SANACE A ZESILOVÁNÍ BETONOV CH KONSTRUKCÍ, METODY, TECHNOLOGICKÉ POSTUPY, P ÍKLADY. Garant: Doc. Ing. Jan Tomek, CSc

SANACE A ZESILOVÁNÍ BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ, METODY, TECHNOLOGICKÉ POSTUPY, P¤ÍKLADY

Garant: Doc. Ing. Jan Tomek, CSc.

75

ZESÍLENÍ STROPU NÁKUPNÍHO CENTRA AUPARK V BRATISLAVù UHLÍKOV¯MI LAMELAMI MBT MBRACE STRENGTHENING BY MEANS OF MBT MBRACE CARBON PLATES OF THE CEILING OF THE AUPARK SHOPPING CENTRE IN BRATISLAVA

Ing. Jifií Litera MBT Stavební hmoty s.r.o., K Májovu 1244, Chrudim 537 01, tel. 0602 261178, e-mail: [email protected]; www.mbtsh.cz Poboãka Brno, tel./fax 05 43213108 Anotace: Pfiíspûvek informuje o zesilování stropní konstrukce systémem MBT MBrace. Technologie externû lepené uhlíkové v˘ztuÏe je popsána od návrhu (v˘poãtov˘ program) aÏ do postupÛ pfii aplikaci. Na závûr je popsáno fie‰ení pfiímopojíÏdûné izolace CONIDECK na stfie‰e jmenovaného objektu. Abstract: The paper describes the strengthening of a ceiling structure by the MBT MBrace system. The technology of externally glued on carbon reinforcement is described, from the design (computer program) up to the application procedures. In conclusion, the use of the CONIDEC insulation on the roof of the AUPARK shopping centre in Bratislava is described. POPIS REALIZOVANÉ STAVBY Stavba AUPARK se v loÀském roce stala jednou z velk˘ch akcí realizovan˘ch v hlavním mûstû Slovenska, v Bratislavû. Na bfiehu Dunaje, nedaleko v˘stavního areálu „Incheba" vyrostl nákupní komplex, s multiplexem a nespoãtem obchodÛ a parkovacích míst v podzemí, nadzemí i na stfie‰e. Nosná konstrukce objektu byla navrÏena jako Ïelezobetonov˘ skelet se skryt˘mi prÛvlaky, resp. s hfiibov˘mi hlavicemi v místû zv˘‰eného namáhání. Stropy byly dimenzovány na uÏitné zatíÏení dle poÏadavku investora objektu. Necel˘ pÛlrok pfied otevfiením do‰lo ov‰em ke zmûnû (v˘raznému nav˘‰ení) v zatíÏení, coÏ vedlo statika k rozhodnutí, dodateãnû vyztuÏit stropní konstrukci v inkriminovan˘ch místech. Jako nejschÛdnûj‰í varianta se v‰em jevilo klasické podepfiení ocelov˘mi ro‰ty a sloupy. Háãek tkvûl ov‰em v tom, Ïe toto majestátní sloupoví v parkovacím suterénu by v˘raznû sníÏilo parkovací a dopravní plochu v obchodním komplexu. Navíc jiÏ byly prakticky hotové rozvody klimatizace a médií, kotvené na spodní líc stropní konstrukce. DemontáÏ by znamenala v˘znamnou ãasovou a finanãní ztrátu. TECHNICKÉ ¤E·ENÍ – EXTERNù LEPENÁ UHLÍKOVÁ V¯ZTUÎ MBT MBRACE Technické a ekonomické fie‰ení, které bylo nakonec realizováno ve spolupráci poboãek firmy MBT v âechách (MBT Stavební hmoty s.r.o.) a na Slovensku (SKW-MBT Slovensko s.r.o.), pfiineslo nûkolik zajímav˘ch poznatkÛ, resp. potvrzení teorií v praxi. Pro zesílení konstrukce v tahu za ohybu byl zvolen systém MBT MBrace, tj. externû lepená uhlíková v˘ztuÏ – uhlíkové lamely. Ze statického posudku pro zv˘‰ené zatíÏení vze‰lé vnitfiní síly byly pouÏity v rámci „Návrhového dimenzaãního programu firmy 76

MBT" a pomûrnû jednodu‰e byly stanoveny prÛfiezy pouÏívan˘ch uhlíkov˘ch lamel CFK S & P, jejich kotevní délka. Samozfiejmû v‰e nebylo tak úplnû jednoduché, jak se zdá. V˘znamn˘m problémem se stal prÛhyb konstrukce a vlastní mnoÏství navrÏené externû lepené uhlíkové v˘ztuÏe. Pro co nejlep‰í vyuÏití lamel je v˘hodné, aby se co nejvíce sníÏilo zatíÏení, pÛsobící na konstrukci v okamÏiku zesilovacích prací, tj. pfii lepení lamel. Jedin˘m moÏn˘m fie‰ením bylo odbourání betonové mazaniny (potûru) na stropní konstrukci. Tato skuteãnost umoÏnila statikÛm i splnûní kritéria prÛhybu, kdy se provedlo spfiaÏení stávajíc stropní konstrukce a novû nabetonované desky, ov‰em aÏ po nalepení a aktivaci lamel. POPIS NÁVRHOVÉHO PROGRAMU Program pracující pod systémem Windows umoÏÀuje uÏivateli velmi jednoduchou formou zadat základní prÛfiezové charakteristiky a definovat stávající vyztuÏení posuzovaného prÛfiezu. Dal‰ím krokem je zadání typu a druhu v˘ztuÏe a betonu. K dispozici je menu v âR a SR bûÏnû pouÏívan˘ch tfiíd oceli s odpovídajícím v˘poãtov˘m namáháním. TotéÏ platí i pro beton. UÏivatel si mÛÏe vybrat z nabídky a nebo si zvolit manuální zadání dat, dostupn˘ch napfi. z diagnostiky konstrukce v rámci stavebního prÛzkumu. Po zvolení typu uhlíkové v˘ztuÏe (lamel) a po zadání momentÛ od úãinku zatíÏení program zahájí iteraci-stanovení podmínek rovnováhy vnitfiních sil. Prvotním v˘stupem je návrh (poãet a prÛfiez lamel) a pfii splnûní podmínek rovnováhy program vykreslí pfietvofiení po prÛfiezu a napûtí. Pfii splnûní poÏadovan˘ch kritérií jsou dal‰ími kroky posouzení kotevní oblasti (stanovení minimální kotevní délky) a posouzení na smyk.

Pfiíprava a rozmûfiení lamel

77

Aplikace lamely MBT MBrace

➀

➁

➂ Pohled na nalepené lamely MBT MBrace (1,2,3) Pohled na kfiíÏení lamel MBT MBrace

78

V‰e je v souladu s metodikou v˘poãtu dle EC 2. V kaÏdém okamÏiku zadávání dat ãi posuzování je k dispozici plnohodnotn˘ popis probíhající operace. Ve‰keré prostfiedí je v ãeské lokalizaci. V˘sledek v˘poãtu je moÏné vytisknout (vãetnû grafÛ) a popfi. pouÏít v jin˘ch programech. Software umoÏÀuje velmi rychle stanovit poãet lamel a ten dále optimalizovat. POSTUP PRACÍ Zatímco v suterénu probíhalo ãi‰tûní stropu pro lepení lamel, na stropní konstrukci se zapoãalo s odbouráváním stávající betonové mazaniny (je nutno fiíci, velmi nekvalitní). Po odbourání se pfiikroãilo k lepení lamel. To tedy probíhalo na odtíÏené konstrukci, coÏ byl jeden z faktorÛ úsporného návrhu. Byly pouÏívány CFK lamely S & P 150/2000, ‰ífiky 50 a 60 mm, o tlou‰Èce 1,2 a 1,4 mm. Pro lepení a pro vyrovnání podkladu se pouÏívalo epoxidové thixotropní lepidlo MBrace (Concresive 1421). Po nalepení lamel se do stropní konstrukce osadily trny (opût lepené stejn˘m lepidlem). K tûmto trnÛm se pfiivafiila ocelová síÈ, nahrazující horní v˘ztuÏ, doplnûnou pfiíloÏkami v taÏené oblasti. Pro dÛkladné spojení staré desky s nov˘m betonem (pro zaji‰tûní statického spolupÛsobení) se betonáÏ realizovala pfies speciální spojovací epoxidov˘ mÛstek Concresive 1002. Vzhledem k plo‰e 3.000 m2 a prÛbûÏné betonáÏi byl zvolen pomal˘ typ, kter˘ i v letních mûsících umoÏÀuje dobu zpracovatelnosti pfies 60 minut. Na plochu odpovídající jednomu zábûru se stûrkou a váleãkem naneslo potfiebné mnoÏství epoxidového spojovacího mÛstku (1,8 –2,5 kg/m2), poté dûlníci v obuvi s hfieby osadily a pfiivafiily sítû na trny a teprve pak se zapoãalo s betonáÏí. Celková doba realizace díla (pfiíprava, lepení lamel a betonáÏ desky) probûhla v ãervenci a srpnu 2001. P¤ÍMO POJÍÎDùNÁ IZOLACE ST¤ECHY - CONIDECK PfiímopojíÏdûná stfie‰ní izolace CONIDECK byla fie‰ena v rámci náhrady pÛvodnû uvaÏované zámkové dlaÏby, která pomûrnû znaãnû pfiitûÏovala konstrukci. Aby se minimalizovaly ãasové prostoje, zpÛsobené vrtochy nastávajícího podzimu, byl po uváÏení v‰ech pro a proti vybrán systém, kde hydroizolaãní vrstva je tvofiena

Nástfiik izolaãní membrány Conipur 255

79

Aplikace UV-odolného nátûru Conipur 258

Finální povrch CONIDECK

80

strojnû, za horka stfiíkanou polyuretanovou membránou CONIPUR 255. Její v˘hodou je nejen velmi vysoká pruÏnost a dal‰í mechanické vlastnosti, n˘brÏ i schopnost vytvrzení do cca.15 sekund po nástfiiku na konstrukci. Bez nadsázky lze fiíci, Ïe izolaci lze stfiíkat do první de‰Èové kapky. Na takto provedenou stfiíkanou izolaci se pojíÏdûné souvrství CONIDECK E-F (vãetnû vodorovného dopravního znaãení). Co je pfiesnû CONIDECK E-F? Jedná se o pfiímopojíÏdûnou izolaci, pfieklenující trhliny v podkladu. Celková tlou‰Èka systému je v závislosti na tlou‰Èce pruÏné izolaãní vrstvy 4-5 mm. NejdÛleÏitûj‰í ãástí souvrství je za tepla strojnû stfiíkaná polyuretanová membrána Conipur 255 s prÛtaÏností 400%. Lze ji aplikovat na vodorovné i svislé konstrukce jako bezespárou izolaci. Aby ov‰em bylo moÏno tuto izolaci pfiímo pojíÏdût osobními automobily, je nutné ji opatfiit pruÏnou obrusnou vrstvou Conipur 267F s následn˘m posypem vysu‰en˘m kfiemiãit˘m pískem k docílení protiskluzné struktury povrchu. Pro zlep‰ení estetického vzhledu (odli‰ení komunikaãních ploch a parkovacích stání) se celé souvrství v koneãné fázi pfietírá UV-odoln˘m (Conipur 258) nátûrem. Údaje o technologiích Uhlíkové lamely CFK S & P 150/2000 (50 a 60 mm/1,2 a 1,4 mm) Lepidlo MBT MBrace Spojovací mÛstek Concresive 1002 Systém CONIDECK

2.500 m 960 kg 5.800 kg 3.000 m2

ZÁVùREâNÉ ZHODNOCENÍ Tato stavba ukázala, Ïe i pfii novostavbách dochází pfii zmûnû uvaÏovaného zatíÏení k nutnosti fie‰it, jak technicky a hospodárnû pfienést dodateãné zatíÏení a zároveÀ tím neomezit stavbu jako takovou (dopravní kapacitu, obsluÏnost, estetiku,…). Systémy MBT – MBT MBrace a CONIDECK plnû prokázaly své opodstatnûní na trhu speciálních stavebních materiálÛ a v koneãné fázi pfiispûly nemalou mûrou ke zdárnému dokonãení prestiÏní zakázky. Dík patfií statikÛm i realizaãní firmû za preciznû odvedenou práci.

81

REKONSTRUKCE JANÁâKOVA DIVADLA – DOKONâENÍ 1. ETAPY RECONSTRUCTION OF JANÁâEK OPERA HOUSE – COMPLETION OF THE FIRST STAGE Ing. Jan Perla JAPE-projekt, spol. s r.o., tfi. Gen. Píky 9, 613 00 Brno tel: 05/32043541, fax: 05/32043591 Anotace: Oprava a zesílení po‰kozen˘ch ãástí konstrukcí vstupních prostor, hledi‰tû a suterénu budovy Janáãkova divadla v Brnû, tj. Ïelezobetonového skeletu ve stáfií necel˘ch ãtyfiiceti let. Ukonãení 1. etapy rekonstrukãních prací. Prognóza stavu zb˘vajících ãástí objektu. Abstract: Repair and strengthening of the damaged parts of the entrance, auditorium and basement structures of the Janáãek Opera House in Brno, i.e. of a not quite 40 years old reinforced concrete frame. Completion of the first stage of reconstruction. Estimation of the condition of the building’s remaining parts. 1. ÚVOD V polovinû záfií loÀského roku (tj. roku 2001) byl slavnostním koncertem znám˘ch operních árií zahájen provoz v novém hledi‰ti Janáãkova divadla v Brnû, coÏ byla symbolická teãka zakonãující 1. etapu rekonstrukce, která probíhala zejména ve dvou diva-

Obr. 1 – celkov˘ pohled na hlavní vstup se ‰tíhl˘mi betonov˘mi sloupy

82

delních prázdninách (mezi sezónami 2000/2001 a 2001/2002). Dokonãena tak byla oprava viditelnû nejpo‰kozenûj‰ích ãástí konstrukce objektu – tj. teras okolo divadla, vstupního schodi‰tû a po‰kozen˘ch ãástí konstrukce v obvodovém plá‰ti. Stav betonov˘ch konstrukcí byl v nûkter˘ch ãástech vyslovenû Ïalostn˘ aÏ tristní, coÏ bylo zpÛsobeno zejména neprovádûním prakticky Ïádné nároãnûj‰í údrÏby objektu, nemluvû o zásadních opravách poruch a technologick˘ch i projekãních vad v˘stavby. Nûkteré stavební poruchy tak pfierostly ve staticky závaÏné poruchy stavebních konstrukcí, kdy byla postupnû vyãerpávána Ïivotnost betonov˘ch konstrukcí a v˘razn˘m zpÛsobem tak sniÏována spolehlivost dílãích konstrukãních prvkÛ. Nûkteré ãásti konstrukce se takto dostaly aÏ do kategorie, kdy nebylo moÏné vylouãit i bezprostfiední hrozbu na po‰kození zdraví a majetku osob. Proto byla v roce 2000 zahájena postupná obnova a revitalizace nosné konstrukce s cílem obnovit provoz a bezpeãnost divadla, aby v roce 2004 u pfiíleÏitosti 150. v˘roãí narození mistra Leo‰e Janáãka a 100. v˘roãí uvedení jeho opery „Její pastorkyÀa" byla divadlo obnoveno ve své slavnostní podobû. 2. HISTORIE OBJEKTU Stávající objekt Janáãkova divadla byl postaven na místû pÛvodního hradebního pfiíkopu, pfii jehoÏ likvidaci zde byly v období 1865 aÏ 67 postaveny, v rámci v˘stavby OkruÏní tfiídy, bloky bytov˘ch domÛ, z nichÏ dva pfieÏily i letecké nálety, ale pro v˘stavbu divadla musely b˘t strÏeny. V˘stavbû divadla padla za obûÈ i fiada stromÛ v parku, tfiípatrov˘ dÛm na rohu ulic Jezuitská a Rooseveltova a rovnûÏ funkcionalistická Zemanova kavárna (její kopie byla po roce 1990 postavena v parku naproti divadla, pfies ulici Jezuitskou). Budova divadla má pÛdorys pfiibliÏnû 51,0 × 96,0 m a v˘‰kovû je rozdûlena do sedmi podlaÏí o rÛzn˘ch v˘‰kov˘ch úrovních. Celková v˘‰ka objektu od základové spáry po stfiechu nad jevi‰tními tahy (nejvy‰‰ím místem zastfie‰ení) je zhruba 42,0 m. Nosnou konstrukcí je monolitick˘ Ïelezobetonov˘ skelet s obousmûrn˘mi prÛvlakov˘mi ro‰ty a kfiíÏem armovan˘mi deskami, pfii vût‰ích rozpûtím potom trámov˘ strop, s trámy koncipovan˘mi spí‰e jako Ïebra. Zastfie‰ení nad hledi‰tûm s pfiiléhajícím foyerem a jevi‰tûm je z atypick˘ch ocelov˘ch pfiíhradov˘ch vazníkÛ. Obvodov˘ plá‰È je vyzdívan˘ a vyná‰en˘ betonovou konstrukcí, stejnû jako vnitfiní v˘plÀové zdivo a pfiíãky. Realizace novostavby byla zahájena dne 1.7. 1960 v˘kopem zeminy pro stavební jámu, hrubá stavba byla dokonãena ve druhém ãtvrtletí r. 1962, technologie jevi‰tní ãásti byla dokonãena k 31. lednu 1965 a pfiedána do zku‰ebního provozu dne 15. února 1965, hledi‰tní ãást se zbytkem objektu byla dokonãena v ãervenci 1965 a dne 30. ãervence 1965 byla kompletní budova pfiedána uÏivateli – tehdej‰ímu Státnímu divadlu v Brnû. Dne 2.10. 1965 byl operou Leo‰e Janáãka „Pfiíhody li‰ky Bystrou‰ky" zahájen provoz v novém divadle v Brnû. 3. STAV KONSTRUKCÍ A PRÒZKUM OBJEKTU Vlastní objekt byl podle dobového tisku dokonãen ve vzorné kvalitû a dodavatel stavby (n.p. Pozemní stavby Brno) dokonce obdrÏel ¤ád práce. Pfiesto, jak se zjistilo pozdûj‰ím prÛzkumem a zejména pfii vlastní realizaci rekonstrukce, nebyla na stavbû bûÏnû dodrÏována technologická kázeÀ, ani tehdy platné státní normy. Na stavu konstrukcí se podepsalo i nûkolik chyb projekãního návrhu, zejména rozhodnutí o zaloÏení na ‰tûrkopískovém pol‰táfii, kter˘ byl navrÏen ve více v˘‰kov˘ch úrovních podle úrovní suterénních prostor (zejména pod jevi‰tûm je v˘razné prohloubení pro toãnu a propadla). Pol‰táfi dále 83

musel zohledÀovat rÛzné intenzity pfiitíÏení horní stavbou a rÛznorodé zeminy v podloÏí, která byla jiÏ od stfiedovûku pfiemísÈována a po‰kozována vznikem a poté úpravami opevÀovacího systému, zejména hradebního pfiíkopu, okolo historické ãásti mûsta. Postupn˘m pfietváfiením (konsolidaãním sedáním) hutnûn˘ch ‰tûrkopískov˘ch pol‰táfiÛ docházelo k nerovnomûrnému dosedání objektu, poru‰ování kanalizaãních svodÛ a leÏat˘ch pfiípojek. Tím bylo podloÏí promáãeno a následnû dále pfietváfieno. Vlivem nerovnomûrného dosedání se konstrukce v kloubov˘ch dilatacích pfiedsazen˘ch schodi‰È a venkovních teras pootáãela, coÏ vedlo k poruchám asfaltov˘ch stfie‰ních plá‰ÈÛ s dlouhodob˘m zatékáním do betonov˘ch konstrukcí. ProtoÏe nebyly finanãní prostfiedky na opravy (objekt byl nedávno dokonãen˘ a stavba se pfiece dokonãila ve vzorné kvalitû) provedla údrÏba objektu „nezbytné opravy" pouze pod hlavním schodi‰tûm, kde pod betonovou konstrukci zabudovala vnitfiní pfiístfie‰ek z vlnitého plechu a v nejniωím místû provedla okap se svodem do vnitfiní podlahové vpusti (pfii vût‰ích de‰tích tak na podlaze ve skladu kost˘mÛ zÛstávala stát voda). V ostatních pfiípadech prÛsaky vody tolik nevadily, takÏe betonová konstrukce byla po‰kozena dlouhodob˘m pÛsobením vody (pod stropy visely „krápníky") a v netemperovan˘ch ãástech i naru‰ena mrazem. Betonáfiská v˘ztuÏ byla v tûchto pfiípadech na poãátku 2. stupnû korozního po‰kození, pfiíp. dokonce jiÏ ve 3. stupni (tj. v jejím hloubkovém a vrstevnatém rozpadu). Od roku 1995 byly za provozu divadla provádûny prÛzkumné práce za úãelem zji‰tûní míry a rozsahu poruch a po‰kození objektu. Na poãátku roku 1998 bylo rozhodnuto o opravû nejvíce po‰kozen˘ch ãástí budovy, konkrétnû o pfiedsazeném hlavním schodi‰ti a terasách do sadÛ a do ulice Jezuitská. Zjednodu‰en˘m materiálov˘m prÛzkumem byla pevnost betonu stanovena jako tfi. B20, ale zároveÀ bylo konstatováno, Ïe kvalita betonu je vlivem staveni‰tní pfiípravy betonu znaãnû kolísavá. Kvalita betonu odpovídající tfi. B20 byla pfii vlastním provádûní opravy zji‰tûna pouze na nûkter˘ch místech, ale s velk˘m rozptylem modulu pruÏnosti (statick˘ modul pruÏnosti byl pfii zkou‰kách na válcov˘ch v˘vrtech od 17,0 do 27,0 GPa). Je‰tû vût‰í rozptyl mûly hodnoty tahové pevnosti povrchov˘ch vrstev betonu v rozsahu od 0,3 do 3,4 MPa. Na ‰ikmé konstrukci pfiedsazeného schodi‰tû byla pro desky a trámy dokonce zji‰tûna pevnost betonu odpovídající pouze tfi. B12,5. PrÛzkumn˘mi pracemi a odkrytím konstrukce pfii provádûní opravy byly zji‰tûny následující poruchy na nosn˘ch konstrukcích: • poru‰ení desek smr‰Èovacími trhlinami pfies cel˘ betonov˘ prÛfiez prakticky v kaÏdém poli mezi trámy u teras a pfiedsazen˘ch schodi‰È (min. jedna trhlina v poli) • protékání asfaltov˘ch izolací nad deskami teras a schodi‰È v místû jejich potrhání objemov˘mi zmûnami betonu od smr‰Èování a od teplotního namáhání (postupn˘m poru‰ením taÏnosti asfaltov˘ch lepenek nad cyklicky pracujícími, pÛvodnû smr‰Èovacími, trhlinami) s následn˘m po‰kozením betonov˘ch konstrukcí (mrazem i louhováním vápenn˘ch sloÏek cementového tmelu) • karbonatace betonu prakticky v celé v˘‰ce tenk˘ch konstrukcí stropních a schodi‰Èov˘ch desek (zejména na terasách a pfiedsazen˘ch schodi‰tích) • poru‰ení konzol na sloupech hlavního objektu ‰ikm˘mi smykov˘mi trhlinami v místû uloÏení dilataãního prÛvlaku samostatné ãásti teras • trhliny na nûkter˘ch kruhov˘ch sloupech vzniklé pfiekroãením tahov˘ch pevností betonu a jejich nedostateãn˘m vyztuÏením od vynucen˘ch pfietvofiení stropních konstrukcí v místû napojení prÛvlakÛ dvou rozdíln˘ch v˘‰kov˘ch úrovní teras u zadního prÛãelí (smûrem k replice Zemanovy kavárny) 84

• nevhodn˘ návrh nûkter˘ch konstrukãních detailÛ, coÏ se napfi. projevilo poklesem konzoly prÛvlaku v kfiíÏení dilatací terasy do parku s celkovou dilatací hlavní budovy divadla. (nevhodné projekãní fie‰ení pfii osazení dilataãního prÛvlaku na ozub nadmûrnû vyloÏené konzoly) • nekvalitní provedení Ïelezáfisk˘ch prací (zejména nedostateãné krytí v˘ztuÏe, místy chybûjící tfimínky – zejména ve sloupech) • nekvalitní provedení betonáfisk˘ch prací se znaãnû kolísavou kvalitou betonu (vlivem staveni‰tní v˘roby betonov˘ch smûsí a nedostateãného hutnûní uloÏen˘ch betonov˘ch smûsí) a zejména mezerovit˘ beton v místû pracovních spár svisl˘ch konstrukcí – napfi. ve dvou sloupech pod zadním prÛãelím byla ãást konstrukce, která se po odstranûní dodateãného povrchového zatfiení cementov˘m mlékem jevila jako velk˘ mezerovit˘ slepenec oblázkÛ a cementu • nedodrÏení tolerancí rozmûrÛ betonov˘ch konstrukcí a rozsáhlé nedodrÏení tolerancí rovinnosti monolitick˘ch betonov˘ch povrchÛ, s ãímÏ souvisela následná technologická nekázeÀ provádûní kamenick˘ch prací (napfi. byl na více místech „pfiekáÏející" beton osekán aÏ na v˘ztuÏ, která tak byla ponechána vlivu povûtrnosti a sráÏkové vody) • jemná koroze na prakticky v‰ech v˘ztuÏn˘ch betonáfisk˘ch prutech, která v nûkolika místech pfiecházela do rozsáhlé koroze obnaÏené betonáfiské v˘ztuÏe (napfi. kotevní oblast horní v˘ztuÏe kfiíÏem armovan˘ch stropních desek byla na bocích prÛvlakÛ prakticky zniãena z dÛvodu odsekání betonov˘ch povrchÛ pfii kamenick˘ch pracích, anebo kotevní v˘ztuÏ v patách ‰tíhl˘ch sloupÛ byla silnû naru‰ena od pÛsobení vody a mrazu) • v nûkter˘ch ãástech nedodrÏení projektu – napfi. v místû dilatace terasy na ozub prÛvlaku byl ozub zaji‰Èující kloub vypu‰tûn a kloub „simulován" zaklesnutím v˘ztuÏe Provûfiením pÛvodních v˘kresÛ a zejména statického v˘poãtu jsme dále zjistili následující skuteãnosti: – nesprávn˘ projekãní návrh nûkter˘ch prÛfiezÛ na mezní stav únosnosti od ohybov˘ch momentÛ (napfi. nedostateãné mnoÏství ohybové v˘ztuÏe v prÛvlacích pod hledi‰tûm a trámech pod ‰ikmou deskou pfiedsazeného hlavního schodi‰tû) – neprovedení podrobného v˘poãtu vzpûru u nadmûrnû ‰tíhl˘ch betonov˘ch sloupÛ u slavnostního vstupu (sníÏení únosnosti pfii zatíÏení normálov˘mi silami s pouh˘m odhadem vlivu vzpûru redukcí plochy prÛfiezu) – nebylo provádûno posouzení prakticky Ïádn˘ch betonov˘ch vodorovn˘ch konstrukcí na mezní stav pouÏitelnosti, tj. ovûfiení prÛhybÛ nosn˘ch konstrukcí, které jsou dnes viditelnû prohnuty (provû‰eny) Podrobnûji bylo o mnoÏství poruch pojednáno v pfiedcházejícím ãlánku a roz‰ifiující pfiedná‰ce pfii posledním roãníku tohoto sympozia (viz [8]). 4. SANACE BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ A ODSTRANùNÍ VAD Na obou pfiedsazen˘ch schodi‰tích (hlavním slavnostním i zadním sluÏebním) byla provedena klasická sanace zesílením únosnosti prÛfiezÛ ‰ikm˘ch (a silnû po‰kozen˘ch) desek spfiaÏením s nadbetonovanou deskou z modifikovaného betonu tfi. B25 (pfiidány pfiísady pro zv˘‰ení pfiilnavosti k povrchu a alkáliím odolná sklenûná vlákna CemFill). Silnûji po‰kozená v˘ztuÏ ‰ikm˘ch trámÛ byla posílena pfiíloÏkami, které byly tepelnû aktivovány a ochránûny proti korozi a poÏáru stfiíkanou cementovou omítkou 85

jakosti betonu tfi. B25. Silnû po‰kozené stropní desky terasy podél parku byly posíleny novou deskou z betonu tfi. B25, nadbetonovanou nad stávající desku, ale bez jejich vzájemného spolupÛsobení. Krátké konzoly vyloÏené z jednotliv˘ch sloupÛ pro vyná‰ení obvodového prÛvlaku dilataãních celkÛ boãních teras byly sanovány pfiídavnou ocelovou bandáÏí, která byla aktivována teplem a navrÏena na ve‰keré úãinky od stfie‰ní pochÛzí konstrukce okolních teras. Korozní a poÏární ochrana zesilující ocelové bandáÏe byla provedena stfiíkanou cementovou maltou. PrÛhybem po‰kozená konzola prÛvlaku v místû pfiíãné dilatace byla sanována podchycením ocelov˘m, dodateãnû vsazen˘m, sloupkem, kter˘ byl aktivován pomocí klínÛ naráÏen˘ch po základové patce. ZaloÏení dodateãné patky bylo provedeno na dvou ‰ikm˘ch mikropilotách, které byly nepfiíznivû uklonûny, a proto byly zaji‰tûny tahovou mikropilotou jako kotvou pod základy stávajícího objektu. Trhliny na mnohoúhelníkov˘ch sloupech v místû vetknutí prÛvlakÛ s nestejn˘m v˘‰kov˘m uloÏením (trhliny jsou vyvolány úãinky od vynucen˘ch deformací, tj. od tepeln˘ch klimatick˘ch úãinkÛ stropÛ teras) byly sanovány bandáÏí z uhlíkov˘ch tkanin CSHEET 240, tj. jednosmûrnû veden˘ch uhlíkov˘ch vláken firmy S&P s modulem pruÏnosti 240 GPa.

Obr. 2 – sanace konzol pomocí ocelové bandáÏe

Obr. 3 – zesílení kruhového sloupu uhlíkovou tkaninou

Znaãnû mezerovit˘ beton dvojice sloupÛ byl injektován cementov˘m mlékem, pfiiãemÏ jako ochrana proti vytékání injektáÏe byly zvoleny plo‰né reprofilaãní cementové hmoty. Ztráta zakotvení horní v˘ztuÏe od kfiíÏem armovan˘ch stropních desek do obvodov˘ch prÛvlakÛ (vlivem rozpadu korozí naru‰ené stávající v˘ztuÏe) byla oÏelena, protoÏe ji nelze vhodn˘m a ekonomick˘m zpÛsobem sanovat. Pfiedmûtné stropní desky byly pfiepoãteny s vlivem redistribuce a plasticity a nedostateãná spodní v˘ztuÏ byla posílena nalepen˘mi uhlíkov˘mi lamelami (postaãovalo zesílení pouze na úãinky od uÏitného zatíÏení teras a zesílení proto nemuselo b˘t poÏárnû chránûno). 86

ObnaÏená v˘ztuÏ pod kamenn˘m obkladem prÛãelí byla zji‰Èována opticky po odkrytí betonové konstrukce (sejmutí obkladu) na vytipovan˘ch problematick˘ch místech (paty sloupÛ na terase, prÛvlak nad vjezdem do technického zázemí, boãní konzoly roz‰ífiení prostoru jevi‰tû apod.) a pfii zji‰tûní vad (obnaÏen˘ povrch betonáfiské v˘ztuÏe) byla odkryta rozsáhlej‰í ãást betonov˘ch povrchÛ a pfiikroãeno k sanaci. Vlastní sanace spoãívala v dÛkladném oãi‰tûní betonáfiské v˘ztuÏe (i od pfiípadn˘ch korozních zplodin) a v zaji‰tûní dodateãné protikorozní ochrany. PouÏívaly se vícenásobné nátûry (podle tlou‰Èky následné krycí malty) na bázi epoxidov˘ch pfiechodov˘ch mÛstkÛ s doplnûním alespoÀ minimální vrstvy reprofilaãní hmoty na bázi polymercementov˘ch smûsí rÛzné zrnitosti. U hodnû naru‰en˘ch ãástí konstrukce, napfi. v pfiípadû prÛjezdu, byla doplnûna koroznû naru‰ená podélná betonáfiská v˘ztuÏ, která byla aktivována teplem. Doplnûny byly rovnûÏ tfimínky, které byly zalepeny (zakotveny) do bokÛ prÛfiezÛ (ve tfiech ãtvrtinách v˘‰ky prÛvlaku). 5. ZESÍLENÍ KONSTRUKCE HLEDI·Tù ProtoÏe bylo nutné vymûnit sedadla v hledi‰ti divadla z dÛvodu jejich technického stavu a zároveÀ bylo rozhodnuto o zvût‰ení úzk˘ch uliãek mezi jednotliv˘mi fiadami sedadel, bylo nutné vytvofiit novou vestavûnou konstrukci pro jinou kfiivku viditelnosti. Tato konstrukce byla vytvofiena z tenko-stûnn˘ch ocelov˘ch profilÛ a desek na bázi dfieva, ãímÏ do‰lo k dal‰ímu pfiitíÏení jiÏ poddimenzované betonové konstrukce ‰ikm˘ch prÛvlakÛ. ProtoÏe tyto prÛvlaky jsou ve skuteãnosti ‰ikmé nosníky o dvou polích se zalomením v horní ãásti do stropu galerie, bylo pro zesílení vyuÏito plastick˘ch vlastností betonov˘ch prÛfiezÛ a u záporného momentu nad stfiedním sloupem byla pfiipu‰tûna redistribuce. Pro v˘poãet byl v této ãásti statického schéma konstrukce vloÏen momentov˘ kloub se zadanou momentovou únosností (stálé zatíÏení bylo pfiená‰eno ze 100%, uÏitné pouze ãásteãnû – aÏ do vyãerpání únosnosti betonového prÛfiezu). MoÏnost redistribuce byla zkontrolována podle podmínek normy ze systému âSN (viz [1]) a podle systému pfiejíman˘ch norem CEN (viz [2]). Pro oba tyto systémy norem bylo moÏné uvaÏovanou redistribuci pfiipustit. Vlivem redistribuce vzrostly kladné momenty v polích ‰ikm˘ch nosníkÛ o 7,5 aÏ 9% v závislosti na rozloÏení uÏitného zatíÏení v hledi‰ti. Pro zesílení byly pouÏity uhlíkové lamely firmy S&P Clever Reinforcement Company ze ·v˘carska – dvojice lamel typu 150/2000 o prÛfiezu 50×1,2 mm. ProtoÏe bylo moÏné tyto lamely vyuÏít témûfi aÏ k jejich povolenému maximu (tj. k pomûrnému protaÏení eLd na úrovni asi 0,5 aÏ 0,6%), bylo nutné zajistit kotevní oblast lamel uhlíkovou tkaninou typu C-SHEET 640. Podle zkou‰ek v˘robce tkaniny a lamel lze takto zv˘‰it pfiídrÏnost lamely k podkladu aÏ Obr. 4 – pohled na zesílené pole prÛvlaku pod o 20%. hledi‰tûm 87

Pro návrh zesílení pomocí uhlíkov˘ch lamel dodateãnû lepen˘ch na povrch betonové konstrukce jsem vyuÏil vlastní metodiky odvozené z metody mezních pfietvofiení podle normy [1]. Bliωí podrobnosti o této metodice navrhování i o dal‰ích praktick˘ch návrzích zesílení betonov˘ch konstrukcí pomocí uhlíkov˘ch lamel (vãetnû první aplikace této technologie na území âR navrÏené autorem ãlánku pfii zesílení prÛvlakÛ pro osazení tûÏkého poãítaãového tomografu v areálu FDN v Brnû) jsou uvedeny ve [3] aÏ [7], pfiiãemÏ ucelenûj‰í pfiehled metodiky je obsaÏen v [6]. PoÏární odolnost externích (povrchov˘ch) uhlíkov˘ch lamel nebylo nutné fie‰it, protoÏe zesílení se navrhovalo pouze pro uÏitné zatíÏení (pro stálé zatíÏení postaãuje stávající únosnost betonového prÛfiezu). 6. OPRAVA ·TÍHL¯CH SLOUPÒ U VSTUPU ProtoÏe se pfii realizaci opravy slavnostního schodi‰tû zjistilo, Ïe stav pat betonov˘ch sloupÛ u hlavního prÛãelí je neuspokojiv˘, byla provedena kontrola dochovaného statického v˘poãtu za úãelem zji‰tûní míry jejich vyuÏití. Pfii této kontrole bylo zji‰tûno, Ïe nebyl proveden regulérní v˘poãet vzpûru. ProtoÏe kritická normálová síla Ncr stanovená podle souãasnû platné normy (viz [1]) je niωí neÏli úãinky od provozních hodnot zatûÏující normálové síly (hodnota byla pfievzata z pÛvodního statického v˘poãtu – viz [5]) bylo nutné pfiistoupit k demontáÏi pÛvodního kamenného obkladu z travertinov˘ch desek za úãelem zji‰tûní skuteãného stavu tûchto sloupÛ, tj. jejich prÛfiezÛ, vyztuÏení a zejména v˘robních kfiivostí (imperfekcí). Jednalo se o sloupy jejichÏ ideální prÛfiezové rozmûry byly 0,3×1,4 m a celková volná délka 12,30 m, pfiiãemÏ deska suterénu má pouze tl. 140 mm. ZároveÀ byl modelován ideální stav pfiední ãásti (aÏ po vlastní hledi‰tû) konstrukce v prostorovém pÛsobení programem FEAT 2000, ãímÏ byly získány základní údaje o napjatosti jednotliv˘ch konstrukcí, zejména o pfiedmûtn˘ch ‰tíhl˘ch sloupech. Na zredukovaném prostorovém modelu jsme potom provedli stabilitní v˘poãet za úãelem zji‰tûní násobkÛ kritick˘ch ãísel, pfiiãemÏ tuhost sloupu byla zadána vãetnû betonáfiské v˘ztuÏe. Na obnaÏené konstrukci provedl doc. Ing. Weigel metodou pfiesné technické nivelace zmûfiení prostorov˘ch v˘chylek svislosti hran v‰ech sloupÛ a jejich skuteãn˘ch rozmûrÛ. Zji‰tûné údaje slouÏily pro odvození v˘robních imperfekcí, které se zadaly do prostorového modelu pfiední ãásti konstrukce s deformovan˘mi sloupy. Metodou II. fiádu jsme potom zjistili skuteãné silové úãinky na deformované konstrukci. Kombinací stabilitního v˘poãtu na ideálním modelu a v˘sledkÛ získan˘ch na deformované konstrukci metodou II. fiádu jsme získali mnoÏinu v˘sledkÛ pro posouzení kaÏdého sloupu. Vlastní posudek kaÏdého sloupu jsem potom provedl se skuteãn˘mi parametry pouÏitého betonu a se zji‰tûn˘m vyztuÏením prÛfiezu. Pfii obou metodách posouzení stávající sloupy vyhovûly na skuteãné úãinky vnitfiních sil (pfii stabilitním v˘poãtu byla kritická normálová síla zji‰tûna jako n-násobek zatíÏení ve sloupu a posouzení provedeno postupem podle platné normy – viz [1], kdeÏto pfii v˘sledcích získan˘ch metodou II. fiádu jsem posouzení provedl prost˘m zji‰tûním únosnosti skuteãného prÛfiezu bez vlivu vzpûru), byÈ pfii pouÏití v˘sledkÛ ze stabilitního v˘poãtu byla v˘raznûji niωí rezerva. Po obnaÏení konstrukce ‰tíhl˘ch sloupÛ se je‰tû zjistila znaãná v˘robní nekázeÀ zejména v rozmístûní tfimínkÛ a kvalitû betonu (kaÏd˘ sloup byl betonován se dvûmi pracovními spárami a stykováním svislé v˘ztuÏe). Napfi. ve dvou tfietinách stykÛ úplnû chybí tfimínková v˘ztuÏ. Proto jsme pfiikroãili k sanaci tûchto míst ovinutím uhlíkovou 88

Obr. 5 – pracovní spára sloupu

Obr. 6 – zesílení sloupu u vstupu uhlíkovou tkaninou

tkaninou C-SHEET 240 jako bandáÏí. V místû pracovních spár ve tfietinách v˘‰ky sloupÛ bylo pouÏito pût pásÛ tkaniny o ‰ífice 300 mm, v patû sloupu tfii pásy a dal‰í tfii pásy pod fiímsou v hlavû sloupÛ. Pfiesah tkaniny byl ve svislém smûru 50 mm a ve vodorovném smûru 150 mm. ProtoÏe pomûr stran sloupu je v˘raznû obdélníkov˘ (s násobkem 4,67), bylo nutné je‰tû zajistit staÏení del‰ích stran pfiíloÏnou pásovinou profilu 70×6,0 mm a svorníky ∅ 10 mm z austenitické korozivzdorné oceli tfiídy A2. Pfied provádûním bandáÏí z uhlíkové tkaniny byly celé povrchy sloupÛ vyspraveny hmotou EMACO S88C, která byla naná‰ena stfiíkáním na otryskan˘ a pfiípadnû osekan˘ povrch betonu. Zejména bylo nutné vyrovnat nekvalitní napojení bednûní jednotliv˘ch pracovních celkÛ betonáÏe. Hrany sloupÛ byly zaobleny o polomûru 40 mm a povrch byl vyrovnán finální vrstvou EMACO R305. V patách sloupÛ byla u koroznû naru‰ené v˘ztuÏe nejprve vlepena nová kotevní v˘ztuÏ ∅ R14. ProtoÏe provedenou opravou do‰lo ke zvût‰ení prÛfiezu pÛvodních sloupÛ o 30 aÏ 55 mm (podle celkové kfiivosti sloupu), bylo nutné pro kamenn˘ obklad pofiídit nové travertinové desky (pÛvodní ménû po‰kozené se pouÏily na jin˘ch místech oprav). Podafiilo se zajistit kámen ze stejného loÏiska jako v dobû provádûní pÛvodního obkladu. 7. REALIZACE Sanace a zesílení konstrukce pfiedsazen˘ch ãástí budovy Janáãkova divadla v Brnû (hlavního schodi‰tû, provozního schodi‰tû na vstupu pro zamûstnance) a teras byla zahájena v ãervnu roku 2000 a provádûla se pfieváÏnû o divadelních prázdninách pfied sezónou 2000/2001 (ãást vstupního schodi‰tû ale bylo nutné z provozních dÛvodÛ pfiesunout na jaro následujícího roku). Zesílení prÛvlakÛ pod hledi‰tûm a montáÏ nové konstrukce stupÀovité podlahy v hledi‰ti (vãetnû montáÏe nov˘ch sedadel) probûhlo v prodlouÏen˘ch divadelních prázdninách pfied sezónou 2001/2002. Ve stejném období probûhla i oprava ‰tíhl˘ch sloupÛ u vstupu. Opravy fasády probíhaly v pfiíznivûj‰ích ãástech roãních období aÏ do konce realizace, tj. do záfií roku 2002. 89

Pfii realizaci se pouÏívány sanaãní materiály firmy PCI vãetnû uhlíkov˘ch lamel a tkanin, jejichÏ v˘robcem je firma S&P Clever Reinforcement Company ze ·v˘carska, která patfií do skupiny SKW-MBT, stejnû jako firma PCI. Dodavatelem byla firma Imos Brno a subdodavatelem sanaãních prací firma Sasta Brno. Na sestavování modelÛ a v˘poãtech prostorov˘ch konstrukcí pfiední ãásti objektu odvedl velk˘ podíl práce Ing. Vofiechovsk˘ (doktorant postgraduálního studia z Ústavu stavební mechaniky stavební fakulty VUT v Brnû), na prÛzkumech se podíleli vysoce kvalifikovaní a známí odborníci Ing. Habarta a Ing. Hela a na kvalitu provádûn˘ch prací dohlíÏela firma Qualiform Brno, jmenovitû Ing. Bezdíãek. Zamûfiení imperfekcí sloupÛ provedla skupina pracovníkÛ Ústavu geotechniky ze stavební fakulty VUT pod vedením Ing. Weigla. V‰em tûmto zúãastnûn˘m patfií podûkování za preciznû odvádûnou práci ve stíÏen˘ch podmínkách provozu divadla a extrémnû ‰ibeniãních termínech.

Obr. 7 – svislá trhlina nenosného pilífie z cihel

Obr. 8 – prasklé prefabrikované desky z betonu

8. ZÁVùR První etapa rekonstrukce a opravy budovy Janáãkova divadla byla úspû‰nû dokonãena v záfií roku 2001. ZároveÀ bylo je‰tû provedeno stavebnû technické zhodnocení objektu v jevi‰tní ãásti, protoÏe se na objektu projevují v˘znamné poruchy od nerovnomûrného dosedání jednotliv˘ch dilataãních celkÛ (napfi. na styku mezi dilataãní ãástí s hledi‰tûm a jevi‰tûm jsou v˘razné trhliny v dilataãních prÛvlacích posledního podlaÏí). Ovûfien byl i v˘skyt vlnit˘ch prefabrikovan˘ch betonov˘ch desek podle patentu Prof. âíÏevského a zji‰tûn jejich ‰patn˘ stav ve stfie‰ní konstrukci nad jevi‰tûm – provazi‰tûm. RovnûÏ vnûj‰í ãásti betonové konstrukce provazi‰tû (tzv. rizality na v˘raznû vyv˘‰ené ãásti) jsou ve velmi ‰patném aÏ havarijním stavu, kdy jiÏ kusy betonu odpadávají na niωí stfie‰ní konstrukci. Vlivem poklesÛ se nedá plnû vyuÏívat jevi‰tní toãna, která musí b˘t prakticky po dvou letech sloÏitû rektifikována podkládáním kolejnic. Potrhané jsou v‰echny v˘plÀové stûny (i nûkteré betonové) a rovnûÏ i vy‰‰í a del‰í prÛvlaky. Na základû vyhodnocení stavu objektu a jeho statického posouzení bylo doporuãeno pokraãovat na rekonstrukci divadla stávajícím zpÛsobem jejího provádûní 90

(pokud moÏno pouze o divadelních prázdninách, tj. po jednotliv˘ch etapách). V souãasné dobû se rozhoduje o získání (pfiidûlení) finanãních prostfiedkÛ pro tuto druhou etapu rekonstrukce. Cílem dokonãené celkové rekonstrukce má b˘t revitalizace budovy Janáãkova divadla vãetnû opravy vnitfiních prostor, zlep‰ení parametrÛ obvodového plá‰tû a stavu vnitfiního technického vybavení. Kulturním a politick˘m cílem je poté dÛstojné uspofiádání oslav 150. v˘roãí narození Mistra Leo‰e Janáãka v roce 2004. LITERATURA [1] âSN 73 1201 - Navrhování betonov˘ch konstrukcí (z 8/1986) [2] âSN P ENV 1992-1-1 - Navrhování betonov˘ch konstrukcí. âást 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby (z 12/1994) [3] Perla J.: Zesílení betonov˘ch prÛvlakÛ pomocí pfiilepené uhlíkaté v˘ztuÏe, In: Sanace betonov˘ch konstrukcí 1997, s. 95÷99, SSBK Brno, kvûten 1997 [4] Perla J.: Zesilování betonov˘ch konstrukcí pomocí CFK lamel, In: Materiály a technologie pro stavbu, roã. 1997, ã. 3, s. 48÷50 [5] Perla, J.: Praktické zku‰enosti s návrhem externího zesílení betonov˘ch konstrukcí pomocí uhlíkov˘ch lamel, In: sborník Betonáfiské dny ‘99, s. 233÷241, âBZ Pardubice, prosinec 1999 [6] Perla, J.: Sanace betonov˘ch konstrukcí pomocí uhlíkov˘ch lamel Sika CarboDur, In: Sanace betonov˘ch konstrukcí, roã. 1999, ã. 4, s. 2÷9 [7] Perla, J.: Zesilování pomocí externích uhlíkov˘ch lamel, In: sborník Sanace betonov˘ch konstrukcí 2000, s. 64÷77, SSBK Brno, kvûten 2000 [8] Perla, J.: Rekonstrukce Janáãkova divadla - zahájení 1. etapy, In: sborník Sanace betonov˘ch konstrukcí 2001, s. 64÷77, SSBK Brno, kvûten 2001 [9] Novostavba státního divadla v Brnû, PP – statika, Ing. Pospí‰il, KPÚ Brno, srpen 1996 [10] Zpráva o prÛzkumu a návrh opatfiení naru‰en˘ch konstrukcí Janáãkova divadla v Brnû, Ing. Seãkáfi, RNDr. Ing. ·tûpánek, Ing. Zmek, Ing. Vacová, Ing. Pleva, BESTEX Brno, listopad 1998 [11] Stavebnû technick˘ prÛzkum vybran˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcí a zdiva v objektu Janáãkova divadla v Brnû, Ing. BroÏovsk˘, Ing. Hela, Ing. Kepák, Ing. BydÏovsk˘, Ing. Dufka, Ing. Fr˘bort, zpráva ã. 63/99, Stavexis Brno, ãerven 1999 [12] Stanovení pevnosti v tahu povrchov˘ch vrstev, pevnosti v tlaku, objemové hmotnosti a statického modulu pruÏnosti betonu vybran˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcí ÎB skeletu v suterénu Janáãkova divadla v Brnû, Ing. Hela, Ing. Kepák, zpráva ã. 44/00, Stavexis Brno, ãervenec 2000 [13] Stanovení pevnosti betonu sloupÛ v tunelu budovy Janáãkovo divadlo v Brnû, Ing. Habarta, zpráva ã. MM0904, Brno, záfií 2000 [14] Protokol o zkou‰ce pevnosti betonu v tlaku Schmidtov˘m tvrdomûrem typu „N" na objektu Janáãkova divadla v Brnû, Ing. Krupiãka, Ing. Bezdíãek, protokol ã. 21/01R1, Qualiform Brno, leden 2001 [15] Design Guide FRP – Fibre Reinforcement Polymer for S&P Products, S&P Brunnen, June 2000 91

92

ZESILOVÁNÍ ÎB KONSTRUKCÍ UHLÍKOV¯MI LAMELAMI SIKA CARBODUR - P¤ÍKLADY APLIKACÍ STRENGTHENING REINFORCED CONCRETE CONSTRUCTIONS BY MEANS OF SIKA CARBODUR CARBON PLATES – EXAMPLES OF APPLICATION Ing. Milo‰ Rademacher MEGAS s.r.o., Hradec Králové, stfiedisko 03 - sanace VáÏní 1003, 500 03, tel.: 049/ 554 06 76, fax.: 049/ 554 06 60, e-mail: [email protected] Anotace: Následující pfiíspûvek popisuje konkrétní pfiíklady aplikací uhlíkov˘ch lamel Sika CarboDur v rámci sanací Ïelezobetonov˘ch konstrukcí dvou zajímav˘ch objektÛ. Jedná se o pavilon Stomatologie Fakultní nemocnice v Hradci Králové a v˘robní halu a.s. Stavostroj v Novém Mûstû nad Metují. Abstract: The paper describes the use of Sika CarboDur carbon plates in repairing two interesting buildings: the Pavilion of Stomatology of the Teaching Hospital in Hradec Králové, and the assembly hall of the Stavostroj joint stock company in Nové Mûsto nad Metují.

1. Pavilon stomatologie FN Hradec Králové Akce: Sanace nosn˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcí stropÛ pavilonu Stomatologie v rámci jeho kompletní rekonstrukce v areálu FN Hradec Králové Technologie: Zesílení stropÛ uhlíkov˘mi lamelami SikaCarbodur, injektáÏ trhlin, nátûry proti karbonataci Investor: Fakultní nemocnice, Hradec Králové Projektant rekonstrukce: Ateliér Hájek – Ateliér H1, Hradec Králové Autofii statického návrhu sanace: Ing. Petr Ma‰ek, Technická a obchodní kanceláfi, Velké námûstí 149, Hradec Králové, Ing. Milan Pospí‰il Technick˘ dozor investora: Ing. Bobr Hlavní stavbyvedoucí generálního dodavatele rekonstrukce: Miroslav Hlava (Geosan Group a.s., Pracovník firmy MEGAS pfiedvádí aplikaci vzorku uhlízávod Kolín) kové lamely v rámci exkurze pro pfiizvané odborníky 93

Detail utûsnûní trhliny pfied injektáÏí

Zesílení stropních trámÛ uhlíkov˘mi lamelami Sika Carbodur S 512, nátûr betonu proti karbonataci

94

Zesílení stropních trámÛ uhlíkov˘mi lamelami

Realizace sanace: Megas s.r.o., Hradec Králové – autorizovan˘ aplikátor materiálÛ firmy SIKA CZ s.r.o. se specializací na systém Sika Carbodur Termín realizace: duben – ãerven 2001 Popis poruch konstrukce: Pavilon Stomatologie byl postupnû vybudován v 1. polovinû 20. století. V rámci jeho potfiebné rekonstrukce v loÀském roce byly pfii statickém prÛzkumu Ïb, nosn˘ch trámov˘ch konstrukcí stropÛ zji‰tûny následující nedostatky: • trhliny pfii horním líci stropních desek a trámÛ • nedostateãná únosnost stropÛ pro jejich plánované pfiitíÏení nov˘mi konstrukcemi • tahové trhliny ve stropních trámech • vysoká míra karbonatace betonu trámÛ a desek Popis sanace: Autory statického posouzení byl navrÏen následující postup sanace: • trhliny byly utûsnûny epoxidov˘m tmelem a zainjektovány pomocí injektáÏních pakrÛ epoxidovou pryskyfiicí • stropní trámy byly zesíleny uhlíkov˘mi lamelami - kaÏd˘ druh˘ trám dvojící lamel délky 6,0 m • u betonov˘ch desek a trámÛ byla provedena lokální reprofilace a kompletní antikorozní nátûr proti karbonataci 95

PouÏité sanaãní materiály: Uhlíkové lamely Sika CarboDur, S 512 Epoxidov˘ tmel Sikadur 30 CFK

300 mb

InjektáÏní epoxidová pryskyfiice Sikadur 52 Epoxidov˘ tmel Sikadur 31 Rapid Antikorozní nátûr betonu Sikagard 680 S

380 mb trhlin 1 600 m2

ZÁVùR Provedením sanace a zesílením nosn˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcí stropÛ se podstatnû prodlouÏila jejich Ïivotnost. Tím se odstranila rizika spojená s jejich pfiípadn˘mi poruchami v budoucím období. Kompletnû rekonstruovan˘ a interiérovû modernû upraven˘ pavilon Stomatologie tak mÛÏe bez obav slouÏit pacientÛm.

2. V˘robní hala a.s. Stavostroj Nové Mûsto nad Metují Akce: „Sanace nosn˘ch ÎB konstrukcí staré v˘robní haly a.s. Stavostroj“ Technologie: „Zesílení konstrukcí uhlíkov˘mi lamelami SikaCarbodur, injektáÏ trhlin“ Investor: Stavostroj a.s., Nové Mûsto nad Metují Autofii statického posouzení: Ing. Petr Ma‰ek, Technická a obchodní kanceláfi, Velké námûstí 149, Hradec Králové, Ing. Jan ·merda, Prof. Z. ·merda (VIAPONT s.r.o., Vodní 13, Brno)

Sanace trhlin v krokvích – uhlíkové lamely Siko CarboDur S 512

96

Sanace trhlin v krokvích – detail – uhlíkové lamely Sika CarboDur S 512, injektáÏní pakr

Zesílení pfiedpjatého vazníku uhlíkov˘mi lamelami Sika CarboDur S 812

97

Technick˘ dozor investora: Milan Marek Realizace sanace: Megas s.r.o., Hradec Králové – autorizovan˘ aplikátor materiálÛ firmy SIKA CZ s.r.o. se specializací na systém Sika Carbodur Termín realizace: etapovû, leden 1999 – únor 2002 Popis poruch konstrukce: Montovaná Ïelezobetonová nosná konstrukce staré v˘robní haly z poãátku 60. let minulého století byla postavena z extrémnû ‰tíhl˘ch prvkÛ – staveni‰tních prefabrikátÛ. V prÛbûhu let byla konstrukce prÛbûÏnû sledována a byly provedeny nûkteré úpravy. Rozsáhlej‰í sanaãní opravy byly zahájeny v roce 1999. Zde popisuji ty poruchy, pfii jejichÏ opravû byly s úspûchem vyuÏity uhlíkové lamely: 1) smykové a tahové trhliny ve stfie‰ních krokvích 2) v˘razné zatékání do konstrukce 4 ks pfiedpjat˘ch stfie‰ních vazníkÛ vysoké riziko poruch pfiedpínací v˘ztuÏe tûchto vazníkÛ Popis prÛbûhu sanace: 1) – trhliny byly utûsnûny epoxidov˘m tmelem – kolmo na smûr trhlin byly nalepeny uhlíkové lamely (50 x 1,2 mm, Sika CarboDur S 512) – délka 0,8 m, na svislé ãásti krokví – u smykov˘ch trhlin – délka do 2,0 m, na spodní stranû krokví – u tahov˘ch trhlin – trhliny byly zainjektovány pomocí injektáÏních pakrÛ epoxidovou pryskyfiicí 2) – spodní pasy 4 ks vazníkÛ byly o‰etfieny dodateãnû aplikovanou v˘ztuÏí, která je schopna pfienést ve‰kerou normálovou sílu od vnûj‰ího zatíÏení – nalepení uhlíkov˘ch lamel (80 x 1,2 mm, Sika CarboDur S 812) v 5 rovnobûÏn˘ch liniích o délkách 3,5, 6,0 a 18,0 m dle statického v˘poãtu, celkem 55,0 mb na 1 vazník PouÏité sanaãní materiály: Uhlíkové lamely Sika CarboDur S 512 Uhlíkové lamely Sika CarboDur S 812 Epoxidov˘ tmel Sikadur 30 CFK Epoxidov˘ tmel Sikadur 31 Rapid InjektáÏní epoxidová pryskyfiice Sikadur 52

250 mb 220 mb

ZÁVùR U tûchto typÛ montovan˘ch Ïelezobetonov˘ch konstrukcí se po urãité dobû sniÏuje spolehlivost jednotliv˘ch nosn˘ch prvkÛ. Sanacemi proveden˘mi napfiíklad v˘‰e uveden˘m zpÛsobem se v˘znamnû posiluje únosnost a stabilita tûchto prvkÛ a tím prodluÏuje skuteãná Ïivotnost celého objektu. Se sanacemi se prostû musí poãítat!

98

NÁHRADA V¯ZTUÎE P¤I SANACÍCH, P¤IDÁVÁNÍ V¯ZTUÎE REPLACEMENT OF REINFORCEMENT IN THE REPAIR OF CONSTRUCTIONS, ADDING OF REINFORCEMENT

Ing. Jifií HABARTA, CSc. S-PROFESS, a.s., Chomutov, prac. Brno, Kounicova 41, 602 00 Brno Tel. 05/ 4123 6943, 0602/136986, fax: 05/43241910, e-mail: [email protected]

Anotace: Pro zesilování v˘ztuÏe je ãasto pouÏívána metoda pfiivafiení pfiíloÏek pfies oslabené anebo pfieru‰ené místo v˘ztuÏe. Pfii tahov˘ch zkou‰kách takov˘ch vzorkÛ bylo zji‰tûno, Ïe pfii zatíÏení tohoto detailu nastávají deformace, které vût‰inou neb˘vají zohlednûny a mohou zpÛsobit poruchy krycí vrstvy betonu na sanované Ïelezobetonové konstrukci. Abstract: For strengthening of reinforcement, the method of welding on strips over the weakened or interrupted section of reinforcement is frequently being used. Tensile tests of such samples have shown that loading of such a detail provokes deformations which usually are not taken into account, and which may cause failures of the concrete cover layer of the repaired reinforced concrete structure.

Pfii sanaci Ïelezobetonov˘ch konstrukcí nastává i taková situace, Ïe jsou nûkteré v˘ztuÏné pruty korozí po‰kozeny do té míry, Ïe je nutno doplnit prÛfiezovou plochu funkãní ocelové v˘ztuÏe. To je moÏné dvûma zpÛsoby. Buì plo‰nû pfiidat v˘ztuÏ napfiíklad formou kotven˘ch sítí, anebo zesílit stávající v˘ztuÏ pfiivafiením pfiíloÏek. Zcela nesprávné je vyjmutí korozí oslaben˘ch ãástí prutÛ a teprve potom provést jejich zesílení pfiivafiením pfiíloÏek. I oslaben˘ prut mÛÏe nûjakou sílu pfiená‰et. JestliÏe bude pfieru‰en, musí sílu pfiená‰enou tímto prutem pfienést okolní beton, anebo sousední pruty. V krajním pfiípadû vznikne v této oblasti v betonu trhlina pfiekroãením tahové pevnosti a nastane potom redistribuce napûtí ve vût‰í oblasti. V pfiípadû pfiivafiení pfiíloÏky ke pfieru‰enému prutu a jeho zatíÏení vnesenou silou (napfi. od zmûny zatûÏovací situace) nastane vût‰inou nepfiedpokládaná deformace. Pfii zkou‰kách bylo zji‰tûno, Ïe od poãátku zatûÏování vzniká deformace svafiené oblasti. Osy obou ãásti pÛvodního prutu a pfiíloÏky jsou po pfiivafiení posunuty o souãet polovin prÛmûrÛ. Pfii zatíÏení mají v‰echny tfii ãásti tohoto celku snahu uspofiádat své osy do jedné pfiímky. Tím dochází k jejich deformaci. Tato situace je znázornûna na následujícím obrázku: poloha prutÛ pfied zatíÏením

zmûna polohy zatíÏen˘ch prutÛ.

99

Uvedená zmûna tvaru ale nenastává aÏ pfii dosaÏení vy‰‰ího zatíÏení anebo napfi. meze kluzu oceli základního profilu, ale jiÏ po zaãátku zatûÏování. Je-li zatûÏování této soustavy provedeno ve volném prostoru, nic mu nebrání v deformaci. Pokud je ale vlivem zmûny zatíÏení vyvolána tato situace v betonu anebo v tenké vrstvû sanaãní malty, nastává reakce na vznikající deformaci. Men‰í síly pfienese materiál v okolí prutÛ bez vzniku poruchy. Pfii vût‰í deformaci ale mÛÏe dojít ke pfiekonání tahové pevnosti betonu anebo sanaãní malty a k jejímu odpr˘sknutí. Následuje potom koroze nekryté v˘ztuÏe. Pfiíznivûj‰í je pfiípad, kdy je zesílení provedeno pfiivafiením dvou pfiíloÏek symetricky k ose pÛvodního prutu. Pokud jsou osy v‰ech prutÛ ve styku v jedné rovinû, nevzniká dÛvod pro deformaci nûkteré ãásti detailu. Pokud ov‰em nejsou osy v‰ech prutÛ v jedné rovinû, nastává situace podobná situaci pfii pouÏití jedné pfiíloÏky, i kdyÏ zde nejsou deformace tak v˘razné. DÛvodem ke vzniku této situace mÛÏe b˘t i to, Ïe pro pfiivafiení pfiíloÏek k oslabenému prutu je odsekán beton jen do úrovnû oslabeného prutu. Svary pÛvodního prutu a pfiíloÏek je tak moÏné provést jen z vnûj‰í strany konstrukce, ne od betonu. Tím vzniká dal‰í excentricita hotového spoje. Uvedené skuteãnosti byly prokázány pfii kontrole moÏnosti pfiivafiení zesilujících pfiíloÏek ke stávající v˘ztuÏi z dfiívûj‰í doby. Není vÏdy moÏné spolehnout se na vlastnosti deklarované v˘robcem. Zejména vlastnosti pÛvodních hladk˘ch kruhov˘ch v˘ztuÏí se v rÛzn˘ch dobách v˘raznû mûnily. Podle zku‰eností je moÏné doporuãit ovûfiení svafiitelnosti na skuteãn˘ch vzorcích v˘ztuÏe odebrané z konstrukce a pfiivafiením pfiíloÏek pfiedpokládaného typu a s pfiedpokládanou technologií svafiování. Studie specializovan˘ch ústavÛ je v˘raznû cenovû nároãnûj‰í a závûrem obvykle vyjádfií pochybnost o moÏnosti svafiování pfiedaného vzorku a doporuãí provedení dal‰ích anal˘z. Praktick˘ experiment je tedy obvykle spolehlivûj‰í.

100

SANACE BETONOVÉ KONSTRUKCE VYHNÍVACÍ NÁDRÎE âOV TURNOV CONCRETE DIGESTION TANK REHABILITATION IN THE WASTE TREATMENT PLANT

Ing. Pavel ·otola Doc. Ing. Zdenûk Tobolka, CSc. Ing. Jifií Ma‰tera

(1) (2) (3)

(1) Metrostav a.s divize 6, 110 00 Praha 1, Na Florenci 35, tel. 0602-619 023, (2) Metrostav a.s. 180 00 Praha 8, KoÏeluÏská 5, tel. 02-66709 262, e-mail [email protected] (3) HCS s.r.o., 592 31 Nové Mûsto na Moravû, Dukelská 336, tel. 0616-618 077, e-mail [email protected] Anotace: âlánek popisuje rekonstrukci vyhnívací válcové Ïelezobetonové nádrÏe v âOV Turnov. NádrÏ byla postavena kolem v roce 1965 a v poslední dobû silnû prosakovala. Po zváÏení, zda konstrukci odstranit a nahradit novou ãi pÛvodní nádrÏ sanovat, byla zvolena sanace. Sanace byla provedena statick˘m zaji‰tûním ovinutím a opravou betonov˘ch povrchÛ sanaãními maltami, metodami nátûrov˘mi i injektáÏními. Avstract: The paper deals with the renovation of the reinforced concrete cylinder digestion tank in the water treatment plant in Turnov. The tank was built in the year 1965 and in the last period strong leakage occured. There were two solutions – demolition of the tank or its rehabilitation. The final solution consisted of winding prestressing with strands and repair of the concrete surface with special mortar, painting and injection technologies.

1. POPIS NÁDRÎE Vyhnívací nádrÏ je válcová Ïelezobetonová konstrukce s kuÏelovit˘m dnem a vrchlíkem. Vnitfiní prÛmûr nádrÏe je 10,00 m, v˘‰ka válcové ãásti 5,635 m, hloubka kuÏele dna je 2,60 m a v˘‰ka vrchlíku 2,30 m. Tlou‰Èka stûn a dna je 300 mm, tlou‰Èka vrchlíku 200 mm. Stûny jsou vyztuÏeny pfii obou povr‰ích betonáfiskou ocelí 10 335 (∅10) ve svislém smûru a ocelí 10 425 (∅20 dole a ∅14 v horní ãásti) ve vodorovném smûru. Podrobnosti viz statické posouzení. Vnûj‰í povrch válcové ãásti nádrÏe byl opatfien tepelnou izolací pûnov˘m polystyrenem (EPS) v tlou‰Èce 140 mm a chránûn cihelnou obezdívkou s omítkou. Vrchní kuÏelovitá ãást byla opatfiena stejnou tepelnou izolací a plechovou krytinou. Projekt nádrÏe nebyl pfii rekonstrukci k disposici. NádrÏ byla postavena v ‰edesát˘ch letech minulého století a od té doby dle sdûlení uÏivatele nebyla zásadnû opravována. 101

2. STAVEBNÍ STAV A STATICKÉ POSOUZENÍ ProtoÏe v minul˘ch letech docházelo k znaãn˘m prÛsakÛm nádrÏe a problémÛm s plynotûsností, bylo rozhodnuto v roce 2000 o její opravû. Oprava byla zahájena v roce 2000. Na základû prÛzkumu a v˘sledkÛ zkou‰ek odebran˘ch v˘vrtÛ z betonu byl stanoven technologick˘ postup opravy vnitfiního plá‰tû nádrÏe. Provedená oprava nepfiinesla oãekávané v˘sledky z hlediska vodotûsnosti i plynotûsnosti. Proto v roce 2001 byla navrÏena zásadní sanace nádrÏe. Z nádrÏe byl odstranûn vnûj‰í obvodov˘ plá‰È a zastfie‰ení. Ukázalo se, Ïe vnûj‰í betonov˘ povrch není válcov˘, ale je tvofien mnohoúhelníkem, kde v hranách dochází k rozdílu mezi pfiilehl˘mi plochami aÏ 50 mm. Navíc v povrchu byly objeveny zbytky dfievûného bednûní. Pfii akustickém trasování (kuliãkou) vnûj‰ího povrchu byla nalezena fiada míst. znûjících dutû. Z dfiíve proveden˘ch zkou‰ek v˘vrtÛ potvrzen˘mi nov˘mi orientaãními zkou‰kami Schmidtov˘m tvrdomûrem N na stûnû nádrÏe bylo zji‰tûno, Ïe krychelná pevnost betonu zde dosahuje necel˘ch 20 MPa. Beton vrchlíku byl vizuálnû pórovit˘, nízké a promûnné kvality. Zvlá‰tû beton horního ztuÏujícího vûnce byl ‰patné kvality. Patrné naru‰ení betonu bylo také na styku vrchlíku a víka nádrÏe kolem technologick˘ch prostupÛ. Vnitfiní povrch nádrÏe byl oãi‰tûn vysokotlak˘m vodním paprskem (VVP) o tlaku 80 MPa ( 800 bar). Pfii následné prohlídce spojené opût s akustick˘m trasováním bylo zji‰tûno, Ïe vnitfiní povrch není homogenní, ale nacházejí se zde místa vyspravená v˘raznû odli‰nou ‰edou cementovou maltou v tlou‰Èce místy aÏ 40 mm. ProtoÏe nebyla nalezena Ïádná pfiechodová vrstva mezi touto vrstvou a vlastním betonem, lze se dÛvodnû domnívat, Ïe tato oprava byla provedena bezprostfiednû po dokonãení nádrÏe pfied 40 lety. Vnitfiní povrch vrchlíku byl po opravû v roce 2000 pomûrnû hladk˘ a nebyla zde nalezena Ïádná v˘raznûji po‰kozená místa. V prÛbûhu prací v‰ak byly zji‰tûny dal‰í závady konstrukce: – nedostateãná tuhost celé konstrukce a zejména vrchlíku. Pfii naplnûní nádrÏe vodou docházelo k prÛsakÛm, – tlou‰Èky stûn a vrchlíku nedosahovaly projektovan˘ch hodnot. Tlou‰Èka svislé stûny se pohybovala v rozmezí 250–300 mm, vrchlík v rozmezí 150–180 mm, – beton byl znaãnû mezerovit˘. Nejhor‰í stav byl u horního obvodového vûnce, – kvalita betonu byla nízká a velice promûnná, z vnûj‰í strany byl povrch válce opatfien 2 – 10 mm silnou cementovou omítkou a asfaltov˘m penetraãním nátûrem, pod kter˘mi nebyly vady betonu viditelné, – u vrchlíku bylo navíc na základû doprovodn˘ch jevÛ pfii injektáÏi prokázáno, Ïe beton skofiepiny není soudrÏn˘ s v˘ztuÏí a tudíÏ nespolupÛsobí. 3. STATICKÉ ZAJI·TùNÍ NÁDRÎE OVINUTÍM Na základû statického posouzení se ukázalo, Ïe plnou vodotûsnost a plynotûsnost nelze zajistit pouh˘mi sanaãními úpravami povrchÛ. Proto bylo dle projektu zavedeno vodorovné pfiedpûtí ovinutím válcové ãásti kabely Monostrand dle systému DYWIDAG. V dolní ãásti byly pouÏity lana s pfiedpínací silou 150 kN, v horní ãásti 120 kN. 4. OPRAVY VNùJ·ÍHO POVRCHU A OPLÁ·TùNÍ KONSTRUKCE Na vrchlíku byla odbourána stará technologická potrubí a tato místa vãetnû míst po prÛzkumn˘ch sondách byla vyztuÏena a vyspravena betonem a zálivkovou maltou s fiízenou expanzí PAGEL. Z vnûj‰í strany nádrÏe byla opravována pouze místa po pro102

veden˘ch sondách obdobnou technologií jako reprofilace vnitfiního povrchu a nûkolik sekundárních prÛsakÛ rychle tuhnoucí maltou. Pro úspû‰né ovinutí se ukázalo nutností odstranûní, zbrou‰ení a vyrovnání ostr˘ch pfiechodÛ a nerovností na vnûj‰ím povrchu plá‰tû. Jinak by nedo‰lo ke kontaktnímu spojení lan a betonu a mohlo dojít k po‰kození ochranné bandáÏe kabelÛ. Po ovinutí byl vnûj‰í povrch zakryt tepelnou izolací z minerálních vláken a následnû provedeno oplá‰tûní KOB 1004 plechy. Technologie provádûn˘ch izolaãních prací fie‰ila poÏadavky investora na izolaci nádrÏe a byla v souladu s technick˘m fie‰ením dle PNT TP – TIS 101/86 izolace vláknit˘m materiálem, PNT P-TIS 301/86 oplechování teplen˘ch izolací prÛmyslov˘ch a sborníku fie‰ení tepeln˘ch prÛmyslov˘ch izolací. Tepelná izolace byla provedena tak, Ïe do pfiedem vytvofiené nosné ocelové konstrukce se vkládaly rohoÏe z minerální plsti ve dvou vrstvách 2 x 70 mm. Prostupy kolem nosn˘ch ocelov˘ch profilÛ, nesoucí vlastní oplechování, byly peãlivû utûsnûny. RohoÏe bylo nutné v místû tfimínkÛ profiíznout, aby bylo moÏné zasunutí pod kruhy. Oplechování tepelné izolace bylo provedeno tak, Ïe se provedla konstrukce z ocelov˘ch kruhÛ s pfieru‰ením tepelného mostu bezazbestovou lepenkou BA 700 vloÏenou mezi tfimínek a kruh. Povrchová úprava na tepelné izolaci plá‰tû byla provedena z profilovaného hliníkového plechu KOB 1004 lakovaného barvou RAL 9010. Povrchová úprava tepelné izolace ãel byla provedena z hladkého Al plechu tl. 1 mm lakovaného barvou RAL 9007. Plechy jsou vzájemnû spojeny na péro a dráÏku. Prostfiihy v oplechování byly zaãi‰tûny rámeãky z plechu. V místech, kde by mohlo dojít k vypalování izolaãního materiálu, bylo provedeno kromû zaãi‰tûní rámeãky i vyloÏení plechem. ·rouby do plechu byly opatfieny tûsnicími podloÏkami. Ve‰keré plechové spoje byly provedeny po vodû, aby nemohlo dojít k zatékání vody do izolace. Izolace pfiírub byla provedena tak, aby umoÏnila montáÏ ‰roubÛ. V‰echny spoje byly pfietûsnûny trvale plastick˘m tmelem.

5. SANACE VNIT¤NÍHO POVRCHU 5.1. Pfiíprava povrchÛ Stanovení rozsahu po‰kození a pfiípadnû k nalezení dal‰ích dutin na vnitfiním povrchu plá‰tû se provádûlo akustick˘m trasováním, a to i v prÛbûhu bouracích prací. K odstranûní naru‰en˘ch vrstev betonu se pouÏívala elektrická sbíjecí kladiva. Pfiitom do‰lo k odkrytí dal‰ích trhlin a spár ve stûnách a dnû plá‰tû a v okolí armatur. Následnû byla konstrukce otryskána vodním paprskem (VVP) tlakem 80 aÏ 100 MPa (800 – 1000 bar), odstranûny usazeniny, kaly a nesoudrÏné ãástí betonové konstrukce. Doãi‰tûní „vo‰tin" pÛvodní cementové ochrany povrchu bylo provedeno mechanicky. Pfied natíráním byl je‰tû pouÏit technologick˘ oplach povrchu vodou tlakem cca 20 MPa (200 bar). 5.2. Chemická injektáÏ a zatûsnûní trhlin a prostupÛ InjektáÏ byla provádûna z vnûj‰í strany plá‰tû z pfienosného le‰ení HAKI. PouÏita byla dvousloÏková PU (polyuretanová) pryskyfiice s rychl˘m tuhnutím (BevedanBevedol WF). Pevnost v tlaku po vytvrzení by mûla dosáhnout aÏ 50 MPa v závislosti na mnoÏství vlhkosti obsaÏené v betonu, modul pruÏnosti 2337 MPa, injektáÏní tlak do 8 MPa (80 bar). 103

InjektáÏ byla provádûna ve dvou fázích : – injektáÏ viditeln˘ch trhlin z vnûj‰í strany tzv. na sucho, pfii prázdné nádrÏi. Mechanické oãi‰tûní, pfiípadnû oplach VVP v místû poruchy, vyvrtání otvorÛ a osazení pakrÛ prÛmûru 13mm, vlastní injektáÏ, vyjmutí pakrÛ a zaãi‰tûní. Kontrolní technologické napu‰tûní nádrÏe vodou. – dodateãné injektování netûsností, injektáÏ aktivních prÛsakÛ z vnûj‰í strany pfii plném zatíÏení vodou. Cílem injektáÏe bylo zastavení aktivních prÛsakÛ vody, nikoliv zaji‰tûní vodotûsnosti a plynotûsnosti nádrÏe, tzv. pfiedtûsnûní. 5.3. Reprofilace K doplnûní do pÛvodního stavu se v místech poruch hlub‰ích neÏ 10 mm provedla lokální reprofilace. Trhlin ve dnû a v okolí armatur byly zatûsnûny bobtnav˘mi zálivkami a tmely PAGEL V*, SIKA Swel S. ObnaÏená v˘ztuÏ byla oãi‰tûna a natfiena 2x nátûrem Sika MonoTop 610. Dále byl nanesen spojovací adhezní mÛstek Sika MonoTop 610 v mnoÏství 1,5 – 2 kg/m2. K reprofilaci se pouÏily PCC malty do tlou‰Èky 30 aÏ 50 mm (Pagel M 10, Sika REP 4 + SikaCem 810), reprofilace otvorÛ po vybouran˘ch sondách na vnitfiním i vnûj‰ím plá‰ti nádrÏe v tlou‰Èce 100 – 200 mm byly provedeny hmotami Sika REP 4 + SikaCem 810) 5.4. Zatûsnûní vnitfiního povrchu nádrÏe Nanesení dvousloÏkové PU membrány Conipur 255 v tlou‰Èce cca 2 mm. Tato povrchová ochrana vzhledem ke své prÛtaÏnosti a schopnosti pfieklenout aktivní trhliny zajistila potfiebnou vodotûsnost a plynotûsnost konstrukce. Postup spoãíval v: – Nanesení epoxidové penetrace Ceilcote 680 Primer 0,4 kg/m2. Tento materiál byl dobfie aplikovateln˘ na vlhk˘ betonov˘ podklad i na ocel. – Zasypání povrchu nanesené penetrace za ãerstva kfiemiãit˘m pískem zrnitosti 0,5–0,7 mm v mnoÏství 1,5 – 2,0 kg/m2 pro zv˘‰ení pfiilnavosti vrchní vrstvy PU pryskyfiice. – Nanesení PU membrány Conipur 255 ve vrstvû cca 2 mm jako stfiíkané izolace na podhledy, stropní konstrukce a ãást svislé stûny. Na zb˘vající svislé stûny nádrÏe a dno byl aplikován pouze ochrann˘ nátûr na beton Sika Inertol Poxitar F, protoÏe v˘skyt aktivních trhlin byl vylouãen ovinutím nádrÏe. PÛvodní plánovaná spotfieba materiálu 0,4 kg/m2 byla vzhledem k nerovnostem povrchu (neprovádûla se vyrovnávací a povrchová stûrka) zv˘‰ena na 0,6 kg/m2. V ãasovém odstupu 7 dnÛ po nástfiiku byla nádrÏ napu‰tûna a provedena tlaková zkou‰ka vodotûsnosti. Po jejím dokonãení byla nádrÏ opût vypu‰tûna, demontováno le‰ení a provedena závûreãná revize vnitfiního povrchu nádrÏe. 5.5. Provádûní prací z hlediska bezpeãnosti práce Sanaãní práce se provádûly z prostorového le‰ení postaveného uvnitfi nádrÏe. Vstup do nádrÏe a pfiísun materiálÛ byl umoÏnûn montáÏním otvorem v úrovni terénu o prÛmûru 600 mm a otvorem prÛmûru 500 mm ve stropû nádrÏe. Bûhem prací s látkami obsahujícími organická rozpou‰tûdla a pfii vysou‰ení povrchu po otryskání byl vnitfiní prostor nucenû odvûtráván pfienosn˘mi ventilaãními jednotkami.

104

Zaji‰tûní bezpeãnosti pracovníkÛ pfii práci se sanaãními hmotami v uzavfieném prostoru bylo provedeno v souladu s vyhlá‰kou âBU a âUBP 324/90 Sb. V‰ichni pracovníci zhotovitele byli pro‰koleni ve smyslu této vyhlá‰ky. Pfii provádûní prací se zdraví ‰kodliv˘mi látkami byli pracovníci vybaveni pfiíslu‰n˘mi ochrann˘mi prostfiedky. Po tuto dobu byl urãen pracovník dohlíÏející na bezpeãnost práce a kontrolující z vnûj‰ku prÛbûh prací i stav uvnitfi nádrÏe. 6. ZÁVùR Projekt úspû‰nû vyfie‰il sanaci staré konstrukce i kdyÏ vycházel jen z údajÛ, které bylo moÏné zjistit pouze vizuálními prohlídkami a základními zkou‰kami. To mûlo vliv na nutnost úpravy technologického postupu v prÛbûhu provádûní opravy a promítlo se i v cenû vlastní sanace, jak je u rekonstrukcí ãasté. Podle dosavadního stavu pouÏití popsané technologie úspû‰nû vyfie‰ilo situaci i pfii vynechání nûkter˘ch podpÛrn˘ch operací, napfi. reprofilace je v místech poruch hlub‰ích neÏ 10 mm. Ukázalo se úãelné, Ïe byla dána pfiednost rekonstrukci pfied v˘stavbou nové nádrÏe, a to jak z dÛvodÛ ãasov˘ch tak i finanãních. Statické posouzení nádrÏe vypracoval Hydroprojekt Praha, hlavním dodavatelem rekonstrukce byla divize 6 Metrostav a.s., ovinutí nádrÏe provedly SM 7, vlastní práce se sananãními hmotami firma HCS s.r.o., Nové Mûsto na Moravû.

Pohled na nádrÏ pfied sanací po odstranûní oplá‰tûní

105

ZESILOVÁNÍ KONSTRUKCÍ NEKOVOV¯MI MATERIÁLY, POROVNÁNÍ JEDNOTLIV¯CH SYSTÉMÒ STRENGTHENING STRUCTURES BY MEANS OF NON-METALLIC MATERIALS, COMPARISON OF VARIOUS SYSTEMS

Dr. Ing. Lubo‰ Podolka âeské vysoké uãení technické v Praze, fakulta stavební, Thákurova 7, 166 29 Praha 6 Tel.: 02/24354620, fax.: 02/3117362, email: [email protected] Anotace: Rozvoj pouÏití nekovov˘ch materiálÛ. Specifika jejich pouÏití. Souãasn˘ stav v âR a zku‰enosti s jejich aplikací na experimentálních prvcích. Porovnání jednotliv˘ch systémÛ k zesilování konstrukcí. Abstract: Enlarged use of non-metallic materials in strengthening of structures. Specific features of their use. Present state in the Czech republic and experience of their application to experimental elements. Comparison of various systems for strengthening of structures.

1. ÚVOD V 90. letech nastává prudk˘ rozvoj technologií zesilování konstrukcí pomocí nekovov˘ch materiálÛ na bázi sklenûn˘ch, aramidov˘ch a uhlíkov˘ch vláken. Tento trend vede k optimalizaci tvaru zesilujících prvkÛ pro rÛzné zpÛsoby zesílení a pro rÛzné konstrukce. Dále tyto materiály jiÏ slouÏí jako v˘ztuÏné prvky nov˘ch konstrukcí, kde plnû nahrazují klasickou betonáfiskou v˘ztuÏ, takÏe se dnes jiÏ mÛÏeme setkat s pfiedpínacími lany, lamelami rovn˘mi nebo tvarovan˘mi, prostorov˘mi konstrukcemi, prvky ve tvaru válcovan˘ch profilÛ nebo Ïebírkové v˘ztuÏe a v neposlední fiadû právû s ohebn˘mi pásy, jejichÏ tvar odpovídá textilii (tj. tkaninû). 2. SOUâASN¯ STAV V âR Firma Sika CZ, s.r.o. dováÏí na nበtrh v rámci svého systému „Carbodur“ tfii druhy lamel, které se li‰í sv˘mi mechanick˘mi vlastnostmi a tkaniny jak z uhlíkat˘ch tak sklenûn˘ch vláken (SikaWrap Hex-230C, SikaWrap Hex-103C, SikaWrap Hex-100G), které je moÏno pouÏít k zesílení konstrukcí namáhan˘ch pfiíãn˘m tahem (tj. hlavy a paty sloupÛ) nebo smykem (tj. podporové prÛfiezy oh˘ban˘ch prvkÛ), pfiípadnû pro zlep‰ení chování prvkÛ v kotevní oblasti. Od fiíjna 2000 je moÏno pouÏít k zesilování konstrukcí i systém firmy S & P, kter˘ na nበtrh distribuuje firma MBT stavební hmoty s.r.o. obsahující dva druhy lamel a tfii druhy tkanin, které se li‰í sv˘mi mechanick˘mi vlastnostmi. Od druhé poloviny roku 2001 je moÏno je moÏno pouÏít k zesilování konstrukcí systém firmy S & P v kombinaci s lepidly ispo concretin, kter˘ na nበtrh distribuuje firma Dyckerhof, stavební hmoty, s.r.o. obsahující dva druhy lamel a tfii druhy tkanin, které se li‰í sv˘mi mechanick˘mi vlastnostmi. 106

V rámci dlouhodobého v˘zkumu tûchto technologií na fakultû stavební âVUT byly vyrobeny experimentální prvky, které pfiispûly k získání zku‰eností s v˘‰e uveden˘mi systémy pro zesilování, a umoÏnily jejich vzájemné porovnání. 3. POPIS EXPERIMENTÁLNÍCH PRVKÒ Pro porovnání v˘sledkÛ tfii sad experimentálních prvkÛ. Varianta A Experimentální prvek tvofiil Ïelezobetonov˘ trám tûchto rozmûrÛ 120.180.3000 mm, kter˘ byl proveden z betonu tfiídy B 50 a vyztuÏen 2 ∅ R 10 v taÏené oblasti a 2 ∅ R 8 v tlaãené oblasti a tfimínky z ∅ E 6 ve vzdálenosti a = 100 mm. Zesílení nosníku je provedeno pomocí jedné CFK lamely Sika® CarboDur‚ S 512 50 / 1,2 / 2800 mm pfii spodním povrchu nosníku, Epoxi-lepidlo Sikadur®-30.

Obr. 1: Zesílen˘ nosník varianta „A“

Varianta B Experimentální prvek tvofiil Ïelezobetonov˘ trám tûchto rozmûrÛ 200.300.3000 mm, kter˘ byl proveden z betonu tfiídy B 50 a vyztuÏen 2 ∅ R 10 v taÏené oblasti a 2 ∅ R 8 v tlaãené oblasti a tfimínky z ∅ E 6 ve vzdálenosti a = 200 mm. Zesílení nosníku je provedeno pomocí jedné CFK lamely MBrace S&P 150/2000 80/1,4/2800mm pfii spodním povrchu nosníku, Epoxi-lepidlo.

950

75

200

1

2850 3000

75

ÿ6

60 60 80

31 300

5x200=1000 100

30

23

950

950 200 354 200

Obr. 2: Zesílen˘ nosník varianta „B“

Varianta C Experimentální prvek tvofiil Ïelezobetonov˘ trám tûchto rozmûrÛ 120.180.3000 mm, kter˘ byl proveden z betonu tfiídy B 30 a vyztuÏen 2 ∅ R 10 v taÏené oblasti a 2 ∅ R 8 107

v tlaãené oblasti a tfimínky z ∅ E 6 ve vzdálenosti a = 100 mm. Zesílení nosníku je provedeno pomocí jedné CFK lamely MBrace S&P 150/2000 50/1,4/2800mm pfii spodním povrchu nosníku, Epoxi-lepidlo ispo concretin SK 41.

Obr. 3: Zesílen˘ nosník varianta „C“

4. V¯SLEDKÒ EXPERIMENTÒ Varianta A - prÛmûrné hodnoty pfietvofiení namûfiené pfii experimentech: zatíÏení 2V (kN)

pfietvofiení lamely (%°)

pfietvofiení taÏené v˘ztuÏe (%°)

pfietvofiení tlaãené v˘ztuÏe (%°)

30

2,365

2,491

-0,291

36

2,966

3,095

-0,352

zatíÏení 2V (kN)

nosník A1

nosník A2

nosník A3

prÛmûr

60

63

65

62,7

- experimentální únosnost stanovená v˘poãtem :

2Vexp. = 53,8 kN

experimentální koeficient λexp.: λexp. = 1,6

poru‰ení ohybem

Vd,exp = V.λexp. =16,812 . 1,6 = 26,9 kN

Varianta B - prÛmûrné hodnoty pfietvofiení namûfiené pfii experimentech: zatíÏení 2V (kN)

pfietvofiení lamely (%°)

pfietvofiení taÏené v˘ztuÏe (%°)

pfietvofiení tlaãené v˘ztuÏe (%°)

36

2,104

2,588

0,341

40,5

2,446

3,031

0,371

108

zatíÏení 2V (kN)

nosník A1

nosník A2

nosník A3

prÛmûr

117

117

108

114

- experimentální únosnost stanovená v˘poãtem :

2Vexp. = 117 kN

experimentální koeficient λexp. : λexp. = 1,6

poru‰ení ohybem

Vd,exp = V.λexp. = 36,58 . 1,6 = 58,5 kN

Varianta C - prÛmûrné hodnoty pfietvofiení namûfiené pfii experimentech : zatíÏení 2V (kN)

pfietvofiení lamely (%°)

pfietvofiení taÏené v˘ztuÏe (%°)

pfietvofiení tlaãené v˘ztuÏe (%°)

31,5

2,408

2,379

0,747

36,0

2,833

2,727

0,894

zatíÏení 2V (kN)

nosník A1

nosník A2

nosník A3

prÛmûr

57,0

54,2

57,0

56,06

experimentální koeficient λexp. : λexp. = 1,6

poru‰ení ohybem

Vd,exp = V.λexp. = 17,6 . 1,6 = 28,16 kN

5. ZÁVùR V˘sledky získané z proveden˘ch experimentÛ prokázaly dostateãnou shodu experimentÛ s analytick˘m modelem popisujícím jejich chování. Pokud jde o kvalitativní srovnání chování jednotliv˘ch prvkÛ : Pro nosníky je typické, Ïe k poru‰ení dochází v kotevní oblasti zesilující lamely, zatímco nosníky zesílené lamelami Sikacarbodur se poru‰ují v kotevní oblasti delaminací ve vlastní lamele nebo v povrchové vrstvû betonu, nosníky zesílené lamelami S & P nalepené lepidlem od firmy (MBT stavební hmoty s.r.o.) se poru‰ovali na styku mezi betonem a lepidlem a nosníky zesílené lamelami S & P nalepené lepidlem od firmy (Dyckerhofer) se opût poru‰ovaly v povrchové vrstvû betonu, podrobnosti viz fotografie zachycující detail poru‰ení nosníkÛ. Dle mého názoru jsou obû lamely navzájem zamûnitelné pokud bude uplatnûn pfiepoãet pro nutnou sílu v zesilující lepené v˘ztuÏi odpovídající souãinu plochy lamely a odpovídající v˘poãtové pevnosti pro kaÏd˘ druh lamely vãetnû uvaÏování rozdílné pevnosti pro stejnou lamelu S&P pfii pouÏití rÛzn˘ch lepidel. 109

Obr. 4 a 5: Pohled na poru‰ení nosníku zesíleného lamelou SikaCarbodur a detail grafu prÛbûhu síly v zesilující lamele.

110

Obr. 6 a 7: Pohled na poru‰ení nosníku zesíleného lamelou S & P 150/2000 (MBT stavební hmoty, s.r.o.) a detail grafu prÛbûhu síly v zesilující lamele.

111

Obr. 8 a 9: Pohled na poru‰ení nosníku zesíleného lamelou S & P 150/2000 (Dyckerhofer) a detail grafu prÛbûhu síly v zesilující lamele.

112

Uvedené v˘sledky byly získány v rámci fie‰ení grantového projektu ã. 103/01/P057, spoluprací s firmami SIKA CZ, s.r.o., MBT stavební hmoty, s.r.o., Dyckerhof, stavební hmoty s.r.o, SANTECH CZ, s.r.o. a Sangreen Alfa, s.r.o..

LITERATURA [1] Technické listy pro aplikaci SikaCarbodur, Sika CZ, s.r.o., 1999 [2] Technické listy pro aplikaci MBrace S &P, MBT stavební hmoty, s.r.o., 2001 [3] Technické listy pro aplikaci MBrace S &P, Dyckerhof, stavební hmoty, s.r.o. 2001

113

OBNOVA P¤ENOSU ZÁTùÎE NA SPÁRÁCH BETONOV¯CH VOZOVEK RENEWAL OF LOAD TRANSFER IN THE JOINTS OF CONCRETE PAVEMENTS

Ing. Josef RICHTER Dopravní stavby Uherské Hradi‰tû, a. s. nám. Míru 709, 686 25 Uherské Hradi‰tû tel.: 0632/435138, fax: 0632/551006, e-mail: [email protected]

Anotace: Technologie oprav star‰ích betonov˘ch vozovek prodûlala rÛzná v˘vojová stadia. Zámûrem pfiíspûvku je poukázat na závaÏn˘ aspekt v této problematice a jeho praktické vyuÏití v âeské republice. Abstract: The technology of repairing older concrete pavements has underwent various development stages. The paper makes reference to a significant aspect of this problem and to its practical solution in the Czech republic.

V âeské republice je dosud v provozu nûkolik stovek kilometrÛ betonov˘ch vozovek ze sedmdesát˘ch a osmdesát˘ch let. Materiálové a technické vybavení v kontextu tehdej‰í míry zku‰eností se promítlo do technického stavu tûchto staveb. Vût‰ina úsekÛ nevyÏaduje zatím kompletní rekonstrukci, ale absence v˘ztuÏn˘ch prvkÛ ve spárách uÏ mnohde ovlivÀuje jízdní komfort i dal‰í Ïivotnost vozovky. Jízdní pruh, v nûmÏ projíÏdí zhruba 80 % tûÏk˘ch nákladních vozidel, vykazuje opotfiebení, zatímco jízdní pruh s lehãím provozem je ve velmi dobrém stavu. RÛzné typy rekonstrukce, zejména poloObr. 2 Ïením krycího koberce, nejsou pfiíli‰ vhodné v situaci, kdy opravu vyÏaduje pouze jeden jízdní pruh. Zásadní v˘znam pro kvalitu a Ïivotnost betonov˘ch vozovek má mechanizmus, kter˘m se tlak pohybujícího se vozidla na vozovku rozdûlí na obû betonové desky, rozdûlené pfiíãnou spárou. JestliÏe spára pfiená‰í zátûÏ úãinnû, zatíÏení se rozdûlí rovnomûrnû na obû desky, takÏe ani na jednu nepÛsobí nadmûrn˘ tlak. (Viz obrázek ã. 2) Provoz tûÏk˘ch vozidel 114

ãasem zpÛsobí sníÏení schopObr. 3 nosti pfiíãn˘ch spár pfiená‰et zatíÏení. Toto sníÏení vyvolá vznik dislokace. Ta se projeví nejdfiíve tam, kde po‰kozené tûsnûní spár umoÏní pronikání vody pod zpevnûní a opakované vych˘lení sousedících desek posunuje zrnka materiálu z podkladní vrstvy, která vytvofií klín pod pfiedním okrajem odjezdové desky. V˘‰kov˘ rozdíl hran sousedících desek o velikosti nad 7 mm je povaÏován za váÏnou dislokaci, která je zdrojem v˘razného sníÏení jízdního komfortu, niãení vozidel, ale také vzniku trhlin a po‰kození betonov˘ch desek. (Viz obrázek ã. 3). Donedávna bylo nejbûÏnûj‰ím postupem vyrovnání nerovností brou‰ením nebo rektifikací desek s podinjektováním dutin pod deskou. âasto uÏívan˘m ne‰varem je pfiekr˘vání povrchÛ asfaltov˘m kobercem o rÛzné tlou‰Èce. Iluze o Ïivotnosti takov˘ch úprav dostane první zásah, kdyÏ se projeví prokopírování spár do povrchu zfieteln˘mi trhlinami. Pomûrnû nákladná oprava si vyÏádá s mal˘m ãasov˘m odstupem je‰tû nákladnûj‰í rekonstrukci zahrnující vût‰inou v˘mûnu krytu vozovky. Ani jedna z tûchto metod neprodlouÏí Ïivotnost opravy nad 7 - 8 rokÛ. Moderní metoda oprav betonov˘ch vozovek zahrnuje pfiedev‰ím obnovení úãinného pfienosu zatíÏení od vozidel na spáfie vloÏením v˘ztuÏe, vytvofiení správného tvaru spáry s komÛrkou vyplnûnou kvalitním tûsnícím materiálem a pfiesnû dodrÏovan˘ program pravidelné údrÏby. Toto schéma zajistí dlouholetou Ïivotnost s vysok˘m komfortem jízdy i v obtíÏn˘ch podmínkách za mokra a de‰tû. V posledních dvou sezónách byly opravovány na dálnici D 1 v okolí Brna tfii nûkolikakilometrové úseky vkládáním pfiíãn˘ch v˘ztuÏí. Do vyfiezan˘ch dráÏek je vloÏena v˘ztuÏ tvaru kluzného trnu opatfiená dilataãními nástrãkami. Ve spáfie je instalována separaãní vloÏka a poloha v˘ztuÏe je fixována podpûrkami. K vyplnûní dráÏek je pouÏita rychle tuhnoucí smûs s obsahem jemného kameniva.

115

Jin˘m zpÛsobem fie‰ení je aplikace konektorÛ Freyssinet/LCPC. Velmi rychl˘ zpÛsob provedení, vhodn˘ pro enormû zatíÏené úseky, umoÏní aplikaci na zhruba jednom kilometru jízdního pruhu za den. Má v‰ak omezení v hodnotû diferenãního prÛhybu a je v na‰ich podmínkách zatím nákladnûj‰í neÏ zpÛsob první. Dal‰ím typem fie‰ení je zpÛsob firmy Hydrostress, jehoÏ principem je vytvofiení válcov˘ch otvorÛ ve spárách. Stûny v˘vrtu jsou opatfieny záfiezy. Elastická v˘plÀ vytváfií spojovací prvek. ZpÛsob pouÏit˘ v âeské republice vychází z technologie a zku‰eností ACPA (American Concrete Pavement Association). Metoda byla pouÏívána na dálnicích o stáfií pfiibliÏnû 20 rokÛ, na nichÏ dosáhla hustota provozu dvoj aÏ pûtinásobku hodnot pfiedpokládan˘ch projektem. Její aplikaci pfiedcházelo nûkolik rÛzn˘ch technologií sledujících minimalizaci prokopírování trhlin vrstvami SAM a SAMI, ale Ïádná z nich nebyla úãinná. Zku‰enosti z projektÛ zhruba za pûtileté období ve státech Florida, Washington a Puerto Rico rezultovaly do zmûn pÛvodních technologick˘ch operací. Zásadním poÏadavkem bylo pouÏití tfií v˘ztuÏn˘ch prvkÛ pro jednu stopu, tzn. 6 prvkÛ na desku. (Viz obrázek ã. 1). Pfiíprava stûn ‰tûrObr. 1 biny je rozhodující pro úspûch, ãi neúspûch aplikace. Vyãi‰tûní od zbytkÛ fiezného kalu a prachu se provádí pískováním a stlaãen˘m vzduchem. Vlastní v˘ztuÏn˘ prvek je nejen opatfien plastov˘m povlakem, ale navíc natfien pfied uloÏením separátorem. Podpûry umoÏÀující proniknutí v˘plÀového materiálu i pod v˘ztuÏ musí zajistit její správnou polohu. V˘plÀov˘ materiál vyÏaduje dodrÏení pomûrnû pfiísn˘ch poÏadavkÛ. Pfiedev‰ím musí vykazovat malé, témûfi nulové smr‰tûní. V krátké dobû musí dosáhnout dostateãnou pevnost a musí odolávat tepeln˘m napûtím, která jsou vyvolána kaÏdodenním kroucením desky. Smr‰Èování minimalizuje nízk˘ vodní souãinitel v kombinaci s plastifikaãní pfiísadou, která umoÏní dokonalé zateãení pod a po stranách v˘ztuÏe. Pfii aplikaci je nutné zpracovávat materiál pomocí vibrátoru. Uveden˘ pfiehled zaznamenává jen nûkteré dílãí postupy, na nichÏ v‰ak pfiedev‰ím závisí dobr˘ v˘sledek aplikace. Opravy betonov˘ch vozovek touto metodou se ukázaly jako Ïivotaschopná metoda, ovûfiená uÏ více neÏ desetiletou zku‰eností jak ve Spojen˘ch státech, tak ve Francii. Její celkové náklady pfiedstavují pouze 60 - 70 % nákladÛ nutn˘ch pro asfaltové pfiekryvy. Pfiitom metoda mÛÏe b˘t pouÏita pouze na po‰kozen˘ jízdní pruh, zatímco asfaltové pfiekrytí vÏdy zahrnuje celou ‰ífiku vozovky. Pfiedpokládaná Ïivotnost vozovek opraven˘ch v˘ztuÏemi je 10 - 15 let. 116

GENERÁLNÍ OPRAVA CHLADÍCÍ VùÎE S P¤IROZEN¯M TAHEM ITT 100 VE SPOLANA NERATOVICE GENERAL REPAIR OF A ITT 100 COOLING TOWER WITH NATURAL DROUGHT AT SPOLANA NERATOVICE

Ing. Václav PÁRTL autorizovan˘ ing. oboru pozemní stavby, Chladicí vûÏe Praha, a.s. Divize 2 M. ·vabinského 10, â. Budûjovice tel., fax 038/7241499, 0602/160501, e-mail: [email protected] Doc. ing. Jifií DOHNÁLEK, CSc. autorizovan˘ ing. v oboru zkou‰ení a diagnostika âVUT, KloknerÛv ústav, ·olínova 7, 166 08 Praha 6 tel., fax: 02/24353840, 0602/324 116, [email protected]

Anotace: VyuÏití znalostí a zku‰eností ze specializovaného oboru sanací betonov˘ch konstrukcí umoÏÀuje pfii provádûní rekonstrukcí prÛmyslov˘ch objektÛ uplatnit rychlé a ekonomicky v˘hodné technické fie‰ení v kombinaci s omezen˘mi technick˘mi a ãasov˘mi moÏnostmi zadavatele. Podmínkou je provedení tûchto oprav zku‰enou sanaãní firmou disponující ‰irok˘m zábûrem specializovan˘ch ãinností a mající zku‰enosti s opravami podobn˘ch typÛ objektÛ. V pfiíspûvku je popsána sanace chladící vûÏe typu ITT 100 za ãásteãného provozu. Abstract: The knowledge and experience in the specialised field of repairing concrete structures, made use of in the reconstruction of industrial buildings, provide fast and economic technological solutions, adapted to the client’s technological and time possibilities. The repair is to be carried out by an experienced repair company able to execute a wide range of specialised activities. The paper describes the repair of a ITT 100 cooling tower, made under partial operation.

Chladící vûÏ ITT 100m v areálu Spolany Neratovice byla uvedena do provozu v roce 1970. V pÛvodním zámûru tehdej‰ího vedení bylo postavit dvû vûÏe z dÛvodu chlazení celého komplexu petrochemie. Po uvedení do provozu bylo z dÛvodu niωí v˘roby zji‰tûno, Ïe chladící v˘kon plnû postaãuje a od stavby druhé vûÏe bylo upu‰tûno. Tím odpadl náhradní zdroj, kter˘ by pokryl potfiebu chlazení v dobû oprav a pfiípadné zv˘‰ení v˘konu v˘roby. Tento stav byl v˘hodn˘ pouze do doby první opravy chladící vestavby. ProtoÏe do chlazení byly napojeny prakticky v‰echny provozy Spolany, nebylo moÏno tuto vûÏ nikdy odstavit celou. Proto opravy vÏdy byly provádûna za ãásteãného provozu, coÏ u v˘mûny technologické vestavby je‰tû nevyÏadovalo sloÏité technické fie‰ení. 117

Generální oprava

Problémy s technick˘m fie‰ením, pfii omezení odstávky na dobu krat‰í neÏ deset dní v roce, se zaãaly objevovat teprve ve chvíli, kdy byl jiÏ viditelnû po‰kozen plá‰È chladící vûÏe. V roce 1996 byl proveden první prÛzkum plá‰tû chladící vûÏe a bylo zji‰tûno, Ïe generální oprava je v dohledné dobû nezbytná. Vedení provozu energetika bylo postaveno pfied následující zadání - vûÏ je nutné opravit, ale provoz petrochemie a dal‰í v˘robní technologie napojené do uzavfieného chladícího okruhu se nesmí omezit. Jedin˘m omezením v˘roby, kdy je moÏné vûÏ odstavit je odstávka na cca 10 dní v kalendáfiním roce. Proto bylo rozhodnuto vypsat v˘bûrové fiízení na kompletní generální opravu s termínem plnûní kvûten 2000 – záfií 2001, aby ãas potfiebn˘ na opravu zahrnoval i dvû celopodnikové odstávky. Po del‰ím v˘bûrovém fiízení byla realizací této akce povûfiena firma Chladicí vûÏe Praha, a. s. divize 02 âeské Budûjovice. Popisovat postupnû provádûnou sanaci krok za krokem by nemûlo pro odbornou vefiejnost velk˘ v˘znam. Tento postup byl jiÏ mnohokrát popsán ve sborníku mezinárodního symposia a ãasopise Sanace betonov˘ch konstrukcí, a proto se spí‰e zamûfiíme na odli‰nosti a zvlá‰tnosti, které tato akce mûla oproti opravám podobného charakteru. Celková oprava nakonec zahrnovala tyto ãinnosti: ➤ komplexní opravu vnitfiního a vnûj‰ího plá‰tû ➤ oprava a zesílení ochozu ➤ oprava ‰ikm˘ch stojek ➤ oprava nosné vestavby chladícího systému ➤ oprava a doplnûní technologie 118

V prÛbûhu opravy byla zakázka roz‰ífiena je‰tû o zhotovení loga SPOLANA navrchní ãást vûÏe. Pfied zhotovitelem stál úkol, kter˘ je‰tû nebyl na Ïádné akci v na‰í republice realizován, tedy provést celou opravu za provozu, pouze s ãásteãn˘mi odstávkami jednotliv˘ch v˘seãí. Ty byly pfied zahájením akce dohodnuty na cca 25% v období záfií, fiíjen a kvûten a 40% v období listopad aÏ duben. V období ãerven aÏ srpen byl aÏ na desetidenní odstávky zachován pln˘ provoz. Tyto pfiedpoklady odstávek se díky velice teplému podzimu 2000 ukázaly jako velice orientaãní a nakonec musely b˘t je‰tû omezeny, aby bylo moÏno uchladit cel˘ provoz petrochemie. Obvykl˘ postup pfii podobn˘ch akcích je opravit kompletnû vnitfiní plá‰È vãetnû bariérového nátûru a poté (lze i za provozu) opravit vnûj‰í plá‰È. Pro zdárn˘ v˘sledek této zakázky byl zvolen netradiãní postup opravy vzhledem k moÏnosti odstávek – zahájit v kvûtnu 2000 opravou vnûj‰ího plá‰tû, tento do konce roku dokonãit a od záfií a fiíjna 2000 zahájit opravu vnitfiního plá‰tû a technologické vestavby po jednotliv˘ch v˘seãích. Pfii tomto postupu hrozilo nebezpeãí, Ïe pfii následné opravû vnitfiního plá‰tû dojde k po‰kození vnûj‰ího plá‰tû a Ïe z vnitfiního neopraveného povrchu bude pronikat vodní pára na vnûj‰í povrch a tam pfii minusov˘ch teplotách po‰kodí jiÏ opraven˘ vnûj‰í plá‰È. Toto nebezpeãí bylo eliminováno tím, Ïe koneãn˘ nátûr vnûj‰ího plá‰tû byl realizován aÏ na samotn˘ závûr celé opravy v srpnu 2001 a pfiípadná po‰kozená místa bylo moÏné je‰tû pfiepracovat. Pfii oãi‰tûní vnûj‰ího plá‰tû od prachu a nanesen˘ch neãistot pfied koneãn˘m nátûrem se ukázalo, Ïe obavy byly neopodstatnûné a celá konstrukce nenesla známky po‰kození. Vnûj‰í plá‰È byl po hrubém oãi‰tûní a tryskání vysokotlak˘m vodním paprskem shledán v podstatnû hor‰ím stavu neÏ se pfiedpokládalo a to nejen z hlediska rozsahu po‰kození betonu, ale i v˘ztuÏe. Bylo nutné zakr˘t nasávací otvory tak, aby odpadávající volné ãástice betonu i jemn˘ prach z pískování v˘ztuÏe nepronikly do chladící vody, ãímÏ by hrozilo ucpání kondenzátorÛ. Pfiitom ne‰lo zase kompletnû zakr˘t nasávací otvory, protoÏe tím by se omezil chladící v˘kon. Byl zvolen urãit˘ kompromis v kombinaci obou poÏadavkÛ a chlazení ani postupové práce na opravû nebyly omezeny. V dobû odstávky roku 2000 muselo b˘t pfiipraveno zpfiístupnûní pro opravu technologické vestavby. Bylo zvoleno klasické le‰ení vzhledem k tomu, Ïe jeho demontáÏ byla moÏná aÏ o druhé odstávce v roce 2001. MontáÏ probíhala pfii vypu‰tûném a vyãi‰tûném bazénu, kdy za 5 dní bylo postaveno cca 12 500 m3 le‰ení. Sanace vnûj‰ího plá‰tû byla dokonãena do konce fiíjna a povrch byl pfiipraven pro koneãn˘ nátûr, kter˘ jsme se rozhodli z v˘‰e uveden˘ch dÛvodÛ realizovat aÏ na samotn˘ závûr zakázky. Oprava vnitfiního plá‰tû byla zahájena v fiíjnu 2000 a postupnû po jednotliv˘ch v˘seãích spoleãnû s opravou skeletu technologické vestavby realizována. Po‰kození vnitfiního plá‰tû nebylo tak rozsáhlé jak pfiedpokládal prÛzkum. Nejvût‰í po‰kození bylo pouze v dolní tfietinû plá‰tû a pak tûsnû pod ochozem. Práce probíhaly v obtíÏn˘ch podmínkách, kdy se pára z provozované ãásti vûÏe spojovala pfii kombinaci nízkého tlaku vzduchu a teplot pod 10°C v souvislou neprÛhlednou clonu cca 20m nad úrovní chladícího systému. Práce musely b˘t proti pÛvodnímu pfiedpokladu pfieru‰eny v dobû od poloviny prosince 2000 do poloviny února 2001, kdy teploty poklesly pod bod mrazu a na odstaven˘ch ãástech vûÏe se vlivem vodní páry a nasávaného vzduch zaãala tvofiit námraza. Pokraãovat v pracích za tûch119

to podmínek by mûlo nespornû vliv na kvalitu dokonãeného díla a proto bylo upfiednostnûno pfieru‰ení prací a pokraãování pfii vhodnûj‰ích klimatick˘ch podmínkách. Reprofilaãní práce na vnitfiním plá‰ti vãetnû tûsnící stûrky byly dokonãeny v ãervnu 2001. Vzhledem k velké vlhkosti povrchu opravované konstrukce, kdy po v˘ztuÏi místy stékala voda z vysráÏené páry, nemohl b˘t pouÏit na ochranu v˘ztuÏe klasick˘ epoxidov˘ materiál Sika Top Armatec. Proto na nejvíce exponovaná místa byla pouÏita rychle tuhnoucí jednosloÏková malta SikaQuick – 506 modifikovaná polymerem s integrovanou ochranou proti korozi. PouÏití této malty jako pasivace v˘ztuÏe proti korozi umoÏnilo pokraãování prací i v období s teplotami kolem 12°C, tak aby reprofilace byly dokonãeny v termínu a byla moÏnost zahájit nejnároãnûj‰í Generální oprava ãást celé opravy – barierov˘ nátûr vnitfiního plá‰tû. Vlhkost cca 85% a teplota trvale okolo 15°C mûla naopak pfiízniv˘ vliv na dozrávání sanaãní malty a tûsnící stûrky jak vypl˘vá z v˘sledkÛ kontrolních zkou‰ek. Vzhledem k podmínkám za kter˘ch lze naná‰et nátûrov˘ systém ( nad rosn˘ bod podkladu + 3°C jako bezpeãnostní koeficient ) bylo za témûfi plného provozu vûÏe obtíÏné najít vhodné období. Po zku‰enostech z léta 2000 jsme zjistili, Ïe tyto podmínky nastávají u této vûÏe pfii teplotách okolního vzduchu nad 22°C a atmosférického tlaku nad 1020 HPa. Pfielom jara a léta 2001 tyto podmínky nesplÀoval, a tak aÏ od 2 dekády ãervence mohl b˘t zahájen sekundární ochrann˘ nátûr vnitfiního plá‰tû a v pfiízniv˘ch klimatick˘ch podmínkách zdárnû dokonãen. Souãasnû s opravou vnitfiního plá‰tû probíhala oprava nosné konstrukce technologické vestavby a ‰ikm˘ch stojek, která byla stále o 3-4 v˘seãe pfied opravou vnitfiního plá‰tû a byla dokonãena zaãátkem kvûtna 2001. V dobû druhé odstávky byl vyãi‰tûn bazén, opraven stoupací kanál a vstupní ãásti rozvodn˘ch ÏlabÛ, které nebylo moÏné utûsnit pfii dílãích odstávkách. Dále bylo (po roce v napu‰tûném bazénu ) demontováno le‰ení a cel˘ bazén vyãi‰tûn. 120

Souãástí opravy byla i sanace a zesílení ochozu chladící vûÏe, kter˘ jak je patrné z pfiiloÏené fotodokumentace byl extrémnû po‰kozen˘. Dokonce byla zvaÏována alternativa jeho zesílení pfied vlastním zavû‰ením pracovních lávek. Nakonec bylo od tohoto poÏadavku statikem upu‰tûno, ale provoz lávek pfied zesílením ochozu byl povolen s podmiÀujícími podmínkami. Pro vlastní zesílení ochozu byly vypracovány tfii klasické varianty a jedna pomocí uhlíkov˘ch lamel, z nichÏ byla nakonec, pro moÏnost co nejrychlej‰í realizace a ekonomické v˘hodnosti, zvolena klasická varianta se zesílením dna ochozu. Oprava ochozu byla realizována souãasnû s opravou vnitfiního a vnûj‰ího plá‰tû chladící vûÏe. Po opûtovném spu‰tûní chladící vûÏe na pln˘ v˘kon po odstávce byl proveden sekundární nátûr vnûj‰ího plá‰tû chladicí vûÏe vãetnû loga zadavatele a celá zakázka byla investorovi pfiedána v dohodnutém termínu. V prÛbûhu celého sanaãního zásahu byly peãlivû sledovány v‰echny kvalitové parametry, které ovlivÀují celkovou funkãnost a Ïivotnost sanace. Dodavatel jako souãást provádûcí dokumentace pfiipravil „Pfiedpis pro provádûní kontroly kvality sanaãních prací Ïelezobetonov˘ch konstrukcí chladicí vûÏe ITT 100 ve Spolanû Neratovice“, kter˘ vycházel jednak z Technick˘ch podmínek pro sanace TP SSBK I, jednak z Technick˘ch podmínek pro pfiípravu a kontrolu oprav Ïelezobetonov˘ch konstrukcí ve v˘robnách âEZ a.s. Kontrolní práce byly podle tohoto pfiedpisu zamûfieny do následujících oblastí: ➤ vizuální kontrola ➤ kontrola kvality pfiedupraveného povrchu betonu ➤ kontrola pfiídrÏnosti nanesené reprofilaãní malty ➤ kontrola celistvosti a pfiídrÏnosti nátûru ➤ kontrola tlou‰Èky nátûru ➤ mechanické a dal‰í fyzikální vlastnosti pouÏívan˘ch malt ➤ zkou‰ky vodotûsnosti nátûru. Ve‰keré provádûné zkou‰ky byly prÛbûÏnû zpracovávány a vyhodnocovány a byl o nich vÏdy neprodlenû informován dodavatel sanace i investor. Celkov˘ poãet proveden˘ch zkou‰ek je uveden v tabulce 1. Zkou‰ky byly provedeny na stavbû ve 25 zku‰ebních termínech. SoubûÏnû pak probíhaly testy laboratorní. Celkové v˘sledky shrnuté v tabulce 2 ukazují, Ïe prakticky ve v‰ech pfiípadech bylo dosaÏeno nadstandardní úrovnû v˘sledn˘ch kvalitov˘ch parametrÛ. Za velmi dobrou lze oznaãit pfiedev‰ím prÛmûrnou tahovou pevnost betonu k podkladu 2,48 MPa, která dokládá kvalitnû provedenou pfiedúpravu povrchu i v˘slednou prÛmûrnou hodnotu soudrÏnosti reprofilace s podkladem 1,80 MPa. Mimofiádnû pozitivní byla také nadstandardní tlou‰Èka nátûrov˘ch systémÛ jak na vnitfiním, tak na vnûj‰ím plá‰ti, která byla 294 µm, resp. 210 µm. Z toho také vypl˘vá, Ïe u obou nátûrov˘ch systémÛ na vnûj‰ím i vnitfiním povrchu plá‰tû byla zji‰tûna nulová hodnota povrchové nasákavosti. Ve‰keré v˘sledky dokládají, Ïe sanaãní zásah ve v‰ech bodech splnil standardní kvalitové poÏadavky a lze ho tedy charakterizovat za kvalitnû proveden˘, dlouhodobû garantující bezporuchovou funkci Ïelezobetonového tahového komína a jeho dlouhodobou korozní stabilizaci. Proveden˘ sanaãní zásah ukazuje, Ïe zku‰en˘ dodavatel je schopen i ve velmi komplikovan˘ch podmínkách provést kvalitní a dlouhodobû funkãní sanaãní zásah. 121

Generální oprava

Tabulka 1 - Celkov˘ poãet proveden˘ch zkou‰ek Kontrolovan˘ parametr

PoÏadovan˘ poãet zkou‰ek podle TP

Proveden˘ poãet zkou‰ek

Splnûní poÏadavku TP

Pevnost v tahu povrchov˘ch vrstev

178

178

ANO

SoudrÏnost reprofilací a nátûrÛ s podkladem

102

140

ANO

Tlou‰Èka nátûru

56

222

ANO

Mechanické vlastnosti stfiíkan˘ch malt

9

9

ANO

Mechanické vlastnosti ruãnû naná‰en˘ch malt

25

27

ANO

Vodotûsnost nátûru

36

36

ANO

122

Tabulka 2 - Celkové v˘sledky kontrolních zkou‰ek V˘sledná prÛmûrná hodnota

PoÏadovaná úroveÀ parametru

Splnûní poÏadavku

Podklad – pevnost v tahu povrchov˘ch vrstev

2,48 MPa

1,5 MPa

ANO

SoudrÏnost reprofilace s podkladem

1,80 MPa

1,2 MPa

ANO

SoudrÏnost nátûru s podkladem

2,60 MPa

1,0 MPa

ANO

Tlou‰Èka nátûrÛ – vnitfiní plá‰È

294 µm

200 µm

ANO

Vodotûsnost nátûru vnitfiní plá‰È

0,0 l/m2

0,0 l/m2

ANO

Tlou‰Èka nátûrÛ – vnûj‰í plá‰È

210 µm

130 µm

ANO

Vodotûsnost nátûrÛ – vnûj‰í plá‰È

0,0 l/m2

< 2,00 l/m2

ANO

Mechanické vlastnosti stfiíkan˘ch malt

6,22 MPa 43,4 MPa

> 5,5 MPa >25,0 MPa

ANO

Mechanické vlastnosti ruãnû naná‰en˘ch malt

6,61 MPa 42,4 MPa

> 5,5 MPa >25,0 MPa

ANO

Modul pruÏnosti

28,66 GPa

< 30 GPa

ANO

Mrazuvzdornost

T100

T100

ANO

9,8x10-6K-1

< 14x10-6K-1

ANO

V12

V12

ANO

0,36 %°

< 0,5 %°

ANO

Hodnocen˘ parametr

Teplotní roztaÏnost Vodotûsnost Volné smr‰tûní

123

124

ZESILOVÁNÍ BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ DODATEâNù APLIKOVANOU V¯ZTUÎÍ STRENGTHENING CONCRETE STRUCTURES WITH POST ADDED REINFORCEMENT

Ing. Jifií Kubanek Helifix CZ s.r.o., Kekulova 675/42, 400 01 Ústí nad Labem tel./fax: 047/5207964, 0602 406 504, e-mail: [email protected] Anotace: Rekonstrukce a opravy staveb v souãasnosti obvykle souvisí se zmûnou vyuÏití objektÛ. Nová vyuÏití pak s nov˘mi poÏadavky na dovolená zatíÏení nosn˘ch konstrukcí znamenají zesilování a potfiebu dodateãného zv˘‰ení jejich pevnostních charakteristik.VloÏením speciální dodateãné v˘ztuÏe, lze tyto charakteristiky úãinnû zv˘‰it. Abstract: The reconstruction and the repair of buildings are usually connected with the change of the buildings’ use. The new use makes new demands on permissible loads of bearing structures and requires the strengthening of structures and the improvement of their strength characteristics. This may be achieved by inserting additional reinforcement.

SYSTÉM PRO ODSTRANùNÍ PORUCH STATICKÉHO CHARAKTERU U STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ Technologie Helifix byla vyvinuta pro fie‰ení poruch statického charakteru ciheln˘ch konstrukcí, pfiedev‰ím mostních objektÛ. Její vlastnosti umoÏÀují také dal‰í efektivní vyuÏití. V âeské republice se dnes vyztuÏují masivní zdûné konstrukce, vyztuÏují se a opravují trhliny a poruchy betonov˘ch konstrukcí, oproti jin˘m systémÛm se nesrovnatelnû efektivnûji uplatÀuje u statick˘ch poruch panelov˘ch staveb a v neposlední fiadû se pouÏívají nûkteré kotevní techniky pro fixaci, nebo spojení separovan˘ch ãi dodateãnû kotven˘ch stavebních prvkÛ zdûn˘ch, kamenn˘ch, betonov˘ch, ocelov˘ch .

Obr. 1: Tvar dodateãného v˘ztuÏného prutu

DODATEâNÉ VYZTUÎOVÁNÍ BETONOV¯CH KONSTRUKCÍ VLEPENOU V¯ZTUÎÍ Speciální technologie nerezov˘ch prutÛ vlepen˘ch do polymercementové malty umoÏÀuje dodateãné vyztuÏování stavebních konstrukcí, jejich posílení v oblasti tahové únosnosti a znovunastolení prostorové tuhosti celé stavby. U nosn˘ch i v˘plÀov˘ch 125

konstrukcí staveb mÛÏe docházet k naru‰ení jejich stability, prostorové tuhosti, k lokálním statick˘m poruchám a ke zv˘‰ení poÏadavkÛ na únosnost. Vût‰ina závad je zapfiíãinûna více faktory a pfii navrhování strategie opravy je nutné zaujmout globální stanovisko, obvykle je tfieba vzít v úvahu, zda se jedná o materiálové stárnutí pfii vystavení povûtrnostním vlivÛm, expanzi nebo smr‰Èování materiálu, pohyb základÛ nebo vliv zatíÏení konstrukce. Mezi nejdÛleÏitûj‰í úkoly patfií bezesporu pfiesná identifikace v‰ech pfiíãin nastal˘ch závad. Co se t˘ãe novosti vyuÏití systému dodateãného vyztuÏování nepfiedepjatou v˘ztuÏí, je bezesporu v˘razná. Vychází sice z obecnû znám˘ch principÛ pouÏívan˘ch pfii návrhu a vyztuÏování nového Ïelezobetonu, ale jako dodateãná v˘ztuÏ je funkãností a úãinností vyjímeãná. MÛÏe b˘t instalována do naru‰en˘ch betonÛ a lze ji úãinnû kombinovat s reprofilaãními technologiemi. Uplatnûní dodateãné v˘ztuÏe pfii sanacích betonov˘ch konstrukcí: • Pfiedev‰ím v pfiípadû ãast˘ch poÏadavkÛ na zvy‰ování uÏitného zatíÏení a to z dÛvodÛ zmûn provozÛ ãi vyuÏití staveb s nosn˘mi konstrukcemi ze Ïelezobetonu. Zvy‰ování zatíÏení a tím potfiebné únosnosti, se mÛÏe t˘kat kter˘chkoliv ãástí stavby – stûn, sloupÛ, stropních desek, trámÛ, prÛvlakÛ atd. V hlavní mífie se jedná o stropní betonové konstrukce realizované po r. 1920. Vlepení v˘ztuÏe do dráÏek, a vrtÛ, pfiípadnû jejich kombinace umoÏÀuje posílit namáhanou tahovou i smykovou oblast betonov˘ch konstrukcí. Konkrétní návrh je nutno provést dle technick˘ch podkladÛ a parametrÛ poskytovan˘ch dodavatelem systému. • Dal‰í pfiípad potfieby posílit únosnost betonov˘ch prvkÛ / prefabrikátÛ/, nebo jejich kotvení, mÛÏe b˘t zapfiíãinûn nepfiesností pfii jejich montáÏi, chybnû stanovenou délkou uloÏení, ‰patnou volbou prefabrikátÛ, chybn˘m návrhem v˘ztuÏe monolitického prvku. • Dodateãné vyztuÏení vyÏadují také problémy s defraudací materiálu betonov˘ch konstrukcí samotn˘ch a tím poklesem jejich únosnosti. Napfi. koroze stávající v˘ztuÏe, karbonatace betoObr. 2: Správné provedení dodateãné v˘ztuÏe do dráÏky nu ad. 126

V‰echny v˘‰e zmínûné aspekty se t˘kají Ïelezobetonov˘ch jak pozemních, tak dopravních staveb, ale navíc –v‰ech typÛ konstrukcí kde byl pfii v˘stavbû pouÏit materiál Ïelezobeton. Jedná se tedy také napfi. o vodohospodáfiské stavby, liniové stavby jako stoky, kolektory atd. SPECIÁLNÍ KOMPONENTY Aby se dosáhlo spolupÛsobení dodateãné v˘ztuÏe se stávající, ãasto naru‰enou, konstrukcí, ale hlavnû její funkãnosti a úãinnosti, byly vyvinuty dva speciální komponenty – tmel Helibond MM2 a v˘ztuÏ Helibar. * Tmel Helibond MM2 je vysokopevnostní polymer, cementová hmota s vysokou pfiídrÏností k vût‰inû standardnû pouÏívan˘ch zdicích materiálÛ a betonu. Plasticita tmelu za souãasnû jeho vysoké hustoty umoÏÀují naná‰ení na zadní stûnu dráÏek a do vrtÛ (tfieba i nad hlavu – svisle vzhÛru). Pfii správné aplikaci se tmel pfii tuhnutí tepelnû nesmr‰Èuje a perfektnû vyplní vyfrézovanou dráÏku ãi vrt. Tyto vlastnosti tmelu umoÏÀují vlepit do pfiipraven˘ch dráÏek a vrtÛ stávající konstrukce dodateãnou v˘ztuÏ, která zv˘‰í pevnostní charakteristiky sanované konstrukce. * Helibar je oznaãení speciální ocelové v˘ztuÏe. Vyrábí se tahem za studena a souãasnû je kroucena do speciálního ‰roubovicovitého profilu. Materiálem je nerezová austenitická ocel XcrNi 1810, odolná proti jakémukoli agresivnímu prostfiedí, má dvojnásobnou pevnost v tahu, neÏ ocel bûÏn˘ch betonáfisk˘ch v˘ztuÏí. Tato vlastnost umoÏÀuje pouÏívat pruty s malou prÛfiezovou plochou, men‰í neÏ klasická v˘ztuÏ se stejn˘m vnûj‰ím prÛmûrem, pfii zachování minimálnû srovnatelné pevnosti v tahu. ·roubovicov˘ profil zaji‰Èuje perfektní soudrÏnost s vysokopevnostním tmelem (pfiíp. pfiímo s betonem pfii alternativním zmonolitnûní s Ïelezobetonovou konstrukcí), a to soudrÏnost nûkolikanásobnû vy‰‰í, neÏ mají nejvíce profilované betonáfiské v˘ztuÏe s betonem, nebo podobnou polymercementovou maltou. Díky subtilnosti v˘ztuÏe jsou subtilní i dráÏky a vrty, do nichÏ se v˘ztuÏ vkládá, resp. vlepuje – z toho plyne minimální zásah do konstrukce a minimální spotfieba lepicího tmelu. Dále moÏnost stfiíhat pruty pfiímo na stavbû pákov˘mi nÛÏkami a oh˘bat do konkrétního, navrÏeného tvaru pfiímo v pozici optimalizuje pfiizpÛsobení dodateãné v˘ztuÏe skuteãnosti, která ne vÏdy koresponduje pfiesnû s projekãním podkladem – zvlá‰È u sanací. Velmi dÛleÏité specifikum technologie je moÏnost minimálního krytí v˘ztuÏe, tím posun v˘ztuÏe tûsnû k taÏenému líci konstrukce do extrémní moÏné vzdálenosti od neutrální osy daného prÛfiezu – ãímÏ je opût umocnûn efekt úãinnosti. S pouÏitím komponentÛ zmínûn˘ch vlastností vznikl systém pro dodateãné vyztuÏování stavebních konstrukcí. Je velice jednodu‰e instalovateln˘ a vytváfií excelentní upínací sílu ve v‰ech bûÏnû pouÏívan˘ch stavebních materiálech. Postup instalace dodateãné v˘ztuÏe: dle projekãního návrhu se na povrch konstrukce zakreslí tvar v˘ztuÏe, zední frézou se vyfieÏou dráÏky, provedou se vrty, obojí se vypláchne a navlhãí vodou, injektáÏní pistolí se naaplikuje první vrstva polymercementového tmelu, zkrácená a vytvarovaná v˘ztuÏ dle konkrétního prÛbûhu draÏek a vrtÛ se vloÏí do první vrstvy tmelu a dráÏka se doplní druhou vrstvou, pokud je do jedné dráÏky navrÏen jeden profil v˘ztuÏe provede se finální zahlazení dráÏky spárovaãkou, v pfiípadû více prutÛ v dráÏce se postup opakuje a pruty se kladou za sebe do hlub‰ích dráÏek, vrty se injektují nástavcem do vrtu, v kaÏdém vrtu je vÏdy jeden prut v˘ztuÏe. 127

Obr. 3: InjektáÏ druhé vrstvy tmelu do dráÏky

P¤ÍKLADY APLIKACÍ OBECNù U SANACÍ ÎELEZOBETONOV¯CH KONSTRUKCÍ - namáhání tahem za ohybu MONOLITICKÉ KONSTRUKCE: • trámové a deskové stropy – kfiíÏem i jednostrannû armované • trámy, prÛvlaky • konzoly PREFABRIKÁTY: • stropní panely a desky • stfie‰ní kazetové desky a Ïebrové desky - posílení tlakové oblasti • stûny • sloupy – ovinutí, tfimínky DODATEâNÉ VKLÁDÁNÍ V¯ZTUÎE DO PANELÒ A STYKÒ PANELÒ Problematika statick˘ch poruch panelov˘ch staveb, jejichÏ lokalizací a vyhodnocením se dnes zab˘vají t˘my odborníkÛ, je pomûrnû ob‰írná. Je ale nutné zaobírat se statikou v první fázi, aby se skryté poruchy pozdûji neprojevily na jiÏ zrekonstruovan˘ch nebo tfieba jen zateplen˘ch domech. V souãasnosti je u nás málo technologií, které jsou schopny fie‰it dodateãné statické zaji‰tûní panelov˘ch stûnov˘ch systémÛ a posílení stykÛ panelÛ. Technologie dodateãnû aplikované nerezové v˘ztuÏe speciálního tvaru je jednou z nich. 128

Pfii dodateãném vyztuÏování panelÛ, posilování jejich stykÛ, prostorovém ztuÏení panelov˘ch objektÛ se provádí dráÏky podpovrchové do hloubky pouze 15 mm, ãímÏ se nenaru‰í pfiípadná pÛvodní v˘ztuÏ, ale zajistí se dostateãná fixace dodateãné v˘ztuÏe v betonu. Navíc lze pruty Helibar kotvit do vrtÛ kolm˘ch k dráÏkám, injektovan˘ch taktéÏ tmelem Helibond, a zajistit tak kdekoli dÛkladnou fixaci v˘ztuÏe.

Obr. 4: VyztuÏování lodÏiov˘ch panelÛ p. soustavy BP 70

129

Zjednodu‰enû fieãeno lze vytváfiet z vysokopevnostních, ale tvarovateln˘ch nerezov˘ch prutÛ spony, které se pfiizpÛsobí konkrétnímu fie‰enému detailu a kvalitnû, a pfiitom s nízkou spotfiebou komponentÛ systému, zajistí dodateãnû styky mezi panely nebo trhliny v panelech. Pfiíkladem variabilnosti tvaru dodateãného vyztuÏení je posílení pfiedloÏen˘ch lodÏiov˘ch panelÛ soustavy BP 70, viz. obr. Dodateãné tfimínky zde obepínají roztrhané prÛãelí panelÛ, zpÛsobené korozí stávající v˘ztuÏe. Nûkteré v˘ztuÏné pruty jsou prodlouÏeny a kotveny do vrtÛ aÏ do vnitfiních panelÛ a zaji‰Èují tak polohu lodÏiov˘ch panelÛ. Úfiadem prÛmyslového vlastnictví âeské republiky bylo firmû Helifix CZ vydáno osvûdãení o zápisu uÏitného vzoru na „ dodateãné vyztuÏení pro opravy statick˘ch poruch stûnov˘ch panelÛ a stykÛ panelÛ“ touto technologií. Tento pfiihlá‰en˘ uÏitn˘ vzor má nejen chránit zájmy firmy, která systém testovala a transformovala na problematiku statiky panelov˘ch soustav v âR, ale pfiedev‰ím má znemoÏnit zámûnu certifikovaného odzkou‰eného systému za duplikátní materiály. SHRNUTÍ KLADÒ SYSTÉMU P¤I APLIKACI A POUÎITÍ V BETONOV¯CH KONSTRUKCÍCH. * * * * * * * * *

*

Je vysoce úãinn˘ a efektivní. Na „kondici“ materiálu vyztuÏované konstrukce neklade vysoké nároky. Rovnomûrnû rozná‰í nová napûtí v konstrukci. Nevná‰í do konstrukce Ïádné nové síly a napûtí. Je vysoce variabilní pfii návrhu tvaru dodateãnû vlepované v˘ztuÏe, fie‰í prakticky neomezenou fiadu detailÛ. Tvar lze pfiizpÛsobit také pfiímo pfii realizaci konkrétnímu prÛbûhu vyfrézované dráÏky, protoÏe se prut tvaruje a krátí aÏ pfiímo v pozici. UmoÏÀuje minimální zásah do konstrukce. Aplikace je rychlá, technologicky nenároãná. Nerezová úprava v˘ztuÏe umoÏÀuje její aplikaci tûsnû pod líc konstrukce bez omezení, co se t˘ãe krytí. UmoÏÀuje prÛbûh v˘ztuÏe , napfiíklad ve styku dvou panelÛ, bez uloÏení ve tmelu - nepodléhá zde korozi. Pfii realizaci není nutné vstupovat do interiéru a tím naru‰ovat provoz objektu.

KONTROLA KVALITY Aplikaci systému dodateãné v˘ztuÏe provádí vy‰kolené aplikaãní spoleãnosti, které mají certifikát kvality vystaven˘ spoleãností HELIFIX CZ a aplikují systém za stálého dozoru a spolupráce s techniky této firmy. V‰echny materiály jsou testovány dle poÏadavkÛ ISO 9002 a EN 29002. Systém Helifix je testován a má certifikaci od TZÚS Praha, s. p., ã. 09-00043 z 6. 5. 1998.

130

ZVY·OVÁNÍ ÚNOSNOSTI KONSTRUKCÍ METODOU DODATEâNÉHO P¤EDPùTÍ VOLN¯MI KABELY INCREASING THE BEARING CAPACITY OF BUILDINGS BY USING THE POST TENSIONED CABLES METHOD

Ing. Rostislav Mitrenga Ing. Ladislav Klusáãek

(1) (2)

(1) Kamínky 287/15, 634 00 Brno, tel.: 05/4724 6885, mobil: 0777/872701, fax: 05/47246885, e-mail: mitros@ cbox.cz (2) VUT BRNO, Fakulta stavební, Ústav betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí, Údolní 53, 662 42 Brno, tel.: 05/41146210, 0608/714603, fax: 05/43212106, e-mail: [email protected] Anotace: Popis metody dodateãného pfiedpínání konstrukcí voln˘mi kabely typu Monostrand. Metoda, která svou statickou úãinností v˘raznû pfievy‰uje ostatní metody dodateãného statického zaji‰Èování stavebních konstrukcí. Abstract: Description of the post tensioned cables (Monostrand) method, the efficiency of which markedly exceeds that of the other methods of post static repairing works.

1 ÚVOD PouÏíváním pfiedpjetí v inÏen˘rském, prÛmyslovém a pozemním stavitelství umoÏnilo navrhnout a postavit mnoho smûl˘ch konstrukcí. Postupnû se pouÏívání pfiedpjetí neomezilo pouze na novostavby, ale i na rekonstrukce a opravy objektÛ. Pomohl tomu zejména v˘voj antikorozní ochrany samotn˘ch pfiedpínacích prvkÛ, vrtací a fiezací techniky a v neposlední fiádû znalostí projektantÛ této metody a moÏnosti návrhu. 2 ZKU·ENOSTI A POZNATKY Tato technologie má své opodstatnûní u objektÛ: • které nevyhovují dal‰ímu provozu z hlediska poÏadované zatíÏitelnosti • které ztratily svou únosnost, bezpeãnost, tvarovou stálost, a to pfietíÏením, povûtrnostními a provozními vlivy, nebo ztrátou stability • betonov˘ch, Ïelezobetonov˘ch, kamenn˘ch a ciheln˘ch. Princip této metody je v‰eobecnû znám a je zaloÏen na principu fungování konstrukcí z pfiepjatého betonu. Dodateãn˘mi vyvrtan˘mi kabelov˘mi kanálky protahujeme lana a tyto poté napínáme a zakotvíme. Vneseme do konstrukce poÏadované síly, které v˘razn˘m zpÛsobem pÛsobí proti silám vyvozen˘ch stál˘m a nahodil˘m zatíÏením, pfiípadnû zaji‰Èují stabilitu konstrukcí. 131

Zvolení opravy konstrukce touto metodou pfiiná‰í spoustu v˘hod: • na rozdíl od lepené v˘ztuÏe na povrchu konstrukce, která se aktivuje aÏ po zatíÏení a tudíÏ se nespolupodílí na pfienosu sil od stálého zatíÏení, vnesením pfiedpjetí do konstrukce se toto okamÏitû spolupodílí na pfienosu sil vznikl˘ch od stálého zatíÏení a v˘raznû jiÏ zlep‰uje stav, kdy konstrukce je‰tû není namáhána od nahodilého zatíÏení. • Trhliny vzniklé statick˘m nebo dynamick˘m zatíÏením v tahov˘ch ãástech Ïelezobetonov˘ch konstrukcí v˘raznû urychlují proces koroze Ïelezobetonu. Vnesení tlakov˘ch sil dochází k uzavfiení tûchto trhlin nebo nedochází jiÏ k jejím otevírání a tím pádem odolnost betonové konstrukce proti korozi je v˘raznû prodlouÏena. • Vût‰inu prací spojen˘ch s touto technologii lze provést bez pfieru‰ení provozu na objektu nebo jen s ãásteãn˘m omezením. • Zásah do celkového vzhledu konstrukce je minimální. Zpravidla ukonãené a provedené práce na zesílení nejdou vidût, kdeÏto v˘sledn˘ efekt na zesílení konstrukce je maximální. V porovnání s jin˘mi metodami zesilování konstrukcí nûkdy nûkolikrát pfievy‰uje v˘sledné parametry jin˘ch metod. • VyuÏíváme pfiirozen˘ch vlastností betonu, kamenného a cihelného zdiva a to, Ïe dobfie odolávají tlakov˘m napûtím. Vnesením pfiedpjetí do konstrukce vná‰íme tlak do oblastí, kde stálé a nahodilé zatíÏení vyvolává tahová napûtí, která nepfiíznivû a destruktivnû pÛsobí na v˘‰e uvedené materiály jiÏ pfii nûkolika násobnû men‰ích hodnotách neÏ v tlaku. Smûr a polohu lan usmûrÀujeme do trajektorii hlavních tahÛ. • Pfiedpínáním stávajících mostÛ vyuÏíváme celou ‰ífiku intervalu stupnû pfiedpûtí, pfii zesilování trámov˘ch mostÛ dosahujeme zpravidla stupnû pfiedpûtí λ = 0,3 aÏ 0,5. • Ekonomické v˘hody. U objektÛ, které se zdají po statické stránce neopravitelné, nebo nelze jin˘mi metodami dosáhnout poÏadované zatíÏitelnosti a tudíÏ se pfiistupuje k demolici a v˘stavby nového objektu, lze za zlomek ceny nového objektu pouÏít tuto velmi efektivní metodu zvy‰ování zatíÏitelnosti. 3 STRUâN¯ POPIS PROVÁDùNÍ Vlastnímu provedení prací pfiedchází odborná diagnostika objektu, poté pfiepoãet zatíÏitelnosti a následn˘ návrh dodateãného pfiedpjetí za úãelem zv˘‰ení zatíÏitelnosti. Práce na provedení dodateãného pfiedpjetí zahrnují zejména tyto ãinnosti: I.

Navrtání kabelov˘ch kanálkÛ dle návrhu v pfiesn˘ch trajektoriích. Pro umístûní jednoho lana se vrtá kabelov˘ kanálek prÛmûru 35 mm, pro umístûní tfií lan 52 mm. Vlastníme nûkolik vrtacích souprav a to jak na vrtání tvrdokovem, tak na vrtání diamantovou korunkou. Vlastní vrtací zafiízení je umístûno na originálním navádûcím zafiízení specielnû vyvinutém a vyrobeném pro tento druh prací. Pfiesnost vrtÛ je velmi dÛleÏitá pro správné vnesení poÏadovan˘ch sil do konstrukce.

II.

Provedení a osazení dodateãn˘ch deviátorÛ. Tam kde dochází k ostré zmûnû smûru trajektorie lana se umísÈují na do konstrukci speciální ocelové prvky – deviátory, které zakruÏují tyto lomy a vná‰ejí síly do konstrukce rovnomûrnû. Tvar a velkost deviátorÛ se navrhují individuálnû dle velikosti úhlu zmûny trajektorie, 132

poÏadovaného polomûru zakfiivení a poãtu lan v kabelu. Deviátory se ke konstrukci kotví a prostor mezi odsekan˘m nerovn˘m povrchem a deviátorem se vyplÀuje vysokopevnostní reprofilaãní maltou. III. Vytvofiení dodateãn˘ch kotevních oblastí. Pro zakotvení lan je nutno vytvofiit plochu a prostor pro umístûní kotevní desky a vlastní kotvy. Tuto plochu (prostor) lze provést vysekáním, vyfiezáním, vyfrézováním nebo pfiibetonávkou. S ohledem na koneãn˘ vzhled konstrukce, kdy je Ïádoucí, aby zásah byl co nejmen‰í a tak ukotvení nemûlo vliv na koneãn˘ vzhled, volíme ãastûji vysekání, vyfiezání nebo vyfrézování této plochy do stávající konstrukce. Takto provedená plocha je zapu‰tûna a poté zapravena do tvaru líce konstrukce. Pokud zapu‰tûní nelze provést, nebo lze ho provést jen ãásteãnû, s ohledem na pfiítomnost v˘ztuÏe je nutné obetonování kotev. Dosedací plocha pod kotevní desku musí b˘t provedena s vysokou pfiesností. Vlastníme speciální zafiízení vyvinuté pro provádûní fiezaní pod jak˘koliv úhlem a tímto dosahujeme vytvofiení kvalitní dosedací plochy pod kotvy. IV. ProtaÏení lan a pfiedepnutí. PouÏívají se lana typu Monostrand a to 15,2 aÏ 15,7 mm. Lano typu Monostrand je potaÏeno PE folii. Uvnitfi této folie je lano natfieno mazacím tukem. Toto opatfiení zaruãuje antikorozní ochranu lana z patentovan˘ch drátÛ a tím pádem tyto lana mohou b˘t vedena volnû na styku se vzduchem aniÏ by podléhala korozi. Dále nám toto opatfiení umoÏÀuje voln˘ pohyb lana uvnitfi tohoto plá‰tû a mazací tuk nám minimalizuje tfiení pfii napínání tohoto lana. Ztráty zpÛsobené napínáním se minimalizují. V.

Zainjektování kabelov˘ch kanálkÛ a zapravení kotevních oblastí a deviátorÛ. Kanálky jsou zainjektovány nízkotlakou cementovou injektáÏi. I kdyÏ lana jsou chránûny PE folii proti korozi, je potfieba voln˘ prostor vyplnit z dÛvodÛ koroze obnaÏené konstrukce. Zapravení kotevních oblastí a deviátorÛ provádíme obetonováním, reprofilaãními maltami nebo stfiíkan˘m betonem.

4 ZÁVùR Doufáme, Ïe tímto pfiíspûvkem jsme Vám pfiiblíÏili metodu zesilování konstrukcí voln˘mi kabely a získali Va‰i dÛvûru a náklonnost v tuto technologii.

133

SANÁCIE MOSTN¯CH OBJEKTOV NA SLOVENSKU REPAIR OF BRIDGES IN SLOVAKIA

Ing. Peter Koniar MC-Bauchemie, spol. s r.o. Tr. A. Hlinku ã. 57, 949 01 Nitra tel. 00421 37 6555 488, 00421 903 796 575, [email protected] Anotácia: Vzhºadom k obdobn˘m podmienkam budovania cestnej a diaºniãnej siete (vrátane mostn˘ch Ïelezobetónov˘ch objektov) v na‰ich susedn˘ch krajinách za éry „âeskoslovenského rozvinutého socializmu“, je úãelom doluuvedeného príspevku priblíÏiÈ ãeskej odbornej - betonárskej verejnosti súãasn˘ stav a moÏnosti realizácie sanaãn˘ch prác na Ï.b. mostn˘ch objektoch na území Slovenska. Abstract: With view to similar conditions of the development of highways and motorways (including reinforced concrete bridges) in the period of the „Czechoslovak developed socialism“, the paper’s purpose is to make the Czech professional public acquainted with the present condition and possibilities of repairing reinforced concrete bridges in Slovakia.

ÚVOD Dôsledkom geografick˘ch podmienok územia Slovenskej republiky je súãasÈou cestnej a diaºniãnej siete aj relatívne vysoké mnoÏstvo mostn˘ch Ïelezobetónov˘ch objektov, budovan˘ch v rôznych obdobiach „minulého storoãia“. Najmä v období „rozvinutého socializmu“, pri umelo udrÏiavan˘ch cenách v˘robne-energeticky vysokonároãného materiálu - cementu, rástli nadzemné objekty cestnej siete v lehotách a termínoch urãovan˘ch zjazdov˘mi dokumentmi bez re‰pektovania mnoh˘ch, v tom ãase vo svete uÏ overen˘ch, technologick˘ch a materiálov˘ch princípov. Pod kvalitou betónu sa rozumelo hlavne mnoÏstvo cementu v m3 betónovej zmesi. Následná starostlivosÈ a údrÏba sa podpísali pod stav,ak˘ na dan˘ch objektoch máme. Vzhºadom ku finanãn˘m moÏnostiam v súãasnosti je nutné nájsÈ optimálny technologick˘ a materiálov˘ variant sanácie a predæÏenia Ïivotnosti dan˘ch objektov. V súãasnosti najväã‰ím správcom mostn˘ch objektov na Slovensku je Slovenská správa ciest, ktorá obhospodaruje cca 7460 mostn˘ch objektov na cestách I., II. a III. triedy v dæÏke cez 115 km a cca 215 diaºniãn˘ch mostn˘ch objektov v dæÏke 21 km. Na základe obhliadok a diagnostiky je súãasn˘ stavebno-technick˘ stav mostov delen˘ na 7 stupÀov, priãom 7. stupeÀ je charakterizovan˘ ako havarijn˘ stav. Z horeuvedeného poãtu je do stupÀov 5 - zl˘, 6 - veºmi zl˘, 7 - havarijn˘ zaraden˘ch cca 630 mostn˘ch objektov cestnej siete a cca 10 mostov diaºniãnej siete zaraden˘ch do stupÀov 5 a 6. Na základe prideºovan˘ch finanãn˘ch prostriedkov sa na Slovensku opraví cca do 50 mostov cestnej siete a cca 2–3 mosty diaºniãnej siete v správe SSC a mnohé ìal‰ie v správe miest a obcí. Na základe uvedeného stavu je zrejmé, Ïe v nasledujúcom období sa na Slovensku javí moÏnosÈ uplatnenia znaãného poãtu ‰pecia134

lizovan˘ch firiem na sanácie Ïelezobetónov˘ch kon‰trukcií, t.j. ako slovensk˘ch, tak i zahraniãn˘ch subjektov. Aj keì sa situácia v oblasti zastúpenia kvalitn˘ch firiem na stavebnom trhu pomaly zlep‰uje, dovolím si kon‰tatovaÈ, Ïe súãasn˘ stav je nevyhovujúci. MATERIÁLY A TECHNOLÓGIE OPRÁV MOSTN¯CH OBJEKTOV I napriek tomu, Ïe problematika sanácií Ï.b. kon‰trukcií zah⁄Àa ‰irokú ‰kálu „obsluÏn˘ch ãinností“ (vizuálna priebeÏná kontrola, priebeÏná údrÏba, lokálne opravy, diagnostika, odborné posúdenie, projektov˘ návrh,zabezpeãovanie fin. prostriedkov, v˘ber optimálneho termímu sanácie, v˘ber vhodného realizátora, kontrola postupu prác a dodrÏiavania predpísanej technológie,......) v krátkosti tohoto príspevku by som rád upriamil pozornosÈ na oblasÈ vhodného v˘beru materiálov stavebnej chémie a následn˘ch technológií vyuÏívan˘ch dodávateºsk˘mi firmami v oblastiach sanácií existujúcich mostn˘ch objektov na Slovensku. Na základe niekoºkoroãnej práce v danej oblasti zastávam názor, Ïe v súãasnom období je ponuka materiálov stavebnej chémie od domácich, resp. viac ãi menej renomovan˘ch európskych i svetov˘ch v˘robcov na na‰om stavebnom trhu dostatoãne obsiahla. ZaráÏajúcim je v‰ak fakt, Ïe samotní v˘robcovia a majitelia t˘chto firiem v zahraniãí sú prekvapení, ão v‰etko, za akú cenu a v ak˘ch objemoch sa dá na Slovensku predaÈ. Súãasn˘m trendom sa stalo, Ïe mnohí zástupcovia t˘chto firiem na Slovensku nemajú ani základné technické vedomosti o zloÏení a technologickej aplikácii materiálov, ktoré predávajú, schovávajú sa pod „svetoznáme“ názvy firiem, ktoré zastupujú a kaÏdé kilo predaného materiálu sa stáva iba základÀou pre v˘poãet svojej provízie bez ohºadu na vhodnosÈ pouÏitia predaného materiálu. V koneãnom dôsledku „socializmus pokraãuje“ - hlavne Ïe to „niekto“ zaplatí zo „spoloãného“. Zabúdajú na to, Ïe ten „niekto“ a zo „spoloãného“ uÏ nie je nejaká fikcia „komunistického zajtraj‰ka“, ale sme to my - daÀoví poplatníci a na‰e deti, ktorí kaÏdú zbytoãne vyhodenú korunu tvrdo zaplatíme, pretoÏe dané objekty sú a myslím Ïe v budúcnosti i budú financované z na‰ich konkrétnych verejn˘ch peÀazí. Îelezobetónové objekty na celom svete je nutné udrÏiavaÈ a sanovaÈ a v‰ade vo svete správcovia dan˘ch objektov Ïiadajú nemalé prostriedky na ich opravy. PoÏiadavky na financie v‰ade prevy‰ujú moÏnosti, ktoré daná krajina má, podstatné je v‰ak reálne ich naplánovaÈ a ão najefektívnej‰ie vyuÏiÈ. Vzhºadom ku moÏnostiam „lacnej pracovnej sily“ na Slovensku je pre dodávateºské organizácie a následne cenu za vykonané dielo, dosÈ podstatná cena materiálov, v ktorej je ãasto zahrnutá „odmena“ pre investora, projektanta, „sluÏobná cesta“ na prímorskú pláÏ v ãase hlavnej turistickej sezóny pre vedenie - pardón, sluÏobná cesta do v˘robného závodu v zahraniãí. Odhliadnúc od horeuveden˘ch negatívnych javov, zaãínajú sa objavovaÈ na na‰om stavebnom trhu v oblasti sanácií mostn˘ch objektov i ‰pecializované firmy, ktoré sa snaÏia vidieÈ i do budúcna a ktoré tlaãia na dodávateºov stavebn˘ch materiálov, aby im v rámci svojej predajnej ãinnosti zabezpeãovali i stále dokonalej‰í technick˘ a technologick˘ servis (z mojej praxe môÏem vysokokladne hodnotiÈ napr. vrcholn˘ i stredn˘ management firmy Stavby mostov Slovakia a.s., kde jasne badaÈ profesn˘ záujem o koneãn˘ v˘sledok realizovaného diela). Koneãne napr. aj u Slovenskej správy ciest ako investora prevaÏujúceho mnoÏstva mostn˘ch objektov sa zaãína pomocou niekoºk˘ch „zanietenej‰ích“ pracovníkov pomaly ale iste presadzovaÈ kvalitnej‰ia ponuka 135

pred b˘val˘m „monopolom“ niektor˘ch dodávateºov. Negatívnym javom v‰ak e‰te stále zostáva politická nominácia vedenia bez odborného posúdenia, na ão doplácajú podriadené zloÏky a následne cel˘ proces realizácie zákaziek. Pri v˘bere vhodn˘ch materiálov a technológií na konkrétne opravy a rekon‰trukcie mostn˘ch kon‰trukcií sa podºa môjho názoru a doteraj‰ej praxe z aplikácie zákona o stavebn˘ch v˘robkoch (Zák.ã.90/98 Z.z. v znení neskor‰ích predpisov) nedá vôbec oprieÈ o v˘stupy akreditovanej osoby - TSÚS-u v Bratislave, nakoºko zastávam názor, Ïe najmä v procese technického osvedãovania v˘robkov, uvedená organizácia zneuÏíva svoje monopolné postavenie, neúmerne predlÏuje a predraÏuje uveden˘ proces a navonok znevaÏuje poctivú a odbornú prácu mnoh˘ch ‰pecialistov,ktorí v danom ústave pracujú. Aplikáciou a jednostrann˘m v˘kladom paragrafového znenia citovaného zákona, umoÏnením aplikácie zákona o cenách dohodou (voºné podnikateºské prostredie) pri umoÏnení vylúãenia platnosti zákona o správnom konaní (lehoty) v uvedenom procese sa z technick˘ch dokumentov (TO, Certifikáty) stávajú predraÏené, slu‰ne viazané administratívne a zberové dokumenty s minimálnou technickou v˘povednou hodnotou. Zastávam názor, Ïe správnou aplikáciou uvedeného (myslím, Ïe celkom dobrého) zákona, by sme mohli roz‰íriÈ „technickú dokumentáciu“ pre stavebnú verejnosÈ, ktorá by dopomohla k ochrane stavebného trhu pred v˘robou, distribúciou a dovozom nekvalitn˘ch, v˘vojovo zastaral˘ch, Ïivotné prostredie zaÈaÏujúcich materiálov a bola by pomôckou pre investorov, projektantov a pod. pri v˘bere vhodn˘ch materiálov pre zam˘‰ºané pouÏitie. Zrovnoprávnením v˘robcov a dovozcov by aplikáciu zákona plne akceptovali i ãlenské ‰táty EU a ostatného civilizovaného sveta. V praxi stále neujasnenou zostáva i záväznosÈ platn˘ch STN. Legislatíva jasne hovorí o danej problematike a platí - neznalosÈ zákona neospravedlÀuje. Ako súdny znalec sa ãasto stretávam s nedorie‰enosÈou danej problematiky uÏ pri vzniku zmluvn˘ch vzÈahov, t.j. v návrhoch zmlúv medzi objednávateºom a zhotoviteºom daného diela. Zákon zru‰il v‰eobecnú záväznosÈ STN ako technick˘ch dokumentov, nakoºko v súlade s legislatívnou praxou ‰tátov EU záväzn˘ môÏe byÈ iba právny dokument. A spoliehaÈ sa na to, Ïe v krátkej dobe príde k úplnej harmonizácii európskych noriem je nereálne, nakoºko národné ‰pecifiká jednotliv˘ch krajín sú v mnoh˘ch prípadoch veºmi rozdielne. Z uvedeného vypl˘va, Ïe zostáva na objednávateºovi, do akej miery je „fundovan˘“ v oblasti technickej normalizácie a dodrÏiavanie ktor˘ch technick˘ch dokumentov zahrnie do podmienok plnenia zmluvn˘ch záväzkov. Relatívne máme dosÈ vlastn˘ch STN-iek, ktoré je moÏné aplikovaÈ v oblastiach sanácií mostn˘ch kon‰trukcií, resp. v okolit˘ch krajinách (s obdobn˘mi klimatick˘mi a kon‰trukãn˘mi podmienkami) je ‰iroká ‰kála technick˘ch dokumentov,ktoré je moÏné vyuÏiÈ i v na‰ich podmienkach. Nie je úãelom „bezhlavo“ preberaÈ ãokoºvek, ale som presvedãen˘, Ïe máme dostatoãn˘ „technicky – spôsobil˘“ poãet ‰piãkov˘ch odborníkov pôsobiacich v pedagogickej, v˘skumno-v˘vojovej a realizaãnej oblasti, ktorí sú schopní konkurovaÈ „technikom“ z ktorejkoºvek hospodársky vyspelej‰ej krajiny a vhodne aplikovaÈ overené technologiké postupy v na‰ich podmienkach. Jednou z podstatn˘ch ãinností vpl˘vajúcich na kvalitu a ÏivotnosÈ sanácií mostn˘ch kon‰trukcií je projektová príprava vychádzajúca z podrobnej diagnostiky jestvujúceho stavu, zistenia príãin porúch,navrhnutia technologického postupu s jasn˘m zadefinovaním technick˘ch charakteristík ktoré sa musia dosiahnúÈ pouÏit˘mi materiálmi a spôsobom, ak˘m budú tieto technické charakteristiky preukázané. V˘ber konkrétne136

ho materiálu by mal zostaÈ na dohode objednávateºa a zhotoviteºa danej sanácie. Z praxe u nás a v âeskej republike je ‰tatisticky dokázané, Ïe absolutne prevaÏná ãasÈ porúch mostn˘ch objektov je v dôsledku nekvalitnej projektovej dokumentácie. Preto si z praxe cením napr. ãinnosÈ firmy CEMOS s.r.o., ktorá svojimi projektov˘mi rie‰eniami posúva latku kvality projektov˘ch prác na Slovensku stále vy‰‰ie. V náväznosti na zadefinovanie technick˘ch charakteristík navrhovan˘ch materiálov je nutné vysoko-odborne posúdiÈ, ktoré parametre sú pre dan˘ materiál a jeho pouÏitie rozhodujúce.V praxi sa stalo „módou“, Ïe v tom najlep‰om prípade (pokiaº nie je osobná zainteresovanosÈ) sa na mostnej kon‰trukcii zhotovia skú‰obné vzorky od dvoch-troch dodávateºov stav. v˘robkov a po x dÀoch sa vykonajú tzv. odtrhové skú‰ky. Otázka difúznych vlastností materiálu, dynamického resp. statického modulu, spracovateºnosti, zmra‰Èovania a pod., t.j. technick˘ch charakteristík e‰te podstatnej‰ích pre dynamicky zaÈaÏované kon‰trukcie mostn˘ch objektov zostáva v úzadí. A v˘sledkom v niektor˘ch prípadoch je skutoãnosÈ, Ïe v krátkej dobe sanujeme uÏ sanované, resp. v rámci záruãnej doby v tichosti odstraÀujeme nedostatky zlého technického návrhu. ZÁVER: Hlavn˘m úãelom môjho príspevku je podnietiÈ záujem a opätovne oÏiviÈ „spoluprácu“ ãesko-slovenskej odbornej betonárskej verejnosti a hlavne realizaãn˘ch firiem (v oblasti sanácií Ïelezobetónov˘ch mostn˘ch objektov) pôsobiacich na území âeskej republiky, aby svojím vstupom na slovensk˘ stavebn˘ trh pomohli zv˘‰iÈ úroveÀ konkurencieschopnosti a kvality realizovan˘ch prác. Som presvedãen˘, Ïe ako na Slovensku, tak i v âeskej republike máme dostatoãn˘ poãet vysokokvalifikovan˘ch odborníkov, ktorí pri vzájomnej konfrontácii v konkurenãnom „zápase“ o víÈazstvo v súÈaÏi dokáÏu posunúÈ latku kvality smerom hore a t˘m zv˘‰iÈ efektivitu vynaloÏen˘ch verejn˘ch financií. Veì sú to na‰e peniaze.

137

VD ORLÍK – OPRAVA MOSTOVKY A REKONSTRUKCE VOZOVKY NA SILNICI III/0046 ORLÍK WATER DAM – REPAIR OF ROADWAY AND RECONSTRUCTION OF ROAD SURFACE ON III/0046 ROAD

Ing. ·tûpán Dvofiák Ing. TomበMíãka

(1) (2)

(1) Sangreen, s.r.o., PlzeÀská 166, 150 00 Praha 5, tel.: 02-5721 6147, fax: 02-5721 5123, e-mail: [email protected], http://www.sangreen.cz (2) Pontex spol., s r.o., Bezová 1658, 147 14 Praha 4, tel.: 02-4406 2244, fax: 02-4446 1038 e-mail: [email protected], http://www.pontex.cz Anotace: Pfiíspûvek popisuje rozsáhlé sanaãní dílo na korunû hráze VD Orlík zahrnující ‰irokou ‰kálu vysoce nároãn˘ch prací – od bourání, fiezání a vrtání Ïelezobetonov˘ch konstrukcí, pfies betonáfiské práce na desce mostovky, na chodnících a zábradlí, provedení 32 ks podpovrchov˘ch dilataãních závûrÛ rÛzn˘ch tvarÛ aÏ po izolaãní, sanaãní a Ïiviãáfiské práce na 450 m dlouhém úseku mostovky. Abstract: The article describes a large reconstruction work on the crest of Orlík water dam involving a wide range of high exacting works – from demolition, cutting and drilling of reinforced concrete structures over concrete works on deck slab, pavements and railings, 32 underground dilatation locks of various shapes, to insulating, reconstruction and bitumen works on a 450 m long section of the roadway.

V uplynulém roce byla na hrázi Vodního díla Orlík opravována mostovka a vozovka v rozsahu, jak˘ zatím nemá u Ïádného objektu Vltavské kaskády obdoby. Snad jen pro malé pfiipomenutí, Orlická pfiehradní nádrÏ je nejvût‰ím rezervoárem vody na celé kaskádû. Voda je zadrÏována pfiehradní hrází, která je vybudována jako tíÏná, z prostého betonu. Vozovka je po pfiehradní hrázi vedena ve v˘‰i 90 m nad základy pfiehrady a koruna hráze v úrovni vozovky je 450 m dlouhá. K opravû vozovky a mostovky na hrázi bylo pfiikroãeno aÏ po dÛkladné anal˘ze mûfiení provádûn˘ch v rámci technicko-bezpeãnostního dohledu, pro která jsou sbírána data prÛbûÏnû od uvedení celého díla do provozu. V pravideln˘ch intervalech jsou sledovány, zaznamenávány a následnû vyhodnocovány m.j. následující veliãiny: pohyby na vybran˘ch dilataãních sparách, celkové a dílãí prÛsaky do hráze, vztlaky v podloÏí hráze, teploty betonu v rÛzn˘ch hloubkách pod povrchem a dal‰í mûfiitelné vlastnosti provozované hráze v jejích spletit˘ch chodbách a ‰tolách. Samozfiejmû, Ïe ne v‰echny pohyby se druhotnû pfiená‰ely aÏ do koruny hráze, na které je vybudována vozov138

ka slouÏící od roku 1962 ke spojení obou bfiehÛ Vltavy. Dal‰í diagnostické prÛzkumy realizoval v rámci zpracování projektové dokumentace projektant celé opravy, kter˘m byla na základû v˘bûru investora urãena firma Pontex s.r.o. Ta svÛj prÛzkum provádûla zvlá‰tû s ohledem na pfiipravovanou opravu konstrukcí na korunû hráze a v˘sledky ãi postup mûfiení byly dostateãnû popsány v jin˘ch dostupn˘ch odborn˘ch periodikách (napfi. Beton TKS 1/2002). Na základû závûrÛ diagnostického prÛzkumu a kontrolních prohlídek byl stanoven rozsah prací v následujícím rozsahu: – oprava lávky v Solenicích - odstranûní havarijního stavu spodní stavby – kompletní v˘mûna vozovkového a izolaãního souvrství vãetnû vyãi‰tûní a uvolnûní dilataãních spar vloÏen˘ch mostních objektÛ a dilataãních spar mezi hrázov˘mi bloky – osazení nov˘ch dilataãních závûrÛ – provedení nového systému odvodnûní mostovky v rozsahu celé hráze – kompletní v˘mûna zábradlí a vefiejného osvûtlení – zmûna systému upevnûní koleje jefiábové dráhy na mostovce – sanace vzdu‰né konzoly chodníku – oprava nadpraÏí otvoru v bloku XV/L – umoÏÀující dilataãní pohyby mezi bloky Vzhledem k rÛzn˘m správcÛm objektÛ na hrázi (vozovka ve správû SÚS Pfiíbram, ostatní ve správû Povodí Vltavy, s.p.) byla pfied zadáním prací dohodnuta spolupráce investorÛ. ¤SD âR, správa Praha zabezpeãovalo opravu vozovkového a izolaãního souvrství, osazení a dodávku dilataãních závûrÛ, Povodí Vltavy, s.p. pak zaji‰Èovalo v‰echny ostatní práce v rámci opravy. PODROBNùJI K JEDNOTLIV¯M TYPÒM OPRAV: Oprava lávky v Solenicích Pro zaji‰tûní obsluÏnosti území pfied uzavfiením vozovky na hrázi bylo nutno provést opravu lávky v Solenicích, která slouÏí ke spojení obou bfiehÛ pro pû‰í provoz. Pfii kontrolní prohlídce bylo zji‰tûno, Ïe dfiíky pilífiÛ jsou zcela nedostateãn˘m zpÛsobem vetknuty do základov˘ch blokÛ, a lávka musela b˘t pro jak˘koliv provoz uzavfiena. Pfiíãinou poruchy je dle pamûtníkÛ nedodrÏení základních pravidel pfii betonáÏi spodní stavby lávky. Dle navrÏeného fie‰ení byly v místû vetknutí do základov˘ch blokÛ dfiíky

Obr. 1- dfiík pilífie lávky pfied opravou

Obr. 2 - pilífie lávky po opravû

139

pilífiÛ lávky zesíleny. Technickou zajímavostí tohoto zesílení byla doba provedení, neboÈ ve‰keré práce (odbourání degradovaného betonu, oãi‰tûní tlakovou vodou, pfiikotvení nového armoko‰e, osazení bednûní, betonáÏ a odbednûní musela b˘t u v‰ech ‰esti pilífiÛ zaji‰tûna v prÛbûhu 6 dní, kdy byla v daném úseku vypu‰tûna vodní nádrÏ Kam˘k. Kompletní v˘mûna vozovkového a izolaãního souvrství mostovky na hrázi Na celém úseku vozovky byly odstranûny v‰echny vrstvy vozovek, chodníkÛ, izolací, zábradlí a tedy ve‰kerého pfiíslu‰enství aÏ na úroveÀ horního líce mostovky. PÛvodní vozovka byla vydláÏdûna z drobn˘ch Ïulov˘ch kostek na ‰kvárovém násypu. Novû provedená je ze Ïiviãn˘ch smûsí. PÛvodní izolaãní systém, jehoÏ zbytky se daly místnû dohledat, byl tvofien asfaltov˘mi nátûry a vloÏkami z lepenky. Novû byla na plo‰e 4.600 m2 navrÏena izolaãní vrstva ze stfiíkaného polyuretanu z materiálu Conipur 255 FL na podkladní beton napenetrovan˘ materiálem Conipur 79. Pro dokonalé napojení izolaãní membrány s vozovkov˘m souvrstvím byl pouÏit materiál Conipur 90, kter˘ tvofií jednosloÏkov˘ tavící spojovací mÛstek mezi izolaãní membránou a lit˘m asfaltem. PouÏit˘ izolaãní systém byl navrÏen velmi vhodnû zvlá‰tû s ohledem na detaily propojení konstrukcí u dilataãních závûrÛ, napojení na loÏe jefiábové dráhy ãi napojení odvodÀovacích souprav. Pro propojení odvodÀovaãÛ a odvodÀovacích trubiãek v úrovni izolace byl pouÏit drenáÏní plastbeton, kter˘ byl proveden pod obrubníky a zároveÀ tedy slouÏil i jako jejich podkladní loÏe ( vyrovnávací vrstva ).

Obr. 3 - mostovka pfii demolici

Obr. 4 - mostovka s izolací a obrubníkem

Osazení nov˘ch dilataãních závûrÛ Pro stavbu bylo pÛvodnû uvaÏováno s pouÏitím ocelov˘ch povrchov˘ch dilataãních závûrÛ, které v‰ak byly v prÛbûhu zpracování realizaãní dokumentace zmûnûny na podpovrchové dilataãní závûry od rakouské firmy Reisner & Wolff. Tato zmûna byla vynucena tlakem na zrychlení postupu v˘stavby, neboÈ v˘roba pÛvodnû zam˘‰len˘ch atypick˘ch (pro kaÏdou spáru odli‰n˘ch dilataãních závûrÛ) by z ãasov˘ch dÛvodÛ neumoÏÀovala plynul˘ postup v˘stavby a splnûní poÏadavku provedení celé stavby v jedné stavební sezónû. V˘robu tûchto závûrÛ, vzhledem k rÛznorodosti tvarÛ dilataãních spar, by de facto bylo moÏno zahájit aÏ po úplném odbourání vrstev a zamûfiení kaÏdé jednotlivé spáry. 140

Po odbourání konstrukcí aÏ na desku mostovky byly uvolnûny dilataãní spáry profiezáváním a tryskáním vysokotlak˘m vodním paprskem. Nové dilataãní závûry byly osazovány obvykle do vynechan˘ch kapes po betonáÏi podkladního vyrovnávacího betonu, kter˘ jiÏ tvofiil pfiedepsané spády jak pro izolaci, dilataci, tak i pro odvodnûní.

Obr. 5 - detail dilataãní spáry

Obr. 6 - osazen˘ závûr R&W

Provedení nového systému odvodnûní v rozsahu celé hráze Jako souãást nového odvodÀovacího systému byly pouÏity mostní odvodÀovací soupravy firmy Vlãek, s.r.o. Pro osazení nového odvodÀovacího potrubí bylo nutno vyvrtat systémem jádrového vrtání cca 120 bm vrtÛ o prÛmûru 250 mm stûnami hráze o tlou‰Èce aÏ 4 m. V˘mûna zábradlí a vefiejného osvûtlení Oprava byla zahájena kompletním odstranûním zábradlí v celé délce mostovky. JiÏ samotná demontáÏ, pfii které bylo nutno vyuÏít fiezání stûnovou pilou patfiila k nároãn˘m akcím. Pfii odstraÀování zábradlí nesmûlo docházet k pádu jakékoli ãásti, pfiípadnû suti, do prostoru pod hráz pfiehrady, zejména do prostor vodní elektrárny âEZ na levém bfiehu. Nové prefabrikované zábradlí ze Ïelezobetonov˘ch prvkÛ s v˘plní z ocelov˘ch trubek bylo navrÏeno a zhotoveno tak, aby jeho tvar co nejvíce odpovídal tvaru pÛvodnímu. V˘roba a manipulace s díly zábradlí, kter˘ch bylo nutno vyrobit na témûfi 1000 m délky, patfiily k velk˘m ofií‰kÛm celé stavby. Nároãn˘m úkolem pak také bylo

Obr. 7 - v˘stavba chodníku a zábradlí

Obr. 8 - detail zábradlí

141

osazování prefabrikovan˘ch sloupkÛ zábradlí do armoko‰e betonového chodníku bednûného z vnitfiní strany Ïulov˘m obrubníkem a z vnûj‰í strany bednícím dílcem. Rozvody vefiejného osvûtlení byly provedeny v chrániãkách veden˘ch v chodníku a vlastní stoÏáry vefiejného osvûtlení byly osazeny v upraven˘ch masivních zábradelních sloupcích. Oprava koleje jefiábové dráhy na mostovce Portálov˘ jefiáb s nosností 70t slouÏící zvlá‰tû k obsluze hradidel pojíÏdí jednou stranou podvozku po koleji vedené vnû zábradlí na protivodní stranû vozovky. Souãástí celé rekonstrukce opravy bylo odstranûní celé 300 m dlouhé koleje vãetnû loÏe, sanace konzoly pod jefiábem a opûtovné pfiipevnûní koleje nov˘m diskontinuelním systémem upevnûní umoÏÀujícím v˘‰kovou i smûrovou plynulou rektifikovatelnost. ProtoÏe v‰ak pfii v˘stavbû bylo nutno respektovat mnoho omezení, nutnost pouÏití jefiábu v urãit˘ch ãástech dráhy v rÛzn˘ch obdobích a v neposlední fiadû i v˘raznou kolizi s novû pod kolej osazovan˘mi dilataãními závûry, byla i tato ãást prací velmi nároãná na rychlost a plynulost provádûní.

Obr. 9 - jefiábová dráha pfii demolici

Obr.10 - jefiábová dráha po opravû

Sanace vzdu‰né konzoly chodníku Sanace podhledu vzdu‰né konzoly probíhala standardním sanaãním postupem firmy Sangreen. Na této ãásti prací, která byla provádûna témûfi nezávisle na dal‰ích pracích, bylo nejnároãnûj‰í umoÏnûní pfiístupu k opravované konstrukci zavû‰en˘mi lávkami, jejichÏ závûsné zafiízení umístûné na vozovce, popfi. na hotovém chodníku kolidovalo s provádûním dal‰ích prací na mostovce. Oprava nadpraÏí otvoru v bloku XV- L Oprava nadpraÏí byla nutná k uvolnûní a umoÏnûní dilataãního pohybu hrázového bloku XV. Spoãívala v podepfiení prÛvlaku nad ocelov˘mi vraty pomocí mostní soupravy PIÎMO a aktivování na ní umístûn˘ch hydraulick˘ch lisÛ. Po této operaci bylo moÏno provést uvolnûní dilataãní spáry fiezem veden˘m po okraji prvku diamantov˘m lanem. V místech uloÏení pak byly vybourány kapsy pro osazení nov˘ch elastomerov˘ch loÏisek, která byla osazena na loÏe z polymerbetonu. 142

Na závûr nûkolik technick˘ch dat: – – – – – – – – –

délka opravovaného úseku 450 m ve v˘‰ce 90 m nad základy osazení 32 kusÛ dilataãních závûrÛ o celkové délce témûfi 400 m oprava 300 m jefiábové dráhy pouÏit˘ beton do monolitick˘ch konstrukcí 2000 m3 ( 200 t v˘ztuÏe ) 1100 m Ïulov˘ch obrubníkÛ 1000 m zábradlí (150 m3 betonu, 25 t v˘ztuÏe, 32 t v˘plní ) 4600 m2 izolací stfiíkaného polyuretanu 4000 m2 Ïiviãn˘ch vozovek 1500 m2 sanací betonov˘ch konstrukcí

Na stavbû se prÛbûÏnû mûnil poãet pracovníkÛ i druh mechanizace dle potfieby. V prÛmûru se dá fiíci, Ïe od zahájení stavby 2.5.2001 zde pracovalo cca 30 dûlníkÛ. Práce byly dokonãeny 30.11.2001 s tím, Ïe od 31.10.2001 byl obnoven provoz vozidel po korunû hráze. Pracovníci byli stfiídáni ve smûnách a práce samozfiejmû probíhaly nepfieru‰enû i ve dnech pracovního volna a klidu. Pfii opravû bylo nutno fie‰it operativnû mnoho vznikl˘ch problémÛ, z nichÏ nûkteré byly vyvolány absencí dÛkladnûj‰ích prÛzkumÛ, které bylo moÏno zajistit aÏ po úplném obnaÏení dotãen˘ch konstrukcí. Na jejich základû byl zpracován pro danou ãást stavby realizaãní projekt. Velk˘m problémem a to trval˘m po celou dobu stavby bylo zásobování a provádûní prací vÏdy na úzkém pruhu mostovky hráze, kdy dal‰í úsek za tímto místem byl jiÏ pro dal‰í ãinnosti neprÛjezdn˘. Velmi obtíÏnû bylo moÏno organizovat práce pfii betonáÏi rozná‰ecí desky, izolaãních pracích, osazování bednûní, betonáÏi chodníkÛ apod. Ve vypjat˘ch chvílích pak tedy bylo nutno nûkteré práce provádût v noci, kdy nebyly ru‰eny dal‰ími ãinnostmi na stavbû. V neposlední fiadû je nutno ocenit pfiístup stavebních dozorÛ obou investorsk˘ch organizací, bez jejichÏ vstfiícnosti by nebylo moÏno stavbu v dan˘ch termínech realizovat. Pro plynul˘ postup bylo nutno nûkteré konstrukce pfiebírat ve dnech pracovního volna, nûkdy i v noci a v urãit˘ch fázích v˘stavby nezbylo neÏ zpracovávat denní a nûkdy i hodinové harmonogramy prací zvlá‰tû s ohledem na zpfiístupnûní a obsluÏnost pracovi‰È. I pfies uvedené problémy byla stavba zhotovena v dobré kvalitû ke spokojenosti obou investorÛ.

REKAPITULACE STAVBY: název stavby: termín: investor: projektant: generální zhotovitel: hlavní podzhotovitelé:

finanãní náklady: (bez DPH)

Oprava mostovky koruny hráze VD Orlík 05 – 11/2001 Povodí Vltavy státní podnik; ¤SD âR, správa Praha Pontex spol. s r.o. Sangreen spol. s r.o. Strabag a.s., Aries - mosty, s.r.o., Energovod a.s., Ortec âR s.r.o. Metal‰pric, s.r.o., PraÏské sluÏby a.s.-dopravní znaãení, Techniline s.r.o. 37,755 mil. Kã ãást pro Povodí Vltavy, s.p. 18,574 mil. Kã ãást pro ¤SD âR, správa Praha 143

REPAIR OF A DOUBLE-MANTLE REINFORCED-CONCRETE SILO FOR WHITE SUGAR NEAR OCHSENFURT IN LOW FRANCONIA SANACE DVOJKOMOROVÉHO CYLINDRICKÉHO ÎELEZOBETONOVÉHO SILA NA BÍL¯ CUKR U OCHSENFURTU V DOLNÍCH FRANCÍCH MARKUS DEML EDUARD HOBST CARSTEN NECHWATAL ANDREAS WELTNER Anotace: V roce 2001 se uskuteãnila sanace horní stavby 50 m vysokého, dvojkomorového, cylindrického Ïelezobetonového sila na bíl˘ cukr. Rejstfiík monitorovan˘ch závad, které podmínily sanaci je rozsáhl˘. Sanaãní práce jsou sv˘m rozsahem a provedením pozoruhodn˘m pfiíkladem soudobého umûní sanace prÛmyslov˘ch staveb. Autofii zdÛrazÀují fundamentální v˘znam zdravé statické anal˘zy pro trvanlivost a bezporuchovost staveb. Abstract: In 2001 a large-scale repair of a 50 m high double-mantle cylindrical silo for white sugar was carried out. The scope of damages registered was extraordinary large. The silo reconstruction, unique in character and extent, is a remarkable example of the contemporary art of industrial structures repair. The Authors emphasise the fundamental role of a sound static analysis for long-life serviceability of structures. 1.

HISTORY OF THE STRUCTURE

The silo was erected in 1969 as the first stage of a 3-member investment complex of the company Südzucker AG, Ochsenfurt in Low Franconia, Bavaria (Fig. 1). Its height above the foundation base attains 53 m. It is covered by a ribbed shell roof with a peripheral tension ring beam. Both the outer and inner mantle are 22 cm thick and of diameter 34,2 m or 21,2 m, respectively. The mantle walls being 44 m high, both chambers are filled up to a maximum of 41,5 m above the upper face of the bottom slab (Fig. 2). Both of the co-centric cylindrical mantles rise up from a 70 cm thick bottom flat slab spanning the cellar room of 3 m clearance height. While the bottom slab is supported below the inner mantle by a system of 12 rectangular columns 120 cm x 150 cm with heads having linear haunches up to 220 cm x 250 cm, the outer mantle is continued by a cellar wall 40 cm thick 144

Fig. 1: Total view of the silo group (the silo discussed is in foreground) Obr. 1: Celkov˘ pohled na komplex (pojednávané silo je v popfiedí)

and clamped into the foundation slab of regular height 90 cm with haunches up to 140 cm under the outer columns. The silo bottom slab is also supported by an inner system of co-centric rectangular columns 50 cm x 70 cm with head haunches 120 cm x 150 cm, arranged on a circle of 10,6 m diameter (Fig. 2). For the silo structure the concrete class B 300 (according to DIN 1045, valid 1969) was used exclusively; this corresponds to about C20/25 after EC2. In the outer wall pre-stress tendons of the system Leoba S 33 (8φ8), steel class Sp 1300/1550 were used as principal ring reinforcement, arranged at distances varying from 25 to 100 cm. In addition to the ring pre-stress armouring in the outer wall, and in all the rest of the

Fig. 2: Silo vertical section (copied from an original drawing) Obr. 2: Svisl˘ fiez silem (v˘fiez z pÛvodního plánu)

145

structure, the reinforcing steel class BSt 420/500 was employed. Both walls were armoured classically - by orthogonal systems of vertical and horizontal bars arranged symmetrically at both faces. The bottom slab reinforcement followed a double concept: (a) within the outer ring, between the outer mantle and the inner system of columns (at diameter 10,6 m), the classic arrangement of radial and tangential reinforcement bars was designed; (b) within the inner circle (of diameter 10,6 m) a fixed orthogonal system of bars was installed.

Fig. 3: Cellar ground section (copied from an original drawing) Obr. 3: PÛdorysn˘ fiez sklepní ãástí (v˘fiez z pÛvodního plánu)

2.

SERVICEABILITY STATE DISTURBANCES

During service disturbances indicating structural damages were observed. Sometimes pieces of concrete were found in the rough sugar. Thus, in the end of the 80ies a thorough “security” inspection was carried out revealing an overall damage of the walls by deep and wide cracks. Also on the lower side of the bottom slab, especially around the column heads and in the vicinity of outlet openings, significant cracks were observed. However, the actual cause of the concrete crumbling away was discovered in the quite catastrophic state of the roof shell and the upper floor structure. In that part of the 146

silo, which had been freely accessible during the full exploitation period, the damages were the most apparent. The “security” inspection report concluded that the principal cause of the damages observed was primarily underestimation of the design load. This followed from a comparison of the specific storing weight of white sugar after the issue of the load norm DIN 1055/6, valid at time of the silo project, and its novel from 1987 [2]. The values of γold = 8,0 and γ new = 9,5 kN/m3 indicate 19% higher loading than assumed by the original project. However, this fact was not able to explain the alarming state of the structure reported: the outer mantle reinforcement was obviously exploited up to the yield limit. The inner mantle was found to be in very a critical state, too. 3.

REPAIR EXPERTISE 2000

It is hardly explainable why the silo rehabilitation, strongly recommended by the inspection report 1988, had been postponed over more than one decade. In 2000 the engineering institute SEIB Ingenieur-Consult, Würzburg was entrusted by the proprietor with a new repair expertise. The silo was emptied and its state thoroughly assessed. It was established that since 2000 the situation had become worse. For example there were found clearly visible buckling areas in the inner wall, which appeared at partial filling; they disappeared, however, when the silo was empty. Thanks to detailed checks, measurements and monitoring over a period of several months the list of damages as well as their causes from 1989 could be completed, thus enabling the elaboration of a silo rehabilitation concept. 3.1. Damages in the roof shell The circular stiffening tension ring of the dome-shaped ribbed roof, supported by the outer silo mantle, showed at mid of each span (portion between two roof rib joints) on the inner vertical face a clearly developed crack up to 1 mm wide. This damage was explained by an elementary mistake in the static model assumption: The circular ring had been calculated like a polygonal beam consisting of straight beams, yet its real circular reinforcement had not been adapted to the actual flow of forces. Due to the tendency of the tension ring to deform between joints like a polygon, large deformations accumulated in the roof. Consequently, the joints between the pumice-concrete prefabricated roof plates in the vicinity of the ring beam opened, disconnecting their tongues and grooves. A direct consequence was a different sagging of the prefabricates and the propagation of tears into the roof cover. Penetrating rain did its destruction work: In the joints of the roof ribs and the tension ring the concrete crumbled off. 3.2. Damages of the upper ceiling From the upper ceiling the silo chambers are operated mainly by controlled filling with white sugar, which is transported by means of an external elevator (Fig. 1). The ceiling’s bearing structure above the outer chamber consists of radially arranged prefabricated reinforced-concrete beams; above the inner chamber the same function 147

fulfils a steel grid. The beams of both subsystems are covered by prefabricated plates, which are partially cast together. During the exploitation the ceiling settled by some centimetres and had to be heaved several times; the ribs were embedded upon spare steel consoles. The main cause of damage were obviously excessive deformations of the outer tension ring. The ring yielding progressed into the ceiling plate, unable to cope with deformations imposed in its plane. The settlements of the ceiling were also affected by the buckling of the inner mantle as well as by an overall tilting of the silo towards the other two silos; at top the horizontal deflection amounted to 15 cm. 3.3. Damages of the outer mantle The inner side of the outer mantle wall was checked only. Closely to the upper ceiling vertical cracks about 3 m long were observed at a quite regular distance of 1,4 m. At about the middle height of the wall vertical cracks at a distance varying between 25 and 140 cm were registered (Fig. 4). Along about 50% of the cracks of the systems mentioned the perfalon coating had flaked off.

Fig. 4: View into the outer silo chamber: apparent cracks in the outer mantle Obr. 4: Pohled do vnûj‰í komory sila: viditelné trhliny ve vnûj‰ím plá‰ti

3.4. Damages of the inner mantle In this case, the outer side was checked only. At a depth of 5 m below the upper ceiling the perfalon coating had flaked off at a large scale. Below the beds of two radial ceiling ribs 2 m long vertical cracks were registered. Generally, all over the wall 148

vertical cracks were distributed at a quite regular horizontal distance of 35 cm. Judging by the extreme extent of protection coating being damaged, the cracks were most developed at about the half height of the mantle. The buckles observed in the inner mantle had an extent of some square meters. Maybe the direct overloading of the wall had not been the only cause of this spectacular disturbance; the ovalling of both mantles due to global silo tilting, amounting to some centimetres in the principal axis, could have been a cause of buckling, too. 3.5. Damages of the silo bottom slab The silo bottom slab, spanning the cellar room, revealed a large number of cracks on the lower side, usually originating at the corners of the outlet openings. In the outer ring of the bottom slab relatively regularly spaced radial cracks were Fig. 5: Radial cracks on the upper face of the bottom slab observed (Fig. 5). Also in other regions of Obr. 5: Radiální trhliny na spodním líci desky dna the slab cracks of similar character were found, however at a much lower rate. For all cracks in the slab bottom their relatively large distances as well as a high degree of pollution characteristic. 3.6. Damages of the cellar wall and columns In the outer wall within the cellar room vertical cracks were also observed, distributed over the whole height. The columns displayed almost no damages, the only exception being diagonal cracks in the middle third of two columns belonging to the inner support system. 3.7. Situation of the foundation slab The floor cement coating did not allow for a visual check of the foundation slab state. A preliminary numerical static analysis proved, however, the originally allowed foundation joint pressure (450 kN/m2) being exceeded by 10–20%. Also the bearing capacity reserve of the foundation slab was found to be slightly less than required. 4.

SILO REPAIR CONCEPT 2001

The silo rehabilitation project works were started at the end of 2001 and finished in spring 2001. The project conception respected, primarily, the repair expertise from 2000. However, there had been respected conclusions and results of many discussions, and other studies and expertises. 149

The repair project elaborated by the engineering company Seib Ingenieur-Consult was very complex. From the specialised point of view of this report, focused to the rehabilitation of silo mantles and bottom slab, carried out in summer 2001, it comprised the following steps (Fig. 6): • The mantle walls will be strengthened together with the bottom slab within a unique working process using the reinforcement concrete technology. • The rehabilitation of the walls will be carried out from the outer chamber only. This means that the outer wall will obtain an additional mantle on its inner side, whereas the inner wall - on its outer side. The strengthening of the bottom slab will be carried out from the upper side only. • The walls will be cast in climbing shuttering. Two parallel reinforced-concrete mantles 15-25 cm thick (this to be decided by the static analysis), for each wall one,

Fig. 6: Reconstruction detail of the outer wall and the bottom slab (from the static analysis document of the contract project) Obr. 6: Detail zesílení vnûj‰í stûny a desky dna (v˘tah ze statického v˘poãtu zadávacího projektu)

150

will be cast in direct “pressure contact” with the original walls, yet disconnected by a plastic foil. This very important measure is usually applied in silos for sugar. It is known that sugar substantially slows down the hydration process. The other alternative examined would have been removing the sugar from the walls. However, it was found out that the rests of sugar were sticking as firmly to the concrete surface and penetrating as deeply into the numerous deep cracks that its total removal would not only be very expensive but it would put at a still higher risk the uncertain stability of the silo, which could not be accepted. • The decision of the bottom slab strengthening depth was made dependent on the static analysis proof. In this case the removal of the upper layers of existing concrete had naturally been conceived. The old and new concrete were expected to form a monolithic cross-section. • The armouring of walls will be provided in the classic way - by two symmetric orthogonal systems of reinforcement-steel bars, i.e. analogously to the armouring of the existing walls. The new concrete of the bottom slab will be armoured by two systems of reinforcement: (a) the upper reinforcement, replacing the function of the upper reinforcement of the existing cross section (40 cm), will be statically designed; (b) the inner, lower reinforcement, understand as constructive, shrinkage reinforcement, will be positioned at the contact joint between old and new concrete • The new reinforcement will systematically be anchored into the existing concrete by drilling individual holes for each reinforcement bar and sealing them by epoxy resin. 5.

STATIC ANALYSIS AND STRUCTURAL CONCEPT OF SILO REPAIR

The engineering institute SEIB Ingenieur-Consult, Würzburg was also trusted with the elaboration of the silo repair project. The Ingenieurbüro Dr. Hobst, Nürnberg cooperated in the static analysis and structural concept of the principal project phase - the reconstruction of both mantles and the bottom slab. By describing the main steps of this part of the project and confronting them with the original static analysis from 1969 the deficits of the project and primary causes of damages will straightforwardly be exposed. 5.1. Loading The loads in silos are regulated by DIN 1056/6 [2] from May 1987. As mentioned in Chap. 2, the load effect of white sugar filling increased by factor 19% compared with the previous Norm issue from November 1964. However, the static analysis was based upon several other false assumptions. Principally summarised: • Full rotational symmetry of both loading and structure. • Maintaining the filling height in both chambers at about the same height • Evenly (symmetrically) filling and emptying the chambers Checking the exploitation history of the silo revealed that once, at an early stage of operation, the outer chamber was filled up while the inner chamber remained fully empty. Such a drastic overloading had probably not become a rule, yet obviously the above assumptions were regularly violated. During filling and emptying of the silo dynamic effects arise in the fill material. According to DIN 1055/6 [2] they are expressed by quasi static load multipliers. However, due to actually non-controlled filling mode the overloading obviously often exceeded all sound limits. 151

Acceptable rules of silo filling control had to be agreed upon in order to minimize the overloading. It was conceived that a total evenness of filling would be unrealistic a requirement for the exploitation. Height differences of 4 m were accepted as a compromise. For the static analysis the double difference of 8 m was assumed to justify the calculation assumption of rotational symmetry.

Fig. 7: Scheme of covering the deficit horizontal (ring) normal force of the outer wall by reinforcement Obr. 7: Schéma deficitního krytí vodorovné (prstencové) normálové síly ve vnûj‰í stûnû v˘ztuÏí

152

According to [2] the loading factor for emptying assumes the value of 1.20. In the 70ties special investigations of the load effects in silos took place. They proved that in ring-like supply tanks the loading effect is higher than the standard value of 1.20. According to the recommendations of Hierlein [4] another augmenting factor of 1.20 was introduced. The silo tilting was taken into account by generalising reasoning which resulted in the assignment of another global load factors – 1.12 to the outer and 1.07 to the inner mantle. 5.2. Mantle walls The assumption of rotational symmetry was in the phase of initial project applied to the mechanical model of the circular symmetric walls. The basic solution was based upon the model analogy with an elastically bedded beam after Mejzlík [5]. For the real calculations the program system Esa-Prima Win [7] was employed. The recalculation of the existing structure on the base of this model confirmed in astonishing agreement the damage observations documented by the reports of 1989 and 2000. The following conclusions were of special interest: • The horizontal ring reinforcement of the outer mantle displayed, along almost the whole wall height, a desperate level of reinforcement under-dimensioning (Fig. 7). Within extensive regions the steel yield limit of the pre-stressing (and reinforcing) steel was manifestly exceeded. • A similar situation was proved with the vertical reinforcement within the bottom region of about 8 m height in the inner mantle. High inner vertical pressure forces are consequence of the mantle friction at both mantle sides. The cross-section is over-pressed, the reinforcement exceeding the yield limit if the concrete class B25 [1] (corresponding to B300) is assumed. With B35, signalised by non-destructive tests to represent the actual concrete quality, the under-dimensioning of the inner mantle still remains unacceptable. According to the repair concept the mechanical model symbolised by Fig. 8 was created. The PVC foil permanently separating the old and new concrete prevents their mechanical coupling. After having thoroughly discussed the matter with the test engineer it was decided to assume a full pressure contact of both parts. The subsequent reasoning carried out in order to get to a most satisfying mechanical model was quite complex an affair. In this context an overview of its basic aspects is given: • Since the criterion of mass reduction prevailed, for both walls the minimum envisaged cross-section height of the strengthening of 15 cm was chosen. • The horizontal reinforcement in the outer wall had to be designed according to the corresponding resistance force deficit (Fig. 7) and augmented by 33% to increase the standard security level. The vertical reinforcement had to be designed by at least the amount of the existing outer wall or more, if statically required. • In case of the inner wall the situation was naturally more complex: the varying load acts upon the existing cross-section out from the inner chamber; the new wall is loaded out from the outer chamber. Both parts of the wall interact after the orthotropic scheme in Fig. 8a. Corresponding to the assumed pressure contact the effective cross-section resisting the membrane load components was supposed 153

with full, non-partitioned height. The bending stiffness was expressed by means of a representative height h’ of the partitioned cross-section by the following relation: 1/ 3

h’ = (h13 + h23)

The horizontal reinforcement of the new wall had to be designed for a portion of inner forces of the orthotropic model estimated from the bending stiffness ratio of both cross-section parts. Like with the outer wall, the security had to be augmented by 33%. In the same way the bearing ability of the stress-relieved existing wall had to be proved. In both cases the own portion of mantle friction, producing normal forces and eccentricity moments, was considered in the reinforcement design.

Fig. 8: Interaction concept of existing and new cross-section: (a) effective wall stiffness; (b) bottom slab design concept Obr. 8: Model spolupÛsobení stávajícího a dobetonovaného prÛfiezu: (a) efektivní tuhost stûny; (b) koncepce dimenzování desky dna

154

• Creating an excessively simplified mechanical model might lead to severe underdimensioning. In the original project of 1969 the structure was analysed using a simple rotational-symmetric model. The project engineer assumed both mantles being supported continuously. While being clamped into the bottom slab, the inner slab itself is supported by a system of 12 columns. Thus the slab hangs itself up into the mantle between the columns instead of supporting it. This way, inner arches are built up in the mantle wall, concentrating the membrane stresses into the regions above the column heads. To analyse this state of stress the program system ESA-Prima Win (EPW) [7] and a 2/3D model was employed. The reinforcementconcrete design was carried out by EPW’s postprocessor NEDIM [8]. A very critical state of exploitation of the lower wall region was proved: The inner stress fields consist substantially of membrane shear in combination with vertical pressure, horizontal tension and bending. This causes, as shown in [9], also an increase of the horizontal tension reinforcement! Thus another natural explanation of the catastrophic state of the silo was found. As a fact, this colossal mistake of the project engineer had partially been compensated, probably by the test engineer, by additionally arranging strong joint vertical reinforcement at the wall base, as could be observed from “irregularities” in the reinforcement drawings from 1969. However, the other aspects of the state of stress, summarised above, had not been taken into consideration at all. The NEDIM [8] design revealed that the bearing ability of concrete must regularly have been exhausted in phases of high-level silo filling. 5.3. Bottom slab The original static analysis was facilitated by using analytic formulas for circularsymmetric plates, analogously to the approach to the inner wall analysis (see above). The bottom slab being supported by 2 column systems, a more precise FEM-analysis by EPW [7], followed by the reinforcement design using NEDIM [8] was started. It showed that the stress-flow differences due to the column supports lead to cyclic local over-stressing, especially of the tangential reinforcement. The shear stress also exceeded the allowable level of exploitation, especially in regions between column heads and the regular slab. Generally, no shear stirrups had been arranged in the slab. Strengthening of the bottom slab by a 30 cm thick concrete layer proved to be the optimum way to restore the slab bearing capacity at the security level required. The lower reinforcement became the critical issue of this solution. Its proof was done by following the procedure of partitioned safety coefficient, developed by the Authors for this kind of strengthening (compare with Fig. 8b): (a) at the first step, the own weight g0 of the existing slab was considered with safety 1.0 in calculating the partial steel force oZ; (b) at the second step the own weight portion (γs–1.0) g0 as well as the total variable load γs p (γs = 1.75) were used to calculate the partial force 1Z in the compound cross-section. The total ULS reinforcement force Z = 0Z + 1Z served the criterion of the existing lower reinforcement bearing capacity: {0h = 70: 1.0 × g0 → 0Z ; 1h = 100: (γs – 1.0) × g0 + γs × (g1 + p) → 1Z} → Z = 0Z + 1Z Fig. 8b symbolises the reinforcement concrete design concept used. The bending pressure zone force in the old concrete, corresponding to 0Z, hardly can creep into the new concrete. The complex state of stress which develops in the overlapping region 155

of both pressure zones was, after some reasoning, simplified by assuming the design restriction of min εb = –2.75 %° (instead of εU = –3.5 %°) to the new concrete bending strain, thus reducing the maximum bending zone height appropriately. The upper reinforcement was designed regularly, without taking the existing upper reinforcement into account, which looses its static efficiency taking on its new position in the compound cross-section. The shear proof of the strengthened cross-section yielded satisfactory maximum shear stresses below τ011a [1]. A perfect shear bond in the joint between old and new concrete was the principal condition of a good function of the compound cross-section. This question was excessively discussed. Experience of the last years shows that it is possible to achieve perfect coupling by following appropriate technological procedure: removal of an upper layer of the existing concrete down to the reinforcement; thoroughly wetting the concrete surface; appropriately sizing the “first cast” aggregate grain etc. [6]. Nevertheless it was decided to secure the joint bond by inserting special shear anchors. 5.4. Other aspects of the silo repair All aspects of the silo repair cannot be discussed in a single Paper. The report published by Deml [3] is mainly focused on the aspects of the silo damage investigation and registration as well as to a detailed description of particular repair phases. 6.

REPAIR WORKS IN 2001

The reconstruction works were carried out by the company Dywidag, Nürnberg during the summer months 2001. Thanks to efficient organisation and automation of casting in climbing shuttering the operations progressed quickly and undisturbed. The company SEIB Ingenieur-Consult, Würzburg was engaged in the day-and-night supervision of the repair works. The principles of static modelling and numerical analysis of the walls and bottom slab reconstruction described above correspond to the initial and contract project phases, which were based on the expertise 2001 and the original reconstruction concept of SEIB Ingenieur-Consult. This concept is characterised by the scheme of Fig. 6. The construction company Dywidag submitted a more simple and less expensive reconstruction concept. It was accepted Fig. 9: Reinforcement in climbing shuttering by the owner for realisation. Obr. 9: V˘ztuÏ v posuvném bednûní 156

Fig. 10: Lower view of the climbing shuttering platform Obr. 10: Spodní pohled na posuvné bednûní Its basic characteristic is the simplified armouring concept of the mantle walls assuming a single orthogonal reinforcement net (Fig. 9). It goes without saying that by this reconstruction variant a substantially lower security level has been achieved than aimed at by the initial and contract projects, which followed the original rehabilitation concept. Fig. 10 reveals an lower view of the climbing shuttering platform. 7.

CONCLUSION

Besides presenting information about the main aspects of the silo repair, the Authors pointed out the fundamental meaning of a sound mechanical model and its proper static analysis in the prevention of structural damages. Three or four decades ago the insufficiency of calculation algorithms naturally appeared as one of causes of errors in static calculations. During the last two decades the character of the practical static analysis has basically changed due to the triumphant progress of computeraided matrix methods. The level of automation achieved at the beginning of the 21st century leads to naive, unfortunately wide-spread conclusions that the powerful computer algorithms yield absolutely reliable solutions, thus making the qualified work and intuition of specialists unnecessary [10]. The Authors believe that the danger of a “new generation” of deficient structures produced by errors in static calculations has by far not been averted. 157

8.

REFERENCES

[1] DIN 1045, Beton und Stahlbeton, Ausgabe 7/88, Betonkalender 1997, Teil 2, Ernst & Sohn, Berlin 1997 [2] DIN 1055/6, Lastannahmen für Bauten; Lasten in Silozellen, Ausgabe 5/87, Betonkalender 1989, Teil 2, Ernst & Sohn, Berlin 1989 [3] Deml, M.: Statische Ertüchtigung eines Zuckersilos - Schadensursachen und Sanierung, Sborník konference „Vermeiden von Bauschäden - Aufgabe der Tragwerksplanung“, TU Dresden, fiíjen 2001 [4] Hierlein, J.: Untersuchungen über Druckverhältnisse in einem doppelzylindrischen Silo. Dizertaãní práce, Universität Karlsruhe (D) 1974 [5] Mejzlík, L.: Stavební mechanika IIc. Celostátní uãebnice, SNTL+SVTL, Praha 1965 [6] Hartl, Gerhard: Materialtechnologische Beurteilung von VerstärkungsmaßnahmenIn: Beton- und Stahlbetonbau 95, Heft 12, S. 752-754, Ernst und Sohn, Berlin 2000[7] Van Isacker, F. et al.: ESA-Prima Win Reference Manual, Version 3.40, SCIA Group N.V, Herk-de-Stad (B) 2002 [8] Hobst, Ed.: ESA-Prima Win Reinforced Concrete Design of 2D Structures, Theoretical Background, Version 3.40, SCIA Group N.V, Herk-de-Stad (B) 2002 [9] Hobst, Ed.: Kritische Bemerkungen zur Bemessung von Platten nach Eurocode 2, DIN 1045, E DIN 1045-1 und ÖNORM B 4700, Bautechnik 77, Heft 10, S. 707-717, Ernst und Sohn, Berlin 2000 [10] Hobst, Ed.: Randbedingungen und Singularitäten - wie genau ist die FiniteElemente-Methode? Beton- und Stahlbetonbau 95, Heft 10, S. 572-583. Ernst und Sohn, Berlin 2000.

CONTACT TO THE AUTHORS Dr.-Ing. Markus Deml, Würzburg e-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Carsten Nechwatal e-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Andreas Weltner e-Mail: [email protected] SEIB Ingenieur-Consult GmbH Berliner Platz 9, D - 97080 Würzburg Tel.: +(49) 931 3904 0, Fax: +(49) 931 3904 100 Dipl.-Ing. Eduard Hobst Ph.D. Ingenieurbüro Dr. Hobst für Statik+Dynamik & Software-Entwicklung Osterhausenstraße 6A, D - 90459 Nürnberg Tel.&Fax: +(49) 911-4501978 e-Mail: [email protected] 158

SANACE SDRUÎENÉHO OBJEKTU VODNÍ NÁDRÎE OVESNÁ LHOTA REPAIR OF THE OVESNÁ LHOTA JOINT WATER STORAGE RESERVOIR

Ing. Martin Poláãek REKOM PRAHA spol. s r.o. Anotace: Popis sanace betonové konstrukce sdruÏeného objektu vodárenské nádrÏe Ovesná Lhota s vyhodnocením nov˘ch poznatkÛ. Problematika aplikace sanaãních materiálÛ na nasákavé podklady. Abstract: Description of the repair of the structure of the Ovesná Lhota joint water storage reservoir, and evaluation of new findings. Problems of applying repair materials to the absorptive base.

ÚVOD V roce 1998 získala firma REKOM PRAHA spol. s r.o. zakázku na celkovou sanaci betonové konstrukce sdruÏeného objektu nádrÏe Ovesná Lhota. Nevelká nádrÏ se sypanou zemní hrází akumuluje vodu pro vodárenské úãely. Voda z nádrÏe je odebírána ve sdruÏeném objektu a odvádûna potrubím k úpravnû vody. SdruÏen˘ objekt rovnûÏ slouÏí k pfievedení bûÏn˘ch i povodÀov˘ch prÛtokÛ z nádrÏe do podhrází. POPIS SDRUÎENÉHO OBJEKTU SdruÏen˘ objekt je sloÏen z ãelní vûÏe, ve které jsou umístûny v rÛzn˘ch v˘‰kách odbûrná okna jímání vody pro úpravnu. Na odbûrní vûÏ navazuje objekt pfielivu, kter˘ je tvofien dvûma pfielivn˘mi stûnami kolmo na hráz nádrÏe. Mezi stûnami pfielivu se nachází spadi‰tû, odkud voda odtéká ‰tolou pod tûlesem hráze a pfiepadá do v˘varu. Pod dnem spadi‰tû a ‰tolou od pfielivu se nachází spodní ‰tola, ve které je umístûno vypou‰tûcí potrubí s vtokem a uzávûrem. Potrubí spodní v˘pusti ústí rovnûÏ do v˘varu. SdruÏen˘ objekt byl vybudován v 80. letech 20. století z Ïelezobetonu. Betonová smûs se pfiipravovala ve stave159

ni‰tní betonárnû, v˘ztuÏ byla vázána na staveni‰ti. Bednûní v dobû v˘stavby bylo pouÏito klasické tesafiské z nehoblovan˘ch prken. Koruny pfielivn˘ch hran byly po betonáÏi obloÏeny dlaÏbou z Ïulov˘ch silniãních kostek na cementovou maltu. PÛvodní beton byl povrchovû rozru‰en do hloubky místy aÏ 50 mm, na ãetn˘ch místech vystupovala v˘ztuÏ k povrchu konstrukce, objevovaly se lokální prÛsaky stûnami. V dobû betonáÏe byly rovnûÏ pouÏity do bednûní zcela nevhodné dfievûné rozpûry z kulatiny prÛmûru cca 8 – 10 cm. V prÛbûhu nûkolika let nechránûné dfievo vyhnilo a otvory po rozpûrách bednûní slouÏily jako prÛtokové pro vodu z nádrÏe ãi z tûlesa hráze. NÁVRH SANAâNÍHO POSTUPU Po prohlídce a prÛzkumu stavu objektu byl na‰í firmou zvolen tento sanaãní postup: • otryskání konstrukce vysokotlak˘m vodním paprskem 650 – 1000 bar (v˘stupní tlak na trysce byl operativnû mûnûn s ohledem na specifické místní podmínky) • odstranûní zbytkÛ dfievûn˘ch rozpûr bednûní (mechanické vysekání dfieva) • odbourání pfielivn˘ch hran a stûn v˘varu (tyto ãásti konstrukce byly nejvíce po‰kozeny opakovan˘m namrzáním. Proto bylo rozhodnuto o úplné demolici takto po‰kozen˘ch ãástí) • o‰etfiení odhalené v˘ztuÏe nátûrem OMBRAN Ferrogrund • betonáÏ nov˘ch pfielivn˘ch hran a stûn v˘varu z vodostavebního betonu (beton V8, v˘ztuÏ konstrukãní ze sítí KARI, tûsnûní pracovních spár profilem ADEKA Ultraseal vãetnû spojovacího mÛstku) • vyplnûní otvorÛ po dfievûn˘ch rozpûrách bednûní a hrubá reprofilace pÛvodních betonov˘ch povrchÛ sanaãními maltami fiady PERMAPATCH (lokální reprofilace do 10 % celkové pohledové plochy) • jemná reprofilace pÛvodních betonov˘ch povrchÛ sanaãním ‰tukem PERMAPATCH • elastick˘ vodonepropustn˘ difuznû otevfien˘ nátûr OMBRAN Elastikschlamme (naneseno váleãkem ve dvou vrstvách) • injektáÏ dilataãních a pracovních spár objektu polyuretanov˘m tûsnícím gelem PU-IN 35 ZKOU·KY PÒVODNÍHO BETONU SDRUÎENÉHO OBJEKTU V kvûtnu 1998, zároveÀ se zahájením bouracích prací, byly odebrány jádrové v˘vrty z tûlesa sdruÏeného objektu a pfiedány Kloknerovu ústavu âVUT v Praze k provedení zkou‰ek pevnosti v tlaku a zji‰tûní nasákavosti. Subjektivnû se beton v prÛbûhu bourání choval podivnû – odlupoval se ve vrstvách a slab˘ch plátech. Po vyhodnocení zkou‰ek vy‰lo najevo, Ïe prÛmûrná krychelná pevnost odebran˘ch vzorkÛ je 28,4 MPa, coÏ odpovídá pevnosti betonu tfiídy B20 dle âSN 73 2400, zmûna b). ZároveÀ bylo zji‰tûno, Ïe nasákavost betonu je 12,5%, coÏ v˘raznû pfievy‰uje hraniãní hodnotu 6,5% z âSN 73 1325 pro mrazuvzdorn˘ beton. V závûru zprávy Kloknerova ústavu se konstatuje, Ïe mrazuvzdornost betonu je na velmi nízké úrovni a zji‰tûné poruchy betonu jsou zapfiíãinûny úãinky zmrazovacích cyklÛ za pfiítomnosti dostateãné vlhkosti v betonu. Dále je uvedeno, Ïe tato skuteãnost mÛÏe mít negativní vliv na Ïivotnost pfiípadné opravy. 160

161

PROVEDENÍ SANACE SDRUÎENÉHO OBJEKTU Pfies v˘‰e uvedené varování z Kloknerova ústavu byly práce provedeny podle pÛvodního sanaãního návrhu, problematice nasákavosti nebyla vûnována dostateãná pozornost. V dobû vyhodnocení zkou‰ek z Kloknerova ústavu jiÏ byly práce v plném bûhu. Technického dozora investora jsme varovali, Ïe oprava mÛÏe mít sníÏenou Ïivotnost. Podle uzavfiené smlouvy bylo nutné práce dokonãit. Vûdomi si skuteãnosti, Ïe práce provádí velmi zku‰ení pracovníci tûmi nejlep‰ími a v minulosti mnohokrát osvûdãen˘mi materiály, jsme práci v záfií 1998 dokonãili, pfiedali a bylo zahájeno napou‰tûní nádrÏe. PRVNÍ ZIMA Na jafie roku 1999 bylo zji‰tûno, Ïe povrchová úprava betonu je na ãetn˘ch místech po‰kozena mrazem a zaãíná se oddûlovat od podkladu. Detailní prohlídkou bylo zji‰tûno, Ïe: • tûsnící nátûr OMBRAN Elastikschlamme pfiilnul velmi dobfie k sanaãním maltám PERMAPATCH (odtrhové zkou‰ky vycházely bez v˘jimky s velkou rezervou) • sanaãní malty PERMAPATCH pfiilnuly velmi dobfie k pÛvodnímu betonu • k odlupování povrchov˘ch vrstev dochází vÏdy aÏ v pÛvodním betonu konstrukce, tzn.oddûluje se nátûr spolu s reprofilaãní maltou a cca 5 mm pÛvodního betonu Pfii prohlídce objektu a konzultaci s Ing. Kolískem z Kloknerova ústavu âVUT bylo konstatováno, Ïe zji‰tûn˘ stav zhruba odpovídá prognózám z prÛzkumu. Extrémnû nasákav˘ beton „saje“ ze základové spáry (kterou nelze utûsnit) vodu, kterou díky kapilární vzlínavosti vynese aÏ do v˘‰ky 3 metry. Voda se hromadí v konstrukci, protoÏe pouÏité sanaãní materiály, aãkoliv mají v˘bornou difúzní schopnost, ji nestaãí v takovém mnoÏství propustit na povrch konstrukce a nechat odpafiit. Konstrukce sdruÏeného objektu je proto trvale nasycena vodou. V zimním období potom dochází k promrzání objektu a následné destrukci povrchu. Sanaãní materiály na povrchu konstrukce nejsou namrzavé a mráz je nepo‰kodí, dochází proto k destrukci pod povrchem, v mase pÛvodního betonu. Následnû se odlupuje celé sanaãní souvrství i s vrstvou pÛvodního betonu, na kter˘ dobfie pfiilnulo. EXISTUJE NùJAKÉ ¤E·ENÍ? Investor stavby závady pochopitelnû reklamoval a trval na tom, Ïe jako odborná firma musíme najít nûjaké fie‰ení povrchové úpravy objektu. Po opakovan˘ch konzultacích s mnoha dodavateli sanaãních materiálÛ, pracovníky sanaãních firem a odborníky z Kloknerova ústavu jsme do‰li k závûru: Pro dané extrémní podmínky neexistuje tenkovrstv˘ sanaãní materiál, kter˘ by pohledovû upravil a chránil konstrukci sdruÏeného objektu. Materiály s nejlep‰í difúzní schopností pfievedou jenom zlomek mnoÏství vodních par, které se k nim z konstrukce dostane, a zpÛsobí hromadûní vlhkosti v betonu s následn˘m po‰kozením mrazem. Investorovi byly (po pfiedchozí konzultaci a zamítnutí celkové demolice objektu) nabídnuty varianty: • odstranit sanaãní vrstvy, pasivovat v˘ztuÏ a ponechat konstrukci bez dal‰ích úprav (toto fie‰ení je z hlediska Ïivotnosti konstrukce „nejãist‰í“, protoÏe umoÏÀuje pÛvodnímu betonu pfiirozenû vysychat a mrazové ‰kody se eliminují na minimum. Z hlediska pohledového pro investora nepfiijatelné). 162

• odstranit sanaãní vrstvy, pasivovat v˘ztuÏ a celou konstrukci opatfiit nátûrem silnû fiedûné silikátové barvy na beton, resp. krystalizaãního nátûru typu XYPEX (pokusit se vrchní vrstvu „napenetrovat“ do hloubky. V˘sledek nejist˘, ale pohledov˘ efekt lep‰í neÏ v pfiedchozí variantû). • celou konstrukci obvodovû pfiibetonovat a uzavfiít ji tak do „sarkofágu“ z vodostavebního betonu. Toto fie‰ení není technicky pfiíli‰ ãisté, degradace pÛvodního betonu bude dál pokraãovat skrytá zrakÛm pozorovatele, ale pohledovû bude celá konstrukce pÛsobit z pfiedchozích variant nejlépe. INVESTOR SI VYBRAL Po nûkolika jednáních byla vybrána varianta masivní pfiibetonávky. Mezitím byly na ãásti konstrukce provedeny referenãní plochy podle varianty druhé (penetraãní nátûry rÛzn˘ch typÛ) a vyhodnoceny na jafie 2001. V˘sledek byl neuspokojiv˘, beton i s nátûry byl silnû po‰kozen mrazem. V roce 2000 byla rovnûÏ ve svisl˘ch stûnách sdruÏeného objektu provedena dvojitá vodorovná injektáÏní clona. Vrty byly nasyceny tûsnícím materiálem na bázi krystalizace KRYSTOL T V˘sledek injektáÏe byl uspokojiv˘, po jednom roce bylo moÏné konstatovat v˘razn˘ úbytek vlhkosti v horní ãásti objektu, tzn. mnoÏství vody vzlínající objektem nad úroveÀ hladiny vody v nádrÏi se v˘znamnû omezilo. V létû roku 2001 byla konstrukce zbavena sanaãních nátûrÛ a vysprávek. Na otryskan˘ povrch byla pfiikotvena síÈ KARI a konstrukce sdruÏeného objektu byla opatfiena vrstvou stfiíkaného betonu s pfiísadami tlou‰Èky 8 – 10 cm. Povrch byl hrubû uhlazen. Nyní, na jafie roku 2002, vypadá konstrukce nepo‰kozenû a investor je spokojen, Ïe má hezké betony a na‰e firma si s tím „poradila“. ZÁVùR Na závûr malé zamy‰lení. Aãkoliv v‰echno „dobfie dopadlo“, rozhodnû nejsem s v˘sledkem spokojen. Celá anabáze s tímto objektem je pro na‰í firmu cennou zku‰eností a pouãením, ale „kdo nic nedûlá, nic nezkazí…“ Z v˘‰e napsaného plyne nûkolik pouãení a námûtÛ k zamy‰lení: 1. NepodceÀovat stavební prÛzkum! Ale to v‰ichni známe, a pfiesto kolikrát chybujeme a podceníme informaci, která se jeví jako málo v˘znamná. 2. NepfieceÀovat sanaãní materiály! Jen sanaãní hmoty, které jsme si v té pestré nabídce materiálÛ vybrali a metodou „pokus – omyl“ za posledních 12 let vyzkou‰eli, mají na‰i dÛvûru. Pfiesto nejsou v‰emocné a na nûkteré problémy jejich fyzikální vlastnosti prostû nestaãí. 3. Nebát se pfiiznat chybu! Jen tak ji lze napravit. 4. Nebát se diskutovat s investorem, ba mu dokonce odporovat! Nejhor‰í je nechat se vmanipulovat do profesních chyb a pfiehmatÛ nûk˘m, kdo tomu vÛbec nerozumí, ale má pro nás peníze. 5. Nebát se odmítnout zakázku. To platí v pfiípadû, Ïe dojdu k pfiesvûdãení, Ïe pfii nejlep‰í vÛli nejsem schopen zajistit v˘sledek sanace, kter˘ poÏaduje investor. Stav objektu prÛbûÏnû sledujeme, o dal‰ím v˘voji budeme informovat. 163

SANACE ÎELEZOBETONOVÉ SPINKLEROVÉ NÁDRÎE – AREÁL ZÁVODU TEXTRON HODONÍN REPAIR OF REINFORCED CONCRETE SPRINKLER TANK Ing. Miroslav HuÈka Ing. Radislav ·krabal DRIZORO CZ, s.r.o., ul. 26. dubna ã. 1917, 688 01 Uhersk˘ Brod, tel./fax: 0633 – 635 052, tel. 0633 – 631 364, e-mail: [email protected], http:// www.drizoro.com Anotace: PouÏití v˘robkÛ MAXPLUG a MAXSEAL systému DRIZORO pfii sanaci sprinklerové nádrÏe se ukázalo jako technicky a ekonomicky efektivní fie‰ení hydroizolace. Abstract: The use of MAXPLUG and MAXSEAL products of the DRIZORO system, as a means of water-proofing in repairing a sprinkler tank, proved to be technologically and economically effective.

POPIS PO·KOZENÍ KONSTRUKCE NádrÏ byla zhotovena v roce 2001 letmou betonáÏí ták, aby v konstrukci nevznikaly pracovní spáry. Po úplném dozrání betonu, tj. po cca 6 t˘dnech, byla nádrÏ postupnû zatûÏována napou‰tûním vodou. Pro lep‰í pfiedstavu – nádrÏ má prÛmûr 13 m, v˘‰ku 11 m a je zastropena. Po 2 – 3 mûsících po úplném napu‰tûní se zaãaly v betonové konstrukci objevovat trhliny s následn˘mi v˘rony vody. Vizuální poÏadavek na konstrukci byl brán jako jedna z priorit, neboÈ nádrÏ se nachází pfii vstupu do areálu firmy. POPIS PRÒBùHU SANACE: Sanace Ïelezobetonové nádrÏe probûhla v postupn˘ch krocích: 1. Lokalizace a specifikace trhlin, které vznikaly zejména pfiibliÏnû v 1/3 v˘‰ky nádrÏe. 2. Mechanické roz‰ífiení a prohloubení trhlin s následn˘m utûsnûním v˘robkem MAXPLUG, kter˘ je souãástí systému DRIZORO. MAXPLUG je rychletuhnoucí hydraulick˘ cement pro okamÏité utûsnûní spár, dûr a jin˘ch otvorÛ v betonu Obr.1 – Poruchy nádrÏe nebo zdivu, ze kter˘ch vyvûrá voda, a to i pod tlakem. V závislosti na teplotních podmínkách je dosaÏeno dokonalého utûsnûní a spojení s okolním materiálem bûhem 3 - 5 minut. Nesmr‰Èuje se, ale rozpíná. Po vytvrzení se utûsnûní stává souãástí okolního materiálu. MAXPLUG je dodáván 164

Obr.2 – Opravy trhlin

Obr.3 – Utûsnûní vodorovné styãné spáry

Obr.4 – Stav pfied dokonãením

165

ve formû ‰edého prá‰ku, kter˘ se pfied pouÏitím rozmíchá pouze s vodou. PouÏívá se zejména: • Pro okamÏité zastavení vyvûrající vody v betonu nebo v jin˘ch strukturálnû pevn˘ch materiálech., • Pro provizorní opravy pfii haváriích vodovodního potrubí, kanalizaãních trub apod. • Nouzové utûsnûní unikajícího plynu. • Jako prostfiedek pro upevnûní kotev a jin˘ch prvkÛ ve zdivu a v betonu, které je nutno okamÏitû zatûÏovat. • V základech, tunelech, ‰achtách, kanálech, stanicích metra, nádrÏích apod. k okamÏitému utûsnûní v˘ronÛ vody pod tlakem. • UtûsÀuje v˘rony vody, o‰etfiená místa se stávají vodotûsn˘mi. • Bûhem exotermické reakce se nesmr‰Èuje, nepodporuje vznik trhlin a není oslabena jeho vnitfiní pevnost. • Zvût‰uje svÛj objem. Má rychlé tuhnutí bûhem 3 – 5 minut, které lze urychlit nebo zpomalit pfiidáním teplé nebo studené vody. MÛÏe b˘t dokonce dosaÏeno okamÏitého tuhnutí. 3. Otryskání vnûj‰ích stûn nádrÏe vysokotlak˘m vodním paprskem s rotaãní tryskou. 4. Provedení závûreãného hydroizolaãního a ochranného nátûru MAXSEAL systému DRIZORO pro dosaÏení jednak jednotného vnûj‰ího vzhledu konstrukce, ale i pro zabezpeãení vodonepropustnosti v plo‰e. MAXSEAL je v˘robek na bázi cementu. Rozmíchaná smûs po nanesení na povrch konstrukce prostoupí do kapilár a pórÛ, spojí se s povrchem konstrukce a stává se jeho souãástí. Tím je zabezpeãena trvalá tûsnost a vodonepropustnost. Materiál lze aplikovat na následující povrchy: betonové a Ïelezobetonové konstrukce, pálené zdící materiály, cementovou omítku apod. PouÏívá se zejména jako: • Hydroizolaãní nátûr na fasády a lícové zdivo. • Hydroizolace podzemních konstrukcí vystaven˘ch tlaku vody. • Pro základové konstrukce – jako hydroizolace a ochrana proti agresivním vodám. • Jako hydroizolaãní nátûr betonov˘ch blokÛ a prefabrikovan˘ch prvkÛ. • Jako závûreãn˘ hydroizolaãní a dekorativní nátûr pro sila a chladicí vûÏe elektráren. • Pro opravy a hydroizolace zavodÀovacích kanálÛ. • Hydroizolace pfiehradních a zadrÏovacích stûn. • Hydroizolace a ochrana betonov˘ch konstrukcí ãistíren odpadních vod, usazovacích nádrÏí apod. • Hydroizolace tunelÛ a ‰achet. • Hydroizolace bazénÛ. • Hydroizolace nádrÏí pitné vody. ZÁVùR: PouÏitím obou uveden˘ch v˘robkÛ systému DRIZORO lze konstatovat, Ïe vzhledem k nároãnosti opravy se oprava provedla za minimálních finanãních nákladÛ, aniÏ by se hledalo fie‰ení smûfiující k opravám uvnitfi nádrÏe a nemuselo tak dojít k jejímu vypu‰tûní. 166

UH ¤ÍMSY NA MOSTECH MALÉHO ROZPùTÍ PLASTIC CORNICES OF SMALL SPAN BRIDGES

Ing. Pavel HrÛza Ing. Milan Macko

(1) (2)

(1) Stavby silnic a Ïeleznic, a.s., od‰tûpn˘ závod 7 Su‰ilova 1528, 500 02 Hradec Králové, tel.: 0602/439 165, fax: 049/58 59 261 (2) Správa a údrÏba silnic Královehradeckého kraje Divize Hradec Králové, tel.: 049/554 02 11, fax: 049/553 39 73 Anotace: Po‰kozené Ïelezobetonové fiímsy na star‰ích mostních objektech jsou nejen neestetické, ale mohou b˘t i velmi nebezpeãné pro provoz. Metoda sanace s pouÏitím UH (umûlohmotn˘ch) mostních fiíms mÛÏe b˘t jedním ze zpÛsobÛ jak tento problém fie‰it. Abstract: Damaged reinforced concrete cornices on older bridges are both unaesthetic and very dangerous for traffic. The use of plastic cornices in the repair of bridges might be one of the solutions to this problem.

Jedním z nejvíce po‰kozen˘ch prvkÛ na Ïelezobetonov˘ch mostech b˘vají obvykle mostní fiímsy. Jsou vystaveny pfiímému pÛsobení atmosférick˘ch vlivÛ a velmi ãasto jsou ve stavu, kter˘ nejen nebudí dobr˘ estetick˘ dojem, ale ãasto mohou b˘t i zdrojem úrazÛ chodcÛ ãi pod nimi projíÏdûjících vozidel - pokud dojde k odloupnutí ãásti betonu mostní fiímsy. V ojedinûl˘ch pfiípadech mÛÏe dojít i ke zfiícení celé fiímsy v pfiípadû, Ïe dojde k pfiekorodování úchytn˘ch prvkÛ prefabrikovan˘ch fiíms. Takov˘ pfiípad zfiícení celé fiímsy a následnému spadu na vozovku pod mostem (náhodou v noãních hodinách) se pfiihodil na mostním objektu na silnici I/16 v blízkostí velkého mûsta Hradeckého kraje a stal se popudem pro urychlen˘ návrh fie‰ení zamezení tohoto nebezpeãného jevu. Souãasnû se statick˘m zabezpeãením fiímsového prefabrikátu proti pádu byla fie‰ena otázka nejvhodnûj‰ího druhu sanace povrchu fiímsy. Koncept v˘vojového sanaãního fie‰ení zahrnoval nejen konstrukãní zaji‰tûní zastavení koroze v ocelov˘ch v˘stuÏn˘ch prvcích a zaji‰tûní dostateãné ochrany krycí vrstvou silikátového materiálu, ale zam˘‰lel se i nad zv˘‰ením estetiãnosti souãasn˘ch rovnoploch˘ch mostních fiíms zejména na mostech mal˘ch rozpûtí. Mostní prefabrikované fiímsy v˘‰ky cca 0,6 m pÛsobí totiÏ na mostních objektech do 15-20 m délky znaãnû masivnû a konstrukce mostu se jeví jako teÏkopádná. Star‰í monolitické trámové mostní objekty z let 1935-1950 mají pfiesazené fiímsy znaãnû men‰ích v˘‰ek, av‰ak pfii rozpûtí mostÛ do 8-10 m pÛsobí tento pomûr téÏ „humpoláck˘m“ dojmem. V˘vojov˘m fie‰ením se nabízel jeden z nepfiíli‰ znám˘ch zpÛsobÛ pomocí umûlohmotné fiímsy (UH), která se vyznaãuje zakfiiven˘m tvarem o polomûru zvolen˘m dle návrhu projektanta (v závislosti na v˘‰ce fiímsy a délce mostu). UH fiímsy jsou navrÏe167

Obr. 1: Mostní fiímsa pfied sanací

Obr. 2: PrÛbûh sanace pomocí UH fiíms

168

ny z polypropylénu s úpravou odolávající UV záfiení a chemikáliím. Hlavní ãástí fiíms je plá‰È, tlou‰Èky 5 mm. Tvar je zakfiiven˘, polomûr 420 aÏ 600 mm v závislosti na v˘‰ce fiímsy, která se pohybuje od 350-600 mm. Skladební délka fiíms je navrÏena 2000 mm, pfii del‰ích dílech je nutné poãítat s del‰í dilataãní spárou, která pÛsobí neesteticky a její fie‰ení je obtíÏné. Z hlediska polohy na konstrukci mostu rozeznáváme UH fiímsy: stfiedové a koncové. Koncové fiímsy jsou opatfieny koncovou pfiíãnou stûnou, jejich skladební délka není stanovena. Tvofií doplnûk do rozmûru pfiekr˘vané betonové fiímsy. Dilatace základního modulu UH fiíms je navrÏena na hodnotu +10,–10 mm, odpovídá zmûnám teplot v rozmezí –15 aÏ +30 °C. Prakticky je dilataãní detail fie‰en pfiivafiením PE pásku na konec UH fiímsy. Tlou‰Èka pásku je 3 mm, ‰ífika 40 mm. UH fiímsy jsou uloÏeny do rámu, kter˘ je tvofien horní a dolní li‰tou spojen˘ch navzájem pfiíãníky. Materiálem je bud’ ocelov˘ plech (s povrchovou úpravou 180 µm Zn popfi. Al Zn) nebo plech nerezov˘. Upevnûní rámu do betonu líce je pomocí hmoÏdinek ∅ 20 mm a ‰roubu M 12x60 s maticí M 12. Rozhodující operace pfii sanaci pomocí UH fiíms: a) Zastavení degradace betonu a v˘ztuÏe (oãi‰tûní, odstranûní nefunkãních ãástí, lokální vysprávka; nahrazení ãástí v˘ztuÏe apod.) b) O‰etfiení fiímsy a v˘ztuÏe (vhodn˘m sanaãním nátûrem, resp. povlakem) c) Provedení úpravy geometrie fiímsy (pfiíãné sklony, vyrovnání míst pro pfiipevnûní rámÛ UH fiíms apod.) d) V˘roba nosné konstrukce rámu a UH fiímsy (bûÏné zámeãnické práce, oh˘bání, svafiování el. obloukem, fiezání plátu PP apod.) e) Osazení a rektifikace na mostním objektu f) Provedení doplÀkov˘ch prací (drobné opravy zábradlí a svodidel, obrubníkÛ, chodníkÛ, sjednocující nátûry) V prÛbûhu roku 2001 byly v Královehradeckém kraji zrealizovány 4 akce sanace mal˘ch mostÛ pomocí UH fiíms. ZÁVùR Sanace pomocí UH fiíms rozhodnû není pouhé zamaskování stávající Ïelezobetonové fiímsy na zpÛsob „Potûmkinov˘ch vesnic“. Je to naopak komplex sanaãních a doplÀkov˘ch prací nutn˘ch pro správnou a estetickou funkci mostní fiímsy. Její pouÏitelnost je v‰ak omezena stupnûm po‰kození a stádiu degradace betonového materiálu fiíms. Pfii správné volbû tvarové prostorovosti v pomûru k délce mostu a pfii vhodné volbû barevného odstínu, mÛÏe b˘t rozhodujícím prvkem sanaãního zásahu s dopadem na v˘razné zv˘‰ení estetického dojmu celého mostního objektu, kter˘ dokáÏe „zviditelnit“ i nenápadn˘ mostek. Finanãní nároky na tento druh sanaãních prací jsou rozhodnû témûfi zanedbatelné.

169