SANACE KONSTRUKCÍ MONTOVAN CH OBJEKTÒ. Garant: Doc. RNDr. Ing. Petr tûpánek, CSc

SANACE KONSTRUKCÍ MONTOVAN¯CH OBJEKTÒ

Garant: Doc. RNDr. Ing. Petr ·tûpánek, CSc.

PROGRAM NA PODPORU OPRAV PANELOV¯CH BYTOV¯CH DOMÒ SUBSIDY PROGRAMME FOR REPAIR OF PANEL HOUSES

JUDr. Jan Wagner fieditel Státního fondu rozvoje bydlení âR Anotace: Bytové domy postavené panelovou technologií se vyznaãují fiadou stavebních vad, které lze rozdûlit na vady zásadního charakteru a vady sniÏující hodnotu bydlení a zvy‰ující provozní náklady. Státní fond rozvoje bydlení pfiipravil program na podporu oprav panelov˘ch bytov˘ch domÛ, jehoÏ cílem je usnadnit financování komplexních oprav a zlep‰ení tepelnû technick˘ch vlastností domÛ. Tento program se skládá ze tfií ãástí: státní úroková dotace, bankovní záruka a odbornû technická pomoc. Abstract: Prefabricated panel houses exhibit a series of structural defects that may be classified as essential defects and as defects deteriorating the comfort and increasing the operation costs of housing. The State Housing Development Fund has launched a subsidy programme for the repair of panel houses, aimed at facilitating the funding of comprehensive repair of houses and improvement of their thermal insulation properties. The programme consists of three parts: state interest subsidy, bank guarantee and professional technical assistance.

Panelová v˘stavba bytov˘ch domÛ vznikla jako reakce na prudké zv˘‰ení poptávky po bytech po druhé svûtové válce, kdy byl kladen dÛraz pfiedev‰ím na rychlost a ekonomiãnost v˘stavby. Její aplikací pro v˘stavbu sídli‰È v masovém mûfiítku byl uãinûn krok do neznáma z hlediska technického, urbanistického a sociologického. Na rozdíl od tisíciletí vyzkou‰ené klasické v˘stavby vznikla nová mûsta bez pfiedchozích zku‰eností s touto technologii v˘stavby. PoÏadavky na typizaci objektÛ, konstrukcí, dokonãovacích prací, unifikaci poÏadavkÛ na v˘stavbu a snaha po maximální ekonomiãnosti a zprÛmyslnûní stavebnictví vtiskly této v˘stavbû sociální charakter. V˘stavba panelov˘ch domÛ byly provádûna v letech 1959-1994, nejvíce bytÛ bylo postaveno v letech 1966 – 1975. Celkem mÛÏeme hovofiit o 1,2 mil bytÛ v panelov˘ch domech, coÏ pfiedstavuje 31% bytového fondu âeské republiky. Pfiíãiny vad panelov˘ch domÛ lze naleznout jiÏ v projektové pfiípravû limitované technickohospodáfisk˘mi ukazateli, dále pak v chybách pfii realizaci v˘stavby panelového domu, kdy nebyly mnohdy dodrÏeny technické normy, byl pouÏit nekvalitní materiál a nebyla dodrÏena technologická kázeÀ. V˘raznou mûrou na stavu dne‰ních panelov˘ch domÛ se podepsalo zanedbání, resp. odkládání potfiebné údrÏby. Pfii dal‰ím odkladu oprav a udrÏovacích prací mÛÏe dojít aÏ k havarijním stavÛm. Nûkteré parametry panelov˘ch domÛ jsou z pohledu dne‰ních norem nepfiípustné, av‰ak v dobû v˘174

stavby toto fie‰ení vyhovovalo (tepeln˘ odpor konstrukcí, poÏadavky z hlediska poÏární ochrany apod). Pfies znaãn˘ poãet realizovan˘ch panelov˘ch soustav vykazují panelové stavby fiadu závad obdobného charakteru. Pro jednotlivé panelové soustavy jsou navíc charakteristické jejich specifické závady. Jedná se o dvû skupiny závad: a) vady zásadního charakteru, které ohroÏují bezpeãnost uÏívání – statické poruchy, závady z hlediska poÏární ochrany a hygieny prostfiedí b) vady sniÏující hodnotu a zvy‰ující provozní náklady – nedostateãné tepelnû technické parametry, vady technick˘ch zafiízení budov, opotfiebené ãásti konstrukcí. Panelové domy jsou poznamenány vysokou energetickou spotfiebou pfii jejich provozu. Naléhavé a naprosto nezbytné provedení regenerace panelového domu musí b˘t zároveÀ energeticky vûdomí, tj. musí pfiiná‰et niωí spotfiebu energie a tím sniÏovat provozní náklady. Fyzick˘ dluh spoãívající nedostateãn˘m pfiítokem investiãních prostfiedkÛ do panelového bytového fondu v posledních desetiletích se odhaduje na 300 mld. Kã. Je proto zapotfiebí zaãít s opravami, rekonstrukcemi a modernizacemi objektÛ panelov˘ch domÛ a s pfiípravou celkové regenerace panelov˘ch sídli‰È. Z ekonomick˘ch, organizaãních, ekologick˘ch a dal‰ích dÛvodÛ nelze panelová sídli‰tû zbourat, ale ani ponechat v souãasném stavu. Proces modernizace bytového fondu a tedy prodlouÏení Ïivotnosti objektÛ pro dal‰í generaci je legislativnû upraven usnesením vlády z roku 1999, kter˘m byly schváleny Zásady dlouhodobého programu podpory oprav panelov˘ch domÛ. Na tyto Zásady pak navazuje jeden z programÛ Státního fondu rozvoje bydlení. Program na podporu oprav bytov˘ch domÛ postaven˘ch panelovou technologií – neboli program PANEL – je programem, jehoÏ cílem je usnadnit financování komplexních oprav bytov˘ch domÛ postaven˘ch panelovou technologií zahrnující téÏ zlep‰ení tepelnû technick˘ch vlastností. V˘chozím pfiedpokladem pro sníÏení energetické nároãnosti je provedení energetického auditu. Jeho úkolem je vyhodnotit technick˘ stav domu. Cílem energetického auditu je na základû kvalifikovaného provedení anal˘zy energetického hospodáfiství nalézt potenciál úspor energie, stanovit opatfiení k odstranûní nedostatkÛ v hospodafiení s energií, navrhnout a ekonomicky vyhodnotit nejv˘hodnûj‰í variantu k zaji‰tûní optimální spotfieby energie. Nejúãinnûj‰ím opatfiením ke sníÏení energetické spotfieby panelového domu je dodateãné zateplení stavebních konstrukcí a rekonstrukce stávajícího otopného systému. DosaÏitelná úspora tepla pro vytápûní pfii energeticky vûdomé regeneraci panelového domu je cca 40 % pÛvodní spotfieby. Program PANEL je urãen v‰em vlastníkÛm panelov˘ch domÛ. Tento program se skládá ze tfií ãástí: Za prvé – státní úroková dotace Za druhé – bankovní záruka Za tfietí – odbornû technická pomoc. Úrokovou dotací Státní fond rozvoje bydlení se sniÏuje úrokové zatíÏení pro pfiíjemce úvûru na regeneraci panelového domu. Základní v˘‰e úrokové dotace jsou 3 procentní body, zv˘‰ená 4 nebo 5 procentních bodÛ. 175

Bankovní záruka za úvûr je urãena tûm vlastníkÛm panelov˘ch domÛ, ktefií nedisponují dostatkem zaji‰Èovacích prostfiedkÛ. Je poskytována aÏ do v˘‰e 70 procent nesplacené jistiny úvûru otevfieného úvûrující bankou nebo stavební spofiitelnou. Odbornû technická pomoc je realizována prostfiednictvím poradensk˘ch a informaãních stfiedisek, která jsou rozmístûna po celém území âeské republiky. Tato poradenská stfiediska poskytují informaãní servis a dohlíÏí na technickou stránku regenerace panelového domu. SoubûÏnû s programem regenerace panelov˘ch bytov˘ch domÛ je realizován v âeské republice program regenerace panelov˘ch sídli‰È. Cílem programu regenerace sídli‰È je vytvofiit polyfunkãní celek. V rámci programu tak stát pfiímou dotací, kterou je aÏ do v˘‰e 70% nákladÛ, napomáhá vybudování zelen˘ch ploch, dûtsk˘ch hfii‰È, parkování v klidu. Fyzick˘ dluh spoãívající nedostateãn˘m pfiítokem investiãních prostfiedkÛ do panelového bytového fondu v posledních desetiletích se odhaduje na 300 mld. Kã. Regenerace panelového bytového fondu je proto dlouhodob˘ úkol. Základem úspûchu programu PANEL je práce s lidmi – vlastníky, nájemníky – uÏivateli, stavebními firmami, poradensk˘mi a informaãními stfiedisky, pfiedstaviteli mûst a obcí, bytov˘mi druÏstvy, spoleãenstvími vlastníkÛ. Podpora investic do oprav a regenerací panelov˘ch bytov˘ch domÛ je jedním z hlavních úkolÛ novû vzniklého Státního fondu rozvoje bydlení. Fond byl zaloÏen zákonem v roce 2000 a jeho prostfiednictvím bylo rozdûleno jiÏ více neÏ 5 mld. Kã na rÛzné formy podpor investiãního procesu do nové bytové v˘stavby a do oprav a modernizací stávajícího bytového fondu. Fond ov‰em nenahrazuje investora, pouze ulehãuje investorovi pozici pfii financování stavebních akcí. Na úrokové dotace, které zlevÀují úvûry na opravy a regenerace panelov˘ch domÛ má Fond k dispozici kolem 300 mil. Kã roãnû.

176

VADY A PORUCHY SKELETOV¯CH SOUSTAV S1.2 A S1.3 DEFECTS AND FAILURES OF S1.2 AND S1.3 FRAME SYSTEMS

Ing. Václav Vimmr, CSc. STÚ-K, a.s., Washingtonova 25, 110 00 Praha 1 Tel.: 02/2167 4616, fax: 02/2421 0341, e-mail: [email protected]

Anotace: Podle platn˘ch pfiedpisÛ nelze vady skeletov˘ch soustav S1.2 a A1.3 hodnotit jako vady ohroÏující bezpeãnost stavby nebo hrozící jejím poru‰ením, s v˘jimkou vad zpÛsoben˘ch projektem. Spolehlivou dlouhodobou funkci skeletov˘ch systémÛ lze zajistit jejich systematickou údrÏbou Abstract: According to valid regulations, the defects of S1.2 and S1.3 frame systems cannot be evaluated as defects threatening the structure’s safety and menacing its failure, except for defects due to faults in design. Reliable long-term function of the S1.2 and S 1.3. frame systems can be achieved by systematic maintenance.

1. ÚVOD Práce na unifikované soustavû montovan˘ch skeletÛ zapoãaly poãátkem sedmdesát˘ch let. Cílem bylo zastavit ekonomicky nároãnou roztfií‰tûnost v˘voje podobn˘ch skeletov˘ch soustav a soustfiedit a orientovat síly v˘zkumn˘ch a v˘vojov˘ch pracovi‰È u velk˘ch stavebních koncernÛ (tehdy generální fieditelství) v âeské i ve Slovenské republice shodn˘m smûrem. Pfii v˘voji skeletov˘ch konstrukcí S1.2 (obr.1) a S1.3 (obr.2) byly vyuÏity zku‰enosti z pfiedchozích montovan˘ch skeletÛ a to nejenom tehdej‰ího STÚ, ale také Konstruktivy, Armabetonu, Priemstavu, VVÚ Prefabrikacie Bratislava, pracovi‰tû Brno a dal‰ích. Koncepce unifikovan˘ch skeletov˘ch soustav byla rozhodnuta jiÏ v roce 1971 a krátce nato byl vydán typov˘ podklad nejdfiíve pro S1.2 a následnû pro S1.3. Na základû zku‰eností z realizací a poÏadavkÛ na roz‰ífiení funkãních parametrÛ, práce na v˘voji a typizaci unifikovan˘ch skeletÛ S1.2 a S1.3 pokraãovaly prakticky aÏ do roku 1990. Z toho dÛvodu je ponûkud nepfiesné hovofiit o S1.2 nebo S1.3 jako jedné soustavû. Pokud ano, tak je tfieba alespoÀ respektovat modifikace, ke kter˘m v prÛbûhu ãasu docházelo. U montovan˘ch konstrukcí je pak zásadním problémem fie‰ení stykÛ. U skeletov˘ch konstrukcí je nejdÛleÏitûj‰í fie‰ení vzájemného styku prÛvlakÛ a prÛvlakÛ se sloupy. Pro cel˘ soubor unifikovan˘ch skeletÛ S1.2 a S1.3 je dÛleÏit˘m jednotícím prvkem fie‰ení tûchto stykÛ na principu patentu Doc. Ing. arch. Miroslava âapka, DrSc. ¤e‰ení styku se opírá o svarové spoje prutÛ v˘ztuÏe zpravidla s vyuÏitím pfiíloÏek. 177

Obr. 1: S 1.2

Obr. 2: S 1.3

178

2.

OBECNù O VADÁCH A PORUCHÁCH

2.1 Nebezpeãí vad a poruch Vady nebo poruchy nosn˘ch i nenosn˘ch konstrukcí je tfieba posuzovat s mimofiádnou pozorností, neboÈ mohou vést k ohroÏení bezpeãnosti konstrukce nebo jejích ãástí. DÛsledkem selhání konstrukce mohou b˘t zranûní osob, v mezním pfiípadû dokonce ztráty lidsk˘ch ÏivotÛ. Vady nosné konstrukce je moÏné zjistit pfiimûfienû podrobn˘m prÛzkumem projektové dokumentace a technického stavu konstrukce. Nûkteré vady se projevují zfieteln˘mi poruchami konstrukce, pfiitom tyto poruchy nemusí vÏdy nutnû ohroÏovat její bezpeãnost, neboÈ nejãastûji mají v˘znam pouze estetick˘. Jiné vady se naopak nemusí projevovat viditeln˘mi poruchami, av‰ak mohou b˘t nesmírnû nebezpeãné v situaci, kdy by konstrukce byla vystavena tzv. mimofiádnému zatíÏení (v˘buch plynu, nárazy tûÏk˘ch dopravních prostfiedkÛ). Dal‰í váÏné nebezpeãí hrozí v pfiípadû, Ïe vada není identifikována a projevem poruchy je k náhlé selhání konstrukce. Spolehlivost a dostateãnû dlouhá Ïivotnost patfií mezi hlavní poÏadavky kladené na stavby. Pfiesto v‰ak v˘skyt vad a poruch staveb neustále roste. 2.2 Pfiíãiny vad a poruch Vady a poruchy nosn˘ch a navazujících konstrukcí vznikají z nejrÛznûj‰ích pfiíãin. Jmenujme alespoÀ ty hlavní: a) Relativnû nízk˘ stupeÀ poznání pfii navrhování montovan˘ch konstrukcí (nedokonalé normy). b) NedodrÏení norem pfii konkrétních aplikacích. c) NedodrÏení pfiedepsané technologie v˘roby dílcÛ, jejich pfiepravy, montáÏe a kompletaãních prací. d) NedÛsledná a systémovû nedokonalá kontrola kvality montáÏe a zmonolitÀování stykÛ. e) Volba nevhodn˘ch stavebních materiálÛ pro dokonãovací práce. f) Pfiirozené stárnutí a degenerace stavebních hmot v ãase. g) Zintenzivnûní negativních vlivÛ a úãinkÛ na stavby, zejména vlivem stavu Ïivotního prostfiedí. 2.3 V˘voj metod navrhování Od doby poãátku navrhování montovan˘ch konstrukcí do‰lo ke dvûma zásadním zmûnám norem pro navrhování Ïelezobetonov˘ch konstrukcí. První radikální zmûna nastala v roce 1967, kdy byla normou âSN 731201 zavedena metoda mezních stavÛ, která nahradila do té doby pouÏívanou metodu stupnû bezpeãnosti dle âSN 732001 pro navrhování betonov˘ch konstrukcí. Koneãnû k dal‰í podstatné zmûnû do‰lo vydáním nové, zcela pfiepracované normy âSN 731201-86, která jiÏ vychází z tzv. MODELCODU CEB (Evropské sdruÏení pro beton). Postupnû docházelo ke zpfiísnûní poÏadavkÛ zejména na: • ochranu v˘ztuÏe proti korozi formou zvût‰ení krycích vrstev betonu • tuhost konstrukcí, zejména se zfietelem na dlouhodobá pfietvofiení • konstrukãní zásady t˘kající se kotvení a pfiesahÛ v˘ztuÏe, vzdáleností mezi v˘ztuÏn˘mi vloÏkami • fie‰ení stykÛ 179

Obr. 3: Detail styku

Je zfiejmé, Ïe Ïádná z dfiíve navrÏen˘ch montovan˘ch soustav, nevyjímaje S1.2 a S1.3, nesplÀuje v‰echny poÏadavky souãasn˘ch norem. Av‰ak je zde âSN 730038 Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí pfii pfiestavbách, která napfi. podle ãlánku P 1.5.1 umoÏÀuje subjektivnû hodnotit konstrukci takto: „Zji‰tûné odchylky od konstrukãních ustanovení souãasnû platn˘ch norem se u stávajících konstrukcí hodnotí se zfietelem k celkovému stavu konstrukce, agresivitû prostfiedí, rozsahu koroze, druhu zatíÏení, zpÛsobu namáhání a poÏadované zbytkové Ïivotnosti ". 3. VADY SKELETÒ 3.1 Konstrukãní fie‰ení Skeletové konstrukce S1.2 a S1.3 vyuÏívají dfiíve nabyté zku‰enosti s jin˘mi skeletov˘mi soustavami, takÏe pfiíli‰ netrpí vadami, snad s v˘jimkou tûch, které byly zpÛsobeny nevhodnou aplikací. Pokud se jedná o skeletové systémy se stûnov˘mi v˘plnûmi, vyznaãují se relativnû velkou tuhostí. Proto i pomûrnû malá vynucená pfietvofiení ãi objemové zmûny v nich vyvolávají znaãná napûtí. V konkrétních pfiípadech pak jde o to, zda slab‰í místa konstrukce (styky skeletu, svislé a vodorovné styky stûnov˘ch v˘plní, nadpraÏí, stropní tabule v místû oslabení schodi‰Èov˘m prostorem) jsou schopna pfiíslu‰né síly pfienést. 180

Na základû prÛzkumÛ existujících objektÛ bylo v nûkter˘ch pfiípadech zji‰tûno poru‰ení zásad vytváfiení konstrukãních dilatací. Montované skeletové konstrukce nejsou navrÏeny tak, aby v pfiípadû lokálního selhání nûkterého konstrukãního prvku byly odolné vÛãi tak zvanému „fietûzovému zfiícení“. Na druhé stranû nejsou zprávy o tom, Ïe by k tomuto jevu do‰lo. V souvislosti s teoretickou moÏností teroristick˘ch útokÛ je tfieba uváÏit i tuto situaci. V˘ztuÏné stûnové prvky umístûné mimo stfied budovy zpÛsobují pfii objemov˘ch zmûnách zv˘‰ené namáhání konstrukce. V kaÏdém pfiípadû by tato okolnost mûla b˘t zohlednûna. 3.2 Charakteristika vad • Skeletové konstrukce S1.2 a S1.3 nejsou konstrukãnû fie‰eny tak, aby nehrozilo nebezpeãí fietûzového zfiícení v pfiípadû selhání – svislé podpory – prÛvlaku • Nedostateãná integrita konstrukce, pfietíÏení konstrukãních uzlÛ, neboÈ stykování konstrukãních prvkÛ se zpravidla odehrává v místech nejvût‰ích ohybov˘ch momentÛ, a to jak v prÛvlacích, tak i ve sloupech. • Nedostateãné krytí v˘ztuÏe betonem, coÏ mÛÏe vést ke vzniku koroze v˘ztuÏe v závislosti na charakteru prostfiedí, ve kterém se prvky nacházejí. • Nedokonalé fie‰ení stykÛ mezi stûnov˘mi v˘plnûmi a prvky skeletu • Technicky nevhodné fie‰ení podrobností stykÛ prvkÛ obvodového plá‰tû s vnitfiní skeletovou konstrukcí. • Vady projektÛ konkrétních aplikací typov˘ch skeletÛ, napfi. – chybn˘ návrh zaloÏení objektu – nedostateãnû nadimenzovaná konstrukãní v˘ztuÏ zálivek – podcenûní deformaãních vlastností skeletu – nesprávnû navrÏené nebo zcela zanedbané dilatace objektÛ. V˘‰e uvedené vady projektÛ nemají bezprostfiední vazbu na skelety S1.2 a S1.3 a vyskytují se i u jin˘ch druhÛ nebo typÛ konstrukcí. Pfii technickém hodnocení objektÛ je v‰ak nezbytné i tyto moÏnosti uváÏit. • Vady fie‰ení obvodov˘ch plá‰ÈÛ

4. VADY A PORUCHY KONSTRUKâNÍCH PRVKÒ A STYKÒ 4.1 Prvky vnitfiní nosné konstrukce 4.1.1 Popis stavu Z praktického konstrukãního hlediska prvky vnitfiní nosné konstrukce zpravidla nevykazují viditelné závady. V prÛbûhu hromadné v˘stavby se v‰ak projevovala snaha po maximálním ‰etfiení stavebními materiály. Tuto skuteãnost je tfieba si uvûdomit zejména pfii rekonstrukcích nebo zmûnû vyuÏití objektu. Za konkrétní vadu lze povaÏovat, Ïe Ïelezobetonové konstrukce byly navrhovány s pfiíli‰ mal˘m krytím v˘ztuÏe betonem (i kdyÏ takov˘ návrh byl v souladu s tehdy platn˘mi pfiedpisy). 181

4.1.2 Charakteristika vad a poruch a) Nadmûrná pfietvofiení stropních konstrukcí se projevují zcela v˘jimeãnû. Je tfieba rozli‰it závady z hledisek funkãních (následné poruchy pfiíãek) a z hledisek estetick˘ch b) Nedostateãná poÏární odolnost svisl˘ch nebo vodorovn˘ch konstrukcí v dÛsledku pfiíli‰ malého krytí v˘ztuÏe betonem c) Lokální imperfekce povrchu betonov˘ch dílcÛ vlivem nedokonalé technologie v˘roby prvkÛ nebo v dÛsledku jejich po‰kození pfii dopravû ãi montáÏi d) Dodateãnû vyvolané pfietíÏení konstrukce vlivem: – neodbornû provádûn˘ch stavebních úprav, – zmûn zatûÏování ãi dynamick˘ch úãinkÛ 4.2 Styky vnitfiní nosné konstrukce 4.2.1 Popis stavu Styky skeletov˘ch konstrukcí nevykazují obvykle viditelné poruchy. Skuteãností v‰ak je, Ïe vût‰ina skeletov˘ch betonov˘ch konstrukcí z tehdej‰í doby, vãetnû S1.2 a S1.3, pouÏívala styk podle patentu Doc. âapka, kter˘ je zaloÏen na svafiování (obr. 3). Tento druh styku je zejména z dÛvodu obtíÏné kontroly kvality proveden˘ch svarÛ povaÏován za ménû spolehliv˘. 4.2.2 Problematiãnost svarov˘ch spojÛ Svarové spoje, tak jak byly navrÏeny v typov˘ch podkladech S1.2 a S1.3, splÀují poÏadavky platné âSN 731201-86 Navrhování betonov˘ch konstrukcí. Je v‰ak tfieba se zmínit o tom, Ïe styky tyãov˘ch prvkÛ vycházející ze svarov˘ch spojÛ jsou ve vyspûl˘ch zemích naprosto nepfiijatelné hned z nûkolika dÛvodÛ: • Problematická kontrola kvality proveden˘ch svarÛ na staveni‰ti (poÏadavek na oprávnûní svafiovat není dostateãnou zárukou dokonalého provedení svaru) • Znaãná energetická nároãnost svarov˘ch spojÛ • ObtíÏná proveditelnost svarÛ v pfiípadû odchylek vyãnívajících prutÛ od geometrické pfiesnosti (krat‰í vyãnívající pruty, vyosené pruty, ohnuté pruty vyãnívající z prefabrikátÛ vlivem neopatrné manipulace) • Vysoká pracnost svarov˘ch spojÛ • Nesnadná proveditelnost svarÛ v patû sloupÛ nebo svarÛ v˘ztuÏe prÛvlakÛ nad sloupem (v pfiípadech, kdy svafiování probíhá v dobû, kdy je‰tû nejsou namontovány stropní panely). 4.2.3 Styky prÛvlakÛ Skeletové soustavy S1.2, S1.3 mají, z konstrukãnû statického hlediska ponûkud nelogicky, lokalizované styky nad podpory do míst maximálních negativních ohybov˘ch momentÛ. Z prÛvlakÛ vyãnívající pruty betonáfiské v˘ztuÏe jsou napojovány pfiivafiením na stykovací desku (obr. 3), vaniãku nebo pfiíloÏku. 182

Vzhledem k tomu, Ïe skeletové konstrukce patfií mezi mnohonásobnû staticky neurãité soustavy, selhání spoje nebo i celého styku obvykle nevede ke zfiícení soustavy, ale k redistribuci sil. V˘sledkem redistribuce ohybov˘ch momentÛ je pfiesun momentÛ z podpory do mezipodporového prÛfiezu, coÏ se v obvykl˘ch pfiípadech projeví vznikem trhlin a zv˘‰en˘m prÛhybem prÛvlaku. Právû nadmûrn˘ prÛhyb mÛÏe signalizovat nejen pfietíÏení konstrukce, ale téÏ zhor‰enou funkci styku skeletové konstrukce. 4.2.4 Styky mezi stropními panely a) Trhliny v podhledu stropu vyvolané nestejn˘mi, aÈ uÏ pruÏn˘mi nebo trval˘mi pfietvofieními sousedních stropních panelÛ. b) Trhliny v podhledu stropu vyvolané smykov˘mi silami pfii membránovém pÛsobení stropní tabule ve vodorovné rovinû. Nejãastûji pouÏívan˘ typ stropní panel SPIROLL není na bocích opatfien hmoÏdinkou, která by pfiená‰ela smykové síly v rovinû stropní tabule. c) Trhliny v podhledu stropu vyvolané pÛsobením ohybov˘ch momentÛ ve smûru kolmém na rozpûtí stropních panelÛ pfii "nechtûném" pÛsobení stropních desek ve dvou smûrech. d) Nestejná v˘‰ková úroveÀ sousedních stropních panelÛ vznikající nepfiesnou montáÏí nebo nestejn˘m prÛhybem (popfi. vzepûtím u pfiedpínan˘ch panelÛ - SPIROLL, TT).

5. ZÁVùRY 5.1 Vady Skeletové soustavy S 1.2 a S 1.3 mají nûkteré vady, které obráÏejí stav technického poznání v dobû jejich vzniku. Îádn˘ z technick˘ch nedostatkÛ, kter˘ by bylo moÏné z hlediska souãasn˘ch pfiedpisÛ hodnotit jako vadu, nemá v‰ak charakter vady, která by váÏnû ohroÏovala spolehlivost konstrukce, ãi dokonce mohla zpÛsobit její selhání. 5.2 Poruchy Z proveden˘ch stavebnû technick˘ch prÛzkumÛ nûkolika objektÛ ‰kol a administrativních budov, postaven˘ch ze skeletu S1.2 plyne, Ïe poruchy jsou velmi fiídké a neohroÏují stabilitu konstrukce. V˘jimkou mohou b˘t poruchy zpÛsobené vadami v konkrétních projektech. Ty pak mohou mít váÏnûj‰í dopady. 5.3 OdstraÀování vad a poruch Odstranûní nûkter˘ch vad je z ekonomick˘ch dÛvodÛ v podstatû nereálné a navíc ani není nutné. V‰em stavebním konstrukcím je tfieba vûnovat trvalou pozornost. O to více to platí o konstrukcích montovan˘ch, které se vyznaãují vût‰ím poãtem choulostiv˘ch konstrukãních detailÛ. Pfii systematické údrÏbû a vãasném odstraÀování projevÛ poruch objektÛ postaven˘ch ze skeletov˘ch soustav S 1.2 a S 1.3 lze zajistit i v dlouhodobém horizontu jejich spolehlivou funkci. 183

P¤ÍSPùVEK K ¤E·ENÍ SANACE LODÎIÍ PANELOV¯CH BUDOV CONTRIBUTION TO REPAIR OF RECESSED BALCONIES OF PANEL HOUSES

Ing.Vítûzslav Vacek, CSc. SAMAN servis, spol. s r.o., Lucemburská 2, 130 00 Praha 3 Tel: 02/66 00 12 09, fax: 02/66 00 12 13, e-mail: [email protected] Anotace: Pfiíspûvek pojednává o specifick˘ch problémech lodÏií panelov˘ch domÛ. Zku‰enosti z úspû‰né sanace dosti tuh˘ch konstrukcí vedly k pouÏívání elastického paropropustného systému, kter˘ nepfiebírá stav napjatosti vyvolan˘ dilataãními pohyby, zachovává si dlouhodobou kontinuitu a ochrannou funkci i ve velmi citliv˘ch místech, jak˘mi jsou spoje panelov˘ch konstrukcí. Abstract: The paper deals with specific problems of recessed balconies of panel houses. The experience of successful repair of not enough rigid structures led to the use of an elastic vapour-permeable system that does not take over the stress-state due to the building’s dilatation movements, and maintains its long-term continuity and its protective function even at sensitive spots, such as connections of the panel structure.

Panelové budovy se v posledních letech staly pfiedmûtem sanaãních zásahÛ pfiedev‰ím v souvislosti se zpfiísnûním pfiedpisÛ o tepeln˘ch ztrátách objektÛ a z dÛvodÛ zatékání do ploch˘ch stfiech a lodÏií. Mimo to procházejí celkovou regenerací nûkteré domy, kde doslouÏily vnitfiní rozvody, v˘tahy apod. BohuÏel jen zfiídka dochází k celkovému fie‰ení vãetnû v˘mûny oken, tvarové úpravy ploché stfiechy, jejímu funkãnímu tepelnému doizolování atd. Panelové budovy nejrÛznûj‰ích soustav a jejich variant postavené u nás od 50. do 80. let minulého století jsou charakteristické konstrukcí ze stûnov˘ch a deskov˘ch prvkÛ s jejich obvodov˘mi styky. Li‰í se rozpony této prostorové vo‰tiny, se i tvarem a konstrukãním uspofiádáním stykÛ. Návaznû pak i mírou problémÛ s tím spojen˘ch, i kdyÏ zásadní závady jako je zatékání a kondenzace ve skladbû ploch˘ch stfiech nebo tepelné mosty zÛstávají. Z konstrukãního hlediska jde o systém velmi odoln˘ a tuh˘, kde v‰ak problémy pfiiná‰í fie‰ení stykÛ, v˘raznû poddajnûj‰ích neÏ jsou prvky, které spojují. Tyto styky nejsou dost poddajné, aby zaji‰Èovaly kontinuitu pfii cyklick˘ch namáháních od napfi. klimatického zatíÏení (zejména teploty), ale ani dostateãnû rovnocennû tuhé jakoby napfi. mohly b˘t v pfiípadû konstrukce monolitické. V prostorov˘ch stycích je betonáfiská v˘ztuÏ a betonová nebo maltová v˘plÀ men‰í pevnosti neÏ má samotn˘ panel (pomineme-li dfievûné klíny, pytle od cementu a podobná zlep‰ení nûkter˘ch soustav). Mezi odbornou vefiejností je pomûrnû roz‰ífien˘ názor, Ïe nejlep‰í ochranou tûchto konstrukcí je eliminace teplotního namáhání vnûj‰ím izolaãním plá‰tûm. Je to jistû moÏná a z hlediska omezení tepeln˘ch ztrát i logická úvaha, av‰ak nelze pfii ní pomí184

jet degradaãní procesy jiÏ probíhající a tedy dnes jiÏ napfi. v oblasti inÏen˘rsk˘ch staveb dávno standardní sanaci ve smyslu sanace nosné Ïelezobetonové konstrukce. InÏen˘rské objekty se vût‰inou na rozdíl od objektÛ pozemních staveb nesnaÏí vytváfiet dûlicí konstrukci mezi vnûj‰ím a vnitfiním prostfiedím ve smyslu tepelném. Tento moment je v‰ak pfii sanaci panelov˘ch domÛ velmi citliv˘, protoÏe v prostfiedí s kondenzací vznikají ideální podmínky pro korozi v˘ztuÏe. Ta je pak spolu s karbonatací spou‰tûcím mechanismem destrukce krycích betonov˘ch vrstev. ¤adou praktick˘ch zku‰eností je potvrzeno, Ïe degradace Ïelezobetonov˘ch konstrukcí v suchém prostfiedí i pod vodou je pomûrnû pomalá, ale v prostfiedí stfiídavû vlhkém se rozbíhá podstatnû rychleji. Podmínkou koroze je dostatek kyslíku - napfi. z vody. NárÛst objemu korodující v˘ztuÏe spolehlivû trhá okolní beton ãi zálivku, otvírá cestu pro dal‰í vlhkost a úbytek oceli resp. její oslabení dále pokraãuje. JelikoÏ nelze pfii sanaci panelovou konstrukci ve stycích jednodu‰e ztuÏit musíme tuto její charakteristiku akceptovat pfii volbû sanaãního systému. Specifick˘m problémem je pak lodÏie, jejíÏ nosn˘ systém je pfiedsazen vnû tepelnû izolovaného domovního bloku, ale pfiitom konstrukãnû propojen s napfi. pfiíãn˘mi nosn˘mi stûnami. Tato situace vede ke vzniku tepeln˘ch mostÛ a k projevÛm poruch ve vnitfiních stycích navazujících stûn. Tepelná izolace tûchto ãástí po celém obvodu je rovnûÏ problematická, protoÏe zde nevzniká tepeln˘ tok pfies rovnobûÏnou plochu jako u obvodového plá‰tû, ale kolmo. Navíc napfi. oslunûní mÛÏe vyvolat tepeln˘ spád kolmo k tlou‰Èce napfi. lodÏiové stûny a nastane problém s dvûma vrstvami o vysokém difúzním odporu pro vodní páru. Domnívám se, Ïe ideální fie‰ení je obtíÏné a drahé, takÏe pokud nechceme staré lodÏie zbourat a vystavût je novû jako zcela oddûlenou resp. jen posuvnû pfiipojenou konstrukci, je nutné volit urãit˘ kompromis. Zku‰enosti s úspû‰n˘mi opravami fiady málo tuh˘ch konstrukcí nás vedly k pouÏití vysoce elastického a paropropustného systému sekundární ochrany. V prvém kroku provedeme dnes jiÏ standardními postupy dÛkladnou sanaci po‰kozen˘ch míst, zejména stykÛ, ãímÏ se stav nosné konstrukce maximálnû pfiiblíÏí pÛvodnímu. Potom se provede sekundární ochrann˘ systém proti vodû a karbonataci na pohledov˘ch plochách a s mechanickou odolností navíc na podlahách. Toto fie‰ení je moÏno ilustrovat na opravû objektu soustavy TO8B z praÏského Proseka. Jedná se o dlouh˘ deskov˘ objekt v pûti sekcích, 11 nadzemních podlaÏích s pfiedsazen˘mi lodÏiemi na celé jihozápadní fasádû. Tato orientace pfiispívá k v˘razn˘m dilatacím vlivem nejen roãních ãi denních cyklÛ, ale i oslunûní lodÏiov˘ch partií. Projevilo se to velmi v˘raznû na stavu zábradelních panelÛ, pfiedev‰ím nad úrovní 6.NP. Tyto stûnové prvky velikosti cca 6x1m byly pfiivafieny pfies kotevní destiãky na kaÏdé stranû jedním dlouh˘m nebo dvojicí krátk˘ch válcovan˘ch úhelníkÛ k lodÏiov˘m stûnám. Kupodivu nebyl nikde shledán defekt v popsaném kotvení, ale samotn˘, pomûrnû tuze upnut˘ panel mûl mnohaãetn˘mi cykly zcela rozpraskanou vnûj‰í stranu sítí trhlin kopírujících v˘ztuÏ, pfiestoÏe její krytí nebylo men‰í neÏ 15 mm a tedy karbonataci mÛÏeme povaÏovat aÏ za druhotnou pfiíãinu masivní koroze ve‰keré v˘ztuÏe. Sanace tûchto panelÛ byla technicky moÏná, ale cenovû natolik nároãná, Ïe byly ãasto demontovány a nahrazeny fiádnû dilataãnû dofie‰en˘m ocelov˘m zábradlím. 185

Uvedené zatíÏení se projevilo i na stycích v‰ech lodÏiov˘ch panelÛ a míra po‰kození opût rostla s v˘‰kou nad terénem. Destrukci z tohoto titulu neodolala ani teracová dlaÏba v maltovém loÏi, které bylo sice deformaãnû poddajnûj‰í, ale vodorovná poloha vedla ke snadnému zatékání do naru‰en˘ch spár a dal‰í destrukci namrzáním. O poruchy v této oblasti se pfiiãinil i tepeln˘ most ve stropní konstrukci a pod prahovou spojkou dvefií. Opravu si vyÏádala i konstrukce stropu nad lodÏií v nejvy‰‰í úrovni, kde místy do‰lo k úplné destrukci boãní stûny prvé dutiny panelu a pÛvodnû elektroohfievem pfiedpínaná v˘ztuÏ zde zcela ztratila soudrÏnost. V˘plnû stykÛ byly vesmûs oddûleny od panelÛ. Pfiíãinou bylo zfiejmû prvotní smr‰tûní, kombinované následnû s dilataãními pohyby od zmûny teploty. Zatékání pak dokonalo dílo zkázy na v˘ztuÏi procházející takov˘mi trhlinami. V prvé fázi opravy bylo tedy deformováno zkorodované ocelové zábradlí a extrémnû degradované zábradelní panely. SoubûÏnû probíhalo i vybourání podlah lodÏií vãetnû asfaltové separace. Dále navázaly bourací práce na poru‰ené v˘plni panelov˘ch stykÛ, eventuelnû otevfiení lokálních trhlin v plo‰e panelÛ stûnov˘ch i stropních. Závûreãn˘m krokem této fáze bylo plo‰né otryskání vysokotlak˘m vodním paprskem, ruãní doãi‰tûní odhalené v˘ztuÏe a její pasivace první vrstvou nátûru CPD Corrosion Inhibitor. V rámci této ãinnosti byly vybourány i pÛvodní sloupky ocelového zábradlí, které byly v˘znamnou pfiíãinou zatékání do dutiny stropních panelÛ. Ve druhé fázi probûhlo osazení nového oplechování a betonáÏ nové spfiaÏené spádové vrstvy podlah v kombinaci s osazením nov˘ch sloupkÛ pod ocelová zábradlí. ZároveÀ se tato ãinnost prolínala s reprofilací – nejprve v oblasti stykÛ u podlahy a následnû v podhledové plo‰e panelÛ. Pfii reprofilaci byly styky panelÛ uvolnûny dráÏku pro fiízení polohy budoucí trhliny. Ta byla pruÏnû tmelena v rámci provádûní systémÛ sekundární ochrany. K reprofilaci byly pouÏity ruãnû zpracovávané hmoty CPD Non-Shrink Grout (svislé a vodorovné plochy) a CPD Fastcrete ( podhledy ), naná‰ené za ãerstva do druhé vrstvy CPD Corrosion Inhibitoru a o‰etfiování v prvé fázi tuhnutí nástfiikem roztoku CPD Hard-Cure. Dále následovala montáÏ nového ocelového zábradlí, jehoÏ duté profily byly propojeny z dÛvodu dekomprese a moÏnosti odvodu kondenzátu. Ukotvení do stûnov˘ch panelÛ lodÏie bylo provedeno suvnû po obou stranách resp. ve v‰ech ãtyfiech bodech s kluznou vrstvou natolik tûsnou, aby bylo dosaÏeno pevné opory v˘plnû a pfiitom maximálnû omezena moÏnost koroze nosn˘ch prvkÛ. V˘tok kondenzátu byl fie‰en ‰ikm˘mi jaz˘ãky v pfiedem zabetonovan˘ch sloupcích, které byly pfied osazením v obrácené poloze vyplnûny nesmr‰tivou zálivkou CPD Non-Shrink Grout. Po montáÏi v˘plnû byl proveden svár spodního profilu s nov˘mi sloupky. âtyfii sekce, opravované ve druhém kroku sanace objektu v tomto stavu pfiezimovaly, neboÈ vzhledem k pozdnímu zahájení prací uÏ klimatické podmínky neumoÏÀovaly fiádné provedení sekundárních ochrann˘ch systémÛ. Posledním krokem v rámci mokr˘ch procesÛ byly zmonolitnûny jalové spáry spádové vrstvy ( CPD Non-Shrink Grout ) a vytvofien fabion na styku se stûnami. Tfietí fáze vlastní sanace – sekundární ochranné systémy, probûhla v následující sezónû. Zimní pfiestávka nebránila uÏíváni lodÏií, nikterak neohrozila v˘sledek provádûn˘ch prací, ale naopak provûfiila kvalitu proveden˘ch reprofilací. Nejprve bylo nutno oãistit podklad opût vysokotlak˘m vodním paprskem a nechat jej vyschnout. Podhledové plochy nebyly aÏ na v˘jimky plo‰nû stûrkovány z dÛvodu sníÏení ceny, takÏe byl pro jejich ochranu pouÏit strukturovan˘ nátûrov˘ systém Neoflex 7100 v ba186

revném provedení dle projektu. Jedná se o vysoce elastick˘, protikarbonataãní, ale paropropustn˘ systém doplnûn˘ tmelem stejné báze v predispoziãních dráÏkách stykÛ. Na závûr byla na podlaze provedená polyuretanová skladba systému Peda-Gard, vyvedená na 100 mm vysok˘ obvodov˘ soklík, sloupky zábradlí a oplechování. Peda-Gard je velmi houÏevnat˘ a v ‰irokém rozmezí teplot houÏevnat˘ systém pfiímo pochozí hydroizolace. Jeho v˘hodou je bezesparost, pruÏné pfiekrytí stykÛ (za pomoci podtmelení) panelÛ, ale i rÛzn˘ch materiálÛ (beton-plech, beton-ocelové sloupky apod.). Vzniká tak vlastnû mûlká ochranná vana, která zachytí vodu hned na povrchu konstrukce. UmoÏÀuje snadnou vizuální kontrolu a eventuelnû i opravu nátûrovou technologií. V˘sledkem popsané opravy byla náprava degradací konstrukce a v˘znamné zpomalení jejího dal‰ího postupu sekundárním ochrann˘m systémem vysoké elasticity, kter˘ nepfiebírá napjatost od dilataãních pohybÛ objektu, takÏe si dlouhodobû udrÏí svou kontinuitu a tedy i ochrannou funkci vãetnû citliv˘ch míst jako jsou právû styky panelové konstrukce. Na‰e zku‰enosti ukazují, Ïe dominantním je pouze lokální po‰kození panelov˘ch objektÛ. Jejich oprava uveden˘m zpÛsobem o‰etfií slabá místa montované konstrukce a prodlouÏí její Ïivotnost v horizontu na dal‰ích 50 let. tepelnû-technické fie‰ení je dÛleÏité z hlediska úspor energií nebo tepeln˘ch mostÛ, ale lze jej v pfiípadû nedostatku financí fie‰it oddûlenû. Zmen‰ení dilataãních pohybÛ pÛsobí jistû na Ïivotnost objektu pfiíznivû, ale zaji‰tûní jeho statické bezpeãnosti je podle na‰eho názoru primární.

2. Typick˘ stav kfiíÏov˘ch stykÛ

▲ 1. Po‰kození T styku horní sekce ▲

3. Detail po‰kození stropních panelÛ a zhlaví stûnového dílce v horním T styku.

187

4. Odpadl˘ bok stropního panelu v nejvy‰‰í úrovni, uvolnûná v˘ztuÏ krajního Ïebra

5. Uvolnûn˘ soklík a dlaÏba podlahy lodÏie, 6. „¤e‰ení" dilataãní spáry mezi sekcemi v patû otevfiené spáry stykÛ domu po otryskání

7. Poru‰ené loÏe dlaÏby, zborcen˘ povrch, za- 8. Zábradelní panel po obourání a otryskání tékání okolo sloupku zábradlí vysokotlak˘m vodním paprskem

9. Pohled na bourání staré dlaÏby lodÏie.

10. Vykreslená v˘ztuÏ vnûj‰í strany zábradelního panelu

188

11. Nové oplechování, trny a pfiipravené sítû pro betonáÏ spfiaÏené spádové vrstvy lodÏie

12. Zabetonovaná nová spádová vrstva – pfiípravek pro bednûní ãela a vytvofiení jalové spáry

14. Postup oprav na zábradelním panelu 13. Lokální reprofilace stûnového panelu

15. Pohled na reprofilovanou konstrukci v prÛ- 16. Vyãi‰tûní jalov˘ch fiezÛ vysokotlak˘m vodbûhu zimního období ním paprskem pfied jejich v˘plní

189

17. Vytváfiení fabionu na pfiechodu stûna – pod- 18. Tmelení detailÛ podlahy v rámci provádûní laha systému Peda-Gard

19. Váleãkování primárního nátûru systému 20. Detail úpravy hotové podlahy lodÏie, dal‰í Peda-Gard v plo‰e sekce pfied opravou v pÛvodním stavu

21. Sekundární ochrann˘ systém stûn, dokonãovací práce u objektu

190

VADY A PORUCHY PANELOVÉ SOUSTAVY VOS REALIZOVANÉ V MORAVSKOSLEZSKÉM KRAJI DEFECTS AND FAULTS OF THE VOS PANEL CONSTRUCTION SYSTEM WHICH HAS BEEN IMPLEMENTED IN THE MORAVIAN-SILESIAN REGION Ing. Darja Skulinová, Ph.D. Ing. Karel Kubeãka

(1) (2)

(1) V·B-TU Ostrava, Fakulta stavební, Katedra pozemního stavitelství L. Podé‰tû 1875, 708 00 Ostrava-Poruba Tel.: 069 / 732 1305, fax: 069 / 732 1355, e-mail: [email protected] (2) V·B-TU Ostrava, Fakulta stavební, Katedra konstrukcí L. Podé‰tû 1875, 708 00 Ostrava-Poruba Tel.: 069 / 732 1343, fax: 069 / 732 1355, e-mail: [email protected] Anotace: Panelová konstrukãní soustava VOS byla urãena pro v˘stavbu bytÛ zejména na severní Moravû. V této soustavû bylo realizováno pfiibliÏnû 10 000 b.j. Soustava se od stûnov˘ch montovan˘ch systémÛ odli‰uje konstrukãním systémem i specifick˘mi vadami a poruchami. Abstract: The VOS panel construction system was intended for housing construction in north Moravia. About 10 000 houses of this type have been built. The system’s specific structure, its defects and faults, distinguish it from the wall assembly system.

1. ÚVOD VûÏov˘ dÛm v konstrukãní soustavû VOS lze charakterizovat jako montovan˘ Ïelezobetonov˘ skelet s tuh˘m komunikaãním jádrem. VûÏová soustava VOS byla vyvinuta KPÚ (Krajsk˘ projektov˘ ústav) v roce 1963 pro vûÏové bytové stavby na poddolovaném území. První domy toho typu byly realizovány v letech 1964-1965 v Ostravû-Porubû. Monolitické jádro bylo zpravidla betonováno do posuvného bednûní, skeletovou konstrukci tvofiily Ïelezobetonové prefabrikované rámy s prÛbûÏn˘mi prÛvlaky. PrÛvlaky byly ve fasádû konzolovitû prodlouÏeny pro konstrukci lodÏií, balkónÛ, event. i konstrukci ark˘fiÛ. Vnitfiní prÛvlaky jsou uloÏeny do kapes v monolitick˘ch rohov˘ch sloupech jádra. Tímto systémem byl postaven mj.v roce 1966-1967 dvaceti dvou podlaÏní vûÏov˘ bytov˘ dÛm v ostravském sídli‰ti Jindfii‰ka (vzhledem k vy‰‰ímu poãtu podlaÏí mûl tento bytov˘ dÛm vût‰í prÛfiez prefabrikovan˘ch sloupÛ a vût‰í prÛfiez stûny monolitického jádra). 2. VOS DLE TYPOV¯CH PODKLADÒ Systém VOS byl urãen pro v˘stavbu v˘‰kov˘ch obytn˘ch domÛ pro poddolované i nepoddolované území. V Moravskoslezském kraji byly stavûny domy o 12-ti nadzemních podlaÏích a vy‰‰ích. Objekty byly podle uspofiádání realizovány buì jako 191

samostatnû stojící objekty vûÏového charakteru nebo v fiazení nûkolika domÛ vedle sebe jako deskov˘ objekt. Objekty byly navrhovány v alternativû bez lodÏií nebo s lodÏiemi. Podle dispoziãního fie‰ení byly objekty se ãtyfimi nebo pûti byty na podlaÏí. Rozpony pfiíãn˘ch nosn˘ch a v˘ztuÏn˘ch podéln˘ch stûn byly dle typov˘ch podkladÛ 2 400 mm, 3 600 mm a 4 800 mm a konstrukãní v˘‰ka 2 800 mm. Stûnové panely se pouÏívaly Ïelezobetonové tl.140 mm. Pfiíãky byly buì Ïelezobetonové tl. 80 mm nebo se objevovaly i pfiíãky sádrokartonové (Kreibaum). Obvodov˘ plá‰È byl tvofien sendviãov˘mi pásy tl. 220 mm se 40 mm vrstvou polystyrénové tepelné izolace, nebo keramzitobetonové celostûnové panely tl. 270 mm. Bytová jádra se pouÏívala B3, B4 a pozdûji B 10. Tab. 1: Realizace konstrukãní soustavy VOS na severní Moravû Poãet nadzemních podlaÏí

Poãet realizovan˘ch bytov˘ch jednotek

12.-14. NP

4 000 b.j.

12.-16. NP

5 000 b.j.

12.-17. NP

1 000 b.j.

2.1 Popis konstrukce VOS Lokalita: Havífiov, ulice Vardasova 10 Pozn.: Pro uvedenou konstrukãní soustavu bylo zpracováno Stavebnû technické posouzení, dle dostupné projektové dokumentace a vizuální prohlídky objektu a dále energetick˘ audit. T.ã. se zpracovává kompletní statické posouzení panelové konstrukce objektu.

– Panelov˘ systém pfiíãn˘ch nosn˘ch a v˘ztuÏn˘ch podéln˘ch stûn s tuh˘m monolitick˘m Ïelezobetonov˘m komunikaãním jádrem a pfiipojen˘m obvodov˘m monolitick˘m skeletem. Hlavní nosn˘ prvek objektu tvofií monolitické Ïelezobetonové jádro, do kterého jsou vetknuty Ïelezobetonové prefabrikované prÛvlaky, které jsou po obvodû neseny prefabrikovan˘mi sloupy. Vytvofiená pfiíãná nosná konstrukce uÏívá pro zastropení panely s rozponem 6000 mm se zálivkami ve v‰ech smûrech k dosaÏení zmonolitnûní stropÛ a k zachycení sil vyvolan˘ch vlivy poddolování. – Konstrukãní v˘‰ka bûÏného podlaÏí 2800 mm. – Konstrukãní v˘‰ka podsklepení 3600 mm po úroveÀ spodního líce prÛvlaku. – Stropní konstrukce z pfiedpjat˘ch panelÛ tl. 300 mm, o ‰ífice 1500 mm a délce 6000 mm; stropní konstrukce nad suterénem: monolitická Ïelezobetonová deska tl. 130 mm, prÛvlaky. – ZaloÏení na Ïelezobetonové základové desce, h = 900 mm (B 250) se 100 mm (B150) vrstvou podkladního betonu, dno ZS = –5,280 m od +/–0,000 = 1.NP – Jednoramenné ocelové schodi‰tû ‰ífiky 1200 mm, poãet schodi‰Èov˘ch stupÀÛ 15x186/260 mm (+ 6x 83/260 mm – pouze pro první nadzemní podlaÏí). – Dva v˘tahy ve v˘tahové ‰achtû rozmûru 3060x1560 mm. V˘tah s nosností 500 kg, dopravní rychlost 0,75 m/sec, zdvih v˘tahu 41,73 m (pro niωí hladinu zástavby 37,68 m), pro prostfiedí suché, velikost kabiny 1100/1045 mm, projektováno dle tehdej‰í platné âSN 27 4322. Typ v˘tahu T0V 350. V˘tahy jsou t.ã. po rekonstrukci. 192

– Obvodov˘ plynosilikátov˘ plá‰È (parapetní panely u ‰títu zavû‰ené, u ãelních zdí uloÏené na prÛvlacích) je v prÛãelí tl. 250 mm. Obvodov˘ plá‰È v prvním nadzemním podlaÏí je tl. 250 mm v kombinaci s pilífii rozmûru 500/700 mm, doplnûn zasklen˘mi stûnami v ocelovém rámu. Obvodov˘ plá‰È je montován na vnûj‰í líc nosné konstrukce, na podélné stranû je plá‰È nesen, na ‰títové stranû je zavû‰en. – Suterénní obvodové stûny jsou zdûné tl.500 mm na MVC. Tlou‰Èka stûn anglick˘ch dvorkÛ je 375 mm. – Îelezobetonové monolitické stûny tl. 200 mm v úrovni prvního nadzemního aÏ posledního nadzemního podlaÏí (ztuÏující jádro). – Pilífie 400/600 mm. – PrÛvlaky jsou Ïelezobetonové prefabrikáty. – Trámové ztuÏidlo. – Mezibytové pfiíãky jsou cihelné tl. 60 mm – Balkóny rozmûru 3200 x 1000 mm (rozmûr platí pro dvû bytové jednotky, jinak 1600 x 1000 mm, dispoziãnû u kuchyní), ve skladbû podlahy: keramické dlaÏdice, cementová malta, hydroizolace, nosná vodorovná konstrukce pfiedstupující pfied prÛãelí objektu. – Stfiecha plochá (pochÛzí, nad strojovnou v˘tahu nepochÛzí) Skladba stfie‰ního plá‰tû–nepochÛzí (dle pÛvodní projektové dokumentace): • stfie‰ní krytina (Nafp, A 400/H, NaF, Nafp, Naf), tl. 10 mm • plynosilikátové desky 800/240/150 – 500 kg/m 3 • struskopemzov˘ písek, tl. 20 mm • vyrovanávací ‰kvára, v min. spádu 1%, tl. 120 mm Skladba pochÛzí ãásti - terasy (dle pÛvodní projektové dokumentace): • teracová dlaÏba 200 x 200 mm • maltové loÏe tl. 20 mm • penetraãní nátûr+vodotûsná izolace (2x lepenka + 3x asfaltov˘ nátûr), tl. 5 mm • betonová mazanina tl. 20 mm • lepenka A500/H bodovû pfiichycena • plynosilikátové desky, obj. váha 500 kg • prosévaná ‰kvára ve spádu s vûtracími kanálky z dvoudûrovan˘ch cihel, ve spádu 50-130 mm • stropní panel 3. STAVEBNù TECHNICKÉ POSOUZENÍ Ze zhodnocení dostupné projektové dokumentace a vizuální prohlídky, lze konstatovat, Ïe sledovaná soustava VOS, ul. Vardasova 10 blok 35A, má vady a poruchy, které se datují jiÏ od doby realizace objektu, a to roku 1966-1967. Pfii samotné realizaci sledovaného objektu docházelo dle dostupn˘ch dokladov˘ch materiálÛ k technologické nekázni, k poru‰ování lhÛt v˘stavby i neodbornému provádûní stavebních prací. Objekt byl pfiedán do uÏívání v kvûtnu 1967 s fiadou nedodûlkÛ, kdy scházely napfi.venkovní omítky, oplechávání balkónÛ a atiky, ochranné nátûry, atd. (pozn.:stavbu realizoval podnik Bytostav). Ve‰keré nedokonãené stavební práce trvaly aÏ do poloviny roku 1968. V tomto roce se objevily jiÏ první závaÏné vady a poruchy: borcení pfiíãek, kdy se v 17-ti bytov˘ch jednotkách objevily v˘razné trhliny, dále do‰lo k borce193

ní stûn v˘tahové ‰achty a prosakování vody do suterénu. V dÛsledku závaÏn˘ch poruch byl bytov˘ dÛm v roce 1973 doãasnû vyfiazen z uÏívání k potfiebám bydlení na dobu nezbytn˘ch stavebních úprav. 3.1 Vady a poruchy – Stropní konstrukce: deformace stropních konstrukcí z pfiedpjat˘ch Ïelezobetonov˘ch stropních panelÛ a prÛvlakÛ jsou dle vizuální prohlídky i zhodnocení dostupn˘ch technick˘ch zpráv a doplÀující projektové dokumentace pomûrnû znaãné a probíhají dlouhodobû. – Pfiíãky: dle pÛvodní projektové dokumentace bylo pro kotvení a uloÏení pfiíãek pouÏito nevhodné typové fie‰ení pomocí pruÏn˘ch vloÏek (zfiejmû dfievotfiískové desky), které mûly vyrovnat zvût‰en˘ prÛhyb stropních panelÛ v dÛsledku dlouhodobého dotvarování betonu. Navrhované fie‰ení nebylo realizaãním podnikem dodrÏeno. Pfiíãky jsou charakterizovány vodorovn˘mi trhlinami v rÛzné v˘‰i nad podlahou (pro borcení pfiíãek byl v roce 1970 zpracován posudek firmou TAZUS ã.7/46/70). Dle tohoto posudku kotvení pfiíãek neodpovídá typovému oznaãení vedeného pod ãíslem TS 1961-04-522. – Sloupy: v nosn˘ch konstrukcích sloupÛ na úrovni 1.NP se objevují vlasové trhliny. Trhliny nejsou jen v omítce, ale jejich pÛvod je v poru‰ení vlastního Ïelezobetonového prvku. Vzhledem k tomu, Ïe se jedná o tlaãen˘ Ïelezobetonov˘ prvek, nedochází k dal‰ímu rozvoji trhlin v této konstrukci; nicménû tímto poru‰ením do‰lo ke zmûnû tuhosti prvkÛ v konstrukci. Tato skuteãnost mÛÏe vést ke zmûnû statického schématu konstrukce a v koneãném dÛsledku k dal‰ím poruchám navazujících prvkÛ. Pozn.: Text zahrnuje pouze vybrané vady a poruchy.

▲

▲ Obr. 2: PÛvodní fotografie z roku 1970

194

Obr. 1: Soustava VOS

4. SANACE Návrh sanace se zamûfioval zejména na zabezpeãení vlasov˘ch trhlin ve sloupech. Pro sanaci byla volena technologie a materiál, které kromû zabezpeãení trhlin musí zajistit i zv˘‰ení únosnosti konstrukce. Jako jeden z vhodn˘ch prostfiedkÛ pro tento druh sanace se jevil zpÛsob vysokotlaké injektáÏe polyuretanov˘mi pryskyfiicemi. Pro sanaci sloupÛ soustavy VOS byla navrÏena pryskyfiice Belvedol-Bevedan, kterou je moÏné injektovat trhliny men‰í neÏ 0,10 mm a dosáhnout pevnosti slepení aÏ 2,5 N/mm2. Pro soustavu VOS byly dále doporuãeny diagnostické zkou‰ky, které jsou t.ã.pfiedmûtem jednání a konzultací.

LITERATURA: [1] Program MPO âR na podporu v˘zkumu a v˘voje Regenerace panelov˘ch domÛ, Praha 2000 [2] Skulinová, D., Solafi, J., Kubeãka, K.: Regeneration of Prefab Buildings in the Czech Republic, Damstruc 2002, Rio de Janeiro, pfiijato k publikování ve sborníku.

195

ZAJI·TùNÍ STATICKÉ BEZPEâNOSTI PANELOV¯CH DOMÒ S NARU·ENOU NOSNOU KONSTRUKCÍ, NEDOSTATEâN¯M VYZTUÎENÍM A P¤I MIMO¤ÁDN¯CH ZATÍÎENÍCH ENSURING STATIC SAFETY OF PANEL HOUSES WITH DEFECTIVE BEARING STRUCTURE, INSUFFICIENT REINFORCEMENT, AND SUBJECTED TO EXTRAORDINARY LOAD

Doc. Ing. Hana Gattermayerová, CSc. Ing. Jifií Karas, CSs.

(1) (2)

(1) âVUT Stavební fakulta, katedra konstrukcí pozemních staveb, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, tel.: 02/2435 4685, e-mail: [email protected] (2) âVUT Stavební fakulta, katedra konstrukcí pozemních staveb, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, tel.: 02/2435 4686, e-mail: [email protected] Anotace: Panelové domy navrhované aÏ do poãátku sedmdesát˘ch let dvacátého století nemají zaji‰tûno dostateãné vodorovné a svislé vyztuÏení nosné konstrukce a tudíÏ nejsou ani dodrÏeny pfiedpoklady pro dosaÏení nutné únosnosti a tuhosti stykÛ montované konstrukce. Nosná konstrukce není zaji‰tûna ani proti mimofiádn˘m zatûÏovacím úãinkÛm. V souvislosti s pfiestavbami tûchto objektÛ, zejména nástavbami, se stává otázka jejich statické bezpeãnosti velmi aktuální. Abstract: Influences of emergency loads aren’t calculated at the panel buildings built in Czech Republic till 1970. The absence of reinforcing to this load is very actual in reconstructing panel buildings, especially in the case of changing load (extending building, rebuilding).

NAVRHOVÁNÍ NOSNÉ KONSTRUKCE PANELOV¯CH BUDOV DO R. 1970 Poãátky v˘stavby panelov˘ch domÛ, poãínající v polovinû minulého století, byly poznamenány empirií v navrhování a vycházely pfiedev‰ím z poznatkÛ z klasického stavitelství. VÏdyÈ je‰tû v polovinû ‰edesát˘ch let pfievládal i u odborné vefiejnosti názor, Ïe panelové konstrukce navazují na stavby cihelné a proto nemusí b˘t pfiedmûtem podrobného inÏen˘rského vy‰etfiování. Nosné konstrukce panelov˘ch domÛ byly navrÏeny s nedostateãnou vûncovou podélnou a pfiíãnou v˘ztuÏí, popfiípadû bez této v˘ztuÏe. V dÛsledku toho mají svislé styky mezi stûnov˘mi dílci nedostateãnou tuhost a únosnost a u svisl˘ch stykÛ bez pfievázání stropními dílci dokonce únosnost nulovou. Pfii v˘raznû sníÏené únosnosti svisl˘ch stykÛ tuhost konstrukce v˘znamnû klesá. Únosnost a tuhost svisl˘ch stykÛ má zásadní v˘znam pro redistribuci namáhání mezi stûnov˘mi dílci a pro zaji‰tûní prostorové tuhosti a stability budovy. 196

Nedostateãné vyztuÏení montované konstrukce lze tedy pokládat za závaÏnou vadu, která sniÏuje statickou funkci a podílí se na poruchách stykÛ vyvolan˘ch zatûÏovacími úãinky. Nedostateãné vyztuÏení je u stavebních soustav G 40, G 57, PS 61, HK 60, T06 B a T08 B. Z hlediska souãasn˘ch norem nesplÀují tyto soustavy poÏadavky statické bezpeãnosti. Jedním z vlivÛ, kter˘ byl v návrhu nosné konstrukce podcenûn, je i úãinek tzv. mimofiádného zatíÏení – v˘buch plynu, náraz tûÏkého vozidla, tlaková vlna nadzvukov˘ch letadel apod. Nosná konstrukce panelov˘ch budov nebyla navrÏena s ohledem na odolnost proti tûmto vlivÛm. Teprve tragick˘ pfiípad v˘buchu plynu v roce 1968 ve Velké Británii poukázal na nutnost zaji‰tûní panelov˘ch budov i proti tûmto úãinkÛm. V˘buch plynu ve svém dÛsledku vyvolal tzv. progressive collapse, kter˘ zpÛsobil zfiícení ãásti panelového domu Ronan Point v Lond˘nû v r. 1968. Tato havárie vedla k zavedení poÏadavku zajistit pfiídavnou v˘ztuÏí pfienesení sil z potencionálnû zkolabovaného podlaÏí do souvisejících konstrukcí. PoÏadavek byl promítnut do evropsk˘ch pfiedpisÛ (Velká Británie, 1970), ale i do tehdej‰ích ãeskoslovensk˘ch smûrnic (1971). Stavební soustavy navrhované do poãátku sedmdesát˘ch let tedy nejsou zaji‰tûny proti úãinkÛm mimofiádn˘ch zatíÏení. NAVRHOVÁNÍ NOSNÉ KONSTRUKCE PANELOV¯CH BUDOV PO ROCE 1970 U montovan˘ch konstrukcí má mimofiádnû v˘znamnou funkci zálivková v˘ztuÏ uloÏená do stykÛ stropních a stûnov˘ch dílcÛ a do stykÛ mezi stropními dílci. Zálivkovou v˘ztuÏ je nutné navrhovat jednak na síly od mimofiádn˘ch zatíÏení také postiÏitelné statick˘m v˘poãtem (od zatíÏení vûtrem, objemov˘ch zmûn atd.), jednak na síly od mimofiádn˘ch zatíÏení. Podle Smûrnic pro navrhování nosné konstrukce panelov˘ch budov (1971) bylo stanoveno vloÏit v úrovni stropní konstrukce spojitou pfiíãnou a podélnou v˘ztuÏ, zaji‰Èující spojitost stropní tabule v její rovinû a v˘ztuÏ zaji‰Èující spojení nosn˘ch stûn se stropní tabulí na jejích okrajích. Vûncová v˘ztuÏ i v˘ztuÏ ve smûru rozpûtí stropních desek byla pfiedepsaná na tahovou sílu min. 15 kN/m obvodu stropní desky. Do svisl˘ch stykÛ mezi stûnové dílce bylo doporuãeno vloÏit svislou v˘ztuÏ. Její plocha se urãovala z podmínky, aby v˘ztuÏ pfienesla mezní tahovou sílu rovnou tíze panelÛ jednoho podlaÏí do podlaÏí v˘‰e poloÏeného. Extrémní hodnoty mimofiádn˘ch zatíÏení havarijního rázu, omezené zpravidla na velmi malou oblast konstrukce, spolu s velmi krátk˘m ãasov˘m intervalem, v nûmÏ dosahují maximální hodnoty, vyÏadují, aby konstrukce, zejména styky nosn˘ch dílcÛ, byly schopny absorbovat velké mnoÏství energie i pfii vzniku plastick˘ch deformací ve stycích nebo dílcích, aniÏ dojde k jejich úplnému poru‰ení nebo dokonce k fietûzové reakci mající za následek poru‰ení konstrukce, tzv. kolaps. Svislé a vodorovné vyztuÏení montované konstrukce omezuje rozsah sekundárního po‰kození v okolí primárního po‰kození. Zamezit primárnímu po‰kození nelze, stûny i stropy by musely pfienést mimofiádné zatíÏení 20 kN/m2. Pro omezení sekundárního po‰kození musí vûncová a zálivková v˘ztuÏ pfienést dle velikosti primárního po‰kození síly cca 22 kN/m’- podrobnûji viz âSN 731211. 197

ANAL¯ZA SIL V NOSNÉ KONSTRUKCI Anal˘za vnitfiních sil pfii primárním poru‰ení nosné konstrukce pfii v˘buchu plynem je uvedena u ãtyfipodlaÏního domu stavební soustavy PS 61. Nosná konstrukce je tvofiena soustavou pfiíãn˘ch nosn˘ch stûn, podéln˘m nosn˘m obvodov˘m plá‰tûm a stropními deskami. Svislé styky mezi stûnov˘mi dílci v pfiíãn˘ch stûnách jsou vÏdy pfievázány stropními dílci. Svislé boãní plochy stûnov˘ch dílcÛ nejsou profilovány a tedy styky mezi dílci jsou staticky neúãinné. Úãinné je pouze pfievázání stropy. Svislé styky mezi obvodov˘mi stûnov˘mi dílci a dílci v pfiíãn˘ch stûnách jsou bez pfievázání stropem. Svislé styky mezi stûnov˘mi dílci jsou poru‰eny trhlinami, v˘raznû vût‰í ‰ífiky trhlin aÏ 2 mm, jsou ve stycích mezi pfiíãn˘mi stûnami a jednovrstv˘m nosn˘m obvodov˘m plá‰tûm, kter˘ je vystaven pfiedev‰ím cyklick˘m úãinkÛm teploty a vlhkosti. Zálivková v˘ztuÏ nad pfiíãn˘mi stûnami mezi ãely stropních dílcÛ není; chybí i nad podéln˘mi obvodov˘mi stûnami a nebyla vkládána ani do podéln˘ch styãn˘ch mezi stropními dílci. Vzájemnû jsou v˘ztuÏí spojena pouze závûsná oka stûnov˘ch dílcÛ nebo oka stropních dílcÛ – toto spojení se povaÏuje za staticky neúãinné. Pro v˘poãet byl vytvofien prostorov˘ model konstrukce. K modelování bylo pouÏito statického softwaru IDA Nexis, kter˘ pracuje s deskostûnov˘mi ãtyfiuzlov˘mi koneãn˘mi prvky. Byla vymodelovaná jedna sekce domu. Model byl sestaven tak, Ïe svislé styky byly - v souladu se skuteãnostmi zji‰tûn˘mi prÛzkumem - modelovány pouze pfievázáním stropní konstrukcí. Pfiíãná nosná stûna, sousedící s kuchyÀsk˘m koutem, kde je umístûn plynov˘ sporák (potenciální nebezpeãí v˘buchu), byla oslabena chybûjícím stûnov˘m panelem. V˘sledkem v˘poãtu jsou vnitfiní síly a deformace konstrukce. Ilustrativní je tvar deformace sestavy stûnov˘ch panelÛ v pfiíãné stûnû, kde je patrné nejen poru‰ení svisl˘ch stykÛ bezprostfiednû souvisejících s vyraÏen˘m panelem, ale i stykÛ vzdálen˘ch.

Obr. 1 - Pohled na ãást objektu s chybûjícím stûnov˘m panelem v pfiízemí

198

Z vnitfiních sil byly sledovány pfiedev‰ím smykové síly ve svisl˘ch stycích (reprezentovan˘ch pfievázáním stropní konstrukcí), tahové síly v patû stûnového panelu nad v˘buchem a tahové síly ve svislém smûru.

Obr. 2 - Tvar deformace stûny po odstranûní jednoho panelu v pfiízemí

Obr. 3 - Smykové síly ve stycích

Obr. 4 - Tahové síly v patû stûny nad v˘buchem

NÁVRH KONSTRUKâNÍCH ÚPRAV Pfii absenci nûkterého ze stûnov˘ch dílcÛ není stávající konstrukce schopna pfienést smykové síly ve svisl˘ch stycích a vzhledem k jejich postupnému poru‰ování by nastala fietûzová reakce poru‰ení. Chybûjící zálivková v˘ztuÏ ve stropní tabuli, jakoÏ i chybûjící vyztuÏení paty stûnov˘ch panelÛ, by vedly k poru‰ení stûn tahov˘mi silami. Z tûchto dÛvodÛ, ale i z dÛvodÛ zaji‰tûní prostorové tuhosti a funkce svisl˘ch stykÛ, bylo navrÏeno doplnûní chybûjící v˘ztuÏe. Pro zaji‰tûní únosnosti svisl˘ch stykÛ ve stûnách poru‰en˘ch trhlinami bylo navrÏeno svislé styky injektovat a v jednotliv˘ch stropních konstrukcích byla umístûna v˘ztuÏ, nahrazující chybûjící zálivkovou v˘ztuÏ nad pfiíãn˘mi a obvodov˘mi stûnami. 199

Sepnutí stûn bylo navrÏeno vÏdy dvojicí pfiedpínacích ocelov˘ch lan (kabelÛ) v jednotliv˘ch podlaÏích, umístûn˘ch u pat stûnov˘ch dílcÛ a pfiedepnut˘ch na hodnotu 35% extrémní tahové síly dle âSN 731211. Síly z lan se do stûn a stropÛ vná‰í rozná‰ecími ocelov˘mi deskami umístûn˘mi na obvodovém plá‰ti. Pfiíãn˘ fiez 2 – 2

Podéln˘ fiez 1 – 1

Obr. 5 – Schéma konstrukce sepnuté spínacími táhly – v˘sek typického podlaÏí a – nevyztuÏené svislé styky poru‰ené trhlinami, b – ocelová ãásteãnû pfiedpjatá táhla v úrovni stropní konstrukce, c – ocelové rozná‰ecí desky, d – pfiedepnutí ocelov˘ch táhel hydraulick˘mi lisy, maticemi apod., e – injektování trhlin

ZÁVùR Stavební soustavy navrhované do r. 1970 mají nevyhovující v˘ztuÏení nosné konstrukce, ani nejsou konstrukãnû zaji‰tûny v pfiípadû mimofiádn˘ch zatíÏení havarijního rázu. Jedná se pfiedev‰ím o stavební soustavy G 40, G 57, PS 61, HK 60, T06 B, T08 B. V pfiípadû zásahÛ do nosné konstrukce tûchto objektÛ je nutné doplnûní chybûjícího vyztuÏení. Zásah do konstrukce mÛÏe pfiedstavovat zfiízení nástavby, ale z hlediska potenciálního v˘skytu havárie by jím mohla b˘t i plynofikace objektu. Sepnutí stûn zvy‰uje statickou bezpeãnost celé nosné konstrukce i lokálnû v oblasti moÏného v˘buchu. LITERATURA: [1] Witzany a kol.: V˘stupy fie‰ení úkolu MPO PZ S2/04/99 Program regenerace panelov˘ch domÛ, âVUT, Stavební fakulta Praha 1999-2000; [2] Gattermayerová, Karas: Statické zaji‰tûní panelového domu v Plzni, 06/2001; [3] âSN 731211 Navrhování betonov˘ch konstrukcí panelov˘ch budov; Pfiíspûvek byl zpracován za podpory prostfiedkÛ V˘zkumného zámûru ã. 1 MSM 21 0000001 Funkãní zpÛsobilost a optimalizace stavebních konstrukcí.

200

NùKTERÉ ASPEKTY SANACE PANELOV¯CH OBJEKTÒ OBâANSKÉ VYBAVENOSTI SOME ASPECTS OF THE REPAIR OF PANEL BUILDINGS OF COMMUNITY FACILITIES

Doc. RNDr. Ing. Petr ·tûpánek, CSc. VUT FAST, Ústav betonov˘ch a zdûn˘ch konstrukcí, Údolní 53, 662 43 Brno, tel.: 05/ 4114 6205, e-mail: [email protected] Anotace: Pfiíspûvek je vûnován problematice sanací konstrukcí panelov˘ch objektÛ obãanské vybavenosti, pro které jiÏ není dostateãné vyuÏití. Vzhledem k nedostatku prostfiedkÛ na údrÏbu a opravy není zájem takové objekty sanovat. Na nosné konstrukci pak vznikají závaÏné poruchy, které v nûkter˘ch pfiípadech ohroÏují zdraví a Ïivoty obyvatel. Abstract: The paper deals with the problems of repairing panel buildings of community facilities for which it is difficult to find adequate use. Because of lacking funds for their maintenance and repair, there is no interest in repairing such buildings. Defects arise in their bearing structure, which in some cases pose a threat to the health and life of people.

1. ÚVOD Na sídli‰tích postaven˘ch z panelov˘ch objektÛ se v˘raznû mûní vûková struktura obyvatel. Sídli‰tû stárnou a tím dochází ke zmûnû poÏadavkÛ na vybavenost sídli‰tû. Pro celou fiadu objektÛ obãanské vybavenosti (zejména ‰kol a ‰kolek) není jiÏ dostateãné vyuÏití. Proto dochází k zavírání tûchto zafiízení, resp. k jejich pronajímání. Vzhledem k tomu, Ïe opravy a údrÏba tûchto objektÛ je hrazena z pfiíjmÛ obcí, resp. mûstsk˘ch ãástí, je – vzhledem k nedostatku prostfiedkÛ - snaha opravovat pouze objekty v havarijním stavu a objekty vyuÏívané.

2. POPIS NùKTER¯CH PORUCH Pfiíkladem mohou b˘t objekty ‰kolek na jednom brnûnském sídli‰ti. Nosná konstrukce je smí‰eného typu, vzhledem k potfiebám vût‰ích rozmûrÛ místností pro herny a odpoãívárny jsou nosné stûnové panely nahrazeny v nûkter˘ch ãástech objektu Ïelezobetonov˘mi rámy. Stropní i stfie‰ní panely jsou zatíÏeny (pfiímo vyná‰í) parapetní, resp. atikové panely. Styky atikov˘ch panelÛ, které jsou podrobeny pfiímému pÛsobení povûtrnostních vlivÛ, degradují a dochází k jejich poru‰ování – viz foto 1 aÏ 4. JiÏ pfii pouhém pohledu na fasádu je patrná svislá spára nestejné ‰ífiky mezi atikov˘mi panely. Pfiitom její ‰ífika se zvût‰uje (resp. zmen‰uje) shora dolÛ podle toho zda se naru‰ená spára nachází 201

Obr. 1: Poru‰en˘ styk atikov˘ch panelÛ nad Obr. 2: Poru‰en˘ styk atikov˘ch panelÛ uprostfied rozpûtí stropního panelu prÛvlakem smí‰ené nosné konstrukce

Obr. 3: Poru‰en˘ styk atikov˘ch panelÛ nad Obr. 4: Poru‰en˘ styk atikov˘ch panelÛ uproprÛvlakem smí‰ené nosné konstrukce, drcení stfied rozpûtí stropního panelu, deformace stropního panelu od pfietíÏení atikov˘mi panely betonu v tlaãené ãásti

v poli stropního panelu (resp. nad podporou – prÛvlakem rámu). Deformace stropní konstrukce jsou signalizovány i tím, Ïe i po nûkolikanásobném ohoblování oken okna nejdou otvírat. Dal‰í poruchy jsou: – odpadávání krycí betonové vrstvy u atikov˘ch panelÛ (obr. 6), – deformace ve stycích parapetních panelÛ a nosné konstrukce (obr. 5 – pokles o cca 2,5 cm). 3. ZÁVùR Jak jiÏ bylo konstatováno pfii mnoha pfiíleÏitostech, jsou v˘znamn˘m faktorem ovlivÀujícím spolehlivost panelové konstrukce styky. BohuÏel, není dostateãná pozornost vûnována projevÛm signalizujícím ztrátu nosné zpÛsobilosti styku dostateãná pozornost. V nûkter˘ch pfiípadech je dokonce snaha projevy poruch tohoto typu bagatelizovat. Na konstrukcích pak vznikají v˘znamné poruchy, které se budou velmi obtíÏnû odstraÀovat v pozdûj‰ích letech. Navíc je bezprostfiednû ohroÏováno i zdraví kolem procházejících chodcÛ. 202

Obr. 5: Poru‰en˘ styk parapetního a stûnového Obr. 6: Odpadávající krycí vrstva betonu u obvodového panelu panelu

Jak vypl˘vá z celé fiady proveden˘ch numerick˘ch studií v rámci fie‰ení grantu MPO âR S2-10, grantu GAâR 290944 a v˘zkumného zámûru FAST VUT mají vlastnosti stykÛ zásadní vliv na spolehlivost nosné konstrukce. Pfiitom nelineární vlastnosti stykÛ ovlivÀují také vûrohodnost a v˘stiÏnost vypoãten˘ch vnitfiních sil v nosné konstrukci. Pro dosaÏení dostateãné spolehlivosti panelov˘ch objektÛ je nutno pfii pfiípravû regenerace, resp. jin˘ch zásahÛ do panelov˘ch objektÛ respektovat následující zásady: 1. pfiedpokladem k zaji‰tûní potfiebné míry statické bezpeãnosti je podrobn˘ prÛzkum stavu a vlastností nosn˘ch i nenosn˘ch prvkÛ i jejich stykÛ konkrétní upravované budovy • Bezmy‰lenkovité pfiená‰ení zku‰eností z jiÏ opravené budovy na budovu podobnou mohou vést k hrub˘m chybám v návrhu potfiebn˘ch opatfiení. • Nebezpeãné je i pfiená‰ení zku‰eností z jin˘ch zemí, které se rovnûÏ úpravou panelov˘ch domÛ zab˘vají. U nûkter˘ch zemí (napfi. b˘valá NDR) bylo s panelovou technologií zapoãato pozdûji a proto tam není tak velké nebezpeãí malé míry statické spolehlivosti nosné konstrukce. • Pozornost je nutno vûnovat zejména stavu stykové a zálivkové v˘ztuÏe. Je nutno odkr˘t styky v takovém mnoÏství, aby bylo moÏno posoudit stav stykÛ. Pro dokumentaci stavu stykÛ panelov˘ch domÛ je moÏno vyuÏít provádûnou „regeneraci" panelov˘ch domÛ zejména v pfiípadech, kdy se panelov˘ dÛm nastavuje. Styky ve stropu posledního podlaÏí je pak moÏno odhalit pod ochranou stfiechy nástavby, takÏe nehrozí zatékání sondami. • Odhalením zjistit alespoÀ namátkovû stav závûsn˘ch prvkÛ u panelov˘ch staveb se sendviãov˘mi panely. 203

2. Pfii nástavbách odebrat násypové vrstvy dosavadního stfie‰ního plá‰tû. Tato opatfiení mají opodstatnûní zejména v pfiípadech, kdy tyto vrstvy na konstrukci ztrácí na v˘znamu (spádová a tepelnû izolaãní funkce) a zbyteãnû zatûÏují panely. 3. Vûnovat znaãnou pozornost statickému pfie‰etfiení konstrukce • z hlediska její prostorové tuhosti se zfietelem na aktuální stav stykÛ, • pfii vytváfiení otvorÛ v nosn˘ch prvcích panelov˘ch objektÛ, • s ohledem na teplotní namáhání a v konstrukci jiÏ existující dilataãní celky, resp. skuteãné provedení a stav stykÛ. 4. Kvalitní provedení prÛzkumn˘ch, projekãních a realizaãních prací je nezbytnou podmínkou pro organizace, které se budou regeneracím panelov˘ch budov vûnovat. Je potû‰itelné, Ïe na tomto poli se i v âR zaãínají objevovat firmy, které vyvíjejí a akreditují sanaãní technologie z hlediska systému fiízení jakosti. PODùKOVÁNÍ Pfiíspûvek vznikl v souvislosti s fie‰ením grantu MPO âR S2-10 „Regenerace panelov˘ch objektÛ", grantu GAâR 290944 „Teoretická anal˘za reziduální statické bezpeãnosti panelov˘ch domÛ" a vûdeckov˘zkumného zámûru CEZ J22/98-261100007 „Teo-rie, spolehlivost a mechanické poru‰ování staticky a dynamicky namáhan˘ch konstrukcí". .

204

ANAL¯ZA PORUCH P¤EDSAZEN¯CH PREFABRIKOVAN¯CH LODÎIÍ PANELOV¯CH DOMÒ A NUMERICAL ANALYSIS OF LOGGIA WALLS OF PRE-CAST PANEL BUILDINGS

Prof. Ing. Jifií Witzany, DrSc. Ing. Tomበâejka Ing. Radek Zigler Fakulta stavební âVUT v Praze, K124, Thákurova 7, 160 00 Praha 6 -Dejvice Tel: 02/24354682, 24834579; fax: 02/33339987; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]

Anotace: Numerická anal˘za MKP prokázala, Ïe úãinkem teploty lodÏiov˘ch stûn propojen˘ch s vnitfiní nosnou konstrukcí tuh˘mi ocelov˘mi prvky (obr. 1) dochází ve stadiu pfied „uvolnûním" kotevních prvkÛ (poru‰ení betonu otlaãením v oblasti kotevních profilÛ) zejména ve vodorovn˘ch stycích „stûna – strop – stûna" ke vzniku normálov˘ch napûtí v tlaku, které pfiekraãují v˘poãtovou únosnost stykÛ a stûnov˘ch dílcÛ v tlaku a mohou b˘t pfiíãinou jejich poru‰ení, popfi. normálov˘ch napûtí v tahu, která mohou b˘t pfiíãinou rozevírání vodorovn˘ch spár a naru‰ování stykÛ („zavû‰ení" lodÏiové konstrukce na kotevní ocelové prvky). Abstract: A numerical analysis of MKP showed that due to the temperature effect of loggia walls interconnected with the interior load-bearing structure by means of rigid steel elements (Fig. 1), the stage preceding the „loosening" of anchoring elements (failure of concrete by crushing in the area of anchoring sections), namely in horizontal „wall-floor-wall" joints, is characterised by the appearance of normal stresses in compression exceeding the design load-bearing capacity of joints and wall units in compression that may be the cause of their failure, or normal stresses in tension that may be the cause of opening of horizontal joints and degradation of joints (the loggia structure is „hung" on the anchoring steel elements).

LodÏie panelov˘ch domÛ jsou konstrukce s nejãastûj‰ím a nejrozsáhlej‰ím v˘skytem poruch. Hlavní pfiíãinou vzniku poruch pfiedsazen˘ch lodÏií, poruch styku mezi lodÏiov˘mi stûnov˘mi a stropními dílci, poruch kotvení lodÏie k vnitfiní nosné konstrukci a poruch stykÛ lodÏiov˘ch dílcÛ a obvodového plá‰tû jsou nesilové úãinky teploty a vlhkosti. Cyklick˘ charakter tûchto úãinkÛ má za následek postupné poru‰ování a rozvoj trhlin ve stycích a dílcích. Poru‰ení nastává dosaÏením mezního namáhání, popfi. dosaÏením mezní deformace postupn˘m narÛstáním trval˘ch deformací po kaÏdém zatûÏovacím cyklu. 205

Mezi charakteristické poruchy lodÏií patfií: • naru‰ení styku stûnov˘ch a stropních lodÏiov˘ch dílcÛ, poru‰ení a drolení stykového betonu a v˘plní loÏn˘ch spár trhlinami, poru‰ení zhlaví stûnov˘ch dílcÛ odlupováním hran, vznik svisl˘ch tahov˘ch trhlin v patû a zhlaví stûnov˘ch dílcÛ a ve stykovém betonu, „vysouvání" stropních dílcÛ ze styku, postupnû se zmen‰ující uloÏení stropních dílcÛ; Pfiíãinou této poruchy jsou dilataãní pohyby ve svislém a vodorovném smûru konstrukce pfiedsazené lodÏie, zpÛsobené úãinkem teploty a vlhkosti, korozivními úãinky vlhkosti od zatékání do styku, expanzními silami od úãinku koroze v˘ztuÏe dílcÛ a styku. Naru‰ení styku stropních a stûnov˘ch lodÏiov˘ch dílcÛ lze ãásteãnû fie‰it roz‰ífiením úloÏné délky stropních dílcÛ pomocí ocelov˘ch nebo betonov˘ch pfiíloÏek kotven˘ch prostfiednictvím svorníkÛ ke stávajícím stûnov˘m dílcÛm, opravou naru‰en˘ch zhlaví dílcÛ, vãetnû nátûru a ochrany obnaÏené v˘ztuÏe a injektáÏe styku (mezi ãely stropních dílcÛ a v˘plní loÏn˘ch spár). Nev˘hodou popsaného provedení rekonstrukce styku je, Ïe neodstraÀuje základní pfiíãiny uveden˘ch poruch a tím nevyluãuje dal‰í vznik obdobn˘ch poruch. Spolehliv˘m fie‰ením je poddajné, pruÏné uloÏení stropních dílcÛ ve styku pouÏitím napfi. nekontaktního styku dílcÛ (na konzoly, na trny, v˘stupky apod.). Takovéto fie‰ení je v‰ak obtíÏnû realizovatelné ve stávající konstrukci a pfiedpokládá úplnou rekonstrukci pfiedsazen˘ch lodÏií. • naru‰ení styku a kotvení stûnov˘ch lodÏiov˘ch dílcÛ s nosnou konstrukcí budovy, obnaÏení a koroze kotevní v˘ztuÏe, naru‰ení dílcÛ v okolí kotevní v˘ztuÏe. Pfiíãinou této poruchy jsou dilataãní pohyby ve svislém a vodorovném smûru konstrukce pfiedsazené lodÏie pfii souãasnû nedostateãné poddajnosti spojovací a kotevní konstrukce – vada projektu a provedení, nedostateãná ochrana kotevní v˘ztuÏe, nevhodn˘ materiál spojovacích prvkÛ, konstrukãní závady. Naru‰ení kotvení konstrukce lodÏie k nosné konstrukci budovy je velmi závaÏnou poruchou, která mÛÏe v krajním pfiípadû vést aÏ ke ztrátû její stability a zfiícení. Rekonstrukce vyÏaduje opravu naru‰ené pÛvodní kotevní konstrukce vãetnû její spolehlivé ochrany pfied korozí a opravu dílcÛ v pfiiléhajících prÛfiezech. Pokud stávající fie‰ení je nevyhovující, je nutné provést nové kotvení respektující poÏadavky na poddajnost, pevnost a spolehlivost v ãase pfii pÛsobení cyklick˘ch klimatick˘ch úãinkÛ. • povrchov˘ rozpad betonu dílcÛ, obnaÏování a koroze v˘ztuÏe, naru‰ování betonu dílcÛ, oslabování v˘ztuÏe; Pfiíãinou této poruchy je nekvalitní beton, nedostateãné krytí v˘ztuÏe a zatékání sráÏkové vody. Povrchov˘ rozpad betonu a krycích vrstev vyÏaduje úplné odstranûní naru‰en˘ch a málo pevn˘ch ãástí betonu, provedení dodateãné ochrany v˘ztuÏe a nové vrstvy betonu s pouÏitím speciálních smûsí, plastbetonÛ, a s potfiebnou úpravou styãné spáry starého a nového betonu. • koroze v˘ztuÏe stûnov˘ch a stropních lodÏiov˘ch dílcÛ; Pfiíãinou této poruchy je nedostateãné krytí v˘ztuÏe. • naru‰ení dílcÛ v místech kotvení a uloÏení konstrukce zábradlí; Pfiíãinou této poruchy jsou dilataãní pohyby zábradlí úãinkem zmûny teploty, spolu s chybnû fie‰en˘mi styky, které neumoÏÀují realizovat tyto dilataãní pohyby. • zatékání vody do styku lodÏie s hlavní konstrukcí; Pfiíãinou této poruchy je naru‰ení styku a nesprávn˘ sklon ná‰lapné, popfi. hydroizolaãní vrstvy na lodÏiové desce. 206

V˘sledky numerické anal˘z y MKP namáhání pfiedsazen˘ch lodÏií úãinkem teploty Nosná konstrukce lodÏií stavební soustavy VVÚ-ETA je tvofiena pfiedsazen˘mi lodÏiov˘mi celostûnov˘mi betonov˘mi dílci (s konstrukãní v˘ztuÏí) ‰ífiky 1,2 m, tlou‰Èky 190 mm, na které jsou ukládány stropní dutinové pfiedpjaté lodÏiové dílce skladebné délky 6,0 m, ‰ífiky 1,2 m, tlou‰Èky 190 mm. Tfiída betonu dílcÛ B250, stykov˘ beton B250, cementová malta M 20. Krajní boãní stûny lodÏií jsou z celostûnov˘ch sendviãov˘ch dílcÛ a sestávají z nosné betonové stûny s konstrukãní v˘ztuÏí tlou‰Èky 190 mm, tepelné izolace z pûnového polystyrenu tlou‰Èky 40 mm a vnûj‰í Ïelezobetonové desky tlou‰Èky 50 mm. Kotvení konstrukce lodÏií k vnitfiní nosné konstrukci je dle typového projektu ocelov˘m profilem 10/160 mm, délky 1100 mm, vloÏen˘m vÏdy mezi ãela stropních dílcÛ ve vodorovn˘ch stycích „stûna – strop – stûna" lodÏií a vnitfiní konstrukce. K ocelovému profilu je pfiivafiena zálivková v˘ztuÏ _ 14 mm, probíhající nad stûnami. LodÏie jsou od vnitfiní konstrukce oddûleny pfiedsazen˘m sendviãov˘m obvodov˘m plá‰tûm tlou‰Èky 190 mm (obr. 1).

Obr. 1: Schéma kotvení lodÏie k vnûj‰í nosné konstrukci – VVÚ-ETA

Pro posouzení konstrukce bylo uvaÏováno svislé zatíÏení a zmûna teploty lodÏiov˘ch stûn v letním a zimním období: – svislé extrémní zatíÏení stropní konstrukce, tj. hmotnost stropních dílcÛ, hmotnost podlahy a uÏitné zatíÏení ãiní 7,14 kN/m2; hmotnost stûny 14,6 kN/m1 / podlaÏí; – pro stanovení rozdílu teplot mezi pfiedsazenou konstrukcí lodÏií a vnitfiní nosnou konstrukcí byla uvaÏována pohltivost sluneãního záfiení 0,70 a západní orientace lodÏií. ZatûÏovací teploty v letním období byly stanoveny pouÏitím modelu dvourozmûrného nestacionárního vedení tepla, v zimním období uÏitím stacionárního modelu vedení tepla. Rozdíl teplot stfiednic lodÏiov˘ch a vnitfiních stûn v letním období s vlivem stínûní lodÏiov˘ch a stûnov˘ch dílcÛ ãiní + 18 °C. V zimním období rozdíl teplot vnûj‰ích a vnitfiních stûn ãiní ∆t = – 35 °C. V˘poãet byl proveden pro 1+4 nadzemních podlaÏí, 1+8 a 1+12 nadzemních podlaÏí. V˘sledky numerické anal˘zy lze shrnout do následujících závûrÛ: • poãet podlaÏí z hlediska ãíseln˘ch hodnot posouvajících sil Qmax a normálov˘ch sil Nmax vznikajících ve vodorovn˘ch kotevních profilech (spojkách) v nejvy‰‰ích podlaÏích (obr. 2), nemá rozhodující vliv (Qmax,4 = 0,9 Qmax,12; Nmax,4 = 0,9 Nmax,12) 207

Obr. 2: Posouvající (Q) a normálové (N) síly ve vodorovn˘ch kotevních profilech [kN]

208

• v oblasti kotvení vodorovn˘ch profilÛ dochází, aÏ na v˘jimky v nejniωích podlaÏích, k pfiekroãení meze poru‰ení betonu v otlaãení (obr. 2). Poznámka: V˘poãtová posouvající síla pfii dosaÏení meze poru‰ení otlaãení betonu v oblasti kotvení vodorovné spojky Qv˘ptl = 29,9 kN, pfii uváÏení skuteãné pevnosti betonu Qmaxtl = 24/11,5*29,9 = 60 kN • svislé deformace po pfiekroãení mezního napûtí betonu v otlaãení (ve stadiu fiadového poklesu tuhosti vodorovn˘ch kotevních profilÛ) dosahují na horním volném konci pfiibliÏnû 100% nárÛstu hodnot • ve vodorovném styku „stûna – strop – stûna" vznikají v letním období v oblastech pfiiléhajících k obvodové konstrukci úãinkem teploty normálová napûtí v tahu Obr. 3: PrÛbûh svisl˘ch normálov˘ch napûtí ve svislém (v kombinaci se svisl˘m zatíÏefiezu v lodÏiové stûnû ve stadiu poãáteãní a sníÏené tuním), která jsou pfiíãinou vzniku hosti – 1 + 4 N.P., letní období vodorovn˘ch trhlin v loÏné spáfie (obr. 3, obr. 4). • normálová napûtí v tlaku od úãinku svislého zatíÏení a teploty ve vodorovném styku „stûna – strop – stûna" lodÏiov˘ch dílcÛ i dílcÛ vnitfiní nosné konstrukce ve stadiu poãáteãní tuhosti vodorovn˘ch kotevních profilÛ (pfied poru‰ením betonu v oblastech kotvení vodorovn˘ch spojek otlaãením betonu) pfiekraãují v˘poãtovou únosnost styku v tlaku (Nju ∈ (3,7 ÷ 7,1) MPa, obr. 3 a obr. 4) • normálové napûtí v tlaku v lodÏiov˘ch i vnitfiních stûnov˘ch dílcích od úãinku svislého zatíÏení a teploty ve stadiu poãáteãní tuhosti vodorovn˘ch kotevních profilÛ pfiekraãují v˘poãtovou a únosnost stûnov˘ch dílcÛ v tlaku (Nju ∈ (4,4 ÷ 7,6) MPa, obr. 3 a obr. 4) • v zimním období ve stadiu poãáteãní tuhosti vodorovn˘ch kotevních profilÛ (pfied poru‰ením betonu otlaãením) dochází k „zavû‰ení" lodÏiové konstrukce na vnitfiní nosnou konstrukci (vznik vodorovn˘ch tahov˘ch trhlin ve styku „stûna – strop – stûna") • pokles relativní tuhosti kotevních prvkÛ v dÛsledku naru‰ování betonu dosaÏením meze poru‰ení otlaãení betonu má za následek sníÏení smykov˘ch sil v kotevních prvcích a normálov˘ch napûtí ve vodorovn˘ch stycích, lodÏiov˘ch a vnitfiních stûnách, pfii souãasném zv˘‰ení svisl˘ch deformací úãinkem zmûny teploty 209

Obr. 4: PrÛbûh svisl˘ch normálov˘ch napûtí ve vodorovn˘ch fiezech ve stadiu poãáteãní a sníÏené tuhosti – 1 + 8 N.P., letní období

• i ve stadiu „uvolnûní" vodorovn˘ch kotevních profilÛ pfiekroãením meze poru‰ení otlaãení betonu (Qmax ∈ (30 ÷ 60) kN), poklesem tuhosti kotevních spojek na relativní hodnotnu 0,1 poãáteãní tuhosti spojek, dochází v ãásti vodorovn˘ch stykÛ „stûna – strop – stûna" a v ãásti lodÏiov˘ch a vnitfiních stûn k pfiekroãení v˘poãtov˘ch únosností stykÛ, popfi. stûn v tlaku, popfi. ke vzniku tahov˘ch napûtí a vodorovn˘ch tahov˘ch trhlin ve stycích „stûna – strop – stûna" Shrnutí v˘sledkÛ numerické anal˘zy Numerická anal˘za MKP prokázala, Ïe úãinkem teploty lodÏiov˘ch stûn propojen˘ch s vnitfiní nosnou konstrukcí tuh˘mi ocelov˘mi prvky (obr. 1) dochází ve stadiu pfied „uvolnûním" kotevních prvkÛ (poru‰ení betonu otlaãením v oblasti kotevních profilÛ) zejména ve vodorovn˘ch stycích „stûna – strop – stûna" ke vzniku normálov˘ch napûtí v tlaku, které pfiekraãují v˘poãtovou únosnost stykÛ a stûnov˘ch dílcÛ v tlaku a mohou b˘t pfiíãinou jejich poru‰ení, popfi. normálov˘ch napûtí v tahu, která mohou b˘t pfiíãinou rozevírání vodorovn˘ch spár a naru‰ování stykÛ („zavû‰ení" lodÏiové konstrukce na kotevní ocelové prvky). V ãásti vodorovn˘ch stykÛ a stûnov˘ch dílcÛ (lodÏiov˘ch a vnitfiních nosn˘ch stûn) dochází k tûmto mechanismÛm poru‰ení i ve stadiu postupného poklesu tuhosti ko210

tevních prvkÛ dosaÏením meze poru‰ení betonu otlaãením (pokles posouvajících sil v kotevních profilech, Qmax ∈ (30 ÷ 60) kN). Poru‰ování vodorovn˘ch stykÛ, popfi. stûnov˘ch dílcÛ v okolí kotevních ocelov˘ch prvkÛ má charakter postupného procesu zpÛsobeného cyklick˘m úãinkem teploty (popfi. vlhkosti) a provázeného postupn˘m poklesem tuhosti kotevních prvkÛ. K podobnému procesu dochází i ve vodorovném smûru úãinkem vynuceného pfietváfiení lodÏiov˘ch stropních dílcÛ zmûnou teploty a vlhkosti v pfiípadech, kdy pfiedsazené lodÏie jsou provedené ve vût‰í ãásti prÛãelí. V tomto pfiípadû lze oãekávat progresivní poru‰ování stykÛ a oblastí v okolí kotevních profilÛ zejména po obvodû pfiedsazené lodÏiové konstrukce. Cyklické deformace lodÏiov˘ch stûn je tfieba respektovat pfii návrhu sanace lodÏiové konstrukce a jejich stykÛ, kotevních prvkÛ, stykÛ lodÏiové konstrukce a obvodového plá‰tû, zábradlí, podlah, stfiechy i povrchov˘ch úprav lodÏií, aby nedo‰lo k jejich naru‰ení ve stycích s obvodov˘m plá‰tûm. Deformace konstrukce pfiedsazen˘ch lodÏií ve svislém i vodorovném smûru mají vliv nejenom na fie‰ení stykÛ lodÏiové konstrukce, ale i stykÛ s navazujícími konstrukcemi (napfi. styk podlahové konstrukce lodÏií a obvodového plá‰tû, styk lodÏiov˘ch stûn a obvodového plá‰tû).

âlánek byl vypracován za podpory v˘zkumného zámûru MSM 210000001 a grantového projektu GAâR 103/99/0944.

211

ANAL¯ZA PROSTOROVÉHO CHOVÁNÍ MODELU PREFABRIKOVANÉ KONSTRUKCE PANELOVÉHO DOMU ANALYSIS OF SPACE BEHAVIOR OF MODEL OF PREFABRICATED PANEL BUILDING

Prof. Ing. Jifií Witzany, DrSc. Ing. Tomበâejka Ing. Radek Zigler Fakulta stavební âVUT v Praze, K124, Thákurova 7, 160 00 Praha 6 – Dejvice Tel: 02/24354682, 24834579; fax: 02/33339987; e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected] Anotace: Souãástí v˘zkumu reziduální statické bezpeãnosti panelov˘ch domÛ bylo experimentální ovûfiení sedmipodlaÏního modelu prefabrikované deskostûnové konstrukce provedené v mûfiítku 1:3. Model je tvofien dvûmi travé, pfiiãemÏ v jednom travé je umístûna podélná ztuÏující stûna. Zku‰ební model byl zatûÏován dvojicí ocelov˘ch táhel vyvozujících na horním volném konci modelu vodorovnou a svislou sílu. Na zku‰ebním modelu byly mûfieny relativní posuny ve vybran˘ch stycích, úhlové zmûny vodorovn˘ch stykÛ a normálové napûtí ve stûnov˘ch dílcích. Abstract: Part of research into residual structural safety of pre-cast panel buildings was experimental verification of a seven-storey model of a prefabricated thinwalled structure executed in a 1:3 scale. The model is composed of two bays with a longitudinal reinforcing wall located in one of the bays. The experimental model was loaded by a pair of steel tendons exerting a horizontal and vertical force at the upper loose end of the model. The experimental model served for the measurement of relative displacements in selected joints, angular changes of horizontal joints and normal stresses in wall units. ÚVOD Panelové konstrukce pfiinesly zcela novou kvalitu do konstruování pozemních staveb, která vyÏadovala hlub‰í teoretické znalosti, nahrazení empirie teorií, nahrazení idealizovan˘ch a znaãnû zjednodu‰en˘ch modelÛ chování konstrukce a jejich ãástí v˘stiÏn˘mi modely fyzikálními (materiálov˘mi) a modely zatíÏení. Vysoká tuhost prefabrikované betonové stûnové konstrukce a z ní vypl˘vající závaÏné mechanické stavy napjatosti zpÛsobené zejména úãinky objemov˘ch zmûn (teplota, vlhkost), úãinky zmûny tvaru základové spáry apod. jsou nejãastûji pfiíãinou poruch, zejména stykÛ dílcÛ charakteristick˘ch svojí nedostateãnou poddajností a únosností. Nedostateãné znalosti o chování a stavu napjatosti rozhodujících nosn˘ch stykÛ a dílcÛ, podcenûní vzájemného spolupÛsobení jednotliv˘ch dílcÛ, ãástí a subsystémÛ, nahrazení prostorového pÛsobení nosného systému zjednodu‰ujícími idealizovan˘mi modely, které nedostateãnû zohledÀovaly skuteãné chování konstrukce a fiada dal‰ích nedostatkÛ v procesu navrhování, v˘roby a montáÏe panelov˘ch domÛ jsou pfiíãinou 212

vad a poruch a to jak v oblasti mechanické odolnosti a stability, tak i v oblasti poÏární bezpeãnosti, uÏitn˘ch vlastností, zdravotní nezávadnosti, energetické nároãnosti a tepelnû technick˘ch vlastností, akustické pohody, spolehlivosti a trvanlivosti. Posouzení zbytkové statické bezpeãnosti zejména star‰ích typÛ panelov˘ch domÛ je pfiedpokladem pro jejich modernizaci popfi. rekonstrukci. Základním pfiedpokladem numerického posouzení je stanovení reziduálních tuhostí stykÛ poru‰en˘ch trhlinami. V tomto smûru dosud chybí dostateãné podklady umoÏÀující v˘stiÏné definování tuhostí stykÛ, které pro‰ly urãitou historií zatíÏení a u nichÏ do‰lo k trvalému pfietváfiení a vzniku trhlin. Pfiedmûtem experimentálního mûfiení odezvy zatíÏení na modelu nosné konstrukce bylo získání potfiebn˘ch údajÛ pro ovûfiení v˘stiÏnosti pouÏívan˘ch v˘poãetních modelÛ a softwaru. POPIS MODELU PREFABRIKOVANÉ DESKOSTùNOVÉ KONSTRUKCE Model prefabrikované deskostûnové konstrukce v mûfiítku 1:3 (obr.1) je tvofien dvûma pfiíãn˘mi moduly s osovou vzdáleností 1,4 m (odpovídá rozponu 4,2 m). V jednom modulu je umístûna podélná stûna oslabená otvorem. Konstrukãní v˘‰ka podlaÏí je 0,933 m (odpovídá konstrukãní v˘‰ce 2,8 m). Stûnové i stropní dílce mají tlou‰Èku 50 mm (odpovídá tlou‰Èce dílcÛ 150 mm) a jsou vyrobeny z betonu C16/20.

Obr. 1: Schéma pÛdorysného a v˘‰kového uspofiádání modelu zku‰ebního objektu

213

Obr. 2: Schéma fie‰ení stykÛ nosn˘ch dílcÛ pouÏit˘ch v konstrukci

VyztuÏení a tvarové fie‰ení, zejména profilování stykov˘ch ploch stropních a stûnov˘ch dílcÛ odpovídá nejroz‰ífienûj‰í panelové stavební soustavû T06B. Podobnû fie‰ení a vyztuÏení stykÛ (obr. 2) odpovídá typovému fie‰ení soustavy T06B. Pro zálivky bylo pouÏito betonu B20 a pro zálivkovou v˘ztuÏ oceli kvality E 10216. Podrobnosti pÛdorysného a v˘‰kového uspofiádání nosné prefabrikované konstrukce a fie‰ení stykÛ jsou patrné z obr. 1 a obr. 2 USPO¤ÁDÁNÍ ZATùÎOVACÍCH ZKOU·EK A ROZMÍSTùNÍ Mù¤ÍCÍCH P¤ÍSTROJÒ Zku‰ební model byl zatûÏován dvojicí ‰ikm˘ch táhel, které vyvozovaly na horní volné hranû modelu zatíÏení ‰ikmou silou. Uveden˘ zpÛsob zatûÏování zku‰ebního modelu vychází z poÏadavku, aby v˘sledné svislé normálové napûtí v patû objektu bylo tlakové a tím bylo zamezeno otevírání patní spáry úãinkem vodorovné sloÏky zatíÏení. ZatûÏování bylo provedeno pro 2 pfiípady velikostí úhlu, kter˘ svíraly táhla se svislicí (30° a 8°). ZatíÏení bylo vyvozováno dvûma nezávisl˘mi hydraulick˘mi prstencov˘mi válci 0.3 a 0.4. Schéma uspofiádání zkou‰ky je patrné z obr. 3. Pro experimentální stanovení normálov˘ch napûtí v nosn˘ch stûnách bylo pouÏito strunov˘ch tenzometrÛ báze 100 a 200 mm. Pro mûfiení relativních posunÛ mezi stûnov˘mi dílci, deformací ve vodorovném a svislém smûru a pro mûfiení úhlové zmûny ve styku stropních a stûnov˘ch dílcÛ bylo pouÏito potenciometrick˘ch snímaãÛ dráhy TR 25, TR 50 a T 50. Schéma rozmístûní mûfiící aparatury je znázornûno na obr. 4. 214

Obr. 3: Schéma zatûÏování modelu zku‰ebního objektu ‰ikm˘mi silami prostfiednictvím dvojice ocelov˘ch táhle

Na obr. 5 jsou pro zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 30° od svislice a velikost zatíÏení 13/15 kN znázornûny prÛbûhy vodorovn˘ch posunutí (prÛhybÛ) nosného systému po v˘‰ce objektu a relativních posunutí ve styku podélné stûny a pfiíãné stûny „A". Na obr. 6 jsou pro zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 8,13° od svislice a velikost zatíÏení 80/80 kN znázornûny prÛbûhy vodorovn˘ch posunutí (prÛhybÛ) nosného systému po v˘‰ce objektu a relativních posunutí ve styku podélné stûny a pfiíãné stûny „A". 215

Obr. 4: Rozmístnûní snímaãÛ a mûfiidel na modelu zku‰ebního objektu

POROVNÁNÍ V¯SLEDKÒ LINEÁRNÍ NUMERICKÉ ANAL¯ZY A EXPERIMENTÁLNÍCH ZKOU·EK Na obr. 7 je znázornûn pro zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 30° od svislice a velikost zatíÏení 13/15 kN prÛbûh svisl˘ch normálov˘ch napûtí (kPa) ve stûnû „A" a ve stûnû „B" na úrovni 1.NP (fiez I-I) a 3.NP (fiez II-II) a diskrétní experimentálnû namûfiené hodnoty normálov˘ch napûtí (strunové tenzometry báze 100 mm umístûné v ose tlou‰Èky stûn na jejich okrajích). Na obr. 8 je znázornûn pro zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 8,13° od svislice a velikost zatíÏení 80/80 kN prÛbûh svisl˘ch normálov˘ch napûtí (kPa) ve stûnû „A" a ve stûnû „B" na úrovni 1.NP (fiez I-I) a 3.NP (fiez II-II) a diskrétní experimentálnû namûfiené hodnoty normálov˘ch napûtí (strunové tenzometry báze 100 mm umístûné v ose tlou‰Èky stûn na jejich okrajích). 216

Obr. 5: Vodorovné pusunutí a vzájemné posunutí panelÛ ve styku pfiíãné a podélné stûny – 30°

Poznámka: Pfii zatûÏování zku‰ebního modelu dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 30° od svislice a velikost zatíÏení 13/15 kN nebyla konstrukce s vyjímkou technologick˘ch trhlin poru‰ena statick˘mi trhlinami od vyvozeného zatíÏení. Pfii zatûÏování zku‰ebního modelu dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 8,13° od svislice a velikost zatíÏení 80/80 kN byla konstrukce poru‰ena jak technologick˘mi trhlinami, tak i statick˘mi trhlinami od vyvozeného zatíÏení (obr. 14). Na základû porovnání teoreticky a experimentálnû stanoven˘ch hodnot normálov˘ch napûtí a vodorovn˘ch deformací (prÛhybÛ) lze konstatovat: • Charakter deformace nosného systému pfii zatíÏení dvojící ‰ikm˘ch sil pÛsobící na horním volném okraji stûny „A" teoreticky a experimentálnû stanoven˘ch je shodn˘. S vyjímkou 3 dílãích namûfien˘ch hodnot jsou znaménka experimentálnû a teoreticky stanoven˘ch svisl˘ch normálov˘ch napûtí shodná. • âíselné hodnoty teoreticky a experimentálnû stanoven˘ch svisl˘ch normálov˘ch napûtí dosahují rozdílu, které pro pfiípad zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 30° od svislice a velikost zatíÏení 13/15 kN leÏí v intervalu (18%, 491%) a pro pfiípad zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 8,13° od svislice a velikost zatíÏení 80/80 kN leÏí v intervalu (16%, 102%). 217

Obr. 6: Vodorovné pusunutí a vzájemné posunutí panelÛ ve styku pfiíãné a podélné stûny – 8°

Obr.7: Porovnání v˘sledkÛ numerické anal˘zy a namûfien˘ch hodnot – 30° (13/15 kN)

• âíslená hodnota experimentálnû stanovené vodorovné deformace (prÛhybu) na horním volném konci pro pfiípad zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 30° od svislice a velikost zatíÏení 13/15 kN je cca 20násobnû vût‰í neÏ hodnota stanovená te218

Obr.8: Porovnání v˘sledkÛ numerické anal˘zy a namûfien˘ch hodnot – 8° (80/80 kN)

oretick˘m v˘poãtem za v˘‰e uveden˘ch pfiedpokladÛ. Pro pfiípad zatíÏení dvojicí ‰ikm˘ch sil se sklonem 8,13° od svislice a velikost zatíÏení 80/80 kN je ãíslená hodnota experimentálnû stanovené vodorovné deformace (prÛhybu) na horním volném konci cca 87násobnû vût‰í neÏ hodnota stanovená teoretick˘m v˘poãtem. Poznámka: uveden˘ rozdíl je pravdûpodobnû dÛsledkem poru‰ení podmínky „vetknutí" zejména stûny „A" v patû. Pfiíspûvek byl zpracován za podpory grantového projektu GAâR 103/99/0944 a v˘zkumného zámûru MSM 210000001.

219

ÚPRAVA VSTUPNÍHO PATRA DOMU S PEâOVATELSKOU SLUÎBOU ROHÁâOVA 24-26/268, PRAHA 3 ADAPTATION ENTERING FLOOR BUILDING WITH HOME NURSE FUNCTION ROHÁâOVA 24-26/268 PRAGUE 3

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: Rekonstrukce panelov˘ch budov je tfieba navrhovat na základû dÛkladného zhodnocení jejich technického stavu a s pfiihlédnutím k jejich specifiãnostem. âlánek popisuje návrh a provedení rekonstrukce vstupního podlaÏí panelového objektu. Poukazuje na dÛleÏitost statického rozboru vlivu velikosti a plochy otvorÛ na únosnost celé konstrukce pfii rozhodování o reálnosti jejich provádûní do nosn˘ch i nenosn˘ch stûn. Abstract: Reconstruction of prefabricated buildings needs to be designed on the basic of thorough assessment of their technical condition respecting their specifics. This paper stresses the importance of structural analysis of the influence of the size and area of doorways on the carrying capacity of the entire structure. Structural analysis is significant part of decision making on the feasibility of constructing doorways in bearing walls.

1. ÚVOD Panelové domy – fenomén industrializace stavebnictví pfiinesly do na‰eho oboru mnoho nového, dobrého i ‰patného. Vût‰inû lidí se nelíbí jejich vzhled, stavebnû fyzikální vlastnosti jednotliv˘ch konstrukcí, dispoziãní koncepce bytov˘ch domÛ i samotn˘ch bytov˘ch jednotek nebo urbanistické fie‰ení sídli‰È. Ale jsou zde a reprezentují objem cca 1,5 miliónu bytÛ, ve kter˘ch Ïije více jak tfietina populace âeské republiky. To znamená, Ïe neexistuje pfii souãasné rychlosti obnovy bytového fondu cca 40 tisíc bytÛ roãnû moÏnost rychle nahradit existující panelové domy. To vedlo po roce 1990 k zahájení prÛzkumÛ souãasného stavu panelov˘ch budov a k návrhÛm na rekonstrukce nevyhovujících ãástí. Jednalo se hlavnû o ãinnosti spojené se zateplováním obvodov˘ch a stfie‰ních konstrukcí, opravy, popfi. konstrukãní zmûny stfie‰ního plá‰tû, obnovu ãi v˘mûnu bytov˘ch jader, instalací atd. V˘sledky jednotliv˘ch prÛzkumÛ a konkrétní praktické poznatky z nûkter˘ch rekonstrukcí jsou v souãasné dobû publikovány v odborn˘ch ãasopisech a prezentovány na odborn˘ch semináfiích a konferencích. Vzhledem k nutnosti postupné modernizace stávajícího bytového fondu je tfieba se systematicky zab˘vat problematikou panelov˘ch budov a z poznatkÛ zohledÀujících specifické vlastnosti tûchto objektÛ postupné navrhnout efektivnûj‰í a bezpeãnûj‰í zpÛsoby jejich rekonstrukcí. 220

2. PRÒZKUM STAVU KONSTRUKCE Pfii prÛzkumu je tfieba mít na zfieteli, Ïe s ohledem na technickou, ãasovou a finanãní nároãnost nelze získat ve‰keré informace o objektu. V prÛbûhu vyhodnocování v˘sledkÛ v˘zkumu je proto nutné uváÏit, do jaké míry lze dílãí poznatky zobecÀovat, popfi. údaje získané na nûkolika lokálních místech extrahovat na celou konstrukci. RovnûÏ je tfieba posoudit, jak získané informace efektivnû vyuÏít pro vypracování takového statického v˘poãtu, aby zadávané vstupní údaje a pfiedpoklady o chování konstrukce byly nejen bezpeãné, ale zároveÀ ekonomické. Z provádûn˘ch prÛzkumÛ vyplynula závaÏná zji‰tûní, Ïe stûnové a stropní panely, na rozdíl od stykÛ, vykazují zpravidla rovnomûrné vlastnosti (v geometrii, v mnoÏství zabetonované v˘ztuÏe ãi v mechanick˘ch vlastnostech betonu). Na základû podrobného stavebnû-technického prÛzkumu jsou do v˘poãtu zavádûny fyzikálnû-mechanické vlastnosti materiálÛ, dílcÛ a stykÛ, popfi. jejich promûnnost v ãase. Podle ãetnosti v˘skytu mechanick˘ch poruch se zavádí sníÏená tuhost stykÛ a upfiesÀuje intenzita nûkter˘ch zatûÏovacích úãinkÛ. Na základû zji‰tûného zpÛsobu vyztuÏení stykÛ i mnoÏství v˘ztuÏe se stanoví jejich pruÏnû plastické deformace. 3. ZMùNA DISPOZICE Pfiíãn˘ stûnov˘ systém, zvlá‰tû pak malorozponov˘, neposkytuje pfiíli‰nou dispoziãní volnost. V dÛsledku zmûn Ïivotního stylu a sociální diferenciace spoleãnosti ãasto souvisejí poÏadované dispoziãní úpravy bytu s nutností probourání nov˘ch otvorÛ do stávajících nosn˘ch stûn. V dostupné literatufie je popsáno nûkolik proveden˘ch realizací, které jsou zaloÏeny na obdobném statickém fie‰ení jako uvádí pfiedloÏen˘ ãlánek. Svislá nosná konstrukce je zpravidla zesilována Ïelezobetonov˘m oplá‰tûním nebo ocelovou konstrukcí, závaÏn˘m problémem je zaji‰tûní vzájemného spolupÛsobení pÛvodní a zesilující konstrukce vzhledem k reologick˘m vlastnostem materiálÛ a potfiebné aktivaci zesilující konstrukce. Témûfi vÏdy se jedná o vloÏení zesilujícího rámu do otvoru. Uvádím pfiíklad návrhu provedení zmûny dispozice. Jedná se o panelov˘ objekt systému VVU-ETA, jenÏ má 9 nadzemních podlaÏí a jedno monolitické podzemní podlaÏí. Zámûrem investora bylo provedení zmûn dispozice v prostoru vstupního patra, která umoÏnila prosvûtlení chodby, dále sejmutí stávajících mark˘z nad souãasn˘mi vstupy do objektu, vybudování nového vstupu s bezbariérov˘m pfiístupem pro vozíãkáfie a zámûnu stávající rampy za novou. Statické fie‰ení obsahovalo v˘poãet konstrukce v souãasném stavu a po provedení navrhovan˘ch otvorÛ. V˘poãet vnitfiních sil byl proveden programem FEAT 2000. Na základû stanoven˘ch tahov˘ch sil ve stûnách a nadpraÏích nad projektovan˘mi otvory bylo navrÏeno zesílení pomocí ploché páskové v˘ztuÏe. Pro kaÏd˘ otvor bylo navrÏeno zesílení zvlá‰È. V˘poãet byl provádûn za respektování vlivu vodorovn˘ch i svisl˘ch stykÛ, které byly modelovány jako Obr. 1: Pohled na vyfiíznut˘ otvor v pfiíãné nosné steny s oslabenou tlou‰Èkou. Toto fie‰ení vychází ze studie provedené [13]. stûnû se zesílen˘m nadpraÏím 221

Obr. 2: Pohled na prostorov˘ model modelující tfií podlaÏí

Provedená studie potvrdila moÏnost aplikování lineárního v˘poãtu, neboÈ vykázala dostateãnou shodu v˘sledkÛ s nelineárním fie‰ením. Vliv stykÛ byl v lineárních v˘poãtech modelován oslabením prvku v jejich místû (pro svislé styky asi 90-95%, pro vodorovné styky cca 50-60%). ·ir‰í uplatnûní nelineárních postupÛ v projektové praxi lze doporuãit vzhledem k neúmûrn˘m ãasov˘m nárokÛm a nepodstatn˘m rozdílÛm ve v˘sledcích pouze pro fie‰ení speciálních detailÛ (napfi. k modelování zatûÏovací zkou‰ky stykÛ apod.). ZÁVùR Vypracovaná studie prokázala, Ïe pfii vhodném zohlednûní chování panelové konstrukce ve stycích jednotliv˘ch dílcÛ, lze pro stanovení vnitfiních sil konstrukce oslabené otvory uplatnit lineární v˘poãet. Poãítaãová simulace konstrukce a jejího zatíÏení b˘vá zpravidla jedinou variantou fie‰ení daného problému. Ovûfiení pfiedpokladÛ sta- Obr. 3: Pohled na koneãn˘ stav pfiíãné nosné stûny tického v˘poãtu provedením zatûÏo- s otvorem 222

vací zkou‰ky na reálné konstrukci je témûfi nemoÏné vzhledem k velk˘m rozmûrÛm konstrukce a její znaãné únosnosti. Provedení zmen‰eného modelu je rovnûÏ realizovatelné pouze ãásteãnû vzhledem na malé a znaãnû komplikované styky dílcÛ. Z proveden˘ch v˘poãtÛ vypl˘vá, Ïe únosnost vodorovného styku má zásadní vliv na únosnost konstrukce pfii zatûÏování ve svislém smûru. V pfiípadû, Ïe rozhodujícím faktorem pro únosnost panelové konstrukce s otvorem je únosnost vodorovného styku v tlaku, mÛÏeme odhadnout únosnost konstrukce pfii daném typu zatíÏení tak, Ïe únosnost geometricky shodné konstrukce z monolitického betonu sníÏíme v pomûru pevností vodorovné spáry a stûnového dílce v tlaku. Vliv svislého styku a sousedního panelu na únosnost panelové konstrukce s otvorem klesá po exponenciální kfiivce s rostoucí vzdáleností od otvoru. Nejniωí únosnost vykazuje konstrukce, u které je minimalizována ‰ífika sloupku vedle otvoru nebo se boãní ostûní otvoru ztotoÏÀuje se stykem stávajících panelÛ. V˘sledky studie potvrdily dÛleÏitost rozboru velikosti a polohy otvoru v konstrukci na rozhodování o reálnosti jeho provedení, poukázaly i na kritická místa, kter˘m je tfieba vûnovat zv˘‰enou pozornost. Zpracováno za podpory v˘zkumného zámûru MSM 210000001 „Funkãní zpÛsobilost a optimalizace stavebních konstrukcí". LITERATURA [1] BlaÏek, V., Fajman, P., ·ejnoha, J.: Odhad tuhosti a únosnosti stykÛ panelov˘ch budov, Stavební obzor 2/2000 [2] Gattermayerová, H.: Recenze - Barták, K.:, Rekonstrukce v panelovém domû, Beton a zdivo, 1997/4 [3] Gattermayerová, H.: Vady a poruchy nosné konstrukce panelov˘ch budov, Sanace 99, Brno, kvûten 1999 [4] Horáãek, E.: Navrhování nosn˘ch stykÛ panelov˘ch budov podle ãeskoslovensk˘ch pfiedpisÛ, Pozemní stavby 8-1987 [5] Horáãek, E.: Panelové budovy – Navrhování a v˘poãet nosné konstrukce, SNTL 1977 [6] Horáãek, E., Vadim, I., Pume, D.: Únosnost a tuhost stykÛ panelov˘ch konstrukcí, SNTL 1983 [7] Vimr, V.: Technick˘ stav betonov˘ch konstrukcí, Sanace 99, Brno, kvûten 1999 [8] Witzany, J.: Konstrukce prÛmyslovû vyrábûn˘ch stavebních systémÛ pozemních staveb, âVUT 1981 [9] Witzany, J.: Navrhování svisl˘ch stykÛ stûnov˘ch dílcÛ panelov˘ch budov, Pozemní stavby 4-1976 [10] Witzany, J.: Pracovní diagramy stykÛ pfii opakovaném zatíÏení, Pozemní stavby 8-1982 [11] Witzany, J.: Tuhost svisl˘ch stykÛ stûnov˘ch dílcÛ panelov˘ch budov, Pozemní stavby 9-1976 [12] Witzany, J.: Vady, poruchy a rekonstrukce panelov˘ch domÛ, Stavební roãenka 1998 [13] Zácha, P.: Rekonstrukce panelov˘ch budov – statické úpravy, doktorská disertaãní práce, Praha 2000 [14] Podolka, L., Zácha, P.: Rekonstrukce a revitalizace panelov˘ch budov, Stavební obzor 3/2001, str. 73-77 223

NÁVRH SANACE STROPU Z KERAMICK¯CH STROPNIC HURDIS THE PROPOSAL OF MAINTENANCE OF CEILING MADE FROM CERAMIC CEILING JOISTS HURDIS.

Doc. Ing. Vojtûch Mencl, CSc. Doc. Ing. Václav Cepek, CSc. Ing. Jifií Kuãera, CSc. Dr. Ing. Jan Bódi

(1) (2) (3) (4)

(1) FAST VUT Brno, Údolní 53, 602 00 Brno (2) FAST V·B-TU Ostrava, Krásnopolská 21/4086, 708 33 Ostrava-Poruba (3) FAST V·B-TU Ostrava, Krásnopolská 21/4086, 708 33 Ostrava-Poruba (4) Carbotech Bohemia s.r.o., Lihovarská 10, 716 03 Ostrava-Radvanice Anotace: Popis v˘zkumn˘ch prací proveden˘ch s cílem návrhu sanace stávajících stropÛ z keramick˘ch stropnic Hurdis. NavrÏená úprava spoãívá ve vyplnûní dutin stropnic zpûnûn˘m materiálem, kter˘ zabrání náhlému odpadnutí spodní ãásti stropnic. Návrh dal‰ího postupu v˘zkumu a ovûfiení technologie. Abstract: Specification of research tasks made with the goal of proposal of maintenance of existing ceilings made from ceramic ceiling joists Hurdis. The proposed adaptation is based on filling of wholes of ceiling joists with foamed material, which prevents a sudden fall of lower part of ceiling joists. The proposal of further research progress and checking of technology.

1. ÚVOD V posledních letech se v âR v nûkolika desítkách pfiípadÛ projevila u stropÛ z keramick˘ch stropnic Hurdis havárie, spoãívající ve smykové poru‰e stojin stropnic s následkem odpadnutí jejich dolní ãásti. Vzniklé poruchy vykazují tyto zvlá‰tnosti: – aãkoliv se stropy se stropnicemi Hurdis provádûjí jiÏ od 1.pol. 20. století, k poruchám dochází aÏ v posledních letech a to u novû zabudovan˘ch (pouze nûkolik let star˘ch) stropÛ. – k odtrÏení dolní ãásti stropnic dochází vÏdy ve vût‰í plo‰e – nejde tedy o náhodnou poruchu vzniklou vadn˘m kusem stropnice. – k poru‰e dochází jen u stropnic se ‰ikm˘mi ãely ukládan˘mi do stropních nosníkÛ. – strop se pfiitom nezfiítí, odpadlé dolní pfiíruby hurdisek s omítkou stropu v‰ak mohou zpÛsobit, kromû váÏn˘ch úrazÛ i znaãné materiální ‰kody (napfi. zniãení vybavení poãítaãové uãebny). – prÛbûh havárie je velmi rychl˘, bez pfiedchozího varování vznikem zfieteln˘ch trhlin, takÏe nebezpeãí úrazu pob˘vajících osob (zejména dûtí) je vysoce reálné. 224

Tyto havárie jsou dÛvodem, proã se k jejich pfiíãinám vyjadfiuje v poslední dobû fiada odborníkÛ a jsou pro své dÛsledky také pfiedmûtem zájmu vefiejnosti, zejména majitelÛ objektÛ se zmínûn˘mi stropy. 2. CÍL PROVÁDùNÉHO V¯ZKUMU Stanovení pfiíãin jednotliv˘ch poruch provádûla jiÏ dfiíve fiada odborníkÛ a nyní probíhá v této oblasti systematick˘ v˘zkum. Vûfiíme, Ïe mechanizmus havárií bude dokonale popsán a stanovena tak pravidla pro v˘robu, projektování a montáÏ hurdisek, která zaruãí pro budoucnost trvalou bezpeãnost tûchto konstrukcí. NechÈ v‰ak jsou pfiíãiny tûchto havárií jakékoliv, faktem zÛstává, Ïe v âR jsou nyní v provozu rozsáhlé plochy stropních konstrukcí se zabudovan˘mi hurdiskami, které mohou b˘t v budoucnosti (blízké, ale i vzdálenûj‰í) zdrojem nebezpeãí, které ohroÏuje zdraví i Ïivoty lidí. Jde zejména o stropy v rÛzn˘ch vefiejn˘ch budovách (úfiady, ‰koly, nemocnice apod) a v rÛzn˘ch typech obytn˘ch staveb. Vzniká proto otázka, zda existuje moÏnost, jak tyto stropy dodateãnû úãinn˘m zpÛsobem zajistit a odstranit tak hrozící nebezpeãí náhlého odpadnutí dolních omítnut˘ch pfiírub.Autofii navrhují zajistit hurdiskové stropy pomocí injektáÏe dutin zpûnûn˘m materiálem, kter˘ by zamezil náhlému odpadnutí dolní ãásti stropÛ (lit 1). Dodavatelem fiady typÛ tûchto materiálÛ je firma Carbotech Bohemia v Ostravû-Radvanicích. Cílem provádûného v˘zkumu je tedy prokázat úãinnost takto navrÏen˘ch úprav. 3. POPIS PROVEDENÉHO V¯ZKUMU V závûru roku 2001 byly provedeny na FAST V·BTU v Ostravû zkou‰ky pfiídrÏnosti rÛzn˘ch typÛ zpûnûn˘ch materiálÛ k vnitfinímu povrchu stropnic Hurdis. Cílem zkou‰ek bylo stanovit mezní napûtí pfii odtrhu pûny od povrchu stropnic nebo napûtí pfii poru‰ení pûnové v˘plnû. Zkou‰ky byly provedeny na specielním pfiístroji, sestrojeném pro tento úãel. Zkou‰eny byly 4 typy zpûnûn˘ch hmot, z nichÏ byla jako nejvhodnûj‰í vybrána hmota typu A. Kromû v˘born˘ch mechanick˘ch vlastností a pfiilnavosti je tato pûna zafiazena do kategorie hofilavosti 2b a je také objemovû nejlehãí. Schéma provádûní zkou‰ek je zfiejmé z obr.1. Kromû toho byla v roce 2001 v laboratofii FAST V·B-TU v Ostravû provedena jedna zkou‰ka, kdy byly normov˘m zpÛsobem zatûÏovány 2 stropnice Hurdis s vyplnûn˘mi dutinami aÏ do poru‰ení. Podle oãekávání nebyla v˘sledkem zv˘‰ená únosnost, ale pfiízniv˘ prÛbûh poru‰ení stropnic, coÏ dává reálnou Obr.1 Schéma provádûní zkou‰ek nadûji na úspû‰né aplikace navrÏené metody. 4. VYHODNOCENÍ A ANAL¯ZA V¯SLEDKÒ ZKOU·EK V˘sledky mûfiení pfiídrÏnosti byly statisticky vyhodnoceny. Bylo zji‰tûno, Ïe v˘sledky mûfiení typu N (normálová pfiídrÏnost) a typu NT (normálová i tangenciální pfiídrÏnost) se statisticky v˘znamnû neli‰í, proto byly v˘sledky obou typÛ mûfiení slou225

ãeny. Pfiehled v˘sledkÛ mûfiení pro dvû nejnadûjnûj‰í hmoty je uveden v následující tabulce: V˘sledky mûfiení pfiídrÏnosti hmot typu A, B. Hmota Poãet zkou‰ek n Aritmetick˘ prÛmûr X (kPa)

A

B

16,

14,

113,8

141,0

Smûrodatná odchylka s (kPa)

27,5

36,2

Variaãní souãinitel v %

31,8

25,7

Minimální pevnost, dosaÏená s pravdûpodobností 95% pro vybran˘ materiál A je tedy σ = X – 1,645s = 113,8 – (1,645 . 27,5) = 68,5 kPa Lze snadno prokázat, Ïe napûtí, které je pûnová v˘plÀ (jak pûna, tak i kontakt s ciheln˘m stfiepem) schopna pfienést mnohonásobnû pfievy‰uje napûtí, které vznikne pfii odtrÏení spodní ãásti stropnic (vãetnû omítky). Z toho plyne dÛvodn˘ závûr, Ïe pûnová v˘plÀ je schopna zabránit náhlé destrukci, které jsme byli v poslední dobû svûdky a tím téÏ ohroÏení zdraví osob a ‰kodû na majetku. 5. NÁVRH DAL·ÍHO POSTUPU V¯ZKUMU Práce na v˘zkumu problematiky by mûly pokraãovat v tûchto dal‰ích smûrech: – Ovûfiení navrÏené technologie úpravy na vybrané stavbû s následn˘m vyhodnocením. Touto stavbou je Základní umûlecká ‰kola v Bruntále, která sídlí v historické budovû, jejíÏ pÛvodní dfievûné stropy byly v roce 1997 nahrazeny v celém pÛdorysu stropy z hurdisek do ocelov˘ch nosníkÛ. V této stavbû se ve vût‰inû místností jiÏ projevují signály budoucí havárie (v nûkolika místech jiÏ ãást dolních pfiírub stropnic skuteãnû odpadla). Vzhledem ke skuteãnostem zji‰tûn˘m pfii ãásteãném prÛzkumu je tato stavba pro technologickou zkou‰ku velmi vhodná. – Technické zaji‰tûní a ovûfiení spolehlivosti a úãinnosti diagnostiky stavu stojin stropnic pomocí kamery vsouvané do dutin. – V˘zkum chování stropnic Hurdis nadbetonovan˘ch rÛznû silnou vrstvou betonu (10–50 mm), které byly vyplnûny pûnovou hmotou v porovnání s chováním stejn˘ch stropnic bez v˘plnû. – V˘zkum zbytkové únosnosti havarovan˘ch stropÛ a moÏnosti jejich dodateãné sanace. 6. ZÁVùR SoubûÏnû se stanovením pfiíãin závaÏn˘ch poruch stropÛ z keramick˘ch stropnic Hurdis je úãelné ovûfiit metody odstranûní nebezpeãí náhlého odpadnutí ãástí stropnic. Autofii ovûfiují metodu injektáÏí dutin zpûnûn˘m materiálem laboratorními a technologick˘mi zkou‰kami. LITERATURA: [1] Osvûdãení o zápisu uÏitného vzoru ã. 12004 Zpevnûná cihelná stropní deska hurdiska. 226