpeãností a jakostí (kvalitou) lze znázornit schématem na obr. 7. V dosavadní praxi v˘roby a prodeje betonu se ãasto stává, Ïe odbûratel betonu poÏaduje doloÏit jím specifikované jakostní parametry, ãasto související s konkrétním technologick˘m postupem pfii zhotovování konstrukce nebo ãásti stavby, v˘robkov˘m certifikátem na konkrétní pod-

Obr. 6 ZpÛsob zaji‰tûní bezpeãnosti a jakosti Fig. 6 A method of assuring safety and quality

robnû specifikované vlastnosti (pfiíklad – beton podle âSN EN 206-1, C 25/30, XF4, XD3, Dmax 22, S3 atd.). Zde se jedná o zámûnu uÏ‰ího pojmu bezpeãnost za ‰ir‰í pojem jakost (jakost – souhrn garantovan˘ch technick˘ch parametrÛ a uÏitn˘ch vlastností), pfiiãemÏ pro zaji‰tûní jakosti betonu je dÛleÏitûj‰í dodrÏení postupÛ dan˘ch systémem fiízení v˘roby. Jak tedy zajistit zároveÀ bezpeãnost a jakost betonu. Tento poÏadavek lze splnit jen dÛslednou prací ve v‰ech fázích procesu v˘stavby od projektu, pfiípravy stavby vãetnû v˘bûrov˘ch fiízení, správnou specifikací, vlastním procesem v˘stavby vãetnû jeho kontroly, odpovûdnou pfieObr. 8 Zaji‰tûní bezpeãnosti a jakosti Fig. 8 Assurance of safety and quality

jak zajistit bezpeãnost a jakost Jakost: – správnou a podrobnou specifikací – kontrolou systému fiízení v˘roby

Bezpeãnost: Prohlá‰ením o shodû od v˘robce

Obr. 7 Vztah mezi bezpeãností a jakostí Fig. 7 Safety – quality relation

bezpeãnost – jakost

BEZPEâNOST

Beton dle âSN EN 206-1 C 3037, XC3(CZ), Dmax 22, Cl 0,4, S 3 max. hloubka prÛsaku vody 30 mm nárust pevnosti pomal˘ (tab. 12 âSN EN 206-1) zpracovatelnost 90 minut

JAKOST

Beton je bezpeãn˘ je-li kvalitní (jakostní)

54

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION Obr. 9 Souãasná situace Fig. 9 The current condition

jaká je souãasná situace 88-89-90-91-92-93-94-95-96-97-98-99-00-01-02-03-04-05-06

Obr. 10 Pfiehled certifikací Fig. 10 An overview of certifications

âSN 73 2400

jímkou díla a jeho správn˘m uÏíváním. Schematické znázornûní, jak lze zaji‰tit bezpeãnost a jakost, je uvedeno na obr. 8. K pomûrné sloÏitosti souãasné situace vede i ta skuteãnost, Ïe se po roce 1992 roz‰ífiil poãet technick˘ch standardÛ pro beton z jednoho (âSN 73 2400 s návaznou âSN 73 1209) na tfii (pfiibyly standardy âSN P ENV 206 a âSN EN 206-1). I pfiesto, Ïe byly dva standardy postupnû zru‰eny, jsou projekãními organizacemi a stavebními dodavately je‰tû stále vyÏadovány (obr. 9). V˘robci betonu proto od roku 1997, kdy vstoupil v platnost zákon 22/1997 Sb. a byla vydávána, mûnûna a ru‰ena nafiízení vlády, museli podstoupit nûkolik vln v˘robkov˘ch certifikací, aniÏ by se sama podstata v˘robku – betonu – nûjak v˘raznû zmûnila (obr. 10). Jde tedy o procesy v podstatû byrokratické, které bezpeãnost ani jakost betonu nezlep‰ují. SHRNUTÍ Podíváme- li se na skuteãnosti uvedené v pfiedchozím textu, lze konstatovat o systému prokazování shody u v˘robku jak˘m je beton následující : Literatura: [1] Sbírka zákonÛ âeské Republiky, roãník 1997, ãástka 6 z 27. února 1997 (22. Zákon o technick˘ch poÏadavcích na v˘robky a o zmûnû a doplnûní nûkter˘ch zákonÛ, Praha 1997 [2] Sbírka zákonÛ âeské Republiky, roãník 2000, ãástka 24 z 3. dubna 2000 (71. Zákon, kter˘m se mûní zákon ã. 22/1997 Sb., o technick˘ch poÏadavcích na v˘robky a o zmûnû a doplnûní nûkter˘ch zákonÛ, a nûkteré dal‰í zákony, Praha 2000 [3] Sbírka zákonÛ âeské Republiky, roãník 2002, ãástka 82 z 24. kvûtna 2002 (205. Zákon, kter˘m se mûní zákon ã. 22/1997 Sb., o technick˘ch poÏadavcích na v˘robky a o zmûnû a doplnûní nûkter˘ch zákonÛ, ve znûní pozdûj‰ích pfiedpisÛ, a nûkteré dal‰í zákony, Praha 2002 [4] Sbírka zákonÛ âeské Republiky, roã-

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

Platná

STO

Platná

âSN P ENV 206

STO

Platná

âSN EN 206-1

Kolik máme certifikací? 97 – 98 – 99 – 00 – 01 – 02 – 03 – 04 – 05 – 06 – ... âSN 73 2400

âSN P ENV 206

âSN EN 206-1

Certifikace v˘robku

Systém fiízení podle ISO

• Legislativa upravující posuzování shody je mnoÏstvím úprav a jejich formou nepfiehledná a uÏivatelsky nepfiíjemná. • PoÏadavky na beton jsou v souãasné

[5]

[6]

[7]

[8]

• KONSTR

ník 2002, ãástka 67 z 24. dubna 2002 (163. Nafiízení vlády, kter˘m se stanoví technické poÏadavky na vybrané stavební v˘robky, Praha 2002 Sbírka zákonÛ âeské Republiky, roãník 2002, ãástka 79 z 21. kvûtna 2002 (190. Nafiízení vlády, kter˘m se stanoví technické poÏadavky na stavební v˘robky oznaãené CE, Praha 2002 Jare‰ J., Tesafi M.: Novela zákona ã 22/1997 Sb., o technick˘ch poÏadavcích na stavební v˘robky, Úplné znûní zákona s vysvûtlivkami, âSNI, Praha 2000, ISBN 80-7283-012-0 Technická norma Svazu v˘robcÛ betonu âR 01-2004: Obyãejn˘ a vodostavební beton, Praha, listopad 2003 âSN EN 206-1 Beton – âást 1: Specifikace, vlastnosti, v˘roba a shoda, záfií 2001

U KC E

STO + certifikace v˘robku

Certifikace v˘robku

• SANAC

E

STO + certifikace v˘robku

ISO 17000 ISO 14000

Certifikace v˘robku (NV 163/2002) + systém fiízení v˘roby Kap. 9 âSN EN 206-1

Harmonizace? Certifikovan˘ systém fiízení v˘roby

dobû definovány minimálnû tfiemi standardy, které pouÏívají objednatelé betonu. • âasto je smû‰ován poÏadavek na bezpeãnost betonu s poÏadavkem na jeho jakost (poÏadavky; znaky). • Proces prokazování shody je ãasovû a finanãnû nároãn˘. Z ÁV ù R Skuteãnost, Ïe stavební dílo je poskládáno z jednotliv˘ch „bezpeãn˘ch“ v˘robkÛ, stavbu bezpeãnou samu o sobû automaticky neuãiní. Stavbu uãiní bezpeãnou jen kvalitnû odvedená práce v‰ech úãastníkÛ procesu v˘stavby. Pro zlep‰ení a zjednodu‰ení situace v oblasti bezpeãnosti a jakosti betonu je podle autorÛ nezbytné uãinit následující kroky: • Iniciovat úpravu legislativy do vefiejnosti srozumitelnûj‰í podoby. • PoÏadovat od zákonodárce, aby pfii tvorbû nov˘ch pfiedpisÛ (vãetnû provádû-

3/2004

Dokonãení ãlánku na stranû 60

55

NORMY •


Z AVÁDù N Í E N 19 92-1-1 : „NAVR HOVÁN Í BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ“ DO PRAXE – NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ Z PROSTÉHO

IÁL SER1992 EN

A SLABù VYZTUÎENÉHO BETONU I N T R O D U C T I O N O F E N 19 92-1-1 T O P R A C T I C E – DESIG N OF PL AI N AN D LIG HTLY R E I N F ORC E D CONCRETE STRUCTURES J A R O S L AV P R O C H Á Z K A Tento pfiíspûvek, kter˘ je pokraãováním ãástí uvefiejnûn˘ch v pfiedchozích ãíslech ãasopisu, je vûnován problematice navrhování konstrukcí z prostého a slabû vyztuÏeného betonu. This paper, following the introductory parts published in the previous numbers of this journal, is devoted to the design of plain and slightly reinforced structures. Konstrukce ze slabû vyztuÏeného betonu mají v˘ztuÏ která nesplÀuje podmínky minimálního vyztuÏení poÏadované pro Ïelezobetonové konstrukce. ZpÛsob poru‰ení tûchto konstrukcí odpovídá kfiehkému poru‰ení konstrukcí z prostého betonu, proto jsou tyto konstrukce navrhovány podle stejn˘ch zásad jako konstrukce z prostého betonu, pfii jejich vy‰etfiování se k této v˘ztuÏi nepfiihlíÏí. Tato v˘ztuÏ mÛÏe b˘t v‰ak uvaÏována pfii ovûfiování místních mezních stavÛ únosnosti, jakoÏ i mezních stavÛ pouÏitelnosti. Dále uvedené zásady mohou b˘t pouÏity pro prvky, u kter˘ch mohou b˘t zanedbány dynamické úãinky. Toto se nevztahuje na úãinky od rotujících strojÛ a dopravních zatíÏení. Pfiíklady konstrukcí, které lze navrhovat podle dále uveden˘ch zásad: • prvky pfieváÏnû namáhané tlakem, kter˘ není zámûrn˘m pfiedpûtím, napfi. stûny, sloupy, oblouky, klenby a tunely; • základové pasy a patky; • opûrné stûny; • piloty, jejichÏ prÛmûr je 600 mm a kde NEd / Ac ≤ 0,3 fck. Pfii návrhu prvkÛ a konstrukcí z prostého betonu je uvaÏováno pouÏití stejn˘ch pevnostních tfiíd jako u vyztuÏeného betonu. Prvky z prostého betonu nevyluãují pouÏití v˘ztuÏe potfiebné pro zaji‰tûní poÏadavkÛ mezního stavu pouÏitelnosti a/nebo trvanlivosti, ani v˘ztuÏe v jist˘ch ãás56

B

tech prvku. Tato v˘ztuÏ mÛÏe b˘t uvaÏována pfii ovûfiování místních mezních stavÛ únosnosti, jakoÏ i mezních stavÛ pouÏitelnosti. Z Á S A DY N AV R H O VÁ N Í Návrhové hodnoty pevnosti betonu jsou definovány: a) návrhová pevnost betonu v tlaku fcd fcd = αcc fck /γc,

(1)

kde γc je souãinitel spolehlivosti betonu, αcc souãinitel, kter˘ se vzhledem k vlastnostem prostého betonu doporuãuje volit αcc = 0,8; b) návrhová pevnost betonu v tahu fctd fctd = αct fctk 0,05 /γc,

(2)

kde γc je souãinitel spolehlivosti betonu, αct souãinitel, kter˘ se vzhledem k vlastnostem prostého betonu doporuãuje volit αct = 0,8. Hodnoty souãinitele spolehlivosti betonu γc budou udány v Národní pfiíloze. Doporuãené hodnoty γc v mezních stavech únosnosti jsou: • pro trvalou a doãasnou návrhovou situaci γc =1,5, • pro mimofiádnou návrhovou situaci γc = 1,2; pfii návrhu konstrukcí na úãinky poÏáru lze jejich hodnoty nalézt v EN 192-1-2. Pokud se uvaÏují tahová napûtí pfii návrhu únosnosti prvkÛ z prostého betonu, mÛÏe b˘t pracovní digram betonu prodlouÏen aÏ do návrhové pevnosti betonu v tahu fctd. Metody lomové mechaniky mohou b˘t pouÏity jestliÏe se prokáÏe, Ïe tyto metody vedou k poÏadované úrovni bezpeãnosti. Vzhledem k tomu, Ïe prvky a konstrukce z prostého a slabû vyztuÏeného betonu nemají dostateãnou duktilitu, tj. schopnost dostateãnû se plasticky pfietváfiet, nelze pfii jejich vy‰etfiování pouÏívat redistribuci nebo pfiihlíÏet k jejich plastickému ETON

• TEC

H NOLOG I E

chování, pokud pouÏití tûchto metod není náleÏitû zdÛvodnûno. Pfii vy‰etfiování konstrukcí z prostého betonu se proto obvykle pfiedpokládá lineárnû, popfi. nelineárnû pruÏné chování konstrukce. V pfiípadû uvaÏování nelineárního chování je nutno pfii vy‰etfiování prokázat deformaãní kapacitu. MEZNÍ

S TAV Y Ú N O S N O S T I

Namáhání ohybem a normálovou silou U stûn lze zanedbat vynucené pfietvofiení za pfiedpokladu, Ïe budou uãinûna pfiíslu‰ná opatfiení t˘kající se konstrukãních detailÛ a o‰etfiování betonu. Návrhová hodnota únosnosti normálové síly NRd obdélníkového prÛfiezu s jednoosou v˘stfiedností e pÛsobící ve smûru hw, mÛÏe b˘t urãena ze vztahu NRd = η fcd b hw (1 – 2 e / hw)

(3)

kde η fcd je návrhová úãinná pevnost betonu v tlaku, b celková ‰ífika pfiíãného prÛfiezu, hw celková v˘‰ka pfiíãného prÛfiezu, e v˘stfiednost síly NRd ve smûru hw. Souãinitel η se stanoví s pfiihlédnutím k pevnostní tfiídû betonu, uvaÏuje se: • pro fck ≤ 50 MPa η = 1,0 ; • pro 50 MPa < fck ≤ 90 MPa η = 1,0 – (fck – 50) / 200. Lze pouÏít i jin˘ch návrhov˘ch metod pokud nejsou konzervativnûj‰í neÏ uvedené metody pro navrhování prvkÛ namáhan˘ch tlakem a ohybem (s vyuÏitím návrhov˘ch pracovních diagramÛ). Pokud nebyla uãinûna opatfiení pro zamezení tahového poru‰ení betonu, je tfieba omezit v˘stfiednost e normálové síly NRd tak, aby se nevyskytly ‰iroké trhliny. Namáhání smykem U prvkÛ z prostého betonu mÛÏe b˘t v mezním stavu únosnosti pfii namáhání smykem poãítáno s tahovou pevností betonu fctd v pfiípadû, Ïe v˘poãty nebo na zá-

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION kladû zku‰eností je vylouãeno kfiehké poru‰ení a je zaji‰tûna postaãující únosnost. Pfii kombinaci namáhání prvku z prostého betonu smykem za mimostfiedného tlaku je tfieba si uvûdomit, Ïe prÛfiez na mezi únosnosti je schopen pfienést smykové napûtí τcp pouze v závislosti na souãasnû pÛsobícím normálovém napûtí σcp v tomto prÛfiezu. Za pfiedpokladu plnû zplastizované úãinné tlaãené oblasti prÛfiezu namáhané rovnomûrn˘m napûtím fcd a vylouãení jeho tahové oblasti, není prÛfiez jiÏ schopen pfiená‰et smykové napûtí, tj. τRd = 0. Pokud tedy prÛfiez má pfienést i posouvající sílu VEd, je tfieba stanovit smykovou pevnost betonu v závislosti na pÛsobícím tlakovém napûtí. V prÛfiezech namáhan˘ch smykovou silou VEd a normálovou silou NEd, pÛsobící na tlaãené plo‰e prÛfiezu Acc, se urãí absolutní hodnoty sloÏek návrhov˘ch napûtí ze vztahÛ

σcp = NEd / Acc

(4)

τcp = k VEd / Acc

(5)

kde k je souãinitel, jehoÏ hodnota bude uvedena v Národní pfiíloze; doporuãená hodnota k = 1,5, a zkontroluje se podmínka

τcp ≤ fcvd

(6)

kde pokud σcp ≤ σc,lim, pak fcvd se stanoví ze vztahu 2 fcvd = fctd + σ cp fctd

(7)

a pokud σcp > σc,lim, pak fcvd se stanoví ze vztahu fcvd = 2 = fctd + σ cp fctd

 σ cp − σ c ,lim  −  2  

2

(8)

σc,lim se stanoví ze vztahu

(

σ c ,lim = fcd − 2 fctd fctd + fcd

)

(9)

kde fcvd je návrhová pevnost betonu ve smyku a tlaku, fcd návrhová pevnost betonu v tlaku, fctd návrhová pevnost betonu v tahu.

a)

b)

Uvedené vztahy pro smykovou pevnost lze odvodit následovnû. Pevnost betonu pfii dvojosé napjatosti mÛÏe b˘t stanovena z Mohrovy kruÏnice napûtí, která se dot˘ká Mörschovy parabolické obálky poru‰ení. Vztah pro tuto obálku pro návrhové napûtí σcp a τcp je

τcp2 = A (σcp + fctd), kde A = fcd + 2 fctd – √[ fctd ( fctd + fcd)], fcd a fctd se uvaÏují jako kladné hodnoty. Na obr. 1a je znázornûna Mörschova obálka poru‰ení pro návrhová napûtí spolu s Mohrov˘mi kruÏnicemi pfiedstavujícími návrhové hodnoty pfii prostém tahu a tlaku. Obrázek 1b ukazuje limitní kombinace návrhov˘ch hodnot normálového a smykového napûtí. Normálov˘m napûtím men‰ím neÏ σc,lim = A – 2 fctd (viz téÏ vztah (9)) odpovídá Mohrova kruÏnice procházející bodem (–fctd, 0) a smyková pevnost fcvd je dána vztahem (7); normálov˘m napûtím vût‰ím neÏ σlim = A – 2 fctd odpovídá Mohrova kruÏnice, která prochází bodem fcd a dot˘ká se obálky poru‰ení v bodû pro kter˘ je σcp rovno σc,lim, smyková pevnost fcvd je dána vztahem (8). V Tab. 1 jsou uvedeny odpovídající hodnoty σcp a fcvd pro fck = 25 MPa; fctk0,05 = 1,8 MPa; fcd = 0,8. 25 / 1,5 = 13,33

Tab. 1 Hodnoty σcp a fcvd [MPa] pro fck = 25 MPa a fctk0,05 = 1,8 MPa Tab. 1 Values σcp and fcvd [MPa] for fck = 25 MPa and fctk0,05 = 1,8 MPa

σcp fcvd B

–0,96 0

ETON

0 0,96

• TEC

1 1,37

2 1,69

H NOLOG I E

3 1,95

Obr. 1 a) Mörschova parabolická obálka pro návrhová napûtí, b) Limitní kombinace návrhov˘ch hodnot normálového a smykového napûtí Fig. 1 a) Mörsch’s parabolic failure envelope for design stresses, b) Limiting combination of design values of normal and shear stress

A – Mohrova kruÏnice napûtí pro poru‰ení prost˘m tahem B – Mohrova kruÏnice napûtí pro poru‰ení prost˘m tlakem C – Mörschova obálka poru‰ení A – Mohr’s circle of stress for pure tensile failure B – Mohr’s circle of stress for pure compressive failure C – Mörsch’s parabolic failure envelope

4 2,18

• KONSTR

5 2,39

U KC E

6 2,58

7 2,71

• SANAC

E

8 2,74

Obr. 2 Kriterium návrhov˘ch napûtí v podmínkách hlavních napûtí Fig. 2 Design stress criterion in terms of principal stresses

MPa; fctd = 0,8. 1,8 / 1,5 = 0,96 MPa (σc,lim = 5,92 MPa) Návrhové kriterium mÛÏe b˘t téÏ vyjádfieno pomocí hlavních napûtí, kde σ2 > σ1: • pokud σ2 ≤ σc,lim + fctd, pak σ1 = – fctd; • pokud σ2 > σc,lim + fctd, pak σ1 = σ2 + + A – 2√[(σ2 + fctd) A]; tyto vztahy jsou znázornûny na obr. 2. Betonov˘ prvek lze povaÏovat v mezním stavu únosnosti za neporu‰en˘ trhlinami, pokud je v celém prÛfiezu tlakové napûtí, nebo pokud hlavní tahové napûtí betonu nepfiestoupí hodnotu pevnosti betonu v tahu fctd. 9 2,68

3/2004

10 2,52

11 2,24

12 1,79

13 0,93

13,33 0

57

NORMY •


Typ podepfiení

Náãrtek

Souãinitel β

V˘raz

β = 1,0 pro v‰echny pomûry b/lw

Podél dvou okrajÛ

β=

Podél tfií okrajÛ

1 l  1+  w   3b 

2

pro b ≥ lw

β= Podél ãtyfi okrajÛ

1 l  1+  w   b pro b < lw

β=

b 2lw

2

b/lw 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 5,0 b/lw 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 5,0

β 0,26 0,59 0,76 0,85 0,90 0,95 0,97 1,00 β 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,69 0,80 0,96

tak, Ïe mohou b˘t pfieneseny okrajové momenty, mohou b˘t uvedené hodnoty β vynásobeny souãinitelem 0,85. ·tíhlost stûn z monolitického prostého betonu obecnû nemá pfiestoupit λ = 86 (tj. l0 / hw = 25). Tlaãené prvky s l0 / hw < 2,5 není tfieba vy‰etfiovat na úãinky druhého fiádu. Zjednodu‰ené návrhové metody pro stûny a sloupy Pokud není k dispozici pfiesnûj‰í postup, lze návrhovou sílu na mezi únosnosti pro ‰tíhlou stûnu nebo sloup z prostého betonu stanovit následovnû: NRd = b hw fcd Φ

(12)

kde NRd je normálová síla na mezi únosnosti; b ‰ífika pfiíãného prÛfiezu; h v˘‰ka pfiíãného prÛfiezu; Φ souãinitel vyjadfiující vliv v˘stfiednosti, vãetnû úãinkÛ druhého fiádu a úãinek dotvarování. Pro ztuÏené prvky lze souãinitel Φ uvaÏovat

Φ = 1,14 (1 – 2 etot / hw) – – 0,02 l0 / hw ≤ (1 – 2 etot / hw) (13)

Tab. 2 Hodnoty β pro rÛzné okrajové podmínky podepfiení Tab. 2 Values β for different edge conditions

kde Namáhání kroucením Prvky z prostého betonu s trhlinami nejsou navrhovány na pfiená‰ení krouticích momentÛ. Mezní stav únosnosti ovlivnûn˘ deformacemi konstrukce (vyboãením) ·tíhlost u sloupÛ a stûn se urãí ze vztahu l = l0 / i

(10)

kde i je polomûr setrvaãnosti betonového prÛfiezu neporu‰eného trhlinami, l0 je úãinná délka prvku, kterou lze uvaÏovat, l0 = β lw,

(11)

kde lw je svûtlá v˘‰ka prvku, β souãinitel závisl˘ na podmínkách podepfiení: • pro sloupy lze obecnû uvaÏovat β = 1,0; • pro konzolové sloupy nebo stûny β = 2,0; • pro ostatní stûny je hodnota β uvedena v Tab. 2. Údaje uvedené v Tab. 2 jsou stanoveny na základû pfiedpokladu, Ïe ve stûnû nejsou otvory v˘‰ky vût‰í neÏ lw/3 a plochy vût‰í neÏ je 1/10 plochy stûny. U stûn podepfien˘ch podél tfií nebo ãtyfi okrajÛ majících otvory pfiesahující uvedené limity, se povaÏují ãásti stûn mezi tûmito otvory za podepfiené pouze podél 58

B

dvou okrajÛ. Pfii pfiíãném oslabení stûn dráÏkami nebo kapsami musí b˘t hodnoty β pfiimûfienû zvût‰eny. Pfiíãná stûna mÛÏe b˘t povaÏována za ztuÏující, pokud: • její tlou‰Èka není men‰í neÏ 0,5 hw , kde hw je tlou‰Èka ztuÏené stûny; • má stejnou v˘‰ku lw jako je v˘‰ka uvaÏované ztuÏené stûny; • její délka lht je nejménû rovna lw / 5, kde lw je svûtlá v˘‰ka ztuÏené stûny; • na délce lht pfiíãná stûna nemá otvory. V pfiípadû stûny spojené podél horního i dolního okraje ohybovû tuh˘m zpÛsobem s monolitick˘m betonem a v˘ztuÏí

etot = e0 + ei

(14)

e0 je v˘stfiednost prvního fiádu; zahrnující tam, kde je to v˘znamné, úãinky stropních konstrukcí (tj. moÏné momenty upnutí pfiená‰ené do prvku z desky) a vodorovné zatíÏení; ei je pfiídavná v˘stfiednost pokr˘vající úãinky geometrick˘ch imperfekcí. Lze pouÏít i jin˘ch metod pokud nejsou konzervativnûj‰í neÏ uvedená metoda pro vy‰etfiování ‰tíhl˘ch konstrukcí. M E Z N Í S TAV Y P O U Î I T E L N O S T I Kde se oãekává konstrukãní vetknutí mají b˘t ovûfiována napûtí v betonu.

P¤ÍKLAD: Osamûl˘ sloup v˘‰ky lw = 5,0 m, obdélníkového prÛfiezu b = 0,50 m a h = 0,75 m, z betonu C 25/30, zatíÏen˘ NEd = 2050 kN a MEd = 307 kNm. V˘poãet: fcd = 0,8 . 25 / 1,5 = 13,33 MPa; e0 = 307 / 2050 = 0,150 m ; l0 = lw = 5,0 m; i = 0,75 / √12 = 0,217 m; λ = 5,0 / 0,217 = 23 < 25 vyhovuje; ei : 5.2 EN 1992-1-1: osamûl˘ prvek λ = λw = 5,0 m; m = 1; Θ0 = 1 /200 = 0,005; αh = 2 / √λw = 2 /√5 = = 0,894, 2/3 < αh < 1; αm = √[0,5 (1 + 1/m)] = √[0,5 (1 + 1/1)] = 1; Θi = Θ0 αh αm = 0,005. 0,894.1 = 0,00447 m ei = Θi λ0 / 2 = 0,00447.5,00 / 2 = 0,011 m (pfiídavná v˘stfiednost) etot = e0 + ei = 0,150 + 0,011= 0,161 m Φ = 1,14 (1 – 2 . 0,161 / 0,75) – 0,02 .5,00 / 0,75 = = 0,517 < 1 – 2. 0,161 / 0,75 = 0,571 NRd = 0,5. 0,75. 13,33. 0,517 . 103 = 2584 kN > NEd = 2050 kN sloup vyhovuje

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE STANDARDS • QUALITY • CERTIFICATION Pro zaji‰tûní mezních stavÛ pouÏitelnosti je tfieba uvaÏovat následující opatfiení: a) s pfiihlédnutím ke vzniku trhlin: • omezení tahov˘ch napûtí na pfiijatelné hodnoty, • zabezpeãení pomocného konstrukãního vyztuÏení (povrchová v˘ztuÏ, soustava ztuÏujících táhel), • zfiízení spár, • pouÏití vhodné technologie betonu (napfi. vhodné sloÏení smûsi, o‰etfiování), • volba vhodn˘ch metod provádûní; b) s pfiihlédnutím k omezení deformací: • dodrÏovat alespoÀ dále uvedené minimální rozmûry prÛfiezÛ, • dodrÏovat omezení ‰tíhlosti u tlaãen˘ch prvkÛ. KONSTRUKâNÍ

U S TA N O V E N Í

Konstrukãní prvky Tlou‰Èka hw stûn z monolitického betonu nemá b˘t men‰í neÏ 120 mm. U prvkÛ s r˘hami a prohlubnûmi je tfieba zajistit pevnost a stabilitu. Pokud se oãekává v pracovních spárách vznik tahov˘ch napûtí v betonu, je tfieba pro omezení trhlin navrhnout v˘ztuÏ. Základové pasy a patky Základ z prostého betonu se chová jako tlustá deska, u které pfievládá stûnové, popfi. prostorové namáhání a pro pfiípadn˘ vznik trhlin a tudíÏ i dosaÏení meze únosnosti jsou rozhodující hlavní napûtí v betonu v tahu. V mezním stavu únosnosti se pfiená‰í tlaková síla NEd (pÛsobící v dosedací plo‰e sloupu) tlaãen˘mi pruty do spodní ãásti základu. Únosnost tûchto tlaãen˘ch prutÛ závisí podstatnû na tahovém napûtí pÛsoObr. 3 Model pÛsobení základu z prostého betonu Fig. 3 Model of behaviour of unreinforced footing

bícím kolmo k tûmto prutÛm. Tahové napûtí vzrÛstá se zmen‰ujícím se úhlem sklonu α (viz obr 3). Toto napûtí je ãásteãnû zmen‰ováno aktivací tfiecí síly pÛsobící v úrovni základové spáry. Na základû zkou‰ek je moÏno vyjádfiit velikost hlavních tahov˘ch napûtí ve spodní ãásti základu pomocí vztahu  a σ c1 ≅ 4 ,15 σ gd    hF 

2

Obr. 4 Zjednodu‰en˘ model statického pÛsobení základové patky z prostého betonu Fig. 4 Simplified model of action of unreinforced pad footing

(15)

odkud pro pomûr hF / a lze odvodit vztah tan γ ≥

3 σ gd hF = 1176 , a fctm

(16)

kde σgd je návrhová hodnota normálového tlakového napûtí pÛsobícího v základové spáfie, fctd návrhová hodnota pevnosti betonu v tahu (ve stejné rozmûrové jednotce jako σgd ). V tomto vztahu se v zásadû uplatÀují podstatné veliãiny mající vliv na únosnost tlaãeného prutu, tj. pevnost betonu v tahu fctd a vznikající tfiecí síla úmûrná normálovému napûtí pÛsobící v základové spáfie σgd . V normû je uveden vztah 0,85 hF / a = √(3 σgd / fctd)

(17)

kter˘ lze odvodit ze vztahu (16). Ze vztahu (16) lze urãit v˘‰ku základu hF = 1176 , a

3 σ gd fctd

(18)

Norma dovoluje jako zjednodu‰ení pouÏít vztah hF = 2 a ,

(19)

coÏ odpovídá úhlu rozná‰ení zatíÏení γ ≅ 63°. Pfii pomûru hF / a = 2 v˘‰ka základu jiÏ pfiíli‰ neovlivní hodnotu napûtí betonu v tahu; dosadíme-li do vztahu (16) hF / a = 2, obdrÏíme fctd = 0,54 σgd. Volíme-li

P¤ÍKLAD: Návrh a posouzení základové patky z prostého betonu zatíÏené sloupem ãtvercového prÛfiezu 0,4 x 0,4 m z betonu tfiídy C 25/30 s pÛsobící normálovou silou NEd = 2,2 MN. Návrhová pevnost základové pÛdy je fgd = 0,44 MPa. Návrh rozmûrÛ základové patky: vlastní tíha patky odhadem GEd = 0,1 NEd = 0,1. 2,2 = 0,22 [MN], návrhová plocha patky Ad = (GEd + NEd ) / fgd = (2,20 + 0,22) / 0,44 = 5,50 [m2] navrÏena základová spára 2,4 x 2,4 m; A = 2,42 = 5,76 [m2]; σz = 2,44/ 5,76 = = 0,42 [MPa] < 0,44 [MPa]. Pro zvolen˘ prost˘ beton C 20/25 je fctd = 0,8 .1,5 /1,8 = 0,67 [MPa]. Pfii uvaÏování a = 1,0 m a σgd = 2,2 / 2,42 = 0,382 stanovíme pouÏitím vztahu (18) hF = 1176 , a 3

σ gd fctd

= 1176 , .1, 0 3

0 , 382 = 1, 54 m ; 0 , 67

navrhneme hF = 1,55 m. Posouzení: zatíÏení sloupem 2200 kN podlaha a podkladov˘ beton (2,42 – 0,42) . 0,15 . 23 . 1,35 26 kN vlastní tíha patky 2,42 . 1,55 . 23 . 1,35 277 kN nahodilé zatíÏení na patce (2,42 – 0,42) . 2 . 1,5 17 kN celkem NEdg = 2520 kN napûtí v základové spáfie σz = NSdg / A = 2,52 / 5,76 = 0,434 [MPa] < 0,44 [MPa] NavrÏená základová patka vyhoví.

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

59

NORMY •


hF = 2a, je tedy tfieba dbát na to, aby tfiída betonu vyhovûla podmínce fctd ≥ 0,54 σgd .

(20)

Doporuãuje se uvaÏovat minimální v˘‰ku stupnû hF = a, coÏ odpovídá úhlu rozná‰ení zatíÏení γ = 45°. Zjednodu‰enû si lze pfiedstavit, Ïe odstupek základové patky pÛsobí jako konzola vetknutá v teoretickém fiezu 1 – 1 (viz obr. 4) zatíÏená ze spodu návrhovou hodnotou normálového napûtí v základové spáfie σgd = NEd /(bF lF). Ve vetknutí konzoly pÛsobí ohybov˘ moment MEd = 0,5 σgd lF (α a)2; moment únosnosti v teoretickém fiezu je MRd = fctd lF bF hF2 /6. Z porovnání obou hodnot mÛÏeme stanovit hF /(α a) = √(3 σgd / fctd),

(21)

Pokraãování ãlánku ze strany 55

cích dokumentÛ) postupoval jednoznaãnû systémovû, tzn. aby nová opatfiení mûla pfied sebou Ïivotnost fiádovû alespoÀ deset aÏ patnáct let a nebylo tudíÏ potfieba kaÏdé dva roky oãekávat novou vlnu certifikací nebo jin˘ch administrativních opatfiení, majících se zlep‰ením kvality v praxi málo spoleãného.

odkud pfii porovnání ze vztahem (18) vypl˘vá α ≅ 1,17. My‰len˘ teoretick˘ fiez by leÏel za lícem sloupu ve vzdálenosti 0,17 a. Nûkterá doporuãení uvádûjí α a = a + 0,15 hc, kde hc je rozmûr sloupu v uvaÏovaném fiezu základem. Vzhledem k hlavním tahÛm vznikajícím roznosem soustfiedûného zatíÏení pÛsobícího v plo‰e sloupu do základu, doporuãuje se volit tfiídu betonu základu o jednu, maximálnû o dvû tfiídy niÏ‰í neÏ je tfiída betonu sloupu. Jinak je tfieba posoudit pfienesení soustfiedûného tlaku betonu sloupu na základovou patku a navrhnout pfiípadnou v˘ztuÏ na pfienesení pfiíãn˘ch tahÛ vznikajících z roznosu tohoto soustfiedûného zatíÏení. Tento pfiíspûvek byl vypracován za podpory VZ MSM 210000001.

Literatura: [1] prEN 1992-1-1: 2001 Navrhování betonov˘ch konstrukcí. âást 1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby (Final Draft – December 2003) [2] Litzner H. U.: Grundlagen der Bemessung nach Eurocode 2 – Vergleich mit DIN 1045 a DIN 4227. In : Betonkalender 1994, Ernst u. Sohn, str. 790–791

Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.. âVUT FSv, Kat. beton. konstrukcí a mostÛ 166 29 Praha 6, Thákurova 7 tel.: 224 354 633 fax: 233 335 797 e-mail: [email protected]

• Zafiadit beton do reÏimu posuzování shody dle § 6 NV 163/2002 Sb. • Urãit jasnû osobu (ÚNMZ?) jejíÏ v˘klad Zákona a NV bude závazn˘m pro v‰echny zúãastnûné strany vãetnû kontrolních orgánÛ (v˘robce, odbûratele, uÏivatele, autorizované osoby, âOI). • Vyfiadit z praxe jiÏ pfiekonané technické dokumenty, v nichÏ jsou definovány poÏadavky na beton (âSN 73 2400, âSN P ENV 206).

Ing. Vladimír Vesel˘ BETOTECH, s. r. o. 266 01 Beroun 660 tel.: 311 644 763, fax: 311 644 710 e-mail: [email protected] www.betotech.cz Ing. Michal ·tevula, Ph.D. Svaz v˘robcÛ betonu âR 140 00 Praha 4 tel./fax: 261 215 769 e-mail: [email protected], www.svb.cz

PREFABRIKOVAN¯ OBVODOV¯ PLÁ·Ë WEST BAY COMPLEX V DAUHÁ

skou akci ve státu Katar, která zahrnuje pûtihvûzdiãkov˘ hotel, dvacetiosmipodlaÏní kanceláfiskou budovu, apartmenty, radnici a pfiístavní budovy. Vnûj‰í vzhled v‰ech nov˘ch Ïelezobetonov˘ch objektÛ reflektuje rysy tradiãní katarské architektury.

V˘stavba prestiÏního West Bay Complex má b˘t ukonãena v ãervenci t.r. Jde o nejvût‰í a velice prestiÏní soukromou developer-

Obr. 3 Pohled na královské apartmá v 16. poschodí

Concrete Engineering International, Vol. 8, No. 2, Summer 2004, pp. 25–28

Obr. 2 Úprava povrchu betonového obvodového plá‰tû pemrlovan˘mi pásy Obr. 1 Detail povrchu betonu po otryskání pískem

60

B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

DOTAZY,

REAKCE

A

P¤IPOMÍNKY âTENÁ¤Ò DISCUSION BOARD

K

âLÁNKU „ALKALITA, DOTVAROVÁNÍ A SMR·ËOVÁNÍ P¤EDPJATÉHO BETONU“ PROF. ING. BOHUMÍRA VOVSA,

2 (3CaO⋅SiO2) + 6 H2O → 3CaO⋅2SiO2⋅3 H2O + 3 Ca(OH)2 2 (2CaO⋅SiO2) + 4 H2O → 3CaO⋅2SiO2⋅3 H2O + Ca(OH)2 Kationy alkalick˘ch kovÛ, Na+ a K+, jsou pfiítomny v portlandském cementu v kombinaci se síranov˘mi ionty a vytváfiejí obvykle tuh˘ roztok síranu sodno-draselného [2]. V pfiípadû, Ïe je alkálií více, neÏ odpovídá ekvivalentnímu mnoÏství síranov˘ch iontÛ, pak vznikají slínkové minerály typu Na2O⋅8CaO⋅3Al2O3 a K2O⋅CaO⋅SiO2. OkamÏitû po smísení cementu s vodou Na+ a K+ ionty a odpovídající mnoÏství síranov˘ch iontÛ pfiecházejí velmi rychle do roztoku v dÛsledku vysoké rozpustnosti alkalick˘ch síranÛ. Koncentrace Na+ a K+ iontÛ v roztoku, kter˘ vznikne ze zámûsové vody, je závislá na obsahu alkalick˘ch síranÛ v cementu a na vodním souãiniteli ãerstvého betonu. V dal‰í fázi hydratace také alkálie vázané ve slínkov˘ch minerálech typu Na2O⋅8CaO⋅3Al2O3 a K2O⋅CaO⋅SiO2 vstupují do kapalné fáze, tedy do roztoku [3]. Hodnota pH zámûsové vody vzroste bûhem prvních nûkolika minut z pÛvodní hodnoty 7 na hodnotu 12,4 a do tfií hodin od poãátku smísení cementu s vodou vzroste pH na maximální hodnotu okolo 12,9. Z poãátku hydratace odpovídá hodnota pH koncentraci hydroxidov˘ch iontÛ (OH-) nasyceného roztoku Ca(OH)2 (pH = 12,4), pozdûji se na zv˘‰ení koncentrace OHiontÛ podílí vznik hydroxidÛ sodného a draselného [4]. Hydroxidové ionty, které jsou v tzv. pórovém roztoku v betonu, vytváfiejí vhodné prostfiedí pro ocelovou v˘ztuÏ. Pfii koncentraci hydroxidov˘ch iontÛ, která odpovídá hodnotû pH > 9, je ocelová v˘ztuÏ pasivována. Prostfiedí cementového tmelu je tedy v˘hodné pro uloÏení v˘ztuÏn˘ch ocelov˘ch prvkÛ, protoÏe rychlost koroze je v tomto prostfiedí zanedlbatelná (vk = 0,1 µm/rok). Hydroxid vápenat˘ je sloÏka cementového tmelu, která nejdfiíve podléhá neutralizaãní reakci, a to jak kysel˘mi kapaln˘mi prostfiedími, tak i kyselinotvorn˘mi plyny [5]. Z kyselinotvorn˘ch plynÛ je souãástí bûÏné atmosféry oxid uhliãit˘ (CO2). Oxid sifiiãit˘ (SO2) a dal‰í kyselinotvorné plyny (napfi. HCl, HF, NOx) jsou díky souãasné legislativû a z ní vypl˘vajících opatfiení v ovzdu‰í v˘raznû omezovány. Neutralizaãní reakci hydroxidu vápenatého, naz˘B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

vanou karbonatací, lze popsat rovnicí Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O Sírany, napfi. obsaÏené v podzemních vodách, reagují rovnûÏ hydroxidem vápenat˘m podle rovnice Ca(OH)2 + Na2SO4 + 2 H2O → CaSO4⋅2H2O + 2 NaOH Vznikl˘ produkt, sádrovec CaSO4⋅2H2O, mÛÏe reagovat s hlinitanov˘mi sloÏkami cementového tmelu za tvorby ettringitu 3 CaSO4⋅2H2O + 3CaO⋅Al2O3⋅6H2O + + 19 H2O → 3CaO⋅Al2O3⋅3CaSO4⋅31H2O Je-li beton ukládán do prostfiedí, kde je nebezpeãí degradaãního napadení (zejména hydroxidu vápenatého), tj. styk s kyselinotvorn˘mi látkami nebo sírany, pak se velmi ãasto pouÏívají pfiímûsi, které reagují se vznikajícím hydroxidem vápenat˘m a vytváfiejí produkty, které mají pojivé vlastnosti, mají obdobné sloÏení jako produkty hydratace cementu a mají obdobnou korozní odolnost. Takové materiály jsou buì hydraulického charakteru, napfi. vysokopecní granulovaná struska, která sice obsahuje vápenaté slouãeniny, ale k reakci s vodou je tfieba prostfiedí, které vytváfií hydroxid vápenat˘ (struska je latentnû hydraulická), nebo pucolánového charakteru, napfi. elektrárenské popílky, kfiemiãité úlety, metakaolin, které vykazují tzv. pucolánovou aktivitu. Je to reakce reaktivního oxidu kfiemiãitého, oxidu hlinitého nebo reaktivních hlinitokfiemiãitanÛ s hydroxidem vápenat˘m za bûÏn˘ch teplot za vzniku slouãenin, které mají podobné sloÏení jako slouãeniny vzniklé hydratací portlandského cementu. V‰echny uvedené reakce, a to jak reakce degradaãní, tak i reakce hydraulick˘ch a pucolánov˘ch pfiímûsí, sniÏují obsah hydroxidov˘ch iontÛ v pórovém roztoku a následnû i obsah krystalického hydroxidu, tzv. portlanditu, uloÏeného v hydrataãních produktech cementu. Na obr. 1 je uvedena závislost koncentrace hydroxidu vápenatého na mnoÏství kfiemiãit˘ch úletÛ (mikrosiliky) v cementovém tmelu [6]. SníÏení obsahu hydroxidu vápenatého pfiídavkem reaktivních pfiímûsí je závislé na druhu pfiímûsi a velikosti jejích zrn. Pfiídavek kfiemiãit˘ch úletÛ, vzhledem k velikosti ãástic, má nejv˘raznûj‰í vliv na sníÏení obsahu hydroxidu vápenatého ze v‰ech v úvahu pfiipadajících pfiímûsí. V pfiípadû pouÏití pucolánov˘ch pfiímûsí s obsahem reaktivních hlinitokfiemiãitanÛ mÛÏe b˘t vyuÏita i pfiítomnost sodn˘ch nebo draseln˘ch iontÛ k tvorbû slouãe40 nin zeolitického charakteru. Z uveden˘ch skuteãností vypl˘vá, Ïe pfiídavek pfiímûsí hydraulic30 kého nebo pucolánového charakteru, sniÏuje obsah hydroxidov˘ch iontÛ, a tím vytváfií podmínky pro 20 prÛbûh v˘znamného korozního napadení ocelové v˘ztuÏe. Na Obsah Ca(OH)2 v betonu [%]

Dovoluji si uvést nûkolik poznámek ke kapitole Alkalita betonu, kterou uvádí Prof. Voves ve svém ãlánku [1]. Chtûla bych tûmito poznámkami upfiesnit pohled na uvedenou problematiku, pfiípadnû pfiedejít chybnému chápání této problematiky, neboÈ se jedná o obecn˘ vztah ocelová v˘ztuÏ – cementov˘ tmel. Portlandsk˘ cement je hydraulické pojivo, které obsahuje ãtyfii základní slínkové minerály C3S, β-C2S, C3A a C4AF (C=CaO, S= SiO2, A=Al2O3 a F=Fe2O3). Dále obsahuje do max. 1 % volného CaO (je v cementu neÏádoucí), alkálie do 1,5 % (Na2O a K2O), sádrovec jako regulátor tuhnutí a nûkteré dal‰í minoritní sloÏky. Pfii reakci s vodou dochází k hydrataci, kterou vznikají hydratované kfiemiãitany a hlinitany vápenaté a ettringit, kter˘ se pozdûji mûní na monosulfát. Pfii hydrataci silikátov˘ch slínkov˘ch minerálÛ, tj. C3S a β-C2S vzniká rovnûÏ hydroxid vápenat˘, kter˘ je v˘znamn˘m zdrojem hydroxidov˘ch iontÛ v pórovém roztoku cementového tmelu. Tyto reakce lze velmi zjednodu‰enû popsat chemick˘mi rovnicemi

DRSC.

Obr. 1 Úbytek obsahu hydroxidu vápenatého v závislosti na mnoÏství mikrosiliky v cementové pastû

• SANAC

E

3/2004

10

0 0

4

8 12 16 20 Obsah mikrosiliky [%]

24

61

DOTAZY,

REAKCE A DISCUSION BOARD

P¤IPOMÍNKY

druhé stranû je v‰ak nutno zdÛraznit, Ïe reaktivní pfiímûsi, zvlá‰tû ty, které mají velikost zrna pod 1 µ m zpÛsobí, Ïe cementov˘ tmel se stává nepropustn˘ pro vodu a kyslík, které jsou nezbytné pro katodovou reakci pfii elektrochemické korozi ocelové v˘ztuÏe. Ponûkud jiná situace je v pfiípadû pfiedpjatého betonu, kdy je injektáÏní malta vpravována do kanálku s pfiedpínací v˘ztuÏí. InjektáÏní malta musí mít vhodnou konzistenci a nelze ji hutnit. Proto je zásadnû pouÏívána cementová pasta pfiipravená z jednosloÏkového portlandského cementu bez pfiímûsí hydraulick˘ch nebo pucolánovû reagujících látek. Závûrem lze konstatovat, Ïe: • alkálie v betonu pfiispívají ke zv˘‰ení koncentrace hydroxidov˘ch iontÛ v pórovém roztoku cementového tmelu, • poskytují hydroxidové ionty, které vytváfiejí vhodné prostfiedí pro pasivaci ocelové v˘ztuÏe, • zpÛsobují alkáliové rozpínání kameniva v pfiípadû pfiítomnosti amorfních forem oxidu kfiemiãitého, napfi. opály, chalcedony apod., • obsah alkálií v cementu lze sníÏit pfii v˘robû v˘bûrem suroviny s omezen˘m obsahem alkalick˘ch slouãenin, • obsah alkálií se nesníÏí pfiídavkem hydraulick˘ch pfiímûsí, napfi. vysokopecní strusky, • obsah alkálií se v urãit˘ch pfiípadech mÛÏe sníÏit pouÏitím pucolánovû reagujících látek, zvlá‰tû s obsahem hlinitokfiemiãitanÛ, kdy vznikají slouãeniny zeolitického charakteru, • obsah hydroxidov˘ch iontÛ v cementovém tmelu v betonu není totoÏn˘ s obsahem sodn˘ch a draseln˘ch iontÛ, tedy s obsahem alkálií; pfieváÏná ãást hydroxidov˘ch iontÛ je ekvivalentní vápenat˘m iontÛm, • pfiítomnost kationÛ alkalick˘ch kovÛ, Na+ a K+ neznamená, Ïe

âTENÁ¤Ò

Literatura: [1] Voves B.: Alkalita, dotvarování a smr‰Èování pfiedpjatého betonu, BETON TKS, ã. 2, 2002, s. 60-61 [2] Lea F. M.: The Chemistry of Cement and Concrete, New York: Chemical Publishing comp., INC., 1971 [3] Hewlett P. C.: Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, Oxford: Butterworth-Heinemann, 1998 [4] Weidmann G., Lewis P., Reid N.: Structural materials, Oxford: Butterworth-Heinemann Ltd., 1994 [5] ·merda Z. a kol.: Îivotnost betonov˘ch staveb, Praha âKAIT, 1999 [6] Silica Fume in Concrete, propagaãní materiál Silica Fume Association, 2001, CD

musí b˘t pfiítomny hydroxidové ionty, tedy pH roztoku mÛÏe b˘t i neutrální, • roztoky jsou z hlediska obsahu H+ a OH- iontÛ kyselé a zásadité; zásadité mohou b˘t i roztoky, které neobsahují kationy alkalick˘ch kovÛ, nelze tedy ztotoÏÀovat pojem alkalita s pojmem zásaditost, • hydroxidové ionty vytváfiejí prostfiedí pro pasivitu ocelové v˘ztuÏe bez ohledu na to, zda je odpovídající kation alkalick˘ kov nebo vápník. Doc. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc. Ústav chemie, Fakulta stavební VUT v Brnû ÎiÏkova 17, 662 37 Brno tel.: 541 147 633, fax: 541 147 667 e-mail: [email protected]

SEMINÁ¤ PROGRAMY

PODPORY PODNIKÁNÍ – VYUÎITÍ STRUKTURÁLNÍCH FONDÒ EU VE STAVEBNICTVÍ Dne 1. kvûtna t.r. vstoupila âeská republika do Evropské unie. Tento historick˘ krok mûl, má a bude mít souvislosti v mnoha rovinách a dotkne se i na‰eho profesionálního Ïivota. âeská betonáfiská spoleãnost âSSI se rozhodla k lep‰í orientaci v aktuálních moÏnostech podpory podnikání v oblasti strukturálních fondÛ EU pfiispût uspofiádáním semináfie, kter˘ se konal 19. kvûtna v Masarykovû koleji v Praze. Na semináfii pfiedná‰eli zástupci Ministerstva prÛmyslu a obchodu âR a státní agentury CzechInvest, která je hlavním prostfiedníkem mezi EU a podnikateli pfii nakládání se strukturálními fondy EU a pfii ãerpání prostfiedkÛ státní podpory. Ing. Boris Halata, zástupce fieditele odboru podpory podnikání MPO, seznámil pfiítomné s programy podpory podnikání, které jsou financované ze státního rozpoãtu, JUDr. Ing. Bfietislav Grégr, fieditel odboru strukturálních fondÛ MPO, promluvil o Operaãním programu prÛmysl a podnikání 2004 aÏ 2006 (OPPP). Zástupci implementaãní agentury DIREKTA GROUP seznámili posluchaãe s praktick˘mi postupy, pfiípadn˘mi úskalími a náleÏitostmi spjat˘mi s podáváním vlastních projektÛ pro struk62

B

ETON

• TEC

turální fondy EU. Program semináfie doplnily informace o moÏnostech úvûrování projektÛ âeskomoravskou záruãní a rozvojovou bankou a komerãními bankami. Cel˘ semináfi byl koncipován tak, aby se jeho posluchaãi jasnû orientovali v ‰iroké ‰kále aktuálních moÏností a programÛ podpory podnikání a aby získali maximum konkrétních informací pouÏiteln˘ch ve stavebnictví a speciálnû v oboru betonového stavitelství a v˘roby stavebních hmot. K semináfii byl vydán sborník pfiednesen˘ch prezentací s aktuálnû platn˘mi podklady a pomÛckami pro pfiípravu pfiihlá‰ky k projektu. Programy podpory byly vyhlá‰eny 12. kvûtna 2004 a pfiíjem Ïádostí o dotace zapoãne od ãervence 2004. Aktuální informace hledejte na www.mpo.cz a www.czechinvest.org. Závûry, které zdÛraznil PhDr. Vladimír Koko‰ka ze spoleãnosti DIRECTA GROUP: • rozhoduje kvalita projektu a soulad se zadáním • s pfiípravou je tfieba zaãít hned • nezaváhat v první fázi, nejsnaÏ‰í je získat peníze na zaãátku programu • vyuÏít sluÏeb odborn˘ch firem pro pfiípravu projektÛ

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

NABÍDKA

A

POPTÁVKA

PRACOVNÍCH MÍST VACANCIES

VIN Consult, s. r. o. Projektová kancelář se zaměřením na dopravní a inženýrské stavby a statiku konstrukcí přijme nové spolupracovníky na pozice: •projektant–statik s autorizací pro posílení vedení společnosti •projektant–statik (konstrukce a mosty) •konstruktér pro železobetonové konstrukce (Allplan)

Naše firma se zabývá počítačovými simulacemi skutečného chování stavebních konstrukcí a pro svůj tým hledáme nové spolupracovníky se znalostmi problematiky numerického modelování. Požadujeme dobrou znalost AJ případně NJ, vysokoškolské vzdělání a znalost alespoň jednoho programovacího jazyka. Nabízíme práci na zajímavých mezinárodních projektech, platové ohodnocení dle dosažených výsledků.

Předpoklady: Ukončené vzdělání v oboru a znalost AJ nebo NJ.

Své nabídky se strukturovaným životopisem zasílejte elektronickou poštou na adresu [email protected]

Nabízíme: Práci v mladém kolektivu na domácích i zahraničních zakázkách, špičkové vybavení, možnost práce v zahraničí. Profesní růst a platové podmínky dle schopností uchazeče. Písemné nabídky zasílejte poštou nebo elektronickou poštou na adresu společnosti. VIN Consult, s.r.o. Jeremenkova 88/763 140 00 Praha 4 Email: [email protected]

Ing. Jan Margold – statik Projektová kanceláfi se zamûfiením na statiku konstrukcí PS hledá nové spolupracovníky – statiky a konstruktéry.

Člen firemní skupiny ILC

PoÏadujeme: pfiíslu‰né vzdûlání a znalost práce na PC Nabízíme: finanãní ohodnocení dle dosaÏen˘ch v˘sledkÛ

I Va‰e nabídka ãi poptávka pracovního místa mÛÏe b˘t na této stranû

SEMINÁ¤E, SEMINÁ¤E,

Nabídky za‰lete na e-mail: [email protected]

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

âR

B ETO N OV É KO N ST R U KC E V E X T R É M N Í C H P O D M Í N K ÁC H semináfi • úãinky poÏáru, extrémní chlad a horko • chemické látky • povodnû, seismicita pfiírodní a technická Termín a místo konání: 13. záfií 2004 – zmûna termínu, Masarykova kolej, Praha Kontakt: Sekretariát âBS, Samcova 1, 110 00 Praha tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected], www.cbz.cz P R AV D ù P O D O B N O ST P O R U ·OVÁ N Í KO N ST R U KC Í 1. celostátní konference Termín a místo konání: 6. a 7. fiíjna 2004, Stavební fak. VUT v Brnû Kontakt: Karin Vejvodová, Sukova 2, 602 00 Brno, tel.: 542 218 188 fax: 542 218 189, e-mail: vejvodová[email protected] kvejvodová@iol.cz, www.uam.cz/PPK2004 více viz. BETON TKS 2/2004 Z D ù N É A S M Í · E N É KO N ST R U KC E 3. konference • normy a metody navrhování zdûn˘ch konstrukcí • provádûní zdûn˘ch konstrukcí a poruchy • architektura zdûn˘ch konstrukcí • nové v˘robky a technologie Termín a místo konání: 20. fiíjna 2004, Brno Kontakt: Sekretariát âBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz B

ETON

• TEC

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

B ETO N OV É KO N ST R U KC E A U D R Î I T E L N ¯ R OZ VO J semináfi • environmentální aspekty navrhování betonov˘ch konstrukcí • Ïivotní cyklus, trvanlivost, pfiehled legislativy • demontovatelné konstrukce, recyklace betonu • nové moÏnosti technologie, vhodné druhy betonu • pfiíklady realizací a návrhÛ staveb sledujících trvale udrÏiteln˘ rozvoj Termín a místo konání: 2. listopadu 2004, Masarykova kolej, Praha Kontakt: Sekretariát âBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz L I F E C YC L E A S S E S S M E N T, B E H AV I O U R A N D P R O P E RT I E S O F CO N C R ET E A N D CO N C R ET E ST R U C T U R E S mezinárodní konference Termín a místo konání: 9. aÏ 11. listopadu 2004, St. fak. VUT v Brnû Kontakt: e-mail: [email protected], [email protected] www.fce.vutbr.cz/stm/lc2004, více viz. BETON TKS 1/2004 11 . B ETO N Á ¤ S K É D N Y 20 0 4 mezinárodní konference • architektura a design betonov˘ch konstrukcí • v˘znamné realizace • automatizace navrhování betonov˘ch konstrukcí • v˘zkum a navrhování • nové materiály a technologie betonov˘ch konstrukcí Termín a místo konání: 1. a 2. prosince, Kongresové centrum ALDIS, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát âBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz

• SANAC

E

3/2004

63

AKTUALITY TOPICAL

ZAHRANIâNÍ

SUBJECTS

A E S E 20 0 5 – A DVA N C E S I N E X P E R I M E N TA L ST R U C T U R A L E N G I N E E R I N G 1. mezinárodní konference • novel testing and measuring techniques in materials, members and structures • computer controlled experiments, modelling, size effect • statictical evaluation of test results, standardisation of testing procedures Termín a místo konání: 19. aÏ 21. ãervence 2005, Nagoya, Japonsko Kontakt: 1-1 Atsuta-nishimachi, Atsuta-ku, Nagoya 456-0036, Japan fax: +8152 683 7777, e-mail: [email protected] www.ncvb.or.jp/ncc_e, dále viz BETON TKS 1/2004

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

S E M C 20 0 4 – ST R U C T U R A L E N G I N E E R I N G , M EC H A N I C S A N D CO M P U TAT I O N 2. mezinárodní konference Termín a místo konání: 5. aÏ 7. ãervence 2004, Kapské mûsto, Jihoafrická republika e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 4/2003 CO M P O S I T E CO N ST R U C T I O N I N ST E E L A N D CO N C R ET E 2. mezinárodní konference Termín a místo konání: 18. aÏ 23. ãervence 2004, Mpumalanga, Jihoafrická republika e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 3/2003 U LT R A H I G H P E R F O R M A N C E CO N C R ET E mezinárodní symposium Termín a místo konání: 13. aÏ 15. záfií 2004, Kassel, SRN e-mail: [email protected] http://www.uni-kassel.de/uhpc2004/, dále viz BETON TKS 5/2003 M ET R O P O L I TA N H A B I T S A N D I N F R A ST R U C T U R E IABSE symposium Termín a místo konání: 22. aÏ 24. záfií 2004, ·anghaj, âína e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 4/2003 I A B M A S 20 0 4 – CO N F E R E N C E O N B R I D G E M A I N T E N A N C E , S A F ET Y A N D M A N AG E M E N T 2. mezinárodní konference Termín a místo konání: 19. aÏ 22. fiíjna 2004, Kyoto, Japonsko e-mail: [email protected] dále viz BETON TKS 3/2003 S EG M E N TA L CO N ST R U C T I O N I N CO N C R ET E fib symposium Termín a místo konání: 26. aÏ 29. listopadu 2004, New Delhi, Indie Kontakt: The Hon. Secretary, O.C., fib Symposium 2004, Construma Consultancy Pvt. Ltd., N-25, Chittaranjan Park, New Delhi-110019 India, fax: +9111 2627 2447, e-mail: [email protected] www.fib2004.com R O L E O F ST R U C T U R A L E N G I N E E R S TOWA R D S R E D U C T I O N O F P OV E RT Y IABSE konference Termín a místo konání: 19. aÏ 22. února 2005, New Delhi, Indie e-mail: [email protected], www.iabse.org dále viz BETON TKS 5/2003 B I B M CO N G R E S S – M E ET T H E F U T U R E O F P R EC A ST CO N C R ET E 18. mezinárodní kongres a v˘stava • marketing • applications • technology Termín a místo konání: 11. aÏ 14. kvûtna 2005, RAI Congress Centre v Amsterodamu, Nizozemsko Kontakt: BIBM Congress and Exhibition secretariat, Ir. A.P. Pielkenrood, P.O. Box 194, 3440 AD Woerden, The Netherlands fax: +31 348 484 475, e-mail: [email protected] www.bibm2005.com K E E P CO N C R ET E AT T R AC T I V E fib symposium Termín a místo konání: 22. aÏ 25. kvûtna 2005, Budape‰È, Maìarsko e-mail: [email protected] www.eat.bme.hu/fibsymp2005, dále viz BETON TKS 6/2003

64

B

ETON

• TEC

G LO B A L CO N ST R U C T I O N : U LT I M AT E CO N C R ET E O P P O RT U N I T I E S 6. mezinárodní kongres • cement combinations for durable concrete • concrete for transportation infrastructure • application of codes, design and regulations • achieving sustainability in construction • repair and renovation of concrete structures • use of foamed concrete in construction • admixtures – enhancing concrete performance • applications of nanotechnology in concrete design • role of concrete in nuclear facilities • young research forum Termín a místo konání: 5. aÏ 7. ãervence 2005, Dundee, Skotsko Kontakt: Professor R K Dhir OBE, CTU, University of Dundee Dundee DD1 4HN, Scotland UK, tel.: +441 382 344 347 fax: +441 382 345 524/344 816, e-mail: [email protected] www.ctucongress.co.uk ST R U C T U R A L CO N C R ET E A N D T I M E fib symposium • structural durability, theory, practice and research • reinforcement corrosion • concrete durability • time-dependent deformations in material and structures • strengthening, repair and adaptation of existing structures, practice and research • materials of the future • structures of the future Termín a místo konání: 21. aÏ 23. záfií 2005, Buenos Aires, Argentina Kontakt: nebyl zatím zvefiejnûn CO N C R ET E R E PA I R , R E H A B I L I TAT I O N A N D R ET R O F I T T I N G mezinárodní konference • concrete durability aspects • condition assessment of concrete structures • concrete repair, rehabilitation and retrofitting • performance monitoring and health assessment Termín a místo konání: 21. aÏ 23. listopadu 2005 Kapské mûsto, Jihoafrická republika Kontakt: H. Beushausen, Dept. of CE, Univ. of Cape Town Rondebosch 7701, South Africa, fax: +2721 689 7471 e-mail: [email protected]; F. Dehn, MFPA Leipzig GmbH Hans-Weigel-Strasse 2 B, D-04319 Leipzig, Germany fax: +49 341 6582 198, tel.: +49 341 6582 145 e-mail: [email protected], www.civil.uct.ac.za/iccrrr/ S ECO N D f i b CO N G R E S S Termín a místo konaní: 5. aÏ 8. ãervna 2006, Neapol, Itálie Kontakt: The Secretariat, 2006 fib Naples Congress fib ITALIA, Dept. of Structural Analysis and Design University of Naples Federico II, via Claudio 21 – 80125 Naples, Italy, fax: +39 081 768 3491 e-mail: [email protected], www.naples2006.com

H NOLOG I E

• KONSTR

U KC E

• SANAC

E

3/2004

ODBORNÉ ZAMĚŘENÍ A CÍL SEMINÁŘE Cílem semináře je informovat průřezově o provádění, materiálových aspektech a konstrukčních úpravách betonových konstrukcí vystavených extrémním mechanickým, chemickým a teplotním účinkům a vlivům, a to jak ve fázi návrhu nových konstrukcí, tak i u konstrukcí již realizovaných. Program bude sestaven zčásti z vyzvaných, klíčových přednášek expertů z ČR i ze zahraničí, kteří se chováním betonových konstrukcí v extrémních podmínkách systematicky zabývají, a zčásti z přednášek dalších odborníků, které budou vybrány na základě došlých anotací.

PŘEDBĚŽNÁ POZVÁNKA A VÝZVA K PŘIHLÁŠENÍ PŘEDNÁŠKY

Česká betonářská společnost ČSSI a ČBS Servis, s. r. o. www.cbz.cz

HLAVNÍ TEMATICKÉ OKRUHY Sledovanými vlivy a účinky na betonové konstrukce budou: A. Účinky požáru B. Extrémní chlad a horko C. Chemické látky D. Povodně E. Poddolování F. Nárazy a výbuchy G. Seismicita přírodní a technická PŘÍPRAVNÝ VÝBOR Doc. Ing. Petr Bouška, CSc. Ing. Isabela Bradáčová, CSc. Doc. Ing. Radim Čajka, CSc. Doc. Ing. Tomáš Klečka, CSc.

Seminář

BETONOVÉ KONSTRUKCE V EXTRÉMNÍCH PODMÍNKÁCH

Doc. Ing. Daniel Makovička, DrSc. Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc., předseda Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., místopředseda Doc. Ing. Jan L. Vítek, CSc.

PREZENTACE FIREM NA SEMINÁŘI Organizátor semináře nabízí projektovým, konzultačním a stavebním firmám a zvláště výrobcům speciálních výrobků a technologií pro ochranu a ošetřování betonu v extrémních podmínkách i dalším společnostem a organizacím možnost prezentace jejich činnosti a produktů ve sborníku přednášek i jinou formou. V případě Vašeho zájmu o firemní prezentaci vyplňte a zašlete nám přihlášku firemní prezentace uvedenou na webu a připojenou k zasílané pozvánce. Uzávěrka podkladů pro loga do sálu a pro inzeráty a PR články do sborníku je 25. srpna 2004. Uzávěrka přihlášek ostatních forem firemní prezentace je 5. září 2004.

NEJBLI

KONTAKTNÍ SPOJENÍ A DALŠÍ INFORMACE Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 Tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 E-mail: [email protected], www.cbz.cz

13. září 2004 Praha, Masarykova kolej ČVUT

ŽŠÍ A KCE

ODBORNÉ ZAMĚŘENÍ A NÁPLŇ KONFERENCE

ČBS

Třetí celostátní konference Zděné a smíšené konstrukce 2004 bude reprezentativní průřezovou akcí věnující se komplexně problematice zdiva, zděných a smíšených konstrukcí. Jejím cílem bude seznámit projektanty, pracovníky stavebních firem, producenty výrobků i investory a správce s technickými novinkami v oboru a se zaváděnými moderními technologiemi. Značná pozornost bude věnována navrhování zděných konstrukcí, kombinování materiálů a tomu odpovídajícím technologiím. Na konferenci dostanou velký prostor architektura zděných a smíšených budov a konstrukcí a příklady zdařilých a inspirativních realizací. Součástí konference bude doprovodná výstava firem působících v oboru zděných a smíšených konstrukcí se zaměřením na architekturu a moderní pomocné prvky pro tyto konstrukce.

V ROC E

2004

PŘEDBĚŽNÁ POZVÁNKA A VÝZVA K PŘIHLÁŠENÍ PŘEDNÁŠKY

Česká betonářská společnost ČSSI a ČBS Servis, s. r. o. www.cbz.cz Spolupráce: Cihlářský svaz Čech a Moravy Kloknerův ústav ČVUT v Praze

TEMATICKÉ OKRUHY • Normy a metody navrhování zděných konstrukcí • Zděné konstrukce, jejich provádění a poruchy • Architektura zděných konstrukcí, realizace • Nové výrobky a technologie PŘÍPRAVNÝ VÝBOR Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. Ing. Antonín Horský Doc. Ing. Tomáš Klečka, CSc.

3. konference

ZDĚNÉ A SMÍŠENÉ KONSTRUKCE 2004

Doc. Ing. Karel Lorenz, CSc., předseda Ing. Jiří Matějka, CSc. Ing. Dimitrij Pume, DrSc. Prof. RNDr.Ing. Petr Štěpánek, CSc. Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., místopředseda Ing. Vladimír Tomis KONTAKTNÍ SPOJENÍ A DALŠÍ INFORMACE Pro podrobné informace o konání konference, její odborné náplni a možnostech firemní prezentace se obracejte na: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 Tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 E-mail: [email protected], www.cbz.cz

20. října 2004 Brno, Výstaviště, Pavilon A3, Sál Morava

S VA Z

V¯ROBCÒ CEMENTU

S VA Z

V ¯ROBC Ò B ETON U

âESKÁ

âR

âR

B ETONÁ¤SK Á SP OLEâ NOST

SDRUÎENÍ

âSSI

P R O S A N AC E B E T O N O V ¯ C H K O N S T R U K C Í

S A N A C E

Recommend Documents